WO2019150479A1 - 造形システム、造形方法、材料保持装置及び基材 - Google Patents

造形システム、造形方法、材料保持装置及び基材 Download PDF

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WO2019150479A1
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modeling
base material
energy beam
substrate
modeled object
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和樹 上野
慧 関口
茂樹 江上
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株式会社ニコン
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    • Y02P10/25Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to, for example, a modeling system and a modeling method for forming a modeled object on a base material, and a technical field of a material holding device and a base material used in the modeling system.
  • Patent Document 1 describes a modeling system that forms a molded article on a base material by re-solidifying the molten material after melting a powdery material with an energy beam.
  • a modeling system after forming a modeling object on a base material, it becomes a technical subject to remove a base material from a modeling object appropriately.
  • the support device that supports the base material having the first characteristic, the irradiation device that irradiates the base material with an energy beam, and the supply device that supplies the modeling material to the irradiation position of the energy beam.
  • a modeling system is provided for forming on the substrate.
  • the supporting device that supports the first granular material, the irradiation device that irradiates the first granular material with the energy beam, and the second granular material that is supplied to the irradiation position of the energy beam.
  • a supply device that irradiates the energy beam to the supported first powder body to form a first modeled object, irradiates the energy beam to the first modeled object, and the second powder.
  • a modeling system is provided that supplies granules and models the second modeled object.
  • the supporting device for supporting the base material having the first melting point, the irradiation device for irradiating the base material with the energy beam, and the second position different from the first melting point at the irradiation position of the energy beam.
  • a supply system that supplies a modeling material having a melting point, irradiates the energy beam to the base material, supplies the modeling material by the supply device, and provides a modeling system for modeling a modeling object on the base material. Is done.
  • the supporting device that supports the base material having the first solubility in the solvent, the irradiation device that irradiates the base material with the energy beam, and the modeling material at the irradiation position of the energy beam.
  • a second supply device that irradiates the substrate with the energy beam and supplies the modeling material by the supply device, and has a second solubility different from the first solubility in the solvent.
  • the support device that supports the base material having the first cutting property, the irradiation device that irradiates the base material with the energy beam, and the supply that supplies the modeling material to the irradiation position of the energy beam
  • a modeling system for modeling is provided.
  • the support device that supports the base material having the first characteristic, the irradiation device that irradiates the base material with the energy beam, and the supply device that supplies the modeling material to the irradiation position of the energy beam
  • a modeling system that irradiates the substrate with the energy beam and supplies the modeling material with the supply device, and models a modeled object having a second characteristic different from the first characteristic on the substrate.
  • the apparatus includes: a support device that supports the base material; and an irradiation device that is disposed below the support device and irradiates the base material with the energy beam, and is shaped at the energy beam irradiation position.
  • a modeling system is provided in which at least a part of the material is melted and then the melted modeling material is re-solidified, and a model is formed on the substrate from the re-solidified modeling material.
  • the ninth aspect supporting the first granular material, irradiating the first granular material with the energy beam, and supplying the second granular material to the irradiation position of the energy beam. Irradiating the energy beam to the supported first granular material to form a first modeled object, irradiating the first modeled object with the energy beam, and A modeling method for supplying and modeling the second modeled object is provided.
  • the substrate having the first melting point is supported, the substrate is irradiated with the energy beam, and the second melting point different from the first melting point is provided at the irradiation position of the energy beam.
  • the base material having the first solubility in the solvent is supported, the energy beam is irradiated onto the base material, and the modeling material is supplied to the irradiation position of the energy beam.
  • a modeling method for modeling is provided.
  • a modeling method is provided that irradiates the substrate with the energy beam and supplies the modeling material to model a model having a second cutting property different from the first cutting property on the substrate.
  • a thirteenth aspect including supporting a base material having a first characteristic, irradiating the base material with an energy beam, and supplying a modeling material to an irradiation position of the energy beam, A modeling method is provided in which the substrate is irradiated with the energy beam and the modeling material is supplied, and a modeling object having a second property different from the first property is modeled on the substrate.
  • the method includes supporting a base material and irradiating the base material with the energy beam from below the base material, and at least a part of the modeling material at the energy beam irradiation position.
  • a modeling method in which the molten modeling material is re-solidified after melting, and a model is formed on the substrate from the re-solidified modeling material.
  • a modeling system comprising: a support device that supports a base material; an irradiation device that irradiates the base material with an energy beam; and a supply device that supplies a modeling material to the irradiation position of the energy beam.
  • a material holding device that can be used and supported by the support device and holds a modeling material as the base material.
  • a modeling system comprising: a support device that supports a base material; an irradiation device that irradiates the base material with an energy beam; and a supply device that supplies a modeling material to the irradiation position of the energy beam.
  • a base material is provided that can be used and supported by the support device and has a strength lower than that of a modeled object modeled by the modeling system.
  • a modeling system comprising: a support device that supports a base material; an irradiation device that irradiates the base material with an energy beam; and a supply device that supplies a modeling material to the irradiation position of the energy beam.
  • a substrate is provided that can be used and supported by the support device and has a melting point different from the melting point of the shaped object that is shaped by the shaping system.
  • a modeling system comprising: a support device that supports a base material; an irradiation device that irradiates the base material with an energy beam; and a supply device that supplies a modeling material to the irradiation position of the energy beam.
  • a substrate is provided that can be used and supported by the support device and has a solubility that is lower than the solubility of the modeled object modeled by the modeling system in a solvent.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the modeling system of this embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the first specific example of the modeling operation.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a substrate disposed on a stage in the first specific example of the modeling operation.
  • FIG. 4A and FIG. 4B is a cross-sectional view showing a state in which the first structural layer is formed by irradiating the substrate with light in the first specific example of the modeling operation.
  • FIG. 5A to FIG. 5C are cross-sectional views showing how the first structural layer is irradiated with light to form the second structural layer in the first specific example of the modeling operation. It is.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the modeling system of this embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the first specific example of the modeling operation.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a substrate disposed on a stage in the first
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the three-dimensional structure formed by the first specific example of the modeling operation.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the three-dimensional structure is separated from at least a part of the base material in the first specific example of the modeling operation.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the second specific example of the modeling operation.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a substrate disposed on a stage in a second specific example of the modeling operation.
  • FIG. 10A and FIG. 10B is a cross-sectional view showing a state in which the first structural layer is formed by irradiating the base material with light in the second specific example of the modeling operation.
  • FIG. 10A and FIG. 10B is a cross-sectional view showing a state in which the first structural layer is formed by irradiating the base material with light in the second specific example of the modeling operation.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a three-dimensional structure formed by the second specific example of the modeling operation.
  • FIG. 12A and FIG. 12B is a cross-sectional view showing a state in which the three-dimensional structure is separated from at least a part of the base material in the second specific example of the modeling operation.
  • FIG. 13 is a flowchart showing the flow of the third specific example of the modeling operation.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a substrate disposed on a stage in a third specific example of the modeling operation.
  • FIG. 15A to FIG. 15C is a cross-sectional view showing a state in which the first structural layer is formed by irradiating the base material with light in the third specific example of the modeling operation.
  • FIG. 15A to FIG. 15C is a cross-sectional view showing a state in which the first structural layer is formed by irradiating the base material with light in the third specific example of the modeling operation.
  • FIG. 15A to FIG. 15C
  • FIG. 16A to FIG. 16C is a cross-sectional view showing a state in which the substrate is turned upside down in order to form the second and subsequent structural layers in the third specific example of the modeling operation.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a three-dimensional structure formed by the third specific example of the modeling operation.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a state in which the three-dimensional structure is separated from at least a part of the base material in the third specific example of the modeling operation.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view illustrating the structure of a modeling system that performs the fourth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 20 is a flowchart showing the flow of the fourth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a substrate disposed on a stage in a fourth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing the modeling material supplied to the base material in the fourth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing how the first structural layer is formed by irradiating the base material with light in the fourth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view illustrating a state in which the base material on which the first structural layer is formed is conveyed in the fourth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view illustrating another structure of the modeling system that performs the fourth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing the modeling material supplied to the base material in the fourth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing how the first structural layer is formed by irradiating the base material with light in the fourth specific example of
  • FIG. 26 is a flowchart showing the flow of the fifth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 27A to FIG. 27C is a cross-sectional view showing how the first structural layer is formed by irradiating the base material with light in the fifth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 28A and FIG. 28B is a cross-sectional view showing a state in which the three-dimensional structure is separated from at least a part of the base material in the fifth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 29 is a flowchart showing the flow of the sixth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view showing a substrate disposed on a stage in a sixth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view showing a substrate disposed on a stage in a sixth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 32A to FIG. 32C is a cross-sectional view showing a state in which the three-dimensional structure is separated from at least a part of the base material in the sixth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view showing a base material on which cracks are formed in the sixth specific example of the modeling operation.
  • FIG. 34 is a flowchart showing the flow of the seventh specific example of the modeling operation.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view showing a base material arranged on a stage in a seventh specific example of the modeling operation.
  • FIG. 36A and FIG. 36B is a cross-sectional view showing a state in which the three-dimensional structure is separated from at least a part of the base material in the seventh specific example of the modeling operation.
  • FIG. 1 illustrates an exemplary modeling system, a modeling method, a material holding device, and a substrate.
  • each of the X-axis direction and the Y-axis direction is a horizontal direction (that is, a predetermined direction in the horizontal plane), and the Z-axis direction is a vertical direction (that is, a direction orthogonal to the horizontal plane). Yes, it is substantially the vertical direction or the direction of gravity).
  • the rotation directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis are referred to as a ⁇ X direction, a ⁇ Y direction, and a ⁇ Z direction, respectively.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the modeling system 1 of the present embodiment.
  • the modeling system 1 is a three-dimensional structure (that is, a three-dimensional object having a size in any of the three-dimensional directions, and a three-dimensional object, in other words, an object having a size in the X, Y, and Z directions. ) ST can be formed.
  • the modeling system 1 can form the three-dimensional structure ST on the base material BM serving as a basis (that is, a base material) for forming the three-dimensional structure ST.
  • the modeling system 1 can form the three-dimensional structure ST by performing additional processing on the base material BM. When the base material BM is the stage 13 described later, the modeling system 1 can form the three-dimensional structure ST on the stage 13.
  • the modeling system 1 can form the three-dimensional structure ST on the object.
  • the modeling system 1 may form the three-dimensional structure ST integrated with the object.
  • the operation of forming the three-dimensional structure ST integrated with the object is equivalent to the operation of adding a new structure to the object.
  • the modeling system 1 may form a three-dimensional structure ST that can be separated from the object.
  • FIG. 1 shows an example in which the base material BM is an object held by the stage 13. In the following, description will be given using an example in which the base material BM is an object held by the stage 13.
  • the modeling system 1 forms the three-dimensional structure ST using the layered modeling technique. That is, it can be said that the modeling system 1 is a 3D printer that forms the three-dimensional structure ST using the layered modeling technique.
  • the additive manufacturing technique is also referred to as rapid prototyping, rapid manufacturing, or additive manufacturing.
  • the modeling system 1 forms the modeled object by processing the modeling material M with the light EL.
  • light LE for example, at least one of infrared light, visible light, and ultraviolet light can be used, but other types of light may be used.
  • the light EL is, for example, laser light.
  • the modeling material M is a material that can be melted by irradiation with light EL having a predetermined intensity or higher.
  • a modeling material M for example, at least one of a metal material and a resin material can be used.
  • the modeling material M other materials different from the metal material and the resin material may be used.
  • the modeling material M is a powdery or granular material. That is, the modeling material M is a granular material.
  • the modeling material M may not be a granular material, and for example, a wire-shaped modeling material or a gaseous modeling material may be used.
  • the modeling system 1 may form a modeled object by processing the modeling material M with an energy beam such as a charged particle beam.
  • the modeling system 1 includes a modeling head 11, a head drive system 12, a stage 13, and a control device 14. Furthermore, the modeling head 11 includes an irradiation system 111 and a material nozzle (that is, a supply system that supplies the modeling material M) 112.
  • the irradiation system 111 is an optical system (for example, a condensing optical system) for emitting the light EL from the emitting unit 113. Specifically, the irradiation system 111 is optically connected to a light source (not shown) that emits light EL via an optical transmission member (not shown) such as an optical fiber. The irradiation system 111 emits light EL propagating from the light source via the light transmission member. The irradiation system 111 irradiates light EL from the irradiation system 111 downward (that is, on the ⁇ Z side). A stage 13 is disposed below the irradiation system 111.
  • a light source not shown
  • an optical transmission member such as an optical fiber.
  • the irradiation system 111 emits light EL propagating from the light source via the light transmission member.
  • the irradiation system 111 irradiates light EL from the irradiation system 111 downward (that is, on the
  • the irradiation system 111 can irradiate the light EL toward the base material BM. Specifically, the irradiation system 111 irradiates the light EL to the irradiation region EA having a predetermined shape set on the base material BM as a region to which the light EL is irradiated (typically condensed). Furthermore, the state of the irradiation system 111 can be switched between a state in which the irradiation area EA is irradiated with the light EL and a state in which the irradiation area EA is not irradiated with the light EL under the control of the control device 14.
  • the direction of the light EL emitted from the irradiation system 111 is not limited to just below (that is, the direction that coincides with the Z axis), and may be, for example, a direction inclined by a predetermined angle with respect to the Z axis. .
  • the material nozzle 112 has a supply outlet 114 for supplying the modeling material M.
  • the material nozzle 112 supplies the modeling material M from the supply outlet 114 (specifically, injection, ejection, or injection).
  • the material nozzle 112 is physically connected to a material supply device (not shown) that is a supply source of the modeling material M via a powder transmission member such as a pipe (not shown).
  • the material nozzle 112 supplies the modeling material M supplied from the material supply device via the powder transmission member.
  • the material nozzle 112 is drawn in a tube shape, but the shape of the material nozzle 112 is not limited to this shape.
  • the material nozzle 112 supplies the modeling material M from the material nozzle 112 downward (that is, toward the ⁇ Z side).
  • a stage 13 is disposed below the material nozzle 112.
  • the material nozzle 112 supplies the modeling material M toward the base material BM.
  • the traveling direction of the modeling material M supplied from the material nozzle 112 is a direction inclined by a predetermined angle (an acute angle as an example) with respect to the Z axis, but is directly below (that is, a direction coincident with the Z axis). May be.
  • a plurality of material nozzles 112 may be provided.
  • the material nozzle 112 is aligned with the irradiation system 111 such that the irradiation system 111 supplies the modeling material M toward the irradiation area EA where the light EL is irradiated. That is, the material nozzle 112 and the irradiation are set so that the supply area MA and the irradiation area EA set in the base material BM as an area where the material nozzle 112 supplies the modeling material M coincides (or at least partially overlaps).
  • the system 111 is aligned. Note that the material nozzle 112 is positioned so as to supply the modeling material M to the molten pool MP (see FIG.
  • the material nozzle 112 may be aligned so that the supply area MA for supplying the modeling material M and the area of the molten pool MP partially overlap each other.
  • the head drive system 12 moves the modeling head 11.
  • the head drive system 12 moves the modeling head 11 along each of the X axis, the Y axis, and the Z axis.
  • the head drive system 12 may move the modeling head 11 along at least one of the ⁇ X direction, the ⁇ Y direction, and the ⁇ Z direction in addition to the X axis, the Y axis, and the Z axis.
  • the head drive system 12 includes, for example, a motor.
  • the irradiation area EA also moves with respect to the work W on the work W.
  • the head drive system 12 can change the positional relationship between the workpiece W and the irradiation area EA (in other words, the positional relationship between the stage 13 holding the workpiece W and the irradiation area EA) by moving the modeling head 11. It is. Moreover, the head drive system 12 can change the positional relationship between the workpiece W and the supply area MA (in other words, the positional relationship between the stage 13 holding the workpiece W and the supply area MA) by moving the modeling head 11. It is. The head drive system 12 may move the irradiation system 111 and the material nozzle 112 separately.
  • the head drive system 12 may be capable of adjusting at least one of the position of the ejection unit 113, the direction of the ejection unit 113, the position of the supply outlet 114, and the direction of the supply outlet 114.
  • the irradiation area EA where the irradiation optical system 111 irradiates the light EL and the supply area MA where the material nozzle 112 supplies the modeling material M can be controlled separately.
  • the stage 13 can hold the base material BM.
  • the stage 13 can further release the held base material BM.
  • the irradiation system 111 described above irradiates the light EL in at least a part of the period in which the stage 13 holds the base material BM.
  • the material nozzle 112 described above supplies the modeling material M in at least a part of the period in which the stage 13 holds the base material BM.
  • a part of the modeling material M supplied by the material nozzle 112 may be scattered or spilled from the surface of the base material BM to the outside of the base material BM (for example, around the stage 13).
  • the modeling system 1 may include a recovery device that recovers the scattered modeling material M around the stage 13.
  • the control device 14 controls the operation of the modeling system 1.
  • the control device 14 may include, for example, an arithmetic device such as a CPU (Central Processing Unit), or a storage device such as a memory.
  • the control device 14 controls the emission mode of the light EL by the irradiation system 111.
  • the emission mode includes, for example, at least one of the intensity of the light EL and the light emission timing.
  • the emission mode includes, for example, at least one of the length of the light emission time of the pulsed light and the ratio of the light emission time of the pulsed light to the extinction time (so-called duty ratio). Also good.
  • the control device 14 controls the movement mode of the modeling head 11 by the head drive system 12.
  • the movement mode includes, for example, at least one of a movement amount, a movement speed, a movement direction, and a movement timing. Further, the control device 14 controls the supply mode of the modeling material M by the material nozzle 112.
  • the supply mode includes, for example, a supply amount (particularly, a supply amount per unit time).
  • the modeling system 1 performs a modeling operation for forming the three-dimensional structure ST on the base material BM. Particularly in the present embodiment, the modeling system 1 relatively easily removes (that is, separates) at least a part of the base material BM from the formed three-dimensional structure ST after the three-dimensional structure ST is formed.
  • the three-dimensional structure ST is formed so that That is, the modeling system 1 performs a modeling operation for forming the three-dimensional structure ST that can be relatively easily separated from at least a part of the base material BM. In other words, the modeling system 1 performs a modeling operation for forming the three-dimensional structure ST that can relatively easily remove at least a part of the base material BM.
  • relatively easily removing is based on removing the three-dimensional structure ST from the base material BM (separating the three-dimensional structure ST from the base material BM). It may mean that it is easy for the case where the material BM and the three-dimensional structure are integrated.
  • the modeling system 1 determines the difference between the characteristics of the base material BM and the characteristics of the three-dimensional structure ST in order to form the three-dimensional structure ST that can be separated from at least a part of the base material BM.
  • the modeling system 1 forms the three-dimensional structure ST that can be separated from at least a part of the base material BM by forming the three-dimensional structure ST having different characteristics from the base material BM on the base material BM.
  • the modeling system 1 can be separated from at least a part of the base material BM by forming the three-dimensional structure ST having the second characteristic different from the first characteristic on the base material BM having the first characteristic.
  • a three-dimensional structure ST is formed.
  • a first specific example to a seventh specific example of the modeling operation will be described in order.
  • the first specific example of the modeling operation is to form a three-dimensional structure ST that can be separated from at least a part of the base material BM.
  • a modeling material M for example, a granular or powdery modeling material M
  • the three-dimensional structure ST is solidified, for example, a modeling having a size larger than that of the granular or powdered modeling material M
  • the difference in properties of material M is used.
  • a granular or powdery form that is a separable unit constituent that constitutes the base material BM.
  • a base material BM that is an accumulation of granular or powdery modeling material M (hereinafter, the base material BM used in the first specific example is appropriately referred to as “base material BM1”). Is arranged (that is, prepared) on the stage 13 (step S11 in FIG. 2).
  • the base material BM1 is simply arranged on the stage 13 as it is, there is a possibility that the accumulation of the modeling material M collapses due to the weight of the modeling material M constituting the base material BM1.
  • the base material BM1 in a state where the modeling material M is stacked in a cone shape or a convex shape may be disposed.
  • the possibility that the surface of the base material BM1 (specifically, the surface irradiated with the light EL and the surface on the + Z side) becomes a plane (particularly a plane along the XY plane) is relatively Low.
  • the modeling system 1 is configured such that the surface of the base material BM1 is not flat when the surface of the base material BM1 is flat.
  • the possibility that the three-dimensional structure ST can be appropriately formed is increased.
  • the base material BM ⁇ b> 1 that is an accumulation of granular or powdery modeling material M that is appropriately held by the material holding device may be arranged on the stage 13.
  • a base material BM ⁇ b> 1 that is an accumulation of granular or powdery modeling material M in a state of being accommodated in the case 1511 may be disposed on the stage 13.
  • the case 1511 can prevent the modeling material M constituting the base material BM1 from collapsing in order to prevent the surface of the base material BM1 from becoming flat due to the collapse of the modeling material M constituting the base material BM1.
  • a side wall member 1512 may be provided.
  • the modeling material M constituting the base material BM1 is held in a region surrounded by the side wall member 1512.
  • the side wall member 1512 may be a cylindrical member extending in the Z-axis direction.
  • the modeling system 1 (or an external device of the modeling system 1 or a user of the modeling system 1) uses a squeezing blade or the like so that the surface of the base material BM1 becomes a flat surface.
  • the surface of BM1 may be leveled.
  • At least one surface of the case 1511 may be an opening through which the light EL can pass. As a result, irradiation of the light EL to the base material BM1 accommodated in the case 1511 is not hindered by the case 1511.
  • the modeling system 1 forms the three-dimensional structure ST on the base material BM1 using the layered modeling technique under the control of the control device 14 (step S12 to step S13 in FIG. 2). Specifically, the modeling system 1 sequentially forms a plurality of structural layers SL obtained by cutting the three-dimensional structure ST along the Z-axis direction one by one in order. ST is formed. That is, the modeling system 1 forms the three-dimensional structure ST by sequentially forming a plurality of structural layers SL arranged along the Z-axis direction. As a result, a three-dimensional structure ST that is a stacked structure in which a plurality of structural layers SL are stacked is formed.
  • the modeling system 1 forms the three-dimensional structure ST on the base material BM1 based on the three-dimensional model data (for example, CAD (Computer Aided Design) data) of the three-dimensional structure ST to be formed. Also good.
  • the three-dimensional model data may include data representing the shape (particularly the three-dimensional shape) of the three-dimensional structure ST.
  • the modeling system 1 first uses the first additive manufacturing method to form the first structural layer SL among the plurality of structural layers SL constituting the three-dimensional structure ST. It forms in material BM1 (step S12 of FIG. 2). Thereafter, the modeling system 1 uses the second layered manufacturing method different from the first layered manufacturing method, and the second and subsequent structural layers SL among the plurality of structural layers SL constituting the three-dimensional structure ST. Are sequentially formed on the first structural layer SL (step S13 in FIG. 2).
  • the first layered modeling method is a modeling method capable of forming a modeled object (further, the structural layer SL) by irradiating the modeling material M constituting the base material BM1 with light EL. That is, the first layered modeling method is a modeling method that can form a modeled object (further, the structural layer SL) by irradiating the modeling material M supplied in advance with the light EL.
  • the forming system 1 includes a powder bed fusion bonding method (PBF: Powder Bed Fusion method) such as a powder sintered additive manufacturing method (SLS: Selective Laser Sintering method). ) Is used.
  • PPF Powder Bed Fusion method
  • SLS Selective Laser Sintering method
  • the modeling system 1 may use another modeling method (for example, a binder jetting method or the like) as the first additive manufacturing method.
  • the modeling system 1 performs modeling corresponding to the surface of the base material BM1 under the control of the control device 14.
  • An irradiation area EA is set in a desired area on the surface MS, and light EL is irradiated from the irradiation system 111 to the irradiation area EA. Note that an area occupied by the light EL emitted from the irradiation system 111 on the modeling surface MS may be referred to as an irradiation area EA.
  • the focus position of the light EL matches the modeling surface MS. However, it may be set at a position shifted from the modeling surface MS in the Z-axis direction.
  • the modeling material M below the irradiation area EA that is, the modeling material M constituting a part of the base material BM1 is melted by the light EL emitted from the irradiation system 111. To do.
  • the control apparatus 14 does not contact the case 1511 with the modeling material M melted by the irradiation with the light EL (for example, the unmelted modeling material M is interposed between the melted modeling material M and the case 1511).
  • the characteristics of the light EL for example, at least one of intensity and focus position
  • the control device 14 replaces at least one of the moving speed of the stage 13 and the scanning speed of the light EL so that the modeling material M melted by the irradiation of the light EL does not come into contact with the case 1511. May be controlled.
  • the molten modeling material M is cooled and solidified (that is, solidified) again.
  • a part of the base material BM1 is converted into a shaped object corresponding to the re-solidified modeling material M.
  • the melted modeling material M is not resolidified so as to be relatively firmly bonded to the case 1511. That is, the molten modeling material M is re-solidified in a state where it is not relatively firmly coupled to the case 1511. Therefore, the re-solidified modeling material M is not relatively firmly bonded to the case 1511.
  • a series of modeling processes including melting of the modeling material M by the light irradiation EL and re-solidification of the melted modeling material M is repeated while moving the modeling head 11 along the XY plane with respect to the modeling surface MS. .
  • the light EL is selectively emitted to the irradiation area EA set in the area where the modeled object is to be formed, while the light EL is applied to the irradiation area EA set in the area where the modeled object is not desired to be formed. Not selectively irradiated.
  • the irradiation area EA is not set in the area where it is not desired to form the modeled object.
  • the modeling system 1 moves the irradiation area EA along the predetermined movement trajectory on the modeling surface MS, and emits light at a timing according to the distribution of the area where the object is to be formed (that is, the pattern of the structural layer SL1).
  • the EL is irradiated onto the modeling surface MS.
  • a structural layer SL that is, a first structural layer SL
  • a structural layer SL corresponding to an assembly of a modeled object by the resolidified modeling material M is formed on the modeling surface MS.
  • the irradiation area EA is moved with respect to the modeling surface MS.
  • the modeling surface MS may be moved with respect to the irradiation area EA.
  • the second additive manufacturing method is a modeling method in which the modeling material M supplied from the material nozzle 112 is irradiated with the light EL to form a modeled object (further, the structural layer SL). That is, in the second additive manufacturing method, a modeling method capable of forming a modeled object (further, the structural layer SL) by irradiating the light EL from the irradiation system 111 while supplying the modeling material M from the material nozzle 112. It is.
  • the modeling system 1 uses a directional energy deposition method (DED: Direct Energy Deposition method).
  • the modeling system 1 uses a laser overlay welding (LMD) method which is an example of a directional energy deposition method.
  • Laser overlay welding methods include direct metal deposition, direct energy deposition, laser cladding, laser engineered net shaping, direct write fabrication, laser consolidation, and shape deposition.
  • Deposition Manufacturing, Wire-Feed Laser Deposition, Gas Through Wire, Laser Powder Fusion, Laser Metal Forming, Selective Laser Powder Remelting, Laser Direct Casting, Laser -It may be called powder deposition, laser additive manufacturing, or laser rapid forming.
  • the modeling system 1 may use another modeling method (for example, at least one of a laser metal fusion (LMF) method and an inkjet method) as the second additive manufacturing method.
  • LMF laser metal fusion
  • the modeling system 1 controls the surface of the first structural layer SL under the control of the control device 14.
  • the irradiation area EA is set in a desired area on the modeling surface MS corresponding to the surface to which the light EL is irradiated and is the + Z side surface
  • the irradiation system 111 is applied to the irradiation area EA. Irradiate light EL.
  • the modeling material M constituting the molten pool that is, the first structural layer SL
  • the modeling material M constituting the molten pool that is, the first structural layer SL
  • the modeling material M constituting the molten pool is formed in a desired region on the modeling surface MS by the light EL emitted from the irradiation system 111.
  • a pool (MP of liquid modeling material M) MP formed by melting by irradiation with light EL is formed. Further, as shown in FIG. 5B, the modeling system 1 sets a supply area MA in a desired area on the modeling surface MS under the control of the control device 14, and the material nozzle 112 for the supply area MA.
  • the modeling material M is supplied from
  • the irradiation area EA and the supply area MA coincide with each other as described above, the supply area MA is set to an area where the molten pool MP is formed. For this reason, the modeling system 1 supplies the modeling material M from the material nozzle 112 with respect to the molten pool MP, as shown in FIG.5 (b). As a result, the modeling material M supplied to the molten pool MP melts.
  • the modeling material M melted in the molten pool MP is cooled and solidified (that is, solidified) again.
  • the re-solidified modeling material M is deposited on the modeling surface MS. That is, a modeled object is formed by the deposit of the re-solidified modeling material M. That is, a modeling object is formed by performing an additional process of adding a deposit of the modeling material M to the modeling surface MS.
  • a series of modeling processes including formation of the molten pool MP by such light irradiation EL, supply of the modeling material M to the molten pool MP, melting of the supplied modeling material M and re-solidification of the molten modeling material M, It repeats, moving the modeling head 11 along the XY plane with respect to the modeling surface MS.
  • the light EL is selectively irradiated to the irradiation area EA set in the area where the modeled object is to be formed, while being set in the area where the modeled object is not desired to be formed.
  • the irradiation area EA is not selectively irradiated.
  • a structural layer SL corresponding to an aggregate of a modeled object by the resolidified modeling material M is formed on the modeling surface MS. That is, the second structural layer SL is formed on the first structural layer SL.
  • the operation for forming the new structural layer SL using the second additive manufacturing method is repeated after setting the surface of the formed structural layer SL as a new modeling surface MS as necessary.
  • the third and subsequent structural layers SL are formed.
  • a three-dimensional structure is formed by a laminated structure in which a plurality of structural layers SL are laminated along the Z axis (that is, along the direction from the bottom surface to the top surface of the molten pool MP).
  • An object ST is formed.
  • the three-dimensional structure ST is separated from at least a part of the base material BM1 (Step S14 in FIG. 2). Specifically, in the first specific example, the three-dimensional structure ST is separated from at least a part of the base material BM1 by removing the three-dimensional structure ST from the case 1511.
  • the three-dimensional structure ST is in a floating state in the powdery or granular modeling material M constituting the base material BM1. Between the three-dimensional structure ST and the case 1511, there is a granular or powdery modeling material M that is not melted (and as a result is not re-solidified).
  • the three-dimensional structure ST is not relatively firmly coupled to the base material BM1 and is not relatively firmly coupled to the case 1511.
  • the three-dimensional structure ST is not integrated with the base material BM1 and is not integrated with the case 1511.
  • the lowermost layer (that is, the first layer) structural layer SL constituting the three-dimensional structure ST is not relatively firmly coupled to the case 1511.
  • the three-dimensional structure ST can be separated from the base material BM1 and can be separated from the case 1511. Therefore, in the first specific example, as shown in FIG. 7, the three-dimensional structure ST can be easily taken out from the case 1511.
  • the three-dimensional structure ST can be easily taken out from the base material BM1 accommodated in the case 1511. For this reason, the three-dimensional structure ST can be separated from at least a part of the base material BM1 (in the example shown in FIG. 7, most or the whole of the base material BM1). That is, it is possible to relatively easily remove at least a part of the base material BM1 (in the example illustrated in FIG. 7, most or all of the base material BM1) from the three-dimensional structure ST.
  • the three-dimensional structure ST may be regarded as being supported by the stage 13 via the base material BM1. Further, the three-dimensional structure ST may be regarded as not in contact with the stage 13. In addition, it may be considered that the base material BM1 is positioned between the entire three-dimensional structure ST and the stage 13, or the entire three-dimensional structure ST may be regarded as being away from the stage 13.
  • the modeling system of the comparative example in which all of the plurality of structural layers SL constituting the three-dimensional structure ST are formed by the second additive manufacturing method is generally the above-described modeling material.
  • a relatively hard solid base material for example, a metal plate
  • the modeling system of the comparative example needs to form the molten pool MP on the upper surface of the base material when the first structural layer SL is formed.
  • a three-dimensional structure ST that is relatively firmly integrated with a base material such as a metal plate is formed.
  • the base material BM1 can be relatively easily removed from the three-dimensional structure ST, which is beneficial compared to the modeling system of the comparative example. The technical effect can be enjoyed.
  • the base material BM1 is an accumulation of the modeling material M that is the same as the modeling material M supplied by the material nozzle 112.
  • the base material BM1 may be an accumulation of modeling material M1 different from the modeling material M supplied by the material nozzle 112.
  • the base material BM1 is an accumulation of modeling material M1 having different characteristics (for example, at least one of type, material, melting point, particle size, light EL absorption characteristics, etc.) from the modeling material M supplied by the material nozzle 112. It may be. Even in this case, as long as it is possible to form the modeled object (particularly, the first structural layer SL) by irradiating the modeling material M1 with the light EL, it is possible to enjoy the same effects as described above. .
  • the modeling system 1 is melted by irradiation with the light EL when the first structural layer SL is formed using the first layered modeling method (for example, powder bed fusion bonding method).
  • the modeling material M is melted so that the modeling material M does not come into contact with the case 1511.
  • the modeling system 1 may melt the modeling material M so that at least a part of the modeling material M melted by irradiation with the light EL is in contact with the case 1511. Even in this case, if the molten modeling material M is not re-solidified so as to be relatively firmly bonded to the case 1511, it can be relatively easily separated from the base material BM1 (further, the case 1511).
  • the three-dimensional structure ST can be formed.
  • the modeling material M is supplied from the material nozzle 112 when the first structural layer SL of the plurality of structural layers SL constituting the three-dimensional structure ST is formed on the base material BM1. You may do it.
  • the surface of the base material BM1 is not limited to a flat surface and may be a curved surface.
  • the stage 13 may be moved instead of or in addition to the movement of the modeling head 11 and is injected from the modeling head 11.
  • the irradiation area EA may be moved by changing the direction of the light to be emitted.
  • the three-dimensional structure ST may be formed only by the first laminated molding method. Even in this case, since the three-dimensional structure ST can be in a floating state in the powdery or granular modeling material M constituting the base material BM1, the three-dimensional structure ST is separated from the base material BM1. It can be in a state where it can be separated from the case 1511.
  • the second specific example of the modeling operation is a physical application applied from the outside in order to form a three-dimensional structure ST that can be separated from at least a part of the base material BM.
  • a difference in characteristics that the durability of the base material BM and the three-dimensional structure ST with respect to impact is different is utilized.
  • the strength for example, proportional limit, elastic limit, Differences in characteristics such as yield point or yield strength, tensile strength, compressive strength, shear strength, bending strength, fatigue strength, impact value, etc.
  • the flow of the second specific example of the modeling operation will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • a base material BM including a lump of granular or powdery modeling material M (hereinafter, the base material BM used in the second specific example is appropriately referred to as “base material BM2”). It arrange
  • the modeling material M is hardened to such an extent that it can be placed on the stage 13 while maintaining the solid shape.
  • the base material BM2 is arranged on the stage 13 without the need for the case 1511 used for arranging the base material BM1 on the stage 13 in the first specific example described above. Is possible.
  • the modeling material M constituting the base material BM2 has a physical action, a chemical action, an electrical action, a magnetic action on the modeling material M collected in order to form a lump (that is, an accumulation of the modeling material M), It may be hardened by adding at least one of an optical action and a thermal action.
  • the modeling material M constituting the base material BM2 may be hardened by applying pressure (that is, compressed) to the accumulation of the modeling material M so as to solidify the accumulation.
  • the modeling material M constituting the base material BM2 is an accumulation of the modeling material M so that the modeling material M is partially melted (that is, partially melted) and partially fixed to the surrounding modeling material M. May be hardened by heating.
  • the base material BM2 made of the hardened modeling material M may be arranged on the stage 13.
  • the base material BM2 constituted by the solidified modeling material M may be disposed on the stage 13.
  • the modeling system 1 may include a solidifying device for solidifying the modeling material M constituting the base material BM2.
  • the modeling system 1 includes the solidified modeling material M on the stage 13 by irradiating the modeling material M supplied from the material nozzle 112 to the stage 13 with the light EL to solidify the modeling material M.
  • the base material BM2 may be formed.
  • the modeling system 1 can form the base material BM2 even without the solidification device described above.
  • the base material BM2 may be formed by bonding the modeling material M to each other with a binding material such as an adhesive.
  • the base material BM2 includes a mass of the modeling material M that is relatively weakly hardened so as to have lower durability against physical impact than the three-dimensional structure ST.
  • the base material BM2 includes a mass of the modeling material M that is not firmly hardened so as to have higher durability against physical impact than the three-dimensional structure ST.
  • the three-dimensional structure ST is a modeled object formed by the solidification of the modeling material M once melted in a liquid state. For this reason, the durability of the three-dimensional structure ST against physical impact is relatively high.
  • the base material BM2 formed by applying pressure to the accumulation of the modeling material M is only that the modeling material M constituting the base material BM2 is fixed mainly by frictional force.
  • the durability against physical impact is relatively low.
  • the base material BM2 formed by partially melting the modeling material M and partially adhering to the surrounding modeling material M is partially formed by the modeling material M constituting the base material BM2. Because it is only fixed, the durability against physical impact is relatively low. Therefore, the base material BM2 composed of the modeling material M hardened so as to have lower durability against physical impact than the three-dimensional structure ST can be formed relatively easily.
  • the surface of the base material BM2 (specifically, the surface irradiated with the light EL and the surface on the + Z side) is a plane (in particular, a plane along the XY plane). Therefore, the base material BM2 has a plate shape or a disk shape. However, the surface of the base material BM2 may not be a flat surface (for example, may be a curved surface), and the base material BM2 may have an arbitrary shape.
  • the modeling system 1 forms the three-dimensional structure ST on the base material BM2 using the layered modeling technique under the control of the control device 14 (step S22 in FIG. 8).
  • the modeling system 1 can irradiate the modeling material M supplied from the material nozzle 112 with the light EL to form a modeled object (further, the structural layer SL) described above.
  • a plurality of structural layers SL constituting the three-dimensional structure ST are sequentially formed on the base material BM2 by using an additive manufacturing method (for example, the laser overlay welding method described above).
  • the modeling system 1 controls the surface (specifically, the surface of the base material BM2 under the control of the control device 14).
  • the irradiation area EA is set in a desired area on the modeling surface MS corresponding to the surface to which the light EL is irradiated and the surface on the + Z side), and the light EL is emitted from the irradiation system 111 to the irradiation area EA Irradiate.
  • the modeling system 1 sets a supply area MA in a desired area on the modeling surface MS under the control of the control device 14, and the material nozzle 112 for the supply area MA.
  • the modeling material M is supplied from As a result, as shown in FIG. 10A, the molten pool MP is formed in a desired region on the modeling surface MS, and the modeling material M is supplied to the molten pool MP. At this time, the molten pool MP may be formed by melting the modeling material M constituting a part of the base material BM2 in addition to the modeling material M supplied from the material nozzle 112. Thereafter, when the light EL is no longer applied to the molten pool MP as the modeling head 11 moves, the modeling material M melted in the molten pool MP is cooled and solidified (that is, solidified) again. As a result, as shown in FIG. 10B, a modeled object is formed on the modeling surface MS by the solidified modeling material M deposit.
  • the molten pool MP is formed by melting the modeling material M constituting a part of the base material BM2 as described above, a part of the base material BM2 is resolidified. It is converted into a model corresponding to A series of modeling processes including formation of the molten pool MP by such light irradiation EL, supply of the modeling material M to the molten pool MP, melting of the supplied modeling material M and re-solidification of the molten modeling material M, While irradiating the light EL at a timing according to the distribution of the region where the modeled object is to be formed (that is, the pattern of the structural layer SL) and moving the modeling head 11 relative to the modeling surface MS along the XY plane Repeated.
  • a structural layer SL corresponding to an aggregate of a modeled object by the re-solidified modeling material M is formed on the modeling surface MS. That is, the first structural layer SL is formed on the base material BM2.
  • the three-dimensional structure ST is separated from at least a part of the base material BM2 (Step S23 in FIG. 8).
  • the base material BM2 has lower durability against physical impact than the three-dimensional structure ST.
  • the base material BM2 has lower impact resistance than the three-dimensional structure ST. That is, the base material BM2 is more easily pulverized (in other words, destroyed) by physical impact than the three-dimensional structure ST.
  • the modeling system 1 in order to separate the three-dimensional structure ST from at least a part of the base material BM2, the modeling system 1 (or an external device of the modeling system 1 or a user of the modeling system 1) As shown in FIG. 12A, a physical impact having an appropriate strength is applied to the substrate BM2.
  • the modeling system 1 or the like may apply a physical impact having an appropriate strength (that is, a physical action caused by the kinetic energy of the impact application member) to the base material BM2 using an impact application member such as a hammer.
  • a physical impact having an appropriate strength that is, a physical action caused by the kinetic energy of the impact application member
  • the modeling system 1 or the like applies an ultrasonic wave or the like to the base material BM2 and applies a physical impact of an appropriate strength (that is, a physical action such as vibration caused by irradiation of an ultrasonic wave or the like) to the base material BM2.
  • the base material BM2 is pulverized as shown in FIG. That is, the base material BM2 is pulverized and separated into a powdery or granular modeling material M.
  • a three-dimensional structure is formed from at least a part of the base material BM2 (in the example shown in FIG. 12B, most or all of the base material BM2).
  • ST is separable. That is, it is possible to relatively easily remove at least a part of the base material BM2 from the three-dimensional structure ST (in the example shown in FIG. 12B, most or all of the base material BM2).
  • the three-dimensional structure ST may be regarded as being supported by the stage 13 via the base material BM2. Further, the three-dimensional structure ST may be regarded as not in contact with the stage 13. In addition, it may be considered that the base material BM2 is positioned between the entire three-dimensional structure ST and the stage 13, or the entire three-dimensional structure ST may be regarded as being away from the stage 13.
  • the material nozzle 112 sprays the modeling material M in the process in which the three-dimensional structure ST is formed on the base material BM2.
  • the physical impact typically physical action resulting from the impact which the modeling material M inject
  • the injection of the modeling material M can be added. There is sex.
  • the base material BM2 is crushed by a physical impact applied to the base material BM2 in the process of forming the three-dimensional structure ST on the base material BM2, the three-dimensional structure ST is formed on the base material BM2 in the first place. I can't. For this reason, even if the base material BM2 has high durability or impact resistance to the extent that the base material BM2 is not broken by a physical impact applied to the base material BM2 in the process of forming the three-dimensional structure ST on the base material BM2. Good.
  • the base material BM2 is a structure in which the same modeling material M as the modeling material M supplied by the material nozzle 112 is hardened.
  • the base material BM2 may be a structure in which a modeling material M2 different from the modeling material M supplied by the material nozzle 112 is hardened.
  • the base material BM2 is solidified with a modeling material M2 having different characteristics (for example, at least one of the kind, material, melting point, particle size, light EL absorption characteristics, etc.) from the modeling material M supplied by the material nozzle 112. It may be a structure.
  • the modeling material M does not have to be supplied from the material nozzle 112 to the supply area MA which is a desired area on the modeling surface MS.
  • the first structural layer SL may be formed by melting and solidifying the modeling material M constituting a part of the base material BM2.
  • the modeling system 1 forms the three-dimensional structure ST using the same additive manufacturing method.
  • the modeling system 1 may change the layered modeling method to be used in the process of forming the three-dimensional structure ST. That is, since the modeling system 1 forms a part of the three-dimensional structure ST, a layered modeling method different from the additive manufacturing method used to form another part of the three-dimensional structure ST may be used. .
  • the third specific example of the modeling operation is to form the base material BM and the three-dimensional structure in order to form the three-dimensional structure ST that can be separated from at least a part of the base material BM.
  • the difference between at least one of the absorption characteristic and the transmission characteristic of the object ST with respect to the light EL is used.
  • the flow of the third specific example of the modeling operation will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the base material BM having the property of allowing light EL to pass (hereinafter, the base material BM used in the third specific example is appropriately referred to as “base material BM3”). ) Is placed on the stage 13 (step S31 in FIG. 13). For this reason, base material BM contains the member which can let light EL pass.
  • the “member that transmits the light EL” is a member that has a light transmittance of at least a predetermined rate (for example, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, etc.). It may mean.
  • the base material BM3 is arranged on the stage 13 in a state of facing the counter substrate 1531.
  • the base material BM3 is disposed on the stage 13 with the counter substrate 1531 positioned below the base material BM3 (that is, on the stage 13 side or the ⁇ Z side). That is, the base material BM3 is disposed on the stage 13 in a state where the base material BM3 is located above the counter substrate 1531 (that is, the modeling head 11 side or the + Z side).
  • the counter substrate 1531 is positioned on the stage 13, and the base material BM3 is positioned above the counter substrate 1531.
  • the base material BM3 is arranged on the stage 13 in a state where a gap 1533 is secured between the base material BM3 and the counter substrate 1531 via the spacer 1532.
  • the spacer 1532 may be a cylindrical member, or may be a plurality of columnar members arranged so as to have an interval in the X or Y direction.
  • the modeling material M is accommodated in the gap 1533.
  • the modeling material M may be supplied to the gap 1533 in accordance with the timing at which the base material BM3 is arranged on the stage 13, or the modeling material M is preliminarily placed before the base material BM3 is arranged on the stage 13. It may be supplied.
  • the surface of the base material BM3 that faces the gap 1533 (the surface facing the ⁇ Z side in the example shown in FIG. 14) 1534 is a flat surface, but may include a curved portion, and may be a curved surface. Also good.
  • a surface (surface facing the + Z side in the example shown in FIG. 14) 1535 of the counter substrate 1531 facing the gap 1533 is a flat surface, but may include a curved surface portion or a curved surface. Good.
  • the surface 1534 of the base material BM3 that faces the gap 1533 is parallel to the face 1535 of the counter substrate 1531 that faces the gap 1533, but it may not be parallel.
  • the modeling system 1 irradiates the modeling material M accommodated in the gap 1533 via the base material BM3 with the light EL, thereby the first layer among the plurality of structural layers SL constituting the three-dimensional structure ST.
  • the structural layer SL is formed (step S32 in FIG. 13).
  • the modeling system 1 adjusts the focus position of the light EL to an arbitrary position in the gap 1533 in the Z-axis direction under the control of the control device 14.
  • the modeling system 1 then irradiates light EL from the irradiation system 111.
  • the light EL is irradiated to the modeling material M accommodated in the gap 1533 through the base material BM3.
  • the light EL passing through the base material BM3 is irradiated from the surface 1536 opposite to the surface 1534 of the base material BM3 toward the surface 1534 of the modeling material M accommodated in the gap 1533.
  • the modeling material M irradiated with the light EL among the modeling material M accommodated in the gap 1533 is melted.
  • the molten modeling material M is not irradiated with the light EL as the modeling head 11 moves, the molten modeling material M is cooled and solidified (that is, solidified) again.
  • a modeled object corresponding to the re-solidified modeling material M is formed in a part of the gap 1533.
  • a series of modeling processes including melting of the modeling material M by such light irradiation EL and re-solidification of the melted modeling material M depends on a distribution pattern (that is, a pattern of the structural layer SL) in which a modeled object is to be formed. It is repeated while irradiating the light EL at the same timing and moving the modeling head 11 relative to the base material BM3 along the XY plane.
  • a structural layer SL that is, the first structural layer SL
  • the structural layer SL facing the base material BM3 and the counter substrate 1531 is formed between the base material BM3 and the counter substrate 1531.
  • the first structural layer SL is formed by the light EL through the base material BM3.
  • the part corresponding to the modeling material M to be melted in order to form at least the first structural layer SL of the base material BM3 is formed of a member through which the light EL can pass. That is, the base material BM3 has a light passage region through which the light EL can pass in a portion corresponding to the modeling material M to be melted to form at least the first structural layer SL.
  • at least a portion of the base material BM3 facing the gap 1533 that accommodates the modeling material M may be formed of a member through which the light EL can pass.
  • the base material BM3 may have a light passage region through which the light EL can pass at least in a portion facing the gap 1533 that accommodates the modeling material M.
  • the whole base material BM3 may be a member through which the light EL can pass, or a part of the base material BM3 may be a member through which the light EL can pass.
  • the surface 1534 facing the gap 1533 is a flat surface of the surface of the base material BM3, when the structural layer SL is formed so as to contact the surface 1534, the surface of the surface of the structural layer SL facing the base material BM3. (In the example shown in FIG. 15C, the surface facing the + Z side) is also a flat surface. Similarly, the surface 1535 of the surface of the counter substrate 1531 that faces the gap 1533 is a flat surface. Therefore, when the structural layer SL is formed so as to be in contact with the surface 1535, the surface of the structural layer SL on the counter substrate 1531 The facing surface (in the example shown in FIG. 15C, the surface facing the -Z side) is also a flat surface.
  • the surface 1534 is parallel to the surface 1535, the surface of the structural layer SL that faces the base material BM3 and the surface of the structural layer SL that faces the counter substrate 1531 are parallel to each other. That is, in the third specific example, the first structural layer SL is formed in which two surfaces facing each other along the direction in which the plurality of structural layers SL are stacked (that is, the Z-axis direction) are parallel to each other. The Such a first structural layer SL contributes to appropriate formation of the second and subsequent structural layers SL on the first structural layer SL.
  • the base material BM3 has a characteristic that the light EL can pass therethrough.
  • the light EL is attenuated by the base material BM3 unless the transmittance of the base material BM3 with respect to the light EL is 100%.
  • the transmittance of the base material BM3 with respect to the light EL is relatively small, the intensity of the light EL through the base material BM3 becomes relatively small. If the intensity of the light EL through the base material BM3 becomes relatively small, there is a possibility that the modeling material M cannot be melted by irradiation with the light EL.
  • the base material BM3 may have a characteristic that a relatively large amount of light EL can be transmitted so that the modeling material M can be melted by the light EL via the base material BM3. .
  • the base material BM3 may have a characteristic that the light EL is not attenuated relatively large so that the modeling material M cannot be melted by the light EL via the base material BM3.
  • the base material BM3 has such a high transmittance that the modeling material M can be melted by the light EL through the base material BM3 by transmitting a relatively large amount of light EL. Also good.
  • the degree of attenuation of the light EL by the base material BM3 is not only the transmittance of the base material BM3 but also the thickness of the base material BM3 (that is, the size of the base material BM3 in the Z-axis direction along the optical path of the light EL). Also affected. For this reason, base material BM3 may have the transmittance
  • the modeling material M has a characteristic that it can absorb the light EL.
  • the more the modeling material M absorbs the light EL the less the light EL passes through the modeling material M.
  • the modeling material M has a characteristic that light is relatively difficult to pass.
  • the base material BM3 mentioned above has the characteristic that light EL passes substantially rather than modeling material M (Furthermore, three-dimensional modeling object ST formed from modeling material M). Good. That is, the base material BM3 may have a characteristic that the light EL is relatively easy to pass through.
  • the base material BM3 may have a characteristic that it is substantially less likely to absorb the light EL than the modeling material M (further, the three-dimensional model ST formed from the modeling material M). . That is, the base material BM3 may have a characteristic that it is relatively difficult to absorb the light EL.
  • the base material BM3 through which the light EL has passed is also irradiated with the light EL as long as the absorption rate of the base material BM3 with respect to the light EL is not 0%.
  • the resulting heat may be generated.
  • the base material BM3 may be melted. If the base material BM3 is melted in the process of forming the structural layer SL in the gap 1533, the structure layer SL (particularly, two surfaces facing the gap 1533 along the direction in which the plurality of structural layers SL are stacked) are formed.
  • the structural layer SL which is a plane parallel to each other cannot be appropriately formed. Furthermore, if the base material BM3 is melted in the process of forming the structural layer SL in the gap 1533, the base material BM3 and the structural layer SL (that is, the three-dimensional structure ST) may be integrated. is there. If the base material BM3 and the three-dimensional structure ST are integrated, the base material BM3 may not be easily removed from the three-dimensional structure. For this reason, the base material BM3 may have a high melting point to such an extent that the base material BM3 is not melted by irradiation with the light EL. As an example, the base material BM3 may have a higher melting point than the modeling material M.
  • the modeling system 1 is configured so that the base material BM3 is not melted by the light EL irradiation.
  • the characteristics may be controlled.
  • the characteristics of the light EL may include the focus position of the light EL.
  • the modeling system 1 may set the focus position of the light EL (that is, the position where the intensity of the light EL is the highest) at a position away from the base material BM3.
  • the modeling system 1 may set the focus position of the light EL to the gap 1533 that is out of the base material BM3.
  • the characteristics of the light EL may include the intensity (or intensity distribution) of the light EL.
  • the modeling system 1 controls the intensity (or intensity distribution) of the light EL so that the intensity of the light EL in the range in which the base material BM3 is distributed is an intensity that does not melt the base material BM3. Also good.
  • a sapphire glass substrate is an example of the base material BM3 that satisfies the above-described characteristics (particularly, at least one of transmittance for light EL, absorption for light EL, and melting point).
  • any structure for example, a quartz glass substrate
  • the base material BM3 may be used as the base material BM3.
  • the lower surface (the surface on the counter substrate 1531 side) of the structural layer SL may not be in contact with the counter substrate 1531.
  • an unmelted modeling material M may be interposed between the structural layer SL and the counter substrate 1531.
  • the modeling system 1 reverses the top and bottom of the base material BM3 using a robot arm (not shown) or the like (step S33 in FIG. 13).
  • the structural layer SL formed in the gap 1533 is positioned below the base material BM3 (that is, on the stage 13 side or the ⁇ Z side).
  • the upper and lower sides of the base material BM3 are inverted so that the structure layer SL formed in the gap 1533 is shifted from the base material BM3 to the information (that is, the modeling head 11 side or the + Z side). .
  • the information that is, the modeling head 11 side or the + Z side.
  • the base material BM3 is in a state where the base material BM3 is arranged on the stage 13 and the first structural layer SL is arranged on the base material BM3. 13 is arranged.
  • the modeling system 1 sets the surface of the first structural layer SL to the modeling surface MS, and then forms the second structural layer SL on the first structural layer SL (step in FIG. 13). S34). Furthermore, the modeling system 1 forms the third and subsequent structural layers SL by repeating the same operation after setting the surface of the formed structural layer SL as a new modeling surface MS as necessary. In this case, since the upper and lower sides of the base material BM3 are inverted in step S33 of FIG. 13, the modeling system 1 irradiates the light EL from the material nozzle 112 to the modeling surface MS without passing through the base material BM3. Thus, the structural layer SL is formed. Conversely, the process of step S33 in FIG.
  • the three-dimensional structure ST is separated from at least a part of the base material BM3 (step S35 in FIG. 13). Specifically, as described above, the modeling material M accommodated in the gap 1533 between the base material BM3 and the counter substrate 1531 is melted by irradiation with the light EL, while the base material BM3 itself is melted. Absent. For this reason, as shown in FIG. 17, the modeling material M which has been solidified after being melted is not integrated with the base material BM3. That is, the formed three-dimensional structure ST and the base material BM3 are not integrated. In other words, the formed three-dimensional structure ST and the base material BM3 are not relatively firmly bonded. Therefore, as shown in FIG.
  • the three-dimensional structure ST and the base material BM3 are relatively easily separated from each other as compared with the case where the formed three-dimensional structure ST and the base material BM3 are integrated. can do. Therefore, also in the third specific example, as in the first specific example, the three-dimensional structure ST is separated from at least a part of the base material BM3 (in the example shown in FIG. 18, most or all of the base material BM3). Is possible. That is, it is possible to relatively easily remove at least a part of the base material BM3 from the three-dimensional structure ST (in the example illustrated in FIG. 18, most or all of the base material BM3).
  • step S32 in FIG. 13 the first structural layer SL (that is, the three-dimensional structure ST) from the modeling material M accommodated in the gap 1533 between the base material BM3 and the counter substrate 1531. Is formed).
  • a base layer serving as a foundation of the three-dimensional structure ST may be formed from the modeling material M accommodated in the gap 1533.
  • step S34 in FIG. 13 a plurality of structural layers SL constituting the three-dimensional structure ST are sequentially formed on the base layer.
  • the upper and lower sides of the base material BM3 are inverted.
  • the base material BM3 is removed from the counter substrate 1531 without turning the base material BM3 upside down.
  • Step S34 and subsequent steps may be performed.
  • the lower surface (surface on the counter substrate 1531 side) of the first structural layer SL may be a flat surface.
  • the counter substrate 1531 may have a higher melting point than the modeling material M.
  • the three-dimensional structure ST may be regarded as being supported by the stage 13 via the base material BM3. Further, the three-dimensional structure ST may be regarded as not in contact with the stage 13. In addition, it may be considered that the base material BM3 is positioned between the entire three-dimensional structure ST and the stage 13, or the entire three-dimensional structure ST may be regarded as being away from the stage 13.
  • the gap 1533 may contain a modeling material M3 different from the modeling material M supplied by the material nozzle 112.
  • the gap 1533 accommodates a modeling material M3 having characteristics (for example, at least one of the type, material, melting point, particle size, light EL absorption characteristics, etc.) different from the modeling material M supplied by the material nozzle 112. It may be. Even in this case, as long as it is possible to form a modeled object (for example, the first structural layer SL) by irradiating the modeling material M3 with the light EL, it is possible to enjoy the same effects as those described above. .
  • the fourth specific example of the modeling operation is the same as the third specific example described above in order to form the three-dimensional structure ST that can be separated from at least a part of the base material BM. Similarly, the difference between at least one of the absorption characteristic and the transmission characteristic of the base material BM and the three-dimensional structure ST with respect to the light EL is used. However, in the fourth specific example, after the first structural layer SL is formed on the base material BM, the second and subsequent structural layers SL are formed without turning the base material BM upside down. This is different from the third specific example in which the second and subsequent structural layers SL are formed after the base layer BM is turned upside down after the second structural layer SL is formed.
  • a modeling system 1a in which a modeling head 11a and a stage 13a are added to the modeling system 1 is used to form the second and subsequent structural layers SL without inverting the base material BM upside down.
  • FIG. 19 After describing the configuration of the modeling system 1a that performs the fourth specific example of the modeling operation with reference to FIG. 19, the flow of the fourth specific example of the modeling operation will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the modeling system 1a further includes a modeling head 11a, a head drive system 12a, and a stage 13a as compared with the modeling system 1.
  • the modeling head 11a includes an irradiation system 111a.
  • the irradiation system 111a is an optical system (for example, a condensing optical system) for emitting the light ELa from the emitting unit 113a.
  • the irradiation system 111a is optically connected to a light source (not shown) that emits light ELa via a light transmission member (not shown) such as an optical fiber.
  • the irradiation system 111a emits light ELa propagating from the light source via the light transmission member.
  • the irradiation system 111a irradiates light ELa upward (that is, + Z side) from the irradiation system 111a.
  • a stage 13a is disposed above the irradiation system 111a.
  • the irradiation system 111a is located on the gravity direction side (that is, on the ⁇ Z side and below) with respect to the stage 13a.
  • the light ELa is light having the same characteristics as the light EL, but may be light having different characteristics from the light EL.
  • the head drive system 12a moves the modeling head 11a.
  • the head drive system 12a moves the modeling head 11a along each of the X axis, the Y axis, and the Z axis.
  • the head drive system 12a may move the modeling head 11a along at least one of the ⁇ X direction, the ⁇ Y direction, and the ⁇ Z direction in addition to the X axis, the Y axis, and the Z axis.
  • the head drive system 12a includes, for example, a motor.
  • the stage 13a can hold the base material BM on its upper surface.
  • the stage 13a can further release the held base material BM.
  • the irradiation system 111a described above irradiates the light ELa in at least a part of the period in which the stage 13a holds the base material BM.
  • the irradiation system 111a is positioned below the stage 13a. Therefore, the irradiation system 111a is directed to the base material BM via the stage 13a. Irradiate.
  • the stage 13a includes a light passage region 131a through which the light ELa can pass.
  • a portion of the stage 13a that holds the base material BM may be a light passage region 131a through which the light ELa can pass.
  • the stage 13a may be movable along each of the X axis, the Y axis, and the Z axis, and may be rotatable in the ⁇ X direction, the ⁇ Y direction, and the ⁇ Z direction.
  • Such a modeling system 1a performs the fourth specific example of the modeling operation shown in FIG. Specifically, first, the base material BM3 is placed on the stage 13a (step S41 in FIG. 20). However, as shown in FIG. 21, in the fourth specific example, the counter substrate 1531 and the spacer 1532 may not be arranged on the stage 13 together with the base material BM3. In this case, the base material BM3 is disposed on the stage 13a so that the above-described surface 1534 (that is, a surface that faces the gap 1533 and is a flat surface) faces upward.
  • the above-described surface 1534 that is, a surface that faces the gap 1533 and is a flat surface
  • the modeling material M is supplied to the base material BM3 (step S42 in FIG. 20). Specifically, as shown in FIG. 22, the modeling material M is supplied to the surface 1534 of the base material BM3.
  • the modeling material M may be supplied from the material nozzle 112 of the modeling head 11 or may be supplied from another supply device.
  • the base material BM3 in which the modeling material M is supplied to the surface 1534 in advance may be arranged on the stage 13a. If necessary, the modeling system 1 (or an apparatus outside the modeling system 1 or a user of the modeling system 1) may level the supplied modeling material M using a squeezing blade or the like. Good.
  • the modeling system 1 irradiates the modeling material M supplied to the surface 1534 via the base material BM3 with the light EL, and thereby the first layer among the plurality of structural layers SL constituting the three-dimensional structure ST.
  • the structural layer SL is formed (step S43 in FIG. 20).
  • the process for forming the first structural layer SL in the fourth specific example may be the same as the process for forming the first structural layer SL in the third specific example.
  • the irradiation system 111a is located below the stage 13a. Therefore, as illustrated in FIG.
  • the first structural layer SL is formed.
  • the modeling system 1a irradiates the modeling material M supplied to the surface 1534 with the light EL via the light transmission region 131a of the stage 13a in addition to the light transmission region of the base material BM3, thereby forming the first structural layer.
  • SL is formed.
  • the modeling system 1 transports the base material BM3 on which the first structural layer SL is formed (step S44 in FIG. 20). Specifically, the modeling system 1 transports the base material BM3 on which the first structural layer SL is formed from the stage 13a to the stage 13 using a transport device (not shown). That is, the modeling system 1 conveys the base material BM3 on which the first structural layer SL is formed to a position where the light EL from the irradiation system 111 can be irradiated. At this time, the upper and lower sides of the base material BM3 may not be reversed.
  • the irradiation system 111 is positioned above the stage 13, so that the irradiation system 111 does not pass through the base material BM3, and the first structural layer SL does not pass through the base material BM3. This is because it is possible to irradiate light EL.
  • the modeling system 1 sets the surface of the first structural layer SL to the modeling surface MS, and then forms the second structural layer SL on the first structural layer SL (step of FIG. 20). S45). Furthermore, the modeling system 1 forms the third and subsequent structural layers SL by repeating the same operation after setting the surface of the formed structural layer SL as a new modeling surface MS as necessary.
  • the operation of forming the second and subsequent structural layers SL in the fourth specific example is the same as the operation of forming the second and subsequent structural layers SL in the third specific example, and thus detailed description thereof is omitted. To do. As a result, a three-dimensional structure ST is formed.
  • the three-dimensional structure ST is separated from at least a part of the base material BM3 (step S46 in FIG. 20).
  • the operation of separating the three-dimensional structure ST from at least a part of the base material BM3 in the fourth specific example is the same as the operation of separating the three-dimensional structure ST from at least a part of the base material BM3 in the third specific example. Therefore, detailed description thereof is omitted.
  • the three-dimensional structure ST can be separated from at least a part of the base material BM4.
  • step S43 in FIG. 20 the first structural layer SL (that is, a part of the three-dimensional structure ST) is formed from the modeling material M supplied to the base material BM3.
  • a base layer serving as a base of the three-dimensional structure ST is formed from the modeling material M supplied to the base material BM3. May be.
  • the same modeling material M as the modeling material M supplied by the material nozzle 112 is accommodated in the surface 1534 of the base material BM3.
  • the surface 1534 may be supplied with a modeling material M4 different from the modeling material M supplied by the material nozzle 112.
  • the surface 1534 accommodates a modeling material M4 having different characteristics (for example, at least one of the type, material, melting point, particle size, light EL absorption characteristics, etc.) from the modeling material M supplied by the material nozzle 112. It may be. Even in this case, as long as it is possible to form a modeled object (for example, the first structural layer SL) by irradiating the modeling material M4 with the light EL, it is possible to enjoy the same effects as those described above. .
  • the base BM3 may be held when the single stage 13b forms the first structural layer SL and the second and subsequent structural layers SL.
  • a modeling system 1b including a stage 13b instead of the stage 13 and the stage 13a may perform a fourth specific example of the modeling operation.
  • the modeling system 1b forms the first structural layer SL by irradiating the substrate BM3 with the light EL from the irradiation system 111a via the substrate BM3 and the stage 13b, and then transports the substrate BM3.
  • the second structural layer SL may be formed by irradiating the base material BM3 with the light EL from the irradiation system 111 without passing through the base material BM3 and the stage 13b.
  • the stage 13b has the light passage area 131b through which the light ELa can pass, like the stage 13a.
  • the three-dimensional structure ST may be regarded as being supported by the stage 13 (13b) through the base material BM3. Further, the three-dimensional structure ST may be regarded as not in contact with the stage 13 (13b). In addition, it may be considered that the base material BM3 is located between the entire three-dimensional structure ST and the stage 13 (13b), and the entire three-dimensional structure ST is regarded as being away from the stage 13 (13b). Also good.
  • the fifth specific example of the modeling operation is to form the base material BM and the three-dimensional structure to form the three-dimensional structure ST that can be separated from at least a part of the base material BM.
  • the difference in the thermal characteristics of the object ST is used.
  • a base material BM (hereinafter referred to as a fifth specific example) having different thermal characteristics from the modeling material M (further, a three-dimensional structure ST formed from the modeling material M).
  • the material BM is appropriately referred to as “base material BM5”) is placed on the stage 13 (step S51 in FIG. 26).
  • the thermal characteristics include characteristics related to the melting point.
  • the melting point of the base material BM5 is lower than the melting point of the modeling material M (that is, the melting point of the three-dimensional structure ST).
  • the modeling material M has a melting point of approximately 1400 degrees.
  • the base material BM4 eutectic solder having a melting point of approximately 183 degrees, lead-free solder having a melting point of approximately 220 degrees, tin having a melting point of approximately 232 degrees, and melting point of approximately 327 degrees. At least one of lead and aluminum having a melting point of approximately 660 degrees may be used.
  • the base material BM5 may be made of at least one of other types of metals, arbitrary resins, and arbitrary materials in addition to or instead of the metals exemplified here.
  • the modeling system 1 forms the three-dimensional structure ST on the base material BM5 using the layered modeling technique under the control of the control device 14 (step S52 in FIG. 26).
  • the modeling system 1 can irradiate the modeling material M supplied from the material nozzle 112 with the light EL to form a modeled object (further, the structural layer SL) described above.
  • a plurality of structural layers SL constituting the three-dimensional structure ST are sequentially formed on the base material BM5 by using an additive manufacturing method (for example, the laser overlay welding method described above).
  • the modeling system 1 controls the surface of the base material BM5 (specifically, under the control of the control device 14).
  • the irradiation area EA is set in a desired area on the modeling surface MS corresponding to the surface to which the light EL is irradiated and the surface on the + Z side), and the light EL is emitted from the irradiation system 111 to the irradiation area EA. Irradiate.
  • the modeling system 1 sets a supply area MA in a desired area on the modeling surface MS under the control of the control device 14, and the material nozzle 112 for the supply area MA.
  • the modeling material M is supplied from As a result, as shown in FIG. 27A, the molten pool MP is formed in a desired region on the modeling surface MS, and the modeling material M is supplied to the molten pool MP.
  • the molten pool MP may be formed by melting the modeling material M constituting a part of the base material BM5 in addition to the modeling material M supplied from the material nozzle 112.
  • the base material BM5 since the melting point of the base material BM5 is lower than the melting point of the modeling material M, the base material BM5 is more easily melted than the modeling material M. If the base material BM5 is melted too much and a through hole extending from the upper surface to the lower surface of the base material BM5 is formed, the liquid material constituting the molten pool MP flows out through the through hole. That is, there is a possibility that the molten pool MP cannot be appropriately formed on the base material BM5. For this reason, the base material BM5 may have such a thickness that a through hole from the upper surface to the lower surface of the base material BM5 is not formed.
  • the modeling system 1 includes a through-hole extending from the upper surface to the lower surface of the base material BM5.
  • the characteristics of the light EL may be controlled so that no is formed.
  • the characteristics of the light EL may include the focus position of the light EL.
  • the modeling system 1 may set the focus position of the light EL (that is, the position where the intensity of the light EL is the highest) at a position away from the base material BM5.
  • the modeling system 1 may set the focus position of the light EL in the space above the base material BM5.
  • the characteristics of the light EL may include the intensity (or intensity distribution) of the light EL.
  • the modeling system 1 controls the intensity (or intensity distribution) of the light EL so that the intensity of the light EL in the range in which the base material BM5 is distributed becomes an intensity that does not melt the base material BM5. Also good. Further, the modeling system 1 may cool the lower surface of the base material BM5 to prevent formation of a through hole from the upper surface to the lower surface of the base material BM5.
  • the light EL is higher as long as the melting point of the base material BM5 is lower than the melting point of the modeling material M.
  • the modeling material M is melted by the irradiation, a part of the base material BM5 should be melted to some extent by the irradiation of the light EL.
  • a part of the molten base material BM5 is evaporated as it is without forming the molten pool MP. There is a possibility that. As a result, there is a possibility that the molten pool MP cannot be appropriately formed on the base material BM5. For this reason, the boiling point of the base material BM5 may be higher than the melting point of the modeling material M.
  • a series of modeling processes including formation of the molten pool MP by such light irradiation EL, supply of the modeling material M to the molten pool MP, melting of the supplied modeling material M and re-solidification of the molten modeling material M,
  • the modeling head 11 is moved relative to the modeling surface MS along the XY plane while irradiating the light EL at a timing corresponding to the distribution pattern (that is, the pattern of the structural layer SL) of the region where the modeling object is to be formed. Repeated.
  • a structural layer SL corresponding to an aggregate of a modeled object by the resolidified modeling material M is formed on the modeling surface MS. That is, the first structural layer SL is formed on the base material BM5.
  • the operation of forming the second and subsequent structural layers SL in the fifth specific example is the same as the operation of forming the second and subsequent structural layers SL in the first specific example, and thus detailed description thereof is omitted. To do.
  • the three-dimensional structure ST is separated from at least a part of the base material BM5 (Step S53 in FIG. 26). Specifically, as described above, the melting point of the base material BM5 is lower than the melting point of the three-dimensional structure ST. That is, the base material BM5 is more easily melted by heat than the three-dimensional structure ST. For this reason, if the base material BM5 can be melted and appropriate heat that does not melt the three-dimensional structure ST is applied to the base material BM5, the base material BM5 is melted to at least part of the base material BM5.
  • the modeling system 1 in order to separate the three-dimensional structure ST from at least a part of the base material BM5, the modeling system 1 (or an apparatus outside the modeling system 1 or a user of the modeling system 1) An appropriate amount of heat is applied to the substrate BM5.
  • the modeling system 1 or the like may add an appropriate amount of heat (that is, a thermal action caused by the heat generated by the heat source) to the base material BM5 using a heat source such as a heater.
  • the modeling system 1 or the like irradiates the base material BM5 with light, electromagnetic waves, etc., so that heat of an appropriate amount of heat (that is, thermal action caused by heat generated in the base material BM5 due to irradiation of light and electromagnetic waves). May be added to the base material BM5.
  • the base material BM5 is melted as shown in FIG.
  • the bonding force between the base material BM5 and the three-dimensional structure ST is also weakened.
  • the three-dimensional structure ST is relatively from at least a part of the base material BM5 (in the example shown in FIG. 28 (b), most or all of the base material BM5). It can be easily separated. That is, it is possible to relatively easily remove at least a part of the base material BM5 from the three-dimensional structure ST (in the example illustrated in FIG. 28B, most or all of the base material BM5).
  • the three-dimensional structure ST may be regarded as being supported by the stage 13 via the base material BM5. Further, the three-dimensional structure ST may be regarded as not in contact with the stage 13. In addition, it may be considered that the base material BM5 is positioned between the entire three-dimensional structure ST and the stage 13, or the entire three-dimensional structure ST may be regarded as being away from the stage 13.
  • the sixth specific example of the modeling operation is to form the base material BM and the three-dimensional structure in order to form the three-dimensional structure ST that can be separated from at least a part of the base material BM.
  • the difference in chemical characteristics of the object ST is used.
  • the flow of the sixth specific example of the modeling operation will be described below with reference to the flowchart of FIG.
  • a base material BM (hereinafter referred to as a sixth specific example) having a different chemical property from the modeling material M (further, a three-dimensional structure ST formed from the modeling material M).
  • the material BM is appropriately referred to as “base material BM6”) is placed on the stage 13 (step S61 in FIG. 29).
  • the chemical characteristics include characteristics relating to reactivity (particularly solubility) with respect to a predetermined solvent.
  • the base material BM6 has a characteristic that it is more likely to react with a predetermined solvent than the modeling material M and the three-dimensional structure ST (in particular, it is likely to react and dissolve).
  • the base material BM6 has higher reactivity (high solubility) with respect to a predetermined solvent than the modeling material M and the three-dimensional structure ST.
  • the modeling material M and the three-dimensional structure ST have a characteristic that it is less likely to react with a predetermined solvent than the base material BM6 (particularly, it is difficult to react and dissolve).
  • the modeling material M and the three-dimensional structure ST may have a characteristic that they do not react with a predetermined solvent (in particular, they do not react and do not dissolve).
  • the base material BM6 has a characteristic of reacting with a predetermined solvent (particularly, reacting and dissolving).
  • the material constituting the base material BM6 having such characteristics is resin.
  • the material constituting the base material BM6 is acrylic resin, polyphenylene sulfide (PPS), polybutylene terephthalate (PBT) resin, polyamide (PA), polymethyl methacrylate (PMMA).
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PA polyamide
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PS polystyrene
  • PS polypropylene
  • PC polycarbonate
  • ABS acrylonitrile butadiene styrene
  • an example of the predetermined solvent is an organic solvent that can dissolve these resins while not dissolving the modeling material M (or relatively difficult to dissolve).
  • the organic solvent examples include at least one of toluene, chloroform, acetone, methanol, and tetrahydrofuran.
  • the predetermined solvent may be, for example, a water-soluble inorganic acid.
  • An example of a water-soluble inorganic acid is nitric acid.
  • the material which comprises base material BM6 may contain other types of materials, such as a metal, in addition to or instead of resin.
  • the modeling material M is supplied to the base material BM6 (step S62 in FIG. 29). Specifically, as shown in FIG. 30, the modeling material M is supplied to the surface of the base material BM6 (specifically, the surface irradiated with the light EL and the surface on the + Z side). At this time, if necessary, the modeling system 1 (or an apparatus outside the modeling system 1 or a user of the modeling system 1) flattens the supplied modeling material M using a squeezing blade or the like. Also good.
  • the base material BM6a including the side wall member 1561 that can prevent the modeling material M from collapsing is used. Good.
  • the base material BM6a in which the concave portion 1562 surrounded by the side wall member 1561 is formed may be used.
  • the side wall member 1561 and the concave portion 1562 also contribute to forming a layer of the modeling material M having a certain thickness on the base material BM6a when the modeling material M is flattened using a squeezing blade or the like.
  • the modeling system 1 forms the three-dimensional structure ST on the base material BM6 using the layered modeling technique under the control of the control device 14 (from step S63 to step S64 in FIG. 29).
  • the operation of forming the three-dimensional structure ST in the sixth specific example is the same as the operation of forming the three-dimensional structure ST in the first specific example, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the modeling material M melted on the base material BM6 is resolidified in a state of being relatively firmly bonded to the base material BM6. Also good. That is, the base material BM6 and the first structural layer SL (further, the three-dimensional structure ST) may be integrated.
  • the three-dimensional structure ST is separated from at least a part of the base material BM6 (Step S65 in FIG. 29).
  • the base material BM6 has a characteristic that it is easier to react to a predetermined solvent than the modeling material M and the three-dimensional structure ST. That is, the base material BM6 is easier to dissolve in a predetermined solvent than the three-dimensional structure ST. For this reason, the base material BM6 on which the three-dimensional structure ST is formed is immersed in a predetermined solvent, thereby dissolving the base material BM6 and separating the three-dimensional structure ST from at least a part of the base material BM6. It should be possible.
  • the modeling system 1 in order to separate the three-dimensional structure ST from at least a part of the base material BM6, the modeling system 1 (or an apparatus outside the modeling system 1 or a user of the modeling system 1) As shown in FIG. 32A, the base material BM6 on which the three-dimensional structure ST is formed is immersed in a predetermined solvent. As a result, as shown in FIG. 32B, the base material BM6 reacts with the solvent and dissolves. That is, the base material BM6 is dissolved by applying a chemical action via the solvent to the base material BM6. As the base material BM6 is dissolved, the bonding force between the base material BM6 and the three-dimensional structure ST is also weakened. Therefore, as shown in FIG.
  • the three-dimensional structure ST is relatively relative to at least a part of the base material BM6 (in the example shown in FIG. 32 (c), most or the whole of the base material BM6). It can be easily separated. That is, at least a part of the base material BM6 (in the example shown in FIG. 32 (c), most or all of the base material BM6) can be relatively easily removed from the three-dimensional structure ST.
  • the base material BM6 may be immersed in the solvent after a crack is formed in at least a part of the base material BM6.
  • the solvent easily penetrates into the base material BM6 through the crack, the reaction of the base material BM6 with respect to the solvent is promoted. For this reason, it becomes easy to separate the three-dimensional structure ST from at least a part of the base material BM6.
  • the three-dimensional structure ST may be regarded as being supported by the stage 13 via the base material BM6. Further, the three-dimensional structure ST may be regarded as not in contact with the stage 13. In addition, it may be considered that the base material BM6 is positioned between the entire three-dimensional structure ST and the stage 13, or the entire three-dimensional structure ST may be regarded as being away from the stage 13.
  • the modeling system 1 forms the three-dimensional structure ST by performing the same operation as the operation of forming the three-dimensional structure ST in the first specific example. That is, the modeling system 1 forms the first structural layer SL by using the first additive manufacturing method (for example, powder bed fusion bonding method), and then the second additive manufacturing method (for example, laser cladding). The second and subsequent structural layers SL are formed using a welding method.
  • the first additive manufacturing method for example, powder bed fusion bonding method
  • the second additive manufacturing method for example, laser cladding
  • the second and subsequent structural layers SL are formed using a welding method.
  • the modeling system 1 uses the second additive manufacturing method (for example, laser overlay welding).
  • the first structural layer SL and the second and subsequent structural layers SL may be formed using a method. This is because if the melting point of the base material BM6 is relatively high, even if the light EL is directly applied to the base material BM6, not much base material BM6 is melted. Furthermore, when the melting point of the base material BM6 is relatively high, even if the molten pool MP is formed in the base material BM6, the base material BM6 is excessively melted and there is a through hole extending from the upper surface to the lower surface of the base material BM6. This is because the possibility of forming the formation is relatively low.
  • the modeling system 1 forms the first structural layer SL using a first additive manufacturing method (for example, a powder bed melt bonding method), and then uses the first additive manufacturing method to form two layers.
  • the structure layers SL after the first may be formed.
  • the thickness of the base material BM is 3 in order to form the three-dimensional structure ST that can be separated from at least a part of the base material BM. A difference in characteristics that is different from the thickness of the dimensional structure ST is used.
  • the flow of the seventh specific example of the modeling operation will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the substrate 1571 is placed on the stage 13 (step S71 in FIG. 34).
  • the substrate 1571 has a characteristic that it is relatively hardly affected by heat (in other words, heat resistance is relatively high).
  • the substrate 1571 may be made of a material that is relatively less susceptible to heat (for example, at least one of copper and aluminum, or any other metal).
  • the substrate 1571 may have a structure (or shape) that is relatively less susceptible to heat.
  • An example of such a structure is a honeycomb structure.
  • the “characteristic that is relatively less susceptible to heat” may mean a characteristic that is less susceptible to heat than a base material BM described later disposed on the substrate 1571. .
  • the “characteristic that is relatively less susceptible to the influence of heat” means that even if heat is transmitted to the substrate 1571 by the light EL irradiated to the base material BM described later, it is difficult to melt (or does not melt) by the heat. May mean the characteristic.
  • the base material BM (hereinafter, the base material BM used in the seventh specific example is appropriately referred to as “base material BM7”) is arranged on the stage 13 (step S72 in FIG. 34). Therefore, in the seventh specific example, as shown in FIG. 35, the base material BM7 is arranged on the stage 13 with the substrate 1571 sandwiched between the base material BM7.
  • the thickness of the base material BM7 (that is, the size in the Z-axis direction that is a direction intersecting the upper surface or the lower surface of the base material BM7) is different from the thickness of the three-dimensional structure ST formed by the modeling operation. Specifically, the thickness of the base material BM7 is thinner than the thickness of the three-dimensional structure ST. For example, the thickness of the base material BM7 may be thinner than the thickness of each structural layer SL constituting the three-dimensional structure ST.
  • the base material BM7 may be a so-called thin film member.
  • the modeling system 1 forms the three-dimensional structure ST on the base material BM7 using the layered modeling technique under the control of the control device 14 (step S73 in FIG. 34).
  • the modeling system 1 can irradiate the modeling material M supplied from the material nozzle 112 with the light EL to form a modeled object (further, the structural layer SL).
  • the three-dimensional structure ST is formed using an additive manufacturing method (for example, the laser overlay welding method described above). That is, the operation of forming the three-dimensional structure ST in the seventh specific example is the same as the operation of forming the three-dimensional structure ST in the second specific example. Therefore, detailed description thereof is omitted.
  • the modeling system 1 may form the three-dimensional structure ST using another additive manufacturing method.
  • the modeling system 1 can irradiate the modeling material M supplied in advance to the base material BM7 (or the modeling surface MS) with the light EL to form a modeled object (further, the structural layer SL).
  • a plurality of structural layers SL constituting the three-dimensional structure ST may be sequentially formed on the base material BM7 using the above-described first layered manufacturing method (for example, the above-described powder bed fusion method).
  • the base material BM7 is relatively thin, heat is likely to be locally applied to the base material BM7 by irradiation with light EL. For this reason, when the first structural layer SL is formed, there is a possibility that a through-hole extending from the upper surface to the lower surface of the base material BM7 may be formed by irradiation with the light EL. For this reason, the modeling system 1 may control the characteristics of the light EL so that a through hole from the upper surface to the lower surface of the base material BM7 is not formed.
  • the operation for controlling the characteristics of the light EL so that the through hole from the upper surface to the lower surface of the base material BM7 is not formed is the formation of the through hole from the upper surface to the lower surface of the base material BM5 described in the fifth specific example.
  • the operation may be the same as that for controlling the characteristics of the light EL. Therefore, detailed description thereof is omitted.
  • the modeling system 1 may cool the lower surface of the base material BM7 to prevent the formation of through holes from the upper surface to the lower surface of the base material BM7.
  • the three-dimensional structure ST is separated from at least a part of the base material BM7 (Step S53 in FIG. 34). Specifically, in the process of forming the above-described three-dimensional structure ST, a part of the base material BM7 is taken into the three-dimensional structure ST so as to constitute a part of the three-dimensional structure ST.
  • the other part of the base material BM7 is attached to the three-dimensional structure ST without being taken into the three-dimensional structure ST. That is, as shown in FIG. 36 (a), the other part of the base material BM7 not taken into the three-dimensional structure ST is attached to the three-dimensional structure ST so as to protrude from the three-dimensional structure ST.
  • the base material BM7 is relatively thin, the cutting ability of the base material BM7 (for example, an index indicating the ease of cutting) is higher than the cutting ability of the three-dimensional structure ST. That is, the base material BM7 is easier to cut than the three-dimensional structure ST. For this reason, the base material BM7 not taken into the three-dimensional structure ST can be cut (that is, excised) relatively easily using a cutting tool such as a cutter. For this reason, in the seventh specific example, in order to separate the three-dimensional structure ST from at least a part of the base material BM7, the modeling system 1 (or an apparatus outside the modeling system 1 or a user of the modeling system 1) The base material BM7 that is not taken into the three-dimensional structure ST is cut.
  • the modeling system 1 or the like may cut the base material BM7 that has not been taken into the three-dimensional structure ST by using a cutting tool such as a cutter, a nipper, or a cutting grindstone.
  • the modeling system 1 or the like has a base material BM7 (in particular, a boundary between the base material BM7 and the three-dimensional structure ST) in which an energy beam (for example, at least one of light and electromagnetic waves) is not taken into the three-dimensional structure ST. ),
  • the base material BM7 not taken into the three-dimensional structure ST may be cut.
  • the three-dimensional structure ST is relatively relative to at least a part of the base material BM7 (in the example shown in FIG.
  • the base material BM7 can be easily separated. That is, at least a part of the base material BM7 (in the example shown in FIG. 36B, most or all of the base material BM7) can be relatively easily removed from the three-dimensional structure ST.
  • the base material BM7 is disposed on the substrate 1571 after the substrate 1571 is disposed on the stage 13.
  • the substrate 1571 may not be disposed on the stage 13. That is, the base material BM7 may be disposed on the stage 13.
  • the lower surface of the three-dimensional structure ST (that is, the lower surface of the lowermost structural layer SL constituting the three-dimensional structure ST) is formed on the substrate 1571 that incorporates a part of the base material BM7 and / or has a honeycomb structure.
  • the modeling system 1 polishes the lower surface of the three-dimensional structure ST so that the lower surface of the three-dimensional structure ST is a flat surface. Also good.
  • the modeling system 1 or the like may polish the lower surface of the three-dimensional structure ST with a polishing member, or irradiate the lower surface of the three-dimensional structure ST with a laser beam or the like to lower the lower surface of the three-dimensional structure ST. You may grind
  • the three-dimensional structure ST may be regarded as being supported by the stage 13 via the base material BM7. Further, the three-dimensional structure ST may be regarded as not in contact with the stage 13. In addition, it may be considered that the base material BM7 is located between the entire three-dimensional structure ST and the stage 13, or the entire three-dimensional structure ST may be regarded as being away from the stage 13.
  • the modified modeling system 1 uses the difference in electrical characteristics between the base material BM and the three-dimensional structure ST in order to form the three-dimensional structure ST that can be separated from at least a part of the base material BM. May be.
  • the modeling system 1 applies an electric action to the base material BM (for example, a desired current is supplied to the base material BM and / or a desired voltage is applied).
  • the three-dimensional structure ST may be separated from at least a part of the base material BM by applying to the base material BM.
  • the modeling system 1 may use a difference in magnetic characteristics between the base material BM and the three-dimensional structure ST in order to form the three-dimensional structure ST that can be separated from at least a part of the base material BM.
  • the modeling system 1 applies a magnetic action to the base material BM after the three-dimensional structure ST is formed (for example, the base material BM is disposed in a magnetic field having a desired magnetic field strength).
  • the three-dimensional structure ST may be separated from at least a part of the base material BM.
  • the modeling system 1 may use a difference in optical characteristics between the base material BM and the three-dimensional structure ST in order to form the three-dimensional structure ST that can be separated from at least a part of the base material BM.
  • the modeling system 1 applies an optical action to the base material BM (for example, irradiates the base material BM with desired light), thereby forming the base material.
  • the three-dimensional structure ST may be separated from at least a part of the BM.
  • the modeling system 1 uses the three-dimensional structure ST having different characteristics from the base material BM as the base material BM for the purpose of forming the three-dimensional structure ST separable from at least a part of the base material BM. Forming. However, the modeling system 1 may form the three-dimensional structure ST having different characteristics from the base material BM on the base material BM for other purposes.
  • the modeling system 1 includes the head drive system 12 that moves the modeling head 11.
  • the modeling system 1 may include a stage drive system that moves the stage 13 in addition to or instead of the head drive system 12.
  • the stage drive system may move the stage 13 in at least one of the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, the ⁇ X direction, the ⁇ Y direction, and the ⁇ Z direction.
  • the relative positional relationship between the stage 13 and the modeling head 11 that is, the modeling surface MS and the irradiation area EA. The relative positional relationship between the two is changed.
  • the modeling system 1 moves the irradiation area EA with respect to the modeling surface MS by moving the modeling head 11 using the head drive system 12.
  • the modeling system 1 may move the irradiation area EA with respect to the modeling surface MS by deflecting the light EL in addition to or instead of moving the modeling head 11.
  • the irradiation system 111 may include, for example, an optical system (for example, a galvanometer mirror) that can deflect the light EL.
  • the modeling system 1 melts the modeling material M by irradiating the modeling material M with the light EL.
  • the modeling system 1 may melt the modeling material M by irradiating the modeling material M with an arbitrary energy beam.
  • the modeling system 1 may include a beam irradiation device that can irradiate an arbitrary energy beam in addition to or instead of the irradiation system 111.
  • Optional energy beams include, but are not limited to, charged particle beams such as electron beams, ion beams, or electromagnetic waves.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and a modeling system with such changes, A modeling method, a material holding device, and a base material are also included in the technical scope of the present invention.

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Abstract

造形システムは、第1特性を有する基材を支持する支持装置と、エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置とを備え、前記照射位置で前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に当該溶融した造形材料を再固化させ、前記再固化した造形材料から前記第1特性と異なる第2特性を有する造形物を前記基材に形成する。

Description

造形システム、造形方法、材料保持装置及び基材
 本発明は、例えば、基材に造形物を形成するための造形システム及び造形方法、並びに、この造形システムで用いられる材料保持装置及び基材の技術分野に関する。
 特許文献1には、粉状の材料をエネルギビームで溶融した後に、溶融した材料を再固化させることで基材に造形物を形成する造形システムが記載されている。このような造形システムでは、基材に造形物を形成した後に、造形物から基材を適切に取り除くことが技術的課題となる。
米国特許出願公開第2017/014909号明細書
 第1の態様によれば、第1特性を有する基材を支持する支持装置と、エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置とを備え、前記照射位置で前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に当該溶融した造形材料を再固化させ、前記再固化した造形材料から前記第1特性と異なる第2特性を有する造形物を前記基材に形成する造形システムが提供される。
 第2の態様によれば、第1粉粒体を支持する支持装置と、エネルギビームを前記第1粉粒体に照射する照射装置と、前記エネルギビームの照射位置に第2粉粒体を供給する供給装置とを備え、前記支持された前記第1粉粒体に前記エネルギビームを照射して第1造形物を造形し、前記第1造形物に前記エネルギビームを照射し且つ前記第2粉粒体を供給して第2造形物を造形する造形システムが提供される。
 第3の態様によれば、第1融点を有する基材を支持する支持装置と、エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、前記エネルギビームの照射位置に前記第1融点と異なる第2融点を有する造形材料を供給する供給装置とを備え、前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記供給装置によって前記造形材料を供給して、前記基材に造形物を造形する造形システムが提供される。
 第4の態様によれば、溶媒に対して第1の溶解度を有する基材を支持する支持装置と、エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置とを備え、前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記供給装置によって前記造形材料を供給して、前記基材に、前記溶媒に対して前記第1の溶解度と異なる第2の溶解度を有する造形物を造形する造形システムが提供される。
 第5の態様によれば、第1の切断性を有する基材を支持する支持装置と、エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置とを備え、前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記供給装置によって前記造形材料を供給して、前記基材に、前記第1の切断性と異なる第2の切断性を有する造形物を造形する造形システムが提供される。
 第6の態様によれば、第1特性を有する基材を支持する支持装置と、エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置とを備え、前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記供給装置によって前記造形材料を供給して、前記基材に、前記第1特性と異なる第2特性を有する造形物を造形する造形システムが提供される。
 第7の態様によれば、基材を支持する支持装置と、前記支持装置の下方に配置され、前記エネルギビームを前記基材に照射する照射装置とを備え、前記エネルギビームの照射位置で造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に前記溶融した造形材料を再固化させて、前記再固化された造形材料から造形物を前記基材に形成する造形システムが提供される。
 第8の態様によれば、第1特性を有する基材を用意することと、前記基材にエネルギビームを照射し且つ前記エネルギビームの照射位置に前記造形材料を供給して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に当該溶融した造形材料を再固化させ、前記再固化した造形材料から前記第1特性と異なる第2特性を有する造形物を前記基材に形成することとを含む造形方法が提供される。
 第9の態様によれば、第1粉粒体を支持することと、エネルギビームを前記第1粉粒体に照射することと、前記エネルギビームの照射位置に第2粉粒体を供給することとを含み、前記支持された前記第1粉粒体に前記エネルギビームを照射して第1造形物を造形し、前記第1造形物に前記エネルギビームを照射し且つ前記第2粉粒体を供給して第2造形物を造形する造形方法が提供される。
 第10の態様によれば、第1融点を有する基材を支持することと、エネルギビームを前記基材に照射することと、前記エネルギビームの照射位置に前記第1融点と異なる第2融点を有する造形材料を供給することとを含み、前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記造形材料を供給して、前記基材に造形物を造形する造形方法が提供される。
 第11の態様によれば、溶媒に対して第1の溶解度を有する基材を支持することと、エネルギビームを前記基材に照射することと、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置とを備え、前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記造形材料を供給して、前記基材に前記溶媒に対して前記第1の溶解度と異なる第2の溶解度を有する造形物を造形する造形方法が提供される。
 第12の態様によれば、第1の切断性を有する基材を支持することと、エネルギビームを前記基材に照射することと、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給することとを含み、前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記造形材料を供給して、前記基材に前記第1の切断性と異なる第2の切断性を有する造形物を造形する造形方法が提供される。
 第13の態様によれば、第1特性を有する基材を支持することと、エネルギビームを前記基材に照射することと、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給することとを含み、前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記造形材料を供給して、前記基材に、前記第1特性と異なる第2特性を有する造形物を造形する造形方法が提供される。
 第14の態様によれば、基材を支持することと、前記基材の下方から前記エネルギビームを前記基材に照射することとを含み、前記エネルギビームの照射位置で造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に前記溶融した造形材料を再固化させて、前記再固化された造形材料から造形物を前記基材に形成する造形方法が提供される。
 第15の態様によれば、基材を支持する支持装置と、エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置とを備える造形システムに用いられ、前記支持装置によって支持されることが可能であり、前記基材としての造形材料を保持する材料保持装置が提供される。
 第16の態様によれば、基材を支持する支持装置と、エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置とを備える造形システムに用いられ、前記支持装置によって支持されることが可能であり、前記造形システムで造形される造形物の強度よりも低い強度を有する基材が提供される。
 第17の態様によれば、基材を支持する支持装置と、エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置とを備える造形システムに用いられ、前記支持装置によって支持されることが可能であり、前記造形システムで造形される造形物の融点とは異なる融点を有する基材が提供される。
 第18の態様によれば、基材を支持する支持装置と、エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置とを備える造形システムに用いられ、前記支持装置によって支持されることが可能であり、前記造形システムで造形される造形物の溶媒に対する溶解度よりも低い溶解度を有する基材が提供される。
 本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
図1は、本実施形態の造形システムの構造を示す断面図である。 図2は、造形動作の第1具体例の流れを示すフローチャートである。 図3は、造形動作の第1具体例において、ステージに配置された基材を示す断面図である。 図4(a)及び図4(b)の夫々は、造形動作の第1具体例において、基材に光を照射して1層目の構造層を形成する様子を示す断面図である。 図5(a)から図5(c)の夫々は、造形動作の第1具体例において、1層目の構造層に光を照射して2層目の構造層を形成する様子を示す断面図である。 図6は、造形動作の第1具体例によって形成された3次元構造物を示す断面図である。 図7は、造形動作の第1具体例において、基材の少なくとも一部から3次元構造物を分離する様子を示す断面図である。 図8は、造形動作の第2具体例の流れを示すフローチャートである。 図9は、造形動作の第2具体例において、ステージに配置された基材を示す断面図である。 図10(a)及び図10(b)の夫々は、造形動作の第2具体例において、基材に光を照射して1層目の構造層を形成する様子を示す断面図である。 図11は、造形動作の第2具体例によって形成された3次元構造物を示す断面図である。 図12(a)及び図12(b)の夫々は、造形動作の第2具体例において、基材の少なくとも一部から3次元構造物を分離する様子を示す断面図である。 図13は、造形動作の第3具体例の流れを示すフローチャートである。 図14は、造形動作の第3具体例において、ステージに配置された基材を示す断面図である。 図15(a)から図15(c)の夫々は、造形動作の第3具体例において、基材に光を照射して1層目の構造層を形成する様子を示す断面図である。 図16(a)から図16(c)の夫々は、造形動作の第3具体例において、2層目以降の構造層を形成するために基材を上下反転させる様子を示す断面図である。 図17は、造形動作の第3具体例によって形成された3次元構造物を示す断面図である。 図18は、造形動作の第3具体例において、基材の少なくとも一部から3次元構造物を分離する様子を示す断面図である。 図19は、造形動作の第4具体例を行う造形システムの構造を示す断面図である。 図20は、造形動作の第4具体例の流れを示すフローチャートである。 図21は、造形動作の第4具体例において、ステージに配置された基材を示す断面図である。 図22は、造形動作の第4具体例において、基材に供給された造形材料を示す断面図である。 図23は、造形動作の第4具体例において、基材に光を照射して1層目の構造層を形成する様子を示す断面図である。 図24は、造形動作の第4具体例において、1層目の構造層が形成された基材を搬送する様子を示す断面図である。 図25は、造形動作の第4具体例を行う造形システムの他の構造を示す断面図である。 図26は、造形動作の第5具体例の流れを示すフローチャートである。 図27(a)から図27(c)の夫々は、造形動作の第5具体例において、基材に光を照射して1層目の構造層を形成する様子を示す断面図である。 図28(a)及び図28(b)の夫々は、造形動作の第5具体例において、基材の少なくとも一部から3次元構造物を分離する様子を示す断面図である。 図29は、造形動作の第6具体例の流れを示すフローチャートである。 図30は、造形動作の第6具体例において、ステージに配置された基材を示す断面図である。 図31は、造形動作の第6具体例において、ステージに配置された基材を示す断面図である。 図32(a)から図32(c)の夫々は、造形動作の第6具体例において、基材の少なくとも一部から3次元構造物を分離する様子を示す断面図である。 図33は、造形動作の第6具体例において、クラックが形成された基材を示す断面図である。 図34は、造形動作の第7具体例の流れを示すフローチャートである。 図35は、造形動作の第7具体例において、ステージに配置された基材を示す断面図である。 図36(a)及び図36(b)の夫々は、造形動作の第7具体例において、基材の少なくとも一部から3次元構造物を分離する様子を示す断面図である。
 以下、図面を参照しながら、造形システム、造形方法、材料保持装置及び基材の実施形態について説明する。以下では、造形材料Mを用いた付加加工を行うことで造形物を形成可能な造形システム1を用いて、造形システム、造形方法、材料保持装置及び基材の実施形態を説明する。
 また、以下の説明では、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸から定義されるXYZ直交座標系を用いて、造形システム1を構成する各種構成要素の位置関係について説明する。尚、以下の説明では、説明の便宜上、X軸方向及びY軸方向のそれぞれが水平方向(つまり、水平面内の所定方向)であり、Z軸方向が鉛直方向(つまり、水平面に直交する方向であり、実質的には上下方向或いは重力方向)であるものとする。また、X軸、Y軸及びZ軸周りの回転方向(言い換えれば、傾斜方向)を、それぞれ、θX方向、θY方向及びθZ方向と称する。
 (1)造形システム1の全体構造
 初めに、図1を参照しながら、本実施形態の造形システム1の全体構造について説明する。図1は、本実施形態の造形システム1の構造の一例を示す断面図である。
 造形システム1は、3次元構造物(つまり、3次元方向のいずれの方向においても大きさを持つ3次元の物体であり、立体物、言い換えると、X、Y及びZ方向において大きさを持つ物体)STを形成可能である。造形システム1は、3次元構造物STを形成するための基礎(つまり、母材)となる基材BMに、3次元構造物STを形成可能である。造形システム1は、基材BMに付加加工を行うことで、3次元構造物STを形成可能である。基材BMが後述するステージ13である場合には、造形システム1は、ステージ13上に、3次元構造物STを形成可能である。基材BMがステージ13によって保持されている物体である場合には、造形システム1は、物体上に、3次元構造物STを形成可能である。この場合、造形システム1は、物体と一体化された3次元構造物STを形成してもよい。物体と一体化された3次元構造物STを形成する動作は、物体に新たな構造物を付加する動作と等価である。或いは、造形システム1は、物体と分離可能な3次元構造物STを形成してもよい。尚、図1は、基材BMが、ステージ13によって保持されている物体である例を示している。また、以下でも、基材BMがステージ13によって保持されている物体である例を用いて説明を進める。
 造形システム1は、積層造形技術を用いて3次元構造物STを形成する。つまり、造形システム1は、積層造形技術を用いて3次元構造物STを形成する3Dプリンタであるとも言える。尚、積層造形技術は、ラピッドプロトタイピング(Rapid Prototyping)、ラピッドマニュファクチャリング(Rapid Manufacturing)、又は、アディティブマニュファクチャリング(Additive Manufacturing)とも称される。
 造形システム1は、造形材料Mを光ELで加工して造形物を形成する。このような光LEとして、例えば、赤外光、可視光及び紫外光のうちの少なくとも一つが使用可能であるが、その他の種類の光が用いられてもよい。光ELは、例えばレーザ光である。更に、造形材料Mは、所定強度以上の光ELの照射によって溶融可能な材料である。このような造形材料Mとして、例えば、金属製の材料及び樹脂製の材料の少なくとも一方が使用可能である。但し、造形材料Mとして、金属製の材料及び樹脂製の材料とは異なるその他の材料が用いられてもよい。造形材料Mは、粉状の又は粒状の材料である。つまり、造形材料Mは、粉粒体である。但し、造形材料Mは、粉粒体でなくてもよく、例えばワイヤ状の造形材料やガス状の造形材料が用いられてもよい。尚、造形システム1は、造形材料Mを荷電粒子線等のエネルギビームで加工して造形物を形成してもよい。
 造形材料Mを加工するために、造形システム1は、造形ヘッド11と、ヘッド駆動系12と、ステージ13と、制御装置14とを備える。更に、造形ヘッド11は、照射系111と、材料ノズル(つまり造形材料Mを供給する供給系)112とを備えている。
 照射系111は、射出部113から光ELを射出するための光学系(例えば、集光光学系)である。具体的には、照射系111は、光ELを発する不図示の光源と、光ファイバ等の不図示の光伝送部材を介して光学的に接続されている。照射系111は、光伝送部材を介して光源から伝搬してくる光ELを射出する。照射系111は、照射系111から下方(つまり、-Z側)に向けて光ELを照射する。照射系111の下方には、ステージ13が配置されている。ステージ13に基材BMが搭載されている場合には、照射系111は、基材BMに向けて光ELを照射可能である。具体的には、照射系111は、光ELが照射される(典型的には、集光される)領域として基材BMに設定される所定形状の照射領域EAに光ELを照射する。更に、照射系111の状態は、制御装置14の制御下で、照射領域EAに光ELを照射する状態と、照射領域EAに光ELを照射しない状態との間で切替可能である。尚、照射系111から射出される光ELの方向は真下(つまり、Z軸と一致する方向)には限定されず、例えば、Z軸に対して所定の角度だけ傾いた方向であってもよい。
 材料ノズル112は、造形材料Mを供給する供給アウトレット114を有する。材料ノズル112は、供給アウトレット114から造形材料Mを供給(具体的には、噴射、噴出又は射出)する。材料ノズル112は、造形材料Mの供給源である不図示の材料供給装置と、不図示のパイプ等の粉体伝送部材を介して物理的に接続されている。材料ノズル112は、粉体伝送部材を介して材料供給装置から供給される造形材料Mを供給する。尚、図1において材料ノズル112は、チューブ状に描かれているが、材料ノズル112の形状は、この形状に限定されない。材料ノズル112は、材料ノズル112から下方(つまり、-Z側)に向けて造形材料Mを供給する。材料ノズル112の下方には、ステージ13が配置されている。ステージ13に基材BMが搭載されている場合には、材料ノズル112は、基材BMに向けて造形材料Mを供給する。尚、材料ノズル112から供給される造形材料Mの進行方向はZ軸に対して所定の角度(一例として鋭角)だけ傾いた方向であるが、真下(つまり、Z軸と一致する方向)であってもよい。尚、複数の材料ノズル112を設けてもよい。
 本実施形態では、材料ノズル112は、照射系111が光ELを照射する照射領域EAに向けて造形材料Mを供給するように、照射系111に対して位置合わせされている。つまり、材料ノズル112が造形材料Mを供給する領域として基材BMに設定される供給領域MAと照射領域EAとが一致する(或いは、少なくとも部分的に重複する)ように、材料ノズル112と照射系111とが位置合わせされている。尚、照射系111から射出された光ELによって基材BMに形成される溶融池MP(後述の図5(b)参照)に、材料ノズル112が造形材料Mを供給するように位置合わせされていてもよい。また、材料ノズル112が造形材料Mを供給する供給領域MAと、溶融池MPの領域とが部分的に重畳するように位置合わせされてもよい。
 ヘッド駆動系12は、造形ヘッド11を移動させる。ヘッド駆動系12は、造形ヘッド11を、X軸、Y軸及びZ軸の夫々に沿って移動させる。ヘッド駆動系12は、X軸、Y軸及びZ軸の夫々に加えて、θX方向、θY方向及びθZ方向の少なくとも一つに沿って造形ヘッド11を移動させてもよい。ヘッド駆動系12は、例えば、モータ等を含む。ヘッド駆動系12が造形ヘッド11を移動させると、ワークW上において、照射領域EAもまたワークWに対して移動する。従って、ヘッド駆動系12は、造形ヘッド11を移動させることで、ワークWと照射領域EAとの位置関係(言い換えれば、ワークWを保持するステージ13と照射領域EAとの位置関係)を変更可能である。また、ヘッド駆動系12は、造形ヘッド11を移動させることで、ワークWと供給領域MAとの位置関係(言い換えれば、ワークWを保持するステージ13と供給領域MAとの位置関係)を変更可能である。尚、ヘッド駆動系12は、照射系111と材料ノズル112とを別々に移動させてもよい。具体的には、例えば、ヘッド駆動系12は、射出部113の位置、射出部113の向き、供給アウトレット114の位置及び供給アウトレット114の向きの少なくとも一つを調整可能であってもよい。この場合、照射光学系111が光ELを照射する照射領域EAと、材料ノズル112が造形材料Mを供給する供給領域MAとが別々に制御可能となる。
 ステージ13は、基材BMを保持可能である。ステージ13は、更に、保持した基材BMをリリース可能である。上述した照射系111は、ステージ13が基材BMを保持している期間の少なくとも一部において光ELを照射する。更に、上述した材料ノズル112は、ステージ13が基材BMを保持している期間の少なくとも一部において造形材料Mを供給する。尚、材料ノズル112が供給した造形材料Mの一部は、基材BMの表面から基材BMの外部へと(例えば、ステージ13の周囲へと)散乱する又はこぼれ落ちる可能性がある。このため、造形システム1は、ステージ13の周囲に、散乱した又はこぼれ落ちた造形材料Mを回収する回収装置を備えていてもよい。
 制御装置14は、造形システム1の動作を制御する。制御装置14は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等の演算装置や、メモリ等の記憶装置を含んでいてもよい。特に、本実施形態では、制御装置14は、照射系111による光ELの射出態様を制御する。射出態様は、例えば、光ELの強度及び光ELの射出タイミングの少なくとも一方を含む。光ELがパルス光である場合には、射出態様は、例えば、パルス光の発光時間の長さ及びパルス光の発光時間と消光時間との比(いわゆる、デューティ比)の少なくとも一方を含んでいてもよい。更に、制御装置14は、ヘッド駆動系12による造形ヘッド11の移動態様を制御する。移動態様は、例えば、移動量、移動速度、移動方向及び移動タイミングの少なくとも一つを含む。更に、制御装置14は、材料ノズル112による造形材料Mの供給態様を制御する。供給態様は、例えば、供給量(特に、単位時間当たりの供給量)を含む。
 (2)造形システム1の動作
 続いて、造形システム1の動作について説明する。造形システム1は、基材BMに3次元構造物STを形成するための造形動作を行う。本実施形態では特に、造形システム1は、3次元構造物STを形成した後に、形成した3次元構造物STから基材BMの少なくとも一部を相対的に容易に取り除く(つまり、分離する)ことができるように、3次元構造物STを形成する。つまり、造形システム1は、基材BMの少なくとも一部から相対的に容易に分離可能な3次元構造物STを形成するための造形動作を行う。言い換えれば、造形システム1は、基材BMの少なくとも一部を相対的に容易に取り除くことが可能な3次元構造物STを形成するための造形動作を行う。ここで、相対的に容易に取り除く(相対的に容易に分離する)とは、基材BMから3次元構造物STを取り除くこと(基材BMから3次元構造物STを分離すること)が基材BMと3次元構造物とが一体になる場合に対して容易であることを意味していてもよい。
 本実施形態では特に、造形システム1は、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成するために、基材BMの特性と3次元構造物STの特性との違いを利用する。具体的には、造形システム1は、基材BMとは特性が異なる3次元構造物STを基材BMに形成することで、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成する。つまり、造形システム1は、第1特性を有する基材BMに、第1特性とは異なる第2特性を有する3次元構造物STを形成することで、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成する。以下、このような造形動作の具体例として、造形動作の第1具体例から第7具体例について順に説明する。
 (2-1)造形動作の第1具体例
 造形動作の第1具体例は、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成するために、基材BMが粒粒体(具体的には、粒状の又は粉状の造形材料M)である一方で3次元構造物STが固化した造形材料M(例えば、粒状の又は粉状の造形材料Mよりも大きな寸法を有する造形材料M)であるという特性の違いを利用する。尚、第1具体例では、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成するために、基材BMを構成する分離可能な単位構成物である粒状の又は粉状の造形材料と3次元構造物STとの間における、大きさの違い、形状の違い、比表面積(表面積の体積に対する比率)の違い、かさ密度の違い、充填率(空間率)の違い、流動性の違い、付着力の違い等を利用してもよい。以下、図2のフローチャートを参照しながら、造形動作の第1具体例の流れについて説明する。
 図2に示すように、まずは、粒状の又は粉状の造形材料Mの集積物である基材BM(以下、第1具体例で用いられる基材BMを、適宜“基材BM1”と称する)をステージ13に配置(つまり、用意)する(図2のステップS11)。
 基材BM1がそのまま単にステージ13に配置されると、基材BM1を構成する造形材料Mの自重等に起因して、造形材料Mの集積物が崩れ落ちていく可能性がある。その結果、ステージ13上には、例えば、錐状や凸状に造形材料Mが積みあがった状態にある基材BM1が配置される可能性がある。この場合、基材BM1の表面(具体的には、光ELが照射される表面であって、+Z側の表面)が平面(特に、XY平面に沿った平面)になる可能性は相対的に低い。一方で、積層造形技術を用いて3次元構造物STを形成する場合には、造形システム1は、基材BM1の表面が平面である場合の方が、基材BM1の表面が平面でない場合と比較して、3次元構造物STを適切に形成することができる可能性が高くなる。このため、ステップS11では、材料保持装置によって適切に保持された状態にある粒状の又は粉状の造形材料Mの集積物である基材BM1がステージ13に配置されてもよい。例えば、図3に示すように、ケース1511に収容された状態にある粒状の又は粉状の造形材料Mの集積物である基材BM1がステージ13に配置されてもよい。
 ケース1511は、基材BM1を構成する造形材料Mの崩れ落ちに起因して基材BM1の表面が平面にならなくなることを防止するために、基材BM1を構成する造形材料Mの崩れ落ちを防止可能な側壁部材1512を備えていてもよい。この場合、基材BM1を構成する造形材料Mは、側壁部材1512によって囲まれた領域において保持される。側壁部材1512は、Z軸方向に延びた筒状の部材であってもよい。更に、必要に応じて、造形システム1(或いは、造形システム1の外部の装置又は造形システム1のユーザ)は、スキージングブレード等を用いて、基材BM1の表面が平面になるように基材BM1の表面をならしてもよい。更に、ケース1511は、その少なくとも一面(図3に示す例では、+Z側の上面)が、光ELが通過可能な開口となっていてもよい。その結果、ケース1511に収容されている基材BM1に対する光ELの照射がケース1511によって妨げられることはなくなる。
 その後、造形システム1は、制御装置14の制御下で、積層造形技術を用いて、基材BM1に3次元構造物STを形成する(図2のステップS12からステップS13)。具体的には、造形システム1は、3次元構造物STをZ軸方向に沿って輪切りにすることで得られる複数の構造層SLを1層ずつ順に形成していくことで、3次元構造物STを形成する。つまり、造形システム1は、Z軸方向に沿って並ぶ複数の構造層SLを順に形成していくことで、3次元構造物STを形成する。その結果、複数の構造層SLが積層された積層構造体である3次元構造物STが形成される。この際、造形システム1は、形成するべき3次元構造物STの3次元モデルデータ(例えば、CAD(Computer Aided Design)データ)等に基づいて、基材BM1に3次元構造物STを形成してもよい。3次元モデルデータは、3次元構造物STの形状(特に、3次元形状)を表すデータを含んでいてもよい。
 第1具体例では特に、造形システム1は、まず、第1の積層造形法を用いて、3次元構造物STを構成する複数の構造層SLのうちの1層目の構造層SLを、基材BM1に形成する(図2のステップS12)。その後、造形システム1は、第1の積層造形法とは異なる第2の積層造形法を用いて、3次元構造物STを構成する複数の構造層SLのうちの2層目以降の構造層SLを、1層目の構造層SL上に順に形成していく(図2のステップS13)。
 第1の積層造形法は、基材BM1を構成する造形材料Mに光ELを照射して造形物(更には、構造層SL)を形成することが可能な造形法である。つまり、第1の積層造形法は、予め供給されている造形材料Mに光ELを照射して造形物(更には、構造層SL)を形成することが可能な造形法である。このような第1の積層造形法として、第1具体例では、造形システム1は、粉末焼結積層造形法(SLS:Selective Laser Sintering法)等の粉末床溶融結合法(PBF:Powder Bed Fusion法)を用いる。但し、造形システム1は、第1の積層造形法として、その他の造形法(例えば、結合材噴射法(Binder Jetting)等)を用いてもよい。
 第1の積層造形法として粉末床溶融結合法を用いる場合には、図4(a)に示すように、造形システム1は、制御装置14の制御下で、基材BM1の表面に相当する造形面MS上の所望領域に照射領域EAを設定し、当該照射領域EAに対して照射系111から光ELを照射する。尚、照射系111から照射される光ELが造形面MS上に占める領域を照射領域EAと称してもよい。第1具体例においては、光ELのフォーカス位置(つまり、集光位置、言い換えると、Z軸方向或いは光ELの進行方向において、光ELが最も収斂している位置)が造形面MSに一致しているが、造形面MSからZ軸方向にずれた位置に設定されてもよい。その結果、図4(a)に示すように、照射系111から射出された光ELによって照射領域EAの下方の造形材料M(つまり、基材BM1の一部を構成する造形材料M)が溶融する。この際、制御装置14は、光ELの照射によって溶融した造形材料Mがケース1511と接触しない(例えば、溶融した造形材料Mとケース1511との間に溶融していない造形材料Mが介在する)ように、光ELの特性(例えば、強度及びフォーカス位置の少なくとも一方)を制御してもよい。また、制御装置14は、光ELの照射によって溶融した造形材料Mがケース1511と接触しないように、ステージ13の移動速度及び光ELの走査速度のうち少なくとも一方に代えて、光ELの照射時間を制御してもよい。その後、造形ヘッド11の移動に伴って溶融した造形材料Mに光ELが照射されなくなると、溶融した造形材料Mは、冷却されて再度固化(つまり、凝固)する。その結果、図4(b)に示すように、基材BM1の一部が、再固化した造形材料Mに相当する造形物に変換される。この際、光ELの照射によって溶融した造形材料Mがケース1511と接触しないがゆえに、溶融した造形材料Mが、ケース1511と相対的に強固に結合するように再固化することはない。つまり、溶融した造形材料Mは、ケース1511と相対的に強固に結合しない状態で再固化する。従って、再固化した造形材料Mは、ケース1511と相対的に強固に結合することはない。
 このような光の照射ELによる造形材料Mの溶融及び溶融した造形材料Mの再固化を含む一連の造形処理が、造形面MSに対して造形ヘッド11をXY平面に沿って移動させながら繰り返される。この際、光ELは、造形物を形成したい領域に設定された照射領域EAに対して選択的に照射される一方で、造形物を形成したくない領域に設定された照射領域EAに対して選択的に照射されない。尚、造形物を形成したくない領域には照射領域EAが設定されないとも言える。つまり、造形システム1は、造形面MS上で所定の移動軌跡に沿って照射領域EAを移動させながら、造形物を形成したい領域の分布(つまり、構造層SL1のパターン)に応じたタイミングで光ELを造形面MSに照射する。その結果、図4(c)に示すように、造形面MS上に、再固化した造形材料Mによる造形物の集合体に相当する構造層SL(つまり、1層目の構造層SL)が形成される。尚、上述した説明では、造形面MSに対して照射領域EAを移動させたが、照射領域EAに対して造形面MSを移動させてもよい。
 一方で、第2の積層造形法は、材料ノズル112から供給される造形材料Mに光ELを照射して造形物(更には、構造層SL)を形成することが可能な造形法である。つまり、第2の積層造形法は、材料ノズル112から造形材料Mを供給しながら照射系111から光ELを照射して造形物(更には、構造層SL)を形成することが可能な造形法である。このような第2の積層造形法として、第1具体例では、造形システム1は、指向性エネルギー堆積方式(DED:Direct Energy Deposition法)を用いる。特に、第1具体例では、造形システム1は、指向性エネルギー堆積方式の一例であるレーザ肉盛溶接法(LMD:Laser Metal Deposition)法を用いるものとする。尚、レーザ肉盛溶接法は、ダイレクト・メタル・デポジション、ダイレクト・エナジー・デポジション、レーザクラッディング、レーザ・エンジニアード・ネット・シェイピング、ダイレクト・ライト・ファブリケーション、レーザ・コンソリデーション、シェイプ・デポジション・マニュファクチャリング、ワイヤ-フィード・レーザ・デポジション、ガス・スルー・ワイヤ、レーザ・パウダー・フージョン、レーザ・メタル・フォーミング、セレクティブ・レーザ・パウダー・リメルティング、レーザ・ダイレクト・キャスティング、レーザ・パウダー・デポジション、レーザ・アディティブ・マニュファクチャリング、レーザ・ラピッド・フォーミングと称してもよい。但し、造形システム1は、第2の積層造形法として、その他の造形法(例えば、レーザメタルフュージョン法(LMF:Laser Metal Fusion)法及びインクジェット法の少なくとも一方)を用いてもよい。
 第2の積層造形法としてレーザ肉盛溶接法を用いる場合には、図5(a)に示すように、造形システム1は、制御装置14の制御下で、1層目の構造層SLの表面(具体的には、光ELが照射される表面であって、+Z側の表面)に相当する造形面MS上の所望領域に照射領域EAを設定し、当該照射領域EAに対して照射系111から光ELを照射する。その結果、図5(a)に示すように、照射系111から射出された光ELによって造形面MS上の所望領域に溶融池(つまり、1層目の構造層SLを構成する造形材料Mが光ELの照射によって溶融することで形成された、液状の造形材料Mのプール)MPが形成される。更に、図5(b)に示すように、造形システム1は、制御装置14の制御下で、造形面MS上の所望領域に供給領域MAを設定し、当該供給領域MAに対して材料ノズル112から造形材料Mを供給する。ここで、上述したように照射領域EAと供給領域MAとが一致しているため、供給領域MAは、溶融池MPが形成された領域に設定されている。このため、造形システム1は、図5(b)に示すように、溶融池MPに対して、材料ノズル112から造形材料Mを供給する。その結果、溶融池MPに供給された造形材料Mが溶融する。造形ヘッド11の移動に伴って溶融池MPに光ELが照射されなくなると、溶融池MPにおいて溶融した造形材料Mは、冷却されて再度固化(つまり、凝固)する。その結果、図5(c)に示すように、再固化した造形材料Mが造形面MS上に堆積される。つまり、再固化した造形材料Mの堆積物による造形物が形成される。つまり、造形面MSに造形材料Mの堆積物を付加する付加加工が行われることで、造形物が形成される。
 このような光の照射ELによる溶融池MPの形成、溶融池MPへの造形材料Mの供給、供給された造形材料Mの溶融及び溶融した造形材料Mの再固化を含む一連の造形処理が、造形面MSに対して造形ヘッド11をXY平面に沿って移動させながら繰り返される。この場合も、上述したように、光ELは、造形物を形成したい領域に設定された照射領域EAに対して選択的に照射される一方で、造形物を形成したくない領域に設定された照射領域EAに対して選択的に照射されない。その結果、図5(d)に示すように、造形面MS上に、再固化した造形材料Mによる造形物の集合体に相当する構造層SLが形成される。つまり、1層目の構造層SL上に、2層目の構造層SLが形成される。
 以降、必要に応じて、形成された構造層SLの表面を新たな造形面MSに設定した上で第2の積層造形法を用いて新たな構造層SLを形成するための動作が繰り返されることで、3層目以降の構造層SLが形成される。その結果、図6に示すように、Z軸に沿って(つまり、溶融池MPの底面から上面へと向かう方向に沿って)複数の構造層SLが積層された積層構造物によって、3次元構造物STが形成される。
 3次元構造物STが形成された後には、基材BM1の少なくとも一部から3次元造形物STが分離される(図2のステップS14)。具体的には、第1具体例では、ケース1511から3次元造形物STが取り出されることで、基材BM1の少なくとも一部から3次元造形物STが分離される。ここで、図6に示すように、3次元構造物STは、基材BM1を構成する粉状の又は粒状の造形材料M内で浮いている状態にある。3次元構造物STとケース1511との間には、溶融していない(その結果、再固化もしていない)粒状の又は粉状の造形材料Mが存在する。つまり、3次元構造物STは、基材BM1と相対的に強固に結合しておらず、且つ、ケース1511と相対的に強固に結合していない。言い換えれば、3次元構造物STは、基材BM1と一体化しておらず、且つ、ケース1511と一体化していない。なぜならば、上述したように、3次元構造物STを構成する最下層(つまり、1層目)の構造層SLがケース1511と相対的に強固に結合していないからである。このため、3次元構造物STは、基材BM1から分離可能であり、且つ、ケース1511から分離可能な状態にある。従って、第1具体例では、図7に示すように、ケース1511から3次元造形物STが容易に取り出し可能である。つまり、ケース1511内に収容されている基材BM1から3次元造形物STが容易に取り出し可能である。このため、基材BM1の少なくとも一部(図7に示す例では、基材BM1の大部分又は全体)から3次元造形物STが分離可能である。つまり、3次元構造物STから基材BM1の少なくとも一部(図7に示す例では、基材BM1の大部分又は全体)を相対的に容易に取り除くことが可能である。
 ここで、3次元造形物STは、基材BM1を介してステージ13によって支持されていると見なしてもよい。また、3次元造形物STは、ステージ13と非接触であるとみなしてもよい。尚、3次元造形物STの全体とステージ13との間に基材BM1が位置すると見なしてもよく、3次元造形物STの全体がステージ13から離れていると見なしてもよい。
 ここで、3次元構造物STを構成する複数の構造層SLの全てを第2の積層造形法(例えば、レーザ肉盛溶接法)で形成する比較例の造形システムは、通常、上述した造形材料Mの集積物である基材BM1ではなく、相対的に硬い固形状の基材(例えば、金属板等)を用いる。なぜならば、比較例の造形システムは、1層目の構造層SLを形成する際に、基材の上面に溶融池MPを形成する必要があるからである。この場合、金属板等の基材と相対的に強固に一体化された3次元構造物STが形成される。このため、比較例では、3次元構造物STから基材を取り除くことは、必ずしも容易ではない。しかるに、造形動作の第1具体例を行う造形システム1によれば、3次元構造物STから基材BM1を相対的に容易に取り除くことができるという、比較例の造形システムと比較して有益な技術的効果を享受可能である。
 尚、上述した説明では、基材BM1は、材料ノズル112が供給する造形材料Mと同じ造形材料Mの集積物である。しかしながら、基材BM1は、材料ノズル112が供給する造形材料Mとは異なる造形材料M1の集積物であってもよい。例えば、基材BM1は、材料ノズル112が供給する造形材料Mとは特性(例えば、種類、材質、融点、粒径及び光ELの吸収特性等の少なくとも一つ)が異なる造形材料M1の集積物であってもよい。この場合であっても、造形材料M1に光ELを照射して造形物(特に、1層目の構造層SL)を形成可能である限りは、上述した効果と同様の効果が享受可能である。
 また、上述した説明では、造形システム1は、第1の積層造形法(例えば、粉末床溶融結合法)を用いて1層目の構造層SLを形成する際に、光ELの照射によって溶融した造形材料Mがケース1511と接触しないように、造形材料Mを溶融させている。しかしながら、造形システム1は、光ELの照射によって溶融した造形材料Mの少なくとも一部がケース1511と接触するように、造形材料Mを溶融させてもよい。この場合であっても、溶融した造形材料Mがケース1511と相対的に強固に結合するように再固化しなければ、基材BM1(更には、ケース1511)から相対的に容易に分離可能な3次元構造物STを形成可能であることに変わりはない。尚、光ELの照射によって溶融した造形材料Mとケース1511とが接触する面積が小さくなればなるほど、3次元構造物STから基材BM1を相対的に容易に取り除くことができる可能性が高くなる。
 尚、第1具体例において、3次元構造物STを構成する複数の構造層SLのうちの1層目の構造層SLを基材BM1に形成する際に、材料ノズル112から造形材料Mを供給していてもよい。また、基材BM1の表面は平面である場合には限定されず曲面であってもよい。
 また、第1具体例において第1の積層造形法として粉末床溶融結合法を用いる場合、造形ヘッド11の移動に代えて、或いは加えてステージ13を移動させてもよく、造形ヘッド11から射出される光の向き等を変えて照射領域EAを移動させてもよい。
 尚、第1具体例において、3次元構造物STを第1の積層造型法のみで造形してもよい。この場合であっても、3次元構造物STは、基材BM1を構成する粉状の又は粒状の造形材料M内で浮いている状態にできるため、3次元構造物STを基材BM1から分離可能な状態、且つケース1511から分離可能な状態にすることができる。
 (2-2)造形動作の第2具体例
 造形動作の第2具体例は、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成するために、外部から印加される物理的衝撃に対する基材BM及び3次元構造物STの耐久性が違うという特性の違いを利用する。尚、第2具体例では、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成するために、基材BM及び3次元構造物STの強度(例えば、比例限度、弾性限度、降伏点または耐力、引っ張り強さ、圧縮強さ、剪断強さ、曲げ強さ、疲れ強さ、衝撃値等)が違うという特性の違いを利用してもよい。以下、図8のフローチャートを参照しながら、造形動作の第2具体例の流れについて説明する。
 図8に示すように、まずは、粒状の又は粉状の造形材料Mの塊を含む基材BM(以下、第2具体例で用いられる基材BMを、適宜“基材BM2”と称する)をステージ13に配置する(図8のステップS21)。ここで、造形材料Mの塊では、固体の形状を維持したままステージ13上に配置することができる程度に造形材料Mが固められている。この場合、図9に示すように、基材BM2は、上述した第1具体例において基材BM1をステージ13に配置するために用いられたケース1511を必要とすることなく、ステージ13上に配置可能である。
 基材BM2を構成する造形材料Mは、塊を形成するために集められた造形材料M(つまり、造形材料Mの集積物)に物理的作用、化学的作用、電気的作用、磁気的作用、光学的作用及び熱的作用のうちの少なくとも一つが加えられることで固められていてもよい。例えば、基材BM2を構成する造形材料Mは、造形材料Mの集積物に当該集積物を固めるように圧力が加えられる(つまり、圧縮される)ことで固められていてもよい。例えば、基材BM2を構成する造形材料Mは、造形材料Mが半溶融して(つまり、部分的に溶融して)周辺の造形材料Mと部分的に固着するように造形材料Mの集積物が加熱されることで固められていてもよい。この場合、造形システム1の外部の装置によって基材BM2を構成する造形材料Mが固められた後に、当該固められた造形材料Mから構成される基材BM2がステージ13に配置されてもよい。或いは、造形システム1自身によって基材BM2を構成する造形材料Mが固められた後に、当該固められた造形材料Mから構成される基材BM2がステージ13に配置されてもよい。この場合、造形システム1は、基材BM2を構成する造形材料Mを固めるための固化装置を備えていてもよい。或いは、造形システム1は、材料ノズル112からステージ13に供給された造形材料Mに光ELを照射して造形材料Mを固めることで、ステージ13上に、固められた造形材料Mから構成される基材BM2を形成してもよい。この場合、造形システム1は、上述した固化装置を備えていなくても、基材BM2を形成することができる。尚、基材BM2は、造形材料Mを接着剤等の結合材で互いに結合させたものであってもよい。
 基材BM2は、3次元構造物STよりも物理的衝撃に対する耐久性が低くなるように相対的に弱く固められた造形材料Mの塊を含む。基材BM2は、3次元構造物STよりも物理的衝撃に対する耐久性が高くなるほどには強固に固められていない造形材料Mの塊を含む。上述したように、3次元構造物STは、一旦液体状に溶融した造形材料Mが再固化することで形成される造形物である。このため、物理的衝撃に対する3次元構造物STの耐久性は、比較的高くなる。一方で、上述したように造形材料Mの集積物に圧力が加えられることで形成される基材BM2は、基材BM2を構成する造形材料Mが主として摩擦力によって固着されているだけであるがゆえに、物理的衝撃に対する耐久性は相対的に低くなる。同様に、上述したように造形材料Mが半溶融して周辺の造形材料Mと部分的に固着することで形成される基材BM2は、当該基材BM2を構成する造形材料Mが部分的に固着しているだけであるがゆえに、物理的衝撃に対する耐久性は相対的に低くなる。従って、3次元構造物STよりも物理的衝撃に対する耐久性が低くなるように固められた造形材料Mから構成される基材BM2は、比較的容易に形成可能である。
 基材BM2の表面(具体的には、光ELが照射される表面であって、+Z側の表面)は、平面(特に、XY平面に沿った平面)である。このため、基材BM2は、板状の又は円盤状の形状を有する。但し、基材BM2の表面は平面でなくてもよいし(例えば、曲面であってもよいし)、基材BM2は任意の形状を有していてもよい。
 その後、造形システム1は、制御装置14の制御下で、積層造形技術を用いて、基材BM2に3次元構造物STを形成する(図8のステップS22)。第2具体例では、造形システム1は、材料ノズル112から供給される造形材料Mに光ELを照射して造形物(更には、構造層SL)を形成することが可能な上述した第2の積層造形法(例えば、上述したレーザ肉盛溶接法)を用いて、3次元構造物STを構成する複数の構造層SLを、基材BM2に順に形成する。
 具体的には、1層目の構造層SLを形成する場合には、図10(a)に示すように、造形システム1は、制御装置14の制御下で、基材BM2の表面(具体的には、光ELが照射される表面であって、+Z側の表面)に相当する造形面MS上の所望領域に照射領域EAを設定し、当該照射領域EAに対して照射系111から光ELを照射する。更に、図10(a)に示すように、造形システム1は、制御装置14の制御下で、造形面MS上の所望領域に供給領域MAを設定し、当該供給領域MAに対して材料ノズル112から造形材料Mを供給する。その結果、図10(a)に示すように、造形面MS上の所望領域に溶融池MPが形成され、且つ、当該溶融池MPに造形材料Mが供給される。この際、溶融池MPは、材料ノズル112から供給された造形材料Mに加えて、基材BM2の一部を構成する造形材料Mが溶融することで形成されてもよい。その後、造形ヘッド11の移動に伴って溶融池MPに光ELが照射されなくなると、溶融池MPにおいて溶融した造形材料Mは、冷却されて再度固化(つまり、凝固)する。その結果、図10(b)に示すように、再固化した造形材料Mの堆積物による造形物が造形面MSに形成される。この際、上述したように基材BM2の一部を構成する造形材料Mが溶融することで溶融池MPが形成されている場合には、基材BM2の一部が、再固化した造形材料Mに相当する造形物に変換される。このような光の照射ELによる溶融池MPの形成、溶融池MPへの造形材料Mの供給、供給された造形材料Mの溶融及び溶融した造形材料Mの再固化を含む一連の造形処理が、造形物を形成したい領域の分布(つまり、構造層SLのパターン)に応じたタイミングで光ELを照射しながら且つ造形面MSに対して造形ヘッド11をXY平面に沿って相対的に移動させながら繰り返される。その結果、図10(c)に示すように、造形面MS上に、再固化した造形材料Mによる造形物の集合体に相当する構造層SLが形成される。つまり、基材BM2に、1層目の構造層SLが形成される。
 以降、形成した構造層SLの表面を新たな造形面MSに設定した上で同様の動作が繰り返されることで、2層目以降の構造層SLが形成される。その結果、図11に示すように、3次元構造物STが形成される。尚、第2具体例における2層目以降の構造層SLを形成する動作は、第1具体例における2層目以降の構造層SLを形成する動作と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
 3次元構造物STが形成された後には、基材BM2の少なくとも一部から3次元造形物STが分離される(図8のステップS23)。具体的には、上述したように、基材BM2は、3次元構造物STよりも物理的衝撃に対する耐久性が低い。言い換えると、基材BM2は、3次元構造物STよりも耐衝撃性が低い。つまり、基材BM2は、3次元構造物STよりも物理的衝撃によって粉砕(言い換えれば、破壊)されやすい。このため、基材BM2を粉砕することができる一方で3次元構造物STを粉砕しない程度の適切な強度の物理的衝撃が基材BM2に加えられれば、基材BM2を粉砕して基材BM2の少なくとも一部から3次元造形物STを分離することができるはずである。このため、第2具体例では、基材BM2の少なくとも一部から3次元造形物STを分離するために、造形システム1(或いは、造形システム1の外部の装置又は造形システム1のユーザ)は、図12(a)に示すように、適切な強度の物理的衝撃を基材BM2に加える。例えば、造形システム1等は、ハンマー等の衝撃印加部材を用いて、適切な強度の物理的衝撃(つまり、衝撃印加部材の運動エネルギー等に起因した物理的作用)を基材BM2に加えてもよい。例えば、造形システム1等は、超音波等を基材BM2に加えて、適切な強度の物理的衝撃(つまり、超音波等の照射に起因した振動等の物理的作用)を基材BM2に加えてもよい。その結果、図12(b)に示すように、基材BM2が粉砕される。つまり、基材BM2が粉砕されて粉状の又は粒状の造形材料Mに分離する。このため、第2具体例においても、第1具体例と同様に、基材BM2の少なくとも一部(図12(b)に示す例では、基材BM2の大部分又は全体)から3次元造形物STが分離可能である。つまり、3次元構造物STから基材BM2の少なくとも一部(図12(b)に示す例では、基材BM2の大部分又は全体)を相対的に容易に取り除くことが可能である。
 ここで、3次元造形物STは、基材BM2を介してステージ13によって支持されていると見なしてもよい。また、3次元造形物STは、ステージ13と非接触であるとみなしてもよい。尚、3次元造形物STの全体とステージ13との間に基材BM2が位置すると見なしてもよく、3次元造形物STの全体がステージ13から離れていると見なしてもよい。
 但し、基材BM2に3次元構造物STが形成される過程で、基材BM2に何らかの物理的衝撃が加わる可能性がある。例えば、上述したように、基材BM2に3次元構造物STが形成される過程で材料ノズル112が造形材料Mを噴射している。このため、基材BM2には、造形材料Mの噴射に伴う物理的衝撃(典型的には、風圧又は噴射される造形材料Mが基材BM2にぶつかる衝撃に起因した物理的作用)が加わる可能性がある。仮に、基材BM2に3次元構造物STが形成される過程で基材BM2に加わる物理的衝撃で基材BM2が粉砕されてしまうと、そもそも3次元構造物STを基材BM2に形成することができない。このため、基材BM2は、基材BM2に3次元構造物STが形成される過程で基材BM2に加わる物理的衝撃によって破壊されない程度には高い耐久性又は耐衝撃性を有していてもよい。
 尚、上述した説明では、基材BM2は、材料ノズル112が供給する造形材料Mと同じ造形材料Mが固められた構造物である。しかしながら、基材BM2は、材料ノズル112が供給する造形材料Mとは異なる造形材料M2が固められた構造物であってもよい。例えば、基材BM2は、材料ノズル112が供給する造形材料Mとは特性(例えば、種類、材質、融点、粒径及び光ELの吸収特性等の少なくとも一つ)が異なる造形材料M2が固められた構造物であってもよい。この場合であっても、造形材料M2に光ELを照射して溶融池MPを形成可能(その結果、造形物(特に、1層目の構造層SL)を形成可能)である限りは、上述した効果と同様の効果が享受可能である。
 尚、第2具体例において、1層目の構造層SLを形成するとき、造形面MS上の所望領域である供給領域MAに対して材料ノズル112から造形材料Mを供給しなくてもよい。言い換えると、1層目の構造層SLを、基材BM2の一部を構成する造形材料Mを溶融させた後に再固化させて形成してもよい。
 また、上述した説明では、造形システム1は、同じ積層造形法を用いて3次元構造物STを形成している。しかしながら、造形システム1は、3次元構造物STを形成する過程で、使用する積層造形法を変えてもよい。つまり、造形システム1は、3次元構造物STの一部を形成するため、3次元構造物STの他の一部を形成するために用いる積層造形法とは異なる積層造形法を用いてもよい。後述する第3具体例から第7具体例においても同様である。
 (2-3)造形動作の第3具体例
 造形動作の第3具体例は、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成するために、基材BM及び3次元構造物STの光ELに対する吸収特性及び透過特性の少なくとも一方の違いを利用する。以下、図13のフローチャートを参照しながら、造形動作の第3具体例の流れについて説明する。
 図13に示すように、まずは、光ELを通過させることができるという特性を有している基材BM(以下、第3具体例で用いられる基材BMを、適宜“基材BM3”と称する)をステージ13に配置する(図13のステップS31)。このため、基材BMは、光ELを通過させることが可能な部材を含む。尚、ここで言う「光ELを通過させる部材」は、光ELに対する透過率が所定率(例えば、50%、60%、70%、80%、90%、95%等)以上になる部材を意味していてもよい。
 基材BM3は、図14に示すように、対向基板1531と対向する状態でステージ13に配置される。基材BM3は、基材BM3よりも対向基板1531が下方(つまり、ステージ13側又は-Z側)に位置する状態で、ステージ13に配置される。つまり、基材BM3は、対向基板1531よりも基材BM3が上方(つまり、造形ヘッド11側又は+Z側)に位置する状態で、ステージ13に配置される。図14に示す例では、ステージ13上に対向基板1531が位置し、対向基板1531の上方に基材BM3が位置している。
 基材BM3は、スペーサ1532を介して対向基板1531との間に空隙1533が確保される状態でステージ13に配置される。尚、スペーサ1532は、筒状の部材であってもよく、X又はY方向において間隔を有するように配置された複数の柱状の部材であってもよい。空隙1533には、造形材料Mが収容されている。この場合、空隙1533には、基材BM3がステージ13に配置されるタイミングに合わせて造形材料Mが供給されてもよいし、基材BM3がステージ13に配置される前に造形材料Mが予め供給されていてもよい。基材BM3のうち空隙1533に面する面(図14に示す例では、-Z側を向いている面)1534は、平面であるが、曲面の部分を含んでいてもよく、曲面であってもよい。対向基板1531のうち空隙1533に面する面(図14に示す例では、+Z側を向いている面)1535は、平面であるが、曲面の部分を含んでいてもよく、曲面であってもよい。基材BM3のうち空隙1533に面する面1534は、対向基板1531のうち空隙1533に面する面1535に平行であるが、平行でなくてもよい。
 その後、造形システム1は、基材BM3を介して空隙1533に収容された造形材料Mに光ELを照射することで、3次元構造物STを構成する複数の構造層SLのうちの1層目の構造層SLを形成する(図13のステップS32)。具体的には、図15(a)に示すように、造形システム1は、制御装置14の制御下で、Z軸方向において、光ELのフォーカス位置を空隙1533内の任意の位置に合わせる。その上で造形システム1は、照射系111から光ELを照射する。その結果、図15(a)に示すように、空隙1533に収容された造形材料Mに対して、基材BM3を介して光ELが照射される。つまり、空隙1533に収容された造形材料Mに対して、基材BM3のうち面1534の反対側の面1536から面1534に向かって基材BM3を通過する光ELが照射される。このため、空隙1533に収容された造形材料Mのうち光ELが照射された造形材料Mが溶融する。その後、造形ヘッド11の移動に伴って溶融した造形材料Mに光ELが照射されなくなると、溶融した造形材料Mは、冷却されて再度固化(つまり、凝固)する。その結果、図15(b)に示すように、空隙1533の一部に、再固化した造形材料Mに相当する造形物が形成される。このような光の照射ELによる造形材料Mの溶融及び溶融した造形材料Mの再固化を含む一連の造形処理が、造形物を形成したい領域の分布パターン(つまり、構造層SLのパターン)に応じたタイミングで光ELを照射しながら且つ基材BM3に対して造形ヘッド11をXY平面に沿って相対的に移動させながら繰り返される。その結果、図15(c)に示すように、空隙1533に、凝固した造形材料Mによる造形物の集合体に相当する構造層SL(つまり、1層目の構造層SL)が形成される。つまり、基材BM3と対向基板1531との間に、基材BM3と対向基板1531とに面する構造層SLが形成される。
 このように、第3具体例では、基材BM3を介した光ELによって1層目の構造層SLが形成される。このため、基材BM3のうち少なくとも1層目の構造層SLを形成するために溶融させるべき造形材料Mに対応する部分が、光ELが通過可能な部材から構成される。つまり、基材BM3は、少なくとも1層目の構造層SLを形成するために溶融させるべき造形材料Mに対応する部分に、光ELが通過可能な光通過領域を有している。典型的には、基材BM3のうち少なくとも造形材料Mを収容する空隙1533に面する部分が、光ELが通過可能な部材から構成されてもよい。基材BM3は、少なくとも造形材料Mを収容する空隙1533に面する部分に、光ELが通過可能な光通過領域を有していてもよい。尚、基材BM3の全体が、光ELが通過可能な部材であってもよいし、基材BM3の一部が、光ELが通過可能な部材であってもよい。
 基材BM3の表面のうち空隙1533に面する面1534が平面であるため、構造層SLが面1534に接触するように形成されると、構造層SLの表面のうち基材BM3に面する面(図15(c)に示す例では、+Z側を向いている面)もまた平面になる。同様に、対向基板1531の表面のうち空隙1533に面する面1535が平面であるため、構造層SLが面1535に接触するように形成されると、構造層SLの表面のうち対向基板1531に面する面(図15(c)に示す例では、-Z側を向いている面)もまた平面になる。更に、面1534が面1535に平行であるため、構造層SLの表面のうち基材BM3に面する面と、構造層SLの表面のうち対向基板1531に面する面とが平行になる。つまり、第3具体例では、複数の構造層SLが積層される方向(つまり、Z軸方向)に沿って対向する2つの面が互いに平行な平面となる1層目の構造層SLが形成される。このような1層目の構造層SLは、当該1層目の構造層SLの上における2層目以降の構造層SLの適切な形成に寄与する。
 上述したように、基材BM3は、光ELが通過可能であるという特性を有している。ここで、光ELが基材BM3を通過する場合であっても、光ELに対する基材BM3の透過率が100%でない限りは、光ELが基材BM3によって減衰することになる。ここで、光ELに対する基材BM3の透過率が相対的に小さいと、基材BM3を介した光ELの強度が相対的に小さくなる。基材BM3を介した光ELの強度が相対的に小さくなると、光ELの照射によって造形材料Mを溶融させることができなくなる可能性がある。このため、基材BM3は、基材BM3を介した光ELによって造形材料Mを溶融させることができるほどに相対的に多くの光ELを透過させることができるという特性を有していてもよい。基材BM3は、基材BM3を介した光ELによって造形材料Mを溶融させることができなくなるほど相対的に大きくは光ELを減衰させないという特性を有していてもよい。具体的には、基材BM3は、相対的に多くの光ELを透過させることで基材BM3を介した光ELによって造形材料Mを溶融させることができるほどに高い透過率を有していてもよい。但し、基材BM3による光ELの減衰の程度は、基材BM3の透過率のみならず、基材BM3の厚さ(つまり、光ELの光路に沿ったZ軸方向における基材BM3のサイズ)にも影響を受ける。このため、基材BM3は、基材BM3を介した光ELによって造形材料Mを溶融させることができるほどにしか光ELを減衰させないように設定された透過率及び厚みを有していてもよい。
 一方で、造形材料Mは、光ELを吸収することができるという特性を有している。ここで、造形材料Mが光ELを吸収すればするほど、光ELが造形材料Mを通過しにくくなる。このため、造形材料Mは、光が相対的に通過しにくいという特性を有しているとも言える。そうすると、上述した基材BM3は、実質的には、造形材料M(更には、造形材料Mから形成される3次元造形物ST)よりも光ELが通過しやすいという特性を有していてもよい。つまり、基材BM3は、光ELが相対的に通過しやすいという特性を有していてもよい。言い換えれば、基材BM3は、実質的には、造形材料M(更には、造形材料Mから形成される3次元造形物ST)よりも光ELを吸収しにくいという特性を有していてもよい。つまり、基材BM3は、光ELを相対的に吸収しにくいという特性を有していてもよい。
 他方で、光ELが基材BM3を通過する場合であっても、光ELに対する基材BM3の吸収率が0%でない限りは、光ELが通過した基材BM3にも、光ELの照射に起因した熱が発生する可能性がある。ここで、基材BM3に発生した熱が相対的に多いと、基材BM3が溶融してしまう可能性がある。空隙1533に構造層SLが形成される過程で基材BM3が溶融してしまうと、空隙1533に構造層SL(特に、複数の構造層SLが積層される方向に沿って対向する2つの面が互いに平行な平面となる構造層SL)を適切に形成することができなくなる可能性がある。更には、空隙1533に構造層SLが形成される過程で基材BM3が溶融してしまうと、基材BM3と構造層SL(つまり、3次元造形物ST)とが一体化してしまう可能性がある。基材BM3と3次元造形物STとが一体化してしまうと、3次元構造物から基材BM3を容易に取り除くことができなくなる可能性がある。このため、基材BM3は、光ELの照射によって基材BM3が溶融しない程度に高い融点を有していてもよい。一例として、基材BM3は、造形材料Mよりも高い融点を有していてもよい。或いは、光ELの照射によって溶融しない程度に高い融点を有する基材BM3を用いることに加えて又は代えて、造形システム1は、光ELの照射によって基材BM3が溶融しなくなるように光ELの特性が制御してもよい。光ELの特性は、光ELのフォーカス位置を含んでいてもよい。この場合、例えば、造形システム1は、光ELのフォーカス位置(つまり、光ELの強度が最も高くなる位置)を、基材BM3から離れた位置に設定してもよい。例えば、造形システム1は、光ELのフォーカス位置を、基材BM3から外れた空隙1533に設定してもよい。光ELの特性は、光ELの強度(或いは、強度分布)を含んでいてもよい。この場合、造形システム1は、例えば、基材BM3が分布する範囲における光ELの強度が、基材BM3を溶融させない強度となるように、光ELの強度(或いは、強度分布)を制御してもよい。
 以上説明した特性(特に、光ELに対する透過率、光ELに対する吸収率及び融点の少なくとも一つ)を満たす基材BM3の一例として、サファイアガラス基板があげられる。但し、基材BM3として、サファイアガラス基板とは異なる任意の構造物(例えば、石英ガラス基板等)が用いられてもよい。
 尚、構造層SLの下面(対向基板1531側の面)は対向基板1531に接触していなくてもよい。言い換えると、構造層SLと対向基板1531との間に溶融されていない造形材料Mが介在していてもよい。
 その後、造形システム1は、不図示のロボットアーム等を用いて、基材BM3の上下を反転させる(図13のステップS33)。具体的には、図16(a)に示すように、基材BM3は、空隙1533に形成された構造層SLが基材BM3よりも下方(つまり、ステージ13側又は-Z側)に位置する状態から、空隙1533に形成された構造層SLが基材BM3よりも情報(つまり、造形ヘッド11側又は+Z側)に位置する状態へと遷移するように、基材BM3の上下が反転させられる。この際、図16(b)に示すように、合わせて、対向基板1531、スペーサ1532及び溶融しなかった残りの造形材料Mが取り除かれる(図13のステップS33)。その結果、基材BM3は、図16(c)に示すように、ステージ13上に基材BM3が配置され且つ基材BM3上に1層目の構造層SLが配置されている状態で、ステージ13上に配置される。
 その後、造形システム1は、1層目の構造層SLの表面を造形面MSに設定した上で、1層目の構造層SL上に2層目の構造層SLを形成する(図13のステップS34)。更に、造形システム1は、必要に応じて、形成した構造層SLの表面を新たな造形面MSに設定した上で同様の動作を繰り返すことで、3層目以降の構造層SLを形成する。この場合、図13のステップS33において基材BM3の上下が反転させられているため、造形システム1は、材料ノズル112から造形面MSに対して基材BM3を介することなく光ELを照射することで、構造層SLを形成する。逆に言えば、図13のステップS33の処理は、基材BM3を介さない光ELを用いて2層目以降の構造層SLを形成するために、造形ヘッド11に対する基材BM3の相対的な位置(特に、姿勢)を変更する処理であるとも言える。その結果、図17に示すように、3次元構造物STが形成される。尚、第3具体例における2層目以降の構造層SLを形成する動作は、第1具体例における2層目以降の構造層SLを形成する動作と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
 その後、3次元構造物STが形成された後には、基材BM3の少なくとも一部から3次元造形物STが分離される(図13のステップS35)。具体的には、上述したように、光ELの照射によって基材BM3と対向基板1531との間の空隙1533に収容された造形材料Mが溶融する一方で、基材BM3自体が溶融することはない。このため、図17に示すように、溶融した後に再固化した造形材料Mが基材BM3と一体化することはない。つまり、形成された3次元構造物STと基材BM3とが一体化することはない。言い換えれば、形成された3次元構造物STと基材BM3とが相対的に強固に結合することはない。従って、図18に示すように、形成された3次元構造物STと基材BM3とが一体化している場合と比較して、3次元構造物STと基材BM3とを相対的に容易に分離することができる。このため、第3具体例においても、第1具体例と同様に、基材BM3の少なくとも一部(図18に示す例では、基材BM3の大部分又は全体)から3次元造形物STが分離可能である。つまり、3次元構造物STから基材BM3の少なくとも一部(図18に示す例では、基材BM3の大部分又は全体)を相対的に容易に取り除くことが可能である。
 尚、上述した説明では、図13のステップS32において、基材BM3と対向基板1531との間の空隙1533に収容された造形材料Mから1層目の構造層SL(つまり、3次元構造物STの一部)が形成されている。しかしながら、図13のステップS32において、空隙1533に収容された造形材料Mから、3次元構造物STの土台となるベース層が形成されてもよい。この場合、図13のステップS34において、ベース層上に、3次元構造物STを構成する複数の構造層SLが順に形成される。
 また、上述した説明では、基材BM3の上下を反転している。しかしながら、図13のステップ32において、1層目の構造層SLが対向基板1531に接触している場合には、基材BM3の上下を反転せずに、基材BM3を対向基板1531から取り外して、ステップS34以降を実施してもよい。この場合、1層目の構造層SLの下面(対向基板1531側の面)は平面であってもよい。また、この場合、対向基板1531が造形材料Mよりも高い融点を有していてもよい。
 また、上述した説明において、3次元造形物STは、基材BM3を介してステージ13によって支持されていると見なしてもよい。また、3次元造形物STは、ステージ13と非接触であるとみなしてもよい。尚、3次元造形物STの全体とステージ13との間に基材BM3が位置すると見なしてもよく、3次元造形物STの全体がステージ13から離れていると見なしてもよい。
 また、上述した説明では、空隙1533には、材料ノズル112が供給する造形材料Mと同じ造形材料Mが収容されている。しかしながら、空隙1533には、材料ノズル112が供給する造形材料Mとは異なる造形材料M3が収容されていてもよい。例えば、空隙1533には、材料ノズル112が供給する造形材料Mとは特性(例えば、種類、材質、融点、粒径及び光ELの吸収特性等の少なくとも一つ)が異なる造形材料M3が収容されていてもよい。この場合であっても、造形材料M3に光ELを照射して造形物(例えば、1層目の構造層SL)を形成可能である限りは、上述した効果と同様の効果が享受可能である。
 (2-4)造形動作の第4具体例
 造形動作の第4具体例は、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成するために、上述した第3具体例と同様に、基材BM及び3次元構造物STの光ELに対する吸収特性及び透過特性の少なくとも一方の違いを利用する。但し、第4具体例では、基材BMに1層目の構造層SLを形成した後に基材BMの上下を反転させることなく2層目以降の構造層SLを形成するという点で、1層目の構造層SLを形成した後に基材BMの上下を反転させた上で2層目以降の構造層SLを形成する第3具体例とは異なる。第4具体例のその他の処理については、第3具体例のその他の処理と同一であってもよい。更に、基材BMの上下を反転させることなく2層目以降の構造層SLを形成するために、造形システム1に対して造形ヘッド11a及びステージ13aが追加された造形システム1aが用いられる。以下、図19を参照して造形動作の第4具体例を行う造形システム1aの構成について説明した後に、図20のフローチャートを参照しながら、造形動作の第4具体例の流れについて説明する。
 図19に示すように、造形システム1aは、造形システム1と比較して、造形ヘッド11a、ヘッド駆動系12a及びステージ13aを更に備える。造形ヘッド11aは、照射系111aを備える。
 照射系111aは、射出部113aから光ELaを射出するための光学系(例えば、集光光学系)である。具体的には、照射系111aは、光ELaを発する不図示の光源と、光ファイバ等の不図示の光伝送部材を介して光学的に接続されている。照射系111aは、光伝送部材を介して光源から伝搬してくる光ELaを射出する。照射系111aは、照射系111aから上方(つまり、+Z側)に向けて光ELaを照射する。照射系111aの上方には、ステージ13aが配置されている。ここで、照射系111aは、ステージ13aに対して重力方向側(つまり、-Z側であり、下方)に位置するといってもよい。尚、光ELaは、光ELと同じ特性を有する光であるが、光ELと異なる特性を有する光であってもよい。
 ヘッド駆動系12aは、造形ヘッド11aを移動させる。ヘッド駆動系12aは、造形ヘッド11aを、X軸、Y軸及びZ軸の夫々に沿って移動させる。ヘッド駆動系12aは、X軸、Y軸及びZ軸の夫々に加えて、θX方向、θY方向及びθZ方向の少なくとも一つに沿って造形ヘッド11aを移動させてもよい。ヘッド駆動系12aは、例えば、モータ等を含む。
 ステージ13aは、その上面で基材BMを保持可能である。ステージ13aは、更に、保持した基材BMをリリース可能である。上述した照射系111aは、ステージ13aが基材BMを保持している期間の少なくとも一部において光ELaを照射する。但し、ステージ13aの上面に基材BMが配置される一方で、ステージ13aの下方に照射系111aが位置しているため、照射系111aは、ステージ13aを介して基材BMに向けて光ELを照射する。このため、ステージ13aは、光ELaが通過可能な光通過領域131aを含む。例えば、ステージ13aのうち基材BMを保持する部分が、光ELaが通過可能な光通過領域131aとなっていてもよい。尚、ステージ13aは、X軸、Y軸及びZ軸の夫々に沿って移動可能であってもよく、θX方向、θY方向及びθZ方向に回転可能であってもよい。
 このような造形システム1aは、図20に示す造形動作の第4具体例を行う。具体的には、まずは、基材BM3がステージ13aに配置される(図20のステップS41)。但し、図21に示すように、第4具体例では、対向基板1531及びスペーサ1532は、基材BM3と共に共にステージ13に配置されなくてもよい。この場合、上述した面1534(つまり、空隙1533に面していた面であって、平面である面)が上方を向くように、基材BM3がステージ13aに配置される。
 その後、基材BM3に造形材料Mが供給される(図20のステップS42)。具体的には、図22に示すように、基材BM3の面1534に造形材料Mが供給される。造形材料Mは、造形ヘッド11の材料ノズル112から供給されてもよいし、その他の供給装置から供給されてもよい。或いは、面1534に予め造形材料Mが供給された基材BM3が、ステージ13aに配置されてもよい。尚、必要に応じて、造形システム1(或いは、造形システム1の外部の装置又は造形システム1のユーザ)は、スキージングブレード等を用いて、供給された造形材料Mを平らにならしてもよい。
 その後、造形システム1は、基材BM3を介して面1534に供給された造形材料Mに光ELを照射することで、3次元構造物STを構成する複数の構造層SLのうちの1層目の構造層SLを形成する(図20のステップS43)。尚、第4具体例において1層目の構造層SLを形成する処理は、第3具体例において1層目の構造層SLを形成する処理と同一であってもよい。但し、第4具体例では、ステージ13aの上面に基材BMが配置される一方で、ステージ13aの下方に照射系111aが位置しているため、図23に示すように、造形システム1aは、基材BM3に加えてステージ13aを介して、面1534に供給された造形材料Mに光ELを照射することで、1層目の構造層SLを形成する。造形システム1aは、基材BM3の光通過領域に加えてステージ13aの光通過領域131aを介して、面1534に供給された造形材料Mに光ELを照射することで、1層目の構造層SLを形成する。
 その後、2層目以降の構造層SLを形成するために、造形システム1は、1層目の構造層SLが形成された基材BM3を搬送する(図20のステップS44)。具体的には、造形システム1は、不図示の搬送装置を用いて、1層目の構造層SLが形成された基材BM3を、ステージ13aからステージ13に搬送する。つまり、造形システム1は、1層目の構造層SLが形成された基材BM3を、照射系111からの光ELを照射可能な位置に搬送する。このとき、基材BM3の上下が反転されなくてもよい。なぜならば、照射系111がステージ13の上方に位置しているがゆえに、基材BM3の上下が反転されなくても、照射系111は、基材BM3を介することなく1層目の構造層SLに光ELを照射可能だからである。
 その後、造形システム1は、1層目の構造層SLの表面を造形面MSに設定した上で、1層目の構造層SL上に2層目の構造層SLを形成する(図20のステップS45)。更に、造形システム1は、必要に応じて、形成した構造層SLの表面を新たな造形面MSに設定した上で同様の動作を繰り返すことで、3層目以降の構造層SLを形成する。尚、第4具体例における2層目以降の構造層SLを形成する動作は、第3具体例における2層目以降の構造層SLを形成する動作と同一であるため、その詳細な説明を省略する。その結果、3次元構造物STが形成される。
 その後、3次元構造物STが形成された後には、基材BM3の少なくとも一部から3次元造形物STが分離される(図20のステップS46)。尚、第4具体例における基材BM3の少なくとも一部から3次元造形物STを分離する動作は、第3具体例における基材BM3の少なくとも一部から3次元造形物STを分離する動作と同一であるため、その詳細な説明を省略する。このように、第4具体例においても、第3具体例と同様に、基材BM4の少なくとも一部から3次元造形物STが分離可能である。
 尚、上述した説明では、図20のステップS43において、基材BM3に供給された造形材料Mから1層目の構造層SL(つまり、3次元構造物STの一部)が形成されている。しかしながら、第4具体例においても、第3具体例と同様に、図20のステップS43において、基材BM3に供給された造形材料Mから、3次元構造物STの土台となるベース層が形成されてもよい。
 また、上述した説明では、基材BM3の面1534には、材料ノズル112が供給する造形材料Mと同じ造形材料Mが収容されている。しかしながら、面1534には、材料ノズル112が供給する造形材料Mとは異なる造形材料M4が供給されていてもよい。例えば、面1534には、材料ノズル112が供給する造形材料Mとは特性(例えば、種類、材質、融点、粒径及び光ELの吸収特性等の少なくとも一つ)が異なる造形材料M4が収容されていてもよい。この場合であっても、造形材料M4に光ELを照射して造形物(例えば、1層目の構造層SL)を形成可能である限りは、上述した効果と同様の効果が享受可能である。
 また、上述した説明では、1層目の構造層SLを形成する際に基材BM3を保持するステージ13aと、2層目以降の構造層SLを形成する際に基材BM3を保持するステージ13とが別々に用意されている。しかしながら、単一のステージ13bが1層目の構造層SL及び2層目以降の構造層SLを形成する際に基材BM3を保持していてもよい。例えば、図25に示すように、ステージ13及びステージ13aに代えてステージ13bを備える造形システム1bが、造形動作の第4具体例を行ってもよい。この場合、造形システム1bは、照射系111aから基材BM3及びステージ13bを介して光ELを基材BM3に照射することで1層目の構造層SLを形成し、その後基材BM3を搬送することなく、照射系111から基材BM3及びステージ13bを介することなく光ELを基材BM3に照射することで2層目の構造層SLを形成してもよい。このため、ステージ13bは、ステージ13aと同様に、光ELaが通過可能な光通過領域131bを有する。
 尚、3次元造形物STは、基材BM3を介してステージ13(13b)によって支持されていると見なしてもよい。また、3次元造形物STは、ステージ13(13b)と非接触であるとみなしてもよい。尚、3次元造形物STの全体とステージ13(13b)との間に基材BM3が位置すると見なしてもよく、3次元造形物STの全体がステージ13(13b)から離れていると見なしてもよい。
 (2-5)造形動作の第5具体例
 造形動作の第5具体例は、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成するために、基材BM及び3次元構造物STの熱的特性の違いを利用する。以下、図26のフローチャートを参照しながら、造形動作の第5具体例の流れについて説明する。
 図26に示すように、まずは、造形材料M(更には、造形材料Mから形成される3次元構造物ST)とは熱的特性が異なる基材BM(以下、第5具体例で用いられる基材BMを、適宜“基材BM5”と称する)をステージ13に配置する(図26のステップS51)。第5具体例では、熱的特性は、融点に関する特性を含む。具体的には、基材BM5の融点は、造形材料Mの融点(つまり、3次元構造物STの融点)よりも低い。例えば、造形材料MとしてSUS316という種類のステンレス材料が用いられる場合には、造形材料Mの融点は概ね1400度になる。この場合、基材BM4を構成する材料として、融点が概ね183度になる共晶はんだ、融点が概ね220度になる鉛フリーはんだ、融点が概ね232度になるスズ、融点が概ね327度になる鉛、及び、融点が概ね660度になるアルミニウムの少なくとも一つが用いられてもよい。尚、基材BM5は、ここに例示した金属に加えて又は代えて、その他の種類の金属、任意の樹脂及び任意の材料の少なくとも一つから構成されていてもよい。
 その後、造形システム1は、制御装置14の制御下で、積層造形技術を用いて、基材BM5に3次元構造物STを形成する(図26のステップS52)。第5具体例では、造形システム1は、材料ノズル112から供給される造形材料Mに光ELを照射して造形物(更には、構造層SL)を形成することが可能な上述した第2の積層造形法(例えば、上述したレーザ肉盛溶接法)を用いて、3次元構造物STを構成する複数の構造層SLを、基材BM5に順に形成する。
 具体的には、1層目の構造層SLを形成する場合には、図27(a)に示すように、造形システム1は、制御装置14の制御下で、基材BM5の表面(具体的には、光ELが照射される表面であって、+Z側の表面)に相当する造形面MS上の所望領域に照射領域EAを設定し、当該照射領域EAに対して照射系111から光ELを照射する。更に、図27(a)に示すように、造形システム1は、制御装置14の制御下で、造形面MS上の所望領域に供給領域MAを設定し、当該供給領域MAに対して材料ノズル112から造形材料Mを供給する。その結果、図27(a)に示すように、造形面MS上の所望領域に溶融池MPが形成され、且つ、当該溶融池MPに造形材料Mが供給される。この際、溶融池MPは、材料ノズル112から供給された造形材料Mに加えて、基材BM5の一部を構成する造形材料Mが溶融することで形成されてもよい。
 但し、基材BM5の融点が造形材料Mの融点よりも低いがゆえに、造形材料Mよりも基材BM5の方が溶融しやすい。仮に基材BM5が溶融しすぎて基材BM5の上面から下面に至る貫通孔が形成されてしまうと、当該貫通孔を介して溶融池MPを構成する液状の材料が流出してしまう。つまり、基材BM5に溶融池MPを適切に形成することができない可能性がある。このため、基材BM5は、基材BM5の上面から下面に至る貫通孔が形成されない程度の厚みを有していてもよい。或いは、基材BM5の上面から下面に至る貫通孔が形成されない程度の厚みを有する基材BM5を用いることに加えて又は代えて、造形システム1は、基材BM5の上面から下面に至る貫通孔が形成されないように光ELの特性を制御してもよい。光ELの特性は、光ELのフォーカス位置を含んでいてもよい。この場合、例えば、造形システム1は、光ELのフォーカス位置(つまり、光ELの強度が最も高くなる位置)を、基材BM5から離れた位置に設定してもよい。例えば、造形システム1は、光ELのフォーカス位置を、基材BM5の上方の空間に設定してもよい。光ELの特性は、光ELの強度(或いは、強度分布)を含んでいてもよい。この場合、例えば、造形システム1は、基材BM5が分布する範囲における光ELの強度が、基材BM5を溶融させない強度となるように、光ELの強度(或いは、強度分布)を制御してもよい。また、造形システム1は、基材BM5の下面を冷却して、基材BM5の上面から下面に至る貫通孔の形成を防ぐようにしてもよい。
 更に、基材BM5の上面から下面に至る貫通孔が形成されるほどには基材BM5が溶融しない場合であっても、基材BM5の融点が造形材料Mの融点よりも低い以上、光ELの照射によって造形材料Mが溶融する場合には、基材BM5の一部もまた光ELの照射によって多少なりとも溶融するはずである。ここで仮に基材BM5の融点のみならず基材BM5の沸点が造形材料Mの融点よりも低い場合には、溶融した基材BM5の一部は、溶融池MPを形成することなくそのまま蒸発してしまう可能性がある。その結果、基材BM5に溶融池MPを適切に形成することができない可能性がある。このため、基材BM5の沸点は、造形材料Mの融点よりも高くてもよい。
 その後、造形ヘッド11の移動に伴って溶融池MPに光ELが照射されなくなると、溶融池MPにおいて溶融した造形材料Mは、冷却されて再度固化(つまり、凝固)する。その結果、図27(b)に示すように、再固化した造形材料Mの堆積物による造形物が造形面MSに形成される。このような光の照射ELによる溶融池MPの形成、溶融池MPへの造形材料Mの供給、供給された造形材料Mの溶融及び溶融した造形材料Mの再固化を含む一連の造形処理が、造形物を形成したい領域の分布パターン(つまり、構造層SLのパターン)に応じたタイミングで光ELを照射しながら且つ造形面MSに対して造形ヘッド11をXY平面に沿って相対的に移動させながら繰り返される。その結果、図27(c)に示すように、造形面MS上に、再固化した造形材料Mによる造形物の集合体に相当する構造層SLが形成される。つまり、基材BM5に、1層目の構造層SLが形成される。
 以降、形成した構造層SLの表面を新たな造形面MSに設定した上で同様の動作が繰り返されることで、2層目以降の構造層SLが形成される。その結果、3次元構造物STが形成される。尚、第5具体例における2層目以降の構造層SLを形成する動作は、第1具体例における2層目以降の構造層SLを形成する動作と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
 3次元構造物STが形成された後には、基材BM5の少なくとも一部から3次元造形物STが分離される(図26のステップS53)。具体的には、上述したように、基材BM5の融点は、3次元構造物STの融点よりも低い。つまり、基材BM5は、3次元構造物STよりも熱によって溶融しやすい。このため、基材BM5を溶融させることができる一方で3次元構造物STを溶融させない程度の適切な熱が基材BM5に加えられれば、基材BM5を溶融して基材BM5の少なくとも一部から3次元造形物STを分離することができるはずである。このため、第5具体例では、基材BM5の少なくとも一部から3次元造形物STを分離するために、造形システム1(或いは、造形システム1の外部の装置又は造形システム1のユーザ)は、適切な熱量の熱を基材BM5に加える。例えば、造形システム1等は、ヒータ等の熱源を用いて、適切な熱量の熱(つまり、熱源が発する熱に起因した熱的作用)を基材BM5に加えてもよい。例えば、造形システム1等は、光及び電磁波等を基材BM5に照射することで、適切な熱量の熱(つまり、光及び電磁波の照射によって基材BM5に発生する熱に起因した熱的作用)を基材BM5に加えてもよい。その結果、図28(a)に示すように、基材BM5が溶融していく。基材BM5の溶融に伴って基材BM5と3次元構造物STとの結合力も弱まる。このため、図28(b)に示すように、基材BM5の少なくとも一部(図28(b)に示す例では、基材BM5の大部分又は全体)から3次元構造物STが相対的に容易に分離可能となる。つまり、3次元構造物STから基材BM5の少なくとも一部(図28(b)に示す例では、基材BM5の大部分又は全体)を相対的に容易に取り除くことが可能である。
 尚、3次元造形物STは、基材BM5を介してステージ13によって支持されていると見なしてもよい。また、3次元造形物STは、ステージ13と非接触であるとみなしてもよい。尚、3次元造形物STの全体とステージ13との間に基材BM5が位置すると見なしてもよく、3次元造形物STの全体がステージ13から離れていると見なしてもよい。
 (2-6)造形動作の第6具体例
 造形動作の第6具体例は、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成するために、基材BM及び3次元構造物STの化学的特性の違いを利用する。以下、図29のフローチャートを参照しながら、造形動作の第6具体例の流れについて説明する。
 図29に示すように、まずは、造形材料M(更には、造形材料Mから形成される3次元構造物ST)とは化学的特性が異なる基材BM(以下、第6具体例で用いられる基材BMを、適宜“基材BM6”と称する)をステージ13に配置する(図29のステップS61)。第6具体例では、化学的特性は、所定の溶媒に対する反応度(特に、溶解度)に関する特性を含む。具体的には、基材BM6は、造形材料M及び3次元構造物STよりも所定の溶媒に対して反応しやすい(特に、反応して溶解しやすい)という特性を有している。基材BM6は、造形材料M及び3次元構造物STよりも所定の溶媒に対して高い反応度(高い溶解度)を有している。逆に言えば、造形材料M及び3次元構造物STは、基材BM6よりも所定の溶媒に対して反応しにくい(特に、反応して溶解しにくい)という特性を有している。特に、造形材料M及び3次元構造物STは、所定の溶媒に対して反応しない(特に、反応することなく溶解しない)という特性を有していてもよい。この場合、基材BM6は、所定の溶媒に対して反応する(特に、反応して溶解する)という特性を有している。
 このような特性を有する基材BM6を構成する材料の一例として、樹脂があげられる。例えば、基材BM6を構成する材料は、アクリル樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS:PolyPhenylene Sulfide)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT:PolyButylene Terephthalate)樹脂、ポリアミド(PA:PolyAmide)樹脂、ポリメタクリル酸メチル(PMMA:PolyMethyl Methacrylate)樹脂、ポリスチレン(PS:PolyStyrene)樹脂、ポリプロピレン(PP:PolyProtylene)樹脂、ポリカーボネート(PC:PolyCarbonate)樹脂及びABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene共重合合成)樹脂の少なくとも一つを含んでいてもよい。この場合、所定の溶媒の一例として、これらの樹脂を溶解させることが可能である一方で造形材料Mを溶解させない(或いは、相対的に溶解させにくい)有機溶媒があげられる。有機溶媒の一例として、例えば、トルエン、クロロホルム、アセトン、メタノール及びテトラヒドロフランの少なくとも一つがあげられる。また、所定の溶媒は、例えば水溶性の無機酸であってもよい。水溶性の無機酸の一例として、硝酸があげられる。或いは、基材BM6を構成する材料は、樹脂に加えて又は代えて、金属等のその他の種類の材料を含んでいてもよい。
 その後、基材BM6に造形材料Mが供給される(図29のステップS62)。具体的には、図30に示すように、基材BM6の表面(具体的には、光ELが照射される表面であって、+Z側の表面)に造形材料Mが供給される。このとき、必要に応じて、造形システム1(或いは、造形システム1の外部の装置又は造形システム1のユーザ)は、スキージングブレード等を用いて、供給された造形材料Mを平らにならしてもよい。
 但し、第1具体例において説明したように、造形材料Mがそのまま単に基材BM6に供給されると、造形材料Mの自重等に起因して、造形材料Mの集積物が崩れ落ちていく可能性がある。このため、第6具体例においても、図31に示すように、第1具体例のケース1511と同様に、造形材料Mの崩れ落ちを防止可能な側壁部材1561を備える基材BM6aが用いられてもよい。言い換えれば、側壁部材1561によって囲まれた凹部1562が形成された基材BM6aが用いられてもよい。尚、側壁部材1561及び凹部1562は、スキージングブレード等を用いて造形材料Mを平らにする際に、基材BM6a上に一定の厚みの造形材料Mの層を形成することにも寄与する。
 その後、造形システム1は、制御装置14の制御下で、積層造形技術を用いて、基材BM6に3次元構造物STを形成する(図29のステップS63からステップS64)。尚、第6具体例における3次元構造物STを形成する動作は、第1具体例における3次元構造物STを形成する動作と同一であるため、その詳細な説明を省略する。但し、第6具体例では、1層目の構造層SLを形成する過程で、基材BM6上で溶融した造形材料Mが、基材BM6と相対的に強固に結合した状態で再固化してもよい。つまり、基材BM6と1層目の構造層SL(更には、3次元構造物ST)とが一体化されていてもよい。
 3次元構造物STが形成された後には、基材BM6の少なくとも一部から3次元造形物STが分離される(図29のステップS65)。具体的には、上述したように、基材BM6は、造形材料M及び3次元構造物STよりも所定の溶媒に対して反応しやすいという特性を有している。つまり、基材BM6は、3次元構造物STよりも所定の溶媒に溶解しやすい。このため、3次元構造物STが形成されている基材BM6を所定の溶媒に浸すことで、基材BM6を溶解させて基材BM6の少なくとも一部から3次元造形物STを分離することができるはずである。このため、第6具体例では、基材BM6の少なくとも一部から3次元造形物STを分離するために、造形システム1(或いは、造形システム1の外部の装置又は造形システム1のユーザ)は、図32(a)に示すように、3次元構造物STが形成されている基材BM6を所定の溶媒に浸す。その結果、図32(b)に示すように、基材BM6が溶媒に反応して溶解する。つまり、基材BM6に溶媒を介した化学的作用が加えられて基材BM6が溶解する。基材BM6の溶解に伴って基材BM6と3次元構造物STとの結合力も弱まる。このため、図32(c)に示すように、基材BM6の少なくとも一部(図32(c)に示す例では、基材BM6の大部分又は全体)から3次元構造物STが相対的に容易に分離可能となる。つまり、3次元構造物STから基材BM6の少なくとも一部(図32(c)に示す例では、基材BM6の大部分又は全体)を相対的に容易に取り除くことが可能である。
 このとき、溶媒に対する基材BM6の反応を促進するために、図33に示すように、基材BM6の少なくとも一部にクラックが形成された後に、基材BM6が溶媒に浸されてもよい。その結果、クラックを介して溶媒が基材BM6の内部に浸透しやすくなるため、溶媒に対する基材BM6の反応が促進される。このため、基材BM6の少なくとも一部から3次元構造物STを分離しやすくなる。
 ここで、3次元造形物STは、基材BM6を介してステージ13によって支持されていると見なしてもよい。また、3次元造形物STは、ステージ13と非接触であるとみなしてもよい。尚、3次元造形物STの全体とステージ13との間に基材BM6が位置すると見なしてもよく、3次元造形物STの全体がステージ13から離れていると見なしてもよい。
 尚、上述の説明では、造形システム1は、第1具体例における3次元構造物STを形成する動作と同様の動作を行うことで、3次元構造物STを形成している。つまり、造形システム1は、第1の積層造形法(例えば、粉末床溶融結合法)を用いて1層目の構造層SLを形成し、その後、第2の積層造形法(例えば、レーザ肉盛溶接法)を用いて2層目以降の構造層SLを形成している。このように3次元構造物STを形成する理由の一つは、1層目の構造層SLを形成している過程で光ELの照射によって基材BM6が溶融してしまうのを防止するためである。しかしながら、基材BM6が金属から構成されている(或いは、相対的に融点が高い材料から構成されている)場合には、造形システム1は、第2の積層造形法(例えば、レーザ肉盛溶接法)を用いて1層目の構造層SL及び2層目以降の構造層SLを形成してもよい。なぜならば、基材BM6の融点が相対的に高い場合には、光ELが基材BM6に直接照射されたとしても、それほど多くの基材BM6が溶融することはないからである。更に、基材BM6の融点が相対的に高い場合には、基材BM6に溶融池MPが形成されたとしても、基材BM6が溶融しすぎて基材BM6の上面から下面に至る貫通孔が形成を形成される可能性が相対的に低いからである。
 尚、造形システム1は、第1の積層造形法(例えば、粉末床溶融結合法)を用いて1層目の構造層SLを形成し、その後、その第1の積層造型法を用いて2層目以降の構造層SLを形成してもよい。
 (2-7)造形動作の第7具体例
 造形動作の第7具体例は、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成するために、基材BMの厚みが3次元構造物STの厚みと異なるという特性の違いを利用する。以下、図34のフローチャートを参照しながら、造形動作の第7具体例の流れについて説明する。
 図34に示すように、まずは、基板1571をステージ13に配置する(図34のステップS71)。基板1571は、熱の影響を相対的に受けにくい(言い換えれば、熱耐性が相対的に高い)という特性を有している。例えば、基板1571は、熱の影響を相対的に受けにくい材料(例えば、銅及びアルミの少なくとも一方又はその他の任意の金属)から構成されていてもよい。例えば、基板1571は、熱の影響を相対的に受けにくい構造(或いは、形状)を有していてもよい。このような構造の一例として、ハニカム構造があげられる。尚、ここで言う「熱の影響を相対的に受けにくい特性」は、基板1571上に配置される後述の基材BMと比較して熱の影響を受けにくいという特性を意味していてもおい。特に、「熱の影響を相対的に受けにくい特性」は、後述の基材BMに照射される光ELによって基板1571に熱が伝達されたとしても当該熱によって溶融しにくい(或いは、溶融しない)という特性を意味していてもよい。
 その後、基材BM(以下、第7具体例で用いられる基材BMを、適宜“基材BM7”と称する)をステージ13に配置する(図34のステップS72)。このため、第7具体例では、図35に示すように、基材BM7は、ステージ13との間に基板1571を挟みこんだ状態でステージ13に配置される。
 基材BM7の厚み(つまり、基材BM7の上面又下面に交差する方向であるZ軸方向におけるサイズ)は、造形動作によって形成される3次元構造物STの厚みと異なる。具体的には、基材BM7の厚みは、3次元構造物STの厚みよりも薄い。例えば、基材BM7の厚みは、3次元構造物STを構成する各構造層SLの厚みよりも薄くてもよい。基材BM7は、いわゆる薄膜状の部材であってもよい。
 その後、造形システム1は、制御装置14の制御下で、積層造形技術を用いて、基材BM7に3次元構造物STを形成する(図34のステップS73)。第7具体例では、造形システム1は、材料ノズル112から供給される造形材料Mに光ELを照射して造形物(更には、構造層SL)を形成することが可能な上述した第2の積層造形法(例えば、上述したレーザ肉盛溶接法)を用いて、3次元構造物STを形成する。つまり、第7具体例における3次元構造物STを形成する動作は、第2具体例における3次元構造物STを形成する動作と同一である。このため、その詳細な説明を省略する。但し、第7具体例において、造形システム1は、その他の積層造形法を用いて、3次元構造物STを形成してもよい。例えば、造形システム1は、基材BM7(或いは、造形面MS)に予め供給されている造形材料Mに光ELを照射して造形物(更には、構造層SL)を形成することが可能な上述した第1の積層造形法(例えば、上述した粉末床溶融結合法)を用いて、3次元構造物STを構成する複数の構造層SLを、基材BM7に順に形成してもよい。
 第7具体例では、基材BM7が相対的に薄いため、光ELの照射によって基材BM7に局所的に熱が加わりやすい。このため、1層目の構造層SLを形成する際に、光ELの照射によって基材BM7の上面から下面に至る貫通孔が形成されてしまう可能性がある。このため、造形システム1は、基材BM7の上面から下面に至る貫通孔が形成されないように、光ELの特性を制御してもよい。尚、基材BM7の上面から下面に至る貫通孔が形成されないように光ELの特性を制御する動作は、第5具体例において説明した、基材BM5の上面から下面に至る貫通孔が形成されないように光ELの特性を制御する動作と同一であってもよい。このため、その詳細な説明を省略する。また、造形システム1は、基材BM7の下面を冷却して基材BM7の上面から下面に至る貫通孔の形成を防いでもよい。
 3次元構造物STが形成された後には、基材BM7の少なくとも一部から3次元造形物STが分離される(図34のステップS53)。具体的には、上述した3次元構造物STを形成する過程で、基材BM7の一部は、3次元構造物STの一部を構成するように3次元構造物STに取り込まれている。一方で、図36(a)に示すように、基材BM7の他の一部は、3次元構造物STに取り込まれることなく、3次元構造物STに付随している。つまり、図36(a)に示すように、3次元構造物STに取り込まれていない基材BM7の他の一部は、3次元構造物STからはみ出るように、3次元構造物STに付随している。ここで、基材BM7が相対的に薄いため、基材BM7の切断性(例えば、切断のしやすさを示す指標)は、3次元構造物STの切断性よりも高い。つまり、基材BM7は、3次元構造物STよりも切断しやすい。このため、3次元構造物STに取り込まれていない基材BM7は、カッター等の切断工具を用いて相対的に容易に切断(つまり、切除)可能である。このため、第7具体例では、基材BM7の少なくとも一部から3次元造形物STを分離するために、造形システム1(或いは、造形システム1の外部の装置又は造形システム1のユーザ)は、3次元構造物STに取り込まれていない基材BM7を切断する。例えば、造形システム1等は、カッターやニッパー、切断砥石等の切断工具を用いて、3次元構造物STに取り込まれていない基材BM7を切断してもよい。例えば、造形システム1等は、エネルギビーム(例えば、光及び電磁波等の少なくとも一方)を3次元構造物STに取り込まれていない基材BM7(特に、基材BM7と3次元構造物STとの境界)に照射することで、3次元構造物STに取り込まれていない基材BM7を切断してもよい。その結果、図36(b)に示すように、基材BM7の少なくとも一部(図36(b)に示す例では、基材BM7の大部分又は全体)から3次元構造物STが相対的に容易に分離可能となる。つまり、3次元構造物STから基材BM7の少なくとも一部(図36(b)に示す例では、基材BM7の大部分又は全体)を相対的に容易に取り除くことが可能である。
 尚、上述した説明では、ステージ13に基板1571を配置した後に、基板1571に基材BM7が配置されている。しかしながら、ステージ13に基板1571が配置されていなくてもよい。つまり、ステージ13に基材BM7が配置されてもよい。
 また、3次元構造物STの下面(つまり、3次元構造物STを構成する最下層の構造層SLの下面)は、基材BM7の一部を取り込んだ及び/又はハニカム構造を有する基板1571に接していたことに起因して、相対的に粗い面(言い換えれば、平坦でない面)となっている可能性がある。このため、造形システム1(或いは、造形システム1の外部の装置又は造形システム1のユーザ)は、3次元構造物STの下面を研磨して、3次元構造物STの下面を平坦な面にしてもよい。この場合、造形システム1等は、研磨部材で3次元構造物STの下面を研磨してもよいし、レーザ光等を3次元構造物STの下面に照射して3次元構造物STの下面を研磨してもよい。
 ここで、3次元造形物STは、基材BM7を介してステージ13によって支持されていると見なしてもよい。また、3次元造形物STは、ステージ13と非接触であるとみなしてもよい。尚、3次元造形物STの全体とステージ13との間に基材BM7が位置すると見なしてもよく、3次元造形物STの全体がステージ13から離れていると見なしてもよい。
 (3)変形例
 造形システム1は、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成するために、基材BM及び3次元構造物STの電気的特性の違いを利用してもよい。この場合、造形システム1は、3次元構造物STが形成された後には、基材BMに対して電気的作用を加える(例えば、所望の電流を基材BMに流す及び/又は所望の電圧を基材BMに印加する)ことで、基材BMの少なくとも一部から3次元造形物STを分離してもよい。
 造形システム1は、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成するために、基材BM及び3次元構造物STの磁気的特性の違いを利用してもよい。この場合、造形システム1は、3次元構造物STが形成された後には、基材BMに対して磁気的作用を加える(例えば、所望の磁場強度の磁場内に基材BMを配置する)ことで、基材BMの少なくとも一部から3次元造形物STを分離してもよい。
 造形システム1は、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成するために、基材BM及び3次元構造物STの光学的特性の違いを利用してもよい。この場合、造形システム1は、3次元構造物STが形成された後には、基材BMに対して光学的作用を加える(例えば、所望の光を基材BMに照射する)ことで、基材BMの少なくとも一部から3次元造形物STを分離してもよい。
 上述した説明では、造形システム1は、基材BMの少なくとも一部から分離可能な3次元構造物STを形成する目的で、基材BMとは特性が異なる3次元構造物STを基材BMに形成している。しかしながら、造形システム1は、その他の目的で、基材BMとは特性が異なる3次元構造物STを基材BMに形成してもよい。
 上述した説明では、造形システム1は、造形ヘッド11を移動させるヘッド駆動系12を備えている。しかしながら、造形システム1は、ヘッド駆動系12に加えて又は代えて、ステージ13を移動させるステージ駆動系を備えていてもよい。ステージ駆動系は、ステージ13をX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θX方向、θY方向及びθZ方向の少なくとも一つの方向に移動させてもよい。ステージ駆動系によるステージ13の移動により、ヘッド駆動系12による造形ヘッド11の移動と同様に、ステージ13と造形ヘッド11との間の相対的な位置関係(つまり、造形面MSと照射領域EAとの間の相対的な位置関係)が変更される。
 上述した説明では、造形システム1は、ヘッド駆動系12を用いて造形ヘッド11を移動させることで、造形面MSに対して照射領域EAを移動させている。しかしながら、造形システム1は、造形ヘッド11を移動させることに加えて又は代えて、光ELを偏向させることで造形面MSに対して照射領域EAを移動させてもよい。この場合、照射系111は、例えば、光ELを偏向可能な光学系(例えば、ガルバノミラー等)を備えていてもよい。
 上述した説明では、造形システム1は、造形材料Mに光ELを照射することで、造形材料Mを溶融させている。しかしながら、造形システム1は、任意のエネルギビームを造形材料Mに照射することで、造形材料Mを溶融させてもよい。この場合、造形システム1は、照射系111に加えて又は代えて、任意のエネルギビームを照射可能なビーム照射装置を備えていてもよい。任意のエネルギビームは、限定されないが、電子ビーム、イオンビーム等の荷電粒子ビーム又は電磁波を含む。
 上述の各実施形態の構成要件の少なくとも一部は、上述の各実施形態の構成要件の少なくとも他の一部と適宜組み合わせることができる。上述の各実施形態の構成要件のうちの一部が用いられなくてもよい。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態で引用した全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
 本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う造形システム、造形方法、材料保持装置及び基材もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
 1 造形システム
 11 造形ヘッド
 111 照射系
 112 材料ノズル
 13 ステージ
 14 制御装置
 BM、BM1からBM7 基材
 M 造形材料
 SL 構造層
 ST 3次元構造物

Claims (148)

  1.  第1特性を有する基材を支持する支持装置と、
     エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、
     前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置と
     を備え、
     前記照射位置で前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に前記溶融した造形材料を再固化させ、前記再固化した造形材料から前記第1特性と異なる第2特性を有する造形物を前記基材に形成する
     造形システム。
  2.  前記基材の少なくとも一部と一体化した前記造形物を形成する
     請求項1に記載の造形システム。
  3.  前記基材の少なくとも一部から分離可能な前記造形物を形成する
     請求項1又は2に記載の造形システム。
  4.  前記基材の特性は、前記造形物の特性と比較して、前記基材が粉粒体である一方で前記造形物が粉粒体でないという点で異なっている
     請求項1から3のいずれか一項に記載の造形システム。
  5.  前記粉粒体は、粉状の又は粒状の前記造形材料を含む
     請求項4に記載の造形システム。
  6.  前記基材は、粉状の又は粒状の前記造形材料の集合体を含む
     請求項5に記載の造形システム。
  7.  前記基材の少なくとも一部を構成する前記造形材料に前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に、当該溶融した造形材料を、前記支持装置と結合させることなく再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第1の層を形成し、
     前記第1の層に供給される前記造形材料に前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第2の層を形成する
     請求項6に記載の造形システム。
  8.  第1の形成方法を用いて前記第1の層を形成し、前記第1の形成方法とは異なる第2の形成方法を用いて前記第2の層を形成する
     請求項7に記載の造形システム。
  9.  前記第1の形成方法は、PBF(Powder Bed Fusion:粉末床溶融結合方式)に準拠した形成方法であり、
     前記第2の形成方法は、DED(Direct Energy Deposition:指向性エネルギー堆積方式)に準拠した形成方法である
     請求項8に記載の造形システム。
  10.  第1粉粒体を支持する支持装置と、
     エネルギビームを前記第1粉粒体に照射する照射装置と、
     前記エネルギビームの照射位置に第2粉粒体を供給する供給装置と
     を備え、
     前記支持された前記第1粉粒体に前記エネルギビームを照射して第1造形物を造形し、前記第1造形物に前記エネルギビームを照射し且つ前記第2粉粒体を供給して第2造形物を造形する
     造形システム。
  11.  前記支持装置の支持面と前記第1造形物との間に前記第1粉粒体が位置する
     請求項10に記載の造形システム。
  12.  前記第1粉粒体は、粉粒体の塊を含む
     請求項10又は11に記載の造形システム。
  13.  前記支持装置は、前記エネルギビームを通過させるビーム通過部を備え、
     前記照射装置は、前記ビーム通過部を介して前記第1粉粒体に前記エネルギビームを照射する
     請求項10から12のいずれか一項に記載の造形システム。
  14.  前記基材の特性は、前記造形物の特性と比較して、外部から印加される物理的衝撃に対する耐久性が異なるという点で異なっている
     請求項1から13のいずれか一項に記載の造形システム。
  15.  前記基材は、前記耐久性が前記造形物よりも低く、
     前記耐久性が前記基材よりも高い前記造形物を形成する
     請求項14に記載の造形システム。
  16.  前記基材は、前記耐久性が前記造形物よりも低い一方で、前記基材上での前記造形物の形成に起因して前記基材に印加される物理的衝撃によって破壊されない程度に高い前記耐久性を有する
     請求項14又は15に記載の造形システム。
  17.  前記基材は、圧縮によって固められた粉粒体の塊を含む
     請求項14から16のいずれか一項に記載の造形システム。
  18.  前記基材は、加熱によって部分的に溶融した粉粒体が再固化して集積した塊を含む
     請求項14から17のいずれか一項に記載の造形システム。
  19.  前記粉粒体は、粉状の又は粒状の前記造形材料を含む
     請求項17又は18に記載の造形システム。
  20.  前記基材の少なくとも一部を構成する前記造形材料に前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に、当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第1の層を形成し、
     前記第1の層に供給される前記造形材料に前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第2の層を形成する
     請求項19に記載の造形システム。
  21.  前記基材の特性は、前記造形物の特性と比較して、前記エネルギビームに対する吸収特性及び透過特性の少なくとも一方が異なるという点で異なっている
     請求項1から20のいずれか一項に記載の造形システム。
  22.  前記基材は、前記エネルギビームが通過可能な部材を含む
     請求項21に記載の造形システム。
  23.  前記基材は、前記造形材料の融点よりも高い融点を有する部材を含む
     請求項22に記載の造形システム。
  24.  前記基材に供給された前記造形材料に前記基材を介して前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に、当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第1の層を形成し、
     前記第1の層に供給される前記造形材料に前記基材を介することなく前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第2の層を形成する
     請求項22又は23からに記載の造形システム。
  25.  前記基材の第1面に供給された前記造形材料に前記第1面とは反対側に位置する前記基材の第2面から前記第1面に向かって前記基材を通過する前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に、当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記基材の前記第1面に前記造形物の第1の層を形成し、
     前記第1の層に供給される前記造形材料に前記基材を介することなく前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第2の層を形成する
     請求項22から24のいずれか一項に記載の造形システム。
  26.  前記第1面は、平面を含む
     請求項25に記載の造形システム。
  27.  前記基材は、前記基材に対向する対向部材との間に空隙が形成されるように配置され、
     前記空隙に供給された前記造形材料に前記基材を介して前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に、当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記空隙に前記造形物の第1の層を形成し、
     前記第1の層に供給される前記造形材料に前記基材を介することなく前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第2の層を形成する
     請求項22から26のいずれか一項に記載の造形システム。
  28.  前記基材のうち前記造形材料に面する第3面及び前記対向部材のうち前記造形材料に面する第4面の少なくとも一方は、平面を含む
     請求項27に記載の造形システム。
  29.  前記第3面は、前記第4面に平行な面を含む
     請求項28に記載の造形システム。
  30.  第1のビーム装置からの前記エネルギビームの照射によって前記第1の層を形成し、
     前記第1のビーム装置とは異なる第2のビーム装置からの前記エネルギビームの照射によって前記第2の層を形成する
     請求項24から29のいずれか一項に記載の造形システム。
  31.  第1のビーム装置からの前記エネルギビームの照射によって前記第1及び第2の層を形成することを含む
     請求項24から30のいずれか一項に記載の造形システム。
  32.  前記第1の層を形成し、
     前記第1のビーム装置からの前記エネルギビームが前記基材を介することなく前記基材に形成された前記第1の層に入射するように、前記基材と前記第1のビーム装置との相対位置を変更し、
     前記第2の層を形成する
     請求項31に記載の造形システム。
  33.  前記基材の特性は、前記造形物の特性と比較して、前記基材の熱的特性が前記造形物の熱的特性と異なるという点で異なっている
     請求項1から32のいずれか一項に記載の造形システム。
  34.  前記熱的特性は、融点を含む
     請求項33に記載の造形システム。
  35.  前記基材は、第1の融点を有し、
     前記第1の融点よりも高い第2の融点の前記造形物を形成する
     請求項34に記載の造形システム。
  36.  前記熱的特性は、融点及び沸点を含む
     請求項33に記載の造形システム。
  37.  前記基材は、第1の沸点且つ第1の融点を有し、
     前記第1の沸点よりも低く且つ前記第1の融点よりも高い第2の融点の前記造形物を形成する
     請求項36に記載の造形システム。
  38.  第1融点を有する基材を支持する支持装置と、
     エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、
     前記エネルギビームの照射位置に前記第1融点と異なる第2融点を有する造形材料を供給する供給装置と
     を備え、
     前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記供給装置によって前記造形材料を供給して、前記基材に造形物を造形する
     造形システム。
  39.  前記第1融点は前記第2融点よりも高い
     請求項38に記載の造形システム。
  40.  前記第1融点は前記第2融点よりも低い
     請求項38に記載の造形システム。
  41.  前記基材の特性は、前記造形物の特性と比較して、前記基材の化学的特性が前記造形物の化学的特性と異なるという点で異なっている
     請求項1から40のいずれか一項に記載の造形システム。
  42.  前記基材は、前記造形物よりも所定物質に対して反応しやすいという化学的特性を有し、
     前記基材よりも前記所定物質に対して反応しにくいという化学的特性を有する前記造形物を形成する
     請求項41に記載の造形システム。
  43.  前記所定物質は、溶媒を含み、
     前記基材は、前記造形物よりも前記溶媒に対して溶解しやすいという化学的特性を有し、
     前記基材よりも前記溶媒に対して溶解しにくいという化学的特性を有している前記造形物を形成する
     請求項42に記載の造形システム。
  44.  前記所定物質は、溶媒を含み、
     前記基材は、前記溶媒に対して溶解するという化学的特性を有し、
     前記溶媒に対して溶解しないという化学的特性を有している前記造形物を形成する
     請求項42又は43に記載の造形システム。
  45.  溶媒に対して第1の溶解度を有する基材を支持する支持装置と、
     エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、
     前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置と
     を備え、
     前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記供給装置によって前記造形材料を供給して、前記基材に、前記溶媒に対して前記第1の溶解度と異なる第2の溶解度を有する造形物を造形する
     造形システム。
  46.  前記溶媒に対して、前記第1の溶解度は前記第2の溶解度よりも高い
     請求項45に記載の造形システム。
  47.  前記基材の特性は、前記造形物の特性と比較して、前記基材の表面と交差する方向の厚みが異なるという点で異なっている
     請求項1から46のいずれか一項に記載の造形システム。
  48.  前記基材の前記厚みは、前記造形物の前記厚みよりも薄い
     請求項47に記載の造形システム。
  49.  第1の切断性を有する基材を支持する支持装置と、
     エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、
     前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置と
     を備え、
     前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記供給装置によって前記造形材料を供給して、前記基材に、前記第1の切断性と異なる第2の切断性を有する造形物を造形する
     造形システム。
  50.  前記基材の第1方向における厚みは、前記造形物の前記第1方向における厚みよりも薄い
     請求項49に記載の造形システム。
  51.  第1特性を有する基材を支持する支持装置と、
     エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、
     前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置と
     を備え、
     前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記供給装置によって前記造形材料を供給して、前記基材に、前記第1特性と異なる第2特性を有する造形物を造形する
     造形システム。
  52.  前記基材は、前記支持装置の支持面に位置する粉粒体であり、
     前記支持面と前記造形物との間に前記粉粒体が位置する
     請求項51に記載の造形システム。
  53.  前記基材は、粉粒体の塊を含む
     請求項51又は52に記載の造形システム。
  54.  前記基材は、前記エネルギビームを通過させるビーム通過部を備え、
     前記照射装置は、前記ビーム通過部を介して前記造形材料に前記エネルギビームを照射する
     請求項51から53のいずれか一項に記載の造形システム。
  55.  前記基材は第1の融点を有し、
     前記造形物は前記第1の融点よりも高い第2の融点を有する
     請求項51から54のいずれか一項に記載の造形システム。
  56.  前記基材は第1の融点を有し、
     前記造形物は前記第1の融点よりも低い第2の融点を有する
     請求項51から54のいずれか一項に記載の造形システム。
  57.  前記基材は、溶媒に対して第1の溶解度を有し、
     前記造形物は、前記溶媒に対して前記第1の溶解度よりも低い第2の溶解度を有する
     請求項51から56のいずれか一項に記載の造形システム。
  58.  前記基材は、第1の切断性を有し、
     前記造形物は、前記第1の切断性よりも低い第2の切断性を有する
     請求項51から57のいずれか一項に記載の造形システム。
  59.  基材を支持する支持装置と、
     前記支持装置の下方に配置され、前記エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と
     を備え、
     前記エネルギビームの照射位置で造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に前記溶融した造形材料を再固化させて、前記再固化された造形材料から造形物を前記基材に形成する
     造形システム。
  60.  前記造形物は、前記基材を介して前記支持装置によって支持される
     請求項1から59のいずれか一項に記載の造形システム。
  61.  前記造形物は、前記支持装置と非接触である
     請求項1から60のいずれか一項に記載の造形システム。
  62.  前記造形物の全体と、前記支持装置との間に前記基材が位置する
     請求項1から61のいずれか一項に記載の造形システム。
  63.  前記造形物の全体は、前記支持装置から離れている
     請求項1から62のいずれか一項に記載の造形システム。
  64.  第1特性を有する基材を用意することと、
     前記基材にエネルギビームを照射し且つ前記エネルギビームの照射位置に前記造形材料を供給して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に当該溶融した造形材料を再固化させ、前記再固化した造形材料から前記第1特性と異なる第2特性を有する造形物を前記基材に形成することと
     を含む造形方法。
  65.  前記形成することは、前記基材の少なくとも一部と一体化した前記造形物を形成することを含む
     請求項64に記載の造形方法。
  66.  前記形成することは、前記基材の少なくとも一部から分離可能な前記造形物を形成することを含む
     請求項64又は65に記載の造形方法。
  67.  前記第1特性と前記第2特性との違いを利用して、前記造形物から前記基材の少なくとも一部を取り除くことを更に含む
     請求項64から66のいずれか一項に記載の造形方法。
  68.  前記基材の少なくとも一部を取り除くことは、前記基材に対して、物理的作用、化学的作用、電気的作用、磁気的作用、光学的作用及び熱的作用のうちの少なくとも一つを印加することで、前記造形物から前記基材の少なくとも一部を取り除くことを含む
     請求項67に記載の造形方法。
  69.  前記基材の特性は、前記造形物の特性と比較して、前記基材が粉粒体である一方で前記造形物が粉粒体でないという点で異なっている
     請求項64から68のいずれか一項に記載の造形方法。
  70.  前記粉粒体は、粉状の又は粒状の前記造形材料を含む
     請求項69に記載の造形方法。
  71.  前記基材を用意することは、前記基材を支持可能な支持装置に、粉状の又は粒状の前記造形材料の集合体である前記基材を用意することを含む
     請求項69又は70に記載の造形方法。
  72.  前記形成することは、
     前記基材の少なくとも一部を構成する前記造形材料に前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に、当該溶融した造形材料を、前記支持装置と結合させることなく再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第1の層を形成することと、
     前記第1の層に供給される前記造形材料に前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第2の層を形成することと
     を含む請求項70又は71に記載の造形方法。
  73.  前記形成することは、第1の形成方法を用いて前記第1の層を形成することと、前記第1の形成方法とは異なる第2の形成方法を用いて前記第2の層を形成することとを含む
     請求項72に記載の造形方法。
  74.  前記第1の形成方法は、PBF(Powder Bed Fusion:粉末床溶融結合方式)に準拠した形成方法であり、
     前記第2の形成方法は、DED(Direct Energy Deposition:指向性エネルギー堆積方式)に準拠した形成方法である
     請求項73に記載の造形方法。
  75.  前記造形物が形成された後に、前記基材を構成する粉粒体から前記造形物を取り出して前記造形物から前記基材の少なくとも一部を取り除くことを更に含む
     請求項69から74のいずれか一項に記載の造形方法。
  76.  第1粉粒体を支持することと、
     エネルギビームを前記第1粉粒体に照射することと、
     前記エネルギビームの照射位置に第2粉粒体を供給することと
     を含み、
     前記支持された前記第1粉粒体に前記エネルギビームを照射して第1造形物を造形し、前記第1造形物に前記エネルギビームを照射し且つ前記第2粉粒体を供給して第2造形物を造形する
     造形方法。
  77.  前記第1粉粒体は支持面に位置し、
     前記支持面と前記第1造形物との間に前記第1粉粒体が位置する
     請求項76に記載の造形方法。
  78.  前記第1粉粒体は、粉粒体の塊を含む
     請求項76又は77に記載の造形方法。
  79.  前記照射することは、前記エネルギビームを通過させるビーム通過部を介して前記第1粉粒体に前記エネルギビームを照射する
     請求項76から78のいずれか一項に記載の造形方法。
  80.  前記基材の特性は、前記造形物の特性と比較して、外部から印加される物理的衝撃に対する耐久性が異なるという点で異なっている
     請求項64から79のいずれか一項に記載の造形方法。
  81.  前記基材を用意することは、前記耐久性が前記造形物よりも低い前記基材を用意することを含み、
     前記形成することは、前記耐久性が前記基材よりも高い前記造形物を形成することを含む
     請求項80に記載の造形方法。
  82.  前記基材を用意することは、前記耐久性が前記造形物よりも低い一方で、前記基材上での前記造形物の形成に起因して前記基材に印加される物理的衝撃によって破壊されない程度に高い前記耐久性を有する前記基材を用意することを含む
     請求項80又は81に記載の造形方法。
  83.  前記基材を用意することは、圧縮によって固められた粉粒体の塊を含む前記基材を用意することを含む
     請求項80から82のいずれか一項に記載の造形方法。
  84.  前記基材を用意することは、加熱によって部分的に溶融した粉粒体が再固化して集積した塊を含む前記基材を用意することを含む
     請求項80から83のいずれか一項に記載の造形方法。
  85.  前記粉粒体は、粉状の又は粒状の前記造形材料を含む
     請求項83又は84に記載の造形方法。
  86.  前記形成することは、
     前記基材の少なくとも一部を構成する前記造形材料に前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に、当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第1の層を形成することと、
     前記第1の層に供給される前記造形材料に前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第2の層を形成することと
     を含む請求項85に記載の造形方法。
  87.  前記基材に前記造形物が形成された後に、前記基材に対して、所定強度以上の物理的衝撃を印加して前記基材の少なくとも一部を破壊することを更に含む
     請求項80から86のいずれか一項に記載の造形方法。
  88.  前記基材の少なくとも一部を破壊することは、前記基材の少なくとも一部を破壊して前記造形物から前記基材の少なくとも一部を取り除くことを含む
     請求項87に記載の造形方法。
  89.  前記基材の特性は、前記造形物の特性と比較して、前記エネルギビームに対する吸収特性及び透過特性の少なくとも一方が異なるという点で異なっている
     請求項64から88のいずれか一項に記載の造形方法。
  90.  前記基材を用意することは、前記エネルギビームが通過可能な前記基材を用意することを含む
     請求項89に記載の造形方法。
  91.  前記基材を用意することは、前記造形材料の融点よりも高い融点を有する前記基材を用意することを含む
     請求項90に記載の造形方法。
  92.  前記形成することは、
     前記基材に供給された前記造形材料に前記基材を介して前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に、当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第1の層を形成することと、
     前記第1の層に供給される前記造形材料に前記基材を介することなく前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第2の層を形成することと
     を含む請求項90又は91に記載の造形方法。
  93.  前記形成することは、
     前記基材の第1面に供給された前記造形材料に前記第1面とは反対側に位置する前記基材の第2面から前記第1面に向かって前記基材を通過する前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に、当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記基材の前記第1面に前記造形物の第1の層を形成することと、
     前記第1の層に供給される前記造形材料に前記基材を介することなく前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第2の層を形成することと
     を含む請求項90から92のいずれか一項に記載の造形方法。
  94.  前記第1面は、平面を含む
     請求項93に記載の造形方法。
  95.  前記基材を用意することは、前記基材に対向する対向部材との間に空隙を形成するように前記基材を配置することを含み、
     前記形成することは、
     前記空隙に供給された前記造形材料に前記基材を介して前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に、当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記空隙に前記造形物の第1の層を形成することと、
     前記第1の層に供給される前記造形材料に前記基材を介することなく前記エネルギビームを照射して前記造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に当該溶融した造形材料を再固化させることで、前記再固化した造形材料から、前記造形物の第2の層を形成することと
     を含む請求項90から94のいずれか一項に記載の造形方法。
  96.  前記基材のうち前記造形材料に面する第3面及び前記対向部材のうち前記造形材料に面する第4面の少なくとも一方は、平面を含む
     請求項95に記載の造形方法。
  97.  前記第3面は、前記第4面に平行な面を含む
     請求項96に記載の造形システム。
  98.  前記形成することは、
     第1のビーム装置からの前記エネルギビームの照射によって前記第1の層を形成することと、
     前記第1のビーム装置とは異なる第2のビーム装置からの前記エネルギビームの照射によって前記第2の層を形成することを含む
     請求項92から97のいずれか一項に記載の造形方法。
  99.  前記形成することは、第1のビーム装置からの前記エネルギビームの照射によって前記第1及び第2の層を形成することを含む
     請求項92から98のいずれか一項に記載の造形方法。
  100.  前記形成することは、
     前記第1の層を形成することと、
     前記第1のビーム装置からの前記エネルギビームが前記基材を介することなく前記基材に形成された前記第1の層に入射するように、前記基材と前記第1のビーム装置との相対位置を変更することと、
     前記第2の層を形成することと
     を含む請求項99に記載の造形方法。
  101.  前記造形物が形成された後に、前記基材から前記造形物を取り外して前記造形物から前記基材の少なくとも一部を取り除くことを更に含む
     請求項89から100のいずれか一項に記載の造形方法。
  102.  前記基材の特性は、前記造形物の特性と比較して、前記基材の熱的特性が前記造形物の熱的特性と異なるという点で異なっている
     請求項64から101のいずれか一項に記載の造形方法。
  103.  前記熱的特性は、融点を含む
     請求項102に記載の造形方法。
  104.  前記基材を用意することは、第1の融点の前記基材を用意することを含み、
     前記形成することは、前記第1の融点よりも高い第2の融点の前記造形物を形成することを含む
     請求項103に記載の造形方法。
  105.  前記熱的特性は、融点及び沸点を含む
     請求項102に記載の造形方法。
  106.  前記基材を用意することは、第1の沸点且つ第1の融点の前記基材を用意することを含み、
     前記形成することは、前記第1の沸点より低く及び前記第1の融点よりも高い第2の融点の前記造形物を形成することを含む
     請求項105に記載の造形方法。
  107.  第1融点を有する基材を支持することと、
     エネルギビームを前記基材に照射することと、
     前記エネルギビームの照射位置に前記第1融点と異なる第2融点を有する造形材料を供給することと
     を含み、
     前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記造形材料を供給して、前記基材に造形物を造形する
     造形方法。
  108.  前記第1融点は前記第2融点よりも高い
     請求項107に記載の造形方法。
  109.  前記第1融点は前記第2融点よりも低い
     請求項107に記載の造形方法。
  110.  前記基材に前記造形物が形成された後に、前記基材を加熱することで前記基材の少なくとも一部を溶融させることを更に含む
     請求項102から109のいずれか一項に記載の造形方法。
  111.  前記基材の少なくとも一部を溶融させることは、前記基材の少なくとも一部を溶融させて前記造形物から前記基材の少なくとも一部を取り除くことを含む
     請求項110に記載の造形方法。
  112.  前記基材の特性は、前記造形物の特性と比較して、前記基材の化学的特性が前記造形物の化学的特性と異なるという点で異なっている
     請求項64から111のいずれか一項に記載の造形方法。
  113.  前記基材を用意することは、前記造形物よりも所定物質に対して反応しやすいという化学的特性を有する前記基材を用意することを含み、
     前記形成することは、前記基材よりも前記所定物質に対して反応しにくいという化学的特性を有する前記造形物を形成することを含む
     請求項112に記載の造形方法。
  114.  前記所定物質は、溶媒を含み、
     前記基材を用意することは、前記造形物よりも前記溶媒に対して溶解しやすいという化学的特性を有する前記基材を用意することを含み、
     前記形成することは、前記基材よりも前記溶媒に対して溶解しにくいという化学的特性を有している前記造形物を形成することを含む
     請求項113に記載の造形方法。
  115.  前記所定物質は、溶媒を含み、
     前記基材を用意することは、前記溶媒に対して溶解するという化学的特性を有する前記基材を用意することを含み、
     前記形成することは、前記溶媒に対して溶解しないという化学的特性を有している前記造形物を形成することを含む
     請求項113又は114に記載の造形方法。
  116.  溶媒に対して第1の溶解度を有する基材を支持することと、
     エネルギビームを前記基材に照射することと、
     前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給することと
     を含み、
     前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記造形材料を供給して、前記基材に前記溶媒に対して前記第1の溶解度と異なる第2の溶解度を有する造形物を造形する
     造形方法。
  117.  前記溶媒に対して、前記第1の溶解度は前記第2の溶解度よりも高い
     請求項116に記載の造形方法。
  118.  前記基材に前記造形物が形成された後に、前記基材に所定の化学的作用を印加することで前記基材の少なくとも一部を溶解させることを更に含む
     請求項112から117のいずれか一項に記載の造形方法。
  119.  前記基材の少なくとも一部を溶解させることは、前記基材にクラックを形成した後に、前記基材に所定の化学的作用を印加することで前記基材の少なくとも一部を溶解させることを含む
     請求項118に記載の造形方法。
  120.  前記基材に前記化学的作用を印加することは、前記基材を所定物質に反応させることを含む
     請求項118又は119に記載の造形方法。
  121.  前記基材に前記化学的作用を印加することは、前記基材を溶媒に溶解させることを含む
     請求項118から120のいずれか一項に記載の造形方法。
  122.  前記基材の少なくとも一部を溶解させることは、前記基材の少なくとも一部を溶解させて前記造形物から前記基材の少なくとも一部を取り除くことを含む
     請求項118から121のいずれか一項に記載の造形方法。
  123.  前記基材の特性は、前記造形物の特性と比較して、前記基材の表面と交差する方向の厚みが異なるという点で異なっている
     請求項64から122のいずれか一項に記載の造形方法。
  124.  前記基材の前記厚みは、前記造形物の前記厚みよりも薄い
     請求項123に記載の造形方法。
  125.  第1の切断性を有する基材を支持することと、
     エネルギビームを前記基材に照射することと、
     前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給することと
     を含み、
     前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記造形材料を供給して、前記基材に前記第1の切断性と異なる第2の切断性を有する造形物を造形する
     造形方法。
  126.  前記基材の第1方向における厚みは、前記造形物の前記第1方向における厚みよりも薄い
     請求項125に記載の造形方法。
  127.  前記基材に前記造形物が形成された後に、前記基材のうち前記造形物と一体化していない第1部分を、前記基材のうち前記造形物と一体化している第2部分から取り除くことを更に含む
     請求項123又は124に記載の造形方法。
  128.  前記第1部分を取り除くことは、前記第1部分を取り除いて前記造形物から前記基材の少なくとも一部を取り除くことを含む
     請求項127に記載の造形方法。
  129.  第1特性を有する基材を支持することと、
     エネルギビームを前記基材に照射することと、
     前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給することと
     を含み、
     前記基材に前記エネルギビームを照射し且つ前記造形材料を供給して、前記基材に、前記第1特性と異なる第2特性を有する造形物を造形する
     造形方法。
  130.  前記基材は、支持装置の支持面に位置する粉粒体であり、
     前記支持面と前記造形物との間に前記粉粒体が位置する
     請求項129に記載の造形方法。
  131.  前記基材は、粉粒体の塊を含む
     請求項129又は130に記載の造形方法。
  132.  前記照射することは、前記エネルギビームを通過させる前記基材を介して前記造形材料に前記エネルギビームを照射する
     請求項129から131のいずれか一項に記載の造形方法。
  133.  前記基材は第1融点を有し、
     前記造形物は前記第1融点よりも高い第2融点を有する
     請求項129から132のいずれか一項に記載の造形方法。
  134.  前記基材は第1融点を有し、
     前記造形物は前記第1融点よりも低い第2融点を有する
     請求項129から132のいずれか一項に記載の造形方法。
  135.  前記基材は、溶媒に対して第1の溶解度を有し、
     前記造形物は、前記溶媒に対して前記第1の溶解度よりも低い第2の溶解度を有する
     請求項129から134のいずれか一項に記載の造形方法。
  136.  前記基材は、第1の切断性を有し、
     前記造形物は、前記第1の切断性よりも低い第2の切断性を有する
     請求項129から135のいずれか一項に記載の造形方法。
  137.  基材を支持することと、
     前記基材の下方から前記エネルギビームを前記基材に照射することと
    を含み、
     前記エネルギビームの照射位置で造形材料の少なくとも一部を溶融させた後に前記溶融した造形材料を再固化させて、前記再固化された造形材料から造形物を前記基材に形成する
     造形方法。
  138.  前記造形物は、前記基材を介して前記支持装置によって支持される
     請求項64から137のいずれか一項に記載の造形方法。
  139.  前記造形物は、前記基材を支持する支持装置と非接触である
     請求項64から138のいずれか一項に記載の造形方法。
  140.  前記造形物の全体と、前記基材を支持する支持装置との間に前記基材が位置する
     請求項64から139のいずれか一項に記載の造形方法。
  141.  前記造形物の全体は、前記基材を支持する支持装置から離れている
     請求項64から140のいずれか一項に記載の造形方法。
  142.  請求項64から141のいずれか一項に記載の造形方法を用いて前記造形物を形成する造形システム。
  143.  基材を支持する支持装置と、エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置とを備える造形システムに用いられ、前記支持装置によって支持されることが可能であり、前記基材としての造形材料を保持する材料保持装置。
  144.  前記材料保持装置によって保持される前記造形材料は粉体である
     請求項143に記載の材料保持装置。
  145.  基材を支持する支持装置と、エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置とを備える造形システムに用いられ、前記支持装置によって支持されることが可能であり、前記造形システムで造形される造形物の強度よりも低い強度を有する基材。
  146.  粉体の塊を有する
     請求項135に記載の基材。
  147.  基材を支持する支持装置と、エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置とを備える造形システムに用いられ、前記支持装置によって支持されることが可能であり、前記造形システムで造形される造形物の融点とは異なる融点を有する基材。
  148.  基材を支持する支持装置と、エネルギビームを前記基材に照射する照射装置と、前記エネルギビームの照射位置に造形材料を供給する供給装置とを備える造形システムに用いられ、前記支持装置によって支持されることが可能であり、前記造形システムで造形される造形物の溶媒に対する溶解度よりも低い溶解度を有する基材。
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