WO2019163351A1 - ステージ機構、付加製造装置及び付加製造方法 - Google Patents

Abstract

層形成部により形成される層を一層ごとに積むことによって３次元形状の造形物を形成する付加製造装置１に用いられるステージ機構３である。ステージ機構３は、可撓性シート５を真空吸着するための多孔質プレートと、多孔質プレートを支持し、その内部に空間が画成され、空間と減圧装置４とを接続するための吸気口が設けられた基台３０とを備える。基台３０は、多孔質プレート３１に真空吸着された可撓性シート５上に造形物が形成されるように、付加製造装置１の層形成部２に対して相対的に上下動する。

Description

ステージ機構、付加製造装置及び付加製造方法

　本開示は、ステージ機構、付加製造装置及び付加製造方法に関する。

　特許文献１には、層形成部により形成される層を一層ごとに積むことによって３次元形状の造形物を形成する付加製造装置が開示されている。この装置は、箱型の造形枠と、造型枠内に配置された上下動可能な昇降台と、昇降台上に載置されたべースプレートと、べースプレート上に一層分の厚みの原料を供給する材料供給部と、ベースプレート上の原料表面にレーザービームを照射する層形成部と、を備える。

特開２００３－１３６８号公報

　特許文献１記載の付加製造装置にあっては、造形物がベースプレート上に形成されるため、作業員は、付加製造装置から造形物を取り出すときに、ヘラなどのスクレイパーを用いてベースプレートから造形物をそぎ取る必要がある。この作業は、造形物又はベースプレートを傷付けるおそれがあり、かつ、時間がかかる。本技術分野では、作業時間を短縮するとともに高品質な造形物を得ることができるステージ機構、付加製造装置及び付加製造方法が望まれている。

　本開示の一側面は、層形成部により形成される層を一層ごとに積むことによって３次元形状の造形物を形成する付加製造装置に用いられるステージ機構である。ステージ機構は、多孔質プレート及び基台を備える。多孔質プレートは、可撓性シートを真空吸着するように構成される。基台は、多孔質プレートを支持し、その内部に空間が画成され、空間と減圧装置とを接続するための吸気口が設けられる。基台は、多孔質プレートに真空吸着された可撓性シート上に造形物が形成されるように、付加製造装置の層形成部に対して相対的に上下動する。

　このステージ機構では、減圧装置によって基台内部の空間が減圧され、空間と大気圧との差圧によって多孔質プレートが可撓性シートを真空吸着する。基台は、可撓性シートを真空吸着した多孔質プレートを支持した状態で、一層ごとの積層を実現するように上下動する。このため、層形成部は可撓性シート上に造形物を形成することができる。基台内部の空間の減圧が停止すると、多孔質プレートの真空吸着が解除される。真空吸着が解除されると、可撓性シート上に形成された造形物は、可撓性シートごとステージ機構から容易に分離される。このステージ機構は、スクレイパーを用いることなく造形物をステージ機構から取り外すことができるので、造形物又はベースプレートが傷付くことを回避することができる。よって、このステージ機構は、作業時間を短縮するとともに高品質な造形物を得ることができる。

　一実施形態では、ステージ機構は、基台を上下動させる駆動部を備えてもよい。この場合、このステージ機構は、基台が上下動することによって基台と層形成部との相対的な位置を変更することができる。

　一実施形態では、層形成部は、可撓性シート上に供給された光硬化樹脂を含む原料に光を照射することによって層を形成してもよい。この場合、このステージ機構は、可撓性シート上に供給された光硬化樹脂に対して一層ごとに光を照射することができるように、上下動することができる。

　一実施形態では、層形成部は、可撓性シート上に樹脂を含む原料を噴射し、又は、可撓性シート上に供給された原料に結合剤を噴射することによって、層を形成してもよい。この場合、このステージ機構は、可撓性シート上に樹脂を含む原料を噴射することができるように、又は、可撓性シート上に供給された原料に対して一層ごとに結合剤を噴射することができるように、上下動することができる。

　一実施形態では、造形物の原料はセラミックを含んでもよい。この場合、造型物はセラミックスの成形体となる。セラミックスの成形体は靱性が低いため、スクレイパーを用いてステージ機構から取り外そうとすると割れやすい傾向にある。このステージ機構は、スクレイパーを用いることなく造形物をステージ機構から取り外すことができるので、セラミックスの成形体が傷付くことを回避することができる。

　一実施形態では、造形物の原料は、水平方向に移動する原料供給部によって可撓性シート上に供給されてもよい。原料供給部が水平方向に移動しながら原料を供給する場合、単に可撓性シートを敷いただけでは、原料供給部の移動に伴い可撓性シートが水平方向にズレるおそれがある。多孔質プレートは可撓性シートを真空吸着することができるので、原料供給時において可撓性シートの水平方向の位置ズレを抑制することができる。

　本開示の他の側面は、上述したステージ機構を備える付加製造装置である。付加製造装置によれば、上述したステージ機構と同一の効果を奏する。

　本開示の他の側面は、一層ごとに層を積むことによって３次元形状の造形物を製造する付加製造方法である。この方法は、付加製造装置のステージ機構に備わる多孔質プレートに可撓性シートを真空吸着させるステップと、付加製造装置の層形成部に対して、可撓性シートを真空吸着した多孔質プレートを相対的に上下動させることにより、可撓性シート上に造形物を形成するステップと、多孔質プレートと可撓性シートとの真空吸着を解除するステップと、可撓性シート上に形成された造形物を、可撓性シートごと付加製造装置から搬出するステップと、付加製造装置から搬出された造形物と可撓性シートとを分離するステップと、を含む。

　この付加製造方法によれば、可撓性シートが付加製造装置のステージ機構に備わる多孔質プレートに真空吸着される。そして、真空吸着された可撓性シート上に造形物が形成される。造形物が形成された後に、多孔質プレートと可撓性シートとの真空吸着が解除される。真空吸着が解除された後に、可撓性シート上に形成された造形物が可撓性シートごと付加製造装置から搬出される。そして、付加製造装置から搬出された造形物と可撓性シートとが分離される。このように、この付加製造方法は、可撓性シートを用いることにより、スクレイパーを用いることなく造形物をステージ機構から簡易に取り外すことができる。よって、この付加製造方法は、作業時間を短縮するとともに高品質な造形物を得ることができる。

　一実施形態において、造形物と可撓性シートとを分離するステップでは、可撓性シートを湾曲させることによって造形物から可撓性シートを取り外してもよい。この付加製造方法によれば、造形物から可撓性シートを簡易に取り外すことができる。

　一実施形態において、可撓性シート上に造形物を形成するステップでは、水平方向に移動する原料供給部によって可撓性シート上に造形物の原料が供給されてもよい。多孔質プレートは可撓性シートを真空吸着することができるので、原料供給時において可撓性シートの水平方向の位置ズレを抑制することができる。

　一実施形態において、付加製造方法は、可撓性シートが分離された造形物を焼成するステップを含んでもよい。この場合、この付加製造方法は、セラミックスの成形体などの焼成前の造型物を、スクレイパーを用いることなくステージ機構から取り外すことができる。

　本開示の他の側面は、層を一層ごとに積むことによって３次元形状の造形物を形成する付加製造装置である。付加製造装置は、可撓性シートを真空吸着するための多孔質プレートと、多孔質プレートを支持し、その内部に空間が画成され、空間と連通する吸気口が設けられた基台と、基台の吸気口に接続される減圧装置と、減圧装置により多孔質プレートに真空吸着された可撓性シート上に層を形成する層形成部と、層形成部に対して基台を相対的に上下動させる駆動部と、減圧装置により多孔質プレートに真空吸着された可撓性シート上に造形物が形成されるように、駆動部を制御するコントローラと、を備える。

　一実施形態では、駆動部は、基台を上下動させてもよい。一実施形態では、駆動部は、層形成部を上下動させてもよい。一実施形態では、層形成部は、可撓性シート上に供給された光硬化樹脂を含む原料に光を照射することによって層を形成してもよい。一実施形態では、層形成部は、可撓性シート上に樹脂を含む原料を噴射し、又は、可撓性シート上に供給された原料に結合剤を噴射することによって、層を形成してもよい。一実施形態では、造形物の原料はセラミックを含んでもよい。一実施形態では、造形物の原料は、水平方向に移動する原料供給部によって可撓性シート上に供給されてもよい。

　本開示によれば、作業時間を短縮するとともに高品質な造形物を得ることができる。

図１は、付加製造装置の概要図である。 図２は、ステージ機構の上面図である。 図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図４は、多孔質プレートの変形例である。 図５は、付加製造方法のフローチャートである。 図６は、積層処理を説明する図である。 図７は、積層処理及び搬出処理を説明する図である。

　以下、添付図面を参照して実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。「上」「下」「左」「右」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。

（付加製造装置）
　図１は、付加製造装置１の概要図である。図中のＸ方向及びＹ方向が水平方向であり、Ｚ方向が垂直方向である。以下ではＸ方向を左右方向、Ｚ方向を上下方向ともいう。付加製造装置１は、層を一層ごとに積むことによって３次元形状の造形物を形成する。付加製造装置１は、例えば３次元のＣＡＤデータに基づいて造形物を形成する。３次元のＣＡＤデータは、一層ごとの断面形状のデータを含む。付加製造装置１は、断面形状のデータに基づいて造形物の断面を一層ずつ形成する。一例として、付加製造装置１は、光硬化樹脂を含む原料に光を照射することによって層を形成する。原料とは、造形物の材料である。原料は、光硬化樹脂の他に、セラミック、金属、その他の樹脂を含んでもよい。光硬化樹脂とは、特定の波長の光を吸収して固体に変化する合成有機材料である。

　付加製造装置１は、層形成部２、ステージ機構３、減圧装置４、及び、原料供給部６を備える。

　層形成部２は、層を形成するための一構成要素である。層形成部２は、ステージ機構３に支持された原料に光を照射する。層形成部２は、一例として、光学ユニット２０及び光反射部材２１，２３を備える。光学ユニット２０は、例えば光源２０ａ及び光学部材２０ｂを備え、光を出射する。光学ユニット２０は、光の一例として紫外線を出力する。光反射部材２１，２３は、例えばカルバノミラーであり、光学ユニット２０から出射された光の光路を変更する。光反射部材２１，２３は、回転駆動部２２，２４により、所定の回転軸を中心として回転動作をする。光反射部材２１，２３が回転制御されることにより、層形成部２は、層形成高さ位置において、水平方向の所定位置に対して光を照射することができる。層形成高さ位置とは、光が照射される高さ位置として予め定められた高さである。光が照射された場合、原料に含まれる光硬化樹脂が硬化するため、光が照射された部分のみが層として形成される。層形成部２は、ＣＡＤデータに基づく断面形状を再現するように光を照射して、造形物の断面を一層分形成する。

　ステージ機構３は、基台３０を備える。基台３０は、その上面において多孔質プレートを支持し、その内部に空間が画成される。基台３０は、減圧装置４に接続される。減圧装置４は、基台３０内部の空間を減圧する装置である。減圧装置４の一例は、コンプレッサや真空ポンプなどである。減圧装置４は、基台３０内部の空間を例えば－０．１ＭＰａ以下の負圧にする。これにより、基台３０は、多孔質プレート上に可撓性シート５を真空吸着可能に構成される。基台３０の詳細については後述する。可撓性シート５は、軟質のシート部材である。可撓性シート５は、金属や樹脂で形成されたシートである。金属の一例としてはアルミであり、樹脂の一例としてはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＯＭ（ポリアセタール）などである。可撓性シート５は、一例として１０μｍ～２ｍｍ程度の厚さを有する。

　原料供給部６は、多孔質プレートに真空吸着された可撓性シート５上に原料を供給する。原料供給部６は、例えば、水平方向（Ｙ方向）に移動しながら原料を供給する。原料供給部６は、一例として、原料を供給するヘッドと、供給された原料をならすブレードとを有する。ヘッドから供給された原料がブレードによって平坦化されることにより、可撓性シート５上に一層分の原料が供給される。

　基台３０は、多孔質プレートに真空吸着された可撓性シート５上に造形物が形成されるように、層形成部２に対して相対的に上下動する。一例として、ステージ機構３は、駆動部７を備える。駆動部７は、基台３０に接続され、基台３０を上下動させる。駆動部７は、例えば電動シリンダである。駆動部７は、一層分の高さ単位で基台３０を上下動させる。

　コントローラ１００は、付加製造装置１の全体を制御するハードウェアである。コントローラ１００は、例えばＣＰＵ（Central　Processing　Unit）などの演算装置、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＨＤＤ（Hard　Disk　Drive）などの記憶装置、及び通信装置などを有する汎用コンピュータで構成される。

　コントローラ１００は、層形成部２、減圧装置４、原料供給部６及び駆動部７と通信可能に接続される。コントローラ１００は、層形成部２、減圧装置４、原料供給部６及び駆動部７へ制御信号を出力し、動作を制御する。コントローラ１００は、タッチパネルなどの操作盤（不図示）に接続されており、操作盤によって受け付けられた作業員のコマンド操作に応じて、層形成部２、減圧装置４、原料供給部６及び駆動部７を動作させる。コントローラ１００は、記憶装置に記憶された３次元のＣＡＤデータに基づいて層形成部２、減圧装置４、原料供給部６及び駆動部７を動作させることもできる。コントローラ１００は、後述するロボットの動作を制御してもよい。

（ステージ機構の詳細）
　図２は、ステージ機構３の上面図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。図２及び図３に示されるように、ステージ機構３は、可撓性シート５を真空吸着するための多孔質プレート３１と、基台３０とを備える。

　多孔質プレート３１は、多孔質構造を有する板部材である。多孔質プレート３１は、複数の孔を有し、気体を通過させることができる。多孔質プレート３１は、セラミック、金属、樹脂などの多孔質材料で形成される。多孔質材料としては、例えば、アルミナセラミックなどが採用される。孔の大きさは、一例として、孔径が１μｍ～１ｍｍ程度である。なお、孔径は、用途に応じて適宜設定することができる。例えば、多孔質プレート３１に多孔質プレート３１よりも面積の小さい可撓性シート５を吸着させたい場合には、孔径を１０μｍ以下とすればよい。また、吸着痕を極力抑えるために、孔径は可撓性シート５の厚さよりも短くしてもよい。例えば可撓性シート５の厚さ２ｍｍに対して孔径は１ｍｍ以下としてもよい。

　基台３０は、箱状のフレームであり、その内部に空間Ｓが画成される。基台３０の上端側の内壁には、空間Ｓの内側に突出した段差部３２が設けられている。多孔質プレート３１は、基台３０の上面にはめ込まれ、段差部３２によって支持される。このように、多孔質プレート３１は、空間Ｓの天井を構成する。

　基台３０は、空間Ｓと減圧装置４とを接続するための吸気口３５を有する。吸気口３５は、基台３０の側部に設けられる。空間Ｓと吸気口３５とは、Ｚ方向に延びる第１内部流路３３及びＹ方向に延びる第２内部流路３４を介して連通されている。吸気口３５には、減圧装置４が接続される。減圧装置４が作動すると、吸気口３５、第２内部流路３４、第１内部流路３３を介して空間Ｓが負圧となる。空間Ｓが負圧となった場合、多孔質プレート３１は、その上面に配置された可撓性シート５を真空吸着する。真空吸着された可撓性シート５は、配置位置で固定される。空間Ｓの負圧が解除された場合、可撓性シート５の固定は解除される。基台３０は、例えばアルミで形成される。

　多孔質プレート３１は、板部材に孔を空けて形成されてもよい。図４は、多孔質プレートの変形例である。図４に示されるように、多孔質プレート３１Ａは、例えば金属板であり、複数の貫通孔３１０が形成されている。

（付加製造方法）
　付加製造方法は、付加製造装置１を用いて実行される。以下では、一例として、セラミックと光硬化樹脂との混合物を原料とした場合を説明する。図５は、付加製造方法のフローチャートである。フローチャートは、図６及び図７を参照して説明される。図６は、積層処理を説明する図である。図７は、積層処理及び搬出処理を説明する図である。図６及び図７では、一例として基台３０が造形枠８内に配置されている。

　図５に示されるように、最初に、作業員は、配置処理（ステップＳ１０）として、可撓性シート５を基台３０の上面に配置する。配置処理（ステップＳ１０）はロボットが実行してもよい。

　続いて、コントローラ１００は、吸着開始処理（ステップＳ１２）として、減圧装置４を動作させる。減圧装置４の動作により、基台３０の内部の空間Ｓは減圧される。これにより、可撓性シート５が多孔質プレート３１に真空吸着する。

　続いて、コントローラ１００は、積層処理（ステップＳ１４）として、可撓性シート５上に造形物を形成する。積層処理（ステップＳ１４）では、付加製造装置１の層形成部２に対して、可撓性シート５を真空吸着した多孔質プレート３１を相対的に上下動させることにより、可撓性シート５上に造形物を形成する。

　図６の（Ａ）に示されるように、最初に、付加製造装置１は、造形物の最下端部を形成する。図６の（Ａ）では、コントローラ１００は、基台３０の高さを駆動部７に調整させる。駆動部７は、可撓性シート５の上面が層形成高さ位置となるように、基台３０の高さを調整する。可撓性シート５の上面が層形成高さ位置となった場合、コントローラ１００は、原料供給部６に、可撓性シート５上へ一層分の原料２００を供給させる。原料供給部６が水平方向（Ｙ方向）に移動しながら原料２００を供給する場合、可撓性シート５に水平方向の力が加わる場合がある。この点、可撓性シート５は多孔質プレート３１に真空吸着されているため、原料供給時において可撓性シート５に水平方向の力が加わった場合であっても可撓性シート５の水平方向への位置ズレは抑制される。

　続いて、図６の（Ｂ）に示されるように、コントローラ１００は、層形成部２に、光を照射させる。層形成部２は、図６の（Ａ）において供給された原料２００に対して、ＣＡＤデータに基づいて光を照射する。光が照射された原料２００に含まれる光硬化樹脂は硬化する。これにより、造形物の層２０１が形成される。続いて、コントローラ１００は、基台３０の高さを駆動部７に調整させる。駆動部７は、可撓性シート５の上面が層形成高さ位置となるように、基台３０の高さを調整する。具体的には、駆動部７は、基台３０を一層分の高さだけ下降させる。

　続いて、図６の（Ｃ）に示されるように、コントローラ１００は、原料供給部６に、可撓性シート５上へ一層分の原料２００を供給させる。これにより、既に形成された層２０１が原料２００に埋もれた状態となる。層形成部２は、供給された原料２００に対して、ＣＡＤデータに基づいて光を照射する。光が照射された原料２００は硬化する。これにより、造形物の層２０１が積層される。

　図７の（Ａ）は、図６の（Ａ）～（Ｃ）を用いて説明された手順を繰り返した場合の一例である。図６の（Ａ）に示されるように、複数の層２０１で構成された造形物１０が形成される。

　図７の（Ｂ）に示されるように、コントローラ１００は、基台３０の高さを駆動部７に調整させる。駆動部７は、可撓性シート５の下面が造形枠８の上面の高さ位置となるように、基台３０を上昇させる。そして、未硬化の原料２００は回収される。

　図５に戻り、コントローラ１００は、吸着解除処理（ステップＳ１６）として、減圧装置４の減圧動作を停止させる。減圧装置４の減圧動作の停止により、基台３０の内部の空間Ｓは大気圧に戻される。これにより、可撓性シート５と多孔質プレート３１との真空吸着が解除される。

　続いて、作業員は、搬出処理（ステップＳ１８）として、可撓性シート５上に形成された造形物１０を、可撓性シート５ごと、付加製造装置１から搬出する。図７の（Ｃ）に示すように、真空吸着が解除されているため、可撓性シート５は基台３０から容易に取り外される。搬出処理（ステップＳ１８）はロボットが実行してもよい。

　続いて、作業員は、分離処理（ステップＳ２０）として、付加製造装置１から搬出された造形物１０と可撓性シート５とを分離する。例えば、作業員は、可撓性シート５を湾曲させることによって、造形物１０から可撓性シート５を取り外す。分離処理（ステップＳ２０）はロボットが実行してもよい。

　続いて、造形物１０は、図示しない焼成装置へと搬送され、焼成される（焼成処理（ステップＳ２２））。焼成処理（ステップＳ２２）が終了すると、フローチャートは終了する。図５に示されるフローチャートが実行されることで、セラミックスの造形物が形成される。

　以上、実施形態に係るステージ機構３では、減圧装置４によって基台３０内部の空間Ｓが減圧され、空間Ｓと大気圧との差圧によって多孔質プレート３１が可撓性シート５を真空吸着する。基台３０は、可撓性シート５を真空吸着した多孔質プレート３１を支持した状態で、一層ごとの積層を実現するように上下動する。このため、層形成部２は可撓性シート５上に造形物１０を形成することができる。基台３０内部の空間の減圧が停止すると、多孔質プレート３１の真空吸着が解除される。真空吸着が解除されると、可撓性シート５上に形成された造形物１０は、可撓性シート５ごと、ステージ機構３から容易に分離される。ステージ機構３は、スクレイパーを用いることなく造形物１０をステージ機構３から取り外すことができるので、造形物１０又はベースプレート（多孔質プレート３１）が傷付くことを回避することができる。よって、このステージ機構３は、作業時間を短縮するとともに高品質な造形物を得ることができる。

　ステージ機構３は、駆動部７によって基台３０が上下動することにより、基台３０と層形成部２との相対的な位置を変更することができる。ステージ機構３は、可撓性シート５上に供給された光硬化樹脂に対して一層ごとに光を照射することができるように、上下動することができる。

　ステージ機構３は、セラミックスの成形体を形成する場合に採用することができる。セラミックスの成形体は靱性が低いため、スクレイパーを用いてステージ機構から取り外そうとすると割れやすい傾向にある。ステージ機構３は、スクレイパーを用いることなく造形物１０をステージ機構から取り外すことができるので、セラミックスの成形体が傷付くことを回避することができる。

　ステージ機構３は、水平方向に移動する原料供給部６によって可撓性シート５上に造形物１０の原料２００が供給される場合に採用することができる。多孔質プレート３１は可撓性シート５を真空吸着することができるので、原料供給時において可撓性シート５の水平方向の位置ズレを抑制することができる。

　また、付加製造方法によれば、可撓性シート５を用いることにより、スクレイパーを用いることなく造形物１０をステージ機構３から簡易に取り外すことができる。よって、この付加製造方法は、作業時間を短縮するとともに高品質な造形物を得ることができる。付加製造方法によれば、可撓性シートを湾曲させることによって造形物から可撓性シートを簡易に取り外すことができる。付加製造方法によれば、原料供給時において可撓性シート５の水平方向の位置ズレを抑制することができる。付加製造方法によれば、セラミックスの成形体などの焼成前の造型物を、スクレイパーを用いることなくステージ機構から取り外すことができる。

　以上、各実施形態について説明したが、本開示は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、本開示の付加製造装置及び付加製造方法は、光を光硬化樹脂に照射して造形物を生成する方式に限定されない。例えば、層形成部は、可撓性シート上に樹脂を含む原料を噴射し、又は、可撓性シート上に供給された原料に結合剤を噴射することによって、層を形成してもよい。本開示の付加製造装置及び付加製造方法は、レーザーなどによって高温で原料を溶融する方式（例えば粉末床溶融結合（powder bed fusion））のように、可撓性シートが溶融する方式は採用することができないが、それ以外のあらゆる方式の装置に採用することができる。一例として、付加製造装置及び付加製造方法は、液槽光重合（vat photopolymerization）、材料押出（material extrusion）、結合剤噴射（binder jetting）、シート積層（sheet lamination）、材料噴射（material jetting）などの方式で、造形物を形成することができる。本開示のステージ機構は、上述した方式で造形物を形成する付加製造装置に採用することができ、作業時間を短縮するとともに高品質な造形物を得ることができる。

　また、付加製造装置１は、層形成部２が上下動してもよい。このように動作した場合であっても、基台３０は、層形成部２に対して相対的に上下動する。また、基台３０の形状は、実施形態に限定されず円柱状であってもよい。基台３０は、内部空間が形成されていれば、どのような形状であってもよい。また、吸気口３５は基台３０の側部以外の箇所に設けられてもよい。例えば、吸気口３５は基台３０の底部に設けられてもよい。要は、吸気口３５は、基台３０の内部空間に連通していれば基台３０のどのような位置に設けられていてもよい。

　以下、発明者が確認した実施形態の効果について説明する。

　ステージ機構３として、セラミックスからなる多孔質プレート３１を用意した。多孔質プレート３１は、気孔率４５％、平均気孔径８μｍ、縦横２６５ｍｍ×２６５ｍｍである。このステージ機構３にＰＥＴ製の縦横２６５ｍｍ×２６５ｍｍ、厚さ５０μｍの可撓性シート５を配置した。そして、減圧装置４により、基台３０の内部を－４１ｋＰａまで減圧した。このように、可撓性シート５を多孔質プレート３１に真空吸着させた。

　原料として、セラミックペーストを用意した。セラミックペーストは、アルミナ固形を６５容積パーセント有し、光硬化樹脂及びその他を３５容積パーセント有する。

（可撓性シート５の固定）
　真空吸着された可撓性シート５が材料供給中にズレるか否かを確認した。真空吸着された可撓性シート５上に、セラミックペーストを厚さ８０μｍ、縦横８０ｍｍ×８０ｍｍとなるようにスクレイパーを用いて塗り広げた。真空吸着された可撓性シート５は、材料供給中においてもズレることはなく、固定力が十分であることが確認された。

（造形物の形成）
　可撓性シート５上のセラミックペーストに対して、紫外線を縦横５０ｍｍ×５０ｍｍの範囲に照射し、ペーストを固化させ、厚さ８０μｍの造形物を得た。続いて、多孔質プレート３１を８０μｍ降下させた。そして、厚さ８０μｍの造形物及び未硬化のセラミックペースト上に、上記と同様に、セラミックペーストを厚さ８０μｍ、縦横８０ｍｍ×８０ｍｍとなるようにスクレイパーを用いて塗り広げた。真空吸着された可撓性シート５は多孔質プレート３１に固定されており、セラミックペーストを塗り広げる作業時において可撓性シート５の水平方向への位置ズレは発生しなかった。そして、紫外線を縦横５０ｍｍ×５０ｍｍの範囲に照射し、ペーストを硬化させ、厚さ１６０μｍの造形物を得た。上述したセラミックペーストの供給と紫外線の照射とを繰り返し、５０層、厚み４ｍｍ、縦横５０ｍｍ×５０ｍｍの造形物を得た。真空吸着された可撓性シート５上に、造形物を形成できることが確認された。

（造形物の搬出）
　造形完了後、多孔質プレート３１の真空吸着を解除し、可撓性シート５を手で持ち上げることで造形物の搬出が完了した。その後、未硬化のペーストを除去した後に、可撓性シート５を造形物からはがした。スクレイパーを用いていないため、作業負荷は極めて少なく、造形物を傷付けることなく取り外すことができた。また、造形物には吸着痕が発生していないことが確認された。その後、造形物を脱脂・焼成し、焼成後の造形物（焼成体）に浸透探傷検査を実施した。そして、焼成体にクラックや積層間のはがれが発生していないことを確認した。

（比較例）
　ステンレスのベースプレート上に、実施例と同様に造形物を形成した。ベースプレートを装置から着脱して洗浄した後に、金属製のヘラで造形物をベースプレートから取り外した。この場合、造形物下部への傷、割れ、変形が多く発生した。

　以上、可撓性シート５を用いることで、作業時間を短縮するとともに高品質な造形物を得ることができることが確認された。

　１…付加製造装置、２…層形成部、３…ステージ機構、４…減圧装置、５…可撓性シート、６…原料供給部、７…駆動部。

Claims (18)

1. 　層形成部により形成される層を一層ごとに積むことによって３次元形状の造形物を形成する付加製造装置に用いられるステージ機構であって、
   　可撓性シートを真空吸着するための多孔質プレートと、
   　前記多孔質プレートを支持し、その内部に空間が画成され、前記空間と減圧装置とを接続するための吸気口が設けられた基台と、
   を備え、
   　前記基台は、前記多孔質プレートに真空吸着された前記可撓性シート上に前記造形物が形成されるように、前記付加製造装置の前記層形成部に対して相対的に上下動する、ステージ機構。
2. 　前記基台を上下動させる駆動部を備える請求項１に記載のステージ機構。
3. 　前記層形成部は、前記可撓性シート上に供給された光硬化樹脂を含む原料に光を照射することによって前記層を形成する、請求項１又は２に記載のステージ機構。
4. 　前記層形成部は、前記可撓性シート上に樹脂を含む原料を噴射し、又は、前記可撓性シート上に供給された原料に結合剤を噴射することによって、前記層を形成する、請求項１又は２に記載のステージ機構。
5. 　前記造形物の原料はセラミックを含む請求項３又は４に記載のステージ機構。
6. 　前記造形物の原料は、水平方向に移動する原料供給部によって前記可撓性シート上に供給される、請求項１～５の何れか一項に記載のステージ機構。
7. 　請求項１～６の何れか一項に記載のステージ機構を備える付加製造装置。
8. 　一層ごとに層を積むことによって３次元形状の造形物を製造する付加製造方法であって、
   　付加製造装置のステージ機構に備わる多孔質プレートに可撓性シートを真空吸着させるステップと、
   　付加製造装置の層形成部に対して、前記可撓性シートを真空吸着した多孔質プレートを相対的に上下動させることにより、前記可撓性シート上に前記造形物を形成するステップと、
   　前記多孔質プレートと前記可撓性シートとの真空吸着を解除するステップと、
   　前記可撓性シート上に形成された前記造形物を、前記可撓性シートごと前記付加製造装置から搬出するステップと、
   　前記付加製造装置から搬出された前記造形物と前記可撓性シートとを分離するステップと、
   を含む、付加製造方法。
9. 　前記造形物と前記可撓性シートとを分離するステップでは、前記可撓性シートを湾曲させることによって前記造形物から前記可撓性シートを取り外す、請求項８に記載の付加製造方法。
10. 　前記可撓性シート上に前記造形物を形成するステップでは、水平方向に移動する原料供給部によって前記可撓性シート上に前記造形物の原料が供給される、請求項８又は９に記載の付加製造方法。
11. 　前記可撓性シートが分離された前記造形物を焼成するステップを含む、請求項８～１０の何れか一項に記載の付加製造方法。
12. 　層を一層ごとに積むことによって３次元形状の造形物を形成する付加製造装置であって、
    　可撓性シートを真空吸着するための多孔質プレートと、
    　前記多孔質プレートを支持し、その内部に空間が画成され、前記空間と連通する吸気口が設けられた基台と、
    　前記基台の前記吸気口に接続される減圧装置と、
    　前記減圧装置により前記多孔質プレートに真空吸着された前記可撓性シート上に前記層を形成する層形成部と、
    　前記層形成部に対して前記基台を相対的に上下動させる駆動部と、
    　前記減圧装置により前記多孔質プレートに真空吸着された前記可撓性シート上に前記造形物が形成されるように、前記駆動部を制御するコントローラと、
    を備える付加製造装置。
13. 　前記駆動部は、前記基台を上下動させる、請求項１２に記載の付加製造装置。
14. 　前記駆動部は、前記層形成部を上下動させる、請求項１２に記載の付加製造装置。
15. 　前記層形成部は、前記可撓性シート上に供給された光硬化樹脂を含む原料に光を照射することによって前記層を形成する、請求項１２～１４の何れか一項に記載の付加製造装置。
16. 　前記層形成部は、前記可撓性シート上に樹脂を含む原料を噴射し、又は、前記可撓性シート上に供給された原料に結合剤を噴射することによって、前記層を形成する、請求項１２～１５の何れか一項に記載の付加製造装置。
17. 　前記造形物の原料はセラミックを含む、請求項１２～１６の何れか一項に記載の付加製造装置。
18. 　前記造形物の原料は、水平方向に移動する原料供給部によって前記可撓性シート上に供給される、請求項１２～１７の何れか一項に記載の付加製造装置。

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