TW201936365A - 處理裝置、處理方法、標記方法、造型方法、電腦程式及記錄媒體 - Google Patents
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Abstract
處理裝置具備:具有對物體之表面照射能量束而形成熔融池之能量束照射部及於熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更物體與熔融池之位置關係之變更裝置,並且將藉由一面變更物體與熔融池之第1方向上之位置關係,一面於熔融池中供給造型材料,而沿著第1方向來造型之造型物之與第1方向交叉之第2方向之尺寸,基於造型物之第1方向上之位置而改變。
Description
本發明係關於一種例如用以進行對物體照射能量束之處理之處理裝置、處理方法、標記方法、造型方法、電腦程式及記錄媒體之技術領域。
專利文獻1中,記載有藉由將粉狀之材料以能量束熔融後,使熔融之材料再固化而形成造型物之造型裝置。此種造型裝置中,形成適當之造型物成為技術性課題。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]美國專利申請公開第2017/014909號說明書
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]美國專利申請公開第2017/014909號說明書
依據第1形態,提供一種處理裝置,其具備:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述熔融池之位置關係之變更裝置;並且將藉由一面變更上述物體與上述熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料,而沿著上述第1方向來造型之造型物的與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸,基於上述造型物之上述第1方向上之位置而改變。
依據第2形態,提供一種處理裝置,其具備:造型裝置,其具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部、及為了將造型材料熔融而於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部;變更裝置,其變更上述物體與上述熔融池中之至少一者之位置;以及控制裝置,其係以藉由上述熔融之上述造型材料固化而於上述物體之表面產生之凸狀造型物成為標記之方式,使用與上述標記有關之座標資料而控制上述變更裝置。
依據第3形態,提供一種處理裝置,其具備:造型裝置,其具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部、及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部;變更裝置,其變更上述物體與上述熔融池之位置關係;氣體供給裝置,其於上述熔融池之周圍供給氣體;以及控制裝置,其為了變更由上述造型裝置所造型之造型物之色調,而以變更供給至上述周圍之上述氣體之特性之方式,來控制上述氣體供給裝置。
依據第4形態,提供一種處理裝置,其具備:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成第1熔融池之能量束照射部及於上述第1熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述第1熔融池之位置關係之變更裝置;並且對藉由一面變更上述物體與上述第1熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料而造型之第1造型物,從上述能量束照射部照射能量束而於上述第1造型物上形成第2熔融池,且從上述材料供給部供給造型材料而造型第2造型物,且上述第2造型物之與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸係與上述第1造型物之上述第2方向之尺寸不同。
依據第5形態,提供一種處理裝置,其具備:造型裝置,其具有對物體上之第1區域照射能量束之能量束照射部、及對至少部分性地與上述第1區域重疊之第2區域供給造型材料之材料供給部,於上述物體上形成造型物;位置變更裝置,其變更上述物體上之上述第1及第2區域之位置;以及供給量變更裝置,其變更從上述材料供給部向上述第2區域的上述造型材料之每單位時間之供給量。
依據第6形態,提供一種處理裝置,其具備:具有對物體上之照射區域照射能量束之能量束照射部及於上述照射區域中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述照射區域之位置關係之變更裝置;並且藉由一面於沿著上述物體之表面之方向上變更上述物體與上述照射區域之位置關係,一面於上述照射區域中供給上述造型材料而造型之造型物的與沿著上述表面之方向交叉之方向之尺寸,係於上述造型物之沿著上述表面之方向上之第1位置以及與上述第1位置不同之第2位置上不同。
依據第7形態,提供一種處理方法,其包括:對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池;於上述熔融池中供給造型材料;以及變更上述物體與上述熔融池之位置關係;並且將藉由一面變更上述物體與上述熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料,而沿著上述第1方向來造型之造型物的與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸,基於上述造型物之上述第1方向上之位置而改變。
依據第8形態,提供一種處理方法,其包括:準備與應形成於物體之表面之標記有關之座標資料;對上述物體之上述表面照射能量束而於上述表面形成熔融池;為了將上述造型材料熔融而於上述熔融池中供給造型材料;以及變更上述物體與上述熔融池中之至少一者之位置;變更上述至少一者之位置,係以藉由上述熔融之上述造型材料固化而於上述物體之表面產生之凸狀造型物成為上述標記之方式,使用上述座標資料而變更上述至少一者之位置。
依據第9形態,提供一種處理方法,其包括:對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池;於上述熔融池中供給造型材料;變更上述物體與上述熔融池之位置關係;於上述熔融池之周圍供給特定氣體;以及為了變更由上述造型裝置所造型之造型物之色調,而變更供給至上述周圍之上述特定氣體之特性。
依據第10形態,提供一種處理方法,其包括:對物體之表面照射能量束而於上述表面形成第1熔融池;於上述第1熔融池中供給造型材料;變更上述物體與上述第1熔融池之位置關係;對藉由一面變更上述物體與上述第1熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料而造型之第1造型物,從上述能量束照射部照射能量束而於上述第1造型物上形成第2熔融池;以及於上述第2熔融池中供給造型材料而造型第2造型物;並且上述第2造型物之與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸係與上述第1造型物之上述第2方向之尺寸不同。
依據第11形態,提供一種處理方法,其包括:包含對物體上之第1區域照射能量束以及對至少部分性地與上述第1區域重疊之第2區域供給造型材料,於上述物體上形成造型物;變更上述物體上之上述第1及第2區域之位置;以及變更向上述第2區域的上述造型材料之每單位時間之供給量。
依據第12形態,提供一種處理方法,其包括:對物體上之照射區域照射能量束、於上述照射區域中供給造型材料、以及變更上述物體與上述照射區域之位置關係,並且藉由一面於沿著上述物體之表面之方向上變更上述物體與上述照射區域之位置關係,一面於上述照射區域中供給上述造型材料而造型之造型物的與沿著上述表面之方向交叉之方向之尺寸,係於上述造型物之沿著上述表面之方向上之第1位置以及與上述第1位置不同之第2位置上不同。
依據第13形態,提供一種使電腦實行之程式,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述熔融池之位置關係之變更裝置;並且使電腦實行如下處理:將藉由一面變更上述物體與上述熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料,而沿著上述第1方向來造型之造型物的與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸,基於上述造型物之上述第1方向上之位置而改變。
依據第14形態,提供一種使電腦實行之程式,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部及為了將上述造型材料熔融而於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述熔融池中之至少一者之位置之變更裝置;並且使電腦實行如下處理:以藉由上述熔融之上述造型材料固化而於上述物體之表面產生之凸狀造型物成為標記之方式,使用與上述標記有關之座標資料而控制上述變更裝置。
依據第15形態,提供一種使電腦實行之程式,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、變更上述物體與上述熔融池之位置關係之變更裝置、以及於上述熔融池之周圍供給氣體之氣體供給裝置;並且使電腦實行如下處理:為了變更由上述造型裝置所造型之造型物之色調,而以變更供給至上述周圍之上述氣體之特性之方式,來控制上述氣體供給裝置。
依據第16形態,提供一種使電腦實行之程式,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成第1熔融池之能量束照射部及於上述第1熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述第1熔融池之位置關係之變更裝置;並且使電腦實行如下處理:對藉由一面變更上述物體與上述第1熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料而造型之第1造型物,從上述能量束照射部照射能量束而於上述第1造型物上形成第2熔融池,且從上述材料供給部供給造型材料而造型第2造型物;且上述第2造型物之與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸係與上述第1造型物之上述第2方向之尺寸不同。
依據第17形態,提供一種使電腦實行之程式,其控制具備以下裝置之處理裝置:造型裝置,其具有對物體上之第1區域照射能量束之能量束照射部、及對至少部分性地與上述第1區域重疊之第2區域供給造型材料之材料供給部,於上述物體上形成造型物;位置變更裝置,其變更上述物體上之上述第1及第2區域之位置;以及供給量變更裝置,其變更從上述材料供給部向上述第2區域的上述造型材料之每單位時間之供給量。
依據第18形態,提供一種使電腦實行之程式,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體上之照射區域照射能量束之能量束照射部及於上述照射區域中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述照射區域之位置關係之變更裝置;並且使電腦實行如下處理:藉由一面於沿著上述物體之表面之方向上變更上述物體與上述照射區域之位置關係,一面於上述照射區域中供給上述造型材料而造型之造型物的與沿著上述表面之方向交叉之方向之尺寸,係於上述造型物之沿著上述表面之方向上之第1位置以及與上述第1位置不同之第2位置上不同。
依據第19形態,提供一種處理裝置,其具備:造型裝置,其具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部、及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部;變更裝置,其變更上述物體與上述熔融池之位置關係;以及接收裝置,其接收以如下方式來控制上述造型裝置及上述變更裝置之控制訊號:將藉由一面變更上述物體與上述熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料,而沿著上述第1方向來造型之造型物的與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸,基於上述造型物之上述第1方向上之位置而改變。
依據第20形態,提供一種處理裝置,其具備:造型裝置,其具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部、及為了將造型材料熔融而於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部;變更裝置,其變更上述物體與上述熔融池中之至少一者之位置;以及接收裝置,其接收如下之控制訊號:以藉由上述熔融之上述造型材料固化而於上述物體之表面產生之凸狀造型物成為標記之方式,使用與上述標記有關之座標資料而控制上述變更裝置。
依據第21形態,提供一種處理裝置,其具備:造型裝置,其具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部、及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部;變更裝置,其變更上述物體與上述熔融池之位置關係;氣體供給裝置,其於上述熔融池之周圍供給氣體;以及接收裝置,其接收如下之控制訊號:為了變更由上述造型裝置所造型之造型物之色調,而以變更供給至上述周圍之上述氣體之特性之方式,來控制上述氣體供給裝置。
依據第22形態,提供一種處理裝置,其具備:造型裝置,其具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成第1熔融池之能量束照射部、及於上述第1熔融池中供給造型材料之材料供給部;變更裝置,其變更上述物體與上述第1熔融池之位置關係;以及接收裝置,其接收以如下方式來控制上述造型裝置及上述變更裝置之控制訊號:對藉由一面變更上述物體與上述第1熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料而造型之第1造型物,從上述能量束照射部照射能量束而於上述第1造型物上形成第2熔融池,且從上述材料供給部供給造型材料而造型第2造型物;並且上述第2造型物之與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸係與上述第1造型物之上述第2方向之尺寸不同。
依據第23形態,提供一種處理裝置,其具備:造型裝置,其具有對物體上之第1區域照射能量束之能量束照射部、及對至少部分性地與上述第1區域重疊之第2區域供給造型材料之材料供給部,於上述物體上形成造型物;位置變更裝置,其變更上述物體上之上述第1及第2區域之位置;以及接收裝置,其接收如下之控制訊號:以變更從上述材料供給部向上述第2區域的上述造型材料之每單位時間之供給量之方式,來控制上述材料供給部。
依據第24形態,提供一種處理裝置,其具備:造型裝置,其具有對物體上之照射區域照射能量束之能量束照射部、及於上述照射區域中供給造型材料之材料供給部;變更裝置,其變更上述物體與上述照射區域之位置關係;以及接收裝置,其接收以如下方式來控制上述造型裝置及上述變更裝置之控制訊號:藉由一面於沿著上述物體之表面之方向上變更上述物體與上述照射區域之位置關係,一面於上述照射區域中供給上述造型材料而造型之造型物的與沿著上述表面之方向交叉之方向之尺寸,係於上述造型物之沿著上述表面之方向上之第1位置以及與上述第1位置不同之第2位置上不同。
依據第25形態,提供一種控制裝置,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述熔融池之位置關係之變更裝置;並且進行如下處理:將藉由一面變更上述物體與上述熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料,而沿著上述第1方向來造型之造型物的與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸,基於上述造型物之上述第1方向上之位置而改變。
依據第26形態,提供一種控制裝置,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部、及為了將上述造型材料熔融而於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置;以及變更上述物體與上述熔融池中之至少一者之位置之變更裝置;並且進行如下處理:以藉由上述熔融之上述造型材料固化而於上述物體之表面產生之凸狀造型物成為標記之方式,使用與上述標記有關之座標資料而控制上述變更裝置。
依據第27形態,提供一種控制裝置,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、變更上述物體與上述熔融池之位置關係之變更裝置、以及於上述熔融池之周圍供給氣體之氣體供給裝置;並且進行如下處理:為了變更由上述造型裝置所造型之造型物之色調,而以變更供給至上述周圍之上述氣體之特性之方式,來控制上述氣體供給裝置。
依據第28形態,提供一種控制裝置,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成第1熔融池之能量束照射部及於上述第1熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述第1熔融池之位置關係之變更裝置;並且進行如下處理:對藉由一面變更上述物體與上述第1熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料而造型之第1造型物,從上述能量束照射部照射能量束而於上述第1造型物上形成第2熔融池,且從上述材料供給部供給造型材料而造型第2造型物;且上述第2造型物之與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸係與上述第1造型物之上述第2方向之尺寸不同。
依據第29形態,提供一種控制裝置,其控制具備以下裝置之處理裝置:造型裝置,其具有對物體上之第1區域照射能量束之能量束照射部、及對至少部分性地與上述第1區域重疊之第2區域供給造型材料之材料供給部,於上述物體上形成造型物;位置變更裝置,其變更上述物體上之上述第1及第2區域之位置;以及供給量變更裝置,其變更從上述材料供給部向上述第2區域的上述造型材料之每單位時間之供給量。
依據第30形態,提供一種控制裝置,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體上之照射區域照射能量束之能量束照射部及於上述照射區域中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述照射區域之位置關係之變更裝置;並且進行如下處理:藉由一面於沿著上述物體之表面之方向上變更上述物體與上述照射區域之位置關係,一面於上述照射區域中供給上述造型材料而造型之造型物的與沿著上述表面之方向交叉之方向之尺寸,係於上述造型物之沿著上述表面之方向上之第1位置以及與上述第1位置不同之第2位置上不同。
本發明之作用以及其他優點係由以下所說明之實施方式而明確。
以下,參照圖式,對處理裝置、處理方法、標記方法、造型系統、造型方法、電腦程式及記錄媒體之實施方式進行說明。以下,使用可實行如下處理之造型系統1,該處理係用以藉由利用雷射增厚熔接法(LMD:Laser Metal Deposition),進行使用造型材料M之附加加工而形成三維構造物ST,來對處理裝置、處理方法、標記方法、造型系統、造型方法、電腦程式以及記錄媒體之實施方式進行說明。此外,雷射增厚熔接法(LMD)亦可稱為:直接金屬沈積、直接能量沈積、雷射披覆、雷射近淨成形、直接光製造、雷射固結、形狀沈積製造、送絲雷射沈積、通氣線、雷射粉末熔合、雷射金屬成形、選擇性雷射粉末熔融、雷射直接澆鑄、雷射粉末沈積、雷射積層製造、雷射快速成形。
又,以下之說明中,使用由相互正交之X軸、Y軸及Z軸所定義之XYZ正交座標系,對構成造型系統1之各種構成要素之位置關係進行說明。此外,以下之說明中,為便於說明,X軸方向及Y軸方向分別設為水平方向(即,水平面內之既定方向),Z軸方向設為鉛直方向(即,與水平面正交之方向,實質上為上下方向)。又,將圍繞X軸、Y軸及Z軸之旋轉方向(換言之,傾斜方向)分別稱為θX方向、θY方向及θZ方向。此處,亦可將Z軸方向設為重力方向。又,亦可將XY平面設為水平方向。
(1)造型系統1之構造
首先,參照圖1,對本實施方式之造型系統1之整體構造進行說明。圖1係表示本實施方式之造型系統1之構造之一例的剖面圖。
首先,參照圖1,對本實施方式之造型系統1之整體構造進行說明。圖1係表示本實施方式之造型系統1之構造之一例的剖面圖。
造型系統1可形成三維構造物ST(即,於三維方向之任一方向上均具有大小之三維之物體,立體物)。造型系統1可於成為用以形成三維構造物ST之基礎(即,母材)的工件W上形成三維構造物ST。造型系統1可藉由對工件W進行附加加工而形成三維構造物ST。於工件W為後述平台43之情形時,造型系統1可於平台43上形成三維構造物ST。於工件W為由平台43所保持之現有構造物之情形時,造型系統1可於現有構造物上形成三維構造物ST。於該情形時,造型系統1亦可形成與現有構造物一體化之三維構造物ST。形成與現有構造物一體化之三維構造物ST之動作係與對現有構造物附加新構造物之動作等效。或者,造型系統1亦可形成可與現有構造物分離之三維構造物ST。此外,圖1示出工件W為由平台43所保持之現有構造物之例。又,以下,亦使用工件W為由平台43所保持之現有構造物之例來推進說明。
如上所述,造型系統1可利用雷射增厚熔接法來形成三維構造物ST。即,造型系統1亦可稱為使用積層造型技術來形成物體之3D(three dimensional,三維)列印機。此外,積層造型技術亦稱為:快速原型設計(Rapid Prototyping)、快速製造(Rapid Manufacturing)、或者積層製造(Additive Manufacturing)。
為形成三維構造物ST,造型系統1如圖1所示,具備:材料供給裝置3、造型裝置4、光源5、氣體供給裝置6、及控制裝置7。材料供給裝置3、造型裝置4、光源5、氣體供給裝置6、及控制裝置7收納於箱體C內。圖1所示之例中,造型裝置4收納於箱體C之上部空間UC中,材料供給裝置3、光源5、氣體供給裝置6及控制裝置7收納於位於上部空間UC之下方的箱體C之下部空間LC中。但,材料供給裝置3、造型裝置4、光源5、氣體供給裝置6以及控制裝置7各自於箱體C內之配置位置並不限定於圖1所示之配置位置。
材料供給裝置3對造型裝置4供給造型材料M。材料供給裝置3係以將如下分量,即,為使造型裝置4形成三維構造物ST而於每單位時間內所必需之分量的造型材料M供給至造型裝置4中之方式,供給與該必需之分量相應之所需量之造型材料M。
造型材料M係可藉由既定強度以上之光EL之照射而熔融之材料。作為此種造型材料M,例如可使用金屬性之材料及樹脂性之材料中之至少一者。但,作為造型材料M,亦可使用與金屬性之材料以及樹脂性之材料不同之其他材料。造型材料M為粉狀或粒狀之材料。即,造型材料M為粉粒體。但,造型材料M亦可不為粉粒體,例如亦可使用線狀之造型材料或氣體狀之造型材料。
造型裝置4係將由材料供給裝置3所供給之造型材料M進行加工而形成三維構造物ST。為了將造型材料M進行加工,造型裝置4具備:造型頭41、驅動系42、及平台43。進而,造型頭41具備:照射光學系411、材料噴嘴(即,供給造型材料M之供給系)412。造型頭41、驅動系42、及平台43收納於腔室44內。
照射光學系411係用以從射出部413中射出光EL之光學系(例如聚光光學系)。具體而言,照射光學系411係經由光纖或光導管等未圖示之光傳輸構件而與發出光EL之光源5光學性連接。照射光學系411係經由光傳輸構件而射出從光源5傳播而來之光EL。照射光學系411係從照射光學系411朝向下方(即,-Z側)而照射光EL。於照射光學系411之下方配置有平台43。於在平台43上搭載有工件W之情形時,照射光學系411向工件W照射光EL。具體而言,照射光學系411可對作為光EL所照射(典型而言,聚光)之區域而設定於工件W上之照射區域EA照射光EL。進而,照射光學系411之狀態可於控制裝置7之控制下,於對照射區域EA照射光EL之狀態、與對照射區域EA不照射光EL之狀態之間切換。此外,從照射光學系411中射出之光EL之方向並不限定於正下方(即,與-Z軸方向一致),例如亦可為相對於Z軸而僅傾斜既定角度之方向。
材料噴嘴412具有供給造型材料M之供給出口414。材料噴嘴412從供給出口414中供給(具體而言,噴射、噴出、吹附)造型材料M。材料噴嘴412係經由未圖示之導管等而與作為造型材料M之供給源的材料供給裝置3物理性連接。材料噴嘴412係經由導管而供給從材料供給裝置3中供給之造型材料M。材料噴嘴412亦可經由導管而壓送從材料供給裝置3中供給之造型材料M。即,亦可將來自材料供給裝置3之造型材料M與搬送用之氣體(例如氮或氬等惰性氣體)混合,經由導管而壓送至材料噴嘴412。此外,圖1中,材料噴嘴412描繪為管狀,但材料噴嘴412之形狀並不限定於該形狀。材料噴嘴412係從材料噴嘴412朝向下方(即,-Z側)而供給造型材料M。於材料噴嘴412之下方配置有平台43。於在平台43上搭載有工件W之情形時,材料噴嘴412朝向工件W供給造型材料M。此外,從材料噴嘴412中供給之造型材料M之行進方向係相對於Z軸方向而僅傾斜既定角度(一例為銳角)之方向,亦可為-Z側(即,正下方)。
本實施方式中,材料噴嘴412係為了向照射光學系411照射光EL之照射區域EA供給造型材料M,而與照射光學系411對準。即,為了使作為材料噴嘴412供給造型材料M之區域而設定於工件W上之供給區域MA與照射區域EA一致(或者至少部分性地重複),材料噴嘴412與照射光學系411對準。此外,亦可為了材料噴嘴412供給造型材料M,而與由從照射光學系411射出之光EL所形成之熔融池MP對準。
驅動系42使造型頭41移動。驅動系42使造型頭41沿著X軸、Y軸及Z軸中之至少任一者移動。若造型頭41沿著X軸及Y軸中之至少一者移動,則照射區域EA於工件W上沿著X軸及Y軸中之至少一者移動。進而,除X軸、Y軸及Z軸中之至少任一者以外,驅動系42亦可使造型頭41沿著θX方向、θY方向及θZ方向中之至少一者移動。驅動系42例如包含馬達等。此外,驅動系42亦可使照射光學系411與材料噴嘴412分別移動。具體而言,例如,驅動系42亦可調整射出部413之位置、射出部413之朝向、供給出口414之位置以及供給出口414之朝向中之至少一者。於該情形時,照射光學系411照射光EL之照射區域EA、與材料噴嘴412供給造型材料M之供給區域MA可分別控制。此外,驅動系42亦可使造型頭41沿著圍繞X軸之旋轉軸、圍繞Y軸之旋轉軸而旋轉。
平台43可保持工件W。進而,平台43可將所保持之工件W釋放。上述照射光學系411係於平台43保持工件W之期間之至少一部分中照射光EL。進而,上述材料噴嘴412係於平台43保持工件W之期間之至少一部分中供給造型材料M。此外,材料噴嘴412所供給之造型材料M之一部分存在從工件W之表面向工件W之外部(例如,向平台43之周圍)散落或者灑落之可能性。因此,造型系統1亦可於平台43之周圍具備將散落或灑落之造型材料M回收之回收裝置。此外,平台43為了保持工件W,亦可具備機械性夾盤或真空吸附夾盤等。
光源5係將例如紅外光、可見光及紫外光中之至少一者作為光EL而射出。但,光EL亦可使用其他種類之光。光EL為雷射光。於該情形時,光源5亦可包含雷射光源(例如雷射二極體(LD:Laser Diode)等半導體雷射)。雷射光源亦可為光纖雷射或CO2
雷射、YAG(yttrium aluminum garnet,釔鋁石榴石)雷射、準分子雷射等。但,光EL亦可不為雷射光,光源5亦可包含任意光源(例如LED(Light Emitting Diode,發光二極體)及放電燈等之至少一者)。
氣體供給裝置6為沖洗氣體之供給源。沖洗氣體包含惰性氣體。惰性氣體之一例可列舉氮氣或氬氣。氣體供給裝置6對造型裝置4之腔室44內供給沖洗氣體。其結果為,腔室44之內部空間成為由沖洗氣體所沖洗之空間。此外,氣體供給裝置6亦可為儲存有氮氣或氬氣等惰性氣體之高壓罐,於惰性氣體為氮氣之情形時,亦可為以大氣為原料而產生氮氣之氮氣發生裝置。
控制裝置7控制造型系統1之動作。控制裝置7可包含例如CPU(Central Processing Unit,中央處理單元)或GPU(Graphics Processing Unit,圖形處理單元)、記憶體。控制裝置7係藉由CPU實行電腦程式,而作為控制造型系統1之動作的裝置來發揮功能。該電腦程式係用以使控制裝置7(例如CPU)進行(即,實行)控制裝置7所應進行之後述動作的電腦程式。即,該電腦程式係為了使造型系統1進行後述動作而用以使控制裝置7發揮功能之電腦程式。CPU所實行之電腦程式可記錄於控制裝置7所具備之記憶體(即,記錄媒體)中,亦可記錄於控制裝置7中所內藏或者控制裝置7上可附屬之任意之存儲媒體(例如硬碟或半導體記憶體)中。或者,CPU亦可經由網路介面,而從控制裝置7之外部之裝置中下載應實行之電腦程式。又,控制裝置7亦可不配置於造型系統1之內部,例如,亦可作為伺服器等而配置於造型系統1外。於該情形時,控制裝置7與造型系統1亦可由有線、無線等之通訊線路或網路所連接。於使用有線來物理性連接之情形時,例如可為:IEEE(institute of electrical and electronics engineers,美國電機電子工程師學會)1394、RS-232x、RS-422、RS-423、RS-485、USB(universal serial bus,通用序列匯流排)等串列連接、並列連接;或者10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T等經由網路之電性連接。又,於使用無線來連接之情形時,亦可利用IEEE802.1x、OFDM(orthogonal frequency division multiplexing,正交分頻多工)方式等無線LAN(local area network,區域網路)或Bluetooth(藍牙,註冊商標)等之電波、紅外線、光通訊等。於該情形時,控制裝置7與造型系統1亦可構成為可經由通訊線路或網路來收發各種資訊。又,控制裝置7亦可經由上述通訊線路或網路而對造型系統1發送指令或控制參數等資訊。造型系統1亦可具備接收裝置,其經由上述通訊線路或網路而接收來自控制裝置7之指令或控制參數等資訊。此外,記錄CPU所實行之電腦程式之記錄媒體亦可包含:CD-ROM(compact disk read only memory,唯讀光碟記憶體)、CD-R(CD -recordable,可錄式光碟)、CD-RW(CD-rewritable,可覆寫光碟)或軟性磁碟、MO(magneto optical,磁光)、DVD-ROM(digital versatile disc-read only memory,唯讀式數位多功能光碟)、DVD-RAM(digital versatile disc-random access memory,隨機存取式數位多功能光碟)、DVD-R、DVD+R、DVD-RW(digital versatile disc-read/write,可讀寫數位多功能光碟)、DVD+RW、Blu-ray(藍光,註冊商標)等磁碟或磁帶等磁性媒體;光碟、光磁碟、USB記憶體等半導體記憶體;其他可存儲程式之媒體。又,程式中,除存儲於上述記錄媒體中而分布者以外,亦包含通過網際網路等網路線路而藉由下載來分布之形態者。進而,記錄媒體中包含可記錄程式之機器,例如安裝為上述程式可以軟體或韌體等形態來實行之狀態的通用或專用機器。進而又,程式中所包含之各處理或功能可利用可由電腦實行之程式軟體來實行,亦可以既定之閘陣列(FPGA(field programmable gate array,現場可程式閘陣列)、ASIC(application specific integrated circuit,特定應用積體電路))等硬體,或者程式軟體與實現硬體之一部分要素的部分性硬體模組混在之形式來實現各部之處理。尤其於本實施方式中,控制裝置7對藉由照射光學系411之光EL之射出形態進行控制。射出形態包含例如光EL之強度以及光EL之射出時刻中之至少一者。於光EL為脈衝光之情形時,射出形態可包含例如脈衝光之發光時間之長度以及脈衝光之發光時間與消光時間之比(所謂工作比)中之至少一者。進而,控制裝置7控制由驅動系42所引起之造型頭41之移動形態。移動形態包含例如移動量、移動速度、移動方向以及移動時刻中之至少一者。進而,控制裝置7控制由材料噴嘴412所引起之造型材料M之供給形態。供給形態包含例如供給量(尤其是每單位時間之供給量)以及供給時刻中之至少一者。此外,控制裝置7亦可不設置於造型系統1之內部,例如亦可作為伺服器等而設置於造型系統1外。
(2)由造型系統1進行之造型動作
繼而,對由造型系統1進行之造型動作(即,用以形成三維構造物ST之動作)進行說明。如上所述,造型系統1係利用雷射增厚熔接法來形成三維構造物ST。因此,造型系統1亦可藉由進行依據雷射增厚熔接法之現有之造型動作,來形成三維構造物ST。以下,對利用雷射增厚熔接法之三維構造物ST之造型動作之一例進行簡單說明。
繼而,對由造型系統1進行之造型動作(即,用以形成三維構造物ST之動作)進行說明。如上所述,造型系統1係利用雷射增厚熔接法來形成三維構造物ST。因此,造型系統1亦可藉由進行依據雷射增厚熔接法之現有之造型動作,來形成三維構造物ST。以下,對利用雷射增厚熔接法之三維構造物ST之造型動作之一例進行簡單說明。
造型系統1係基於應形成之三維構造物ST之三維模型資料(例如,CAD(Computer Aided Design,電腦輔助設計)資料)等,於工件W上形成三維構造物ST。作為三維模型資料,可使用:利用設置於造型系統1內之測量裝置來測量之立體物之測量資料;與造型系統1分開設置之三維形狀測量機,例如可相對於工件W而移動且具有可接觸工件W之探針之接觸型之三維座標測定機、或非接觸型之三維測量機(作為一例,圖案投影方式之三維測量機、光切斷方式之三維測量機、飛行時間方式之三維測量機、疊紋形貌方式之三維測量機、全像干涉方式之三維測量機、CT(Computed Tomography,電腦斷層攝影)方式之三維測量機、MRI(Magnetic resonance imaging,磁振造影)方式之三維測量機等之測量資料。此外,作為三維模型資料,例如可使用:STL(Stereo Lithography,立體印刷)格式、VRML(Virtual Reality Modeling Language,虛擬實境建模語言)格式、AMF(Additive Manufacturing File Format,積層製造檔案格式)、IGES(Initial Graphics Exchange Specification,起始圖形交換規格)格式、VDA-FS(Association of German Automotive Manufactures-Surfaces Interface,德國汽車製造商協會-表面介面)格式、HP/GL(Hewlett-Packard Graphics Language,HP圖形語言)格式、點陣圖格式等。為形成三維構造物ST,造型系統1係依序形成例如沿著Z軸方向排列之複數個層狀之部分構造物(以下稱為「構造層」)SL。例如,造型系統1係一層一層地依序形成藉由將三維構造物ST沿著Z軸方向進行環切而獲得之複數個構造層SL。其結果為,形成積層有複數個構造層SL之積層構造體即三維構造物ST。以下,對藉由一層一層地依序形成複數個構造層SL而形成三維構造物ST之動作之流程進行說明。
首先,對形成各構造層SL之動作進行說明。造型系統1係於控制裝置7之控制下,於工件W之表面或者與形成完畢之構造層SL之表面相當之造型面CS上之所需區域中設定照射區域EA,從照射光學系411對該照射區域EA照射光EL。此外,亦可將由照射光學系411所照射之光EL於造型面CS上所占之區域稱為照射區域EA。本實施方式中,光EL之聚焦位置(即,聚光位置)與造型面CS一致。其結果為,如圖2(a)所示,藉由從照射光學系411所射出之光EL而於造型面CS上之所需區域形成熔融池(即,藉由光EL而熔融之金屬之池(pool))MP。進而,造型系統1係於控制裝置7之控制下,於造型面CS上之所需區域設定供給區域MA,從材料噴嘴412中對該供給區域MA供給造型材料M。此處,如上所述,照射區域EA與供給區域MA一致,因此供給區域MA設定於形成有熔融池MP之區域。因此,造型系統1如圖2(b)所示,從材料噴嘴412中對熔融池MP供給造型材料M。其結果為,供給至熔融池MP中之造型材料M熔融。若隨著造型頭41之移動,不再對熔融池MP照射光EL,則於熔融池MP中熔融之造型材料M冷卻而再次固化(即,凝固)。其結果為,如圖2(c)所示,再固化之造型材料M堆積於造型面CS上。即,形成由再固化之造型材料M之堆積物所形成之造型物。
如上所述之包含藉由光之照射EL而進行之熔融池MP之形成、造型材料M向熔融池MP中之供給、所供給之造型材料M之熔融以及熔融之造型材料M之再固化的一系列造型處理係一面相對於造型面CS,使造型頭41沿著XY平面而相對移動一面反覆進行。即,若造型頭41相對於造型面CS而相對移動,則相對於造型面CS,照射區域EA亦相對移動。因此,一系列造型處理係一面相對於造型面CS,使照射區域EA沿著XY平面(即,於二維平面內)相對移動一面反覆進行。此時,光EL係對設定於造型面CS上欲形成造型物之區域中的照射區域EA選擇性地照射,另一方面,對設定於造型面CS上不欲形成造型物之區域中的照射區域EA選擇性地不照射(亦可稱為於不欲形成造型物之區域中不設定照射區域EA)。即,造型系統1係一面使照射區域EA於造型面CS上沿著既定之移動軌跡而移動,一面在與欲形成造型物之區域之分布圖案(即,構造層SL之圖案)相應之時刻,對造型面CS照射光EL。其結果為,熔融池MP亦又沿著與照射區域EA之移動軌跡相應之移動軌跡而於造型面CS上移動。具體而言,熔融池MP係於造型面CS上,依序形成於沿著照射區域EA之移動軌跡之區域中的光EL所照射之部分。進而,由於如上所述,照射區域EA與供給區域MA一致,故而供給區域MA亦又沿著與照射區域EA之移動軌跡相應之移動軌跡而於造型面CS上移動。其結果為,於造型面CS上形成與由凝固之造型材料M所形成之造型物之聚集體相當的構造層SL。即,形成與以與熔融池MP之移動軌跡相應之圖案而形成於造型面CS上之造型物之聚集體相當的構造層SL(即,俯視時,具有與熔融池MP之移動軌跡相應之形狀的構造層SL)。此外,於在不欲形成造型物之區域中設定有照射區域EA之情形時,亦可對照射區域EA照射光EL,並且停止造型材料M之供給。又,於在不欲形成造型物之區域中設定有照射區域EA之情形時,亦可將造型材料M供給至照射區域EL中,並且對照射區域EL照射無法形成熔融池MP之強度之光EL。
於在造型面CS上形成某一個構造層SL之層形成期間中,照射區域EA亦可如圖3(a)所示,順著沿著Y軸方向之照射區域EA之移動以及沿著X軸方向之照射區域EA之移動反覆進行之第1移動軌跡而移動。圖3(a)所示之例中,照射區域EA係順著照射區域EA之向+Y側之移動、照射區域EA之向+X側之移動、照射區域EA之向-Y側之移動以及照射區域EA之向+X側之移動反覆進行之移動軌跡而移動。於該情形時,造型系統1係於在造型面CS上欲形成造型物之區域中設定照射區域EA之時刻,照射光EL。尤其於圖3(a)所示之例中,照射區域EA之沿著Y軸方向之移動量(尤其是至照射區域EA之移動方向切換為X軸方向為止之1次移動之移動量)多於照射區域EA之沿著X軸方向之移動量。於該情形時,造型系統1係於照射區域EA沿著Y軸(或者於X軸及Y軸中,照射區域EA之1次移動之移動量多之任一軸)而移動之期間中照射光EL,且於照射區域EA沿著X軸(或者於X軸及Y軸中,照射區域EA之1次移動之移動量少之任一者)而移動之期間,不照射光EL。此外,圖3(a)所示之移動軌跡可稱為與藉由所謂光柵掃描之掃描所對應之移動軌跡。於該情形時,雖然照射區域EA之移動軌跡於造型面CS上交叉之可能性未必為零,但照射區域EA之移動軌跡基本上不交叉。
或者,於層形成期間中,照射區域EA亦可如圖3(b)所示,順著沿著構造層SL之圖案之第2移動軌跡而移動。於該情形時,造型系統1亦於在造型面CS上欲形成造型物之區域中設定照射區域EA之時刻,照射光EL。但,由於照射區域EA順著沿著構造層SL之圖案之第2移動軌跡而移動,故而照射區域EA亦可稱為實質上與造型面CS上欲形成造型物之區域大致重疊。因此,造型系統1於照射區域EA移動之期間中亦可繼續照射光EL。於該情形時,熔融池MP亦又順著沿著構造層SL之圖案之第2移動軌跡而移動。結果,進行於照射區域EA與構造層SL相對移動之方向上使造型物成長之造型處理。此外,圖3(b)所示之移動軌跡可稱為與藉由所謂向量掃描之掃描對應之移動軌跡。於該情形時,控制裝置7亦可以照射區域EA之移動軌跡於造型面CS上不交叉(尤其是熔融池MP之移動軌跡於造型面CS上不交叉)之方式,設定照射區域EA之移動軌跡。但,根據欲形成造型物之區域於造型面CS上之分布圖案,存在照射區域EA之移動軌跡(尤其是熔融池MP之移動軌跡)於造型面CS上交叉之可能性。
此外,上述中,藉由使造型頭41(即光EL)相對於造型面CS而移動,從而使照射區域EA相對於造型面CS而移動,但亦可使造型面CS移動,亦可使造型頭41(即光EL)與造型面CS之兩者移動。
造型系統1係於控制裝置7之控制下,基於三維模型資料來反覆進行用以形成此種構造層SL之動作。具體而言,首先,將三維模型資料以積層間距進行切片處理而製成切片資料。此外,亦可使用根據造型系統1之特性而對該切片資料進行一部分修正之資料。造型系統1係基於與構造層SL#1對應之三維模型資料、即與構造層SL#1對應之切片資料,來進行用以於相當於工件W之表面的造型面CS上形成第1層之構造層SL#1的動作。其結果為,於造型面CS上,如圖4(a)所示般形成構造層SL#1。然後,造型系統1係將構造層SL#1之表面(即,上表面)設定於新的造型面CS上之後,於該新的造型面CS上形成第2層之構造層SL#2。為形成構造層SL#2,控制裝置7首先以造型頭41沿著Z軸而移動之方式控制驅動系42。具體而言,控制裝置7係控制驅動系42,以照射區域EA及供給區域MA設定於構造層SL#1之表面(即,新的造型面CS)上之方式,使造型頭41向+Z側移動。藉此,光EL之聚焦位置與新的造型面CS一致。然後,造型系統1於控制裝置7之控制下,以與形成構造層SL#1之動作同樣之動作,基於與構造層SL#2對應之切片資料,而於構造層SL#1上形成構造層SL#2。其結果為,如圖4(b)所示般形成構造層SL#2。以下,同樣之動作反覆進行,直至構成應形成於工件W上之三維構造物ST之所有構造層SL形成為止。其結果為,如圖4(c)所示,由積層有複數個構造層SL之積層構造物來形成三維構造物ST。
(3)不均抑制動作
繼而,對用以抑制藉由造型動作而形成之造型物(即,構成各構造層SL之造型物)之特性之不均的不均抑制控制動作進行說明。本實施方式中,造型系統1進行第1不均抑制動作、第2不均抑制動作、第3不均抑制動作以及第4不均抑制動作中之至少一種。因此,以下,對第1不均抑制動作至第4不均抑制動作依序進行說明。
繼而,對用以抑制藉由造型動作而形成之造型物(即,構成各構造層SL之造型物)之特性之不均的不均抑制控制動作進行說明。本實施方式中,造型系統1進行第1不均抑制動作、第2不均抑制動作、第3不均抑制動作以及第4不均抑制動作中之至少一種。因此,以下,對第1不均抑制動作至第4不均抑制動作依序進行說明。
此外,以下之說明中,作為造型物之特性,使用造型物之從造型面CS起之高度(即,Z軸方向之尺寸或Z軸方向之大小,實質上為造型物之厚度)。即,以下之說明中,對用以抑制造型物之高度之不均的不均抑制動作進行說明。但,作為造型物之特性,亦可使用造型物之高度以外之任意特性。例如,作為造型物之特性,除了或代替造型物之從造型面CS起之高度,亦可使用沿著造型面CS之造型物之尺寸(即,X軸方向及Y軸方向之至少一者之尺寸,例如寬度)。
(3-1)第1不均抑制動作
首先,對第1不均抑制動作進行說明。第1不均抑制動作係於在造型面CS上形成任意一個構造層SL之層形成期間中,於造型面CS上之相同區域上設定2次以上照射區域EA之情形時,相當於用以抑制造型物之高度之不均的動作。此外,第1不均抑制動作亦可設為用以抑制任意一個構造層SL中之連同該構造層SL所坐落之面內之位置在內之高度(與構造層SL所坐落之面交叉之方向之大小)之不均的動作。
首先,對第1不均抑制動作進行說明。第1不均抑制動作係於在造型面CS上形成任意一個構造層SL之層形成期間中,於造型面CS上之相同區域上設定2次以上照射區域EA之情形時,相當於用以抑制造型物之高度之不均的動作。此外,第1不均抑制動作亦可設為用以抑制任意一個構造層SL中之連同該構造層SL所坐落之面內之位置在內之高度(與構造層SL所坐落之面交叉之方向之大小)之不均的動作。
具體而言,如圖5(a)所示,於在造型面CS上形成某一個構造層SL之層形成期間中,照射區域EA係沿著造型面CS上之與構造層SL之圖案相應之移動軌跡而於造型面CS上移動。此處,根據構造層SL之圖案,存在照射區域EA之移動軌跡於造型面CS上交叉之可能性。圖5(a)所示之例中,於造型面CS上之區域WA1中,照射區域EA之移動軌跡交叉。於照射區域EA之移動軌跡交叉之造型面CS上之區域WA1中,設定2次以上之照射區域EA。另一方面,在與照射區域EA之移動軌跡重疊,並且照射區域EA之移動軌跡不交叉的造型面CS上之區域WA2中,僅設定1次照射區域EA。即,造型面CS包含:於層形成期間中設定2次以上照射區域EA之區域WA1、以及於層形成期間中僅設定1次照射區域EA之區域WA2。此外,區域WA1可設為於層形成期間中設定M次(M為2以上之整數)照射區域EA之區域,區域WA2可設為於層形成期間中設定N次(N為1以上之整數,滿足N<M之關係)照射區域EA之區域。換言之,對區域WA1之造型處理之次數與對區域WA2之造型處理之次數不同,具體而言,對區域WA1之造型處理之次數多於對區域WA2之造型處理之次數。進而換言之,對區域WA2之造型處理之次數少於對區域WA1之造型處理之次數。
於區域WA1中存在如下可能性:上述包含藉由光之照射EL而進行之熔融池MP之形成、造型材料M向熔融池MP中之供給、所供給之造型材料M之熔融以及熔融之造型材料M之再固化的一系列造型處理,於區域WA1與照射區域EA之至少一部分一致之不同時刻進行2次以上。即,於區域WA1中,存在造型面CS上之熔融池MP之移動軌跡交叉之可能性。另一方面,於區域WA2中,一系列造型處理不會進行2次以上。於區域WA2中,於區域WA2與照射區域EA之至少一部分一致之時刻,一系列造型處理至多亦僅進行1次。即,於區域WA2中,造型面CS上之熔融池MP之移動軌跡不會交叉。此外,於形成一個構造層SL之層形成期間中,為了進行第2次以後之造型處理而形成之熔融池MP之至少一部分亦可形成於藉由第1次之造型處理而形成於區域WA1上之造型物上。即,為了進行第2次以後之造型處理而形成之熔融池MP之至少一部分亦可由造型材料M所形成。
若於區域WA1中進行2次以上之一系列造型處理,而於區域WA2中僅進行1次之一系列造型處理,換言之,若對區域WA1之造型處理之次數與對區域WA2之造型處理之次數不同,則產生以下所示之技術性課題。具體而言,於區域WA1中,與區域WA2相比較,存在更多之造型材料M供給、熔融及再固化之可能性。因此,若於應於區域WA1與區域WA2中形成相同高度之造型物之狀況下,對區域WA1與區域WA2不加以區別而進行一系列造型處理,則存在形成於區域WA1中之造型物之高度與形成於區域WA2中之造型物之高度不一致之可能性。典型而言,如圖5(b)所示,存在如下可能性:形成於區域WA1中之造型物之高度h1僅與一系列造型處理所進行之次數多之程度相應地,較形成於區域WA2中之造型物之高度h2更高即,於在層形成期間中於造型面CS上之某個區域中設定2次以上照射區域EA之情形時,存在造型物之高度不同之可能性。此外,以下,為說明之簡略化,而將形成於區域WA1中之造型物稱為「造型物S1」,且將形成於區域WA2中之造型物稱為「造型物S2」。
因此,本實施方式中,控制裝置7(換言之,處於控制裝置7之控制下之造型系統1)藉由進行第1不均抑制動作,而抑制造型物S1之高度h1與造型物S2之高度h2之不均。此外,本實施方式中,「抑制一個造型物之高度與另一造型物之高度之不均之」動作與不進行不均抑制動作之情形相比較,包括減小一個造型物之高度與另一個造型物之高度之差分(即,減少差)之動作。「抑制一個造型物之高度與另一個造型物之高度之不均的」動作包含使一個造型物之高度與另一個造型物之高度一致(即,設為相同)之動作。
此外,如圖5(c)所示,於在區域WA1與區域WA2中應形成相同尺寸之造型物之狀況下,亦存在如下可能性,即,形成於區域WA1中之造型物之尺寸(此處為X軸方向之尺寸,實質上為寬度)w1大於形成於區域WA2中之造型物之尺寸w2。即,於在層形成期間中於造型面CS上之某個區域設定2次以上照射區域EA之情形時,存在造型物之尺寸不均之可能性。因此,如上所述,造型物之尺寸(尤其是沿著XY平面之尺寸)可成為應藉由第1不均抑制動作來抑制不均之造型物之特性。於該情形時,第1不均抑制動作亦可作為用以抑制任意一個構造層SL中之連同該構造層SL所坐落之面內之位置在內的沿著該面之方向之大小之不均的動作。反言之,滿足如下條件之任意特性亦可作為應藉由第1不均抑制動作來抑制不均之造型物之特性而使用,上述條件為:若於應於區域WA1與區域WA2中形成相同特性之造型物之狀況下,將區域WA1與區域WA2不加以區別而進行一系列造型處理,則存在形成於區域WA1中之造型物之特性與形成於區域WA2中之造型物之特性不一致之可能性。關於以下所說明之第2至第4不均抑制動作亦同樣。
控制裝置7亦可進行如下之第1不均抑制動作:藉由控制(例如調整、變更或設定,以下相同)每單位時間內對供給區域MA(即,照射區域EA或者熔融池MP)供給之造型材料M之供給量,來抑制造型物之高度之不均。以下,為便於說明,將每單位時間內對供給區域MA供給之造型材料M之供給量稱為「供給速率」。此外,亦可使用重量或體積來作為造型材料M之供給量之單位。控制裝置7除了或代替控制供給速率,亦可進行如下之第1不均抑制動作:藉由對經由照射區域EA(即,供給區域MA)而於每單位時間內從光EL傳遞至造型面CS上之熱量進行控制,來抑制造型物之高度之不均。以下,為便於說明,將經由照射區域EA而於每單位時間內從光EL傳遞至造型面CS上之熱量稱為「熱傳遞速率」。控制裝置7除了或代替控制供給速率及熱傳遞速率中之至少一者,亦可進行如下之第1不均抑制動作:藉由控制照射區域EA(即,供給區域MA或者熔融池MP)相對於造型面CS之相對移動速度,來抑制造型物之高度之不均。以下,對控制供給速率之第1不均抑制動作、控制熱傳遞速率之第1不均抑制動作以及控制照射區域EA之移動速度之第1不均抑制動作依序進行說明。
(3-1-1)控制造型材料M之供給速率之第1不均抑制動作
首先,參照圖6(a)至圖6(c),對控制造型材料M之供給速率之第1不均抑制動作進行說明。此外,為了說明之簡略化,圖6(a)至圖6(c)分別示出在層形成期間中於區域WA1中設定2次照射區域EA之情形時之造型材料M之供給速率之控制方法。
首先,參照圖6(a)至圖6(c),對控制造型材料M之供給速率之第1不均抑制動作進行說明。此外,為了說明之簡略化,圖6(a)至圖6(c)分別示出在層形成期間中於區域WA1中設定2次照射區域EA之情形時之造型材料M之供給速率之控制方法。
圖6(a)至圖6(c)分別為橫軸表示時間且縱軸表示造型材料M之供給速率之圖表。隨著時間之經過,照射區域EA於造型面CS上移動,因此圖6(a)至圖6(c)之橫軸實質上與在造型面上設定照射區域EA之位置對應。即,圖6(a)至圖6(c)分別表示於在造型面CS上之某個區域部分設定照射區域EA之期間中的造型材料M對該區域部分之供給速率。
如圖6(a)所示,控制裝置7亦可以如下方式來控制供給速率:(i)於區域WA1中第1次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之供給速率成為與對區域WA2之供給速率相同,且(ii)於區域WA1中第2次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之供給速率成為零。換言之,控制裝置7亦可如下方式來控制供給速率:(i)對初次設定照射區域EA之區域WA1之供給速率成為與對區域WA2之供給速率相同,且(ii)對再次設定照射區域EA之區域WA1之供給速率成為零。此外,控制裝置7亦可以對再次設定照射區域EA之區域WA1之供給速率低於對初次設定照射區域EA之區域WA1之供給速率之方式,來控制供給速率。
或者,控制裝置7亦可以如下方式來控制供給速率:(i)於區域WA1中第2次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之供給速率成為與對區域WA2之供給速率相同,且(ii)於區域WA1中第1次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之供給速率成為零。即,控制裝置7亦可以如下方式來控制供給速率:(i)對在某個時刻設定有照射區域EA之區域WA1之供給速率成為與對區域WA2之供給速率相同,且(ii)對在此外之時刻設定有照射區域EA之區域WA1之供給速率成為零。於在層形成期間中於區域WA1中設定2次以上照射區域EA之情形時亦同樣,控制裝置7可以如下方式來控制供給速率:(i)對在某個時刻設定有照射區域EA之區域WA1之供給速率成為與對區域WA2之供給速率相同,且(ii)對在此外之時刻設定有照射區域EA之區域WA1之供給速率成為零。此外,控制裝置7亦可以如下方式來控制供給速率:對在某個時刻設定有照射區域EA之區域WA1之供給速率成為與對區域WA2之供給速率相同,且對在此外之時刻設定有照射區域EA之區域WA1之供給速率低於對區域WA2之供給速率。
以上述方式控制供給速率之結果為,於層形成期間中供給至區域WA1中之造型材料M之總量、和於層形成期間中供給至區域WA2中之造型材料M之總量成為相同。更具體而言,於層形成期間中供給至某種大小之區域WA1中之造型材料M之總量、和於層形成期間中供給至相同大小之區域WA2中之造型材料M之總量成為相同。即,將於層形成期間中供給至區域WA1中之造型材料M之總量除以區域WA1之面積而得之值(即,每單位面積之造型材料M之供給量)、與將於層形成期間中供給至區域WA2中之造型材料M之總量除以區域WA2之面積而得之值成為相同。因此,於區域WA1及區域WA2中,每單位面積中相同量之造型材料M供給、熔融及再固化。其結果為,形成於區域WA1中之造型物S1之高度h1與形成於區域WA2中之造型物S2之高度h2之不均得到抑制。即,與造型材料M之供給速率未經控制之情形相比較,造型物S1之高度h1與造型物S2之高度h2之差分變小。典型而言,造型物S1之高度h1與造型物S2之高度h2一致。其結果為,作為造型物之聚集體的三維構造物ST之形成精度提高。此外,於供給速率和於層形成期間中供給至各區域WA1、WA2中之造型材料M之總量之關係為非線形之情形時,只要考慮該非線形之關係來控制供給速率即可。又,於供給速率與造型物之高度h1、h2之關係為非線形之情形時,只要考慮該非線形之關係來控制供給速率即可。
或者,如圖6(b)及圖6(c)所示,控制裝置7亦可以每次於區域WA1中設定照射區域EA時對區域WA1供給造型材料M之方式(即,對區域WA1之供給速率不成為零之方式),來控制供給速率。於該情形時,控制裝置7係以如下方式來控制供給速率:於區域WA1中第1次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之供給速率以及於區域WA1中第2次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之供給速率之兩者小於對區域WA2之供給速率。此外,控制裝置7亦可如圖6(b)所示,以於區域WA1中第1次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之供給速率和於區域WA1中第2次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之供給速率不同之方式,來控制供給速率。或者,控制裝置7亦可如圖6(c)所示,以於區域WA1中第1次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之供給速率和於區域WA1中第2次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之供給速率成為相同之方式,來控制供給速率。於如圖6(b)或圖6(c)所示般控制供給速率之情形時,相較於對區域WA1之供給速率與對區域WA2之供給速率一直相同之情形而言,於層形成期間中供給至區域WA1中之造型材料M之總量、和於層形成期間中供給至區域WA2中之造型材料M之總量之差分減小。其結果為,形成於區域WA1中之造型物S1之高度h1與形成於區域WA2中之造型物S2之高度h2之不均得到抑制。
於以每次於區域WA1中設定照射區域EA時對區域WA1供給造型材料M之方式來控制供給速率之情形時,控制裝置7亦可以於層形成期間中供給至區域WA1中之造型材料M之總量、和於層形成期間中供給至區域WA2中之造型材料M之總量成為相同之方式,來控制於區域WA1中第1次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之供給速率以及於區域WA1中第2次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之供給速率。其結果為,與如圖5(a)所示般控制供給速率之情形同樣地,於層形成期間中供給至區域WA1中之造型材料M之總量、和於層形成期間中供給至區域WA2中之造型材料M之總量成為相同。形成於區域WA1中之造型物S1之高度h1與形成於區域WA2中之造型物S2之高度h2之不均更適當地得到抑制。此外,於供給速率和於層形成期間中供給至各區域WA1、WA2中之造型材料M之總量之關係為非線形之情形時,只要考慮該非線形之關係來控制供給速率即可。又,於供給速率與造型物之高度h1、h2之關係為非線形之情形時,只要考慮該非線形之關係來控制供給速率即可。
此外,於在層形成期間中於區域WA1中設定2次以上之照射區域EA之情形時亦同樣,控制裝置7亦可以於區域WA1中設定有照射區域EA之各期間中之對區域WA1之供給速率小於對區域WA2之供給速率之方式,來控制供給速率。進而,控制裝置7亦可以於層形成期間中供給至區域WA1中之造型材料M之總量、和於層形成期間中供給至區域WA2中之造型材料M之總量成為相同之方式,來控制於區域WA1中設定有照射區域EA之各期間中之對區域WA1之供給速率。此外,亦可以於層形成期間中供給至區域WA1中之造型材料M之總量、和於層形成期間中供給至區域WA2中之造型材料M之總量不同之方式,來控制供給速率。
繼而,參照圖7至圖10,對用以控制造型材料M之供給速率的具體方法進行說明。
控制裝置7為了控制供給速率,亦可控制來自材料噴嘴412中之造型材料M之每單位時間之供給量(即,噴射量)。具體而言,如圖7所示,來自材料噴嘴412中之造型材料M之每單位時間之供給量越多,供給速率越大。因此,控制裝置7可藉由控制來自材料噴嘴412中之造型材料M之每單位時間之供給量,來控制供給速率。為控制來自材料噴嘴412中之造型材料M之每單位時間之供給量,控制裝置7亦可控制材料供給裝置3,來控制從材料供給裝置3向材料噴嘴412中之造型材料M之每單位時間之供給量。或者,為控制來自材料噴嘴412中之造型材料M之每單位時間之供給量,控制裝置7亦可控制材料噴嘴412。例如,於材料噴嘴412具備配置於材料噴嘴412內之造型材料M之供給路徑中之閥之情形時,控制裝置7亦可控制該閥,來控制來自材料噴嘴412中之造型材料M之每單位時間之供給量。
控制裝置7亦可如圖8(a)及圖8(b)所示,為了控制供給速率而控制造型裝置4所具備之氣體噴出裝置461,其係用於將由材料噴嘴412所供給之造型材料M之至少一部分,於到達供給區域MA(即,照射區域EA或者熔融池MP)之前吹散。具體而言,氣體噴出裝置461係向材料噴嘴412與供給區域MA之間的造型材料M之供給路徑之至少一部分噴出惰性氣體。此外,氣體噴出裝置461亦可沿著與材料噴嘴412和供給區域MA之間的造型材料M之供給路徑之方向交叉之方向而噴出惰性氣體。氣體噴出裝置461所噴出之惰性氣體例如從氣體供給裝置6供給至氣體噴出裝置461中。於氣體噴出裝置461噴出惰性氣體之情形時,如圖8(a)所示,材料噴嘴412所供給之造型材料M之至少一部分於到達供給區域MA之前,以從供給區域MA離開之方式被吹散。即,由材料噴嘴412供給之造型材料M之至少一部分不到達供給區域MA。另一方面,於氣體噴出裝置461不噴出惰性氣體之情形時,如圖8(b)所示,由材料噴嘴412供給之造型材料M並未以從供給區域MA離開之方式吹散。即,由材料噴嘴412供給之造型材料M到達供給區域MA。其結果為,於氣體噴出裝置461噴出惰性氣體之情形時,與氣體噴出裝置461不噴出惰性氣體之情形相比較,造型材料M對供給區域MA之每單位時間之供給量減少。即,於氣體噴出裝置461噴出惰性氣體之情形時,與氣體噴出裝置461不噴出惰性氣體之情形相比較,供給速率減小。因此,控制裝置7可藉由控制氣體噴出裝置461來控制供給速率。
控制裝置7亦可如圖9(a)及圖9(b)所示,為控制供給速率而控制遮蔽構件462,其係以可於材料噴嘴412與供給區域MA之間的造型材料M之供給路徑上插拔之方式配置於造型裝置4中。具體而言,遮蔽構件462可藉由未圖示之驅動系(例如致動器等),相對於造型材料M之供給路徑而移動。此外,遮蔽構件462亦可沿著與材料噴嘴412和供給區域MA之間的造型材料M之供給路徑之方向交叉之方向而移動。隨著遮蔽構件462之移動,遮蔽構件462之狀態可於遮蔽構件462不遮擋造型材料M之供給路徑之非遮蔽狀態(參照圖9(a))、與遮蔽構件462遮擋造型材料M之供給路徑之遮蔽狀態(參照圖9(b))之間切換。於遮蔽構件462處於非遮蔽狀態之情形時,如圖9(a)所示,由材料噴嘴412供給之造型材料M不會由遮蔽構件462所遮擋,而到達供給區域MA。另一方面,於遮蔽構件462處於遮蔽狀態之情形時,如圖9(b)所示,由材料噴嘴412供給之造型材料M之至少一部分於到達供給區域MA之前由遮蔽構件462所遮擋。即,由材料噴嘴412供給之造型材料M之至少一部分不到達供給區域MA。其結果為,於遮蔽構件462處於遮蔽狀態之情形時,與遮蔽構件462處於非遮蔽狀態之情形相比較,造型材料M對供給區域MA之每單位時間之供給量減少。即,於遮蔽構件462處於遮蔽狀態之情形時,與遮蔽構件462處於非遮蔽狀態之情形相比較,供給速率減小。因此,控制裝置7可藉由控制遮蔽構件462來控制造型材料M之供給速率。此外,遮蔽構件462之狀態亦可為遮蔽構件462遮擋造型材料M之供給路徑之一部分的半遮蔽狀態。又,亦可以對一處供給區域MA間歇地供給造型材料M之方式來控制遮蔽構件462之狀態。於該情形時,亦可控制非遮蔽狀態與遮蔽狀態之比(工作比),來控制對於該一處供給區域MA之造型材料M之每單位時間之供給量。此時,非遮蔽狀態與遮蔽狀態之各自之時間亦可短於單位時間。
此外,氣體噴出裝置461及遮蔽構件462均可稱為用以抑制由材料噴嘴412供給之造型材料M之至少一部分到達供給區域MA的供給量變更裝置。因此,於造型裝置4具備與氣體噴出裝置461及遮蔽構件462不同之任意之供給量變更裝置之情形時,控制裝置7亦可為了控制造型材料M之供給速率,而控制任意之供給量變更裝置。此外,任意之供給量變更裝置可設置於材料供給裝置3以及從材料供給裝置3至材料噴嘴412之供給出口414為止之供給路中之至少一者上。此種供給量變更裝置亦可使用例如可變更通過流量之閥。又,此種可變更通過流量之閥可設置於材料供給裝置3內以及供給路中之至少一者上。此種閥可使用例如蝶形閥、閘閥、球形閥(globe valve)、球閥(ball valve)等。
控制裝置7為了控制供給速率,亦可控制來自材料噴嘴412中之造型材料M之供給方向(即,噴射方向)。具體而言,如圖10(a)及圖10(b)所示,控制裝置7亦可藉由控制材料噴嘴412對於造型面CS之朝向,而控制來自材料噴嘴412中之造型材料M之供給方向。材料噴嘴412之朝向可藉由使用驅動系42,使材料噴嘴412移動來控制。但,於該情形時,驅動系42使照射光學系411與材料噴嘴412分別移動。隨著材料噴嘴412之朝向之控制,材料噴嘴412之狀態可於可向供給區域MA(即,照射區域EA或者熔融池MP)供給造型材料M之供給狀態(參照圖10(a))、與不可向供給區域MA(即,照射區域EA或者熔融池MP)供給造型材料M之非供給狀態(參照圖10(b))之間切換。於材料噴嘴412處於供給狀態之情形時,如圖10(a)所示,由材料噴嘴412供給之造型材料M到達供給區域MA。另一方面,於材料噴嘴412處於非供給狀態之情形時,如圖10(b)所示,由材料噴嘴412供給之造型材料M不到達供給區域MA。因此,材料噴嘴412處於非供給狀態之期間越長,造型材料M對供給區域MA之每單位時間之供給量越減少。即,材料噴嘴412處於非供給狀態之期間越長,造型材料M之供給速率越小。因此,控制裝置7可藉由控制造型材料M之供給方向,來控制造型材料M之供給速率。此外,材料噴嘴412之狀態亦可為可向供給區域MA(即,照射區域EA或者熔融池MP)之一部分供給造型材料M之半供給狀態。於該情形時,亦可將從材料噴嘴412中供給造型材料之上述一部分之面積加以變更,來控制造型材料M之供給速率。
(3-1-2)控制熱傳遞速率之第1不均抑制動作
繼而,參照圖11(a)至圖11(c),對控制熱傳遞速率之第1不均抑制動作進行說明。此外,為了說明之簡略化,圖11(a)至圖11(c)分別示出在層形成期間中於區域WA1中設定2次照射區域EA之情形時之造型材料M之供給速率之控制方法。
繼而,參照圖11(a)至圖11(c),對控制熱傳遞速率之第1不均抑制動作進行說明。此外,為了說明之簡略化,圖11(a)至圖11(c)分別示出在層形成期間中於區域WA1中設定2次照射區域EA之情形時之造型材料M之供給速率之控制方法。
圖11(a)至圖11(c)分別為橫軸表示時間且縱軸表示熱傳遞速率之圖表。隨著時間之經過,照射區域EA於造型面CS上移動,因此圖11(a)至圖11(c)之橫軸係與上述圖6(a)至圖6(c)之橫軸同樣,和於造型面CS上設定有照射區域EA之位置對應。
如圖11(a)所示,控制裝置7亦可以如下方式來控制熱傳遞速率:(i)於區域WA1中第1次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之熱傳遞速率成為與對區域WA2之熱傳遞速率相同,且(ii)於區域WA1中第2次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之熱傳遞速率成為零。換言之,控制裝置7亦可以如下方式來控制熱傳遞速率:(i)對初次設定照射區域EA之區域WA1之熱傳遞速率成為與對區域WA2之熱傳遞速率相同,且(ii)對再次設定照射區域EA之區域WA1之熱傳遞速率成為零。此外,熱傳遞速率成為零之狀態係與未照射光EL之狀態等效。因此,控制裝置7亦可以如下方式來控制造型裝置4:(i)對於初次設定有照射區域EA之區域WA1,以與區域WA2相同之方式照射光EL,且(ii)對再次設定有照射區域EA之區域WA1不照射光EL。此外,控制裝置7亦可以對第2次設定有照射區域之區域WA1之熱傳遞速率低於對第1次設定有照射區域之區域WA1之熱傳遞速率之方式,來控制熱傳遞速率。又,控制裝置7亦可以對第2次設定有照射區域之區域WA1的光EL之每單位時間之強度或能量低於對第1次設定有照射區域之區域WA1的光EL之每單位時間之強度或能量之方式來控制。
或者,控制裝置7亦可以如下方式來控制熱傳遞速率:(i)於區域WA1中第2次設定有照射區域EA之期間中之對區域WA1之熱傳遞速率成為與對區域WA2之熱傳遞速率相同,且(ii)於區域WA1中第1次有設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之熱傳遞速率成為零。即,控制裝置7亦可以如下方式來控制熱傳遞速率:(i)對在某個時刻設定有照射區域EA之區域WA1之熱傳遞速率成為與對區域WA2之熱傳遞速率相同,且(ii)對在此外之時刻設定有照射區域EA之區域WA1之熱傳遞速率成為零。於在層形成期間中於區域WA1中設定2次以上照射區域EA之情形時亦同樣,控制裝置7亦可以如下方式來控制熱傳遞速率:(i)對在某個時刻設定有照射區域EA之區域WA1之熱傳遞速率成為與對區域WA2之熱傳遞速率相同,且(ii)對在此外之時刻設定有照射區域EA之區域WA1之熱傳遞速率成為零。此外,控制裝置7亦可以對第1次設定有照射區域之區域WA1之熱傳遞速率低於對第2次設定有照射區域之區域WA1之熱傳遞速率之方式,來控制熱傳遞速率。又,控制裝置7亦可以對第1次設定有照射區域之區域WA1的光EL之每單位時間之強度或能量低於對第2次設定有照射區域之區域WA1的光EL之每單位時間之強度或能量之方式來控制。又,控制裝置7亦可以如下方式來控制熱傳遞速率:對在某個時刻設定有照射區域EA之區域WA1之熱傳遞速率成為與對區域WA2之熱傳遞速率相同,且對在此外之時刻設定有照射區域EA之區域WA1之熱傳遞速率低於對區域WA2之熱傳遞速率。
以上述方式控制熱傳遞速率之結果為,於層形成期間中從光EL傳遞至區域WA1之熱之總量、和於層形成期間中從光EL傳遞至區域WA2之熱之總量成為相同。更具體而言,於層形成期間中從光EL傳遞至某種大小之區域WA1之熱之總量、和於層形成期間中從光EL傳遞至相同大小之區域WA2之熱之總量成為相同。即,將於層形成期間中從光EL傳遞至區域WA1之熱之總量除以區域WA1之面積而得之值(即,每單位面積中從光EL傳遞之熱量)、與將於層形成期間中從光EL傳遞至區域WA2之熱之總量除以區域WA2之面積而得之值成為相同。因此,於區域WA1及區域WA2中,每單位面積中相同量之造型材料M供給、熔融及再固化。其原因在於,存在從光EL傳遞之熱量越多,則越多量之造型材料M熔融之可能性,從光EL傳遞至區域WA1之熱之總量與從光EL傳遞之區域WA2之熱之總量相同,因此,區域WA1中之造型材料M之熔融量(具體而言為每單位面積之熔融量,以下相同)與區域WA2中之造型材料M之熔融量成為相同之可能性相對較高。其結果為,與上述控制供給速率之情形同樣,形成於區域WA1中之造型物S1之高度h1與形成於區域WA2中之造型物S2之高度h2之不均得到抑制。其結果為,作為造型物之聚集體的三維構造物ST之形成精度提高。此外,於熱傳遞速率與造型物之高度h1、h2之關係為非線形之情形時,只要考慮該非線形之關係來控制熱傳遞速率即可。
於控制熱傳遞速率之情形時,進而,於區域WA1中形成與區域WA2相同大小之熔融池MP。其原因在於,存在從光EL傳遞之熱量越多,則形成越大之熔融池MP之可能性,從光EL傳遞至區域WA1之熱之總量與從光EL傳遞至區域WA2之熱之總量相同,因此形成於區域WA1中之熔融池MP之大小與形成於區域WA2中之熔融池MP之大小成為相同之可能性相對較高。其結果為,與上述控制供給速率之情形同樣,形成於區域WA1中之造型物S1之高度h1與形成於區域WA2中之造型物S2之高度h2之不均得到抑制。其原因為存在如下可能性:熔融池MP越大,則於熔融池MP中熔融後再固化之造型材料M之寬度(沿著造型面CS之方向之尺寸)越大。因此,假設若於相對較大之熔融池MP以及相對較小之熔融池MP中供給相同分量之造型材料M,則存在如下可能性:於形成有相對較大之熔融池MP之部分,由於相對而言寬度變大而形成相對較低之造型物,另一方面,於形成有相對較小之熔融池MP之部分,由於相對而言寬度變小而形成相對較高之造型物。然而,本實施方式中,由於形成於區域WA1中之熔融池MP之大小與形成於區域WA2中之熔融池MP之大小成為相同,故而形成於區域WA1中之造型物S1之高度h1與形成於區域WA2中之造型物S2之高度h2之不均得到抑制。其結果為,作為造型物之聚集體的三維構造物ST之形成精度提高。
或者,如圖11(b)及圖11(c)所示,控制裝置7亦可以每次於區域WA1中設定照射區域EA時對區域WA1照射光EL之方式(即,以對區域WA1之熱傳遞速率不成為零之方式),來控制熱傳遞速率。於該情形時,控制裝置7係以如下方式來控制造型材料M之供給速率,即,於區域WA1中第1次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之熱傳遞速率以及於區域WA1中第2次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之熱傳遞速率之兩者小於對區域WA2之熱傳遞速率。此外,控制裝置7亦可如圖11(b)所示,以於區域WA1中第1次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之熱傳遞速率和於區域WA1中第2次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之熱傳遞速率不同之方式,來控制熱傳遞速率。或者,控制裝置7亦可如圖11(c)所示,以於區域WA1中第1次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之熱傳遞速率和於區域WA1中第2次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之熱傳遞速率成為相同之方式,來控制熱傳遞速率。於如圖11(b)或圖11(c)所示來控制熱傳遞速率之情形時,相較於對區域WA1之熱傳遞速率與對區域WA2之熱傳遞速率一直相同之情形而言,於層形成期間中傳遞至區域WA1之熱之總量、和於層形成期間中傳遞至區域WA2之熱之總量之差分減小。其結果為,形成於區域WA1中之造型物S1之高度h1與形成於區域W域WA2中之造型物S2之高度h2之不均得到抑制。此外,於熱傳遞速率與造型物之高度h1、h2之關係為非線形之情形時,只要考慮該非線形之關係來控制熱傳遞速率即可。
於控制裝置7以每次於區域WA1中設定照射區域EA時對區域WA1照射光EL之方式來控制熱傳遞速率之情形時,亦可以於層形成期間中傳遞至區域WA1之熱之總量、和於層形成期間中傳遞至區域WA2之熱之總量成為相同之方式,來控制於區域WA1中第1次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之熱傳遞速率以及於區域WA1中第2次設定照射區域EA之期間中之對區域WA1之熱傳遞速率。其結果為,與如圖11(a)所示來控制熱傳遞速率之情形同樣,於層形成期間中傳遞至區域WA1之熱之總量、和於層形成期間中傳遞至區域WA2之熱之總量成為相同。其結果為,形成於區域WA1中之造型物S1之高度h1與形成於區域W域WA2中之造型物S2之高度h2之不均更適當地得到抑制。
此外,於在層形成期間中於區域WA1中設定2次以上照射區域EA之情形時亦同樣,控制裝置7可以於區域WA1中設定有照射區域EA之各期間中之對區域WA1之熱傳遞速率小於對區域WA2之熱傳遞速率之方式,來控制熱傳遞速率。進而,控制裝置7亦可以於層形成期間中傳遞至區域WA1之熱之總量、和於層形成期間中傳遞至區域WA2之熱之總量成為相同之方式,來控制於區域WA1中設定有照射區域EA之各期間中之對區域WA1之熱傳遞速率。
繼而,參照圖12至圖14,對用以控制熱傳遞速率之具體方法進行說明。
控制裝置7為了控制熱傳遞速率,亦可控制照射區域EA上之光EL之每單位面積之強度或能量之量。具體而言,如圖12所示,照射區域EA上之光EL之每單位面積之強度或能量之量越大,熱傳遞速率越大。因此,控制裝置7可藉由控制照射區域EA上之光EL之每單位面積之強度或能量之量,來控制熱傳遞速率。
為控制照射區域EA上之光EL之每單位面積之強度,控制裝置7亦可控制光源5。例如,控制裝置7亦可控制光源5所射出之光EL之強度。於光EL為脈衝光之情形時,脈衝光之發光時間越長(換言之,脈衝光之消光時間越短),照射區域EA上之光EL之每單位面積之強度越大。因此,於光EL為脈衝光之情形時,例如,控制裝置7亦可控制光源5所射出之光EL之工作比。
為控制照射區域EA上之光EL之每單位面積之強度或能量之量,控制裝置7亦可控制照射光學系411。例如,控制裝置7亦可控制照射光學系411所射出之光EL之強度或能量之量。於該情形時,照射光學系411亦可具備用以於照射光學系411內調整光EL之強度或能量之量的光學構件。
為控制照射區域EA上之光EL之每單位面積之強度或能量之量,控制裝置7亦可如圖13(a)及圖13(b)所示來控制遮光構件471,其係以可於照射光學系411與照射區域EA之間之光EL之光程上插拔之方式配置於造型裝置4中。具體而言,遮光構件471可藉由未圖示之驅動系(例如致動器等),相對於光EL之光程而移動。隨著遮光構件471之移動,遮光構件471之狀態可於遮擋光EL之光程的遮光狀態(參照圖13(a))、與不遮擋光EL之光程的非遮光狀態(參照圖13(b))之間切換。於遮光構件471處於遮光狀態之情形時,如圖13(a)所示,從照射光學系411射出之光EL由遮光構件471所遮擋。於由光EL無法透過之材料來形成遮光構件471之情形時,光EL不到達照射區域EA。於由光EL之一部分可透過之材料來形成遮光構件471之情形時,光EL之一部分不到達照射區域EA。即,藉由遮光構件471而強度衰減之光EL照射至照射區域EA。另一方面,於遮光構件471處於非遮光狀態之情形時,如圖13(b)所示,從照射光學系411射出之光EL未由遮光構件471所遮擋,到達照射區域EA。其結果為,於遮光構件471處於遮光狀態之情形時,與遮光構件471處於非遮光狀態之情形相比較,照射區域EA上之光EL之每單位面積之強度減小。此外,遮光構件471亦可以成為將從照射光學系411射出之光EL之一部分遮蔽之半遮光狀態之方式,由控制裝置7來控制。此外,控制裝置7亦可控制遮光構件471處於遮光狀態之期間與遮光構件471處於非遮光狀態之期間之比。遮光構件471處於遮光狀態之期間越長(換言之,遮光構件471處於非遮光狀態之期間越短),照射區域EA上之光EL之每單位面積之強度越小。又,遮光構件471可設置於照射光學系411之內部,亦可設置於光源5與照射光學系411之間之光程上。
控制裝置7為了控制熱傳遞速率,亦可控制光EL之聚焦位置(換言之,散焦量)。具體而言,聚焦位置越從造型面CS離開(即,散焦量越大),設定於造型面CS上之照射區域EA上之光EL之每單位面積之強度或能量之量越小。因此,聚焦位置越從造型面CS離開(即,散焦量越大),熱傳遞速率越小。因此,控制裝置7可藉由控制聚焦位置,來控制熱傳遞速率。為控制聚焦位置,如圖14(a)及圖14(b)所示,控制裝置7亦可控制照射光學系411所具備之聚光光學元件472。此外,圖14(a)示出由於聚焦位置設定於造型面CS上,故而照射區域EA上之光EL之每單位面積之強度或能量之量相對較大之狀態。另一方面,圖14(b)示出由於聚焦位置設定於與造型面CS分離之位置,故而照射區域EA上之光EL之每單位面積之強度或能量之量相對較小之狀態。或者,為控制聚焦位置,控制裝置7亦可控制驅動系42。具體而言,控制裝置7亦可藉由使造型頭41(尤其是照射光學系411)相對於造型面CS而沿著Z軸移動,來控制造型面CS與聚焦位置之間之相對位置。於如後所述,造型裝置4具備使平台43移動之驅動系之情形時,控制裝置7亦可藉由使平台43(即,造型面CS)相對於造型頭41而沿著Z軸移動,來控制造型面CS與聚焦位置之間之相對位置。此外,亦可藉由使構成照射光學系411之光學構件之一部分移動,來控制造型面CS與聚焦位置之間之相對位置。
控制裝置7為了控制熱傳遞速率,亦可控制照射區域EA內之光EL之強度分布或能量之量分布。此外,上述照射區域EA內之光EL之每單位面積之強度或能量之量之控制以及聚焦位置之控制係照射區域EA內之光EL之強度分布之控制之一具體例。為控制照射區域EA內之光EL之強度分布,控制裝置7亦可控制照射光學系411所具備之用以調整強度分布之光學構件。用以調整強度分布之光學構件可使用:於將光EL之光程橫切之面內具有所需之濃度分布的濾光器、於將光EL之光程橫切之面內具有所需之面形狀的非球面之光學構件(例如折射型光學構件或者反射型光學構件)、繞射光學元件以及空間光變調器等中之至少一者。
控制裝置7為了控制熱傳遞速率,亦可控制造型面CS上之照射區域EA之大小、形狀及位置中之至少一者。若造型面CS上之照射區域EA之大小、形狀及位置中之至少一者改變,則造型面CS上之光EL之強度分布或能量之量分布改變。因此,控制裝置7可藉由控制造型面CS上之照射區域EA之大小、形狀及位置中之至少一者,來控制熱傳遞速率。
控制裝置7為了控制熱傳遞速率,亦可控制與光EL之強度相關之光EL之任意特性。控制裝置7為了控制熱傳遞速率,亦可控制與熱傳遞速率相關之光EL之任意特性。作為此種光EL之任意特性之一例,可列舉造型面CS上之照射區域EA之大小、形狀及位置中之至少一者。其原因在於,若造型面CS上之照射區域EA之大小、形狀及位置中之至少一者改變,則造型面CS上之光EL之強度分布改變。又,作為任意特性之一例,亦可為朝向造型面CS之光EL之波長。若光EL之波長不同,則造型材料M中之光之吸收率不同,因此每單位時間內從光EL傳遞至造型面CS之熱量即熱傳遞速率改變。此外,如上所述,於第2次以後之造型處理中,亦考慮於造型材料M之造型物上形成熔融池。於該情形時,存在從光EL中,造型面CS與造型材料M之光EL之吸收率不同之可能性。例如,於形成造型面CS之材料與造型材料M不同之情形時,存在從光EL中,造型面CS與造型材料M之光EL之吸收率不同之可能性。於此種情形時,亦可考慮光EL所照射之部分之光EL之吸收率等來控制熱傳遞速率。
(3-1-3)控制照射區域EA之移動速度之第1不均抑制動作
繼而,參照圖15(a)及圖15(b),對控制照射區域EA之移動速度之第1不均抑制動作進行說明。此外,為了說明之簡略化,圖15(a)及圖15(b)分別示出在層形成期間中於區域WA1中設定2次照射區域EA之情形時之照射區域EA之移動速度之控制方法。
繼而,參照圖15(a)及圖15(b),對控制照射區域EA之移動速度之第1不均抑制動作進行說明。此外,為了說明之簡略化,圖15(a)及圖15(b)分別示出在層形成期間中於區域WA1中設定2次照射區域EA之情形時之照射區域EA之移動速度之控制方法。
圖15(a)及圖15(b)分別為橫軸表示時間且縱軸表示照射區域EA之移動速度之圖表。隨著時間之經過,照射區域EA於造型面CS上移動,故而圖15(a)及圖15(b)之橫軸係與上述圖6(a)至圖6(c)之橫軸同樣,與造型面CS上設定有照射區域EA之位置對應。
如圖15(a)至圖15(b)所示,控制裝置7係以如下方式來控制照射區域EA之移動速度:於區域WA1中第1次設定照射區域EA之期間中之照射區域EA之移動速度以及於區域WA1中第2次設定照射區域EA之期間中之照射區域EA之移動速度之兩者,係較於區域WA2中設定有照射區域EA之期間中之照射區域EA之移動速度更快。此外,控制裝置7亦可如圖15(a)所示,以於區域WA1中第1次設定照射區域EA之期間中之照射區域EA之移動速度和於區域WA1中第2次設定照射區域EA之期間中之照射區域EA之移動速度不同之方式,來控制照射區域EA之移動速度。或者,控制裝置7亦可如圖15(b)所示,以於區域WA1中第1次設定照射區域EA之期間中之照射區域EA之移動速度和於區域WA1中第2次設定照射區域EA之期間中之照射區域EA之移動速度成為相同之方式,來控制照射區域EA之移動速度。
此處,照射區域EA之移動速度越快,於造型面CS上之某個區域部分設定照射區域EA之時間越短。於造型面CS上之某個區域部分設定照射區域EA之時間越短,從光EL對該區域部分傳遞之熱量越減少。光EL對造型面CS上之某個區域部分傳遞之熱量越減少,該區域部分中之造型材料M之熔融量越減少。進而,照射區域EA之移動速度越快,設定在與照射區域EA相同之位置上之供給區域MA之移動速度越快。供給區域MA之移動速度越快,於造型面CS上之某個區域部分設定有供給區域MA之時間越短。於造型面CS上之某個區域部分設定有供給區域MA之時間越短,則造型材料M對於該區域部分之供給量越減少。造型材料M對於造型面CS上之某個區域部分之供給量越減少,該區域部分中之造型材料M之熔融量越減少。因此,若如圖15(a)或圖15(b)所示來控制照射區域EA之移動速度,則與照射區域EA之移動速度一直一定之情形相比較,於層形成期間中在區域WA1中熔融之造型材料M之總量、和於層形成期間中在區域WA2中熔融之造型材料M之總量之差分減小。更具體而言,於層形成期間中在某種大小之區域WA1中熔融之造型材料M之總量、和於層形成期間中在相同大小之區域WA2中熔融之造型材料M之總量之差分減小。即,將於層形成期間中在區域WA1中熔融之造型材料M之總量除以區域WA1之面積而得之值(即,每單位面積之造型材料M之熔融量)、和將於層形成期間中在區域WA2中熔融之造型材料M之總量除以區域WA2之面積而得之值之差分減小。其結果為,形成於區域WA1中之造型物S1之高度h1與形成於區域W域WA2中之造型物S2之高度h2之不均得到抑制。
控制裝置7亦可以於層形成期間中在區域WA1中熔融之造型材料M之總量、和於層形成期間中在區域WA2中熔融之造型材料M之總量成為相同之方式,來控制照射區域EA之移動速度。例如,於因於區域WA1中設定N(其中,N為2以上之整數)次照射區域EA而進行N次之一系列造型處理之情形時,控制裝置7亦可以於區域WA1中設定有照射區域EA之各期間中之照射區域EA之移動速度成為於區域WA2中設定有照射區域EA之期間中之照射區域EA之移動速度之N倍之方式,來控制照射區域EA之移動速度。或者,例如,於因於區域WA1中設定N次照射區域EA而進行N次之一系列造型處理之情形時,控制裝置7亦可以於區域WA1中設定有照射區域EA之各期間中之照射區域EA之移動速度之平均值成為與在區域WA2中設定有照射區域EA之期間中之照射區域EA之移動速度相同之方式,來控制照射區域EA之移動速度。其結果為,形成於區域WA1中之造型物S1之高度h1與形成於區域W域WA2中之造型物S2之高度h2之不均更適當地得到抑制。此外,於照射區域EA之移動速度與造型物之高度h1、h2之關係為非線形之情形時,只要考慮該非線形之關係來控制移動速度即可。
控制裝置7為了控制照射區域EA之移動速度,亦可控制驅動系42。即,控制裝置7亦可藉由控制造型頭41之移動速度(尤其是沿著XY平面之方向之移動速度),來控制照射區域EA相對於造型面CS之相對移動速度。於如後所述,造型裝置4具備使平台43移動之驅動系之情形時,控制裝置7亦可藉由控制平台43之移動速度(尤其是沿著XY平面之方向之移動速度),來控制照射區域EA相對於造型面CS之相對移動速度。於如後所述,照射光學系411具備可使光EL偏轉之光學構件(例如電流掃描器等)之情形時,控制裝置7亦可藉由控制可使光EL偏轉之光學構件,來控制照射區域EA相對於造型面CS之相對移動速度。
(3-2)第2不均抑制動作
繼而,對第2不均抑制動作進行說明。在與從光EL傳遞之熱有關之特性(以後稱為「熱特性」)不同之區域存在於造型面CS上之情形時,第2不均抑制動作相當於用以抑制造型物之高度等之不均的動作。尤其,於因照射區域EA(即,供給區域MA或者熔融池MP)相對於造型面CS之相對移動速度之差異而導致熱特性不同之區域存在於造型面CS上之情形時,第2不均抑制動作相當於用以抑制造型物之高度之不均的動作。
繼而,對第2不均抑制動作進行說明。在與從光EL傳遞之熱有關之特性(以後稱為「熱特性」)不同之區域存在於造型面CS上之情形時,第2不均抑制動作相當於用以抑制造型物之高度等之不均的動作。尤其,於因照射區域EA(即,供給區域MA或者熔融池MP)相對於造型面CS之相對移動速度之差異而導致熱特性不同之區域存在於造型面CS上之情形時,第2不均抑制動作相當於用以抑制造型物之高度之不均的動作。
具體而言,如圖16(a)所示,於造型面CS上形成某一個構造層SL之層形成期間中,如上所述,照射區域EA沿著造型面CS上之與構造層SL之圖案相應之移動軌跡而於造型面CS上移動。此處,照射區域EA不一定沿著移動軌跡而以一直一定之移動速度而移動。即,存在照射區域EA之移動速度於層形成期間中改變之可能性。例如,如圖16(a)所示,於造型面CS上之某地點P3中,存在照射區域EA之移動方向改變之可能性。於該情形時,如圖16(b)所示,隨著照射區域EA接近地點P3,起初一定之照射區域EA之移動速度緩緩地減少。然後,照射區域EA之移動速度於照射區域EA到達地點P3之時間點成為最小(例如成為零)。然後,隨著照射區域EA從地點P3遠離,照射區域EA之移動速度緩緩增加。然後、於照射區域EA之移動速度增加了某種程度後,照射區域EA以一定之移動速度而移動。
若如上所述般照射區域EA之移動速度變化,則於造型面CS上之某個區域部分設定照射區域EA之時間亦又變化。若於造型面CS上之某個區域部分設定照射區域EA之時間變化,則光EL對於該區域部分傳遞之熱量亦又變化。因此,於照射區域EA之移動速度變化之情形時,與從光EL傳遞之熱量有關之熱特性不同之區域存在於造型面CS上。更具體而言,照射區域EA之移動速度越緩慢,於造型面CS上之某個區域部分設定照射區域EA之時間越長。於造型面CS上之某個區域部分設定照射區域EA之時間越長,則從光EL對該區域部分傳遞之熱量越多。
若從光EL傳遞至造型面CS上之某個區域部分之熱量變化,則存在該區域部分中之造型材料M之熔融量變化之可能性。若造型面CS上之某個區域部分中之造型材料M之熔融量變化,則存在該區域部分中由熔融之造型材料M所形成之造型物之高度(或者,尺寸等任意特性)亦又變化之可能性。更具體而言,從光EL傳遞之造型面CS上之某個區域部分之熱量越多,則存在該區域部分中之造型材料M之熔融量越多之可能性。於造型面CS上之某個區域部分,造型材料M之熔融量越多,則存在該區域部分中由熔融之造型材料M所形成之造型物越高之可能性。因此,若於應於造型面CS上形成一定高度之造型物之狀況下,不考慮照射區域EA之移動速度之變化而進行一系列造型處理,則如圖16(b)之下部所示,存在與照射區域EA之移動速度相應地形成高度不同之造型物之可能性。更具體而言,於造型面CS上之某個區域部分移動之照射區域EA之移動速度越緩慢,則存在形成於該區域部分中之造型物越高之可能性。
作為一例,於照射區域EA之移動速度改變之情形時,如圖16(a)及圖16(b)所示可稱為,於造型面CS上,存在照射區域EA以第1移動速度而移動之區域WA3、以及照射區域EA以較第1移動速度緩慢之第2移動速度而移動之區域WA4。於該情形時,若於應於區域WA3與區域WA4上形成相同高度之造型物之狀況下,將區域WA3與區域WA4不加以區別而進行一系列造型處理,則如圖16(b)之下部所示,存在形成於區域WA3中之造型物之高度與形成於區域WA4中之造型物之高度不一致之可能性。典型而言,如圖16(b)所示,存在如下可能性:形成於區域WA3中之造型物之高度係與從光EL傳遞之熱量變多之程度相應地,較形成於區域WA4中之造型物之高度更高。
因此,本實施方式中,控制裝置7(換言之,處於控制裝置7之控制下之造型系統1)藉由進行第2不均抑制動作,來抑制形成於因照射區域EA之移動速度之差異而導致熱特性不同之區域中之造型物之高度之不均。例如,控制裝置7藉由進行第2不均抑制動作,來抑制形成於區域WA3中之造型物之高度與形成於區域WA4中之造型物之高度之不均。
控制裝置7亦可藉由控制造型材料M之供給速率,來進行抑制造型物之高度之不均之第2不均抑制動作。具體而言,如圖17所示,控制裝置7亦可以照射區域EA之移動速度越緩慢,供給速率越小之方式,來控制供給速率。即,控制裝置7亦可以於造型面CS上之某個區域部分移動之照射區域EA之移動速度越緩慢,對該區域部分之供給速率越小之方式,來控制供給速率。其結果為,於形成於照射區域EA以相對緩慢之移動速度而移動之區域部分中之造型物變得相對較高之狀況下,造型材料M對該區域部分之供給量減少。若造型材料M之供給量減少,則造型材料M之熔融量亦又減少。因此,抑制形成於照射區域EA以相對緩慢之移動速度而移動之區域部分中之造型物變得相對較高。其結果為,形成於因照射區域EA之移動速度之差異而導致熱特性不同之區域中之造型物之高度之不均得到抑制。此外,於移動速度與造型物之高度之關係為非線形之情形時,只要考慮該非線形之關係來控制供給速率即可。
作為一例,於如圖18之第1段之圖表(與圖16(b)之上部之圖表相同)所示般,照射區域EA之移動速度變化之情形時,控制裝置7亦可如圖18之第2段之圖表所示般,以供給速率變化之方式來控制供給速率。即,控制裝置7亦可以對照射區域EA以相對快速之第1移動速度而移動之區域WA3的供給速率大於對照射區域EA以相對緩慢之第2移動速度而移動之區域WA4的供給速率之方式,來控制供給速率。其結果為,如圖18之第3段所示,於因照射區域EA之移動速度之差異而導致熱特性不同之區域中,可形成一定高度之造型物。即,形成於區域WA3中之造型物之高度與形成於區域WA4中之造型物之高度之不均得到抑制。此外,圖18中,將不論照射區域EA之移動速度如何,均維持一定之供給速率以及於該情形時形成之造型物作為比較例,以點虛線表示。
控制裝置7除了或者代替控制供給速率,亦可進行藉由控制熱傳遞速率,來抑制造型物之高度之不均的第2不均抑制動作。具體而言,如圖19所示,控制裝置7亦可以照射區域EA之移動速度越緩慢,熱傳遞速率越小之方式,來控制熱傳遞速率。即,控制裝置7亦可以於造型面CS上之某個區域部分移動之照射區域EA之移動速度越緩慢,對該區域部分之熱傳遞速率越小之方式,來控制熱傳遞速率。其結果為,於形成於照射區域EA以相對緩慢之移動速度而移動之區域部分中之造型物變得相對較高之狀況下,從光EL對該區域部分傳遞之熱量減少。若所傳遞之熱量減少,則造型材料M之熔融量亦又減少。因此,抑制形成於照射區域EA以相對緩慢之移動速度而移動之區域部分中之造型物變得相對較高。其結果為,形成於因照射區域EA之移動速度之差異而導致熱特性不同之區域中之造型物之高度之不均得到抑制。此外,於移動速度與造型物之高度之關係為非線形之情形時,只要考慮該非線形之關係來控制熱傳遞速率即可。
作為一例,於如圖20之第1段之圖表(與圖16(b)之上部之圖表相同)所示,照射區域EA之移動速度變化之情形時,控制裝置7亦可如圖20之第2段之圖表所示,以熱傳遞速率變化之方式來控制熱傳遞速率。即,控制裝置7亦可以對照射區域EA以相對快速之第1移動速度而移動之區域WA3的熱傳遞速率大於對照射區域EA以相對緩慢之第2移動速度而移動之區域WA4的熱傳遞速率的方式,來控制熱傳遞速率。其結果為,如圖20之第3段所示,於因照射區域EA之移動速度之差異而導致熱特性不同之區域,可形成一定高度之造型物。即,形成於區域WA3中之造型物之高度與形成於區域WA4中之造型物之高度之不均得到抑制。此外,圖20中,將不論照射區域EA之移動速度如何,均維持一定之熱傳遞速率以及於該情形時形成之造型物作為比較例,以點虛線來表示。
此外,於第2不均抑制動作中用以分別控制供給速率以及熱傳遞速率之具體方法亦可與上述第1不均抑制動作中用以分別控制供給速率以及熱傳遞速率之具體方法相同。因此,與用以分別控制供給速率以及熱傳遞速率之具體方法有關之說明省略。
又,如上所述,第2不均抑制動作中應抑制之造型物之高度之不均產生之原因之一為照射區域EA(即,供給區域MA)相對於造型面CS之相對移動速度變化。如此一來,於即便控制照射區域EA之移動速度而從本來之移動速度發生變化,亦可形成所需之構造層SL(進而,三維構造物ST)之情形時,控制裝置7亦可藉由控制照射區域EA之移動速度,來進行抑制造型物之高度之不均的第2不均抑制動作。於該情形時,藉由控制照射區域EA之移動速度,產生造型物之高度之不均的原因(即,產生造型物之高度之不均的技術性課題)其本身消除。因此,控制照射區域EA之移動速度之第2不均抑制動作亦可稱為用以排除產生造型物之高度之不均之原因的動作。另一方面,根據照射區域EA之移動軌跡之圖案,存在控制照射區域EA之移動速度,而無法從本來之移動速度發生變化之可能性。於該情形時,控制裝置7為了進行抑制造型物之高度之不均的第2不均抑制動作,亦可不控制照射區域EA之移動速度。此外,於移動速度與造型物之高度之關係為非線形之情形時,只要考慮該非線形之關係來控制移動速度即可。
(3-3)第3不均抑制動作
繼而,對第3不均抑制動作進行說明。第3不均抑制動作係與第2不均抑制動作同樣,於熱特性不同之區域存在於造型面CS上之情形時,相當於用以抑制造型物之高度等之不均的動作。但,於表面之至少一部分設定於造型面CS上之現有構造物(例如,工件W及已形成完畢之構造層SL中之至少一者)中的因熱之擴散程度之差異而導致熱特性不同之區域存在於造型面CS上之情形時,第3不均抑制動作相當於用以抑制造型物之高度之不均的動作。
繼而,對第3不均抑制動作進行說明。第3不均抑制動作係與第2不均抑制動作同樣,於熱特性不同之區域存在於造型面CS上之情形時,相當於用以抑制造型物之高度等之不均的動作。但,於表面之至少一部分設定於造型面CS上之現有構造物(例如,工件W及已形成完畢之構造層SL中之至少一者)中的因熱之擴散程度之差異而導致熱特性不同之區域存在於造型面CS上之情形時,第3不均抑制動作相當於用以抑制造型物之高度之不均的動作。
具體而言,於形成三維構造物ST之情形時,如上所述,對造型面CS照射光EL。對於造型面CS,從光EL傳遞熱。該熱經由造型面CS而亦傳遞(實質上為擴散)至現有構造物之內部。此處,根據現有構造物之特性(例如構造、材質及形狀中之至少一者),現有構造物中之熱之擴散程度(即,表示擴散之容易度或者困難度之指標)未必均勻。即,存在與從光EL傳遞之熱之擴散程度有關之熱特性不同之區域存在於造型面CS上之可能性。例如存在如下可能性:於造型面CS上存在從光EL傳遞之熱相對難以擴散之區域、以及從光EL傳遞之熱相對容易擴散之區域。
例如,如圖21(a)所示,現有構造物除了具有設定造型面CS之表面SF1以外,還具有未設定造型面CS之表面SF2。於該情形時,根據造型面CS上之某個區域部分與表面SF2之接近程度,可推定出傳遞至造型面CS上之某個區域部分的熱之擴散程度。具體而言,如圖21(a)所示,造型面CS上之區域WA5較造型面CS上之區域WA6而言接近表面SF2。因此,傳遞至區域WA5之熱之擴散路徑(即,現有構造物之內部之擴散路徑)係小於或者少於傳遞至區域WA6之熱之擴散路徑。因此,造型面CS上之某個區域部分與未設定造型面CS之表面SF2之間之距離越短,傳遞至該區域部分之熱越難以擴散。此外,圖21(a)所示之例中,亦可稱為於造型面CS上存在從光EL傳遞之熱相對難以擴散之區域WA5、以及從光EL傳遞之熱相對容易擴散之區域WA6。
熱相對難以擴散之區域WA5中,與熱相對容易擴散之區域WA6相比較,熱蓄積相對較長之時間。其結果為存在如下可能性:於區域WA5中,僅與熱蓄積相對較長之時間之程度相應地,較區域WA6多之造型材料M熔融。因此,若於應於造型面CS上形成一定高度之造型物之狀況下,不考慮熱之擴散程度之差異而進行一系列造型處理,則存在根據熱之擴散程度之差異而形成高度不同之造型物的可能性。更具體而言,存在如下可能性:傳遞至造型面CS上之某個區域部分之熱越難以擴散,形成於該區域部分中之造型物越高。作為一例,例如,若於應於區域WA5與區域WA6中形成相同高度之造型物之狀況下,將區域WA5與區域WA6不加以區別而進行一系列造型處理,則如圖21(b)所示,存在形成於區域WA5中之造型物S5之高度h5與形成於區域WA6中之造型物S6之高度h6不一致之可能性。
因此,本實施方式中,控制裝置7(換言之,處於控制裝置7之控制下之造型系統1)係藉由進行第3不均抑制動作,來抑制形成於因熱之擴散程度之差異而導致熱特性不同之區域中之造型物之高度之不均。例如,控制裝置7係藉由進行第3不均抑制動作,來抑制形成於區域WA5中之造型物之高度與形成於區域WA6中之造型物之高度之不均。
控制裝置7亦可藉由控制造型材料M之供給速率,來進行抑制造型物之高度之不均的第3不均抑制動作。具體而言,如圖22所示,控制裝置7亦可以熱越難以擴散,供給速率越小之方式,來控制供給速率。即,控制裝置7亦可以傳遞至造型面CS上之某個區域部分之熱越難以擴散,對該區域部分之供給速率越小之方式,來控制供給速率。其結果為,於形成於熱相對難以擴散之區域部分之造型物相對變高之狀況下,造型材料M對該區域部分之供給量減少。若造型材料M之供給量減少,則造型材料M之熔融量亦又減少。因此,抑制形成於熱相對難以擴散之區域部分之造型物相對變高。其結果為,形成於因熱之擴散程度之差異而導致熱特性不同之區域中之造型物之高度之不均得到抑制。此外,於熱之擴散程度與造型物之高度之關係為非線形之情形時,只要考慮該非線形之關係來控制供給速率即可。
控制裝置7除了或者代替控制供給速率,亦可進行藉由控制熱傳遞速率,來抑制造型物之高度之不均的第3不均抑制動作。具體而言,如圖23所示,控制裝置7亦可以熱越難以擴散,熱傳遞速率越小之方式,來控制熱傳遞速率。即,控制裝置7亦可以傳遞至造型面CS上之某個區域部分之熱越難以擴散,對該區域部分之熱傳遞速率越小之方式,來控制熱傳遞速率。其結果為,於形成於熱相對難以擴散之區域部分之造型物相對變高之狀況下,對該區域部分傳遞之熱量減少。若所傳遞之熱量減少,則造型材料M之熔融量亦又減少。因此,抑制形成於熱相對難以擴散之區域部分之造型物相對變高。其結果為,形成於因熱之擴散程度之差異而導致熱特性不同之區域中之造型物之高度之不均得到抑制。此外,於熱之擴散程度與造型物之高度之關係為非線形之情形時,只要考慮該非線形之關係來控制熱傳遞速率即可。
控制裝置7除了或者代替控制供給速率及熱傳遞速率中之至少一者,亦可進行藉由控制照射區域EA相對於造型面CS之相對移動速度,來抑制造型物之高度之不均的第3不均抑制動作。具體而言,如圖24所示,控制裝置7亦可以熱越難以擴散,則照射區域EA之移動速度越快之方式,來控制照射區域EA之移動速度。即,控制裝置7亦可以傳遞至造型面CS上之某個區域部分之熱越難以擴散,則於該區域部分設定有照射區域EA之情形時之照射區域EA之移動速度越快之方式,來控制照射區域EA之移動速度。已如上所述,於造型面CS上之某個區域部分設定有照射區域EA之情形時之照射區域EA之移動速度越快,造型材料M對該區域部分之供給量以及從光EL對該區域部分傳遞之熱量越減少。因此,若如圖24所示來控制照射區域EA之移動速度,則於形成於熱相對難以擴散之區域部分之造型物相對變高之狀況下,造型材料M對該區域部分之供給量以及對該區域部分傳遞之熱量減少。因此,抑制形成於熱相對難以擴散之區域部分之造型物相對變高。其結果為,形成於因熱之擴散程度之差異而導致熱特性不同之區域中之造型物之高度之不均得到抑制。此外,於熱之擴散程度與造型物之高度之關係為非線形之情形時,只要考慮該非線形之關係來控制移動速度即可。
此外,於第3不均抑制動作中用以分別控制供給速率、熱傳遞速率及照射區域EA之移動速度之具體方法亦可與上述第1不均抑制動作中用以分別控制供給速率、熱傳遞速率及照射區域EA之移動速度之具體方法相同。因此,與用以分別控制供給速率、熱傳遞速率及照射區域EA之移動速度之具體方法有關之說明省略。
此外,於第3不均抑制動作之說明中,作為熱特性,已列舉熱之經時性特性為例進行說明,但亦可為與熱有關之其他特性。
(3-4)第4不均抑制動作
繼而,對第4不均抑制動作進行說明。第4不均抑制動作係與第2不均抑制動作同樣,於熱特性不同之區域存在於造型面CS上之情形時,相當於用以抑制造型物之高度等之不均的動作。但,於因光EL所照射之頻率之差異而導致熱特性不同之區域存在於造型面CS上之情形時,第4不均抑制動作相當於用以抑制造型物之高度之不均的動作。
繼而,對第4不均抑制動作進行說明。第4不均抑制動作係與第2不均抑制動作同樣,於熱特性不同之區域存在於造型面CS上之情形時,相當於用以抑制造型物之高度等之不均的動作。但,於因光EL所照射之頻率之差異而導致熱特性不同之區域存在於造型面CS上之情形時,第4不均抑制動作相當於用以抑制造型物之高度之不均的動作。
具體而言,於構成三維構造物ST之各構造層SL形成之情形時,如上所述,於照射區域EA於造型面CS上移動且於造型面CS上欲形成造型物之區域中設定有照射區域EA之時刻照射光EL。此處,根據照射區域EA之移動軌跡之圖案以及構造層SL之圖案(即,於造型面CS上欲形成造型物之區域之分布圖案)中之至少一者,具有於造型面CS上存在光EL所照射之頻率不同之區域之可能性。例如,如圖25(a)所示,具有於造型面CS上存在光EL相對高頻率地照射之區域WA7、以及光EL相對低頻率地照射之區域WA8的可能性。
此外,對造型面CS上之某個區域照射光EL之頻率係從對該某個區域之一部分照射光EL後,直至繼而對該某個區域之另一部分照射光EL為止之時間越短,而越高。對造型面CS上之某個區域照射光EL之頻率係於每單位時間內對該某個區域照射光EL之次數越多,而越高。對造型面CS上之某個區域照射光EL之頻率係於每單位面積中對該某個區域照射光EL之次數越多,而越高。
於光EL相對高頻率地照射之區域WA7中,與光EL相對低頻率地照射之區域WA8相比較,於藉由從光EL傳遞之熱而加熱之區域WA7冷卻之前,藉由來自重新對區域WA7照射之光之熱而進一步對區域WA7加熱之可能性提高。即,於光EL相對高頻率地照射之區域WA7中,與光EL相對低頻率地照射之區域WA8相比較,來自光EL之熱難以散熱。換言之,於光EL相對高頻率地照射之區域WA7中,與光EL相對低頻率地照射之區域WA8相比較,來自光EL之熱蓄積相對較長之時間。其結果為,於區域WA7中,存在僅與熱蓄積相對較長之時間之程度相應地,多於區域WA8之造型材料M熔融之可能性。因此,若於應於造型面CS上形成一定高度之造型物之狀況下,不考慮光EL所照射之頻率之差異而進行一系列造型處理,則存在根據光EL所照射之頻率之差異而形成高度不同之造型物的可能性。更具體而言,存在如下可能性:對造型面CS上之某個區域照射光EL之頻率越高,形成於該區域部分中之造型物越高。作為一例,例如,若於應於區域WA7及區域WA8上形成相同高度之造型物之狀況下,將區域WA7與區域WA8不加以區別而進行一系列造型處理,則如圖25(b)所示,存在形成於區域WA7中之造型物S7之高度h7與形成於區域WA8中之造型物S8之高度h8不一致之可能性。
因此,本實施方式中,控制裝置7(換言之,處於控制裝置7之控制下之造型系統1)係藉由進行第4不均抑制動作,來抑制形成於因光EL所照射之頻率之差異而導致熱特性不同之區域中之造型物之高度之不均。例如,控制裝置7係藉由進行第4不均抑制動作,來抑制形成於區域WA7中之造型物之高度與形成於區域WA8中之造型物之高度之不均。
控制裝置7亦可藉由控制造型材料M之供給速率,來進行抑制造型物之高度之不均的第4不均抑制動作。具體而言,如圖26所示,控制裝置7亦可以光EL所照射之頻率越高,供給速率越小之方式,來控制供給速率。即,控制裝置7亦可以光EL對造型面CS上之某個區域部分照射之頻率越高,對該區域部分之供給速率越小之方式,來控制供給速率。其結果為,於形成於光EL所照射之頻率高之區域部分的造型物相對變高之狀況下,造型材料M對該區域部分之供給量減少。若造型材料M之供給量減少,則造型材料M之熔融量亦又減少。因此,抑制形成於光EL所照射之頻率高之區域部分的造型物相對變高。其結果為,形成於因光EL所照射之頻率之差異而導致熱特性不同之區域中的造型物之高度之不均得到抑制。此外,於光EL所照射之頻率與造型物之高度之關係為非線形之情形時,亦可考慮該非線形之關係來控制供給速率。
控制裝置7除了或者代替控制供給速率,亦可進行藉由控制熱傳遞速率,來抑制造型物之高度之不均的第4不均抑制動作。具體而言,如圖27所示,控制裝置7亦可以光EL所照射之頻率越高,熱傳遞速率越小之方式,來控制熱傳遞速率。即,控制裝置7亦可以光EL對造型面CS上之某個區域部分照射之頻率越高,對該區域部分之熱傳遞速率越小之方式,來控制熱傳遞速率。其結果為,於形成於光EL所照射之頻率高之區域部分中的造型物相對變高之狀況下,對該區域部分傳遞之熱量減少。若所傳遞之熱量減少,則造型材料M之熔融量亦又減少。因此,抑制形成於光EL所照射之頻率高之區域部分中的造型物相對變高。其結果為,形成於因光EL所照射之頻率之差異而導致熱特性不同之區域中的造型物之高度之不均得到抑制。此外,於光EL所照射之頻率與造型物之高度之關係為非線形之情形時,亦可考慮該非線形之關係來控制熱傳遞速率。
控制裝置7除了或者代替控制供給速率及熱傳遞速率中之至少一者,亦可進行藉由控制照射區域EA相對於造型面CS之相對移動速度,來抑制造型物之高度之不均的第4不均抑制動作。具體而言,如圖28所示,控制裝置7亦可以光EL所照射之頻率越高,照射區域EA之移動速度越快之方式,來控制照射區域EA之移動速度。即,控制裝置7亦可以光EL對造型面CS上之某個區域部分照射之頻率越高,於該區域部分設定照射區域EA之情形時之照射區域EA之移動速度越快之方式,來控制照射區域EA之移動速度。已如上所述,於造型面CS上之某個區域部分設定有照射區域EA之情形時之照射區域EA之移動速度越快,造型材料M對該區域部分之供給量以及從光EL對該區域部分傳遞之熱量越少。因此,若如圖28所示來控制照射區域EA之移動速度,則於形成於光EL所照射之頻率高之區域部分中的造型物相對變高之狀況下,造型材料M對該區域部分之供給量以及對該區域部分傳遞之熱量減少。因此,抑制形成於光EL所照射之頻率高之區域部分中的造型物相對變高。其結果為,形成於因光EL所照射之頻率之差異而導致熱特性不同之區域中的造型物之高度之不均得到抑制。此外,於光EL所照射之頻率與造型物之高度之關係為非線形之情形時,亦可考慮該非線形之關係來控制移動速度。
此外,於第4不均抑制動作中用以分別控制供給速率、熱傳遞速率及照射區域EA之移動速度之具體方法,亦可與上述第1不均抑制動作中用以分別控制供給速率、熱傳遞速率及照射區域EA之移動速度之具體方法相同。因此,與用以分別控制供給速率、熱傳遞速率及照射區域EA之移動速度之具體方法有關之說明省略。
此外,第4不均抑制動作之說明中,作為熱特性,已列舉熱之經時性特性為例進行說明,但亦可為與熱有關之其他特性。
(3-5)不均抑制動作之變形例
上述說明中,控制裝置7為了抑制形成於造型面CS上之不同區域中之造型物之高度(或者,尺寸等任意特性)之不均,而控制造型材料M之供給速率、熱傳遞速率以及照射區域EA相對於造型面CS之移動速度中之至少一者。然而,反言之,控制裝置7可藉由控制供給速率、熱傳遞速率以及照射區域EA相對於造型面CS之移動速度中之至少一者,來控制形成於造型面CS上之造型物(進而為構造層SL及三維構造物ST)之特性。因此,控制裝置7亦可以形成於造型面CS上之造型物(進而為構造層SL及三維構造物ST)之特性成為所需特性之方式,來控制供給速率、熱傳遞速率以及照射區域EA相對於造型面CS之移動速度中之至少一者。即,控制裝置7亦可為了與抑制特性不均之目的不同之目的,而控制供給速率、熱傳遞速率以及照射區域EA相對於造型面CS之移動速度中之至少一者。例如,控制裝置7亦可為了控制藉由後述之標記動作而形成之標記之特性(例如高度及尺寸中之至少一者),而控制供給速率、熱傳遞速率以及照射區域EA相對於造型面CS之移動速度中之至少一者。
上述說明中,控制裝置7為了抑制形成於造型面CS上之不同區域中之造型物之高度(或者,尺寸等任意特性)之不均,而控制造型材料M之供給速率、熱傳遞速率以及照射區域EA相對於造型面CS之移動速度中之至少一者。然而,反言之,控制裝置7可藉由控制供給速率、熱傳遞速率以及照射區域EA相對於造型面CS之移動速度中之至少一者,來控制形成於造型面CS上之造型物(進而為構造層SL及三維構造物ST)之特性。因此,控制裝置7亦可以形成於造型面CS上之造型物(進而為構造層SL及三維構造物ST)之特性成為所需特性之方式,來控制供給速率、熱傳遞速率以及照射區域EA相對於造型面CS之移動速度中之至少一者。即,控制裝置7亦可為了與抑制特性不均之目的不同之目的,而控制供給速率、熱傳遞速率以及照射區域EA相對於造型面CS之移動速度中之至少一者。例如,控制裝置7亦可為了控制藉由後述之標記動作而形成之標記之特性(例如高度及尺寸中之至少一者),而控制供給速率、熱傳遞速率以及照射區域EA相對於造型面CS之移動速度中之至少一者。
上述說明中,作為熱特性不同之複數個區域存在於造型面CS上之原因之一例,已對照射區域EA相對於造型面CS之相對移動速度之差異、表面之至少一部分設定於造型面CS上之現有構造物中之熱之擴散程度之差異、以及光EL所照射之頻率之差異進行說明。然而,由於其他理由,亦存在熱特性不同之區域存在於造型面CS上之可能性。於該情形時亦存在如下可能性:若於應於熱特性不同之區域中形成相同特性之造型物之狀況下,不考慮熱特性之差異而進行一系列造型處理,則存在形成特性不均之造型物之可能性。因此,控制裝置7亦可進行用以抑制如下造型物之高度之不均的不均抑制動作,該造型物形成於因與上述原因不同之其他原因而熱特性不同之區域中。此外,作為熱特性不同之複數個區域存在於造型面CS上之情形,可列舉於造型面CS之每個位置上材料之種類或密度等不同之情形。
(4)標記動作
繼而,對用以使用上述造型動作而於造型面CS上形成標記SM之標記動作進行說明。
繼而,對用以使用上述造型動作而於造型面CS上形成標記SM之標記動作進行說明。
(4-1)標記動作之概要
標記動作係用以藉由使用上述造型動作,於造型面CS上形成以既定之分布圖案來分布之造型物,而將由該造型物之聚集體所構成之標記SM形成於造型面CS上之動作。
標記動作係用以藉由使用上述造型動作,於造型面CS上形成以既定之分布圖案來分布之造型物,而將由該造型物之聚集體所構成之標記SM形成於造型面CS上之動作。
標記SM亦可包含與在沿著造型面CS之平面上具有既定含義之記號有關之標記。記號亦可包含例如:意指任意文字之記號、意指任意數字之記號、意指任意圖形之記號、意指任意標誌之記號以及具有其他任何含義之記號中之至少一者。例如,圖29示出在造型面CS上,與意指字母之N的記號有關之標記SM1、與意指感嘆號之記號有關之標記SM2以及與意指圓形之圖形的記號有關之標記SM3形成於造型面CS上之例。
標記SM係如圖29之下部所示,從造型面CS上凸狀突出之構造物。標記SM可為包含單一之構造層SL之構造物。即,標記SM可由單一之構造層SL所構成。於該情形時,標記SM之高度(即,從造型面CS至標記SM之上表面(即,+Z側之面)為止之長度,以下相同)係與構造層SL之高度相同。或者,標記SM亦可為包含所積層之複數個構造層SL之構造物。即,標記SM亦可由所積層之複數個構造層SL來構成。於該情形時,標記SM之高度成為與所積層之複數個構造層SL之高度相同。因此,典型而言,構成標記SM之構造層SL之數量越增加,標記SM之高度越高。
但,標記SM之高度之最大值不超過沿著造型面CS之方向上之標記SM之尺寸之最小值。即,標記SM中最高之部分之高度不超過標記SM中最細之部分之尺寸。例如,圖29所示之例中,標記SM1之高度之最大值hm1不超過沿著造型面CS之方向上之標記SM1之尺寸之最小值wm1。標記SM2之高度之最大值hm2不超過沿著造型面CS之方向上之標記SM2之尺寸之最小值wm2。但,亦可形成高度之最大值超過沿著造型面CS之方向上之標記SM之尺寸之最小值的標記SM。
為形成此種標記SM,控制裝置7首先取得與應形成於造型面CS上之標記SM有關之座標資料。座標資料係表示於造型面CS上,標記SM所分布之位置(即,應形成構成標記SM之造型物的標記形成區域所分布之位置)的資料。由於造型面CS為平面,故而座標資料相當於在二維座標系上與標記SM所分布之位置對應(或者,相關聯)之資料。作為此種座標資料之一例,可列舉字型資料(例如點陣圖字型資料等)以及影像資料(例如點陣圖影像資料等)中之至少一者。控制裝置7亦可從提供座標資料之其他裝置來取得座標資料。或者,控制裝置7亦可由控制裝置7自身來生成座標資料。於該情形時,控制裝置7首先取得表示與應形成於造型面CS上之標記SM對應之記號的記號資訊。例如,控制裝置7從為了輸入欲形成於造型面CS上之記號而可由用戶操作之輸入裝置中,取得與指定該記號之用戶之操作內容有關之資訊而作為記號資訊。然後,控制裝置7將所取得之記號資訊轉換為座標資料。例如,控制裝置7將記號資訊所表示之記號轉換為二維平面上之記號圖案,確定該記號圖案所分布之區域之二維平面上之座標。其結果為,控制裝置7可取得表示所確定之座標的座標資料。
取得座標資料後,控制裝置7藉由基於座標資料來進行造型動作,而形成標記SM。具體而言,控制裝置7係藉由基於座標資料來形成至少一個構造層SL,從而形成由該構造層SL所構成之標記SM。於形成各構造層SL之情形時,控制裝置7亦可如圖30(a)所示,以如下方式來控制造型裝置4:一面以將照射區域EA沿著Y軸方向之移動與照射區域EA沿著X軸方向之移動反覆進行之方式,使照射區域EA相對於造型面CS而移動,一面於座標資料所表示之標記形成區域與照射區域EA重疊之時刻照射光EL。換言之,亦可使照射區域EA以於造型面CS上進行光柵掃描之方式而移動。或者,控制裝置7亦可如圖30(b)所示,以一面沿著座標資料所表示之標記形成區域之分布圖案而使照射區域EA移動,一面照射光EL之方式,來控制造型裝置4。換言之,亦可使照射區域EA以於造型面CS上進行向量掃描之方式而移動。總之,於造型面CS上形成與標記SM相應之圖案(即,與熔融池MP之移動軌跡相應之圖案)之構造層SL。
此外,控制裝置7亦可於進行標記動作之期間之至少一部分中,進行上述不均抑制動作。即,控制裝置7亦可於進行標記動作之期間之至少一部分中,藉由進行上述不均抑制動作,來抑制由標記動作所形成之標記SM之特性(例如高度及尺寸中之至少一者)之不均。例如,於在形成標記SM之期間之至少一部分中,於造型面CS上之相同區域設定2次以上照射區域EA之情形時,控制裝置7亦可進行上述第1不均抑制動作。例如,於在形成標記SM之期間之至少一部分中,因照射區域EA相對於造型面CS之相對移動速度之差異而造成熱特性不同之區域存在於造型面CS上之情形時,控制裝置7亦可進行上述第2不均抑制動作。例如,於在形成標記SM之期間之至少一部分中,表面之至少一部分設定於造型面CS上之現有構造物中之因熱之擴散程度之差異而導致熱特性不同之區域存在於造型面CS上之情形時,控制裝置7亦可進行上述第3不均抑制動作。例如,於在形成標記SM之期間之至少一部分中,因光EL所照射之頻率之差異而導致熱特性不同之區域存在於造型面CS上之情形時,控制裝置7亦可進行上述第4不均抑制動作。
(4-2)用以控制標記SM之特性之特性控制動作
繼而,對用以控制藉由標記動作而形成之標記SM之特性的特性控制動作進行說明。本實施方式中,作為特性控制動作之一例,造型系統1進行:控制標記SM之尺寸的尺寸控制動作、控制標記SM之高度的高度控制動作、控制標記SM之表面(尤其是構成標記SM之凸狀構造物之上表面)之形狀的形狀控制動作、以及控制標記SM之色調的色調控制動作中之至少一種。因此,以下,對尺寸控制動作、高度控制動作、形狀控制動作以及色調控制動作依序進行說明。此外,造型系統1亦可進行用以控制標記SM之其他特性的特性控制動作。
繼而,對用以控制藉由標記動作而形成之標記SM之特性的特性控制動作進行說明。本實施方式中,作為特性控制動作之一例,造型系統1進行:控制標記SM之尺寸的尺寸控制動作、控制標記SM之高度的高度控制動作、控制標記SM之表面(尤其是構成標記SM之凸狀構造物之上表面)之形狀的形狀控制動作、以及控制標記SM之色調的色調控制動作中之至少一種。因此,以下,對尺寸控制動作、高度控制動作、形狀控制動作以及色調控制動作依序進行說明。此外,造型系統1亦可進行用以控制標記SM之其他特性的特性控制動作。
(4-2-1)尺寸控制動作
首先,對尺寸控制動作進行說明。尺寸控制動作係用以控制標記SM之尺寸(尤其是X軸方向及Y軸方向中之至少一方向之尺寸,例如寬度)的特性控制動作。此外,標記SM之尺寸亦可為造型面CS之面內方向上之尺寸。造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行尺寸控制動作,而形成所需尺寸之標記SM。進而,造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行尺寸控制動作,而形成分別表示相同記號,但尺寸不同之複數個標記SM。進而,造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行尺寸控制動作,而於標記SM之形成中一面改變標記SM之尺寸一面形成標記SM。
首先,對尺寸控制動作進行說明。尺寸控制動作係用以控制標記SM之尺寸(尤其是X軸方向及Y軸方向中之至少一方向之尺寸,例如寬度)的特性控制動作。此外,標記SM之尺寸亦可為造型面CS之面內方向上之尺寸。造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行尺寸控制動作,而形成所需尺寸之標記SM。進而,造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行尺寸控制動作,而形成分別表示相同記號,但尺寸不同之複數個標記SM。進而,造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行尺寸控制動作,而於標記SM之形成中一面改變標記SM之尺寸一面形成標記SM。
例如,圖31(a)至圖31(d)均示出形成於造型面CS上之與線狀圖形有關之標記SM11以及與圓形圖形有關之標記SM12。圖31(a)所示之例中,控制裝置7係以標記SM11之尺寸(具體而言為Y軸方向之尺寸,寬度)成為所需之第1尺寸wm11,且標記SM12之尺寸成為所需之第2尺寸wm12之方式,來進行尺寸控制動作。圖31(b)所示之例中,控制裝置7係以標記SM11之尺寸成為小於第1尺寸wm11之所需之第3尺寸wm13,且標記SM12之尺寸成為大於第2尺寸wm12之所需之第4尺寸wm14之方式,來進行尺寸控制動作。此外,圖31(a)及圖31(b)所示之例中,控制裝置7亦可以標記SM11之一個部分之尺寸、與和一個部分不同之標記SM11之其他部分之尺寸成為相同之方式(即,以於標記SM11之形成中不改變尺寸之方式),進行尺寸控制動作。圖31(c)所示之例中,控制裝置7係以沿著標記SM11之長邊方向(即,X軸方向),標記SM11之尺寸從第1尺寸wm11連續變化至大於第1尺寸wm11之第5尺寸wm15(此處,變大)之方式,來進行尺寸控制動作。圖31(d)所示之例中,控制裝置7係以沿著標記SM11之長邊方向,標記SM11之尺寸從第1尺寸wm11階段性或離散性地變化至第5尺寸wm15(此處,變大)之方式,來進行尺寸控制動作。此外,圖31(c)及圖31(d)所示之例中,控制裝置7亦可以標記SM11之一個部分之尺寸、與和一個部分不同之標記SM11之其他部分之尺寸成為不同之方式(即,以於標記SM11之形成中改變尺寸之方式),來進行尺寸控制動作。
控制裝置7亦可藉由控制熱傳遞速率來控制標記SM之尺寸。具體而言,對造型面CS之某個區域部分之熱傳遞速率越大,從光EL傳遞至該區域部分之熱量越大。傳遞至造型面CS之某個區域部分之熱量越多,則形成於該區域部分之熔融池MP之尺寸越大。造型面CS之某個區域部分中之熔融池MP之尺寸越大,形成於該區域部分中之造型物之尺寸越大。形成於造型面CS之某個區域部分之造型物之尺寸越大,由該造型物所構成之標記SM之尺寸亦變大,即,如圖32所示,熱傳遞速率越大,標記SM之尺寸亦越大,因此,控制裝置7可藉由控制熱傳遞速率來控制標記SM之尺寸。此外,於包含尺寸控制動作之特性控制動作中用以控制熱傳遞速率之具體方法亦可與上述不均抑制動作中用以控制熱傳遞速率之具體方法相同。因此,於特性控制動作之說明中,與用以控制熱傳遞速率之具體方法有關之說明省略。此外,於熱傳遞速率與標記SM之尺寸之關係成為非線形之關係之情形時,亦可考慮該非線形之關係來控制熱傳遞速率。
控制裝置7亦可藉由控制照射區域EA相對於造型面CS之相對移動速度,來控制標記SM之尺寸。具體而言,造型面CS之某個區域部分中之照射區域EA之移動速度越緩慢,於造型面CS上之某個區域部分設定有照射區域EA之時間越長。於造型面CS上之某個區域部分設定有照射區域EA之時間越長,從光EL對該區域部分傳遞之熱量越多。傳遞至造型面CS上之某個區域部分之熱量越多,形成於該區域部分中之造型物之尺寸(進而為標記SM之尺寸)越大。即,如圖33所示,照射區域EA之移動速度越緩慢,標記SM之尺寸亦越大,因此,控制裝置7可藉由控制照射區域EA之移動速度,來控制標記SM之尺寸。此外,於包含尺寸控制動作之特性控制動作中用以控制照射區域EA之移動速度之具體方法亦可與上述不均抑制動作中用以控制照射區域EA之移動速度之具體方法相同。因此,特性控制動作之說明中,與用以控制照射區域EA之移動速度之具體方法有關之說明省略。此外,於移動速度與標記SM之尺寸之關係成為非線形之關係之情形時,亦可考慮該非線形之關係來控制移動速度。
控制裝置7亦可藉由控制照射區域EA之尺寸來控制標記SM之尺寸。具體而言,設定於造型面CS上之某個區域部分中之照射區域EA之尺寸越大,該區域部分中光EL實際所照射之區域之尺寸越大。造型面CS上之某個區域部分中光EL實際照射之區域之尺寸越大,形成於該區域部分之熔融池MP之尺寸越大。造型面CS之某個區域部分中之熔融池MP之尺寸越大,形成於該區域部分中之造型物之尺寸(進而為標記SM之尺寸)越大。即,如圖34所示,照射區域EA之尺寸越大,標記SM之尺寸亦越大,因此,控制裝置7可藉由控制照射區域EA之尺寸,來控制標記SM之尺寸。此外,於照射區域EA之尺寸與標記SM之尺寸之關係成為非線形之關係之情形時,亦可考慮該非線形之關係來控制照射區域EA之尺寸。
為控制照射區域EA之尺寸,控制裝置7亦可控制照射光學系411。例如,控制裝置7亦可為了控制照射區域EA之尺寸,而藉由控制照射光學系411所具備之光學構件來控制照射區域EA之尺寸。作為此種光學構件之一例,可列舉:聚光光學元件;可將光EL可通過之開口之形狀及大小中之至少一者加以變更之光圈構件;以及在與照射光學系411之光軸交叉之面(即,與光EL之傳播方向交叉之面)內,能夠以可變之方式設定光EL可通過之區域以及可遮擋光EL之區域的光成形構件等中之至少一者。或者,由於若造型面CS相對於照射光學系411之相對位置(尤其是Z軸方向上之相對位置)改變,則照射區域EA之尺寸亦可改變,故而控制裝置7亦可藉由控制驅動系42,來控制造型面CS相對於照射光學系411之相對位置,從而控制照射區域EA之尺寸。
如圖35(a)至圖35(b)所示,存在某個標記SM係由複數個線狀構造物LP所構成之情形。此種由複數個線狀構造物LP所構成之標記SM可於將以下動作反覆進行之情形時形成:例如,如圖5(a)及圖30(a)所示,一面使照射區域EA沿著Y軸方向移動一面照射光EL之動作、以及不照射光EL而使照射區域EA沿著X軸方向移動之動作。具體而言,若藉由一面使照射區域EA沿著Y軸方向移動一面照射光EL,而以於Y軸方向上延伸之方式形成之複數個線狀構造物LP係沿著X軸方向而無間隙或空開間隙地形成,則可形成相當於該複數個線狀構造物LP之聚集體的標記SM。
於如上所述,標記SM係由複數個線狀構造物LP所構成之情形時,控制裝置7亦可藉由控制構成標記SM之複數個線狀構造物LP之數量,來控制標記SM之尺寸(尤其是沿著複數個線狀構造物LP所排列之方向之尺寸)。具體而言,如圖35(a)及圖35(b)所示,構成標記SM之複數個線狀構造物LP之數量越少,標記SM之尺寸越小。圖35(a)及圖35(b)示出較由N1根之線狀構造物LP所構成之標記SM之尺寸wm16而言,由N2(其中,N2<N1)根之線狀構造物LP所構成之標記SM之尺寸wm17變小之例。
於如上所述,標記SM係由複數個線狀構造物LP所構成之情形時,控制裝置7亦可藉由控制構成標記SM之複數個線狀構造物LP之長度,來控制標記SM之尺寸(尤其是沿著複數個線狀構造物LP之長邊方向或者延伸方向之尺寸)。具體而言,如圖35(c)及圖35(d)所示,構成標記SM之複數個線狀構造物LP之長度越短,標記SM之尺寸越小。圖35(c)及圖35(d)示出較由相對較長(具體而言,長度成為wm18)之線狀構造物LP所構成之標記SM之尺寸wm18而言,由相對較短(具體而言,長度成為wm19(其中,wm19<wm18))之線狀構造物LP所構成之標記SM之尺寸wm19變小之例。
此外,控制裝置7亦可將造型材料M之供給速率之控制、熱傳遞速率之控制、移動速度之控制以及線狀構造物之數量之控制中之至少兩者加以組合而控制。
(4-2-2)高度控制動作
繼而,對高度控制動作進行說明。高度控制動作係用以控制標記SM之高度之特性控制動作。造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行特性控制動作,而形成所需高度之標記SM。進而,造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行高度控制動作,而形成分別表示相同記號,但高度不同之複數個標記SM。進而,造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行高度控制動作,而一面改變標記SM之形成中之標記SM之高度一面形成標記SM。
繼而,對高度控制動作進行說明。高度控制動作係用以控制標記SM之高度之特性控制動作。造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行特性控制動作,而形成所需高度之標記SM。進而,造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行高度控制動作,而形成分別表示相同記號,但高度不同之複數個標記SM。進而,造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行高度控制動作,而一面改變標記SM之形成中之標記SM之高度一面形成標記SM。
例如,圖36(a)至圖36(d)均示出與形成於造型面CS上之線狀圖形有關之標記SM。圖36(a)所示之例中,控制裝置7係以標記SM之高度成為所需之第1高度hm21之方式,來進行高度控制動作。圖36(b)所示之例中,控制裝置7係以標記SM之高度成為高於第1高度hm21之所需之第2高度hm22之方式,來進行高度控制動作。此外,圖36(a)及圖36(b)所示之例中,控制裝置7亦可以標記SM之一個部分之高度、與和一個部分不同之標記SM之其他部分之高度成為相同之方式(即,於標記SM之形成中不改變高度之方式),來進行高度控制動作。圖36(c)所示之例中,控制裝置7係以沿著標記SM之長邊方向(即,X軸方向),標記SM之高度從第1高度hm21連續變化至高於第1高度hm21之第3高度hm23為止(此處,變高)之方式,來進行高度控制動作。圖36(d)所示之例中,控制裝置7係以沿著標記SM之長邊方向,標記SM之高度從第1高度hm21階段性或離散性變化至第3高度hm23為止(此處,變高)之方式,來進行高度控制動作。尤其於圖36(c)及圖36(d)所示之例中,控制裝置7係以構成如下標記SM之各部分之高度(即,沿著與Y軸方向交叉之Z軸方向的高度)根據該各部分之沿著Y軸方向之位置而不同之方式,來進行高度控制動作,上述標記SM係於造型面CS上,藉由使照射區域EA(即,熔融池MP)沿著Y軸方向移動而形成之於Y軸方向上延伸之標記。此外,圖36(c)及圖36(d)所示之例中,控制裝置7亦可以標記SM之一個部分之高度、與和一個部分不同之標記SM之其他部分之高度成為不同之方式(即,以於標記SM之形成中改變高度之方式),來進行高度控制動作。此外,控制裝置7亦可以沿著標記SM之長邊方向,標記SM之高度連續變化之方式,來進行高度控制動作。
控制裝置7亦可藉由控制造型材料M之供給速率,來控制標記SM之高度。具體而言,對造型面CS之某個區域部分之供給速率越大,造型材料M對該區域部分之供給量越多。對造型面CS之某個區域部分之造型材料M之供給量越多,該區域部分中之造型材料M之熔融量越多。造型面CS之某個區域部分中之造型材料M之熔融量越多,形成於該區域部分中之造型物越高。形成於造型面CS之某個區域部分之造型物越高,由該造型物所構成之標記SM亦越高。即,如圖37所示,供給速率越大,標記SM越高。因此,控制裝置7可藉由控制供給速率來控制標記SM之高度。此外,於包含高度控制動作之特性控制動作中用以控制供給速率之具體方法亦可與上述不均抑制動作中用以控制供給速率之具體方法相同。因此,於特性控制動作之說明中,與用以控制供給速率之具體方法有關之說明省略。此外,於供給速率與標記SM之高度之關係為非線形之關係之情形時,亦可考慮該非線形之關係來控制供給速率。
控制裝置7亦可藉由控制熱傳遞速率,來控制標記SM之高度。具體而言,對造型面CS之某個區域部分之熱傳遞速率越大,從光EL傳遞至該區域部分之熱量越大。傳遞至造型面CS之某個區域部分之熱量越多,存在該區域部分中之造型材料M之熔融量越多之可能性。於造型面CS上之某個區域部分,造型材料M之熔融量越多,形成於該區域部分中之造型物(進而,標記SM)越高。即,如圖38所示,熱傳遞速率越大,標記SM越高。因此,控制裝置7可藉由控制熱傳遞速率,來控制標記SM之高度。此外,於熱傳遞速率與標記SM之高度之關係為非線形之關係之情形時,亦可考慮該非線形之關係來控制熱傳遞速率。
控制裝置7亦可藉由控制照射區域EA相對於造型面CS之相對移動速度,來控制標記SM之高度。具體而言,如上所述,造型面CS之某個區域部分中之照射區域EA之移動速度越緩慢,從光EL對該區域部分傳遞之熱量越多。傳遞至造型面CS上之某個區域部分之熱量越多,形成於該區域部分中之造型物(進而,標記SM)越高。即,如圖39所示,照射區域EA之移動速度越緩慢,標記SM越高。因此,控制裝置7可藉由控制照射區域EA之移動速度,來控制標記SM之高度。此外,於移動速度與標記SM之高度之關係為非線形之關係之情形時,亦可考慮該非線形之關係來控制移動速度。
如上所述,存在標記SM為包含所積層之複數個構造層SL之構造物之情形。於該情形時,控制裝置7亦可藉由控制構成標記SM之複數個構造層SL之數量(即,構造層SL之積層數),來控制標記SM之高度。具體而言,如圖40(a)及圖40(b)所示,構成標記SM之複數個構造層SL之數量越少,標記SM越低。圖40(a)及圖40(b)示出較由L1個構造層SL所構成之標記SM之高度hm24而言,由L2(其中,L2>L1)個構造層SL所構成之標記SM之高度wm25變高之例。
此外,控制裝置7亦可將造型材料M之供給速率之控制、熱傳遞速率之控制、移動速度之控制以及積層數之控制中之至少兩者加以組合而控制。
(4-2-3)形狀控制動作
繼而,對形狀控制動作進行說明。形狀控制動作係用以控制標記SM之表面(尤其是構成標記SM之凸狀之構造物之上表面)之形狀之特性控制動作。造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行形狀控制動作,而形成表面之形狀成為所需形狀之標記SM。例如,如圖41(a)所示,控制裝置7亦可以形成表面包含平面(尤其是與造型面CS平行之平面)之標記SM之方式,來進行形狀控制動作。例如,如圖41(b)所示,控制裝置7亦可以形成表面包含曲面之標記SM之方式,來進行形狀控制動作。例如,如圖41(c)所示,控制裝置7亦可以形成表面包含相對於造型面CS而傾斜之平面的標記SM之方式,來進行形狀控制動作。
繼而,對形狀控制動作進行說明。形狀控制動作係用以控制標記SM之表面(尤其是構成標記SM之凸狀之構造物之上表面)之形狀之特性控制動作。造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行形狀控制動作,而形成表面之形狀成為所需形狀之標記SM。例如,如圖41(a)所示,控制裝置7亦可以形成表面包含平面(尤其是與造型面CS平行之平面)之標記SM之方式,來進行形狀控制動作。例如,如圖41(b)所示,控制裝置7亦可以形成表面包含曲面之標記SM之方式,來進行形狀控制動作。例如,如圖41(c)所示,控制裝置7亦可以形成表面包含相對於造型面CS而傾斜之平面的標記SM之方式,來進行形狀控制動作。
控制裝置7亦可藉由進行與上述尺寸控制動作同樣之動作,而控制構成標記SM之造型物之尺寸,來控制標記SM之表面之形狀。控制裝置7亦可藉由進行與上述高度控制動作同樣之動作而控制構成標記SM之造型物之高度,來控制標記SM之表面之形狀。控制裝置7亦可藉由進行與用以形成所需形狀之三維構造物ST的通常之造型動作同樣之動作,而形成表面之形狀成為所需形狀之標記SM。
造型系統1亦可於控制裝置7下,控制標記SM之表面之形狀以及標記SM之高度中之至少一者,來控制將形成於造型面CS上之標記SM之表面連結之虛擬連結面VS之形狀(尤其是包含構造層SL之積層方向即Z軸之剖面之形狀)。造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行形狀控制動作以及高度控制動作中之至少一者,而形成連結面VS之形狀成為所需形狀之複數個標記SM。例如,如圖42(a)所示,控制裝置7亦可以形成連結面VS包含平面(尤其是與造型面CS平行之平面)之標記SM之方式,來進行形狀控制動作。例如,如圖42(b)所示,控制裝置7亦可以形成連結面VS包含曲面之標記SM之方式,來進行形狀控制動作以及高度控制動作中之至少一者。例如,如圖42(c)所示,控制裝置7亦可以形成連結面VS包含相對於造型面CS而傾斜之平面的標記SM之方式,來進行形狀控制動作以及高度控制動作中之至少一者。
如上所述,標記SM係從造型面CS上突出之凸狀構造物。於該情形時,標記SM可作為印章來使用,該印章係用以藉由標記SM之表面按壓於對象物TG上,而將與標記SM之圖案對應之印記轉印於對象物TG上。例如,圖43(a)表示於相當於工件W之表面之造型面CS上,形成有具有字母N及C反轉之圖案的標記SM之例。於此種標記SM之表面塗佈塗料後,若將該標記SM之表面按壓於對象物TG之對象面TGS上,則如圖43(b)所示,包含字母N及C之印記轉印於對象面TGS上。
於如上所述,標記SM按壓於對象物上之情形時,控制裝置7亦可以基於對象物TG之特性而控制連結面VS之形狀之方式,來進行形狀控制動作。具體而言,控制裝置7亦可以基於對象物TG之表面中的標記SM所按壓之對象面TGS之形狀(具體而言為包含與對象面TGS交叉之軸的剖面之形狀),而控制連結面VS之形狀之方式,來進行形狀控制動作。於該情形時,控制裝置7亦可以連結面VS之形狀與對象面TGS之形狀成為互補之關係之方式,來控制連結面VS之形狀。例如,如圖44(a)所示,於對象面TGS成為平面之情形時,控制裝置7亦可以形成連結面VS成為與對象面TGS具有互補關係之平面的標記SM之方式,來進行形狀控制動作。例如,如圖44(b)所示,於對象面TGS成為凹狀之曲面之情形時,控制裝置7亦可以形成連結面VS成為與對象面TGS具有互補關係之凸狀曲面的標記SM之方式,來進行形狀控制動作。例如,如圖44(c)所示,於對象面TGS成為凸狀之平面之情形時,控制裝置7亦可以形成連結面VS成為與對象面TGS具有互補關係之凹狀平面的標記SM之方式,進行形狀控制動作。若以上述方式進行形狀控制動作,則與不進行形狀控制動作之情形相比較,可將標記SM之表面對於對象物TG之對象面TGS適當地按壓。具體而言,於將標記SM之表面按壓於對象面TGS上時,於標記SM之表面與對象面TGS之間難以形成間隙。其結果為,不論對象面TGS為何種形狀,與標記MS之圖案相應之印記均可適當轉印於對象面TGS上。
於基於對象物TG之特性而控制連結面VS之形狀之情形時,控制裝置7亦可取得與對象物TG之特性有關之特性資訊,基於該取得之特性資訊而控制連結面VS之形狀。控制裝置7亦可取得對於對象物TG之特性進行測量之測量裝置之測量結果來作為特性資訊。於該情形時,測量裝置可由造型系統1所具備,亦可與造型系統1分開準備。或者,控制裝置7亦可從保有特性資訊之其他裝置中取得特性資訊。
此外,上述說明中,對象物TG之特性為對象面TGS之形狀,但對象物TG之特性亦可為對象物TG之硬度、彈性等。
(4-2-4)色調控制動作
繼而,對色調控制動作進行說明。色調控制動作係用以控制標記SM之色調(尤其是標記SM之表面之色調)之特性控制動作。造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行色調控制動作,而形成所需色調之標記SM。進而,造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行色調控制動作,而形成分別表示相同記號,但色調不同之複數個標記SM。進而,造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行色調控制動作,而於標記SM之形成中一面改變標記SM之色調一面形成標記SM。
繼而,對色調控制動作進行說明。色調控制動作係用以控制標記SM之色調(尤其是標記SM之表面之色調)之特性控制動作。造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行色調控制動作,而形成所需色調之標記SM。進而,造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行色調控制動作,而形成分別表示相同記號,但色調不同之複數個標記SM。進而,造型系統1可藉由於控制裝置7之控制下進行色調控制動作,而於標記SM之形成中一面改變標記SM之色調一面形成標記SM。
控制裝置7亦可藉由控制腔室44之內部空間中之特定氣體之特性,來控制標記SM之色調。尤其是控制裝置7亦可藉由控制位於腔室44之內部空間中之熔融池MP之周圍之空間中的特定氣體之特性,來控制標記SM之色調。於該情形時,控制裝置7亦可以特定氣體之特性成為可將標記SM之色調設定為所需色調之所需特性之方式,來控制特定氣體之特性。特定氣體包含對標記SM之色調造成影響之既定氣體。作為此種特定氣體之一例,可列舉氧氣。
特定氣體之特性亦可包含特定氣體之濃度(即,腔室44之內部空間(尤其是該內部空間中之熔融池MP之周圍之空間)中之特定氣體之濃度)。於特定氣體包含於沖洗氣體中(即,氣體供給裝置6供給包含特定氣體之沖洗氣體)之情形時,控制裝置7亦可藉由控制沖洗氣體中之特定氣體之濃度(即,沖洗氣體中之特定氣體之含量)。來控制腔室44之內部空間中之特定氣體之濃度。於特定氣體不包含於沖洗氣體中(即,氣體供給裝置6經由與沖洗氣體不同之供給路徑而供給特定氣體或者由與氣體供給裝置6不同之裝置供給特定氣體)之情形時,控制裝置7亦可藉由控制供給至腔室44之內部空間中之沖洗氣體以及特定氣體中之至少一者之流量,來控制腔室44之內部空間中之特定氣體之濃度。此外,亦可代替腔室44之內部空間整體中之特定氣體之濃度之控制,而進行僅於熔融池MP之周圍之空間中之特定氣體之濃度之控制。
控制裝置7亦可如圖45(a)所示,以形成有第1標記SM21之期間中之特定氣體之特性、與形成有和第1標記SM21不同之第2標記SM22之期間中之特定氣體之特性不同之方式,來控制特定氣體之特性。於該情形時,如圖45(b)所示,第1標記SM21之色調成為與第2標記SM22之色調不同。控制裝置7亦可如圖45(c)所示,以形成有第1標記SM21中之第1部分SM21-1之期間中之特定氣體之特性、與形成有第1標記SM21中之和第1部分SM21-1不同之第2部分SM21-2之期間中之特定氣體之特性不同之方式,來控制特定氣體之特性。
於該情形時,如圖45(d)所示,第1標記SM21之第1部分SM21-1之色調成為與第1標記SM21之第2部分SM21-2之色調不同。
(4-2-5)特性控制動作之變形例
上述說明中,控制裝置7為了控制由標記動作所形成之標記SM之特性,而進行特性控制動作。然而,並不限定於標記SM,控制裝置7亦可為了控制由造型動作所形成之造型物、構造層SL以及三維構造物ST中之至少一者之特性,而進行上述特性控制動作。即,控制裝置7亦可為了控制造型物、構造層SL以及三維構造物ST中之至少一者之尺寸,而進行上述尺寸控制動作。控制裝置7亦可為了控制造型物、構造層SL以及三維構造物ST中之至少一者之高度,而進行上述高度控制動作。控制裝置7亦可為了控制造型物、構造層SL以及三維構造物ST中之至少一者之形狀,而進行上述形狀控制動作。控制裝置7亦可為了控制造型物、構造層SL以及三維構造物ST中之至少一者之色調,而進行上述色調控制動作。
上述說明中,控制裝置7為了控制由標記動作所形成之標記SM之特性,而進行特性控制動作。然而,並不限定於標記SM,控制裝置7亦可為了控制由造型動作所形成之造型物、構造層SL以及三維構造物ST中之至少一者之特性,而進行上述特性控制動作。即,控制裝置7亦可為了控制造型物、構造層SL以及三維構造物ST中之至少一者之尺寸,而進行上述尺寸控制動作。控制裝置7亦可為了控制造型物、構造層SL以及三維構造物ST中之至少一者之高度,而進行上述高度控制動作。控制裝置7亦可為了控制造型物、構造層SL以及三維構造物ST中之至少一者之形狀,而進行上述形狀控制動作。控制裝置7亦可為了控制造型物、構造層SL以及三維構造物ST中之至少一者之色調,而進行上述色調控制動作。
(5)加工動作(研磨動作)
造型系統1亦可進行用以對三維構造物ST以及標記SM中之至少一者之表面之至少一部分進行加工之加工動作。此外,由標記動作所形成之標記SM為由造型動作所形成之三維構造物ST之一具體例。因此,於加工動作之說明中,三維構造物ST意指三維構造物ST以及標記SM中之至少一者。
造型系統1亦可進行用以對三維構造物ST以及標記SM中之至少一者之表面之至少一部分進行加工之加工動作。此外,由標記動作所形成之標記SM為由造型動作所形成之三維構造物ST之一具體例。因此,於加工動作之說明中,三維構造物ST意指三維構造物ST以及標記SM中之至少一者。
本實施方式中,作為加工動作之一例,造型系統1亦可進行用以對三維構造物ST之表面(尤其是構成三維構造物ST的最上層之構造層SL之上表面)之至少一部分進行研磨之研磨動作。以下,對研磨動作進行說明。此外,以下,為便於說明,將由研磨動作進行研磨之面稱為研磨對象面PS。此外,造型系統1亦可進行用以對三維構造物之1個以上構造層SL之側面(朝向與構造層SL所積層之方向交叉之方向的面)之至少一部分進行研磨之研磨動作。
本實施方式中,「對研磨對象面PS進行研磨之研磨動作」包含:「與進行研磨動作之前相比較,使研磨對象面PS光滑,提高研磨對象面PS之平坦度(即,使其平坦);及/或使研磨對象面PS之表面粗糙度變細(即,減小)之動作」。此外,若研磨對象面PS被研磨,則與研磨對象面PS被研磨之前相比較,存在研磨對象面PS之色調改變之可能性。因此,「對研磨對象面PS進行研磨之研磨動作」亦可包含「與進行研磨動作之前相比較,改變研磨對象面PS之色調之動作」。若研磨對象面PS被研磨,則與研磨對象面PS被研磨之前相比較,存在研磨對象面PS之反射率(例如,對任意光之反射率)以及擴散率(例如,對任意光之擴散率)中之至少一者改變之可能性。因此,「對研磨對象面PS進行研磨之研磨動作」亦可包含:「與進行研磨動作之前相比較,改變研磨對象面PS之反射率以及擴散率中之至少一者的動作」。
此種研磨對象面PS存在成為可藉由研磨動作進行研磨而變得光滑(或者,平坦或使表面粗糙度變細)的相對較粗糙之面(即,形成有凹凸之面)之可能性。例如,如上所述,本實施方式中,藉由將粉狀或粒狀之造型材料M熔融後使其再固化而形成三維構造物ST。因此,存在於三維構造物ST之表面之至少一部分上附著有未熔融之造型材料M之可能性。於該情形時,附著有未熔融之造型材料M之面可成為可藉由研磨動作而變得光滑之相對較粗糙之面。進而,存在於三維構造物ST之表面之至少一部分上附著有以未預期之形狀而再固化之造型材料M的可能性。於該情形時,附著有以未預期之形狀而再固化之造型材料M之面可成為可藉由研磨動作而變得光滑之相對較粗糙之面。例如,如上所述,本實施方式中,於形成各構造層SL之期間中,造型頭41沿著X軸及Y軸中之至少一者(即,沿著XY平面)移動。於該情形時,根據造型頭41相對於造型面CS之相對移動形態,存在如下可能性:於沿著XY平面之構造層SL之表面(進而,三維構造層ST之表面)之至少一部分上,出現與造型頭41之移動圖案(典型而言,移動之間距)相應之規則或不規則之凹凸。於該情形時,出現規則或不規則之凹凸之面可成為可藉由研磨動作而變得光滑之相對較粗糙之面。
為對此種研磨對象面PS進行研磨,造型系統1於控制裝置7之控制下,對研磨對象面PS照射光EL。即,本實施方式中,以光EL對研磨對象面PS進行研磨。具體而言,控制裝置7係如圖46(a)所示,於研磨對象面PS上之某個區域部分設定照射區域EA,從照射光學系411對該照射區域EA照射光EL。此外,圖46(a)示出如下例:研磨對象面PS係出現應由研磨動作進行研磨之規則或不規則之凹凸之面。此時,控制裝置7係視需要使造型頭41移動,而於研磨對象面PS上之所需之區域部分設定照射區域EA。若對照射區域EA照射光EL,則如圖46(b)所示,研磨對象面PS中設定有照射區域EA之區域部分內之造型材料M係藉由光EL而再次熔融。若以形成凹凸之方式而固化之造型材料M熔融,則藉由所熔融之造型材料M之自重以及表面張力中之至少一者,熔融之造型材料M之表面(即,界面)接近於平面或者成為平面。即,熔融之造型材料M之表面(即,界面)之光滑度提高。然後,若對隨著造型頭41之移動而熔融之造型材料M不再照射光EL,則熔融之造型材料M冷卻而再次固化(即,凝固)。其結果為,如圖46(c)所示,以具有變得光滑(或者,平坦度提高、及/或表面粗糙度變細)之表面之方式而再固化之造型材料M構成三維構造物ST之表面。如上所述,藉由研磨動作對研磨對象面PS進行研磨。
控制裝置7係一面使造型頭41相對於三維構造物ST而相對移動,一面將如上所述之包含藉由光之照射EL而進行之造型材料M之熔融以及熔融之造型材料M之再固化的一系列之研磨處理反覆進行。即,控制裝置7係一面使照射區域EA相對於研磨對象面PS而相對移動,一面反覆進行一系列之研磨處理。具體而言,例如,控制裝置7亦可一面將沿著Y軸方向之照射區域EA之移動與沿著X軸方向之照射區域EA之移動反覆進行,一面反覆進行一系列之研磨處理。即,控制裝置7亦可一面沿著與藉由參照圖3(a)而說明之光柵掃描的掃描所對應之移動軌跡,而使照射區域EA移動,一面反覆進行一系列之研磨處理。於該情形時,控制裝置7係於照射區域EA沿著X軸及Y軸中的1次移動之移動量多之任一軸而移動之期間中,照射光EL而對研磨對象面PS進行研磨,另一方面,於照射區域EA沿著X軸及Y軸中的1次移動之移動量少之任意另一軸而移動之期間中,不照射光EL。但,控制裝置7亦可一面沿著與藉由參照圖3(b)而說明之向量掃描的掃描所對應之移動軌跡而使照射區域EA移動,一面反覆進行一系列之研磨處理。
於造型動作(或標記動作)以及研磨動作之兩者中,照射區域EA沿著與藉由光柵掃描之掃描對應之移動軌跡而移動之情形時,控制裝置7亦可以於造型動作中照射光EL之期間中之照射區域EA之移動方向、和於研磨動作中照射光EL之期間中之照射區域EA之移動方向交叉(即,成為不同)之方式,使照射區域EA移動。具體而言,如圖47(a)及圖47(b)所示,於造型動作中照射光EL之期間中之照射區域EA之移動方向為Y軸方向之情形時,控制裝置7亦可以於研磨動作中照射光EL之期間中之照射區域EA之移動方向成為X軸方向之方式,設定研磨動作中之照射區域EA之移動方向。或者,於造型動作中照射光EL之期間中之照射區域EA之移動方向為X軸方向之情形時,亦可以於研磨動作中照射光EL之期間中之照射區域EA之移動方向成為Y軸方向之方式,來設定研磨動作中之照射區域EA之移動方向。其結果為,造型系統1可將於造型動作時因造型頭41之移動圖案(典型而言為移動之間距)而產生之凹凸所存在之研磨對象面PS進行適當研磨,以使該凹凸變得光滑(尤其是從研磨對象面PS上去除該凹凸)。此外,於造型動作中照射光EL之期間中之照射區域EA之移動方向、和於研磨動作中照射光EL之期間中之照射區域EA之移動方向亦可不正交。
或者,於造型動作(或者標記動作)以及研磨動作之兩者中,照射區域EA沿著與藉由光柵掃描之掃描對應之移動軌跡而移動之情形時,控制裝置7亦可以於造型動作中照射光EL之期間中之照射區域EA之移動方向、和於研磨動作中照射光EL之期間中之照射區域EA之移動方向一致(即,成為相同)之方式,而使照射區域EA移動。於該情形時,仍然可對研磨對象面PS進行研磨。但,於該情形時,控制裝置7亦可以於造型動作中不照射光EL之期間中之照射區域EA之1次移動量(即,移動之間距)、和於研磨動作中不照射光EL之期間中之照射區域EA之1次移動量成為不同之方式,而使照射區域EA移動。尤其,控制裝置7亦可以較於造型動作中不照射光EL之期間中之照射區域EA之移動量而言,於研磨動作中不照射光EL之期間中之照射區域EA之移動量變小之方式,而使照射區域EA移動。例如,具體而言,如圖48(a)及圖48(b)所示,於在造型動作中不照射光EL之期間中之照射區域EA之移動量為第1移動量P1之情形時,控制裝置7亦可以於研磨動作中不照射光EL之期間中之照射區域EA之移動量成為小於第1移動量P1之第2移動量P2之方式,而使照射區域EA移動。其結果為,造型系統1可將於造型動作時因造型頭41之移動圖案而產生之凹凸所存在之研磨對象面PS進行適當研磨,以使該凹凸變得光滑。此外,相對於造型動作中不照射光EL之期間中之照射區域EA之移動之間距,研磨動作中不照射光EL之期間中之照射區域EA之移動之間距可大,亦可小。
控制裝置7亦可以造型動作中照射光EL之期間中之照射區域EA之大小、與研磨動作中照射光EL之期間中之照射區域EA之大小成為不同之方式,來控制照射區域EA之尺寸。例如,控制裝置7亦可以造型動作中照射光EL之期間中之照射區域EA成為大於研磨動作中照射光EL之期間中之照射區域EA之方式,來控制照射區域EA之尺寸。例如,控制裝置7亦可以造型動作中照射光EL之期間中之照射區域EA小於研磨動作中照射光EL之期間中之照射區域EA之方式,來控制照射區域EA之尺寸。亦可使其移動。於該情形時,造型系統1亦可將於造型動作時因造型頭41之移動圖案而產生之凹凸所存在之研磨對象面PS進行適當研磨,以使該凹凸變得光滑。此外,用以控制照射區域EA之尺寸之具體方法亦可與上述尺寸控制動作中用以控制照射區域EA之尺寸之具體方法相同。此外,控制裝置7亦可以造型動作中照射光EL之期間中之照射區域EA小於研磨動作中照射光EL之期間中之照射區域EA之方式,來控制照射區域EA之尺寸。
(6)變形例
(6)變形例
(6-1)第1變形例
首先,對造型系統1之第1變形例進行說明。上述說明中,為了抑制於層形成期間中形成於設定2次以上照射區域EA之區域WA1中之造型物S1之高度h1、和於層形成期間中形成於設定1次照射區域EA之區域WA2中之造型物S2之高度h2之不均,控制裝置7進行第1不均抑制動作。另一方面,第1變形例中之造型系統1a即便不進行第1不均抑制動作,亦可抑制造型物S1之高度h1與造型物S2之高度h2之不均。
首先,對造型系統1之第1變形例進行說明。上述說明中,為了抑制於層形成期間中形成於設定2次以上照射區域EA之區域WA1中之造型物S1之高度h1、和於層形成期間中形成於設定1次照射區域EA之區域WA2中之造型物S2之高度h2之不均,控制裝置7進行第1不均抑制動作。另一方面,第1變形例中之造型系統1a即便不進行第1不均抑制動作,亦可抑制造型物S1之高度h1與造型物S2之高度h2之不均。
具體而言,造型系統1a與造型系統1之不同之處在於:代替造型裝置4而具備造型裝置4a。造型裝置4a與造型裝置4之不同之處在於:代替照射光學系411而具備作為聚光光學系之照射光學系411a。照射光學系411a與照射光學系411之不同之處在於:為抑制造型物S1之高度h1與造型物S2之高度h2之不均而預先設定(換言之,設計或調整)光學特性。造型系統1a之其他構成要件可與造型系統1相同。
照射光學系411a之光學特性係為了抑制造型物S1之高度h1與造型物S2之高度h2之不均而預先設定。本實施方式中,作為照射光學系411a之光學特性,使用焦點深度。因此,照射光學系411a之焦點深度係為了抑制造型物S1之高度h1與造型物S2之高度h2之不均而預先設定。焦點深度係與作為照射光學系411a之光學特性之另一例的數值孔徑(NA:Numerical Aperture)相關。因此,照射光學系411a之數值孔徑亦可為了抑制造型物S1之高度h1與造型物S2之高度h2之不均而預先設定。此外,本說明中之所謂焦點深度,亦可指光EL之每單位面積之強度或能量之量變得大於可將造型材料M熔融之強度的光軸方向(光之行進方向)上之範圍。
照射光學系411a之焦點深度係基於造型系統1a所形成之構造層SL之設計上之高度(即,厚度)h0而設定。具體而言,照射光學系411a之焦點深度係如圖49所示,設定為滿足如下之第1條件:焦點深度之大小(換言之,沿著Z軸之寬度)成為不足構造層SL之設計上之高度h0之2倍。即,照射光學系411a之焦點深度係設定為滿足如下之第1條件:積層之2個以上構造層SL無法同時位於焦點深度之範圍內(即,積層之2個以上構造層SL之一部分脫離焦點深度之範圍)。
於滿足此種條件之情形時,設想於區域WA1中設定2次照射區域EA之狀況。於該情形時,若於區域WA1中設定第1次之照射區域EA,則如圖50(a)所示,於該區域WA1中形成其高度ha與高度h0一致之造型物SOa。然後,若於區域WA1中設定第2次之照射區域EA,則具有於已形成於該區域WA1中之造型物SOa上形成新的造型物SOb之可能性。然而,由於焦點深度之大小不足高度h0之2倍,故而如圖50(b)所示,即便假設形成新的造型物SOb,其高度hb亦小於高度h0。其原因在於,於脫離焦點深度之範圍之區域中,由於光EL之強度不足,故而造型材料M不熔融。另一方面,於不滿足第1條件之情形時,若於區域WA1中設定第2次之照射區域EA,則具有於造型物SOa上形成高度hb與高度h0一致之造型物SOb之可能性。因此,於滿足第1條件之情形時,與不滿足第1條件之情形相比較,形成於區域WA1中之造型物S1之高度h1(=造型物SOa之高度ha與造型物SOb之高度hb之總和)與形成於區域WA2中之造型物S2之高度h2(=造型物SOa之高度ha)之不均得到抑制。即,造型系統1a即便如上所述,不控制造型材料M之供給速率、與從光EL傳遞之熱有關之熱傳遞速率以及照射區域EA之移動速度中之至少一者,亦可適當抑制造型物S1之高度h1與造型物S2之高度h2之不均。
造型物形成於造型面CS上。進而,由於造型材料M於照射光學系411a之焦點深度之範圍內熔融,故而造型物形成於焦點深度之範圍內。因此,造型物係如圖51(a)及圖51(b)所示,形成於造型面CS、與照射光學系411a之物體面側(於圖51(a)及圖51(b)所示之例中為+Z側,上側)之焦點深度之範圍之邊界UB之間。如此一來,為了將與構造層SL之設計上之高度h0相同之造型物形成於造型面CS上,亦可如圖51(a)及圖51(b)所示,以造型面CS與邊界UB之間之間隔成為高度h0以上之方式,使照射光學系413相對於造型面CS而對準。圖51(a)示出造型面CS與邊界UB之間之間隔與高度h0一致之例。於該情形時,於造型面CS上形成高度成為h0之造型物。另一方面,圖51(b)示出造型面CS與邊界UB之間之間隔大於高度h0之例。於該情形時,於造型面CS上形成高度成為至少h0之造型物。此外,如圖51(a)所示,造型面CS與邊界UB之間之間隔與高度h0一致之狀態係與光EL之聚焦位置設定於造型面CS上之狀態等效。同樣,如圖51(b)所示,造型面CS與邊界UB之間之間隔大於高度h0之狀態係與光EL之聚焦位置設定於較造型面CS而言向照射光學系411a之物體面側偏移之位置之狀態等效。
但,若照射光學系411a之焦點深度之大小成為不足構造層SL之設計上之高度h0,則無法將造型面CS與邊界UB之間之間隔設為高度h0以上。其結果為,無法於造型面CS上形成高度成為h0之造型物。因此,照射光學系411a之焦點深度亦可設定為亦同時滿足如下之第2條件:焦點深度之大小成為構造層SL之設計上之高度h0以上。
此外,第1變形例中,造型系統1a亦可一併進行第1不均抑制動作。
(6-2)第2變形例
繼而,參照圖52,對造型系統1之第2變形例進行說明。第2變形例中之造型系統1b與造型系統1之不同之處在於:代替造型裝置4而具備造型裝置4b。造型裝置4b與造型裝置4之不同之處在於:具備驅動系45b。造型系統1a之其他構成要件亦可與造型系統1相同。
繼而,參照圖52,對造型系統1之第2變形例進行說明。第2變形例中之造型系統1b與造型系統1之不同之處在於:代替造型裝置4而具備造型裝置4b。造型裝置4b與造型裝置4之不同之處在於:具備驅動系45b。造型系統1a之其他構成要件亦可與造型系統1相同。
驅動系45b使平台43移動。驅動系45b係使平台43沿著X軸、Y軸及Z軸中之至少任一者而移動。除了X軸、Y軸及Z軸中之至少任一者以外,驅動系45b亦可使平台43沿著θX方向、θY方向及θZ方向中之至少一方向而移動。驅動系45b包含例如馬達等。若平台43移動,則平台43所保持之工件W(進而,工件W上之構造層SL)相對於造型頭41而移動。即,作為工件W或者構造層SL之表面之至少一部分的造型面CS係相對於從造型頭41照射光EL之照射區域EA(即,由造型頭41來供給造型材料M之供給區域MA)而移動。因此,第2變形例中,控制裝置7可藉由除了或代替控制驅動系42,而控制驅動系45b,來控制照射區域EA相對於造型面CS之相對移動速度。
(6-3)第3變形例
繼而,參照圖53(a)及圖53(b),對造型系統1之第3變形例進行說明。第3變形例中之造型系統1c與造型系統1之不同之處在於:代替造型裝置4而具備造型裝置4c。造型裝置4c與造型裝置4之不同之處在於:代替照射光學系411而具備照射光學系411c。照射光學系411c係如圖53(a)所示,與照射光學系411之不同之處在於:具備可使光EL偏轉之光學系491c。造型系統1a之其他構成要件亦可與造型系統1相同。
繼而,參照圖53(a)及圖53(b),對造型系統1之第3變形例進行說明。第3變形例中之造型系統1c與造型系統1之不同之處在於:代替造型裝置4而具備造型裝置4c。造型裝置4c與造型裝置4之不同之處在於:代替照射光學系411而具備照射光學系411c。照射光學系411c係如圖53(a)所示,與照射光學系411之不同之處在於:具備可使光EL偏轉之光學系491c。造型系統1a之其他構成要件亦可與造型系統1相同。
如圖53(b)所示,光學系491c具備聚焦透鏡4911c、電流鏡4912c、及fθ透鏡4913c。光EL經由聚焦透鏡4911c、電流鏡4912c、及fθ透鏡4913c而照射至造型面CS(進而,視需要之研磨對象面PS)上。
聚焦透鏡4911c係由1個以上之透鏡所構成,藉由調整其至少一部分之透鏡之沿著光軸方向之位置,而用以調整光EL之聚光位置(即,光學系491c之焦點位置)之光學元件。電流鏡4912c係以光EL掃描造型面CS(即,照射區域EA於造型面CS上移動)之方式,將光EL偏轉。電流鏡4912c具備X掃描鏡4912X、及Y掃描鏡4912Y。X掃描鏡4912X將光EL向Y掃描鏡4912Y反射。X掃描鏡4912X可於θY方向(即,圍繞Y軸之旋轉方向)上搖動或者旋轉。藉由X掃描鏡4912X之搖動或者旋轉,光EL沿著X軸方向而掃描造型面CS。藉由X掃描鏡4912X之搖動或者旋轉,照射區域EA沿著X軸方向而於造型面CS上移動。Y掃描鏡4912Y將光EL向fθ透鏡4913c反射。Y掃描鏡4912Y可於θX方向(即,圍繞X軸之旋轉方向)上搖動或者旋轉。藉由Y掃描鏡4912Y之搖動或者旋轉,光EL沿著Y軸方向而掃描造型面CS。藉由Y掃描鏡4912Y之搖動或者旋轉,照射區域EA沿著Y軸方向而於造型面CS上移動。fθ透鏡4913c係用以將來自電流鏡4912c之光EL於造型面CS上聚光之光學元件。
因此,第3變形例中,控制裝置7可藉由除了或者代替控制驅動系42而控制光學系491c(尤其是電流鏡4912c),來控制照射區域EA相對於造型面CS之相對移動速度。
此外,第3變形例中,供給造型材料M之材料噴嘴412為了可根據照射區域EA之造型面CS上之位置,對照射區域EA形成於造型面CS上之熔融池MP中供給造型材料M,亦可沿著X軸、Y軸及Z軸中之至少一者移動。
(6-4)第4變形例
繼而,對造型系統1之第4變形例進行說明。上述說明中,造型系統1所具備之造型頭41係射出造型動作中所使用之光EL以及研磨動作中所使用之光EL之兩者。即,進行造型動作之期間中之光EL之照射光學系411內之光程係與進行研磨動作之期間中之光EL之照射光學系411內之光程相同。另一方面,第4變形例之造型系統1d係與射出造型動作中所使用之光EL之造型頭41分開而具備射出研磨動作中所使用之光EL之研磨頭41d。
繼而,對造型系統1之第4變形例進行說明。上述說明中,造型系統1所具備之造型頭41係射出造型動作中所使用之光EL以及研磨動作中所使用之光EL之兩者。即,進行造型動作之期間中之光EL之照射光學系411內之光程係與進行研磨動作之期間中之光EL之照射光學系411內之光程相同。另一方面,第4變形例之造型系統1d係與射出造型動作中所使用之光EL之造型頭41分開而具備射出研磨動作中所使用之光EL之研磨頭41d。
具體而言,造型系統1d與造型系統1之不同之處在於:代替造型裝置4而具備造型裝置4d。造型裝置4d與造型裝置4之不同之處在於:具備研磨頭41d以及驅動系42d。造型系統1d之其他構成要件亦可與造型系統1相同。因此,以下,參照圖54,對第4變形例之造型裝置4d進而說明。此外,關於與造型系統1所具備之構成要件相同之構成要件,標註同一參照符號而省略其詳細說明。
如圖54所示,造型裝置4d除具備上述造型頭41、驅動系42、平台43以外,還具備研磨頭41d以及驅動系42d。研磨頭41d具備照射光學系411d。
照射光學系411d係用以從射出部413d中射出光ELd之光學系(例如,聚光光學系)。具體而言,照射光學系411d係經由光纖或光導管等未圖示之光傳輸構件,而與發出光EL之光源5光學性連接。照射光學系411d係將經由光傳輸構件而從光源5傳播而來之光EL,作為光ELd而射出。即,光源5所發出之光EL係經由配置於光源5與造型裝置4d之間或者造型裝置4d內之分光器而分支為2個光EL,其中一個光EL傳播至造型頭41,另一個光EL傳播至研磨頭41d。照射光學系411d係從照射光學系411d向下方(即,Z側)照射光ELd。於照射光學系411d之下方配置有平台43。於平台43上搭載有三維構造物ST之情形時,照射光學系411d向三維構造物ST照射光ELd。具體而言,照射光學系411d係對作為光ELd所照射之區域而設定於研磨對象面PS上之圓形之(或者,其他任意形狀之)照射區域EAd照射光ELd。照射區域EAd雖設定在與來自造型頭41之光EL所照射之照射區域EA不同之位置,但亦可設定於相同位置。照射區域EAd雖不會與照射區域EA重複,但亦可至少部分性地重複。進而,照射光學系411d之狀態可於控制裝置7之控制下,於對照射區域EAd照射光ELd之狀態、與對照射區域EAd不照射光ELd之狀態之間切換。
驅動系42d使研磨頭41d移動。具體而言,驅動系42d使研磨頭41d分別沿著X軸、Y軸及Z軸而移動。此外,驅動系42d之構造亦可與驅動系42之構造相同。因此,與驅動系42d之構造有關之詳細說明省略。
由於研磨頭41d係與造型頭41分開準備,故而研磨頭41d係從與造型頭41不同之方向照射光ELd。即,光ELd係在與光EL之光程不同之光程上傳播而照射至研磨對象面PS。因此,研磨頭41d可於造型頭41照射光EL之期間之至少一部分中,照射光ELd。即,造型系統1d可將造型動作與研磨動作同時進行。換言之,造型系統1d可將進行造型動作之時間帶(或時期)與進行研磨動作之時間帶(或時期)設為其等之至少一部分重疊之狀態、或者將進行造型動作之時刻與進行研磨動作之時刻之至少一部分重疊。具體而言,造型系統1d於藉由造型頭41將光EL照射至造型面CS上之一個區域而形成三維構造物ST之一部分之期間之至少一部分中,可藉由對已於造型面CS上之其他區域形成完畢之三維構造物ST之另一部分之表面之至少一部分即研磨對象面PS照射光ELd,而對該研磨對象面PS進行研磨。其結果為,用以形成三維構造物ST且進行研磨之處理量提高。即,第4變形例之造型系統1d不僅享受與上述造型系統1可享受之效果同樣之效果,而且可提高用以形成經研磨之三維構造物ST之處理量。
但,即便為造型裝置4d係與造型頭41分開具備研磨頭41d之情形,造型系統1d亦可於藉由造型動作而形成三維構造物ST後,進行研磨動作。即便於該情形時,第4變形例之造型系統1d亦可享受與上述造型系統1可享受之效果同樣之效果。
此外,圖54中,共通之光源5所射出之光EL傳播至造型頭41及研磨頭41d。然而,造型系統1d亦可與射出造型動作中所使用之光EL之光源5分開,而另外具備射出研磨動作中所使用之光ELd之光源5d。光源5d亦可射出與光源5d所射出之光EL相同之特性(例如,強度、波長、或偏光等)之光ELd。光源5d亦可射出與光源5所射出之光EL不同之特性(例如,強度、波長、或偏光等)之光ELd。光源5d亦可射出與光源5所射出之光EL不同種類之能量束。
(6-5)第5變形例
繼而,對造型系統1之第5變形例進行說明。上述說明中,造型系統1具備單一之造型頭41。另一方面,第5變形例之造型系統1e具備複數個造型頭41。具體而言,造型系統1e與造型系統1之不同之處在於:代替造型裝置4而具備造型裝置4e。造型裝置4e與造型裝置4之不同之處在於:具備複數個造型頭41。造型系統1e之其他構成要件亦可與造型系統1相同。因此,以下,參照圖55,對第5變形例之造型裝置4e進而說明。此外,關於與造型系統1所具備之構成要件相同之構成要件,標註同一參照符號而省略其詳細說明。
繼而,對造型系統1之第5變形例進行說明。上述說明中,造型系統1具備單一之造型頭41。另一方面,第5變形例之造型系統1e具備複數個造型頭41。具體而言,造型系統1e與造型系統1之不同之處在於:代替造型裝置4而具備造型裝置4e。造型裝置4e與造型裝置4之不同之處在於:具備複數個造型頭41。造型系統1e之其他構成要件亦可與造型系統1相同。因此,以下,參照圖55,對第5變形例之造型裝置4e進而說明。此外,關於與造型系統1所具備之構成要件相同之構成要件,標註同一參照符號而省略其詳細說明。
如圖55所示,造型裝置4d具備複數個造型頭41。複數個造型頭41係以沿著X軸及Y軸中之任一者(於圖55所示之例中為Y軸)而排列為直線狀之方式,組裝於支持框48e中。驅動系42使支持框48e沿著X軸、Y軸及Z軸中之至少任一者而移動。即,驅動系42使複數個造型頭41沿著X軸、Y軸及Z軸中之至少任一者而一併移動。
藉由此種第5變形例之造型系統1e,可將複數個光EL同時照射至造型面CS上而形成三維構造物ST。因此,其結果為,用以形成三維構造物ST之處理量提高。即,第5變形例之造型系統1e不僅可享受與上述造型系統1可享受之效果同樣之效果,而且可提高用以形成三維構造物ST之處理量。
此外,複數個造型頭41亦可不組裝於支持框48e中。於該情形時,造型裝置4d亦可具備用以使複數個造型頭41分別移動之複數個驅動系42。
(6-6)第6變形例
上述說明中,當使造型物之從造型面CS起之高度根據造型物之位置而不同時,以造型面CS為平面之情形為例進行說明。然而,造型面CS自身並不限定於平面,即,造型面CS自身亦可為根據造型面CS上之位置而不同之高度(Z軸方向之位置)。例如,如圖56(a)所示,造型面CS亦可為曲面。此時,以造型於曲面狀之造型面CS之上部的構造層SL#1之上表面沿著XY平面之方式,換言之,以不論構造層SL#1之X軸方向及Y軸方向之位置如何,構造層SL#1之上表面之Z軸方向之高度均為一定之方式,與造型物之X軸方向之位置以及Y軸方向之位置相應之高度亦可不同。又,如圖56(b)所示,造型面CS亦可為凹凸狀,此時,以造型於凹凸狀之造型面CS之上部的構造層SL#1之上表面沿著XY平面之方式,換言之,以不論構造層SL#1之X軸方向及Y軸方向之位置如何,構造層SL#1之上表面之Z軸方向之高度均為一定之方式,與造型物之X軸方向之位置以及Y軸方向之位置相應之高度亦可不同。又,如圖56(c)所示,造型面CS亦可為構造層SL#1之上表面。於任一情形時,均可不論造型面CS之面形狀如何,均使造型物SL#1(進而,構造層SL#2)之上表面平坦。於該情形時,亦可將構造層SL#1(進而,構造層SL#2)之上表面設為既定之曲面。
上述說明中,當使造型物之從造型面CS起之高度根據造型物之位置而不同時,以造型面CS為平面之情形為例進行說明。然而,造型面CS自身並不限定於平面,即,造型面CS自身亦可為根據造型面CS上之位置而不同之高度(Z軸方向之位置)。例如,如圖56(a)所示,造型面CS亦可為曲面。此時,以造型於曲面狀之造型面CS之上部的構造層SL#1之上表面沿著XY平面之方式,換言之,以不論構造層SL#1之X軸方向及Y軸方向之位置如何,構造層SL#1之上表面之Z軸方向之高度均為一定之方式,與造型物之X軸方向之位置以及Y軸方向之位置相應之高度亦可不同。又,如圖56(b)所示,造型面CS亦可為凹凸狀,此時,以造型於凹凸狀之造型面CS之上部的構造層SL#1之上表面沿著XY平面之方式,換言之,以不論構造層SL#1之X軸方向及Y軸方向之位置如何,構造層SL#1之上表面之Z軸方向之高度均為一定之方式,與造型物之X軸方向之位置以及Y軸方向之位置相應之高度亦可不同。又,如圖56(c)所示,造型面CS亦可為構造層SL#1之上表面。於任一情形時,均可不論造型面CS之面形狀如何,均使造型物SL#1(進而,構造層SL#2)之上表面平坦。於該情形時,亦可將構造層SL#1(進而,構造層SL#2)之上表面設為既定之曲面。
(6-7)第7變形例
上述說明中,使造型物之從造型面CS起之高度根據造型物之位置而不同。然而,造型物之從造型面CS起之高度亦可不根據造型物之位置而不同(亦可為一定)。例如,如圖57所示,亦可將與已造型之構造層SL#1之高度(Z軸方向(積層方向)之尺寸)不同高度之構造層SL#2造型於構造層SL#1之上。於該情形時,可使最終造型之三維構造物ST之積層方向(Z軸方向)之高度之精度成為高精度。
上述說明中,使造型物之從造型面CS起之高度根據造型物之位置而不同。然而,造型物之從造型面CS起之高度亦可不根據造型物之位置而不同(亦可為一定)。例如,如圖57所示,亦可將與已造型之構造層SL#1之高度(Z軸方向(積層方向)之尺寸)不同高度之構造層SL#2造型於構造層SL#1之上。於該情形時,可使最終造型之三維構造物ST之積層方向(Z軸方向)之高度之精度成為高精度。
(6-8)第8變形例
供給造型材料M之材料噴嘴412亦可從供給區域MA位於工件W之外側之位置之狀態,直至供給區域MA位於工件W上、進而造型面CS上之造型開始位置SP之狀態為止之間之期間(以下稱為第1期間)中,持續供給造型材料M。從由材料噴嘴412開始供給造型材料M之時間點,至所供給之每單位時間之供給量穩定之時間點為止之間耗費長時間之情形時,可使造型開始位置SP之每單位時間之供給量穩定。
供給造型材料M之材料噴嘴412亦可從供給區域MA位於工件W之外側之位置之狀態,直至供給區域MA位於工件W上、進而造型面CS上之造型開始位置SP之狀態為止之間之期間(以下稱為第1期間)中,持續供給造型材料M。從由材料噴嘴412開始供給造型材料M之時間點,至所供給之每單位時間之供給量穩定之時間點為止之間耗費長時間之情形時,可使造型開始位置SP之每單位時間之供給量穩定。
此時,造型材料MA從材料噴嘴412中衝撞造型面CS,存在損傷造型面CS之顧慮。於該情形時,如圖58(a)所示,亦可設置圖8中所說明之氣體噴出裝置461。而且,亦可於第1期間中從氣體噴出裝置461中,使氣體從將造型材料M之供給路徑橫切之方向噴出,使應從材料噴嘴412向供給區域MA之造型材料M朝向工件W、進而造型面CS之外側。然後,如圖58(b)所示,於藉由材料噴嘴412之供給區域MA位於造型開始位置SP後之期間(以下稱為第2期間)中,亦可使氣體噴出裝置461之氣體噴出動作停止,來自材料噴嘴412中之造型材料M向供給區域MA之供給開始。此處,亦可從藉由材料噴嘴412之供給區域MA位於造型開始位置SP之時間點,開始藉由照射光學系411來對照射區域EA照射光EL。
此外,第1期間中之造型材料M之每單位時間之供給量可設為小於形成造型物之第2期間中之造型材料M之每單位時間之供給量。又,上述說明中,使用氣體噴出裝置461,將應從材料噴嘴412向供給區域MA之造型材料M朝向工件W、進而造型面CS之外側,但亦可使用利用圖9來說明之遮蔽構件462,亦可改變利用圖10來說明之供給噴嘴412之供給方向(噴射方向)。又,於造型裝置4具備與氣體噴出裝置461及遮蔽構件462不同之任意之供給量變更裝置之情形時,控制裝置7亦可為了控制造型材料M之供給速率,而控制任意之供給量變更裝置。此外,任意之供給量變更裝置可為如圖59所示設置於材料供給裝置3內之供給量變更裝置3a,亦可為如圖60所示,設置於從材料供給裝置3至材料噴嘴412之供給出口414為止之供給路上之供給量調整裝置481。此種供給量變更裝置3a及481亦可使用例如可變更通過流量之閥。此外,圖59及圖60中分別所示之供給量變更裝置3a以及481亦可作為與使用圖8及圖9來說明之氣體噴出裝置461及遮蔽構件462不同之任意之供給量變更裝置而使用。
(6-9)第9變形例
於使用圖30而說明之例中,若著眼於沿著Y軸方向之照射區域EA之1次移動(即,至移動方向改變為止之移動,沿著光柵掃描中之1根掃描線之移動),則於照射區域EA之沿著Y軸方向之移動時,標記形成區域與照射區域EA重疊之時刻照射光EL,藉由該1次移動(進而,該1次移動中進行之複數次之光EL之照射)而造型之造型物之高度成為相同。然而,於照射區域EA之既定方向(例如,Y軸方向或X軸方向等造型面CS內之方向)之移動時照射複數次光EL,而造型於既定方向上排列之複數個造型物之情形時,該等造型物之高度(Z軸方向之從造型面CS起之高度)亦可相互不同。例如,圖61(a)中,相對於沿著光柵掃描之相同掃描線而排列之區域WA9及區域WA10,使造型材料M之供給速率、熱傳遞速率、以及照射區域EA之移動速度等中之至少一者不同。藉由該動作,例如圖61(b)所示,可造型於Z軸方向上從造型面CS起之高度相互不同之造型物。
於使用圖30而說明之例中,若著眼於沿著Y軸方向之照射區域EA之1次移動(即,至移動方向改變為止之移動,沿著光柵掃描中之1根掃描線之移動),則於照射區域EA之沿著Y軸方向之移動時,標記形成區域與照射區域EA重疊之時刻照射光EL,藉由該1次移動(進而,該1次移動中進行之複數次之光EL之照射)而造型之造型物之高度成為相同。然而,於照射區域EA之既定方向(例如,Y軸方向或X軸方向等造型面CS內之方向)之移動時照射複數次光EL,而造型於既定方向上排列之複數個造型物之情形時,該等造型物之高度(Z軸方向之從造型面CS起之高度)亦可相互不同。例如,圖61(a)中,相對於沿著光柵掃描之相同掃描線而排列之區域WA9及區域WA10,使造型材料M之供給速率、熱傳遞速率、以及照射區域EA之移動速度等中之至少一者不同。藉由該動作,例如圖61(b)所示,可造型於Z軸方向上從造型面CS起之高度相互不同之造型物。
又,上述例中,將藉由照射區域EA之1次移動(即,沿著光柵掃描中之1根掃描線之移動)而造型之複數個造型物之高度相互改變,但亦可於藉由使照射區域EA沿著複數個掃描線而移動之光柵掃描中的沿著相互不同之掃描線之照射區域EA之移動(進而,移動中所進行之造型材料M之供給)而造型的複數個造型物之間,改變高度(Z軸方向之從造型面CS起之高度)。例如,如圖62(a)所示,相對於排列於相互不同之掃描線上之區域WA9及區域WA11,而使造型材料M之供給速率、熱傳遞速率、以及照射區域EA之移動速度等中之至少一者不同。藉由該動作,例如圖62(b)所示,可造型於Z軸方向上從造型面CS起之高度相互不同之造型物。
此外,第9變形例中,已列舉對於造型面CS之標記動作為例,但該第9變形例於造型面CS自身為經積層造型之造型物之面的情形時亦可應用。
(6-10)其他變形例
上述說明中,造型裝置4藉由對造型材料M照射光EL,而使造型材料M熔融。然而,造型裝置4亦可將任意之能量束照射至造型材料M而形成熔融池MP,於該熔融池MP中使造型材料M熔融。於該情形時,造型裝置4除了或者代替具備照射光學系411,亦可具備可照射任意能量束之光束照射裝置。任意之能量束並無限定,包含電子束、離子束等帶電粒子束或者電磁波。
上述說明中,造型裝置4藉由對造型材料M照射光EL,而使造型材料M熔融。然而,造型裝置4亦可將任意之能量束照射至造型材料M而形成熔融池MP,於該熔融池MP中使造型材料M熔融。於該情形時,造型裝置4除了或者代替具備照射光學系411,亦可具備可照射任意能量束之光束照射裝置。任意之能量束並無限定,包含電子束、離子束等帶電粒子束或者電磁波。
上述說明中,造型系統1可利用雷射增厚熔接法來形成三維構造物ST。然而,造型系統1亦可利用可藉由對造型材料M照射光EL(或者,任意之雷射光束)而形成三維構造物ST之其他方式,而由造型材料M來形成三維構造物ST。其他方式例如可列舉:粉末燒結積層造型法(SLS:Selective Laser Sintering)等粉末床熔融結合法(Powder Bed Fusion)、黏合材噴射法(Binder Jetting)或者雷射金屬熔合法(LMF:Laser Metal Fusion)。
上述各實施方式之構成要件之至少一部分可與上述各實施方式之構成要件之至少其他一部分適當組合。上述各實施方式之構成要件中之一部分亦可不使用。又,只要法令容許,則將上述各實施方式中所引用之全部公開公報以及美國專利之揭示加以援引而作為本文之記載之一部分。
本發明並不限定於上述實施例,可於不違反從專利申請之範圍以及說明書整體中所讀取之發明之要旨或思想之範圍內適當變更,伴隨此種變更之處理裝置、處理方法、標記方法、造型系統、造型方法、電腦程式及記錄媒體亦又包含於本發明之技術性範圍內。
1‧‧‧造型系統
3‧‧‧材料供給裝置
4‧‧‧造型裝置
41‧‧‧造型頭
411‧‧‧照射光學系
412‧‧‧材料噴嘴
413‧‧‧射出部
414‧‧‧供給出口
42‧‧‧驅動系
43‧‧‧平台
44‧‧‧腔室
5‧‧‧光源
W‧‧‧工件
M‧‧‧造型材料
SL‧‧‧構造層
CS‧‧‧造型面
EA‧‧‧照射區域
EL‧‧‧光
MA‧‧‧供給區域
MP‧‧‧熔融池
C‧‧‧箱體
UC‧‧‧上部空間
LC‧‧‧下部空間
圖1係表示本實施方式之造型系統之構造的剖面圖。
圖2(a)至圖2(c)分別為表示對工件上之某個區域照射光且供給造型材料之情形之狀態的剖面圖。
圖3(a)及圖3(b)分別為表示造型面上之照射區域之移動軌跡的俯視圖。
圖4(a)至圖4(c)分別為表示形成三維構造物之過程的剖面圖。
圖5(a)係表示造型面上之照射區域之移動路徑的俯視圖,圖5(b)係表示形成於照射區域之移動路徑交叉之區域中之造型物以及形成於照射區域之移動路徑不交叉之區域中之造型物的剖面圖,圖5(c)係表示形成於照射區域之移動路徑交叉之區域中之造型物以及形成於照射區域之移動路徑不交叉之區域中之造型物的俯視圖。
圖6(a)至圖6(c)分別為表示為了抑制造型物之高度之不均而控制之造型材料之供給速率的圖表。
圖7係表示造型材料之供給速率與來自材料噴嘴之造型材料之供給量之關係的圖表。
圖8(a)係表示於氣體噴出裝置噴出惰性氣體之情形時之造型材料之供給形態的剖面圖,圖8(b)係表示於氣體噴出裝置不噴出惰性氣體之情形時之造型材料之供給形態的剖面圖。
圖9(a)係表示於遮蔽構件處於非遮蔽狀態之情形時之造型材料之供給形態的剖面圖,圖9(b)係表示於遮蔽構件處於遮蔽狀態之情形時之造型材料之供給形態的剖面圖。
圖10(a)係表示於材料噴嘴處於供給狀態之情形時之造型材料之供給形態的剖面圖,圖10(b)係表示於材料噴嘴處於非供給狀態之情形時之造型材料之供給形態的剖面圖。
圖11(a)至圖11(c)分別為表示為了抑制造型物之高度之不均而控制之熱傳遞速率的圖表。
圖12係表示熱傳遞速率與照射區域上之光之強度之關係的圖表。
圖13(a)係表示於遮光構件處於遮光狀態之情形時之光之照射形態的剖面圖,圖13(b)係表示於遮光構件處於非遮光狀態之情形時之光之照射形態的剖面圖。
圖14(a)係表示於聚焦位置設定於造型面上之情形時之光之照射形態的剖面圖,圖14(b)係表示於聚焦位置設定於從造型面上分離之位置上之情形時之光之照射形態的剖面圖。
圖15(a)及圖15(b)分別為表示為了抑制造型物之高度之不均而控制之照射區域之移動速度的圖表。
圖16(a)係表示造型面上之照射區域之移動路徑的俯視圖,圖16(b)係表示照射區域之移動速度與造型物之高度之關係的圖表。
圖17係表示為了抑制造型物之高度之不均而基於照射區域之移動速度來控制之造型材料之供給速率的圖表。
圖18係表示照射區域之移動速度及造型材料之供給速率與造型物之高度之關係的圖表。
圖19係表示為了抑制造型物之高度之不均而基於照射區域之移動速度來控制之熱傳遞速率的圖表。
圖20係表示照射區域之移動速度及熱傳遞速率與造型物之高度之關係的圖表。
圖21(a)係表示現有構造物中之熱相對難以擴散之區域以及熱相對容易擴散之區域之位置之一例的立體圖,圖21(b)係表示形成於熱相對難以擴散之區域中之造型物以及形成於熱相對容易擴散之區域中之造型物的剖面圖。
圖22係表示為了抑制造型物之高度之不均而基於熱之擴散程度來控制之造型材料之供給速率的圖表。
圖23係表示為了抑制造型物之高度之不均而基於熱之擴散程度來控制之熱傳遞速率的圖表。
圖24係表示為了抑制造型物之高度之不均而基於熱之擴散程度來控制之照射區域之移動速度的圖表。
圖25(a)係表示光EL相對高頻率地照射之區域以及光EL相對低頻率地照射之區域之位置之一例的立體圖,圖25(b)係表示形成於光EL相對高頻率地照射之區域中之造型物以及形成於光EL相對低頻率地照射之區域中之造型物的剖面圖。
圖26係表示為了抑制造型物之高度之不均而基於光所照射之頻率來控制之造型材料之供給速率的圖表。
圖27係表示為了抑制造型物之高度之不均而基於光所照射之頻率來控制之熱傳遞速率的圖表。
圖28係表示為了抑制造型物之高度之不均而基於光所照射之頻率來控制之照射區域之移動速度的圖表。
圖29係表示形成於造型面上之標記的俯視圖及剖面圖。
圖30(a)及圖30(b)分別為表示於形成圖29所示之標記之情形時之造型面上之照射區域之移動軌跡的俯視圖。
圖31(a)至圖31(d)分別為表示藉由尺寸控制動作來控制尺寸之標記的俯視圖。
圖32係表示熱傳遞速率與標記之尺寸之關係的圖表。
圖33係表示照射區域之移動速度與標記之尺寸之關係的圖表。
圖34係表示照射區域之尺寸與標記之尺寸之關係的圖表。
圖35(a)及圖35(b)分別為表示標記之尺寸與構成標記之線狀構造物之數量之間之關係的俯視圖,圖35(c)至圖35(d)分別為表示標記之尺寸與構成標記之線狀構造物之長度之間之關係的俯視圖。
圖36(a)至圖36(d)分別為表示藉由高度控制動作來控制高度之標記的俯視圖。
圖37係表示供給速率與標記之高度之關係的圖表。
圖38係表示熱傳遞速率與標記之高度之關係的圖表。
圖39係表示照射區域之移動速度與標記之高度之關係的圖表。
圖40(a)及圖40(b)分別為表示標記之高度與構成標記之構造層之數量之間之關係的剖面圖。
圖41(a)至圖41(c)分別為表示藉由形狀控制動作來控制表面之形狀之標記的剖面圖。
圖42(a)至圖42(c)分別為表示藉由形狀控制動作來控制連結面之形狀之標記的剖面圖。
圖43(a)係表示作為印章而按壓於對象物上之標記的俯視圖及剖面圖,圖43(b)係表示轉印於標記所按壓之對象物上之印記的俯視圖。
圖44(a)至圖44(c)分別為表示以與對象物之對象面成為互補關係之方式來控制連結面之形狀之標記的剖面圖。
圖45(a)係表示形成複數個標記之期間中之特定氣體之特性之控制形態之一例的圖表,圖45(b)係表示於以圖45(a)所示之控制形態來控制特定氣體之特性之情形時所形成之複數個標記的俯視圖,圖45(c)係表示於形成單一標記之期間中之特定氣體之特性之控制形態之一例的圖表,圖45(d)係表示於以圖45(c)所示之控制形態來控制特定氣體之特性之情形時所形成之標記的俯視圖。
圖46(a)至圖46(c)分別為表示於進行研磨動作之過程中之研磨對象面之狀態的剖面圖。
圖47(a)係表示於進行造型動作之期間中之照射區域之移動路徑的俯視圖,圖47(b)係表示於進行研磨動作之期間中之照射區域之移動路徑的俯視圖。
圖48(a)係表示於進行造型動作之期間中之照射區域之移動路徑的俯視圖,圖48(b)係表示於進行研磨動作之期間中之照射區域之移動路徑的俯視圖。
圖49係表示第1變形例之造型系統所具備之照射光學系之焦點深度的剖面圖。
圖50(a)係表示於在造型面上之某個區域部分設定照射區域之情形時,由第1變形例之造型系統所形成之構造層的剖面圖,圖50(b)係表示於在與圖50(a)所示之區域部分相同之區域部分再次設定照射區域之情形時,由第1變形例之造型系統所形成之構造層的剖面圖。
圖51(a)及圖51(b)分別為表示造型面與照射光學系之焦點深度之範圍之間之位置關係的剖面圖。
圖52係表示第2變形例之造型系統之構造的剖面圖。
圖53(a)係表示第3變形例之造型系統所具備之照射光學系之構造的剖面圖,圖53(b)係表示第3變形例之照射光學系所具備之光學系之構造的立體圖。
圖54係表示第4變形例之造型系統所具備之造型裝置之構造的剖面圖。
圖55係表示第5變形例之造型系統所具備之造型裝置之構造的剖面圖。
圖56係表示由第6變形例所造型之造型物之構成的剖面圖。
圖57係表示由第7變形例所造型之造型物之構成的剖面圖。
圖58係表示第8變形例之動作的剖面圖。
圖59係表示第8變型例中所使用之供給量變更裝置之一例的剖面圖。
圖60係表示第8變型例中所使用之供給量變更裝置之一例的剖面圖。
圖61(a)係表示造型面上之照射區域之移動軌跡的俯視圖,圖61(b)係表示於照射區域沿著圖61(a)所示之移動軌跡而移動之情形時所形成之造型物之一部分的剖面圖。
圖62(a)係表示造型面上之照射區域之移動軌跡的俯視圖,圖62(b)係表示於照射區域沿著圖62(a)所示之移動軌跡而移動之情形時所形成之造型物之一部分的剖面圖。
Claims (131)
- 一種處理裝置,其具備: 造型裝置,其具有:對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部、及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部;以及 變更裝置,其變更上述物體與上述熔融池之位置關係; 將藉由一面變更上述物體與上述熔融池之於第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料,而沿著上述第1方向來造型之造型物的與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸,基於上述造型物之上述第1方向上之位置來改變。
- 如請求項1所述之處理裝置,其中 上述材料供給部係以基於上述第1方向上之上述位置而改變上述造型材料之供給量之方式,來供給上述造型材料。
- 如請求項1或2所述之處理裝置,其中 上述能量束照射部係以基於上述第1方向上之上述位置而改變每單位面積之強度或能量之方式,來照射上述能量束。
- 如請求項1至3中任一項所述之處理裝置,其中 上述造型物之上述第2方向之尺寸係沿著上述第1方向而連續地變化。
- 如請求項1至3中任一項所述之處理裝置,其中 上述造型物之上述第2方向之尺寸係沿著上述第1方向而離散地變化。
- 如請求項1至5中任一項所述之處理裝置,其中 藉由上述材料供給部而將上述造型材料供給至上述熔融池中之位置係基於上述物體與上述熔融池之位置關係而變更。
- 如請求項1至6中任一項所述之處理裝置,其中 上述造型物具有以上述物體上之上述熔融池之移動軌跡為基礎之形狀。
- 如請求項7所述之處理裝置,其中 上述移動軌跡不交叉。
- 如請求項7或8所述之處理裝置,其中 上述移動軌跡位於二維平面內。
- 如請求項1至9中任一項所述之處理裝置,其中 上述物體係藉由如下方式來造型:一面變更藉由從上述能量束照射部照射至母材上而形成之熔融池與上述母材之位置關係,一面於上述母材上之熔融池中供給上述造型材料。
- 如請求項1至10中任一項所述之處理裝置,其中 上述第2方向係與上述第1方向以及上述能量束所照射之方向交叉。
- 如請求項1至11中任一項所述之處理裝置,其中 上述第2方向包含上述能量束所照射之方向。
- 一種處理裝置,其具備: 造型裝置,其具有:對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部、及為了將造型材料熔融而於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部; 變更裝置,其變更上述物體與上述熔融池中之至少一者之位置;以及 控制裝置,其以藉由上述熔融之上述造型材料固化而於上述物體之表面產生之凸狀造型物成為標記之方式,使用與上述標記有關之座標資料來控制上述變更裝置。
- 如請求項13所述之處理裝置,其中 與上述物體之上述表面交叉之方向上之上述凸狀造型物之尺寸之最大值,不超過沿著上述物體之上述表面之方向上之上述凸狀造型物之尺寸中之最小尺寸。
- 如請求項13或14所述之處理裝置,其中 上述凸狀造型物具有與上述物體上之上述熔融池之移動軌跡相應之形狀。
- 如請求項15所述之處理裝置,其中 上述移動軌跡不交叉。
- 如請求項15或16所述之處理裝置,其中 上述移動軌跡位於二維平面內。
- 如請求項13至17中任一項所述之處理裝置,其中 上述造型裝置將來自上述能量束照射部之上述能量束照射至上述物體之表面而形成第1熔融池,將來自上述材料供給部之上述造型材料供給至上述第1熔融池中而造型第1層,將來自上述能量束照射部之上述能量束照射至上述第1層之表面而形成第2熔融池,將來自上述材料供給部之上述造型材料供給至上述第2熔融池中而造型第2層; 上述凸狀造型物包含上述第1層及上述第2層。
- 如請求項13至18中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置為了於藉由上述變更裝置而移動之上述熔融池中供給上述造型材料,而以變更上述造型材料所供給之位置之方式來控制上述變更裝置。
- 如請求項13至19中任一項所述之處理裝置,其中 上述標記為記號, 上述控制裝置接收應形成於上述物體之表面之上述記號之輸入,生成與上述記號對應之上述座標資料。
- 如請求項13至20中任一項所述之處理裝置,其中 與上述標記有關之座標資料係具有與二維座標系上之位置對應之屬性的資料。
- 如請求項13至21中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係控制與上述表面交叉之交叉方向上之上述凸狀造型物之第1尺寸。
- 如請求項22所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係以上述凸狀造型物中之第1部分之上述交叉方向上之尺寸和上述凸狀造型物中之與上述第1部分不同之第2部分之上述交叉方向上之尺寸成為相同之方式,來控制上述第1尺寸。
- 如請求項22或23所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係以上述凸狀部分中之第3部分之上述交叉方向上之尺寸和上述凸狀造型物中之與上述第3部分不同之第4部分之上述交叉方向上之尺寸成為不同之方式,來控制上述第1尺寸。
- 如請求項22至24中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係以藉由使沿著與上述表面平行之面而形成之層狀構造物積層複數層而形成上述凸狀造型物之方式,來控制上述造型裝置; 上述控制裝置係藉由控制上述層狀構造物之積層數而控制上述第1尺寸。
- 如請求項22至25中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係藉由控制上述造型材料對上述熔融池之供給量而控制上述第1尺寸。
- 如請求項22至26中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係藉由控制從上述能量束傳遞至上述表面之熱量而控制上述第1尺寸。
- 如請求項27所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係控制上述能量束之特性而控制上述熱量。
- 如請求項28所述之處理裝置,其中 上述能量束之特性包含:上述能量束之每單位面積之強度或能量、上述能量束之聚焦位置、上述能量束之散焦量、作為上述能量束所照射之區域而設定於上述表面之第1照射區域之大小、上述第1照射區域之形狀、上述第1照射區域之位置以及上述能量束之強度分布或能量分布。
- 如請求項27至29中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係藉由控制因上述變更裝置所引起之位置之變更之形態而控制上述熱量。
- 如請求項22至30中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係藉由控制作為上述能量束所照射之區域而設定於上述表面之第1照射區域的相對於上述表面之相對移動速度,而控制上述第1尺寸。
- 如請求項13至31中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係控制沿著上述表面之第1方向上之上述凸狀造型物之第2尺寸。
- 如請求項32所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係以上述凸狀造型物中之第5部分之上述第1方向上之尺寸和上述凸狀造型物中之與上述第5部分不同之第6部分之上述第1方向上之尺寸成為相同之方式,來控制上述第2尺寸。
- 如請求項32或33所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係以上述凸狀造型物中之第7部分之上述第1方向上之尺寸和上述凸狀造型物中之與上述第7部分不同之第8部分之上述第1方向上之尺寸成為不同之方式,來控制上述第2尺寸。
- 如請求項32至34中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係以如下方式來控制上述造型裝置:藉由將於沿著上述表面且與上述第1方向不同之第2方向上延伸之複數個線狀構造物,形成為沿著上述第1方向而排列,從而形成上述凸狀造型物; 上述控制裝置係藉由控制沿著上述第1方向而排列之上述線狀構造物之數量,來控制上述第2尺寸。
- 如請求項32至35中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係以如下方式來控制上述造型裝置:藉由將於上述第1方向上延伸之複數個線狀構造物,形成為沿著上述造型面且沿著與上述第1方向不同之第3方向而排列,從而形成上述凸狀造型物; 上述控制裝置係藉由控制沿著上述第1方向之上述複數個線狀構造物之長度,來控制上述第2尺寸。
- 如請求項32至36中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係藉由控制從上述能量束傳遞至上述表面之熱量,來控制上述尺寸。
- 如請求項37所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係控制上述能量束之特性而控制上述熱量。
- 如請求項38所述之處理裝置,其中 上述能量束之特性包含:上述能量束之每單位面積之強度或能量、上述能量束之聚焦位置、上述能量束之散焦量、作為上述能量束所照射之區域而設定於上述表面之第1照射區域之大小、上述第1照射區域之形狀、上述第1照射區域之位置以及上述能量束之強度分布或能量分布。
- 如請求項32至39中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係藉由控制由上述變更裝置所引起之位置之變更之形態而控制上述熱量。
- 如請求項32至40中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係藉由控制作為上述能量束所照射之區域而設定於上述表面之第1照射區域之相對於上述表面之相對移動速度,來控制上述第2尺寸。
- 如請求項13至41中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係以形成上述凸狀造型物之方式來控制上述造型裝置,上述凸狀造型物可藉由按壓於對象物上而對上述對象物轉印印記。
- 如請求項42所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係基於上述對象物之特性而控制上述凸狀造型物之特性。
- 如請求項43所述之處理裝置,其中 上述對象物之特性包含上述對象物中之上述凸狀造型物所按壓之對象面之形狀, 上述凸狀造型物之特性包含將按壓於上述對象物上之上述凸狀造型物之表面連結之虛擬面之形狀。
- 如請求項44所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係以上述虛擬面之形狀與上述對象面之形狀成為互補關係之方式,來控制上述虛擬面之形狀。
- 如請求項43至45中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係取得與上述對象物之特性有關之特性資訊,基於所取得之上述特性資訊而控制上述凸狀造型物之特性。
- 如請求項13至46中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係控制上述造型裝置而改變以下動作狀態:於將上述凸狀造型物中之第9部分形成於對象物之表面之第1區域中之情形時之上述造型裝置之動作狀態、以及於將上述凸狀造型物中之與上述第9部分不同之第10部分形成於上述對象物之表面之與上述第1區域不同之第2區域中之情形時之上述造型裝置之動作狀態。
- 如請求項47所述之處理裝置,其中 上述第1區域於上述對象物之表面中,包含來自上述能量束之熱之傳遞形態與上述第2區域不同之區域。
- 如請求項48所述之處理裝置,其中 上述傳遞形態包含來自上述能量束之熱之擴散特性。
- 如請求項47至49中任一項所述之處理裝置,其中 上述第1區域於上述表面中,包含從照射上述能量束後至繼而照射上述能量束為止之時間與上述第2區域不同之區域。
- 如請求項47至50中任一項所述之處理裝置,其中 上述第1區域於上述表面中,包含上述能量束於每單位時間內對單位區域照射之次數與上述第2區域不同之區域。
- 如請求項47至51中任一項所述之處理裝置,其中 上述動作狀態包含上述能量束照射部之動作狀態以及上述材料供給部之動作狀態中之至少一者。
- 如請求項52所述之處理裝置,其中 上述能量束照射部之動作狀態包含上述能量束之特性。
- 如請求項53所述之處理裝置,其中 上述能量束之特性包含:上述能量束之每單位面積之強度或能量、上述能量束之聚焦位置、上述能量束之散焦量、作為上述能量束所照射之區域而設定於上述表面之第1照射區域之大小、上述第1照射區域之形狀、上述第1照射區域之位置以及上述能量束之強度分布或能量分布。
- 如請求項52至53中任一項所述之處理裝置,其中 上述材料供給部之動作狀態包含上述造型材料對上述熔融池之供給量。
- 如請求項47至55中任一項所述之處理裝置,其中 上述動作狀態包含上述變更裝置之動作狀態。
- 如請求項56所述之處理裝置,其中 上述變更裝置之動作狀態包含作為上述能量束所照射之區域而設定於上述表面之第1照射區域之相對於上述表面之相對移動速度。
- 如請求項47至57中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係以如下方式來控制上述造型裝置:改變將上述第9部分形成於上述第1區域中之情形時之上述造型裝置之動作狀態以及將上述第10部分形成於上述第2區域中之情形時之上述造型裝置之動作狀態,降低上述第9部分之特性與上述第10部分之特性之差。
- 如請求項58所述之處理裝置,其中 上述第9部分之特性包含與上述表面交叉之方向上之上述第9部分之尺寸, 上述第10部分之特性包含與上述表面交叉之方向上之上述第10部分之尺寸。
- 如請求項58或59所述之處理裝置,其中 上述第9部分之特性包含沿著上述表面之第4方向上之上述第9部分之尺寸, 上述第10部分之特性包含上述第4方向上之上述第10部分之尺寸。
- 如請求項13至60中任一項所述之處理裝置,其中 將上述凸狀造型物之表面中之至少一部分即研磨對象面進行研磨。
- 如請求項61所述之處理裝置,其中 利用研磨能量束,將上述研磨對象面進行研磨。
- 如請求項62所述之處理裝置,其中 上述研磨能量束包含上述能量束。
- 如請求項62所述之處理裝置,其中 上述研磨能量束與上述能量束不同。
- 如請求項64所述之處理裝置,其中 上述能量束係從第5方向照射, 上述研磨能量束係從與上述第5方向不同之第6方向照射。
- 如請求項64或65所述之處理裝置,其中 於利用上述能量束而於上述表面中之第3區域中形成上述凸狀造型物之一部分之期間之至少一部分中,將已形成於上述表面中之與上述第3區域不同之第4區域中的上述凸狀造型物之其他一部分之上述研磨對象面,利用上述研磨能量束進行研磨。
- 如請求項62至66中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係以如下方式來控制上述造型裝置及上述變更裝置:藉由順著沿著上述表面之第7方向,一面變更作為上述能量束所照射之區域而設定於上述表面之第1照射區域與上述表面之位置關係,一面照射上述能量束,從而形成上述凸狀造型物之至少一部分; 藉由順著沿著上述表面且與上述第7方向交叉之第8方向,一面變更作為上述研磨能量束所照射之區域而設定於上述研磨對象面上之第2照射區域與上述研磨對象面之位置關係,一面照射上述研磨能量束,從而將上述研磨對象面進行研磨。
- 如請求項62至67中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係以將以下動作交替反覆進行而形成上述凸狀造型物之方式來控制上述造型裝置及上述變更裝置:藉由順著沿著上述表面之第9方向,一面變更作為上述能量束所照射之區域而設定於上述表面之第1照射區域與上述表面之位置關係,一面照射上述能量束,從而形成上述凸狀造型物之至少一部分的動作;以及不照射上述能量束,順著沿著上述表面且與上述第9方向交叉之第10方向而將上述第1照射區域與上述表面之位置關係僅變更第1既定量的動作; 將以下動作交替反覆進行而將上述研磨對象面進行研磨:沿著上述第9方向,一面變更作為上述研磨能量束所照射之區域而設定於上述研磨對象面上之第2照射區域與上述研磨對象面之位置關係,一面照射上述研磨能量束的動作;以及不照射上述研磨能量束,沿著上述第10方向而使上述第2照射區域與上述研磨對象面之位置關係僅變更第2既定量的動作。
- 如請求項68所述之處理裝置,其中 上述第2既定量小於上述第1既定量。
- 如請求項62至69中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係以如下方式來控制上述造型裝置及上述變更裝置:藉由一面變更作為上述能量束所照射之區域而設定於上述表面之第1照射區域與上述表面之位置關係,一面照射上述能量束,從而形成上述凸狀造型物之至少一部分; 藉由一面變更作為上述研磨能量束所照射之區域而設定於上述研磨對象面上且與上述第1照射區域大小不同之第2照射區域與上述研磨對象面之位置關係,一面照射上述研磨能量束,從而將上述研磨對象面進行研磨。
- 如請求項13至70中任一項所述之處理裝置,其中 上述處理裝置更具備收納裝置,其於內部包含用以收納上述表面、且形成上述凸狀造型物之收納空間; 上述控制裝置係控制供給至上述收納空間中之氣體之特性來控制上述凸狀造型物之至少一部分之色調。
- 如請求項71所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係於在上述收納空間內形成上述凸狀造型物之期間之至少一部分中控制上述氣體之特性。
- 如請求項71或72所述之處理裝置,其中 上述氣體之特性包含上述氣體之供給量。
- 如請求項71至73中任一項所述之處理裝置,其中 上述氣體包含氧氣。
- 如請求項71至74中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係藉由控制上述氣體之特性而控制上述收納空間內之上述氣體之濃度,從而控制上述色調。
- 如請求項13至75中任一項所述之處理裝置,其中 上述凸狀造型物係沿著上述表面而具有既定之圖案。
- 如請求項76所述之處理裝置,其中 上述既定之圖案包含記號圖案。
- 如請求項13至77中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係以將以下動作交替反覆進行而形成上述凸狀造型物之方式來控制上述造型裝置及上述變更裝置:藉由順著沿著上述表面之第11方向,一面變更作為上述能量束所照射之區域而設定於上述表面之第1照射區域與上述表面之位置關係,一面照射上述能量束,從而形成上述凸狀造型物之至少一部分的動作;以及不照射上述能量束,順著沿著上述表面且與上述第11方向交叉之第12方向而變更上述第1照射區域與上述表面之位置關係的動作。
- 如請求項13至78中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係以如下方式來控制上述造型裝置及上述變更裝置:藉由一面沿著與上述標記所具有之既定圖案相應之移動軌跡,使上述熔融池與上述表面相對地移動,一面照射上述能量束,從而形成上述凸狀造型物。
- 如請求項1至79中任一項所述之處理裝置,其中 上述處理裝置具備於上述熔融池之周圍供給氣體之氣體供給裝置。
- 如請求項80所述之處理裝置,其中 上述處理裝置更具備變更上述氣體之特性之氣體特性變更裝置。
- 如請求項81所述之處理裝置,其中 上述氣體之上述特性為上述氣體中之氧濃度。
- 如請求項81或82所述之處理裝置,其中 變更上述氣體之特性而變更上述造型物之色調。
- 如請求項1至81中任一項所述之處理裝置,其中 上述材料供給部供給粉狀或粒狀之上述造型材料。
- 一種處理裝置,其具備: 造型裝置,其具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部、及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部; 變更裝置,其變更上述物體與上述熔融池之位置關係; 氣體供給裝置,其於上述熔融池之周圍供給氣體;以及 控制裝置,其係為了變更由上述造型裝置所造型之造型物之色調,而以將供給至上述周圍之上述氣體之特性加以變更之方式,來控制上述氣體供給裝置。
- 如請求項85所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係於形成上述造型物之期間之至少一部分中,控制上述氣體之特性。
- 如請求項85或86所述之處理裝置,其中 上述氣體之特性包含上述氣體之供給量。
- 如請求項85至87中任一項所述之處理裝置,其中 上述氣體包含氧氣。
- 如請求項85至88中任一項所述之處理裝置,其中 上述控制裝置係藉由控制上述氣體之特性而控制上述熔融池之周圍之上述氣體之濃度,從而控制上述造型物之至少一部分之顏色。
- 一種處理裝置,其具備: 造型裝置,其具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成第1熔融池之能量束照射部、及於上述第1熔融池中供給造型材料之材料供給部;以及 變更裝置,其變更上述物體與上述第1熔融池之位置關係; 對藉由一面變更上述物體與上述第1熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料而造型之第1造型物,從上述能量束照射部照射能量束而於上述第1造型物上形成第2熔融池,從上述材料供給部供給造型材料而造型第2造型物; 上述第2造型物之與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸係與上述第1造型物之上述第2方向之尺寸不同。
- 一種處理裝置,其具備: 造型裝置,其具有對物體上之第1區域照射能量束之能量束照射部、以及對至少部分性地與上述第1區域重疊之第2區域供給造型材料之材料供給部,於上述物體上形成造型物; 位置變更裝置,其變更上述物體上之上述第1及第2區域之位置;以及 供給量變更裝置,其變更從上述材料供給部向上述第2區域的上述造型材料之每單位時間之供給量。
- 如請求項91所述之處理裝置,其中 上述處理裝置更具備供給粉粒體之供給源、以及將來自上述供給源之上述粉粒體壓送至上述材料供給部之壓送裝置。
- 如請求項92所述之處理裝置,其中 上述供給量變更裝置係變更從上述供給源向上述材料供給部的上述造型材料之每單位時間之供給量,而變更從上述材料供給部向上述第2區域的上述造型材料之每單位時間之供給量。
- 如請求項91至93中任一項所述之處理裝置,其中 上述供給量變更裝置於上述第2區域位於上述造型物之造型開始之造型開始位置之前,不供給上述造型材料。
- 如請求項91至93中任一項所述之處理裝置,其中 上述供給量變更裝置係使於上述第2區域位於上述造型物之造型開始之造型開始位置之前之第1期間中的上述造型材料之每單位時間之第1供給量,小於形成上述造型物之第2期間中的上述造型材料之每單位時間之第2供給量。
- 一種處理裝置,其具備: 造型裝置,其具有對物體上之照射區域照射能量束之能量束照射部、及於上述照射區域中供給造型材料之材料供給部;以及 變更裝置,其變更上述物體與上述照射區域之位置關係; 藉由一面於沿著上述物體之表面之方向上變更上述物體與上述照射區域之位置關係,一面於上述照射區域中供給上述造型材料而造型之造型物的與沿著上述表面之方向交叉之方向之尺寸,係於上述造型物之沿著上述表面之方向上之第1位置以及與上述第1位置不同之第2位置上不同。
- 如請求項96所述之處理裝置,其中 上述造型物係於上述表面上造型複數個。
- 如請求項96或97所述之處理裝置,其中 上述材料供給部係以上述造型材料之供給量於上述第1位置以及上述第2位置上不同之方式,供給上述造型材料。
- 如請求項96至98中任一項所述之處理裝置,其中 上述能量束照射部係以每單位面積之強度或能量於上述第1位置以及上述第2位置上不同之方式,照射上述能量束。
- 一種處理方法,其包括: 對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池; 於上述熔融池中供給造型材料;以及 變更上述物體與上述熔融池之位置關係; 將藉由一面變更上述物體與上述熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料,而沿著上述第1方向來造型之造型物的與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸,基於上述造型物之上述第1方向上之位置而改變。
- 一種處理方法,其包括: 準備與應形成於物體之表面之標記有關之座標資料; 對上述物體之上述表面照射能量束而於上述表面形成熔融池; 為了將上述造型材料熔融而於上述熔融池中供給造型材料;以及 變更上述物體與上述熔融池中之至少一者之位置; 變更上述至少一者之位置,係以藉由上述熔融之上述造型材料固化而於上述物體之表面產生之凸狀造型物成為上述標記之方式,使用上述座標資料來變更上述至少一者之位置。
- 一種處理方法,其包括: 對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池; 於上述熔融池中供給造型材料; 變更上述物體與上述熔融池之位置關係; 於上述熔融池之周圍供給氣體;以及 為了變更由上述造型裝置所造型之造型物之色調,而變更供給至上述周圍之上述氣體之特性。
- 一種處理方法,其包括: 對物體之表面照射能量束而於上述表面形成第1熔融池; 於上述第1熔融池中供給造型材料; 變更上述物體與上述第1熔融池之位置關係; 對藉由一面變更上述物體與上述第1熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料而造型之第1造型物,從上述能量束照射部照射能量束而於上述第1造型物上形成第2熔融池;以及 於上述第2熔融池中供給造型材料而造型第2造型物; 上述第2造型物之與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸係與上述第1造型物之上述第2方向之尺寸不同。
- 一種處理方法,其包括: 包含對物體上之第1區域照射能量束以及對至少部分性地與上述第1區域重疊之第2區域供給造型材料,從而於上述物體上形成造型物; 變更上述物體上之上述第1及第2區域之位置;以及 變更向上述第2區域的上述造型材料之每單位時間之供給量。
- 如請求項98至104中任一項所述之處理方法,其中 變更上述供給量,係於上述第2區域位於上述造型物之造型開始之造型開始位置之前,不供給上述造型材料。
- 如請求項100至105中任一項所述之處理方法,其中 變更上述供給量,係使於上述第2區域位於上述造型物之造型開始之造型開始位置之前之第1期間中的上述造型材料之每單位時間之第1供給量,小於形成上述造型物之第2期間中的上述造型材料之每單位時間之第2供給量。
- 一種處理方法,其包括: 對物體上之照射區域照射能量束; 於上述照射區域中供給造型材料;以及 變更上述物體與上述照射區域之位置關係; 藉由一面於沿著上述物體之表面之方向上變更上述物體與上述照射區域之位置關係,一面於上述照射區域中供給上述造型材料而造型之造型物的與沿著上述表面之方向交叉之方向之尺寸,係於上述造型物之沿著上述表面之方向上之第1位置以及與上述第1位置不同之第2位置上不同。
- 一種標記方法,其使用如請求項13至84中任一項所述之處理裝置,對上述物體之表面施加標記。
- 一種造型方法,其使用如請求項85至99中任一項所述之處理裝置而形成上述造型物。
- 一種電腦程式,其使電腦實行如請求項100至107中任一項所述之處理方法。
- 一種電腦程式,其使電腦實行如請求項108所述之標記方法。
- 一種電腦程式,其使電腦實行如請求項110所述之造型方法。
- 一種記錄媒體,其記錄有如請求項110至112中任一項所述之電腦程式。
- 一種使電腦實行之程式,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述熔融池之位置關係之變更裝置; 上述程式使電腦實行如下處理:將藉由一面變更上述物體與上述熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料而沿著上述第1方向來造型之造型物的與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸,基於上述造型物之上述第1方向上之位置而改變。
- 一種使電腦實行之程式,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部及為了將上述造型材料熔融而於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述熔融池中之至少一者之位置的變更裝置; 上述程式使電腦實行如下處理:以藉由上述熔融之上述造型材料固化而於上述物體之表面產生之凸狀造型物成為標記之方式,使用與上述標記有關之座標資料來控制上述變更裝置。
- 一種使電腦實行之程式,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、變更上述物體與上述熔融池之位置關係之變更裝置、以及於上述熔融池之周圍供給氣體之氣體供給裝置; 上述程式使電腦實行如下處理:為變更由上述造型裝置所造型之造型物之色調,而以變更供給至上述周圍之上述氣體之特性之方式,來控制上述氣體供給裝置。
- 一種使電腦實行之程式,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成第1熔融池之能量束照射部及於上述第1熔融池供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述第1熔融池之位置關係之變更裝置; 上述程式使電腦實行如下處理:對藉由一面變更上述物體與上述第1熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料而造型之第1造型物,從上述能量束照射部照射能量束而於上述第1造型物上形成第2熔融池,且從上述材料供給部供給造型材料而造型第2造型物; 上述第2造型物之與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸係與上述第1造型物之上述第2方向之尺寸不同。
- 一種使電腦實行之程式,其控制具備以下裝置之處理裝置:造型裝置,其具有對物體上之第1區域照射能量束之能量束照射部、及對至少部分性地與上述第1區域重疊之第2區域供給造型材料之材料供給部,且於上述物體上形成造型物;位置變更裝置,其變更上述物體上之上述第1及第2區域之位置;以及供給量變更裝置,其變更從上述材料供給部向上述第2區域的上述造型材料之每單位時間之供給量
- 一種使電腦實行之程式,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體上之照射區域照射能量束之能量束照射部及於上述照射區域中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述照射區域之位置關係之變更裝置; 藉由一面於沿著上述物體之表面之方向上變更上述物體與上述照射區域之位置關係,一面於上述照射區域中供給上述造型材料而造型之造型物的與沿著上述表面之方向交叉之方向之尺寸,係於上述造型物之沿著上述表面之方向上之第1位置以及與上述第1位置不同之第2位置上不同。
- 一種處理裝置,其具備: 造型裝置,其具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部、及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部; 變更裝置,其變更上述物體與上述熔融池之位置關係;以及 接收裝置,其接收以如下方式來控制上述造型裝置及上述變更裝置之控制訊號:將藉由一面變更上述物體與上述熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料而沿著上述第1方向來造型之造型物的與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸,基於上述造型物之上述第1方向上之位置而改變。
- 一種處理裝置,其具備: 造型裝置,其具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部、及為了將造型材料熔融而於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部; 變更裝置,其變更上述物體與上述熔融池中之至少一者之位置;以及 接收裝置,其接收如下之控制訊號:以藉由上述熔融之上述造型材料固化而於上述物體之表面產生之凸狀造型物成為標記之方式,使用與上述標記有關之座標資料來控制上述變更裝置。
- 一種處理裝置,其具備: 造型裝置,其具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部、及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部; 變更裝置,其變更上述物體與上述熔融池之位置關係; 氣體供給裝置,其於上述熔融池之周圍供給氣體;以及 接收裝置,其接收如下之控制訊號:為了變更由上述造型裝置所造型之造型物之色調,而以變更供給至上述周圍之上述氣體之特性之方式,來控制上述氣體供給裝置。
- 一種處理裝置,其具備: 造型裝置,其具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成第1熔融池之能量束照射部、及於上述第1熔融池中供給造型材料之材料供給部; 變更裝置,其變更上述物體與上述第1熔融池之位置關係;以及 接收裝置,其接收以如下方式來控制上述造型裝置及上述變更裝置之控制訊號:對藉由一面變更上述物體與上述第1熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料而造型之第1造型物,從上述能量束照射部照射能量束而於上述第1造型物上形成第2熔融池,且從上述材料供給部供給造型材料而造型第2造型物; 上述第2造型物之與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸係與上述第1造型物之上述第2方向之尺寸不同。
- 一種處理裝置,其具備: 造型裝置,其具有對物體上之第1區域照射能量束之能量束照射部、及對至少部分性地與上述第1區域重疊之第2區域供給造型材料之材料供給部,於上述物體上形成造型物; 位置變更裝置,其變更上述物體上之上述第1及第2區域之位置;以及 接收裝置,其接收如下之控制訊號:以變更從上述材料供給部向上述第2區域的上述造型材料之每單位時間之供給量之方式,控制上述材料供給部。
- 一種處理裝置,其具備: 造型裝置,其具有對物體上之照射區域照射能量束之能量束照射部、及於上述照射區域中供給造型材料之材料供給部; 變更裝置,其變更上述物體與上述照射區域之位置關係;以及 接收裝置,其接收以如下方式來控制上述造型裝置及上述變更裝置之控制訊號:藉由一面於沿著上述物體之表面之方向上變更上述物體與上述照射區域之位置關係,一面於上述照射區域中供給上述造型材料而造型之造型物的與沿著上述表面之方向交叉之方向之尺寸,係於上述造型物之沿著上述表面之方向上之第1位置以及與上述第1位置不同之第2位置上不同。
- 一種控制裝置,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述熔融池之位置關係之變更裝置; 進行如下處理:將藉由一面變更上述物體與上述熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料,而沿著上述第1方向來造型之造型物的與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸,基於上述造型物之上述第1方向上之位置而改變。
- 一種控制裝置,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部及為了將上述造型材料熔融而於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述熔融池中之至少一者之位置之變更裝置; 進行如下處理:以藉由上述熔融之上述造型材料固化而於上述物體之表面產生之凸狀造型物成為標記之方式,使用與上述標記有關之座標資料而控制上述變更裝置。
- 一種控制裝置,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成熔融池之能量束照射部及於上述熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、變更上述物體與上述熔融池之位置關係之變更裝置、以及於上述熔融池之周圍供給氣體之氣體供給裝置; 進行如下處理:為了變更由上述造型裝置所造型之造型物之色調,而以變更供給至上述周圍之上述氣體之特性之方式,來控制上述氣體供給裝置。
- 一種控制裝置,其控制具備以下裝置之處理裝置:具有對物體之表面照射能量束而於上述表面形成第1熔融池之能量束照射部及於上述第1熔融池中供給造型材料之材料供給部的造型裝置、以及變更上述物體與上述第1熔融池之位置關係之變更裝置; 進行如下處理:對藉由一面變更上述物體與上述第1熔融池之第1方向上之位置關係,一面於上述熔融池中供給上述造型材料而造型之第1造型物,從上述能量束照射部照射能量束而於上述第1造型物上形成第2熔融池,且從上述材料供給部供給造型材料而造型第2造型物; 上述第2造型物之與上述第1方向交叉之第2方向之尺寸係與上述第1造型物之上述第2方向之尺寸不同。
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