JPH1085864A - 積層製造方法 - Google Patents
積層製造方法Info
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- JPH1085864A JPH1085864A JP8241786A JP24178696A JPH1085864A JP H1085864 A JPH1085864 A JP H1085864A JP 8241786 A JP8241786 A JP 8241786A JP 24178696 A JP24178696 A JP 24178696A JP H1085864 A JPH1085864 A JP H1085864A
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- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
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Abstract
(57)【要約】
【課題】短時間かつ少ない手数で製品を積層して製造す
る方法を提供する。 【解決手段】製品の複数の層と同じ厚さを有する複数枚
の金属製の素材を１枚ずつ積み重ねるとともに、各素材
毎に、今回積み重ねた今回素材（ｎ）を前回積み重ねた
前回素材（ｎ−１）に溶接Ａにより接合する工程と、今
回素材に対応する層の輪郭線を予定切断線Ｃとしてそれ
に沿って今回素材を切断するために、トーチのノズル４
０からレーザビーム３４をガスを噴射しつつ今回素材に
照射する工程とをそれらの順に行い、かつ、溶接Ａを、
レーザビームの照射中、今回素材における金属が溶融す
ることによって貫通穴が形成され、その貫通穴を経てガ
スが今回素材と前回素材との隙間に侵入すれば、そのガ
スによって今回素材が前回素材から浮き上がるように反
る位置において行う。
る方法を提供する。 【解決手段】製品の複数の層と同じ厚さを有する複数枚
の金属製の素材を１枚ずつ積み重ねるとともに、各素材
毎に、今回積み重ねた今回素材（ｎ）を前回積み重ねた
前回素材（ｎ−１）に溶接Ａにより接合する工程と、今
回素材に対応する層の輪郭線を予定切断線Ｃとしてそれ
に沿って今回素材を切断するために、トーチのノズル４
０からレーザビーム３４をガスを噴射しつつ今回素材に
照射する工程とをそれらの順に行い、かつ、溶接Ａを、
レーザビームの照射中、今回素材における金属が溶融す
ることによって貫通穴が形成され、その貫通穴を経てガ
スが今回素材と前回素材との隙間に侵入すれば、そのガ
スによって今回素材が前回素材から浮き上がるように反
る位置において行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、製造すべき製品を
複数の層に仮想的に分割し、それら層の各々と同じ厚さ
および輪郭線を有する複数枚の金属板を積層することに
より、製品を製造する積層製造方法に関する。
複数の層に仮想的に分割し、それら層の各々と同じ厚さ
および輪郭線を有する複数枚の金属板を積層することに
より、製品を製造する積層製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】実開平５−５３７３５号公報には、上記
積層製造方法の一従来例が記載されている。これは、製
造すべき製品を複数の層に仮想的に分割し、各層と同じ
厚さを有するとともに各層より大きい形状を有する板状
かつ金属製の複数枚の素材を１枚ずつ、複数の層のうち
各素材に対応する層の輪郭線を切断線としてレーザ切断
し、それら素材全部についてレーザ切断が終了した後
に、それら素材を１枚ずつ積み重ねるとともに、それら
素材のうち互いに隣接したもの同士を溶接により接合す
ることにより製品を製造する方法である。すなわち、こ
の従来の積層製造方法においては、全素材に対して切断
工程と接合工程とがそれらの順に行われるのである。
積層製造方法の一従来例が記載されている。これは、製
造すべき製品を複数の層に仮想的に分割し、各層と同じ
厚さを有するとともに各層より大きい形状を有する板状
かつ金属製の複数枚の素材を１枚ずつ、複数の層のうち
各素材に対応する層の輪郭線を切断線としてレーザ切断
し、それら素材全部についてレーザ切断が終了した後
に、それら素材を１枚ずつ積み重ねるとともに、それら
素材のうち互いに隣接したもの同士を溶接により接合す
ることにより製品を製造する方法である。すなわち、こ
の従来の積層製造方法においては、全素材に対して切断
工程と接合工程とがそれらの順に行われるのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そのため、この従来方
法においては、製品製造に際し、各素材に対して接合前
に切断が行われ、切断が、素材の位置ずれが許容される
状態で行われる。そのため、素材に対し、切断のための
位置決めと切断中の保持とをそれぞれ行うことが必要と
なる。その結果、この従来方法には、製品製造に際し、
長い時間や多くの手数がかかるという問題があった。本
発明は、製品を短時間かつ少ない手数で製造可能な積層
製造方法を提供することを課題としてなされたものであ
る。
法においては、製品製造に際し、各素材に対して接合前
に切断が行われ、切断が、素材の位置ずれが許容される
状態で行われる。そのため、素材に対し、切断のための
位置決めと切断中の保持とをそれぞれ行うことが必要と
なる。その結果、この従来方法には、製品製造に際し、
長い時間や多くの手数がかかるという問題があった。本
発明は、製品を短時間かつ少ない手数で製造可能な積層
製造方法を提供することを課題としてなされたものであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段，作用および発明の効果】
本発明のうち請求項１の発明によれば、前記積層製造方
法であって、各層と同じ厚さを有するとともに各層より
大きい形状を有する板状かつ金属製の複数枚の素材を１
枚ずつ積み重ねるとともに、各素材を積み重ねる毎に、
(a) 今回積み重ねた今回素材と前回積み重ねた前回素材
とを、それら両素材のうち製品の構成部分となるべき部
分のうちの少なくとも一部同士を溶接することにより、
接合する接合工程と、(b) 複数の層のうち今回素材に対
応する層の輪郭線を予定切断線としてその予定切断線に
沿って今回素材を切断するために、レーザ装置から放出
されたレーザビームを今回素材の表面に照射しつつその
レーザビームのその照射点を予定切断線に沿って移動さ
せる切断工程とをそれらの順に行う積層製造方法が提供
される。
本発明のうち請求項１の発明によれば、前記積層製造方
法であって、各層と同じ厚さを有するとともに各層より
大きい形状を有する板状かつ金属製の複数枚の素材を１
枚ずつ積み重ねるとともに、各素材を積み重ねる毎に、
(a) 今回積み重ねた今回素材と前回積み重ねた前回素材
とを、それら両素材のうち製品の構成部分となるべき部
分のうちの少なくとも一部同士を溶接することにより、
接合する接合工程と、(b) 複数の層のうち今回素材に対
応する層の輪郭線を予定切断線としてその予定切断線に
沿って今回素材を切断するために、レーザ装置から放出
されたレーザビームを今回素材の表面に照射しつつその
レーザビームのその照射点を予定切断線に沿って移動さ
せる切断工程とをそれらの順に行う積層製造方法が提供
される。
【０００５】この請求項１の発明に係る積層製造方法に
おいては、各素材毎に接合工程と切断工程とがそれらの
順に行われ、これにより、各素材に対して接合後に切断
が行われ、切断が、接合のために素材の位置決めがなさ
れた後であって接合によって素材が保持されている状態
で行われる。そのため、素材に対し、切断のための位置
決めと切断中の保持とをそれぞれ行うことが不要とな
る。したがって、この請求項１の発明によれば、各素材
に対して接合前に切断を行う従来方法に比較して、製品
製造に必要な時間および手数の削減が容易となるという
効果が得られる。
おいては、各素材毎に接合工程と切断工程とがそれらの
順に行われ、これにより、各素材に対して接合後に切断
が行われ、切断が、接合のために素材の位置決めがなさ
れた後であって接合によって素材が保持されている状態
で行われる。そのため、素材に対し、切断のための位置
決めと切断中の保持とをそれぞれ行うことが不要とな
る。したがって、この請求項１の発明によれば、各素材
に対して接合前に切断を行う従来方法に比較して、製品
製造に必要な時間および手数の削減が容易となるという
効果が得られる。
【０００６】この請求項１の発明において「製品」は例
えば、最終製品としたり、最終製品のための模型とした
り、金型等、最終製品を製造するために使用される製品
とすることができる。また、この請求項１の発明におい
て「溶接」は例えば、今回素材と前回素材とを、予定接
合線に沿ってその全長にわたって連続的に溶接する連続
溶接としたり、その予定接合線に沿ってその全長にわた
らないで断続的に溶接する断続溶接（１箇所のみの溶接
も含む。）とすることができる。断続溶接には例えば、
点溶接がある。連続溶接も断続溶接も、例えば抵抗溶接
装置やレーザ加工装置を使用して実施することができ
る。また、この請求項１の発明において「各層の厚さ」
は、複数の層のうち隣接した層間で互いに一致するよう
に決定したり、隣接した層間で相違することを許容する
ように決定することができる。後者の場合には、各層の
厚さを例えば、隣接した層間で各層の形状（輪郭線によ
って規定される形状）が相違するように決定することが
でき、このようにすれば、層の数が無駄に増加すること
が抑制される。また、この請求項１の発明において「金
属」には、鋼の他、例えば、アルミニウムや銅を用いる
ことができ、また、「レーザ」には、炭酸ガスレーザや
ＹＡＧレーザを用いることができる。また、この請求項
１の発明において「照射点の移動」は、レーザビームと
素材との少なくとも一方を移動させることによって実現
することができる。
えば、最終製品としたり、最終製品のための模型とした
り、金型等、最終製品を製造するために使用される製品
とすることができる。また、この請求項１の発明におい
て「溶接」は例えば、今回素材と前回素材とを、予定接
合線に沿ってその全長にわたって連続的に溶接する連続
溶接としたり、その予定接合線に沿ってその全長にわた
らないで断続的に溶接する断続溶接（１箇所のみの溶接
も含む。）とすることができる。断続溶接には例えば、
点溶接がある。連続溶接も断続溶接も、例えば抵抗溶接
装置やレーザ加工装置を使用して実施することができ
る。また、この請求項１の発明において「各層の厚さ」
は、複数の層のうち隣接した層間で互いに一致するよう
に決定したり、隣接した層間で相違することを許容する
ように決定することができる。後者の場合には、各層の
厚さを例えば、隣接した層間で各層の形状（輪郭線によ
って規定される形状）が相違するように決定することが
でき、このようにすれば、層の数が無駄に増加すること
が抑制される。また、この請求項１の発明において「金
属」には、鋼の他、例えば、アルミニウムや銅を用いる
ことができ、また、「レーザ」には、炭酸ガスレーザや
ＹＡＧレーザを用いることができる。また、この請求項
１の発明において「照射点の移動」は、レーザビームと
素材との少なくとも一方を移動させることによって実現
することができる。
【０００７】この請求項１の発明の望ましい一形態にお
いては、溶接が、今回素材における予定切断線からずれ
た位置において行われる。そして、この形態によれば、
今回素材において接合のための溶接の位置と切断線の位
置とが互いに一致せず、溶接が断続溶接である場合に、
製品の表面がその断続溶接によって部分的に硬化した面
とならずに済み、製品の表面全体が等硬度となり、製品
の品質が向上するという効果が得られる。例えば、製品
が金型としてのプレス型である場合に、そのプレス型を
用いて加工されたプレス製品の表面に予定外の痕跡が発
生せずに済む。
いては、溶接が、今回素材における予定切断線からずれ
た位置において行われる。そして、この形態によれば、
今回素材において接合のための溶接の位置と切断線の位
置とが互いに一致せず、溶接が断続溶接である場合に、
製品の表面がその断続溶接によって部分的に硬化した面
とならずに済み、製品の表面全体が等硬度となり、製品
の品質が向上するという効果が得られる。例えば、製品
が金型としてのプレス型である場合に、そのプレス型を
用いて加工されたプレス製品の表面に予定外の痕跡が発
生せずに済む。
【０００８】請求項２の発明によれば、請求項１の積層
製造方法であって、切断工程が、レーザビームの照射
を、ガスをそのレーザビームと同じ側から照射点に向か
って噴射しつつ行うものであり、かつ、その切断工程に
先行する接合工程が、溶接を、今回素材における予定切
断線からずれた位置であって、その今回素材に対する切
断工程の実行中、レーザビームによって今回素材におけ
る金属が溶融することによってその今回素材に照射点に
おいて貫通穴が形成され、その貫通穴を経てガスが今回
素材と前回素材との間の隙間に侵入すれば、そのガスに
よって今回素材のうち照射点の近傍部分が前回素材から
浮き上がるように反ることとなる位置において行うもの
である積層製造方法が提供される。
製造方法であって、切断工程が、レーザビームの照射
を、ガスをそのレーザビームと同じ側から照射点に向か
って噴射しつつ行うものであり、かつ、その切断工程に
先行する接合工程が、溶接を、今回素材における予定切
断線からずれた位置であって、その今回素材に対する切
断工程の実行中、レーザビームによって今回素材におけ
る金属が溶融することによってその今回素材に照射点に
おいて貫通穴が形成され、その貫通穴を経てガスが今回
素材と前回素材との間の隙間に侵入すれば、そのガスに
よって今回素材のうち照射点の近傍部分が前回素材から
浮き上がるように反ることとなる位置において行うもの
である積層製造方法が提供される。
【０００９】レーザ切断を効率よく行うためには、レー
ザビームの素材表面への照射中、ガスをそのレーザビー
ムと同じ側からそのレーザビームの素材表面における照
射点に向かって噴射することが望ましい。素材における
金属のうちレーザビームにより溶融した金属もしくはそ
の酸化物をガスにより吹き飛ばすことができるからであ
る。ただし、その吹き飛ばしを良好に行うためには、素
材の背面側（レーザビームの照射側とは反対側）にそれ
ら溶融金属等が飛散するのに十分に大きい空隙が存在す
ることが必要である。レーザビームによって素材に形成
された貫通穴を経てそれら溶融金属等が素材の背面側に
効率よく排出されるようにするためである。しかし、重
ね合わされた複数枚の素材のうちその重ね合わせ方向に
おいて最も端に位置する素材を被切断素材としてレーザ
切断する場合には、その被切断素材の背面側に別の素材
が存在し、それら被切断素材と別の素材との間に十分に
大きな空隙が存在しない。これに対し、この請求項２の
発明に係る積層製造方法においては、レーザビームの照
射中、ガスがそのレーザビームと同じ側から照射点に向
かって噴射されるとともに、今回素材と前回素材との接
合が、今回素材における予定切断線からずれた位置であ
って、その今回素材に対する切断工程の実行中、レーザ
ビームによって今回素材における金属が溶融することに
よってその今回素材に照射点において貫通穴が形成さ
れ、その貫通穴を経てガスが今回素材と前回素材との間
の隙間に侵入すれば、そのガスによって今回素材のうち
照射点の近傍部分が前回素材から浮き上がるように反る
こととなる位置において行われる。
ザビームの素材表面への照射中、ガスをそのレーザビー
ムと同じ側からそのレーザビームの素材表面における照
射点に向かって噴射することが望ましい。素材における
金属のうちレーザビームにより溶融した金属もしくはそ
の酸化物をガスにより吹き飛ばすことができるからであ
る。ただし、その吹き飛ばしを良好に行うためには、素
材の背面側（レーザビームの照射側とは反対側）にそれ
ら溶融金属等が飛散するのに十分に大きい空隙が存在す
ることが必要である。レーザビームによって素材に形成
された貫通穴を経てそれら溶融金属等が素材の背面側に
効率よく排出されるようにするためである。しかし、重
ね合わされた複数枚の素材のうちその重ね合わせ方向に
おいて最も端に位置する素材を被切断素材としてレーザ
切断する場合には、その被切断素材の背面側に別の素材
が存在し、それら被切断素材と別の素材との間に十分に
大きな空隙が存在しない。これに対し、この請求項２の
発明に係る積層製造方法においては、レーザビームの照
射中、ガスがそのレーザビームと同じ側から照射点に向
かって噴射されるとともに、今回素材と前回素材との接
合が、今回素材における予定切断線からずれた位置であ
って、その今回素材に対する切断工程の実行中、レーザ
ビームによって今回素材における金属が溶融することに
よってその今回素材に照射点において貫通穴が形成さ
れ、その貫通穴を経てガスが今回素材と前回素材との間
の隙間に侵入すれば、そのガスによって今回素材のうち
照射点の近傍部分が前回素材から浮き上がるように反る
こととなる位置において行われる。
【００１０】したがって、この請求項２の発明によれ
ば、レーザビームのパワーとガスの圧力との調整によっ
て今回素材の板厚分だけ金属が溶融する条件が設定され
れば、今回素材が前回素材にその前回素材から浮き上が
り可能に固定されているため、今回素材の背面側に別の
素材である前回素材が存在するにもかかわらず、今回素
材の背面側に溶融金属が吹き飛ばされ、今回素材のみを
貫通する貫通穴を効率よくレーザ切断により形成可能と
なり、その結果、製品製造に必要な時間および手数の削
減が一層容易となるという効果が得られる。
ば、レーザビームのパワーとガスの圧力との調整によっ
て今回素材の板厚分だけ金属が溶融する条件が設定され
れば、今回素材が前回素材にその前回素材から浮き上が
り可能に固定されているため、今回素材の背面側に別の
素材である前回素材が存在するにもかかわらず、今回素
材の背面側に溶融金属が吹き飛ばされ、今回素材のみを
貫通する貫通穴を効率よくレーザ切断により形成可能と
なり、その結果、製品製造に必要な時間および手数の削
減が一層容易となるという効果が得られる。
【００１１】この請求項２の発明において「ガス」は例
えば、酸素のような活性ガスや空気等、レーザ切断時に
付随的に発生する、レーザビームの切断能力と切断品質
とを低下させる可能性のある物質を吹き飛ばす機能のみ
ならず、金属の酸化を促す機能もを有するガス（アシス
トガス）としたり、窒素，アルゴンガス，ヘリウムガス
のような不活性ガス等、レーザビームの切断能力と切断
品質とを低下させる可能性のある物質を吹き飛ばす機能
のみならず、金属の酸化を抑える機能をも有するガス
（シールドガス）とすることができる。
えば、酸素のような活性ガスや空気等、レーザ切断時に
付随的に発生する、レーザビームの切断能力と切断品質
とを低下させる可能性のある物質を吹き飛ばす機能のみ
ならず、金属の酸化を促す機能もを有するガス（アシス
トガス）としたり、窒素，アルゴンガス，ヘリウムガス
のような不活性ガス等、レーザビームの切断能力と切断
品質とを低下させる可能性のある物質を吹き飛ばす機能
のみならず、金属の酸化を抑える機能をも有するガス
（シールドガス）とすることができる。
【００１２】請求項３の発明によれば、請求項１または
２の積層製造方法であって、さらに、各素材を積み重ね
る毎に、切断工程の終了後、今回素材と前回素材とを、
切断工程において今回素材に形成された切断線の近傍位
置であってその切断線からずれた位置において追加的に
溶接することにより、追加的に接合する追加的接合工程
を含む積層製造方法が提供される。
２の積層製造方法であって、さらに、各素材を積み重ね
る毎に、切断工程の終了後、今回素材と前回素材とを、
切断工程において今回素材に形成された切断線の近傍位
置であってその切断線からずれた位置において追加的に
溶接することにより、追加的に接合する追加的接合工程
を含む積層製造方法が提供される。
【００１３】したがって、この請求項３の発明によれ
ば、各素材を積み重ねる毎に、素材間の接合が、先に行
われる仮接合と後に行われる本接合とに分けて行われる
ため、今回素材の切断時には、今回素材が前回素材から
浮き上がってレーザ切断が効率よく行われるとともに、
最終的には、今回素材が前回素材に強固に接合されると
いう効果が得られる。
ば、各素材を積み重ねる毎に、素材間の接合が、先に行
われる仮接合と後に行われる本接合とに分けて行われる
ため、今回素材の切断時には、今回素材が前回素材から
浮き上がってレーザ切断が効率よく行われるとともに、
最終的には、今回素材が前回素材に強固に接合されると
いう効果が得られる。
【００１４】この請求項３の発明の望ましい一形態にお
いては、追加的な溶接が、レーザ装置から放出されるレ
ーザビームにより行われる。そして、この形態によれ
ば、一つのレーザ装置によりレーザ切断と追加的な溶接
とが実施されるため、別個の装置によりレーザ切断と追
加的な溶接とをそれぞれ実施する場合に比較して、積層
製造のための設備装置の小形軽量化が容易となるという
効果が得られる。
いては、追加的な溶接が、レーザ装置から放出されるレ
ーザビームにより行われる。そして、この形態によれ
ば、一つのレーザ装置によりレーザ切断と追加的な溶接
とが実施されるため、別個の装置によりレーザ切断と追
加的な溶接とをそれぞれ実施する場合に比較して、積層
製造のための設備装置の小形軽量化が容易となるという
効果が得られる。
【００１５】請求項４の発明によれば、請求項３の積層
製造方法であって、さらに、追加的接合工程に先立ち、
追加的な溶接のために、レーザ装置から放出されたレー
ザビームを今回素材のうち追加的な溶接が行われるべき
部分に照射することによりその今回素材に穴を予備的に
形成する予備的形成工程を含み、かつ、追加的接合工程
が、レーザ装置から放出されたレーザビームを予備的形
成工程において形成された穴に向かって照射することに
より、追加的な溶接を行うものである積層製造方法が提
供される。
製造方法であって、さらに、追加的接合工程に先立ち、
追加的な溶接のために、レーザ装置から放出されたレー
ザビームを今回素材のうち追加的な溶接が行われるべき
部分に照射することによりその今回素材に穴を予備的に
形成する予備的形成工程を含み、かつ、追加的接合工程
が、レーザ装置から放出されたレーザビームを予備的形
成工程において形成された穴に向かって照射することに
より、追加的な溶接を行うものである積層製造方法が提
供される。
【００１６】この請求項４の発明に係る積層製造方法に
おいては、今回素材にレーザビームを照射して今回素材
に穴を予備的に形成することと、その予備的に形成され
た穴に向かってレーザビームを照射することとの共同に
より、レーザ溶接が行われる。すなわち、レーザ溶接が
複数回に分けて行われるのである。したがって、この請
求項４の発明によれば、レーザビームの一回の照射によ
り一度にレーザ溶接を実施する場合に比較して、一回の
照射時に素材に付与することが必要なエネルギ（レーザ
パワー×溶接速度）を低減可能となるという効果が得ら
れる。その結果、例えば、溶接速度の高速化が容易にな
るとともに、今回素材に穴を予備的に形成するために今
回素材に照射すべきレーザビームのレーザパワーと、そ
の穴に向けて照射することによって追加的な溶接を行う
ためのレーザビームのレーザパワーとをそれぞれ、レー
ザ切断に必要なレーザパワーに一致させることが可能と
なり、異なる複数のレーザビーム照射工程を同じレーザ
パワーで実行可能となり、作業効率が向上するという効
果も得られる。
おいては、今回素材にレーザビームを照射して今回素材
に穴を予備的に形成することと、その予備的に形成され
た穴に向かってレーザビームを照射することとの共同に
より、レーザ溶接が行われる。すなわち、レーザ溶接が
複数回に分けて行われるのである。したがって、この請
求項４の発明によれば、レーザビームの一回の照射によ
り一度にレーザ溶接を実施する場合に比較して、一回の
照射時に素材に付与することが必要なエネルギ（レーザ
パワー×溶接速度）を低減可能となるという効果が得ら
れる。その結果、例えば、溶接速度の高速化が容易にな
るとともに、今回素材に穴を予備的に形成するために今
回素材に照射すべきレーザビームのレーザパワーと、そ
の穴に向けて照射することによって追加的な溶接を行う
ためのレーザビームのレーザパワーとをそれぞれ、レー
ザ切断に必要なレーザパワーに一致させることが可能と
なり、異なる複数のレーザビーム照射工程を同じレーザ
パワーで実行可能となり、作業効率が向上するという効
果も得られる。
【００１７】この請求項４の発明において「穴」は、今
回素材を貫通する貫通穴であって、前回素材を局部的に
レーザビーム照射側に露出させるものとしたり、貫通し
ない有底穴であって、今回素材を局部的に薄肉化するも
のとすることができる。
回素材を貫通する貫通穴であって、前回素材を局部的に
レーザビーム照射側に露出させるものとしたり、貫通し
ない有底穴であって、今回素材を局部的に薄肉化するも
のとすることができる。
【００１８】請求項５の発明によれば、請求項１ないし
４のいずれかの積層製造方法であって、製品が、互いに
嵌合する形状を有する複数の部品を含むものであり、か
つ、それら部品のうちの少なくとも２つが、複数枚の素
材によってその少なくとも２つの部品が互いに嵌合する
状態で一緒に製造される積層製造方法が提供される。
４のいずれかの積層製造方法であって、製品が、互いに
嵌合する形状を有する複数の部品を含むものであり、か
つ、それら部品のうちの少なくとも２つが、複数枚の素
材によってその少なくとも２つの部品が互いに嵌合する
状態で一緒に製造される積層製造方法が提供される。
【００１９】したがって、この請求項５の発明によれ
ば、それら部品を別々に積層製造する場合に比較して、
製品全体として、素材の無駄が抑制されるとともに、製
造時間が短縮されるという効果が得られる。
ば、それら部品を別々に積層製造する場合に比較して、
製品全体として、素材の無駄が抑制されるとともに、製
造時間が短縮されるという効果が得られる。
【００２０】この請求項５の発明において「複数の部
品」は例えば、金型を構成する上型と下型や、金型を構
成する上型と下型としわ押さえ部材（上型と下型との少
なくとも一方においてそれの周辺部に位置する部材）に
より構成される。
品」は例えば、金型を構成する上型と下型や、金型を構
成する上型と下型としわ押さえ部材（上型と下型との少
なくとも一方においてそれの周辺部に位置する部材）に
より構成される。
【００２１】この請求項５の発明の望ましい一形態にお
いては、各素材を積み重ねる毎に切断に先立って行われ
る溶接が、複数枚の素材のうち、前記少なくとも２つの
部品について積層製造が終了した後にそれら少なくとも
２つの部品の一部を他部から分離する際にそれに伴って
分離されるべき素材間において、ピンポイント溶接とし
て行われる。ここに、「ピンポイント溶接」とは、ナゲ
ット径が通常より小さい（例えば、素材の板厚と同程度
のナゲット径）点溶接であり、抵抗溶接装置やレーザ加
工装置を使用して実施される。したがって、この形態に
よれば、積層製造中に、複数の部品が相互にずれてしま
うことが抑制されるとともに、積層製造後に、それら部
品を小さな力で分離することができるという効果が得ら
れる。
いては、各素材を積み重ねる毎に切断に先立って行われ
る溶接が、複数枚の素材のうち、前記少なくとも２つの
部品について積層製造が終了した後にそれら少なくとも
２つの部品の一部を他部から分離する際にそれに伴って
分離されるべき素材間において、ピンポイント溶接とし
て行われる。ここに、「ピンポイント溶接」とは、ナゲ
ット径が通常より小さい（例えば、素材の板厚と同程度
のナゲット径）点溶接であり、抵抗溶接装置やレーザ加
工装置を使用して実施される。したがって、この形態に
よれば、積層製造中に、複数の部品が相互にずれてしま
うことが抑制されるとともに、積層製造後に、それら部
品を小さな力で分離することができるという効果が得ら
れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明のさらに具体的な一
実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態
は、互いに嵌合する形状を有する上型と下型とを備えた
金型としてのプレス型を製品として製造する方法であ
り、具体的には、製品を複数の層に仮想的に分割し、各
層に対応する素材を積み重ねる毎に、各素材に対して接
合工程と切断工程と追加的接合工程とをそれらの順に行
う積層製造方法である。図１３には、本実施形態により
下型１０と上型１２とが水平面を有するテーブル１４上
において一緒に製造される様子が断面図で示され、図１
４には、そのようにして製造された上型１２が下型１０
から分離される様子が断面図で示されている。接合工程
においては、重ね合わされた２素材を仮付けするために
点溶接が行われる。また、切断工程においては、各素材
の輪郭線を形成するために各素材が予定切断線に沿って
レーザ切断される。また、追加的接合工程においては、
レーザ切断後に素材間の接合強度を増加させるために、
予定追加的接合線に沿ってレーザ溶接が行われる。本実
施形態を実施するために、点溶接装置とレーザ加工装置
とがそれぞれ使用される。図２には、点溶接装置の一例
であるシリーズ式の抵抗溶接装置２０が示されている。
この抵抗溶接装置２０は、重ね合わせられた複数枚の溶
接材２２をその一側からは複数個の可動電極２４、他側
からは固定電極２６でそれぞれ挟み、それら可動電極２
４と固定電極２６とによってそれら被溶接材２２に加圧
通電してそれら被溶接材２２の複数箇所の接合部に直列
に溶接電流を流すことにより、それら接合部を同時に接
合する装置である。図３には、レーザ加工装置の一例で
あるアシストガス４４使用型のレーザ加工装置３０が示
されている。このレーザ加工装置３０は、レーザ装置３
２から放出されたレーザビーム３４をトーチ３６内の通
路内に導き、その通路内においてレンズ３８で集光し
て、トーチ３６のノズル４０からレーザビーム３４を被
加工材４２の表面上に照射する。また、このレーザ加工
装置３０は、レーザビーム３４の照射中、アシストガス
４４をノズル４０からレーザビーム照射点に向かって噴
射する。また、レーザ加工装置３０は、図示はしない
が、トーチ３６と被加工材４２とをその被加工材４２の
表面に平行な方向に相対移動させる第１の相対移動装置
と、トーチ３６と被加工材４２とをその被加工材４２の
表面と交差する方向に相対移動させる第２の相対移動装
置とを備えている。第１の相対移動装置によりレーザビ
ーム３４の照射点の軌跡が制御され、第２の相対移動装
置によりレーザビーム３４の焦点の位置が制御されるよ
うになっているのである。
実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態
は、互いに嵌合する形状を有する上型と下型とを備えた
金型としてのプレス型を製品として製造する方法であ
り、具体的には、製品を複数の層に仮想的に分割し、各
層に対応する素材を積み重ねる毎に、各素材に対して接
合工程と切断工程と追加的接合工程とをそれらの順に行
う積層製造方法である。図１３には、本実施形態により
下型１０と上型１２とが水平面を有するテーブル１４上
において一緒に製造される様子が断面図で示され、図１
４には、そのようにして製造された上型１２が下型１０
から分離される様子が断面図で示されている。接合工程
においては、重ね合わされた２素材を仮付けするために
点溶接が行われる。また、切断工程においては、各素材
の輪郭線を形成するために各素材が予定切断線に沿って
レーザ切断される。また、追加的接合工程においては、
レーザ切断後に素材間の接合強度を増加させるために、
予定追加的接合線に沿ってレーザ溶接が行われる。本実
施形態を実施するために、点溶接装置とレーザ加工装置
とがそれぞれ使用される。図２には、点溶接装置の一例
であるシリーズ式の抵抗溶接装置２０が示されている。
この抵抗溶接装置２０は、重ね合わせられた複数枚の溶
接材２２をその一側からは複数個の可動電極２４、他側
からは固定電極２６でそれぞれ挟み、それら可動電極２
４と固定電極２６とによってそれら被溶接材２２に加圧
通電してそれら被溶接材２２の複数箇所の接合部に直列
に溶接電流を流すことにより、それら接合部を同時に接
合する装置である。図３には、レーザ加工装置の一例で
あるアシストガス４４使用型のレーザ加工装置３０が示
されている。このレーザ加工装置３０は、レーザ装置３
２から放出されたレーザビーム３４をトーチ３６内の通
路内に導き、その通路内においてレンズ３８で集光し
て、トーチ３６のノズル４０からレーザビーム３４を被
加工材４２の表面上に照射する。また、このレーザ加工
装置３０は、レーザビーム３４の照射中、アシストガス
４４をノズル４０からレーザビーム照射点に向かって噴
射する。また、レーザ加工装置３０は、図示はしない
が、トーチ３６と被加工材４２とをその被加工材４２の
表面に平行な方向に相対移動させる第１の相対移動装置
と、トーチ３６と被加工材４２とをその被加工材４２の
表面と交差する方向に相対移動させる第２の相対移動装
置とを備えている。第１の相対移動装置によりレーザビ
ーム３４の照射点の軌跡が制御され、第２の相対移動装
置によりレーザビーム３４の焦点の位置が制御されるよ
うになっているのである。
【００２３】図４には、本実施形態の具体的内容がフロ
ーチャートで表されている。本実施形態においてはま
ず、ステップＳ１０１（以下、単に「Ｓ１０１」で表
す。他のステップについても同じとする。）において、
図５に示すように、製造すべき製品が仮想的に分割され
た複数の層の各々と同じ厚さを有する複数枚の素材のう
ち、製品の使用状態において最も下側に位置する第１層
に当たる素材（以下、単に「第１層素材」という。他の
素材についても同じとする。）１００がテーブル１４の
上面に載置される。ここで、第１層素材１００は、図１
３に示すように、下型１０のうち、輪郭線の切断が不要
な部分であるベース５０に当たる部分を構成するもので
ある。なお、図１３から明らかなように、本実施形態に
おいては、隣接する層間において各層の輪郭線が相違す
るように製品が複数の層に仮想的に分割されている。次
に、Ｓ１０２において、各層の番号を表すｎの値を２と
する。その後、Ｓ１０３において、第ｎ層素材を第ｎ−
１層素材の上に積み重ねる。今回はｎの値が２であるか
ら、図６に示すように、第２層素材１０２が第１層素材
１００の上に積み重ねられる。
ーチャートで表されている。本実施形態においてはま
ず、ステップＳ１０１（以下、単に「Ｓ１０１」で表
す。他のステップについても同じとする。）において、
図５に示すように、製造すべき製品が仮想的に分割され
た複数の層の各々と同じ厚さを有する複数枚の素材のう
ち、製品の使用状態において最も下側に位置する第１層
に当たる素材（以下、単に「第１層素材」という。他の
素材についても同じとする。）１００がテーブル１４の
上面に載置される。ここで、第１層素材１００は、図１
３に示すように、下型１０のうち、輪郭線の切断が不要
な部分であるベース５０に当たる部分を構成するもので
ある。なお、図１３から明らかなように、本実施形態に
おいては、隣接する層間において各層の輪郭線が相違す
るように製品が複数の層に仮想的に分割されている。次
に、Ｓ１０２において、各層の番号を表すｎの値を２と
する。その後、Ｓ１０３において、第ｎ層素材を第ｎ−
１層素材の上に積み重ねる。今回はｎの値が２であるか
ら、図６に示すように、第２層素材１０２が第１層素材
１００の上に積み重ねられる。
【００２４】続いて、Ｓ１０４において、前記抵抗溶接
装置２０を使用し、第ｎ層素材を第ｎ−１層素材に点溶
接して仮付けする。点溶接は、第ｎ層素材の予定切断線
からも第ｎ−１層素材の予定切断線からもずれた位置に
おいて行われる。また、点溶接は、第ｎ層素材のうち予
定切断線によって切断される各部分についてそれぞれ行
われる。将来下型１０の構成部分となるべき部分と上型
１２の構成部分となるべき部分とについてそれぞれ点溶
接が行われるのである。さらに、点溶接は、レーザ切断
時にアシストガス４４により、第ｎ層素材のうちレーザ
ビーム照射点の近傍部分が第ｎ−１層素材から浮き上が
るように反る位置において行われる。今回はｎの値が２
であるから、第ｎ−１層素材は第１層素材１００であ
り、また、第ｎ層素材は第２層素材１０２であり、結
局、今回は点溶接が第２層素材１０２と第１層素材１０
０とに対して行われる。第２層素材１０２のうち予定切
断線Ｃの外側部分（以下、単に「外側部分」という。）
については、図７に示すように、第２層素材１０２上に
おいて可及的に離れた２箇所においてそれぞれ、通常の
点溶接が行われる（溶接箇所をＡで示す。）。ここで、
各溶接箇所を予定切断線Ｃから可及的に離れた位置とし
たのは、第２層素材１０２のうち予定切断線Ｃの近傍部
分が第１層素材１００から簡単かつ確実に浮き上がり可
能とするためであり、また、第２層素材１０２の表面上
における複数の箇所においてそれぞれ溶接を行うのは、
レーザ切断時に第２層素材１０２が第１層素材１００に
対して位置ずれを生じないようにするためである。これ
に対し、第２層素材１０２のうち予定切断線Ｃの内側部
分（以下、単に「内側部分」という。）については、図
８に示すように、外側部分における２つの溶接箇所Ａを
つなぐ一直線のほぼ中間点においてピンポイント溶接が
行われる（溶接箇所をＢで示す。）。第２層素材１０２
の内側部分は上型１２の構成部分であり、その内側部分
の両面のうち下型１０の構成部分である第１層素材１０
０の側の面（背面）は将来、その第１層素材１００の表
面から分離される面である。そのため、第２層素材１０
２の内側部分については、点溶接が、第２層素材１０２
の外側部分に対して行われるべき通常の点溶接よりナゲ
ット径が小さく、接合強度が小さいピンポイント溶接と
して行われるのである。レーザ切断時に、第２層素材１
０２の内側部分に第１層素材１００に対する位置ずれが
生じないようにするとともに、上型１２を下型１０から
分離する際、ピンポイント溶接を行った箇所においての
み素材の剥離が生じ、その周辺には影響が生じないよう
にするのである。
装置２０を使用し、第ｎ層素材を第ｎ−１層素材に点溶
接して仮付けする。点溶接は、第ｎ層素材の予定切断線
からも第ｎ−１層素材の予定切断線からもずれた位置に
おいて行われる。また、点溶接は、第ｎ層素材のうち予
定切断線によって切断される各部分についてそれぞれ行
われる。将来下型１０の構成部分となるべき部分と上型
１２の構成部分となるべき部分とについてそれぞれ点溶
接が行われるのである。さらに、点溶接は、レーザ切断
時にアシストガス４４により、第ｎ層素材のうちレーザ
ビーム照射点の近傍部分が第ｎ−１層素材から浮き上が
るように反る位置において行われる。今回はｎの値が２
であるから、第ｎ−１層素材は第１層素材１００であ
り、また、第ｎ層素材は第２層素材１０２であり、結
局、今回は点溶接が第２層素材１０２と第１層素材１０
０とに対して行われる。第２層素材１０２のうち予定切
断線Ｃの外側部分（以下、単に「外側部分」という。）
については、図７に示すように、第２層素材１０２上に
おいて可及的に離れた２箇所においてそれぞれ、通常の
点溶接が行われる（溶接箇所をＡで示す。）。ここで、
各溶接箇所を予定切断線Ｃから可及的に離れた位置とし
たのは、第２層素材１０２のうち予定切断線Ｃの近傍部
分が第１層素材１００から簡単かつ確実に浮き上がり可
能とするためであり、また、第２層素材１０２の表面上
における複数の箇所においてそれぞれ溶接を行うのは、
レーザ切断時に第２層素材１０２が第１層素材１００に
対して位置ずれを生じないようにするためである。これ
に対し、第２層素材１０２のうち予定切断線Ｃの内側部
分（以下、単に「内側部分」という。）については、図
８に示すように、外側部分における２つの溶接箇所Ａを
つなぐ一直線のほぼ中間点においてピンポイント溶接が
行われる（溶接箇所をＢで示す。）。第２層素材１０２
の内側部分は上型１２の構成部分であり、その内側部分
の両面のうち下型１０の構成部分である第１層素材１０
０の側の面（背面）は将来、その第１層素材１００の表
面から分離される面である。そのため、第２層素材１０
２の内側部分については、点溶接が、第２層素材１０２
の外側部分に対して行われるべき通常の点溶接よりナゲ
ット径が小さく、接合強度が小さいピンポイント溶接と
して行われるのである。レーザ切断時に、第２層素材１
０２の内側部分に第１層素材１００に対する位置ずれが
生じないようにするとともに、上型１２を下型１０から
分離する際、ピンポイント溶接を行った箇所においての
み素材の剥離が生じ、その周辺には影響が生じないよう
にするのである。
【００２５】また、第ｎ（≧３）層素材については、少
なくとも１本の予定切断線により分割されるべき複数の
部分のいずれに対しても通常の点溶接が行われる。
なくとも１本の予定切断線により分割されるべき複数の
部分のいずれに対しても通常の点溶接が行われる。
【００２６】その後、Ｓ１０５において、前記レーザ加
工装置３０を使用し、第ｎ層素材を予定切断線に沿って
連続的にレーザ切断し、製品の第ｎ層に対応する輪郭線
をその第ｎ層素材に形成する。今回はｎの値が２である
と仮定すれば、図９に示すように、第２層素材１０２が
切断線Ｃに沿って連続的にレーザ切断される。図１に
は、そのレーザ切断の様子が詳細に示されている。ただ
し、図の例は、第１層素材から第ｎ−１層素材までのｎ
−１枚の素材が既に積層されていて、それらｎ−１枚の
素材について素材間の仮接合（図において接合箇所をＡ
で表す。）もレーザビーム３４による切断（図において
切断箇所をＣで表す。）も後述の本接合（図において接
合箇所をＥで表す。）も既に終了している。新たに積み
重ねられる第ｎ層素材については、仮接合（図において
接合箇所をＡで表す。）が既に終了しており、この状態
でレーザビーム３４により切断線Ｃが形成される。ここ
で、レーザビーム３４は、各層素材の材質，板厚を考慮
し、最上層素材である第ｎ層素材にのみ貫通穴が形成さ
れるように、レーザビーム３４のパワーと、レーザビー
ム３４の焦点位置と、レーザビーム照射点の移動速度
（切断速度）と、アシストガス４４の噴射圧とがそれぞ
れ設定されている。レーザビーム３４の照射中、アシス
トガス４４が図において矢印で示す向きに噴射される。
したがって、レーザビーム３４が第ｎ層素材の表面に照
射され、そのレーザビーム３４の熱によって第ｎ層素材
における金属が溶融し、第ｎ層素材に貫通穴が形成され
れば、アシストガス４４がその貫通穴を経て第ｎ層素材
の背面側に流れ、そのアシストガス４４の圧力によって
第ｎ層素材のうち照射点の近傍部分が第ｎ−１層素材か
ら浮き上がり、第ｎ層素材と第ｎ−１層素材との間の隙
間が増加させられる。本出願人の実験によれば、第ｎ層
素材の材質が軟鋼、板厚が０．５〜２ｍｍ程度、アシス
トガス４４の噴射圧が２〜４ｋｇ／ｃｍ2 程度、仮接合
の位置と照射点（切断線）の位置との距離が５０ｍｍ程
度である場合に、第ｎ層素材のうち照射点の近傍部分が
第ｎ−１層素材から浮き上がることが確認された。よっ
て、レーザ切断中、レーザビーム３４による溶融金属お
よびその酸化物は、アシストガス４４により、第ｎ層素
材と第ｎ−１層素材との間の隙間を経てそれらの外側に
吹き飛ばされる。このように、本実施形態においては、
重ね合わされた複数枚の素材のうち最上のもののみをレ
ーザ切断することが可能となっているのである。
工装置３０を使用し、第ｎ層素材を予定切断線に沿って
連続的にレーザ切断し、製品の第ｎ層に対応する輪郭線
をその第ｎ層素材に形成する。今回はｎの値が２である
と仮定すれば、図９に示すように、第２層素材１０２が
切断線Ｃに沿って連続的にレーザ切断される。図１に
は、そのレーザ切断の様子が詳細に示されている。ただ
し、図の例は、第１層素材から第ｎ−１層素材までのｎ
−１枚の素材が既に積層されていて、それらｎ−１枚の
素材について素材間の仮接合（図において接合箇所をＡ
で表す。）もレーザビーム３４による切断（図において
切断箇所をＣで表す。）も後述の本接合（図において接
合箇所をＥで表す。）も既に終了している。新たに積み
重ねられる第ｎ層素材については、仮接合（図において
接合箇所をＡで表す。）が既に終了しており、この状態
でレーザビーム３４により切断線Ｃが形成される。ここ
で、レーザビーム３４は、各層素材の材質，板厚を考慮
し、最上層素材である第ｎ層素材にのみ貫通穴が形成さ
れるように、レーザビーム３４のパワーと、レーザビー
ム３４の焦点位置と、レーザビーム照射点の移動速度
（切断速度）と、アシストガス４４の噴射圧とがそれぞ
れ設定されている。レーザビーム３４の照射中、アシス
トガス４４が図において矢印で示す向きに噴射される。
したがって、レーザビーム３４が第ｎ層素材の表面に照
射され、そのレーザビーム３４の熱によって第ｎ層素材
における金属が溶融し、第ｎ層素材に貫通穴が形成され
れば、アシストガス４４がその貫通穴を経て第ｎ層素材
の背面側に流れ、そのアシストガス４４の圧力によって
第ｎ層素材のうち照射点の近傍部分が第ｎ−１層素材か
ら浮き上がり、第ｎ層素材と第ｎ−１層素材との間の隙
間が増加させられる。本出願人の実験によれば、第ｎ層
素材の材質が軟鋼、板厚が０．５〜２ｍｍ程度、アシス
トガス４４の噴射圧が２〜４ｋｇ／ｃｍ2 程度、仮接合
の位置と照射点（切断線）の位置との距離が５０ｍｍ程
度である場合に、第ｎ層素材のうち照射点の近傍部分が
第ｎ−１層素材から浮き上がることが確認された。よっ
て、レーザ切断中、レーザビーム３４による溶融金属お
よびその酸化物は、アシストガス４４により、第ｎ層素
材と第ｎ−１層素材との間の隙間を経てそれらの外側に
吹き飛ばされる。このように、本実施形態においては、
重ね合わされた複数枚の素材のうち最上のもののみをレ
ーザ切断することが可能となっているのである。
【００２７】レーザ切断の終了後、Ｓ１０６において、
第ｎ層素材を予定追加的接合線に沿って断続的にレーザ
切断して複数のスリットを形成する。ここで、予定追加
的接合線は、第ｎ層素材に形成された切断線の近傍位置
であってその切断線からずれた位置に設定されている。
また、スリット形成は、レーザ切断におけると同じ条件
でレーザビーム３４を第ｎ層素材の表面に照射すること
により行われる。今回はｎの値が２であると仮定すれ
ば、図１０に示すように、第２層素材１０２の外側部分
であって切断線Ｃの近傍位置に予定追加的接合線が設定
されているから、その予定追加的接合線に沿って断続的
にレーザ切断が行われて複数のスリットＤが形成され
る。なお、第２層素材１０２の内側部分には予定追加的
接合線が設定されていない。これは、その内側部分は積
層製造の終了後、第１層素材１００から分離させられる
べき部分であり、第１層素材１００と強固に接合するこ
とが適当ではない部分であるからである。これに対し、
第ｎ（≧３）層素材については、切断線Ｃの外側部分に
も内側部分にもそれぞれ、切断線Ｃの近傍位置に予定追
加的接合線が設定されており、各予定追加的接合線に沿
って断続的にレーザ切断されて複数のスリットＤが形成
される。第ｎ（≧３）層素材については、切断線Ｃの外
側部分も内側部分も、第２層素材１０２と強固に接合さ
れることが必要である部分であるだからである。続い
て、Ｓ１０７において、形成された各スリットに向けて
レーザビーム３４を照射して第ｎ層素材を第ｎ−１層素
材にレーザ溶接し、それにより、切断線Ｃの近傍位置に
おいて追加的な溶接を行い、それら両素材の接合強度を
増加させる。本接合が行われるのである。本実施形態に
おいては、そのレーザ溶接に先立ち、レーザビーム３４
により第ｎ層素材に貫通穴としてのスリットが予備的に
形成されており、本ステップにおいては、第ｎ層素材の
予定接合部のみならず第ｎ−１層素材の予定接合部も露
出した状態でレーザビーム３４の照射が行われることに
なる。したがって、レーザ溶接に必要なレーザパワーの
低減が可能となり、例えば、レーザ溶接と先のレーザ切
断とで同じトーチ３６を使用することができるのみなら
ず、同じレーザパワーでしかも同じ移動速度でレーザ加
工を実行することができることになる。今回はｎの値が
２であると仮定すれば、図１１に示すように、第２層素
材１０２の外側部分のみについて、切断線Ｃに近接した
位置に追加的な溶接が行われる（溶接箇所をＥで示
す。）。これに対し、今回はｎの値が３であると仮定す
れば、図１２に示すように、第３層素材１０４の外側部
分と内側部分とに双方について、切断線Ｃに近接した位
置に追加的な溶接が行われる（溶接箇所をＥで示
す。）。
第ｎ層素材を予定追加的接合線に沿って断続的にレーザ
切断して複数のスリットを形成する。ここで、予定追加
的接合線は、第ｎ層素材に形成された切断線の近傍位置
であってその切断線からずれた位置に設定されている。
また、スリット形成は、レーザ切断におけると同じ条件
でレーザビーム３４を第ｎ層素材の表面に照射すること
により行われる。今回はｎの値が２であると仮定すれ
ば、図１０に示すように、第２層素材１０２の外側部分
であって切断線Ｃの近傍位置に予定追加的接合線が設定
されているから、その予定追加的接合線に沿って断続的
にレーザ切断が行われて複数のスリットＤが形成され
る。なお、第２層素材１０２の内側部分には予定追加的
接合線が設定されていない。これは、その内側部分は積
層製造の終了後、第１層素材１００から分離させられる
べき部分であり、第１層素材１００と強固に接合するこ
とが適当ではない部分であるからである。これに対し、
第ｎ（≧３）層素材については、切断線Ｃの外側部分に
も内側部分にもそれぞれ、切断線Ｃの近傍位置に予定追
加的接合線が設定されており、各予定追加的接合線に沿
って断続的にレーザ切断されて複数のスリットＤが形成
される。第ｎ（≧３）層素材については、切断線Ｃの外
側部分も内側部分も、第２層素材１０２と強固に接合さ
れることが必要である部分であるだからである。続い
て、Ｓ１０７において、形成された各スリットに向けて
レーザビーム３４を照射して第ｎ層素材を第ｎ−１層素
材にレーザ溶接し、それにより、切断線Ｃの近傍位置に
おいて追加的な溶接を行い、それら両素材の接合強度を
増加させる。本接合が行われるのである。本実施形態に
おいては、そのレーザ溶接に先立ち、レーザビーム３４
により第ｎ層素材に貫通穴としてのスリットが予備的に
形成されており、本ステップにおいては、第ｎ層素材の
予定接合部のみならず第ｎ−１層素材の予定接合部も露
出した状態でレーザビーム３４の照射が行われることに
なる。したがって、レーザ溶接に必要なレーザパワーの
低減が可能となり、例えば、レーザ溶接と先のレーザ切
断とで同じトーチ３６を使用することができるのみなら
ず、同じレーザパワーでしかも同じ移動速度でレーザ加
工を実行することができることになる。今回はｎの値が
２であると仮定すれば、図１１に示すように、第２層素
材１０２の外側部分のみについて、切断線Ｃに近接した
位置に追加的な溶接が行われる（溶接箇所をＥで示
す。）。これに対し、今回はｎの値が３であると仮定す
れば、図１２に示すように、第３層素材１０４の外側部
分と内側部分とに双方について、切断線Ｃに近接した位
置に追加的な溶接が行われる（溶接箇所をＥで示
す。）。
【００２８】その後、Ｓ１０８において、層番号ｎの値
が最大値ｎMAX 、すなわち、製品が仮想的に分割された
層の数以上であるか否かを判定する。層番号ｎの値が最
大値ｎMAX 以上ではなければ、判定がＮＯとなり、Ｓ１
０９において、層番号ｎの値を１増加させた後、Ｓ１０
３に戻る。これに対し、層番号ｎの値が最大値ｎMAX以
上であれば、Ｓ１０８の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１１０
において、積層製造を終了する。このとき、図１３に示
す積層物が完成する。続いて、Ｓ１１１において、図１
４に示すように、その積層物において、上型１２を下型
１０から分離させる。これにより、上型１２と下型１０
との製造がそれぞれ同時に終了することになる。以上で
一回の積層製造方法の実施が終了する。以上の説明から
明らかなように、本実施形態においては、図４のうちの
Ｓ１０４が接合工程に相当し、Ｓ１０５が切断工程に相
当し、Ｓ１０６が予備的形成工程に相当し、Ｓ１０７が
追加的接合工程に相当しているのである。
が最大値ｎMAX 、すなわち、製品が仮想的に分割された
層の数以上であるか否かを判定する。層番号ｎの値が最
大値ｎMAX 以上ではなければ、判定がＮＯとなり、Ｓ１
０９において、層番号ｎの値を１増加させた後、Ｓ１０
３に戻る。これに対し、層番号ｎの値が最大値ｎMAX以
上であれば、Ｓ１０８の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１１０
において、積層製造を終了する。このとき、図１３に示
す積層物が完成する。続いて、Ｓ１１１において、図１
４に示すように、その積層物において、上型１２を下型
１０から分離させる。これにより、上型１２と下型１０
との製造がそれぞれ同時に終了することになる。以上で
一回の積層製造方法の実施が終了する。以上の説明から
明らかなように、本実施形態においては、図４のうちの
Ｓ１０４が接合工程に相当し、Ｓ１０５が切断工程に相
当し、Ｓ１０６が予備的形成工程に相当し、Ｓ１０７が
追加的接合工程に相当しているのである。
【００２９】なお付言すれば、本実施形態においては、
次のようなレーザ切断方法が採用されている。それは、
重ね合わされた板状かつ金属製の複数枚の素材のうちそ
の重ね合わせ方向において最も端に位置する一つの素材
を被切断素材とし、その被切断素材を予定切断線に沿っ
て切断するために、その被切断素材の両面のうち別の素
材が存在する背面側とは反対側の面である表面にレーザ
ビームを照射しつつその照射点を予定切断線に沿って移
動させるとともに、レーザビームの照射中、ガスをその
レーザビームと同じ側から前記照射点に向かって噴射す
るレーザ切断方法であって、レーザビームの照射に先立
ち、被切断素材とその被切断素材の背面側に存在する別
の素材とを、被切断素材における前記予定切断線からず
れた位置であって、レーザビームの照射中、レーザビー
ムによって被切断素材における金属が溶融することによ
ってその被切断素材に貫通穴が形成され、その貫通穴を
経て前記ガスが被切断素材とそれに隣接する別の素材と
の間の隙間に侵入すれば、そのガスによって被切断素材
のうちの前記照射点の近傍部分が前記別の素材から浮き
上がるように反る位置において接合することを特徴とす
るレーザ切断方法である。そして、このレーザ切断方法
は、複数枚の金属板を積層して製品を製造する積層製造
方法に適用することができるのはもちろんであるが、そ
れ以外の用途にも適用することができる。
次のようなレーザ切断方法が採用されている。それは、
重ね合わされた板状かつ金属製の複数枚の素材のうちそ
の重ね合わせ方向において最も端に位置する一つの素材
を被切断素材とし、その被切断素材を予定切断線に沿っ
て切断するために、その被切断素材の両面のうち別の素
材が存在する背面側とは反対側の面である表面にレーザ
ビームを照射しつつその照射点を予定切断線に沿って移
動させるとともに、レーザビームの照射中、ガスをその
レーザビームと同じ側から前記照射点に向かって噴射す
るレーザ切断方法であって、レーザビームの照射に先立
ち、被切断素材とその被切断素材の背面側に存在する別
の素材とを、被切断素材における前記予定切断線からず
れた位置であって、レーザビームの照射中、レーザビー
ムによって被切断素材における金属が溶融することによ
ってその被切断素材に貫通穴が形成され、その貫通穴を
経て前記ガスが被切断素材とそれに隣接する別の素材と
の間の隙間に侵入すれば、そのガスによって被切断素材
のうちの前記照射点の近傍部分が前記別の素材から浮き
上がるように反る位置において接合することを特徴とす
るレーザ切断方法である。そして、このレーザ切断方法
は、複数枚の金属板を積層して製品を製造する積層製造
方法に適用することができるのはもちろんであるが、そ
れ以外の用途にも適用することができる。
【００３０】以上、本発明の一実施形態を図面に基づい
て詳細に説明したが、この他にも特許請求の範囲を逸脱
することなく、当業者の知識に基づいて種々の変形，改
良を施した形態で本発明を実施することができる。
て詳細に説明したが、この他にも特許請求の範囲を逸脱
することなく、当業者の知識に基づいて種々の変形，改
良を施した形態で本発明を実施することができる。
【図１】本発明の一実施形態である積層製造方法の主要
部を説明するための断面図である。
部を説明するための断面図である。
【図２】上記実施形態を実施するために使用される抵抗
溶接装置を概念的に示す側面図である。
溶接装置を概念的に示す側面図である。
【図３】上記実施形態を実施するために使用されるレー
ザ加工装置を示す断面図である。
ザ加工装置を示す断面図である。
【図４】上記実施形態の実行内容の全体を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図５】図４におけるＳ１０１の実行内容を説明するた
めの断面図および平面図である。
めの断面図および平面図である。
【図６】図４におけるＳ１０３の実行内容を説明するた
めの断面図および平面図である。
めの断面図および平面図である。
【図７】図４におけるＳ１０４の実行内容を説明するた
めの断面図および平面図である。
めの断面図および平面図である。
【図８】図４におけるＳ１０４の実行内容を説明するた
めの別の断面図および平面図である。
めの別の断面図および平面図である。
【図９】図４におけるＳ１０５の実行内容を説明するた
めの断面図および平面図である。
めの断面図および平面図である。
【図１０】図４におけるＳ１０６の実行内容を説明する
ための断面図および平面図である。
ための断面図および平面図である。
【図１１】図４におけるＳ１０７の実行内容を説明する
ための断面図および平面図である。
ための断面図および平面図である。
【図１２】図４におけるＳ１０７の実行内容を説明する
ための別の断面図および平面図である。
ための別の断面図および平面図である。
【図１３】図４におけるＳ１１０の実行内容を説明する
ための断面図および平面図である。
ための断面図および平面図である。
【図１４】図４におけるＳ１１１の実行内容を説明する
ための断面図および平面図である。
ための断面図および平面図である。
２０ 抵抗溶接装置 ３０ レーザ加工装置 ３２ レーザ装置 ３４ レーザビーム ３６ トーチ ４０ ノズル ４４ アシストガス
Claims (5)
- 【請求項１】製造すべき製品を複数の層に仮想的に分割
し、それら層の各々と同じ厚さおよび輪郭線を有する複
数枚の金属板を積層することにより、製品を製造する方
法であって、 各層と同じ厚さを有するとともに各層より大きい形状を
有する板状かつ金属製の複数枚の素材を１枚ずつ積み重
ねるとともに、各素材を積み重ねる毎に、(a)今回積み
重ねた今回素材と前回積み重ねた前回素材とを、それら
両素材のうち前記製品の構成部分となるべき部分のうち
の少なくとも一部同士を溶接することにより、接合する
接合工程と、(b) 前記複数の層のうち今回素材に対応す
る層の輪郭線を予定切断線としてその予定切断線に沿っ
て今回素材を切断するために、レーザ装置から放出され
たレーザビームを今回素材の表面に照射しつつその照射
点を前記予定切断線に沿って移動させる切断工程とをそ
れらの順に行うことを特徴とする積層製造方法。 - 【請求項２】請求項１の積層製造方法であって、前記切
断工程が、前記レーザビームの照射を、ガスをそのレー
ザビームと同じ側から前記照射点に向かって噴射しつつ
行うものであり、かつ、その切断工程に先行する前記接
合工程が、前記溶接を、前記今回素材における前記予定
切断線からずれた位置であって、その今回素材に対する
前記切断工程の実行中、前記レーザビームによって今回
素材における金属が溶融することによってその今回素材
に前記照射点において貫通穴が形成され、その貫通穴を
経て前記ガスが今回素材と前回素材との間の隙間に侵入
すれば、そのガスによって今回素材のうち前記照射点の
近傍部分が前回素材から浮き上がるように反ることとな
る位置において行うものであることを特徴とする積層製
造方法。 - 【請求項３】請求項１または２の積層製造方法であっ
て、さらに、前記各素材を積み重ねる毎に、前記切断工
程の終了後、前記今回素材と前回素材とを、前記切断工
程において今回素材に形成された切断線の近傍位置であ
ってその切断線からずれた位置において追加的に溶接す
ることにより、追加的に接合する追加的接合工程を含む
ことを特徴とする積層製造方法。 - 【請求項４】請求項３の積層製造方法であって、さら
に、前記追加的接合工程に先立ち、前記追加的な溶接の
ために、前記レーザ装置から放出されたレーザビームを
前記今回素材のうち前記追加的な溶接が行われるべき部
分に照射することにより今回素材に穴を予備的に形成す
る予備的形成工程を含み、かつ、前記追加的接合工程
が、前記レーザ装置から放出されたレーザビームを前記
予備的形成工程において形成された前記穴に向かって照
射することにより、前記追加的な溶接を行うものである
ことを特徴とする積層製造方法。 - 【請求項５】請求項１ないし４のいずれかの積層製造方
法であって、前記製品が、互いに嵌合する形状を有する
複数の部品を含むものであり、かつ、それら部品のうち
の少なくとも２つが、前記複数枚の素材によってその少
なくとも２つの部品が互いに嵌合する状態で一緒に製造
されることを特徴とする積層製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24178696A JP3144317B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 積層製造方法 |
| US08/925,472 US5942138A (en) | 1996-09-12 | 1997-09-09 | Process of producing laminar structure by bonding of sheet metal blanks after preliminary bonding |
| FR9711169A FR2753117B1 (fr) | 1996-09-12 | 1997-09-09 | Procede de fabrication d'une structure stratifiee |
| KR1019970046720A KR100264416B1 (ko) | 1996-09-12 | 1997-09-11 | 예비접합 후에 판 금속 소재들을 접합하여 적층 구조체를 제조하는 방법 |
| DE19739975A DE19739975C2 (de) | 1996-09-12 | 1997-09-11 | Verfahren zur Herstellung einer Laminatstruktur |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24178696A JP3144317B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 積層製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1085864A true JPH1085864A (ja) | 1998-04-07 |
| JP3144317B2 JP3144317B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=17079506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24178696A Expired - Fee Related JP3144317B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 積層製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5942138A (ja) |
| JP (1) | JP3144317B2 (ja) |
| KR (1) | KR100264416B1 (ja) |
| DE (1) | DE19739975C2 (ja) |
| FR (1) | FR2753117B1 (ja) |
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| CN111889973A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-11-06 | 江苏万奇电器集团有限公司 | 一种用于节能桥架齿形多极点无损焊接工艺 |
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