WO2019189347A1 - 粉末床溶融結合造形物及びその作製方法 - Google Patents

粉末床溶融結合造形物及びその作製方法 Download PDF

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solidified
resin powder
modeling
laser beam
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正 萩原
友星 木村
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株式会社アスペクト
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    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
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Definitions

  • the present invention relates to a powder bed fusion bonded model and a method for manufacturing the same.
  • Such a modeling apparatus includes an optical modeling apparatus and a powder bed fusion bonding apparatus.
  • the powder bed fusion bonding apparatus stores a powder material in a storage container.
  • the powder material is transported from the storage container to the production container by the recoater, and a thin layer of the powder material is formed on the modeling table in the production container.
  • the powder material in this region is melt-bonded and solidified to form a solidified layer.
  • the solidified layer is laminated on the modeling table to produce a three-dimensional structure.
  • Examples of powder materials used in the production of a model include resin powder, metal powder, ceramic powder, and mixed powders thereof.
  • the molded object When a molded object is produced with a powder bed fusion bonding apparatus using resin powder, the molded object produces a mold as compared with a molded article produced with an injection molding apparatus using the same type of resin. Although it can be produced in a short period of time because it is not necessary, the strength is lowered because no pressure is applied during production.
  • a solidified layer of a resin bed in which n (n is an integer greater than or equal to 3) layers of a solidified resin layer is formed The solidified layer of the first layer is melted and solidified with a first energy, and each of the solidified layers of the second layer to the (n-1) th layer is formed from at least one of the solidified layers adjacent in the vertical direction.
  • the protruding portion that protrudes outward, and the overlapping portion that is at least as thick as the thickness of the solidified layer inside the protruding portion that overlaps the adjacent solidified layer is melted and solidified by the first energy
  • the protruding portion and A powder bed fusion bonding model in which a central portion inside the overlapping portion is melted and solidified by a second energy lower than the first energy, and the solidified layer of the nth layer is melted and solidified by the first energy. Things are provided.
  • a step of forming a layer of the resin powder and after forming the layer of the resin powder, irradiating a modeling region of the layer of the resin powder with laser light,
  • the resin powder is melt-bonded, solidified, and a step of forming a solidified layer is repeated to form an n (n is an integer of 3 or more) layer of the resin powder, and the resin of the n layer
  • n is an integer of 3 or more
  • the laser beam is irradiated with the first energy from the bottom to the modeling region of the first layer of the resin powder, and the second layer to the (n ⁇ 1) th layer.
  • the resin powder adjacent vertically in the modeling region of each layer of the resin powder A protruding portion that protrudes outward from at least one of the modeling regions of the layer, and at least the thickness of the resin powder layer inside the protruding portion that overlaps the modeling region of the adjacent resin powder layer
  • the laser beam is irradiated to the overlapping portion of the width with the first energy, and the laser beam is irradiated to the center portion inside the protruding portion and the overlapping portion with a second energy lower than the first energy.
  • a laser beam is irradiated with a first energy to a modeling region of the first resin powder layer from the bottom among the n resin powder layers, and the second layer Thru
  • the laser beam is irradiated with the first energy to at least the overlapping portion having a width corresponding to the thickness of the resin powder layer inside the protruding portion that overlaps the modeling region of the layer, and the laser is applied to the protruding portion and the central portion inside the overlapping portion.
  • the light is irradiated with the second energy lower than the first energy, and the laser light is irradiated with the first energy to the modeling region of the nth resin powder layer.
  • the modeling region of the first layer of the resin powder, the protruding portion and the overlapping portion of the modeling regions of the second to (n-1) th resin powder layers, and the nth layer can be firmly melt-bonded.
  • the surface of the first solidified layer exposed to the atmosphere, the protruding portion of the surface of each of the second to n ⁇ 1th solidified layers, and the nth layer Open pores formed on the entire surface of the solidified layer, that is, the entire surface of the powder bed fusion bonded model is formed when the entire modeling region of the n-layer resin powder layer is irradiated with laser light with the second energy.
  • the number of open pores can be reduced.
  • the overlapped portion becomes a room for the protruding portion, and the end of the protruding portion at the center side of the surface of each of the second layer to the (n-1) th solidified layer that may be exposed to the atmosphere. It is possible to suppress the formation of open pores in the portion.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a shaped article produced using a powder bed fusion bonding apparatus using resin powder.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the configuration of the powder bed fusion bonding apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 3A is a top view showing a configuration other than the casing of the powder bed fusion bonding apparatus, and
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line II in FIG.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the laser beam emitting unit.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a configuration of slice data of the first layer (lowermost layer) from the bottom of the modeled object when the modeled object to be manufactured is divided into four layers.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the configuration of slice data of the second layer (intermediate layer) from the bottom of the modeled object when the modeled object to be manufactured is divided into four layers.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the configuration of slice data of the third layer (intermediate layer) from the bottom of the modeled object when the modeled object to be manufactured is divided into four layers.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a configuration of slice data of the fourth layer (uppermost layer) from the bottom of the modeled object when the modeled object to be manufactured is divided into four layers.
  • FIGS. 9A and 9B are diagrams illustrating a zigzag scanning method as an example of a laser beam scanning method.
  • FIG. 9A and 9B are diagrams illustrating a zigzag scanning method as an example of a laser beam scanning method.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view (part 1) in the middle of the formation of the buffer layer of the powder material.
  • FIG. 11 is a sectional view (No. 2) in the middle of forming the buffer layer of the powder material.
  • FIG. 12 is a sectional view (No. 3) in the middle of forming the buffer layer of the powder material.
  • FIG. 13 is a sectional view (No. 4) in the middle of the formation of the buffer layer of the powder material.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view (No. 1) in the middle of the fabrication of the shaped object.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view (No. 2) in the middle of the fabrication of the shaped object.
  • FIG. 16 is sectional drawing (the 3) in the middle of preparation of a molded article.
  • FIG. 17 is sectional drawing (the 4) in the middle of preparation of a molded article.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view (part 5) in the middle of the fabrication of the shaped object.
  • FIG. 19 is a flowchart for explaining a method for adjusting the energy density of laser light applied to a thin modeling region of a powder material of n (n is an integer of 3 or more) layers, which is performed in the control unit when a model is manufactured. (Part 1).
  • FIG. 20 is a flowchart for explaining a method for adjusting the energy density of laser light applied to a thin modeling region of a powder material of n (n is an integer of 3 or more) layers, which is performed in the control unit when a model is manufactured. (Part 2).
  • FIG. 1 is sectional drawing (the 4) in the middle of preparation of a molded article.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view (part 5) in the middle of the fabrication of the shaped object.
  • FIG. 19 is a
  • FIG. 21A is a top view showing the configuration of the first solidified layer from the bottom as the bottom layer
  • FIG. 21B is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. is there.
  • FIG. 22 shows the second layer obtained when the slice data of the first layer directly below and the slice data of the third layer directly above are superimposed on the slice data of the second layer as an example of the intermediate layer. It is a figure explaining the structure of slice data.
  • FIG. 23 shows the third layer obtained when the slice data of the second layer immediately below and the slice data of the fourth layer immediately above are superimposed on the slice data of the third layer as another example of the intermediate layer. It is a figure explaining the structure of the slice data.
  • FIG. 22 shows the second layer obtained when the slice data of the first layer directly below and the slice data of the third layer directly above are superimposed on the slice data of the second layer as an example of the intermediate layer. It is a figure explaining the structure of slice data.
  • FIG. 23 shows the third layer obtained when the slice data of the second
  • FIG. 24 shows the slice data of the (n ⁇ 1) th layer as an example of the intermediate layer when the protruding portion overlaps a part of the outer peripheral portion, It is a figure explaining the structure of the slice data of the (n-1) th layer when it overlaps with the slice data of the nth layer.
  • FIG. 25 (a) is a top view showing the configuration of the second solidified layer as an example of the intermediate layer
  • FIG. 25 (b) is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 25 (a).
  • FIG. 26A is a top view showing a configuration of a third solidified layer as another example of the intermediate layer
  • FIG. 26B is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. It is.
  • FIG. 27A is a top view showing the configuration of the (n ⁇ 1) th solidified layer as an example of the intermediate layer in the case where the protruding portion overlaps a part of the outer peripheral portion
  • FIG. FIG. 27A is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 27A
  • FIG. 27C is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
  • FIG. 28A is a top view showing the configuration of the fourth solidified layer as the uppermost layer
  • FIG. 28B is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
  • FIG. 29 is a view showing a cross-sectional structure in the height direction of the powder bed fusion bonded article according to the present embodiment.
  • FIG. 30 shows the slice data of the (n ⁇ 1) th layer as an example of the intermediate layer when there is no protrusion in the modeling area, It is a figure explaining the structure of the slice data of the (n-1) th layer when it overlaps with slice data.
  • FIG. 31 shows the slice data of the (n ⁇ 1) th layer as another example of the intermediate layer when there is no protrusion in the modeling area, the slice data of the immediately below (n ⁇ 2) th layer, and the nth layer of the immediately above It is a figure explaining the structure of the slice data of the (n-1) th layer when it overlaps with the slice data of.
  • FIG. 32A is a top view showing an example of the configuration of the (n ⁇ 1) -th solidified layer as an example of the intermediate layer in the case where there is no protruding portion in the modeling region, and FIG. FIG. 32 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
  • FIG. 33A is a top view showing the configuration of the (n ⁇ 1) th solidified layer as another example of the intermediate layer in the case where there is no protrusion in the modeling region, and FIG. It is sectional drawing in the IX-IX line of (a).
  • FIG. 34 is a diagram showing a cross-sectional structure in the height direction of a powder bed fusion bonded article according to a comparative example.
  • the properties indicating the strength of a modeled object for example, there is toughness indicating tenacity. If this toughness is small, the modeled object tends to break.
  • the inventor of the present application investigated the cause of reduced toughness when a molded object was produced with a powder bed fusion bonding apparatus using resin powder, and the cause was the pores formed in the molded object. I found.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a shaped article produced with a powder bed fusion bonding apparatus using resin powder.
  • pores may be formed in a molded article made of a powder bed fusion bonding apparatus using resin powder.
  • Such pores include open pores OP in the open space formed on the surface (the upper surface 100 a, the lower surface 100 b, and the side surface 100 c) of the modeling object 100, and the closure formed inside the modeling object 100.
  • the open pores OP are formed on the surfaces 100a to 100c of the molded article 100
  • the stress when stress is applied to the molded article 100, the stress concentrates on the open pores OP, and the open pores OP are the starting points.
  • the molded article 100 is easily broken.
  • the toughness (strength) of the model is improved by suppressing the formation of open pores on the surface of the model as follows.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the configuration of the powder bed fusion bonding apparatus.
  • FIG. 3A is a top view showing a configuration other than the casing of the powder bed fusion bonding apparatus, and
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line II in FIG.
  • the powder bed fusion bonding apparatus 1 includes, in its housing 2, two storage containers 3 and 4 that store powder materials, and a molded article using the powder materials of the storage containers 3 and 4. And the production container 5 from which the product is produced is accommodated.
  • the kind of the powder material is not particularly limited.
  • a powder material polyphenylene sulfide (PPS), polybutylene terephthalate (PBT), nylon 6, nylon 11, and nylon 12 (nylon is a registered trademark), polyamide (PA), polypropylene (PP), and elastomer (EL And other thermoplastic resin powders.
  • the storage containers 3 and 4 are formed by, for example, bending and welding a steel plate and opening in a rectangular shape when viewed from above. This is a cylindrical container.
  • supply tables 6 and 7 Supplied inside the storage containers 3 and 4 are supply tables 6 and 7, respectively.
  • the powder material 8 is supplied from the outside onto the supply tables 6 and 7.
  • support rods 9 and 10 connected to a driver (not shown) are attached to the lower surfaces of the supply tables 6 and 7. By driving the support rods 9 and 10 with these drivers, the supply tables 6 and 7 are moved up and down inside the storage containers 3 and 4 via the support rods 9 and 10.
  • the production container 5 is a cylindrical container that is formed, for example, by bending and welding a steel plate and opening in a square shape when viewed from above.
  • a shaping table 11 is arranged inside the production container 5.
  • the powder material 8 of the storage containers 3 and 4 is supplied onto the modeling table 11.
  • a support bar 12 connected to a driver (not shown) is attached to the lower surface of the modeling table 11. By driving the support bars 9 and 10 with this driver, the modeling table 11 moves up and down the inside of the production container 5 through the support bar 12.
  • a transport plate 13 is installed on the storage containers 3, 4 and the production container 5.
  • a recoater 14 is provided on the transport plate 13.
  • the transport plate 13 is a steel plate having a flat upper surface 13a and a lower surface 13b, and is provided with three through holes 13c to 13e.
  • the left through hole 13c and the right through hole 13e have the same shape and size as the upper openings of the storage containers 3 and 4.
  • the central through hole 13d has the same shape and size as the upper opening of the production container 5.
  • the storage container 3 when the storage container 3 is disposed under the through-hole 13c, the preparation container 5 is disposed under the through-hole 13d, and the storage container 4 is disposed under the through-hole 13e, the through-hole 13c
  • the holes 13d and the through holes 13e communicate with the upper opening of the storage container 3, the upper opening of the production container 5, and the upper opening of the storage container 4, respectively.
  • the recoater 14 is an elongated metal plate standing in a direction perpendicular to the upper surface 13a of the transport plate 13, and is connected to a driver (not shown). By driving the recoater 14 by this driver, the recoater 14 moves leftward or rightward on the upper surface 13a of the transport plate 13.
  • the feeding tables 6 and 7 and the modeling table 11 are moved up and down, and the recoater 14 is moved left and right, whereby the powder material 8 of the storage container 3 or the storage container 4 is transferred to the transport plate 13. It is transported to the production container 5 through the upper surface 13a and the through holes 13c to 13e. In this way, the powder material 8 in the storage containers 3 and 4 is supplied to the production container 5.
  • the supply parts (resin material supply part) of the powder material 8 are constituted by the storage containers 3 and 4, the supply tables 6 and 7, the transport plate 13, and the recoater 14.
  • upper heating units 15 to 17 and reflecting plates 18 and 19 are provided in the space in the housing 2 above the transport plate 13.
  • the upper heating unit 15 is disposed above the storage container 3 and includes two rod-shaped heaters 20 and 21.
  • the upper heating unit 16 is disposed above the storage container 4 and includes two rod-shaped heaters 22 and 23.
  • These heaters 20 to 23 are infrared heaters or resistance heaters, and are arranged in parallel to each of these side portions inside the longitudinal side portions of the storage containers 3 and 4 when viewed from above. Yes.
  • the powder material 8 in the storage containers 3 and 4 is heated from above by the heaters 20 to 23.
  • the upper heating unit 17 is disposed above the production container 5 and includes four rod-shaped heaters 24 to 27.
  • These heaters 24 to 27 are infrared heaters or resistance heaters, and are installed in parallel to each of these side portions inside all the side portions of the production container 5 when viewed from above. Thereby, the powder material 8 of the production container 5 is heated from above.
  • the reflection plates 18 and 19 are metal plates that are attached to a support column in the housing 2 (not shown) and are set up in a direction perpendicular to the upper surface 13 a of the transport plate 13. And between the production container 5 and the storage container 4.
  • the left reflector 18 has a mirror-finished surface on the production container 5 side (right surface), and the right reflector 19 has a mirror-finished surface on the production container 5 side (left surface). ing.
  • the reflectors 18 and 19 can heat the powder material 8 of the production container 5 by reflecting the heat (infrared rays) of the heaters 24 to 27. For this reason, while heating the powder material 8 of the production container 5 to a predetermined temperature, the upper heating part 17 can maintain the temperature with little power consumption.
  • the reflectors 18 and 19 are connected to the upper portions 18a and 19a via the upper portions 18a and 19a fixed to the support column in the housing 2 and the hinges 18b and 19b, respectively, and can swing left and right. It consists of lower parts 18c and 19c. Due to the structure of the reflection plates 18 and 19, the recoater 14 can pass through the reflection plates 18 and 19 via the lower portions 18c and 19c.
  • the powder bed melt bonding apparatus 1 is also provided with a heating unit other than the upper heating units 15 to 17.
  • a side heating unit that heats the powder material 8 of the preparation container 5 from the side is provided on the side of the preparation container 5.
  • a lower heating unit for heating the powder material 8 of the production container 5 from below is provided between the modeling table 11 and the support rod 12.
  • the lower surface 13 b of the transport plate 13 is provided with a transport plate heating unit that heats the powder material 8 in contact with the transport plate 13.
  • Each of these heating units includes a plate-shaped resistance heating heater with a temperature sensor.
  • the storage containers 3 and 4, the production container 5, the transport plate 13, the recoater 14, the upper heating units 15 to 17, the reflection plates 18 and 19, and the like are arranged in the housing 2.
  • two glass windows 2 a and 2 b are fitted into the upper portion of the housing 2.
  • a temperature detector 28 is provided above one window 2a.
  • the temperature detection unit 28 is a device that detects the temperature by infrared rays, and is disposed inside the side portion of the production container 5 when viewed from above. Thereby, the temperature detection unit 28 can detect the surface temperature of the powder material 8 in the through hole 13 d of the transport plate 13 communicating with the opening of the production container 5.
  • a plurality of temperature detection units 28 may be prepared, and each of these temperature detection units 28 may be disposed at different positions inside the side portion of the production container 5 when viewed from above. Thereby, the surface temperature of the powder material 8 can be detected with higher accuracy.
  • the powder bed fusion bonding apparatus 1 includes, in addition to the temperature detection unit 28, the powder material 8 in the through holes 13 c and 13 e of the transport plate 13 communicating with the openings of the storage containers 3 and 4.
  • a temperature detector for detecting the surface temperature is also provided.
  • a laser beam emitting portion 29 is provided above the other window 2b.
  • the laser beam emitting unit 29 is a device that emits laser beam and scans it, and is disposed inside the side of the production container 5 when viewed from above.
  • the configuration of the laser beam emitting portion 29 is as follows.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the laser beam emitting unit 29.
  • the laser beam emitting unit 29 includes a light source 30, a mirror 31, a lens 32, and a driver 33.
  • the light source 30 is, for example, a CO 2 laser light source that emits laser light having a wavelength of 10.6 ⁇ m.
  • the light source 30 is not limited to a CO 2 laser light source, and may be a fiber laser light source that emits laser light having a wavelength of 1.07 ⁇ m.
  • the mirror 31 has a galvanometer mirror as the X mirror 31a and a galvanometer mirror as the Y mirror 31b, and changes the angle of the laser light emitted from the light source 30 by changing the angles of the X mirror 31a and the Y mirror 31b. .
  • the lens 32 moves in accordance with the movement of the laser beam emitted from the light source 30, and changes the focal length of the laser beam.
  • the driver 33 changes the angles of the X mirror 31a and the Y mirror 31b and moves the lens 32.
  • the laser beam emitted from the light source 30 passes through the lens 22, the X mirror 31a, and the Y mirror 31b in this order.
  • the laser light is scanned in the X direction and the Y direction, and is applied to a specific region on the surface of the powder material 8 in the through hole 13d. It comes to be irradiated.
  • the lens 32 is moved by driving the driver 33, so that the laser beam is focused on the surface of the powder material 8.
  • a control unit 34 is disposed outside the housing 2.
  • the control unit 34 is composed of a computer having a CPU (Central Processing Unit) and a memory.
  • the memory stores a program for performing various processes related to the production of the modeled object, and the control unit 34 controls various devices of the powder bed fusion bonding apparatus 1 based on the program.
  • control unit 34 outputs a control signal to the drivers of the support rods 9, 10, 12 to raise and lower the supply tables 6, 7 of the storage containers 3, 4 and the modeling table 11 of the production container 5. Further, the control unit 34 outputs a control signal to the driver of the recoater 14 to move the recoater 14 left and right on the upper surface 13 a of the transport plate 13.
  • control part 34 is the powder material 8 used by preparation of a molded article, and the powder material in the through-holes 13c, 13d, and 13e of the conveyance board 13 output from the temperature detection part 28 and other temperature detection parts. 8 is used to output control signals to the heaters 20 to 27 of the upper heating sections 15 to 17 to adjust the surface temperatures of the powder material 8 in the through holes 13c, 13d, and 13e, respectively.
  • control unit 34 outputs a control signal to the heater based on the temperature data output from the heater temperature sensor for the other heating units, and the temperature of the powder material 8 in the production container 5, And the temperature of the powder material 8 on the conveyance board 13 is adjusted.
  • control unit 34 outputs a control signal to the laser beam emitting unit 29 based on the type of the powder material 8 described above and the slice data (drawing pattern) of the three-dimensional structure to be manufactured.
  • the region irradiated with the laser beam and the energy density of the laser beam are adjusted.
  • the slice data is obtained by slicing a three-dimensional structure to be produced at a predetermined interval (for example, 0.1 mm) in the height direction (Z direction) and dividing it into a plurality of layers (X direction and X direction). Data including the position in the Y direction).
  • FIGS. 5 to 8 are diagrams for explaining an example of the configuration of slice data of each layer in the case where the modeled object to be produced is divided into four layers. 5 to 8, the slice data of FIG. 5 is slice data of the first layer (lowermost layer) from the bottom of the modeled object, and that of FIG. 6 is slice data of the second layer (intermediate layer). 7 is slice data of the third layer (intermediate layer), and that of FIG. 8 is slice data of the fourth layer (uppermost layer).
  • slice data SD 1 of the first layer includes a data modeling area ma 1 comprising a first layer shaped article.
  • the positions of the points in the slice data SD 1 including the modeling area ma 1 are represented by coordinates in the X direction and the Y direction.
  • the outer periphery of the slice data SD 1 corresponds to the outer periphery of the through hole 13d of the carrying plate 13 (or, the opening of the produced container 5).
  • the remaining slice data SD 2 to SD 4 of the second layer to the fourth layer have the same configuration as the slice data SD 1 of the first layer.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a zigzag scanning method as an example of a laser beam scanning method.
  • sc 1 to sc 9 are arranged in a zigzag pattern. Specifically, odd-numbered scanning lines sc 1 , sc 3 , sc 5 , sc 7 , sc 9 extending in the X direction are arranged in parallel at intervals, and further in an acute angle direction with respect to the X direction.
  • the even-numbered scanning lines sc 2 , sc 4 , sc 6 , and sc 8 that extend are arranged in parallel at intervals. Then, the end points of the scanning lines sc 1 to sc 9 are connected to each other.
  • the scanning lines sc 10 to sc 13 are arranged on the outer peripheral line ol of the modeling area ma of the slice data SD. Then, the end points of the scanning lines sc 10 to sc 13 are connected to each other.
  • the control unit 34 controls the laser beam emitting unit 29 based on the slice data SD 1 to SD 4 and the zigzag scanning method described above, and corresponds to the modeling regions ma 1 to ma 4 of the slice data SD 1 to SD 4.
  • Laser light is emitted and scanned in a thin layer region (modeling region) of the powder material 8 in the through hole 13d of the transport plate 13. In this way, the laser beam is irradiated onto the modeling region of the thin layer of the powder material 8.
  • the laser beam scanning method is not limited to the zigzag scanning method.
  • a scanning method of laser light a raster scanning method in which scanning lines sc extending in the same direction (for example, the X direction and the Y direction) are arranged in parallel with an interval with respect to the modeling region ma of the slice data SD
  • a scanning method may be used in which the scanning lines sc are spirally arranged at intervals along the outer peripheral line ol.
  • the energy density of laser light will be described.
  • the energy density is represented by the following formula (1).
  • E P / (V ⁇ SS ⁇ e) (1)
  • E the energy density (J / m 3 ) of the laser beam
  • P the output (W) of the laser beam
  • V the scanning speed (m / s) of the laser beam
  • SS the scanning interval (m) of the laser beam
  • e the thickness (m) of the thin layer of the powder material 8.
  • equation (1) for example, when the thickness e of the thin layer of the powder material 8 is the same, the output P is increased, the scanning speed V is decreased, or the scanning interval SS is decreased. Thereby, when irradiating a modeling area
  • the laser light output P, the scanning speed V, and the scanning interval SS other than the thickness e of the thin layer of the powder material 8 can be changed by controlling the laser light emitting unit 29. It is.
  • the control unit 34 controls the laser beam emitting unit 29 to change any one of the laser beam output P, the scanning speed V, and the scanning interval SS, so that the laser beam received by the thin layer forming region of the powder material 8 is received.
  • the energy density E is adjusted.
  • the powder bed fusion bonding apparatus 1 is configured as described above.
  • the powder container is bonded after the production container 5 and the storage containers 3 and 4 supplied with the powder material 8 are accommodated in the casing 2 of the powder bed melt bonding apparatus 1. Assume that the device 1 is in the state shown in FIG.
  • the upper surface of the powder material 8 of the storage containers 3 and 4 is the same height as the upper surface 13 a of the transport plate 13. Further, the upper surface of the modeling table 11 of the production container 5 is the same height as the upper surface 13 a of the transport plate 13.
  • the recoater 14 is disposed on the left side of the storage container 3 in the upper surface 13 a of the transport plate 13.
  • the control unit 34 forms a model based on the three-dimensional data of the model input from the outside of the apparatus 1 and the type of the powder material 8. Is created and stored in the memory.
  • control unit 34 controls the driver of the support bar 9 of the storage container 3, the driver of the support bar 10 of the storage container 4, the driver of the support bar 12 of the preparation container 5, and the driver of the recoater 14, and thereby the preparation container A buffer layer of the powder material 8 is formed on the 5 modeling table 11.
  • the modeling object 11 is placed on the modeling table 11. A buffer layer of the powder material 8 is formed.
  • 10 to 13 are cross-sectional views during the formation of the buffer layer.
  • control unit 34 controls the driver of the support rod 9 of the left storage container 3 to raise the supply table 6. Thereby, the powder material 8 of the storage container 3 is protruded above the upper surface 13a of the conveyance board 13 through the through-hole 13c.
  • control unit 34 controls the driver of the support rod 12 of the production container 5 to lower the modeling table 11 by a thickness of a thin layer of the powder material 8, for example, 0.1 mm, and on the right side.
  • the driver of the support rod 10 of the storage container 4 is controlled to lower the supply table 7.
  • the control unit 34 controls the driver of the recoater 14 to move the recoater 14 to the right on the upper surface 13 a of the transport plate 13.
  • the recoater 14 scrapes the powder material 8 of the storage container 3 protruding from the upper surface 13a and transports it to the preparation container 5 through the upper surface 13a and the through hole 13d.
  • the powder material 8 of the storage container 3 is supplied to the production container 5, and the thin layer 35 of the first layer of powder material 8 is formed on the modeling table 11.
  • control unit 34 moves the recoater 14 to the right.
  • the recoater 14 is made to carry the powder material 8 which was not used for formation of the thin layer 35 to the storage container 4 via the upper surface 13a and the through-hole 13e.
  • control unit 34 stops the recoater 14 at a position on the right side of the storage container 4.
  • control unit 34 raises the supply table 7 of the storage container 4. Thereby, the powder material 8 of the storage container 4 is protruded above the upper surface 13a of the conveyance board 13 through the through-hole 13e.
  • control unit 34 lowers the modeling table 11 of the production container 5 by the thickness of one layer of the thin layer of the powder material 8 described above and lowers the supply table 6 of the storage container 3.
  • the control unit 34 moves the recoater 14 leftward on the upper surface 13 a of the transport plate 13.
  • the recoater 14 scrapes the powder material 8 of the storage container 4 protruding from the upper surface 13a and transports it to the preparation container 5 through the upper surface 13a and the through hole 13d.
  • the powder material 8 of the storage container 4 is supplied to the production container 5, and the thin layer 36 of the second layer of the powder material 8 is formed on the modeling table 11.
  • control unit 34 moves the recoater 14 in the left direction.
  • the recoater 14 conveys the powder material 8 which is not used for forming the thin layer 36 to the storage container 3 through the upper surface 13a and the through hole 13c.
  • control unit 34 stops the recoater 14 on the left side of the storage container 3.
  • the thin layer 37 of the third powder material 8 is formed on the second thin layer 36 in the same manner as the formation of the first thin layer 35. Further, a thin layer 38 of the fourth powder material 8 is formed on the third thin layer 37 in the same manner as the formation of the second thin layer 36.
  • the thin layers 36 to 38 of the powder material 8 are laminated on the modeling table 11 of the production container 5, A buffer layer 39 having a thickness of 10 mm (for example, 10 mm) is formed.
  • the thin layers 36 to 38 of the four layers of the powder material 8 are shown as the buffer layer 39, but the actual number of thin layers of the powder material 8 depends on the thickness of the buffer layer 39. Number of layers.
  • control unit 34 controls the heaters 20 to 27 of the upper heating units 15 to 17 to preheat the powder material 8 in the storage containers 3 and 4 and the powder material 8 in the production container 5.
  • the powder material 8 is melt bonded and solidified to form a solidified layer by irradiating the modeling region of the thin layer of the powder material 8 with laser light as will be described later. At this time, if the temperature difference between the modeling region irradiated with the laser beam in the thin layer of the powder material 8 and the surrounding region is large, the solidified layer is excessively contracted after being irradiated with the laser beam, and solidified. Warping may occur in the layer.
  • the powder material 8 in the storage containers 3 and 4 and the powder material 8 in the preparation container 5 are preheated before the production of the shaped object is started.
  • the preheating method will be described.
  • control unit 34 controls the heaters 20 to 27 of the upper heating units 15 to 17 and other heating units (side heating unit, lower heating unit, and transport plate heating unit). Turn on the heater.
  • control part 34 is the data of the kind of powder material 8, and the surface temperature of the powder material 8 in the through-holes 13c, 13d, and 13e of the conveyance board 13 output from the temperature detection part 28 and other temperature detection parts. Based on the above, the heat generation amount of the heaters 20 to 27 is adjusted. Furthermore, the control part 34 adjusts the emitted-heat amount of a heater based on the data of the temperature output from the temperature sensor of a heater about another heating part.
  • the surface of the powder material 8 in the through hole 13c, the through hole 13d, and the through hole 13e of the transport plate 13 is raised to a predetermined temperature and maintained at that temperature.
  • the surface of the powder material 8 in the through-hole 13d communicating with the opening of the production container 5 is at a temperature suitable for starting production of a shaped object, for example, about 10 ° C. to 15 ° C. above the melting point of the powder material 8 Maintained at low temperature.
  • the surface of the powder material 8 in the through hole 13d is maintained at a temperature of about 115 ° C. to 120 ° C. as an appropriate temperature. Is done.
  • the powder material 8 is preheated.
  • Such preheating is continuously performed not only during the formation of the buffer layer 39 but also during the formation of a shaped article on the buffer layer 39 described later.
  • all the heaters of the powder bed melt bonding apparatus 1 are turned on simultaneously with the start of the formation of the buffer layer 39, but before the start of formation of the buffer layer 39, the powder bed melt bonding apparatus 1 is turned on. All of the heaters may be turned on. For example, all the heaters of the powder bed fusion bonding apparatus 1 may be turned on immediately after the storage containers 3 and 4 and the production container 5 are accommodated in the housing 2 of the powder bed fusion bonding apparatus 1.
  • 14 to 18 are cross-sectional views in the middle of production of a modeled object.
  • the controller 34 raises the supply table 6 of the left storage container 3 as shown in FIG. Thereby, the powder material 8 of the storage container 3 is protruded above the upper surface 13a of the conveyance board 13 through the through-hole 13c.
  • control unit 34 lowers the modeling table 11 by the thickness (0.1 mm) of the thin layer of the powder material 8 described above and lowers the supply table 7 of the right storage container 4.
  • the control unit 34 moves the recoater 14 rightward on the upper surface 13 a of the transport plate 13.
  • the recoater 14 scrapes the powder material 8 of the storage container 3 protruding from the upper surface 13a and transports it to the preparation container 5 through the upper surface 13a and the through hole 13d.
  • the thin layer 40 of the powder material 8 of the first layer is formed on the buffer layer 39 for forming a molded article.
  • the recoater 14 by moving the recoater 14 to the right, the recoater 14 has the upper surface 13a and the through-holes 13e with the powder material 8 remaining without being used to form the thin layer 40.
  • the storage container 4 Through the storage container 4.
  • control unit 34 stops the recoater 14 on the right side of the storage container 4.
  • control unit 34 controls the laser beam emitting unit 29 based on the slice data SD 1 of the first layer, into shaped region ma 1 slice data SD 1 Laser light is emitted and scanned in the corresponding region (modeling region) of the thin layer 40 of the first layer.
  • the modeling region of the first thin layer 40 is irradiated with laser light.
  • the powder material 8 in this modeling area is melt-bonded and solidified to form the first solidified layer 40a.
  • control unit 34 stops the emission and scanning of the laser light.
  • control unit 34 raises the supply table 7 of the right storage container 4. Thereby, the powder material 8 of the storage container 4 is protruded above the upper surface 13a of the conveyance board 13 through the through-hole 13e.
  • control unit 34 lowers the modeling table 11 by the thickness of one layer of the thin layer of the powder material 8 and lowers the supply table 6 of the left storage container 3.
  • the control unit 34 moves the recoater 14 leftward on the upper surface 13 a of the transport plate 13.
  • the recoater 14 scrapes the powder material 8 of the storage container 4 protruding from the upper surface 13a and transports it to the preparation container 5 through the upper surface 13a and the through hole 13d.
  • the thin layer 41 of the second layer powder material 8 is formed on the first thin layer 40 on which the solidified layer 40a is formed.
  • control unit 34 moves the recoater 14 leftward so that the powder material 8 remaining without being used for forming the thin layer 41 is transferred to the recoater 14 on the upper surface 13a. And it is made to convey to the storage container 3 through the through-hole 13c.
  • control unit 34 stops the recoater 14 on the left side of the storage container 3.
  • control unit 34 controls the laser beam emitting unit 29 based on the slice data SD 2 of the second layer, the shaped region ma 2 of slice data SD 2 Laser light is emitted and scanned in the region (modeling region) of the corresponding thin layer 41 of the second layer.
  • the laser beam is irradiated to the modeling region of the second thin layer 41.
  • the powder material 8 in this modeling region is melt-bonded and solidified to form the second solidified layer 41a.
  • control unit 34 stops the emission and scanning of the laser light.
  • the third layer powder material 8 is formed on the second thin layer 41 and the solidified layer 41a.
  • the fourth thin layer 42 and the solidified layer 42a are formed on the third thin layer 42 and the solidified layer 42a.
  • a thin layer 43 and a solidified layer 43a of the powder material 8 of the layer are formed.
  • the solidified layers 40a to 43a are formed on the buffer layer 39 in the production container 5 as shown in FIG. Are stacked to produce a three-dimensional structure 44.
  • control unit 34 adjusts the energy density E of the laser beam applied to the modeled areas of the thin layers 40 to 43 as follows.
  • 19 and 20 show the energy density E of the laser light applied to the modeling region of the thin layer of the powder material 8 of n (n is an integer of 3 or more), which is performed in the control unit 34 when the modeled object is manufactured. It is a flowchart explaining the adjustment method.
  • step S ⁇ b> 11 the control unit 34 creates slice data SD of a modeled object to be manufactured based on the three-dimensional data of the modeled object and the type of the powder material 8 as described above. Store in memory.
  • the control unit 34 shows the slice data of the shaped article as shown in FIG. 5 to FIG. Slice data SD 1 to SD 4 are created and stored in the memory.
  • control unit 34 controls the support rods 9, 10, 12 and the recoater 14 to form the buffer layer 39 as shown in FIGS. 10 to 13, and the heaters 20 to 27 to control the powder material. 8 is preheated.
  • control proceeds to step S12, the control unit 34 reads out the slice data SD 1 from the bottom of the molded object from the memory the first layer.
  • control unit 34 controls the support rods 9, 10, 12 and the recoater 14 to form the first thin layer 40 of the powder material 8 as shown in FIGS. 14 (a) to 15 (a). Form.
  • control unit 34 controls the laser beam emitting unit 29 based on the slice data SD 1 of the first layer corresponds to the shaping region ma 1 of the slice data SD 1
  • the entire modeling area of the first thin layer 40 is irradiated with laser light at an energy density E 1 higher than the normal energy density E 2 .
  • the ordinary energy density E 2 is set according to the type of powder material 8, is that the energy density E of the powder material 8 that is preheated to minimum melt bonding. Energy density E 1 is higher than its normal energy density E 2.
  • control unit 34 controls the laser beam emitting unit 29 to output the light source 30 to the entire modeling region of the first thin layer 40 with the normal energy density E 2.
  • the laser beam is emitted with an output P 1 larger than 2, and the scanning velocity V 1 and the scanning line interval SS are the same as the scanning velocity V 2 and the scanning line interval SS 2 when the driver 33 is irradiated with the normal energy density E 2. 1 , the laser beam is zigzag scanned as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b).
  • the energy density E of the laser beam received by the entire modeling region of the first thin layer 40 is set to an energy density E 1 higher than the normal energy density E 2 .
  • step S13 the first solidified layer 40a is formed in the modeling region of the thin layer 40 of the first powder material 8 as shown in FIG.
  • FIG. 21A is a top view showing the configuration of the first solidified layer 40a from the bottom as the bottom layer
  • FIG. 21B is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. It is.
  • a solidified layer 40a is formed in the modeling region MA1 of the first thin layer 40.
  • FIG. 21 (a) the whole of the building area MA 1 shown in mesh is (b), the laser beam is irradiated with a high energy density E 1 than conventional energy density E 2. Therefore, it is possible to firmly fusion bonded powder material 8 of the shaped area MA 1.
  • the surface (upper surface 40b, lower surface 40c and side surface 40d) of the solidified layer 40a open pores formed on the entire (see open pores OP of FIG. 1), laser light is irradiated in a normal energy density E 2 The number of open pores formed in this case can be reduced.
  • closed porosity CP in Figure 1 closed pores are formed in the solidified layer 40a also the laser light is less than the closed pores formed when irradiated with conventional energy density E 2 Can do.
  • the porosity of the pores (open pores and closed pores) formed in the solidified layer 40a can be reduced to a range of 0.1% to 5%, preferably 0.1% to 1%. it can.
  • the energy density E 1 is excessively higher than the normal energy density E 2 , bubbles are generated in the molten powder material 8, and the open pores and closed pores formed in the solidified layer 40 a may be reduced. It may not be possible.
  • the energy density E 1 is set to a magnitude of about 1.2 to 2 times the energy density E 2 .
  • control unit 34 reads out slice data SD n ⁇ 1 of the (n ⁇ 1) th layer of the modeled object from the memory.
  • control unit 34 recognizes that the (n ⁇ 1) th layer of the modeled object is one of the intermediate layers, and controls the support bars 9, 10, 12 and the recoater 14, for example, FIG. 16 (a) to FIG.
  • a thin layer 41 of the second layer powder material 8 is formed as an intermediate layer as shown in FIG. 17A, or a thin layer 42 of the third layer powder material 8 is formed as shown in FIG. To do.
  • step S15 the control unit 34 extracts the outer peripheral part opa n-1 of the modeling area mann -1 of the slice data SD n-1 of the ( n-1) th layer.
  • step S15 the control unit 34, as the outer peripheral portion opa n-1, the shaped region ma n-1 from the peripheral line inside a predetermined width, for example, the thickness of the width of the thin layer of powder material 8 (0 .1 mm) is extracted.
  • step S16 the control unit 34 refers to the slice data of the (n-2) th layer and the slice data of the nth layer of the modeled object in the memory, and refers to the slice data of the (n-1) th layer. detecting the protruding portion pa n-1 slice data SD n-1 of the shaped region ma n-1.
  • step S16 first, the control unit 34 superimposes the slice data SD n ⁇ 1 of the ( n ⁇ 1) th layer on the slice data of the (n ⁇ 2) th layer immediately below the slice data SD n ⁇ 1 . of slice data SD n-1 of the shaped region ma n-1, to detect the portion that protrudes outward from the shaping region ma n-2 of the n-2 layer of the slice data when viewed from below.
  • control unit 34 the slice data SD n-1 of the (n-1) th layer, overlapping the n-th layer of the slice data directly thereon, of the n-1 th layer slice data SD n-1 of shaped region ma n-1 of detecting a portion that extends outside from the shaped region ma n of the n-th layer of the slice data when viewed from above.
  • control unit 34 as the protruding portion pa n-1 of the shaped region ma n-1 of the (n-1) th layer, a moiety that extends outside from the shaped region ma n-2 when viewed from below and detecting a portion is a portion that protrudes outward from the shaping region ma n when viewed from above.
  • Figure 22 is the slice data SD 2 of the second layer as an example of an intermediate layer, when superimposed on the slice data SD 1 of the first layer directly below, and the slice data SD 3 of the third layer immediately above it is a diagram illustrating a second layer of slice data SD 2 of the configuration of.
  • the modeling area ma 2 of the slice data SD 2 of the second layer is indicated by a solid line.
  • the modeling area ma 1 of the first layer slice data SD 1 is indicated by a one-dot chain line
  • the modeling area ma 3 of the third layer slice data SD 3 is indicated by a two-dot chain line.
  • step S15 the control unit 34, as the outer peripheral portion opa 2 of the shaped region ma 2 of the second layer, the shaped portion having a predetermined width from the peripheral line on the inside of the region ma 2 (Fig. 22, portions of the satin ).
  • the modeling area ma 2 of the second layer is smaller than the modeling area ma 3 of the third layer directly above, and conversely, than the modeling area ma 1 of the first layer immediately below. large. Therefore, the second layer of the modeling area ma 2 has no portion protruding outward from the third layer of the modeling area ma 3 when viewed from above, but the first layer when viewed from below. There is a portion that protrudes outward from the modeling area ma 1 of the eye.
  • step S ⁇ b> 16 the control unit 34 sets only the portion that protrudes outward from the modeling region ma 1 when viewed from below as the protruding portion pa 2 of the modeling region ma 2 of the second layer ( In FIG. 22, a hatched portion that rises to the right is detected.
  • FIG. 23 the slice data SD 3 of the third layer of another example of an intermediate layer, a slice data SD 2 of the second layer directly below, the fourth layer immediately above the slice data SD 4 it is a diagram illustrating a third layer of a structure of slice data SD 3 when stacked.
  • the modeling area ma 3 of the slice data SD 3 of the third layer is indicated by a solid line.
  • the modeling area ma 2 of the slice data SD 2 of the second layer is indicated by a one-dot chain line
  • the modeling area ma 4 of the slice data SD 4 of the fourth layer is indicated by a two-dot chain line.
  • step S15 the control unit 34, as the outer peripheral portion opa 3 of the third layer modeling area ma 3, has a portion with a predetermined width on the inner side from the outer peripheral line of the modeling area ma 3 (in FIG. 23, a satin portion ).
  • the modeling area ma 3 of the third layer is larger than the modeling area ma 4 of the fourth layer immediately above, and further larger than the modeling area ma 2 of the second layer immediately below. .
  • the third layer of the modeling area ma 3 has a portion protruding outward from the fourth layer of the modeling area ma 4 when viewed from above, and the second layer of the modeling area ma 3 when viewed from below. There is a portion protruding from the modeling region ma 2 to the outside.
  • control unit 34 is a portion that protrudes outward from the modeling region ma 4 when viewed from above as the protruding portion pa 3 of the modeling region ma 3 of the third layer. and (in FIG. 23, the right hatched portion of the raised) portion is a portion that protrudes outward from the shaping region ma 2 when viewed from below to detect.
  • control proceeds to step S17, the control unit 34 determines whether there is a portion pa n-1 protrudes into shaped region ma n-1 of the (n-1) th layer of the slice data SD n-1 .
  • step S17 in case it is determined that there is no protruding portion pa n-1 into shaped region ma n-1 of the (n-1) th layer of the slice data SD n-1 (the case of NO), step S25 (FIG. 20 To see).
  • step S17 in case it is determined that the (n-1) th layer of the slice data SD n-1 of the shaped region ma n-1 to the protruding portion pa n-1 is (in case of YES), the step S18 Transition.
  • the protruding part may overlap only a part of the outer peripheral part of the intermediate layer.
  • FIG. 24 shows the slice data SD n ⁇ 1 of the n ⁇ 1th layer as an example of the intermediate layer when the protruding portion overlaps a part of the outer peripheral portion, and the slice data of the immediately below n ⁇ 2th layer
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of slice data SD n ⁇ 1 of the ( n ⁇ 1) th layer when the slice data of the nth layer directly above is overlapped.
  • FIG 24 it illustrates the first n-1 th layer of the slice data SD n-1 a shaped region ma n-1 by the solid line.
  • the shaped region ma n-2 of the n-2 layer of the slice data indicated by a chain line indicates a shaped region ma n of the n-th layer of the slice data by a two-dot chain line.
  • the protruding portion pan -1 is present at the entire end portions in the Y direction of the modeling region mann -1 , but is not present at the entire end portions in the X direction.
  • the protruding portion pan -1 overlaps only a part of the outer peripheral portion opan -1 of the intermediate layer.
  • step S16 the control unit 34, as the protruding portion pa n-1 of the (n-1) th layer of the shaped region ma n-1, from the shaped region ma n-1 when viewed from below A portion that protrudes outward (in FIG. 24, a portion with a diagonal line rising to the right) is detected.
  • step S17 it is determined that the modeling region mann -1 has the protruding portion pann -1 , and the process proceeds to step S18.
  • step S18 the control unit 34 refers to the slice data of the (n-2) th layer and the slice data of the nth layer in the memory, and forms the slice data SDn -1 of the ( n-1) th layer. detecting the overlapping portion oa n-1 region ma n-1.
  • the control unit 34 as the overlap portions oa n-1, of the shaped region ma n-1 of the (n-1) th layer of the slice data SD n-1, the n-2 layer vertically adjacent overlapping the shaped region ma n-2 and the shaping region ma n of the n-th layer of the slice data of the eye of the slice data, the protruding portion pa n-1 of the inner predetermined width, for example, the thickness of the thin layer of powder material 8 A portion having a width (0.1 mm) is detected.
  • the width of the overlapping portion oa n-1 is not limited to the width corresponding to the thickness of the thin layer of the powder material 8.
  • the width of the overlapping portion oa n-1 may be larger than the thickness of the thin layer of the powder material 8 according to the type (hardness) of the powder material 8.
  • step S ⁇ b > 18 the control unit 34 uses the first layer modeling region ma 1 and the third layer modeling region ma 3 as the overlapping portion oa 2 of the second layer modeling region ma 2.
  • a portion having a predetermined width inside the protruding portion pa 2 that overlaps with (in FIG. 22, a hatched portion with a downward slope to the right) is detected.
  • control unit 34 overlaps the second layer modeling region ma 2 and the fourth layer modeling region ma 4 as the overlapping portion oa 3 of the third layer modeling region ma 3.
  • a portion with a predetermined width inside the protruding portion pa 3 (in FIG. 23, a portion with a slanting line to the right) is detected.
  • control unit 34 as the overlap portions oa n-1 of the shaped region ma n-1 of the (n-1) th layer, the shaped region of the n-2 th layer ma n-2 and portion of the predetermined width of the protrusion portion inside of the pa n-1 overlaps with the shaped region ma n of the n-th layer (in FIG. 24, the right hatched portion of edge) is detected.
  • step S19 the control unit 34 controls the laser beam emitting unit 29 based on the slice data SD n ⁇ 1 of the (n ⁇ 1) th layer as the intermediate layer, and this slice data SD n -1 of the modeling region of the (n ⁇ 1) th thin layer corresponding to the modeling region ma n ⁇ 1 , the portion corresponding to the protruding portion pan n ⁇ 1 and the overlapping portion oa n ⁇ 1 (the protruding portion and the overlapping portion) ) Is irradiated with a laser beam at an energy density E 1 higher than the normal energy density E 2 , and a portion corresponding to the inner portion of the protruding portion pan n-1 and the overlap oa n-1 (center portion) relative to a laser beam at a normal energy density E 2.
  • control unit 34 controls the laser beam emitting unit 29 so that the normal energy density E 2 is supplied to the light source 30 with respect to the protruding portion and the overlapping portion in the modeling region of the (n ⁇ 1) th thin layer.
  • the laser beam is emitted with an output P 1 that is larger than the output P 1 when irradiated with the laser beam (normal output) P 2 , and the scanning speed (normal scanning speed) V when the driver 33 is irradiated with the normal energy density E 2.
  • 2 and the scanning line interval (normal scanning line interval) SS 2 are zigzag scanned with the laser beam at the same scanning speed V 1 and scanning line interval SS 1 .
  • control unit 34 the central portion of the shaping region of the n-1 layer of the thin layer, the light source 30 in the normal output P 2 together emit laser light, a normal driver 33
  • the laser beam is zigzag scanned at the scanning speed V 2 and the scanning line interval SS 2 .
  • the order of laser beam emission and scanning is not limited to this.
  • the laser beam may be emitted and scanned to the protruding portion and the overlapping portion.
  • the energy density E of the laser beam received by the protruding portion and the overlapping portion in the modeling area of the (n ⁇ 1) th thin layer as the intermediate layer is higher than the normal energy density E 2. while the E 1, the energy density E of the laser beam central portion is subjected to the usual energy density E 2.
  • a second solidified layer 41a is formed in the modeling region of the thin layer 41 of the second powder material 8, or as shown in FIG.
  • a solidified layer 42 a of the third layer is formed in the modeling region of the thin layer 42 of the powder material 8 of the third layer.
  • FIG. 25A is a top view showing a configuration of the second solidified layer 41a as an example of the intermediate layer
  • FIG. 25B is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. It is.
  • the second solidified layer 41a is indicated by a solid line.
  • the first solidified layer 40a formed immediately below the solidified layer 41a is indicated by a one-dot chain line
  • the third solidified layer 42a formed immediately above the solidified layer 41a is indicated by a two-dot chain line.
  • a solidified layer 41a is formed in the modeling region MA2 of the second thin layer 41.
  • the central portion CA 2 shown as plain in FIGS. 25A and 25B is irradiated with laser light at a normal energy density E 2 .
  • the protruding portion PA 2 and the overlapping portion OA 2 shown by the meshes in FIGS. 25A and 25B are irradiated with laser light at an energy density E 1 higher than the normal energy density E 2 .
  • the powder material 8 of the protruding portion PA 2 and the overlapping portion OA 2 can be firmly melt-bonded.
  • the surface (upper surface 41b, lower surface 41c and side surface 41d) of the solidified layer 41a of the protruding portion open pores formed in a portion of the PA 2 and overlapping portion OA 2 of the laser light is in the usual energy density E 2 It can be less than the open pores formed when irradiated.
  • the closed pores formed in the protruding portion PA 2 and the overlapping portion OA 2 in the solidified layer 41a are also more closed than the closed pores formed when the laser beam is irradiated with the normal energy density E 2. Can also be reduced.
  • the porosity of the pores (open pores and closed pores) formed in the protruding portion PA 2 and the overlapping portion OA 2 of the solidified layer 41a is in the range of 0.1% to 5%, preferably 0.1%. It can be reduced to a range of ⁇ 1%.
  • FIG. 26 (a) is a top view showing a configuration of a third solidified layer 42a as another example of the intermediate layer, and FIG. 26 (b) is a IV-IV line in FIG. 26 (a).
  • FIG. 26 (b) is a top view showing a configuration of a third solidified layer 42a as another example of the intermediate layer, and FIG. 26 (b) is a IV-IV line in FIG. 26 (a).
  • the third solidified layer 42a is indicated by a solid line.
  • the second solidified layer 41a formed immediately below the solidified layer 42a is indicated by a one-dot chain line
  • the fourth solidified layer 43a formed immediately thereon is indicated by a two-dot chain line.
  • a solidified layer 42a is formed in the modeling region MA3 of the third thin layer 42.
  • FIG. 26 (a) the in central CA 3 shown with a solid in (b), the laser light is applied in the usual energy density E 2.
  • the protruding portion PA 3 and the overlapping portion OA 3 shown by the meshes in FIGS. 26A and 26B are irradiated with laser light at an energy density E 1 higher than the normal energy density E 2 .
  • the powder material 8 of the protruding portion PA 3 and the overlapping portion OA 3 can be firmly melt-bonded.
  • the surface (upper surface 42b, lower surface 42c and 42d side) of the solidified layer 42a of the protruding portion open pores formed in a portion of PA 3 and overlapped portion OA 3 of, the laser beam at normal energy density E2 irradiation This can be less than the open pores that are formed.
  • the closed pores formed in the protruding portion PA 3 and the overlapping portion OA 3 in the solidified layer 42a are also more closed than the closed pores formed when the laser beam is irradiated with the normal energy density E 2. Can also be reduced.
  • the porosity of the pores (open pores and closed pores) formed in the protruding portion PA 3 and the overlapping portion OA 3 of the solidified layer 42a is in the range of 0.1% to 5%, preferably 0.1%. It can be reduced to a range of ⁇ 1%.
  • FIG. 27A is a top view showing the configuration of the (n ⁇ 1) th solidified layer as an example of the intermediate layer when the protruding portion overlaps a part of the outer peripheral portion.
  • 27B is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 27A
  • FIG. 27C is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
  • a solidified layer 45a is formed in the modeling region MA n-1 of the thin layer 45 of the ( n-1) th layer.
  • the solidified layer 45a of the (n-1) th layer is shown by a solid line.
  • the (n-2) th solidified layer 46a formed immediately below the solidified layer 45a is indicated by a one-dot chain line
  • the n-th solidified layer 47a formed immediately above it is indicated by a two-dot chain line. ing.
  • the central portion CA n ⁇ 1 shown as plain in FIGS. 27A to 27C is irradiated with laser light with a normal energy density E 2 .
  • the open pores formed in the outer peripheral portion OPA n-1 , the protruding portion PA n-1 and the overlapping portion OA n-1 of the surface (upper surface 45b, lower surface 45c and side surface 45d) of the solidified layer 45a are formed.
  • the number of open pores formed when the laser beam is irradiated with the normal energy density E 2 can be reduced.
  • the laser beam is in a normal energy density E 2
  • E 2 The number of closed pores formed when irradiated can be reduced.
  • the porosity of the pores (open pores and closed pores) formed in the outer peripheral portion OPA n-1 and the protruding portion PA n-1 and the overlapping portion OA n-1 of the solidified layer 45a is 0.1% to It can be reduced to a range of 5%, preferably 0.1% to 1%.
  • step S20 the control unit 34 reads the slice data of the nth layer of the modeled object from the memory.
  • step S21 the control unit 34 refers to the slice data SD in the memory and determines whether or not the nth layer of the shaped object is the uppermost layer.
  • the control unit 34 when the control unit 34 reads out the slice data of the nth layer of the modeled object and the memory has no slice data of the (n + 1) th layer, the nth layer of the modeled object is the top layer. judge. On the other hand, when there is the (n + 1) th layer slice data in the memory, the control unit 34 determines that the nth layer of the modeled object is not the uppermost layer.
  • Step S21 when it is determined that the nth layer of the modeled object is not the uppermost layer (in the case of NO), the process returns to Step S15.
  • control unit 34 recognizes that the n-th layer of the modeled object is one of the intermediate layers, and performs the processing from step S15 to step S19 on the modeling region of the thin layer of the n-th layer. Then, it transfers to step S20 and the control part 34 reads the slice data of the (n + 1) th layer of a modeling thing from memory.
  • step S21 if it is determined in step S21 that the nth layer of the shaped object is the uppermost layer (in the case of YES), the process proceeds to step S22.
  • control unit 34 controls the support rods 9, 10, 12 and the recoater 14 to form, for example, a thin layer 43 of the fourth powder material 8 as the uppermost layer as shown in FIG.
  • step S22 the control unit 34 controls the laser beam emitting unit 29 on the basis of the n-th layer of the slice data as an uppermost layer, the n-th layer corresponding to the shaped region ma n of the slice data Thin
  • the entire modeling area of the layer is irradiated with laser light at an energy density E 1 higher than the normal energy density E 2 .
  • control unit 34 controls the laser beam emitting unit 29 to irradiate the light source 30 with the normal energy density E 2 to the entire modeling region of the fourth thin layer 43 as the uppermost layer. together emit the laser light with a large output P 1 than the output P 2 of the case, the same scanning speed V 1 and the scanning speed V 2 and the scanning line spacing SS 2 when irradiated with conventional energy density E 2 to the driver 33 the laser beam is zigzag scanned in the scanning line spacing SS 1.
  • the energy density E of the laser beam received by the entire modeling region of the fourth thin layer 43 is set to an energy density E 1 higher than the normal energy density E 2 .
  • a fourth solidified layer 43a is formed in the modeling region of the thin layer 43 of the fourth powder material 8 as shown in FIG.
  • FIG. 28 (a) is a top view showing the configuration of the fourth solidified layer 43a
  • FIG. 28 (b) is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 28 (a).
  • a solidified layer 43a is formed in the modeling region MA4 of the fourth thin layer 43 as the uppermost layer.
  • FIG. 28 (a) the entire shaped area MA 4 shown in satin (b), the laser beam is irradiated with a high energy density E 1 than conventional energy density E 2. Therefore, it is possible to firmly fusion bonded powder material 8 of the shaped area MA 4.
  • the surface (upper surface 43 b, the lower surface 43c and side surface 43d) of the solidified layer 43a open pores formed in, be less than the open pores formed when laser light is irradiated in a normal energy density E 2 be able to.
  • closing pores formed in the interior of the solidified layer 43a may also be a laser beam in a conventional energy density E 2 is less than the closed pores formed when irradiated.
  • the porosity of the pores (open pores and closed pores) formed in the solidified layer 43a can be reduced to a range of 0.1% to 5%, preferably 0.1% to 1%. it can.
  • the solidified layer 43a As shown in FIG. 18, the solidified layer 40a of the first layer (lowermost layer), the solidified layer 41a of the second layer (intermediate layer), and the third layer (intermediate layer) Layered solid layer 42a and the fourth layer (uppermost layer) solidified layer 43a is completed.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating a cross-sectional structure in the height direction (Z direction) of the powder bed fusion bonded model (model 44) according to the present embodiment.
  • the whole of the lowermost solidified layer 40a, solidified layer 41a of the intermediate layer, the protruding portion PA 2 of 42a, PA 3, and the top layer of the solidified layer 43a Is firmly melted and solidified with a laser beam having an energy density E 1 higher than the normal energy density E 2 .
  • the overlapping portions OA 2 and OA 3 inside the protruding portions PA 2 and PA 3 are also higher than the normal energy density E 2. It is firmly melted and solidified by the laser beam energy density E 1.
  • the overlapping portions OA 2 and OA 3 become room for the protruding portions PA 2 and PA 3 , and the central portion of the protruding portion PA 2 in the surface (lower surface 41 c) of the solidified layer 41 a that may be exposed to the atmosphere.
  • end CE 2 parts of CA 2 side, and the central portion CA 3 side portion of the end CE 3 of the protruding part of the PA 3 of the surface of the solidified layer 42a (upper surface 42b), prevent the open porosity is formed can do.
  • the end CE 2 of protruding portion PA 2 is a portion of a step in the solidified layer 40a immediately below the solidified layer 41a, an end CE 3 of protruding portion PA 3 is stepped to the solidified layer 43a immediately above the solidified layer 42a This is also where this occurs.
  • These ends CE 2 and CE 3 can be a starting point when stress is applied to the modeled article 44 and the solidified layers 40a to 43a are deformed or the solidified layers 40a to 43a are peeled off. .
  • the periphery of the ends CE 2 and CE 3 can be reinforced by the overlapping portions OA 2 and OA 3 that are firmly melted and solidified.
  • control unit 34 After performing the process of step S22, the control unit 34 ends the process related to the adjustment of the energy density E of the laser beam.
  • step S17 if it is determined that there is no protruding portion pa n-1 into shaped region ma n-1 of the slice data of the n-1 th layer as an intermediate layer SD n-1 (NO In this case, the process proceeds to step S25.
  • Figure 30 is a shaped region ma n-1 to the protruding portion slice data SD n-1 of the (n-1) th layer is an example of an intermediate layer in the absence pa n-1, the n-2 th layer immediately below
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration of slice data SD n ⁇ 1 of the ( n ⁇ 1) th layer when the slice data of n and the slice data of the nth layer immediately above are overlapped.
  • FIG 30 it illustrates the first n-1 th layer of the slice data SD n-1 a shaped region ma n-1 by the solid line.
  • the shaped region ma n-2 of the n-2 layer of the slice data indicated by a chain line indicates a shaped region ma n of the n-th layer of the slice data by a two-dot chain line.
  • the shaped region ma n-1 of the (n-1) th layer are the same size as the shaped region ma n-2 of the n-2 th layer immediately below, also the n-th layer immediately above also the eye of the modeling area ma n is the same size. Therefore, the (n-1) th layer formation area mann -1 has no portion protruding outward from the ( n-2) th layer formation area mann-2 when viewed from below. no portion which protrudes outwardly from the shaped region ma n of the n-th layer when viewed from.
  • the control unit 34 as a result of the processing in steps S15 and S16, the outer periphery of the shaped region ma n-1 of the (n-1) th layer opa n-1 only (Fig. 30 Then, the satin part) is extracted.
  • step S17 the control unit 34 determines that there is no protruding portion pa n-1 into shaped region ma n-1, the process proceeds to step S25.
  • FIG. 31 shows the n-th layer data immediately below the slice data SD n-1 of the (n-1) th layer as another example of the intermediate layer in the case where the modeling region mann -1 does not have the protruding portion pann -1 .
  • the second layer of the slice data a diagram illustrating a first n-1 th layer of the slice data SD n-1 of the configuration when stacked and n-th layer of the slice data immediately above.
  • FIG 31 it illustrates the first n-1 th layer of the slice data SD n-1 a shaped region ma n-1 by the solid line.
  • the shaped region ma n-2 of the n-2 layer of the slice data indicated by a chain line indicates a shaped region ma n of the n-th layer of the slice data by a two-dot chain line.
  • the modeling area mann -1 of the ( n-1) th layer is smaller than the modeling area mann -2 of the immediately lower n- 2th layer, and the modeling area of the nth layer immediately above is formed. smaller than the area ma n. Therefore, the (n-1) th layer formation area mann -1 has no portion protruding outward from the ( n-2) th layer formation area mann-2 when viewed from below. no portion which protrudes outwardly from the shaped region ma n of the n-th layer when viewed from.
  • control unit 34 performs only the outer peripheral portion opan -1 of the modeling region mann -1 of the ( n-1 ) th layer (FIG. 31). Then, the satin part) is extracted.
  • step S17 the control unit 34 determines that there is no protruding portion pa n-1 into shaped region ma n-1, the process proceeds to step S25.
  • the control unit 34 controls the laser beam emitting unit 29 based on the slice data SD n ⁇ 1 of the (n ⁇ 1) th layer as the intermediate layer, and this slice data of shaped region of the n-1 layer of a thin layer corresponding to the shaped region ma n-1 of the SD n-1, for the portion (outer peripheral portion) corresponding to the outer peripheral portion opa n-1, the laser beam Irradiation is performed at an energy density E 1 higher than the normal energy density E 2 , and laser light is irradiated at a normal energy density E 2 to a portion (center portion) corresponding to the inner portion of the outer peripheral portion opa n ⁇ 1. Irradiate.
  • control unit 34 controls the laser beam emitting unit 29 to irradiate the light source 30 with the normal energy density E 2 to the outer peripheral portion in the modeling region of the (n ⁇ 1) th thin layer.
  • the laser beam is emitted with an output P 1 larger than the output (normal output) P 2 in the case, and the scanning speed (normal scanning speed) V 2 and the scanning when the laser beam is irradiated with the normal energy density E 2 of the driver 33.
  • the laser beam is zigzag scanned at the same scanning speed V 1 and scanning line interval SS 1 as the line interval (normal scanning line interval) SS 2 .
  • control unit 34 to the central portion of the shaping region of the n-1 layer of the thin layer, in the normal output P 2 together emit laser light source 30, usually the driver 33 the laser beam is zigzag scanned in the scanning speed V 2 and the scanning line spacing SS 2.
  • the order of laser beam emission and scanning is not limited to this.
  • the laser beam may be emitted and scanned to the outer peripheral portion.
  • the energy density E of the laser beam received by the outer peripheral portion in the modeling area of the (n ⁇ 1) th thin layer as the intermediate layer is changed to an energy density E 1 higher than the normal energy density E 2. while the energy density E of the laser beam central portion of the inner peripheral portion is subjected to the usual energy density E 2.
  • step S25 the (n-1) th solidified layer is formed in the thin-shaped modeling region of the (n-1) th layer.
  • FIG. 32A is a top view showing the configuration of the (n ⁇ 1) th solidified layer as an example of the intermediate layer when there is no protrusion in the modeling region, and FIG. It is sectional drawing in the VIII-VIII line of a).
  • a solidified layer 48a is formed in the modeling region MA n-1 of the ( n-1) th thin layer 48 as the intermediate layer.
  • the solidified layer 48a of the (n-1) th layer is shown by a solid line.
  • the (n-2) th solidified layer 49a formed immediately below the solidified layer 48a is indicated by a one-dot chain line
  • the n-th solidified layer 50a formed immediately above is indicated by a two-dot chain line. ing.
  • the central portion CA n-1 shown as plain in FIGS. 32 (a) and (b) has a normal energy density E 2 . Laser light is irradiated.
  • the outer peripheral portion OPA n-1 indicated by the mesh in FIGS. 32A and 32B is irradiated with laser light at an energy density E 1 higher than the normal energy density E 2 .
  • the powder material 8 of the outer peripheral portion OPA n-1 can be firmly melt-bonded.
  • the surface (upper surface 48b, lower surface 48c and side surface 48d) of the solidified layer 48a of the outer peripheral portion open pores formed in the OPA n-1 of the portion of the laser light is irradiated in a normal energy density E 2
  • E 2 The number of open pores formed in some cases can be reduced.
  • closing pores formed on the outer peripheral portion OPA n-1 of the portion of the interior of the solidified layer 48a is also made smaller than the closed pores formed when laser light is irradiated in a normal energy density E 2 be able to.
  • the porosity of the pores (open pores and closed pores) formed in the outer peripheral portion OPA n-1 of the solidified layer 48a is in the range of 0.1% to 5%, preferably 0.1% to 1%. It can be reduced to the range.
  • FIG. 33 (a) is a top view showing the configuration of the (n ⁇ 1) th solidified layer as another example of the intermediate layer when there is no protruding portion in the modeling region
  • FIG. FIG. 34 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG.
  • a solidified layer 51a is formed in the modeling region MA n-1 of the ( n-1) th thin layer 51 as the intermediate layer.
  • the solidified layer 51a of the (n-1) th layer is shown by a solid line.
  • the (n-2) -th solidified layer 52a formed immediately below the solidified layer 51a is indicated by a one-dot chain line
  • the n-th solidified layer 53a formed immediately thereon is indicated by a two-dot chain line. ing.
  • the central portion CA n ⁇ 1 shown as plain in FIGS. 33 (a) and (b) has a normal energy density E 2 . Laser light is irradiated.
  • the outer peripheral portion OPA n-1 shown by the mesh in FIGS. 33A and 33B is irradiated with laser light at an energy density E 1 higher than the normal energy density E 2 .
  • the powder material 8 of the outer peripheral portion OPA n-1 can be firmly melt-bonded.
  • the surface (upper surface 51b, lower surface 51c and side surface 51d) of the solidified layer 51a of the outer peripheral portion open pores formed in the OPA n-1 of the portion of the laser light is irradiated in a normal energy density E 2
  • E 2 The number of open pores formed in some cases can be reduced.
  • closing pores formed on the outer circumferential portion OPA n-1 portion of the interior of the solidified layer 51a is also made smaller than the closed pores formed when the laser beam is irradiated in the usual energy density E 2 be able to.
  • the porosity of the pores (open pores and closed pores) formed in the outer peripheral portion OPA n-1 of the solidified layer 51a is in the range of 0.1% to 5%, preferably 0.1% to 1%. It can be reduced to the range.
  • step S25 After performing the process of step S25 in this way, the process proceeds to step S20 described above.
  • Laser light is irradiated to the entire 40 modeling area MA 1 at an energy density E 1 higher than the normal energy density E 2, and the thin layers 41 and 42 of the second layer and the third layer (both are intermediate layers).
  • the protruding portions PA 2 and PA 3 and the overlapping portions OA 2 and OA 3 are irradiated with laser light at a high energy density E 1
  • the central portions CA 2 and CA 3 are irradiated with the laser light. Irradiation is performed at a normal energy density E 2
  • laser light is irradiated at a high energy density E 1 on the entire modeling region MA 4 of the fourth layer (uppermost layer) thin layer 43.
  • the whole of the building area MA 1 of the lowermost thin layer 40, protruding portion PA 2 of the shaped region MA 2, MA 3 thin layers 41, 42 of the intermediate layer, PA 3 and the overlapping portion OA 2, OA 3 , and the entire powder material 8 of the modeling region MA 4 of the uppermost thin layer 43 can be firmly melt-bonded.
  • the entire surface of the lowermost solidified layer 40a to be exposed to the atmosphere, the protruding portion PA 2, PA 3 of the solidified layer 41a, 42a surface of the intermediate layer portion, and the top layer of the solidified layer 43a the entire surface, i.e. the open pores formed on the entire surface of the shaped article 44, than the open pores laser light in conventional energy density E 2 throughout the solidified layer 40a ⁇ 43a are formed when irradiated Can be reduced.
  • the overlapping portions OA 2 , OA 3 become room for the protruding portions PA 2 , PA 3 , and the end on the central portion CA 2 side of the protruding portion PA 2 of the surface of the solidified layer 41 a that may be exposed to the atmosphere. It is possible to suppress the formation of open pores in the CE 2 portion and the end CE 3 portion on the central portion CA 3 side of the protruding portion PA 3 in the surface of the solidified layer 42a.
  • the solidified layer 43a directly above the central portion CA 2 side near the edge CE 2 steps solidified layer 40a immediately below the solidified layer 41a is of being protruding portion PA 2 which occur in the intermediate layer, and the intermediate layer from the solidified layer 42a the peripheral edge CE 3 of the central portion CA 3 side of the protruding portion PA 3 in which step is formed may be reinforced by the overlapping portion OA 2, OA 3 rigidly melted and solidified.
  • the solidified layers 40a to 43a are deformed or the solidified layers 40a to 43a are peeled off. Can be suppressed, and the strength of the modeled object can be improved.
  • FIG. 34 is a diagram showing a cross-sectional structure in the height direction (Z direction) of a shaped object according to a comparative example.
  • the shaped article 54 according to the comparative example includes solidified layers 55a to 58a having the same size and shape as the solidified layers 40a to 43a of the shaped article 44 according to this embodiment shown in FIG.
  • the outer peripheral portion OPA 1 of the lowermost solidified layer 55a and the outer peripheral portions OPA 2 and OPA 3 of the intermediate solidified layers 56a and 57a of the shaped article 54 are shown.
  • the outer peripheral portion OPA 4 of the uppermost layer of the solidified layer 58a has been strongly melted and solidified by the laser beam of high energy density E 1 than conventional energy density E 2.
  • the molded article 54 according to the comparative example the outer peripheral portion OPA 1 part of the surface of the lowermost solidified layer 55a to be exposed to the air (the lower surface 55c and the side surface 55d), and the top layer of the solidified layer 58a Only open pores formed in the outer peripheral portion OPA 4 of the surface (the upper surface 58c and the side surface 58d) can be reduced.
  • the entire surface (the lower surface 40c and the side surface 40d) of the lowermost solidified layer 40a and the entire surface (the upper surface 43c and the side surface 43d) of the uppermost solidified layer 43a It is possible to reduce the number of open pores formed.
  • the portion of the outer peripheral portion OPA 2 in the surface (the lower surface 56c and the side surface 56d) of the intermediate solidified layer 56a exposed to the atmosphere, and the intermediate solidified layer 57a are changed from the protruding portions PA 2 and PA 3.
  • the open pores formed in the remaining portions RA 2 and RA 3 cannot be reduced.
  • protruding portions of the PA 2 including balance as described above of the surface of the solidified layer 41a of the intermediate layer (a lower surface 41c and the side surface 41d), and also the intermediate layer 42a on the surface (upper surface 42b, lower surface 42c and 42d side) can be reduced open pores formed in a portion of the protruding portion PA 3 containing the remainder of the.
  • the laser beam is not simply radiated to the outer peripheral portion at the energy density E 1 higher than the normal energy density E 2 among the plurality of thin layered regions. as in, by detecting a portion to be a surface of the shaped object, effective to be irradiated with laser light at high energy density E 1 for these parts to produce a molded product with high toughness (strength) It is.
  • the control unit 34 emits laser light with an output P 1 larger than the output P 2 when the light source 30 is irradiated with the normal energy density E 2 based on the formula (1).
  • the energy density E of the laser beam received by the thin layer forming region of the powder material 8 is set to the energy density E 1 higher than the normal energy density E 2 , but this is the method of increasing the energy density E of the laser beam. It is not limited to.
  • the control unit 34 which laser light is scanned at a slower scan speed V 1 than the scanning speed V 2 in the case of irradiating the driver 33 in a conventional energy density E 2, or irradiation with conventional energy density E 2
  • the energy density E of the laser beam received by the modeling region of the thin layer of the powder material 8 is made higher than the normal energy density E 2. it may be a high energy density E 1.
  • control unit 34 reduces the energy density E parameters (laser light output P, scanning speed V, and scanning line interval so that the scanning speed V is significantly slowed down while the laser light output P is slightly reduced.
  • the energy density E of the laser beam received by the modeling region of the thin layer of the powder material 8 may be set to the energy density E 1 higher than the normal energy density E 2. .
  • the energy density E of the laser beam received by the protruding portion and the overlapping portion in the thin modeling region of the intermediate layer is higher than the normal energy density E 2 by one zigzag scanning.
  • E 1 may in that way in two zigzag scanning.
  • control unit 34 controls the laser beam emitting unit 29, and in the first zigzag scanning, the laser beam is applied to the entire formation region of the thin layer of the intermediate layer including the protruding portion and the overlapping portion with normal energy. was irradiated at a density E2, the second zig-zag scan by irradiating a low energy density E 3 than normal energy density E 2 the laser beam only to the protruding portion and the overlapping portion, protruding portion and the overlapping portion
  • the energy density E 3 is set to 0.2 times to 1 times the size of the energy density E 2.
  • control unit 34 scans the laser beam by the zigzag scanning method with respect to both the protruding portion and the overlapping portion and the central portion of the thin modeling region of the intermediate layer.
  • the combination of laser beam scanning methods is not limited to this.
  • control unit 34 scans the center portion with the laser beam by the zigzag scanning method, and the protruding portion and the overlapping portion are scanned by the zigzag scanning method according to the shape and size of these portions.
  • a scanning method capable of shortening the time for example, a raster scanning method in which the scanning lines sc extending in the same direction as described above are arranged in parallel, or a scanning method in which the scanning lines sc are arranged spirally along the outer peripheral line ol. Laser light may be scanned.
  • the object is manufactured, among the n-layer solidified layers constituting the modeled object, the lowermost solidified layer, the protruding portion and the overlapping portion of the solidified layer of the intermediate layer, and the open layer formed in the uppermost solidified layer There are fewer pores and closed pores.
  • the number of pores formed in the central portion of the solidified layer of the intermediate layer is reduced as follows.
  • a modeled object for example, modeled object 44 manufactured by the manufacturing method of the first embodiment described above is taken out from the powder material layer (see FIG. 18) of the preparation container of the powder bed fusion bonding apparatus. Thereafter, the shaped object is placed in a liquid such as water at room temperature (for example, 20 ° C.) in a pressure vessel of a cold isostatic press manufactured by Nikkiso Co., Ltd. and isotropic at a pressure of about 100 MPa. Pressurize. Such a pressing method is also called a CIP (ColdCIsostatic Press) method.
  • CIP ColdCIsostatic Press
  • the porosity of the pores (open pores and closed pores) formed in the central part of the solidified layer of the intermediate layer is in the range of 0.1% to 5%, preferably in the range of 0.1% to 1%. Can be reduced. That is, the porosity range can be made the same as the porosity range of the pores formed in the lowermost solidified layer, the protruding portion and the overlapping portion of the solidified layer of the intermediate layer, and the uppermost solidified layer. .
  • the shaped object produced by the production method of the first embodiment is isotropically pressurized by the CIP method. For this reason, the pore formed in the center part of the solidified layer of the intermediate
  • the stress when stress is applied to the modeled object, the stress is concentrated on the pores formed in the central portion of the solidified layer of the intermediate layer, and the modeled object is prevented from being easily broken from the pores. And the toughness (strength) of the shaped article can be further improved. As a result, it is possible to obtain a strength close to that of a modeled object produced by an injection molding apparatus.
  • a modeled object prepared larger than the designed dimension by the manufacturing method of the first embodiment is prepared so that the designed dimension is obtained after compression.
  • the extent to which the size is larger than the design dimension is set according to the type (hardness) of the powder material.
  • a shaped article when a shaped article is isotropically pressurized by the CIP method, the shaped article may be deformed by the pressure. For this reason, it is useful to prepare a modeled object manufactured by the manufacturing method of the first embodiment, that is, a modeled object in which the periphery of the center part side end of the protruding part is reinforced by the overlapping part in the solidified layer of the intermediate layer.
  • the modeled object is isotropically pressurized by the CIP method, but the method of pressing the modeled object is not limited to this.
  • a WIP (Warm Isostatic Press) method in which water is isotropically pressed using water of about 90 ° C. or oil of about 120 ° C. according to the material of the model may be employed as a method of pressing the model. .
  • Thin layer forming area of powder material OPA 2 , OPA 3 , OPA n-1 ... Peripheral portion of thin layer forming area, PA 2 , PA 3 , PA n-1 ... Projection part of thin layer forming area, OA 2 , OA 3 , OA n-1 ... the overlapping part of the thin layered formation area, CA 2 , CA 3 , CA n-1 ... the center part of the thin layered forming area, CE 2 , CE 3 ... the center of the protruding part Ends on the part side, RA 2 , RA 3 ...

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Abstract

【課題】造形物の強度を向上させる粉末床溶融結合造形物及びその作製方法を提供すること。 【解決手段】樹脂粉末の層にレーザ光を照射する工程では、ｎ層の樹脂粉末の層のうち、下から第１層目の樹脂粉末の層の造形領域にレーザ光を第１のエネルギーで照射し、第２層目乃至第ｎ－１層目の樹脂粉末の層の各々の造形領域のうち、上下に隣接する樹脂粉末の層の造形領域のうちの少なくとも一方から外側にはみ出しているはみ出し部、及び隣接する樹脂粉末の層の造形領域と重なるはみ出し部の内側の少なくとも樹脂粉末の層の厚さ分の幅の重なり部にレーザ光を第１のエネルギーで照射し、はみ出し部及び重なり部の内側の中央部にレーザ光を第１のエネルギーよりも低い第２のエネルギーで照射し、第ｎ層目の樹脂粉末の層の造形領域にレーザ光を第１のエネルギーで照射する。

Description

粉末床溶融結合造形物及びその作製方法
　本発明は、粉末床溶融結合造形物及びその作製方法に関する。
　近年、機能試験用試作部品や少量多品種の製品に使用される部品等を造形する造形装置への要望が増えてきている。
　このような造形装置として、光造形装置や粉末床溶融結合装置などがある。
　これらの造形装置のうち、粉末床溶融結合装置では、収納容器内に粉末材料を収納している。その粉末材料をリコータによって収納容器から作製容器に運搬して、作製容器内の造形用テーブルの上に粉末材料の薄層を形成する。次に、その粉末材料の薄層の所定の領域にレーザ光を照射することにより、この領域の粉末材料を溶融結合し、固化して、固化層を形成する。
　このような粉末材料の薄層の形成、及びこの薄層での固化層の形成を繰り返し行うことにより、造形用テーブルの上に固化層を積層していき、３次元造形物を作製する。
　造形物の作製で使用される粉末材料としては、樹脂粉末、金属粉末、セラミック粉末、及びこれらの混合粉末がある。
国際公開第２０１５／１４５８４４号 特表平８－５０４１３９号公報
　樹脂粉末を使用して粉末床溶融結合装置で造形物を作製した場合、その造形物は、同じ種類の樹脂を使用して射出成型装置で作製された造形物に比べると、金型を作製する必要がないため短期間で作製することができるものの、作製時に圧力が加えられていないために強度が低くなってしまう。
　以上より、粉末床溶融結合造形物及びその作製方法において、造形物の強度を向上させることを目的とする。
　開示の技術の一観点によれば、樹脂の固化層がｎ（ｎは３以上の整数）層積層された粉末床溶融結合造形物であって、前記ｎ層の固化層のうち、下から第１層目の前記固化層は、第１のエネルギーで溶融固化され、第２層目乃至第ｎ－１層目の前記固化層の各々は、上下に隣接する前記固化層のうちの少なくとも一方から外側にはみ出しているはみ出し部、及び前記隣接する固化層と重なる前記はみ出し部の内側の少なくとも前記固化層の厚さ分の幅の重なり部が前記第１のエネルギーで溶融固化され、前記はみ出し部及び前記重なり部の内側の中央部が前記第１のエネルギーよりも低い第２のエネルギーで溶融固化され、第ｎ層の前記固化層は、前記第１のエネルギーで溶融固化された粉末床溶融結合造形物が提供される。
　開示の技術の他の観点によれば、樹脂粉末の層を形成する工程と、前記樹脂粉末の層を形成した後に前記樹脂粉末の層の造形領域にレーザ光を照射して、前記造形領域の前記樹脂粉末を溶融結合し、固化して、固化層を形成する工程とを繰り返すことにより、ｎ（ｎは３以上の整数）層の前記樹脂粉末の層を形成すると共に、前記ｎ層の樹脂粉末の層内に前記ｎ層の前記固化層を積層して造形物を作製する粉末床溶融結合造形物の作製方法であって、前記樹脂粉末の層にレーザ光を照射する工程では、前記ｎ層の樹脂粉末の層のうち、下から第１層目の前記樹脂粉末の層の前記造形領域に前記レーザ光を第１のエネルギーで照射し、第２層目乃至第ｎ－１層目の前記樹脂粉末の層の各々の前記造形領域のうち、上下に隣接する前記樹脂粉末の層の前記造形領域のうちの少なくとも一方から外側にはみ出しているはみ出し部、及び前記隣接する樹脂粉末の層の前記造形領域と重なる前記はみ出し部の内側の少なくとも前記樹脂粉末の層の厚さ分の幅の重なり部に前記レーザ光を前記第１のエネルギーで照射し、前記はみ出し部及び前記重なり部の内側の中央部に前記レーザ光を前記第１のエネルギーよりも低い第２のエネルギーで照射し、第ｎ層目の前記樹脂粉末の層の前記造形領域に前記レーザ光を前記第１のエネルギーで照射する粉末床溶融結合造形物の作製方法が提供される。
　開示の技術の一観点によれば、ｎ層の樹脂粉末の層のうち、下から第１層目の樹脂粉末の層の造形領域にレーザ光を第１のエネルギーで照射し、第２層目乃至第ｎ－１層目の樹脂粉末の層の各々の造形領域のうち、上下に隣接する樹脂粉末の層の造形領域のうちの少なくとも一方から外側にはみ出しているはみ出し部、及び隣接する樹脂粉末の層の造形領域と重なるはみ出し部の内側の少なくとも樹脂粉末の層の厚さ分の幅の重なり部にレーザ光を第１のエネルギーで照射し、はみ出し部及び重なり部の内側の中央部にレーザ光を第１のエネルギーよりも低い第２のエネルギーで照射し、第ｎ層目の樹脂粉末の層の造形領域にレーザ光を第１のエネルギーで照射している。
　このため、第１層目の樹脂粉末の層の造形領域、第２層目乃至第ｎ－１層目の樹脂粉末の層の各々の造形領域のうちのはみ出し部及び重なり部、及び第ｎ層目の樹脂粉末の層の造形領域の樹脂粉末を強固に溶融結合させることができる。
　この結果、大気に曝される第１層目の固化層の表面、第２層目乃至第ｎ－１層目の固化層の各々の表面のうちのはみ出し部の部分、及び第ｎ層目の固化層の表面、つまり粉末床溶融結合造形物の表面の全体に形成される開放気孔を、ｎ層の樹脂粉末の層の造形領域の全体にレーザ光を第２のエネルギーで照射した場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
　更に、重なり部がはみ出し部の余地となり、大気に曝される可能性がある第２層目乃至第ｎ－１層目の固化層の各々の表面のうちのはみ出し部の中央部側の端の部分に、開放気孔が形成されるのを抑制することができる。
　これらにより、造形物に応力が印加されたときに開放気孔に応力が集中して、その開放気孔を起点にして造形物が破断し易くなるのを抑制することができ、造形物の靭性（強度）を向上させることができる。
図１は、樹脂粉末を使用して粉末床溶融結合装置で作製された造形物の構造の一例を示す断面図である。 図２は、本実施形態に係る粉末床溶融結合装置の構成の一例を説明する図である。 図３（ａ）は、粉末床溶融結合装置の筐体以外の構成を示す上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩ－Ｉ線における断面図である。 図４は、レーザ光出射部の構成を説明するブロック図である。 図５は、作製する造形物を４つの層に分割した場合における、造形物の下から第１層目（最下層）のスライスデータの構成の一例を説明する図である。 図６は、作製する造形物を４つの層に分割した場合における、造形物の下から第２層目（中間層）のスライスデータの構成の一例を説明する図である。 図７は、作製する造形物を４つの層に分割した場合における、造形物の下から第３層目（中間層）のスライスデータの構成の一例を説明する図である。 図８は、作製する造形物を４つの層に分割した場合における、造形物の下から第４層目（最上層）のスライスデータの構成の一例を説明する図である。 図９（ａ），（ｂ）は、レーザ光の走査方法の一例としてのジグザグ走査の方法を説明する図である。 図１０は、粉末材料のバッファ層の形成途中の断面図（その１）である。 図１１は、粉末材料のバッファ層の形成途中の断面図（その２）である。 図１２は、粉末材料のバッファ層の形成途中の断面図（その３）である。 図１３は、粉末材料のバッファ層の形成途中の断面図（その４）である。 図１４は、造形物の作製途中の断面図（その１）である。 図１５は、造形物の作製途中の断面図（その２）である。 図１６は、造形物の作製途中の断面図（その３）である。 図１７は、造形物の作製途中の断面図（その４）である。 図１８は、造形物の作製途中の断面図（その５）である。 図１９は、造形物を作製する際に制御部において行う、ｎ（ｎは３以上の整数）層の粉末材料の薄層の造形領域に照射するレーザ光のエネルギー密度の調整方法を説明するフローチャート（その１）である。 図２０は、造形物を作製する際に制御部において行う、ｎ（ｎは３以上の整数）層の粉末材料の薄層の造形領域に照射するレーザ光のエネルギー密度の調整方法を説明するフローチャート（その２）である。 図２１（ａ）は、最下層としての下から第１層目の固化層の構成を示す上面図であり、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）のＩＩ－ＩＩ線における断面図である。 図２２は、中間層の一例としての第２層目のスライスデータに、直下の第１層目のスライスデータと、直上の第３層目のスライスデータとを重ねたときの第２層目のスライスデータの構成を説明する図である。 図２３は、中間層の別例としての第３層目のスライスデータに、直下の第２層目のスライスデータと、直上の第４層目のスライスデータとを重ねたときの第３層目のスライスデータの構成を説明する図である。 図２４は、外周部の一部にはみ出し部が重なっている場合の中間層の一例としての第ｎ－１層目のスライスデータに、直下の第ｎ－２層目のスライスデータと、直上の第ｎ層目のスライスデータとを重ねたときの第ｎ－１層目のスライスデータの構成を説明する図である。 図２５（ａ）は、中間層の一例としての第２層目の固化層の構成を示す上面図であり、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図である。 図２６（ａ）は、中間層の別例としての第３層目の固化層の構成を示す上面図であり、図２６（ｂ）は、図２６（ａ）のＩＶ－ＩＶ線における断面図である。 図２７（ａ）は、外周部の一部にはみ出し部が重なっている場合の中間層の一例としての第ｎ－１層目の固化層の構成を示す上面図であり、図２７（ｂ）は、図２７（ａ）のＶ－Ｖ線における断面図であり、図２７（ｃ）は、図２７（ａ）のＶＩ－ＶＩ線における断面図である。 図２８（ａ）は、最上層としての第４層目の固化層の構成を示す上面図であり、図２８（ｂ）は、図２８（ａ）のＶＩＩ－ＶＩＩ線における断面図である。 図２９は、本実施形態に係る粉末床溶融結合造形物の高さ方向の断面構造を示す図である。 図３０は、造形領域にはみ出し部がない場合の中間層の一例としての第ｎ－１層目のスライスデータに、直下の第ｎ－２層目のスライスデータと、直上の第ｎ層目のスライスデータとを重ねたときの第ｎ－１層目のスライスデータの構成を説明する図である。 図３１は、造形領域にはみ出し部がない場合の中間層の別例としての第ｎ－１層目のスライスデータに、直下の第ｎ－２層目のスライスデータと、直上の第ｎ層目のスライスデータとを重ねたときの第ｎ－１層目のスライスデータの構成を説明する図である。 図３２（ａ）は、造形領域にはみ出し部がない場合の中間層の一例としての第ｎ－１層目の固化層の構成の一例を示す上面図であり、図３２（ｂ）は、図３２（ａ）のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線における断面図である。 図３３（ａ）は、造形領域にはみ出し部がない場合の中間層の別例としての第ｎ－１層目の固化層の構成を示す上面図であり、図３３（ｂ）は、図３３（ａ）のＩＸ－ＩＸ線における断面図である。 図３４は、比較例に係る粉末床溶融結合造形物の高さ方向の断面構造を示す図である。
　本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が検討した事項について説明する。
　造形物の強度を表す性質の一つとして、例えば、粘り強さを示す靭性がある。この靭性が小さいと、造形物が破断し易くなる。
　本願発明者は、樹脂粉末を使用して粉末床溶融結合装置で造形物を作製した場合に靭性が小さくなる原因を調べたところ、その原因は造形物に形成される気孔（pore）にあることを見出した。
　図１は、樹脂粉末を使用して粉末床溶融結合装置で作製された造形物の構造の一例を示す断面図である。
　図１に示すように、樹脂粉末を使用して粉末床溶融結合装置で作製された造形物には気孔が形成されていることがある。このような気孔には、造形物１００の表面（上面１００ａ，下面１００ｂ，及び側面１００ｃ）に形成される開いた空間の開放気孔（open pore）ＯＰと、造形物１００の内部に形成される閉じた空間の閉鎖気孔（closed pore）ＣＰとがある。
　例えば、造形物１００の表面１００ａ～１００ｃに開放気孔ＯＰが形成されている場合には、造形物１００に応力が印加されたときに開放気孔ＯＰに応力が集中して、その開放気孔ＯＰを起点にして造形物１００が破断し易くなると考えられる。
　このような検討を踏まえて、本実施形態では、以下のようにして造形物の表面に開放気孔が形成されるのを抑制して、造形物の靭性（強度）を向上させる。
　（第１実施形態）
　本実施形態に係る粉末床溶融結合造形物を、その作製方法及び作製装置と共に説明する。
　まず、造形物の作製装置としての粉末床溶融結合装置の構成について説明する。
　図２は、粉末床溶融結合装置の構成の一例を説明する図である。また、図３（ａ）は、粉末床溶融結合装置の筐体以外の構成を示す上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩ－Ｉ線における断面図である。
　図２に示すように、粉末床溶融結合装置１は、その筐体２内に、粉末材料を収納する２つの収納容器３，４と、収納容器３，４の粉末材料を使用して造形物が作製される作製容器５とが収容される。
　その粉末材料の種類は特に限定されない。例えば、粉末材料として、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ナイロン６，ナイロン１１，及びナイロン１２（ナイロンは登録商標）等のポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、及びエラストマ（ＥＬ）などの熱可塑性の樹脂粉末を使用し得る。
　図３に示すように、これらの容器３～５のうち、収納容器３，４は、例えば、鋼板を曲げ及び溶接等の加工を行うことによって形成され、上から見たときに矩形状に開口した筒状の容器である。
　収納容器３，４の内側には、それぞれ供給用テーブル６，７が配置されている。その供給用テーブル６，７の上に外部から粉末材料８が供給される。また、供給用テーブル６，７の下面には、図示しないドライバに接続された支持棒９，１０が取り付けられている。これらのドライバによって支持棒９，１０を駆動することにより、支持棒９，１０を介して供給用テーブル６，７が収納容器３，４の内側を昇降する。
　一方、作製容器５は、例えば、鋼板を曲げ及び溶接等の加工を行うことによって形成され、上から見たときに正方形状に開口した筒状の容器である。
　作製容器５の内側には、造形用テーブル１１が配置されている。その造形用テーブル１１の上に収納容器３，４の粉末材料８が供給される。また、造形用テーブル１１の下面には、図示しないドライバに接続された支持棒１２が取り付けられている。このドライバによって支持棒９，１０を駆動することにより、支持棒１２を介して造形用テーブル１１が作製容器５の内側を昇降する。
　収納容器３，４及び作製容器５の上には、運搬板１３が設置されている。その運搬板１３の上にはリコータ１４が設けられている。
　運搬板１３は、上面１３ａ及び下面１３ｂが平坦な鋼板であり、３つの貫通孔１３ｃ～１３ｅが設けられている。
　これらの貫通孔１３ｃ～１３ｅのうち、図３では左側の貫通孔１３ｃ及び右側の貫通孔１３ｅは、収納容器３，４の上側の開口と同じ形状及び大きさとなっている。また、中央の貫通孔１３ｄは、作製容器５の上側の開口と同じ形状及び大きさとなっている。
　このため、貫通孔１３ｃの下に収納容器３が配置され、貫通孔１３ｄの下に作製容器５が配置され、貫通孔１３ｅの下に収納容器４が配置されたときに、貫通孔１３ｃ、貫通孔１３ｄ、及び貫通孔１３ｅが、それぞれ収納容器３の上側の開口、作製容器５の上側の開口、及び収納容器４の上側の開口に連通するようになる。
　また、リコータ１４は、運搬板１３の上面１３ａに対して垂直な方向に立てられた細長い金属板であり、図示しないドライバに接続されている。このドライバによってリコータ１４を駆動することにより、リコータ１４は運搬板１３の上面１３ａ上を左方向又は右方向に移動する。
　粉末床溶融結合装置１では、供給用テーブル６，７及び造形用テーブル１１を昇降させると共に、リコータ１４を左右に移動させることにより、収納容器３又は収納容器４の粉末材料８が運搬板１３の上面１３ａ及び貫通孔１３ｃ～１３ｅを介して作製容器５に運搬される。このようにして、収納容器３，４の粉末材料８を作製容器５に供給する。
　このため、収納容器３，４、供給用テーブル６，７、運搬板１３、及びリコータ１４によって粉末材料８の供給部（樹脂材料供給部）が構成されていると言える。
　図２に示すように、運搬板１３の上方の筐体２内の空間には、上部加熱部１５～１７及び反射板１８，１９が設けられている。
　図３に示すように、上部加熱部１５～１７のうち、上部加熱部１５は、収納容器３の上方に配置され、２本の棒状のヒータ２０，２１を備えている。また、上部加熱部１６は、収納容器４の上方に配置され、２本の棒状のヒータ２２，２３を備えている。
　これらのヒータ２０～２３は、赤外線ヒータ又は抵抗加熱型ヒータであり、上から見たときに収納容器３，４の長手側の側部の内側においてこれらの側部の各々と平行に配置されている。ヒータ２０～２３により、収納容器３，４の粉末材料８は上から加熱される。
　一方、上部加熱部１７は、作製容器５の上方に配置され、４本の棒状のヒータ２４～２７を備えている。
　これらのヒータ２４～２７は、赤外線ヒータ又は抵抗加熱型ヒータであり、上から見たときに作製容器５の全ての側部の内側においてこれらの側部の各々と平行に設置されている。これにより、作製容器５の粉末材料８は上から加熱される。
　また、反射板１８，１９は、図示しない筐体２内の支柱に取り付けられ、運搬板１３の上面１３ａに対して垂直な方向に立てられた金属板であり、収納容器３と作製容器５との間、及び作製容器５と収納容器４との間に配置されている。
　また、図３では左側の反射板１８は、作製容器５側の表面（右側の表面）が鏡面仕上げされ、右側の反射板１９は、作製容器５側の表面（左側の表面）が鏡面仕上げされている。
　これにより、反射板１８，１９はヒータ２４～２７の熱（赤外線）を反射して、作製容器５の粉末材料８を加熱することができる。このため、上部加熱部１７は、少ない消費電力で作製容器５の粉末材料８を所定の温度まで昇温させると共に、その温度を維持することができる。
　また、反射板１８，１９は、前述の筐体２内の支柱に固定された上部１８ａ，１９ａと、蝶番１８ｂ，１９ｂを介して上部１８ａ，１９ａに接続され、左右にスイング可能となっている下部１８ｃ，１９ｃからなる。このような反射板１８，１９の構造により、リコータ１４は下部１８ｃ，１９ｃを介して反射板１８，１９を通過可能となっている。
　なお、図示していないものの、粉末床溶融結合装置１には、上部加熱部１５～１７とは別の加熱部も設けられている。
　例えば、作製容器５の側部には、横から作製容器５の粉末材料８を加熱する側部加熱部が設けられている。更に、造形用テーブル１１と支持棒１２との間には、下から作製容器５の粉末材料８を加熱する下部加熱部が設けられている。また、運搬板１３の下面１３ｂには、運搬板１３に接する粉末材料８を加熱する運搬板加熱部が設けられている。これらの加熱部は、いずれも温度センサ付きの板状の抵抗加熱型ヒータを備えている。
　以上の収納容器３，４、作製容器５、運搬板１３、リコータ１４、上部加熱部１５～１７、及び反射板１８，１９等が筐体２内に配置されている。
　一方、図２に示すように、筐体２の上部には、２つのガラスの窓２ａ，２ｂが嵌め込まれている。これらの窓２ａ，２ｂのうち、一方の窓２ａの上方には温度検出部２８が設けられている。
　図３に示すように、温度検出部２８は、赤外線によって温度を検出する機器であり、上から見たときに作製容器５の側部の内側に配置されている。これにより、温度検出部２８は、作製容器５の開口と連通する運搬板１３の貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の表面温度を検出することが可能となっている。
　なお、温度検出部２８を複数用意して、これらの温度検出部２８の各々が、上から見たときに作製容器５の側部の内側において互いに異なる位置に配置されていてもよい。これにより、粉末材料８の表面温度をより高精度に検出することができる。
　また、図示していないものの、粉末床溶融結合装置１には、温度検出部２８の他に、収納容器３，４の開口と連通する運搬板１３の貫通孔１３ｃ，１３ｅ内の粉末材料８の表面温度をそれぞれ検出する温度検出部も設けられている。
　また、他方の窓２ｂの上方にはレーザ光出射部２９が設けられている。
　レーザ光出射部２９は、レーザ光を出射して走査する機器であり、上から見たときに作製容器５の側部の内側に配置されている。そのレーザ光出射部２９の構成は以下のようになっている。
　図４は、レーザ光出射部２９の構成を説明するブロック図である。
　図４に示すように、レーザ光出射部２９は、光源３０、ミラー３１、レンズ３２、及びドライバ３３を備えている。
　これらの部分３０～３３のうち、光源３０は、例えば、波長１０．６μｍのレーザ光を出射するＣＯ２レーザ光源である。なお、光源３０は、ＣＯ２レーザ光源に限定されず、波長１．０７μｍのレーザ光を出射するファイバレーザ光源であってもよい。
　ミラー３１は、Ｘミラー３１ａとしてのガルバノメータミラーと、Ｙミラー３１ｂとしてのガルバノメータミラーとを有し、Ｘミラー３１ａ及びＹミラー３１ｂの角度を変えることによって光源３０から出射されたレーザ光の角度を変える。
　レンズ３２は、光源３０から出射されたレーザ光の動きに従って移動して、レーザ光の焦点距離を変える。
　そして、ドライバ３３は、Ｘミラー３１ａ及びＹミラー３１ｂの角度を変えると共に、レンズ３２を移動させる。
　レーザ光出射部２９において、光源３０から出射されたレーザ光は、レンズ２２、Ｘミラー３１ａ、及びＹミラー３１ｂをこの順序で通過する。このとき、ドライバ３３の駆動によってＸミラー３１ａ及びＹミラー３１ｂの角度を変えることにより、レーザ光がＸ方向及びＹ方向に走査されて、貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の表面の特定の領域に照射されるようになる。更に、ドライバ３３の駆動によってレンズ３２を移動させることにより、レーザ光の焦点が粉末材料８の表面で合うようになる。
　また、図２に示すように、筐体２の外には制御部３４が配置されている。
　制御部３４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを備えたコンピュータによって構成されている。そのメモリには、造形物の作製に関する種々の処理を行うためのプログラムが格納されていて、制御部３４は、そのプログラムに基づいて粉末床溶融結合装置１の種々の機器を制御する。
　例えば、制御部３４は、支持棒９，１０，１２のドライバに制御信号を出力して、収納容器３，４の供給用テーブル６，７及び作製容器５の造形用テーブル１１を昇降させる。更に、制御部３４は、リコータ１４のドライバに制御信号を出力して、リコータ１４を運搬板１３の上面１３ａ上を左右に移動させる。
　また、制御部３４は、造形物の作製で使用する粉末材料８の種類と、温度検出部２８及びその他の温度検出部から出力された運搬板１３の貫通孔１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ内の粉末材料８の表面温度のデータとに基づいて、上部加熱部１５～１７のヒータ２０～２７に制御信号を出力して、貫通孔１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ内の粉末材料８の表面温度をそれぞれ調整する。
　更に、制御部３４は、その他の加熱部については、ヒータの温度センサから出力された温度のデータに基づいて、そのヒータに制御信号を出力して、作製容器５内の粉末材料８の温度、及び運搬板１３上の粉末材料８の温度を調整する。
　更にまた、制御部３４は、前述した粉末材料８の種類と、作製する３次元造形物のスライスデータ（描画パターン）とに基づいて、レーザ光出射部２９に制御信号を出力して、貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の表面の薄層のうちのレーザ光を照射する領域、及びレーザ光のエネルギー密度を調整する。
　ここで、造形物のスライスデータについて説明する。
　スライスデータは、作製する３次元造形物を高さ方向（Ｚ方向）に所定の間隔（例えば、０．１ｍｍ）でスライスして複数の層に分割したときの、各層の平面方向（Ｘ方向及びＹ方向）の位置等を含むデータである。
　図５～図８は、作製する造形物を４つの層に分割した場合における各層のスライスデータの構成の一例を説明する図である。図５～図８のうち、図５のスライスデータは造形物の下から第１層目（最下層）のスライスデータであり、図６のそれは第２層目（中間層）のスライスデータであり、図７のそれは第３層目（中間層）のスライスデータであり、図８のそれは第４層目（最上層）のスライスデータである。
　例えば、図５に示すように、第１層目のスライスデータＳＤ１は、造形物の第１層目となる造形領域ｍａ１のデータを含んでいる。その造形領域ｍａ１を含めてスライスデータＳＤ１内の点の位置はＸ方向及びＹ方向の座標で表される。なお、スライスデータＳＤ１の外周は運搬板１３の貫通孔１３ｄ（又は、作製容器５の開口）の外周に対応している。
　残りの第２層目～第４層目のスライスデータＳＤ２～ＳＤ４についても、第１層目のスライスデータＳＤ１と同様の構成となっている。
　また、レーザ光の走査方法について説明する。図９は、レーザ光の走査方法の一例としてのジグザグ走査方法を説明する図である。
　ジグザグ走査方法では、まず、図９（ａ）に示すように、スライスデータＳＤの造形領域ｍａの外周線ｏｌよりも若干内側の部分に対して、レーザ光の移動距離及び移動方向を示す走査線ｓｃ１～ｓｃ９をジグザグ状に配置する。具体的には、Ｘ方向に伸びる奇数本目の走査線ｓｃ１，ｓｃ３，ｓｃ５，ｓｃ７，ｓｃ９を間隔をおいて平行に配置し、更にＸ方向に対して鋭角の角度の方向に伸びる偶数本目の走査線ｓｃ２，ｓｃ４，ｓｃ６，ｓｃ８を間隔を置いて平行に配置する。そして、走査線ｓｃ１～ｓｃ９の端点同士を接続する。
　更に、図９（ｂ）に示すように、スライスデータＳＤの造形領域ｍａの外周線ｏｌ上に走査線ｓｃ１０～ｓｃ１３を配置する。そして、走査線ｓｃ１０～ｓｃ１３の端点同士を接続する。
　制御部３４は、前述したスライスデータＳＤ１～ＳＤ４及びジグザグ走査方法に基づいて、レーザ光出射部２９を制御して、スライスデータＳＤ１～ＳＤ４の造形領域ｍａ１～ｍａ４に対応する運搬板１３の貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の薄層の領域（造形領域）に、レーザ光を出射させ走査させる。このようにして、粉末材料８の薄層の造形領域にレーザ光を照射する。
　レーザ光の走査方法はジグザグ走査方法に限定されない。
　例えば、レーザ光の走査方法として、スライスデータＳＤの造形領域ｍａに対して、同じ方向（例えば、Ｘ方向やＹ方向）に伸びる走査線ｓｃを間隔をおいて平行に配置するラスター走査方法や、走査線ｓｃを外周線ｏｌに沿って間隔をおいて渦巻き状に配置する走査方法を使用してもよい。
　また、レーザ光のエネルギー密度について説明する。そのエネルギー密度は以下の式（１）で表される。
　Ｅ＝Ｐ／（Ｖ・ＳＳ・ｅ）　…（１）
　式（１）において、Ｅはレーザ光のエネルギー密度（Ｊ／ｍ３）であり、Ｐはレーザ光の出力（Ｗ）であり、Ｖはレーザ光の走査速度（ｍ／ｓ）であり、ＳＳはレーザ光の走査間隔（ｍ）であり、ｅは粉末材料８の薄層の厚さ（ｍ）である。
　式（１）から分かるように、例えば、粉末材料８の薄層の厚さｅが同じである場合には、出力Ｐを大きくする、走査速度Ｖを遅くする、又は走査間隔ＳＳを狭くすることにより、粉末材料８の薄層の造形領域にレーザ光を照射するときに、その造形領域が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを高くすることができる。
　エネルギー密度Ｅのパラメータのうち、粉末材料８の薄層の厚さｅ以外のレーザ光の出力Ｐ、走査速度Ｖ、及び走査間隔ＳＳは、レーザ光出射部２９を制御することによって変更可能なパラメータである。
　制御部３４は、レーザ光出射部２９を制御して、レーザ光の出力Ｐ、走査速度Ｖ、及び走査間隔ＳＳのいずれかを変えることにより、粉末材料８の薄層の造形領域が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを調整する。
　粉末床溶融結合装置１は以上のように構成されている。
　次に、粉末床溶融結合装置１を使用した造形物の作製方法を説明する。
　ここでは、説明を簡単にするために、粉末床溶融結合装置１の筐体２内に作製容器５、及び粉末材料８が供給された収納容器３，４が収容された後に、粉末床溶融結合装置１が図３（ｂ）に示す状態となっているものとする。
　すなわち、収納容器３，４の粉末材料８の上面が運搬板１３の上面１３ａと同じ高さになっている。また、作製容器５の造形用テーブル１１の上面が運搬板１３の上面１３ａと同じ高さになっている。そして、リコータ１４が運搬板１３の上面１３ａのうちの収納容器３の左側に配置されている。
　粉末床溶融結合装置１がこのような状態となっているときに、まず、制御部３４は、装置１の外部から入力された造形物の３次元データ及び粉末材料８の種類に基づいて造形物のスライスデータＳＤを作成し、メモリに記憶する。
　次に、制御部３４は、収納容器３の支持棒９のドライバ、収納容器４の支持棒１０のドライバ、作製容器５の支持棒１２のドライバ、及びリコータ１４のドライバを制御して、作製容器５の造形用テーブル１１の上に粉末材料８のバッファ層を形成する。
　粉末床溶融結合装置１では、作製容器５で作製される造形物が造形用テーブル１１の上面に固着しないようにするために、造形物の作製を開始する前に、造形用テーブル１１の上に粉末材料８のバッファ層を形成しておく。
　そのバッファ層の形成方法について説明する。図１０～図１３は、バッファ層の形成途中の断面図である。
　まず、図１０（ａ）に示すように、制御部３４は、左側の収納容器３の支持棒９のドライバを制御して、供給用テーブル６を上昇させる。これにより、収納容器３の粉末材料８を貫通孔１３ｃを介して運搬板１３の上面１３ａよりも上に突出させる。
　更に、制御部３４は、作製容器５の支持棒１２のドライバを制御して、造形用テーブル１１を粉末材料８の薄層の一層分の厚さ、例えば０．１ｍｍだけ下降させると共に、右側の収納容器４の支持棒１０のドライバを制御して、供給用テーブル７を下降させる。
　続いて、図１０（ｂ）に示すように、制御部３４は、リコータ１４のドライバを制御して、リコータ１４を運搬板１３の上面１３ａ上を右方向に移動させる。これにより、リコータ１４に上面１３ａから突出した収納容器３の粉末材料８を掻き取らせ、上面１３ａ及び貫通孔１３ｄを介して作製容器５に運搬させる。
　このようにして、収納容器３の粉末材料８を作製容器５に供給して、造形用テーブル１１の上に第１層目の粉末材料８の薄層３５を形成する。
　更に、図１１（ａ）に示すように、制御部３４は、リコータ１４を右方向に移動させる。これにより、リコータ１４に、薄層３５の形成に使用されずに残った粉末材料８を上面１３ａ及び貫通孔１３ｅを介して収納容器４に運搬させる。
　このようにして、残った粉末材料８を収納容器４に収納する。
　そして、制御部３４は、リコータ１４を収納容器４の右側の位置で停止させる。
　次に、図１１（ｂ）に示すように、制御部３４は、収納容器４の供給用テーブル７を上昇させる。これにより、収納容器４の粉末材料８を貫通孔１３ｅを介して運搬板１３の上面１３ａよりも上に突出させる。
　更に、制御部３４は、作製容器５の造形用テーブル１１を前述した粉末材料８の薄層の一層分の厚さだけ下降させると共に、収納容器３の供給用テーブル６を下降させる。
　続いて、図１２（ａ）に示すように、制御部３４は、リコータ１４を運搬板１３の上面１３ａ上を左方向に移動させる。これにより、リコータ１４に上面１３ａから突出した収納容器４の粉末材料８を掻き取らせ、上面１３ａ及び貫通孔１３ｄを介して作製容器５に運搬させる。
　このようにして、収納容器４の粉末材料８を作製容器５に供給して、造形用テーブル１１の上に第２層目の粉末材料８の薄層３６を形成する。
　更に、図１２（ｂ）に示すように、制御部３４は、リコータ１４を左方向に移動させる。これにより、リコータ１４は、薄層３６の形成に使用されずに残った粉末材料８を上面１３ａ及び貫通孔１３ｃを介して収納容器３に運搬する。
　このようにして、残った粉末材料８を収納容器３に収納する。
　そして、制御部３４は、リコータ１４を収納容器３の左側で停止させる。
　その後、作製容器５において、第１層目の薄層３５の形成と同じようにして、第２層目の薄層３６の上に第３層目の粉末材料８の薄層３７を形成し、更に第２層目の薄層３６の形成と同じようにして、第３層目の薄層３７の上に第４層目の粉末材料８の薄層３８を形成する。
　このような粉末材料８の薄層の形成を繰り返すことにより、図１３に示すように、作製容器５の造形用テーブル１１の上に粉末材料８の薄層３６～３８を積層していき、所定の厚さ（例えば、１０ｍｍの厚さ）のバッファ層３９を形成する。
　なお、図１３では、便宜上、４層の粉末材料８の薄層３６～３８をバッファ層３９として示しているが、実際の粉末材料８の薄層の層数はバッファ層３９の厚さに応じた層数となる。
　次に、制御部３４は、上部加熱部１５～１７のヒータ２０～２７を制御して、収納容器３，４の粉末材料８と作製容器５の粉末材料８とを予備加熱する。
　粉末床溶融結合装置１では、後述するように粉末材料８の薄層の造形領域にレーザ光を照射することにより、粉末材料８を溶融結合し、固化して、固化層を形成する。このとき、粉末材料８の薄層のうちのレーザ光が照射される造形領域とその周辺の領域との温度差が大きいと、レーザ光を照射した後に固化層に過度な収縮が生じて、固化層に反りが生じることがある。
　このような固化層の反りを抑制するために、造形物の作製を開始する前に、収納容器３，４の粉末材料８と作製容器５の粉末材料８とを予備加熱しておく。その予備加熱の方法を説明する。
　まず、制御部３４は、バッファ層３９の形成開始と同時に、上部加熱部１５～１７のヒータ２０～２７と、その他の加熱部（側部加熱部、下部加熱部、及び運搬板加熱部）のヒータとをオンにする。
　次に、制御部３４は、粉末材料８の種類と、温度検出部２８及びその他の温度検出部から出力された運搬板１３の貫通孔１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ内の粉末材料８の表面温度のデータとに基づいて、ヒータ２０～２７の発熱量を調整する。更に、制御部３４は、その他の加熱部については、ヒータの温度センサから出力された温度のデータに基づいて、ヒータの発熱量を調整する。
　これらにより、運搬板１３の貫通孔１３ｃ、貫通孔１３ｄ、及び貫通孔１３ｅ内の粉末材料８の表面は所定の温度まで上げられ、その温度に維持される。
　特に、作製容器５の開口に連通する貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の表面は、造形物の作製を開始するのに適した温度、例えば、粉末材料８の融点よりも１０℃～１５℃程度低い温度に維持される。
　例えば、粉末材料８としてポリプロピレンの粉末を使用する場合には、ポリプロピレンの融点は約１３０℃であるので、貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の表面は適温として約１１５℃～１２０℃の温度に維持される。
　このようにして、粉末材料８に対する予備加熱を行う。そして、このような予備加熱を、バッファ層３９を形成する間だけでなく、後述するバッファ層３９の上で造形物を作製する間も継続して行う。
　なお、予備加熱を行うために、バッファ層３９の形成開始と同時に粉末床溶融結合装置１の全てのヒータをオンにしているが、バッファ層３９の形成開始よりも前に粉末床溶融結合装置１の全てのヒータをオンにしてもよい。例えば、粉末床溶融結合装置１の筐体２内に収納容器３，４及び作製容器５が収容された直後に、粉末床溶融結合装置１の全てのヒータをオンにしてもよい。
　続いて、造形物の作製方法について説明する。図１４～図１８は、造形物の作製途中の断面図である。
　バッファ層３９の形成、及び粉末材料８に対する予備加熱を行った後、図１４（ａ）に示すように、制御部３４は、左側の収納容器３の供給用テーブル６を上昇させる。これにより、収納容器３の粉末材料８を貫通孔１３ｃを介して運搬板１３の上面１３ａよりも上に突出させる。
　更に、制御部３４は、造形用テーブル１１を前述した粉末材料８の薄層の一層分の厚さ（０．１ｍｍ）だけ下降させると共に、右側の収納容器４の供給用テーブル７を下降させる。
　続いて、図１４（ｂ）に示すように、制御部３４は、リコータ１４を運搬板１３の上面１３ａ上を右方向に移動させる。これにより、リコータ１４に上面１３ａから突出した収納容器３の粉末材料８を掻き取らせ、上面１３ａ及び貫通孔１３ｄを介して作製容器５に運搬させる。
　このようにして、バッファ層３９の上に造形物作製用としては第１層目の粉末材料８の薄層４０を形成する。
　更に、図１５（ａ）に示すように、リコータ１４を右方向に移動させることにより、リコータ１４に、薄層４０の形成に使用されずに残った粉末材料８を上面１３ａ及び貫通孔１３ｅを介して収納容器４に運搬させる。
　このようにして、残った粉末材料８を収納容器４に収納する。
　そして、制御部３４は、リコータ１４を収納容器４の右側で停止させる。
　次に、図１５（ｂ）に示すように、制御部３４は、第１層目のスライスデータＳＤ１に基づいてレーザ光出射部２９を制御して、スライスデータＳＤ１の造形領域ｍａ１に対応する第１層目の薄層４０の領域（造形領域）にレーザ光を出射させ走査させる。
　このようにして、第１層目の薄層４０の造形領域にレーザ光を照射する。これにより、この造形領域の粉末材料８を溶融結合し、固化して、第１層目の固化層４０ａを形成する。
　そして、制御部３４は、レーザ光の出射及び走査を停止させる。
　次に、図１６（ａ）に示すように、制御部３４は、右側の収納容器４の供給用テーブル７を上昇させる。これにより、収納容器４の粉末材料８を貫通孔１３ｅを介して運搬板１３の上面１３ａよりも上に突出させる。
　更に、制御部３４は、造形用テーブル１１を粉末材料８の薄層の一層分の厚さだけ下降させると共に、左側の収納容器３の供給用テーブル６を下降させる。
　続いて、図１６（ｂ）に示すように、制御部３４は、リコータ１４を運搬板１３の上面１３ａ上を左方向に移動させる。これにより、リコータ１４に上面１３ａから突出した収納容器４の粉末材料８を掻き取らせ、上面１３ａ及び貫通孔１３ｄを介して作製容器５に運搬させる。
　このようにして、固化層４０ａが形成された第１層目の薄層４０の上に第２層目の粉末材料８の薄層４１を形成する。
　更に、図１７（ａ）に示すように、制御部３４は、リコータ１４を左方向に移動させることにより、リコータ１４に、薄層４１の形成に使用されずに残った粉末材料８を上面１３ａ及び貫通孔１３ｃを介して収納容器３に運搬させる。
　このようにして、残った粉末材料８を収納容器３に収納する。
　そして、制御部３４は、リコータ１４を収納容器３の左側で停止させる。
　次に、図１７（ｂ）に示すように、制御部３４は、第２層目のスライスデータＳＤ２に基づいてレーザ光出射部２９を制御して、スライスデータＳＤ２の造形領域ｍａ２に対応する第２層目の薄層４１の領域（造形領域）にレーザ光を出射させ走査させる。
　このようにして、第２層目の薄層４１の造形領域にレーザ光を照射する。これにより、この造形領域の粉末材料８を溶融結合し、固化して、第２層目の固化層４１ａを形成する。
　そして、制御部３４は、レーザ光の出射及び走査を停止させる。
　その後、作製容器５において、第１層目の薄層４０及び固化層４０ａの形成と同じようにして、第２層目の薄層４１及び固化層４１ａの上に第３層目の粉末材料８の薄層４２及び固化層４２ａを形成し、更に第２層目の薄層４１及び固化層４１ａの形成と同じようにして、第３層目の薄層４２及び固化層４２ａの上に第４層目の粉末材料８の薄層４３及び固化層４３ａを形成する。
　このような粉末材料８の薄層の形成、及びこの薄層での固化層の形成を繰り返すことにより、図１８に示すように、作製容器５において、バッファ層３９の上に固化層４０ａ～４３ａを積層していき、３次元造形物４４を作製する。
　その造形物４４を作製する際に、制御部３４は、以下のように薄層４０～４３の造形領域に照射するレーザ光のエネルギー密度Ｅを調整する。
　図１９及び図２０は、造形物を作製する際に制御部３４において行う、ｎ（ｎは３以上の整数）層の粉末材料８の薄層の造形領域に照射するレーザ光のエネルギー密度Ｅの調整方法を説明するフローチャートである。
　図１９に示すように、まず、ステップＳ１１において、制御部３４は、前述したように造形物の３次元データ及び粉末材料８の種類に基づいて、作製する造形物のスライスデータＳＤを作成し、メモリに記憶する。
　例えば、図１８に示した４層の固化層４０ａ～４３ａからなる造形物４４を作製する場合には、このステップＳ１１では、制御部３４は、造形物のスライスデータとして図５～図８に示すスライスデータＳＤ１～ＳＤ４を作成し、メモリに記憶する。
　その後、制御部３４は、支持棒９，１０，１２及びリコータ１４を制御して、図１０～図１３に示すようにバッファ層３９を形成すると共に、ヒータ２０～２７を制御して、粉末材料８を予備加熱する。
　次に、ステップＳ１２に移行して、制御部３４は、メモリから造形物の下から第１層目のスライスデータＳＤ１を読み出す。
　その後、制御部３４は、支持棒９，１０，１２及びリコータ１４を制御して、図１４（ａ）～図１５（ａ）に示すように第１層目の粉末材料８の薄層４０を形成する。
　次に、ステップＳ１３に移行して、制御部３４は、第１層目のスライスデータＳＤ１に基づいてレーザ光出射部２９を制御して、このスライスデータＳＤ１の造形領域ｍａ１に対応する第１層目の薄層４０の造形領域の全体に対して、レーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射する。
　ここで、通常のエネルギー密度Ｅ２とは、粉末材料８の種類に応じて設定され、予備加熱されている粉末材料８が必要最低限溶融結合するエネルギー密度Ｅのことである。エネルギー密度Ｅ１は、その通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高い。
　例えば、制御部３４は、レーザ光出射部２９を制御して、第１層目の薄層４０の造形領域の全体に対して、光源３０に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の出力Ｐ２よりも大きい出力Ｐ１でレーザ光を出射させると共に、ドライバ３３に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の走査速度Ｖ２及び走査線間隔ＳＳ２と同じ走査速度Ｖ１及び走査線間隔ＳＳ１でレーザ光を図９（ａ），（ｂ）に示すようにジグザグ走査させる。
　このようにして、第１層目の薄層４０の造形領域の全体が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にする。
　ステップＳ１３の結果、図１５（ｂ）に示すように第１層目の粉末材料８の薄層４０の造形領域に第１層目の固化層４０ａが形成される。
　図２１（ａ）は、最下層としての下から第１層目の固化層４０ａの構成を示す上面図であり、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）のＩＩ－ＩＩ線における断面図である。
　図２１（ａ）に示すように、ステップＳ１３の結果、第１層目の薄層４０の造形領域ＭＡ１に固化層４０ａが形成される。
　図２１（ａ），（ｂ）において網目で示した造形領域ＭＡ１の全体には、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１でレーザ光が照射されている。このため、造形領域ＭＡ１の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
　この結果、固化層４０ａの表面（上面４０ｂ，下面４０ｃ及び側面４０ｄ）の全体に形成される開放気孔（図１の開放気孔ＯＰを参照）を、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
　更に、固化層４０ａの内部に形成される閉鎖気孔（図１の閉鎖気孔ＣＰを参照）も、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される閉鎖気孔よりも少なくすることができる。
　具体的には、固化層４０ａに形成される気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％～５％の範囲、好ましくは０．１％～１％の範囲まで低減することができる。
　但し、エネルギー密度Ｅ１が通常のエネルギー密度Ｅ２よりも過度に高いと、溶融した粉末材料８内に気泡が生じてしまい、固化層４０ａに形成される開放気孔や閉鎖気孔を少なくすることができなくなる可能性がある。
　このため、エネルギー密度Ｅ１はエネルギー密度Ｅ２の１．２倍～２倍程度の大きさに設定する。
　次に、ステップＳ１４に移行して、制御部３４は、メモリから造形物の第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１を読み出す。
　その後、制御部３４は、造形物の第ｎ－１層が中間層の１つであると認識し、支持棒９，１０，１２及びリコータ１４を制御して、例えば、図１６（ａ）～図１７（ａ）に示すように中間層としての第２層目の粉末材料８の薄層４１を形成したり、図１８に示すように第３層目の粉末材料８の薄層４２を形成したりする。
　次に、ステップＳ１５に移行して、制御部３４は、第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１の外周部ｏｐａｎ－１を抽出する。
　このステップＳ１５では、制御部３４は、外周部ｏｐａｎ－１として、造形領域ｍａｎ－１の外周線から内側に所定の幅、例えば、粉末材料８の薄層の厚さ分の幅（０．１ｍｍ）の部分を抽出する。
　次に、ステップＳ１６に移行して、制御部３４は、メモリ内の造形物の第ｎ－２層目のスライスデータ及び第ｎ層目のスライスデータを参照して、第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１のはみ出し部ｐａｎ－１を検出する。
　このステップＳ１６では、まず、制御部３４は、第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１に、その直下の第ｎ－２層目のスライスデータを重ねて、第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１のうち、下から見たときに第ｎ－２層目のスライスデータの造形領域ｍａｎ－２から外側にはみ出している部分を検出する。
　続いて、制御部３４は、第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１に、その直上の第ｎ層目のスライスデータを重ねて、第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１のうち、上から見たときに第ｎ層目のスライスデータの造形領域ｍａｎから外側にはみ出している部分を検出する。
　そして、制御部３４は、第ｎ－１層目の造形領域ｍａｎ－１のはみ出し部ｐａｎ－１として、下から見たときに造形領域ｍａｎ－２から外側にはみ出している部分であり、且つ上から見たときに造形領域ｍａｎから外側にはみ出している部分である部分を検出する。
　図２２は、中間層の一例としての第２層目のスライスデータＳＤ２に、直下の第１層目のスライスデータＳＤ１と、直上の第３層目のスライスデータＳＤ３とを重ねたときの第２層目のスライスデータＳＤ２の構成を説明する図である。
　この図２２では、第２層目のスライスデータＳＤ２の造形領域ｍａ２を実線で示している。一方、第１層目のスライスデータＳＤ１の造形領域ｍａ１を一点鎖線で示し、第３層目のスライスデータＳＤ３の造形領域ｍａ３を二点鎖線で示している。
　ステップＳ１５において、制御部３４は、第２層目の造形領域ｍａ２の外周部ｏｐａ２として、造形領域ｍａ２のうちの外周線から内側に所定の幅の部分（図２２では、梨地の部分）を抽出する。
　また、図２２に示すように、第２層目の造形領域ｍａ２は、直上の第３層目の造形領域ｍａ３よりも小さく、反対に直下の第１層目の造形領域ｍａ１よりも大きい。このため、第２層目の造形領域ｍａ２には、上から見たときに第３層目の造形領域ｍａ３から外側にはみ出している部分はないものの、下から見たときに第１層目の造形領域ｍａ１から外側にはみ出している部分がある。
　図２２の例では、ステップＳ１６において、制御部３４は、第２層目の造形領域ｍａ２のはみ出し部ｐａ２として、下から見たときに造形領域ｍａ１から外側にはみ出している部分のみ（図２２では、右上がりの斜線の部分）を検出する。
　また、図２３は、中間層の別例としての第３層目のスライスデータＳＤ３に、直下の第２層目のスライスデータＳＤ２と、直上の第４層目のスライスデータＳＤ４とを重ねたときの第３層目のスライスデータＳＤ３の構成を説明する図である。
　この図２３では、第３層目のスライスデータＳＤ３の造形領域ｍａ３を実線で示している。一方、第２層目のスライスデータＳＤ２の造形領域ｍａ２を一点鎖線で示し、第４層目のスライスデータＳＤ４の造形領域ｍａ４を二点鎖線で示している。
　ステップＳ１５において、制御部３４は、第３層目の造形領域ｍａ３の外周部ｏｐａ３として、造形領域ｍａ３のうちの外周線から内側に所定の幅の部分（図２３では、梨地の部分）を抽出する。
　また、図２３に示すように、第３層目の造形領域ｍａ３は、直上の第４層目の造形領域ｍａ４よりも大きく、更に直下の第２層目の造形領域ｍａ２よりも大きい。このため、第３層目の造形領域ｍａ３には、上から見たときに第４層目の造形領域ｍａ４から外側にはみ出している部分と、下から見たときに第２層目の造形領域ｍａ２から外側にはみ出している部分とがある。
　図２３の例では、ステップＳ１６において、制御部３４は、第３層目の造形領域ｍａ３のはみ出し部ｐａ３として、上から見たときに造形領域ｍａ４から外側にはみ出している部分であり、且つ下から見たときに造形領域ｍａ２から外側にはみ出している部分である部分（図２３では、右上がりの斜線の部分）を検出する。
　次に、ステップＳ１７に移行して、制御部３４は、第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１にはみ出し部分ｐａｎ－１があるか否かを判定する。
　ステップＳ１７において、第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１にはみ出し部ｐａｎ－１がないと判定した場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ２５（図２０参照）に移行する。
　一方、ステップＳ１７において、第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１にはみ出し部ｐａｎ－１があると判定した場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ１８に移行する。
　ところで、図２２及び図２３の例では、中間層の外周部ｏｐａ２，ｏｐａ３の全体にはみ出し部ｐａ２，ｐａ３が重なっている。
　一方、中間層の外周部の一部だけにはみ出し部が重なっている場合もある。
　図２４は、外周部の一部にはみ出し部が重なっている場合の中間層の一例としての第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１に、直下の第ｎ－２層目のスライスデータと、直上の第ｎ層目のスライスデータとを重ねたときの第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の構成を説明する図である。
　この図２４では、第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１を実線で示している。一方、第ｎ－２層目のスライスデータの造形領域ｍａｎ－２を一点鎖線で示し、第ｎ層目のスライスデータの造形領域ｍａｎを二点鎖線で示している。
　図２４に示すように、中間層としての第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１のうち、外周線から内側に所定の幅の部分が外周部ｏｐａｎ－１（図２４では、梨地の部分）となっている。
　また、その造形領域ｍａｎ－１には、上から見たときに直上の第ｎ層目の造形領域ｍａｎから外側にはみ出している部分はないものの、下から見たときに直下の第ｎ－２層目の造形領域ｍａｎ－２から外側にはみ出しているはみ出し部分ｐａｎ－１（図２４では、右上がりの斜線の部分）がある。
　そして、そのはみ出し部ｐａｎ－１は、造形領域ｍａｎ－１のＹ方向の両端部の全体にあるものの、Ｘ方向の両端部の全体にはない。
　つまり、図２４の例では、中間層の外周部ｏｐａｎ－１の一部だけにはみ出し部ｐａｎ－１が重なっている。
　このような場合も、ステップＳ１６において、制御部３４は、第ｎ－１層目の造形領域ｍａｎ－１のはみ出し部ｐａｎ－１として、下から見たときに造形領域ｍａｎ－１から外側にはみ出している部分である部分（図２４では、右上がりの斜線の部分）を検出する。
　そして、ステップＳ１７において、造形領域ｍａｎ－１にはみ出し部ｐａｎ－１があると判定し、ステップＳ１８に移行する。
　そのステップＳ１８において、制御部３４は、メモリ内の第ｎ－２層目のスライスデータ及び第ｎ層目のスライスデータを参照して、第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１の重なり部ｏａｎ－１を検出する。
　このステップＳ１８では、制御部３４は、重なり部ｏａｎ－１として、第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１のうち、上下に隣接する第ｎ－２層目のスライスデータの造形領域ｍａｎ－２及び第ｎ層目のスライスデータの造形領域ｍａｎと重なる、はみ出し部ｐａｎ－１の内側の所定の幅、例えば、粉末材料８の薄層の厚さ分の幅（０．１ｍｍ）の部分を検出する。
　重なり部ｏａｎ－１の幅は粉末材料８の薄層の厚さ分の幅に限定されない。例えば、重なり部ｏａｎ－１の幅を、粉末材料８の種類（硬度）に応じて粉末材料８の薄層の厚さよりも大きい幅としてもよい。
　図２２の例では、ステップＳ１８において、制御部３４は、第２層目の造形領域ｍａ２の重なり部ｏａ２として、第１層目の造形領域ｍａ１及び第３層目の造形領域ｍａ３と重なるはみ出し部ｐａ２の内側の所定の幅の部分（図２２では、右下がりの斜線の部分）を検出する。
　また、図２３の例では、制御部３４は、第３層目の造形領域ｍａ３の重なり部ｏａ３として、第２層目の造形領域ｍａ２及び第４層目の造形領域ｍａ４と重なるはみ出し部ｐａ３の内側の所定の幅の部分（図２３では、右下がりの斜線の部分）を検出する。
　更にまた、図２４の例では、制御部３４は、第ｎ－１層目の造形領域ｍａｎ－１の重なり部ｏａｎ－１として、第ｎ－２層目の造形領域ｍａｎ－２及び第ｎ層目の造形領域ｍａｎと重なるはみ出し部ｐａｎ－１の内側の所定の幅の部分（図２４では、右下がりの斜線の部分）を検出する。
　次に、ステップＳ１９に移行して、制御部３４は、中間層としての第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１に基づいてレーザ光出射部２９を制御して、このスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１に対応する第ｎ－１層目の薄層の造形領域のうち、はみ出し部ｐａｎ－１及び重なり部ｏａｎ－１に対応する部分（はみ出し部及び重なり部）に対して、レーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射すると共に、はみ出し部ｐａｎ－１及び重なりｏａｎ－１の内側の部分に対応する部分（中央部）に対して、レーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する。
　例えば、制御部３４は、レーザ光出射部２９を制御して、第ｎ－１層目の薄層の造形領域のうちのはみ出し部及び重なり部に対して、光源３０に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の出力（通常の出力）Ｐ２よりも大きい出力Ｐ１でレーザ光を出射させると共に、ドライバ３３に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の走査速度（通常の走査速度）Ｖ２及び走査線間隔（通常の走査線間隔）ＳＳ２と同じ走査速度Ｖ１及び走査線間隔ＳＳ１でレーザ光をジグザグ走査させる。
　続いて、制御部３４は、第ｎ－１層目の薄層の造形領域のうちの中央部に対して、光源３０に通常の出力Ｐ２でレーザ光を出射させると共に、ドライバ３３に通常の走査速度Ｖ２及び走査線間隔ＳＳ２でレーザ光をジグザグ走査させる。
　レーザ光の出射及び走査の順序はこれに限定されない。例えば、中央部にレーザ光を出射させ走査させた後に、はみ出し部及び重なり部にレーザ光を出射させ走査させてもよい。
　このようにして、中間層としての第ｎ－１層目の薄層の造形領域のうち、はみ出し部及び重なり部が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にすると共に、中央部が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２にする。
　ステップＳ１９の結果、例えば、図１７（ｂ）に示すように第２層目の粉末材料８の薄層４１の造形領域に第２層目の固化層４１ａが形成されたり、図１８に示すように第３層目の粉末材料８の薄層４２の造形領域に第３層目の固化層４２ａが形成されたりする。
　図２５（ａ）は、中間層の一例としての第２層目の固化層４１ａの構成を示す上面図であり、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図である。
　この図２５では、第２層目の固化層４１ａを実線で示している。また、参照として、固化層４１ａの直下に形成される第１層目の固化層４０ａを一点鎖線で示し、その直上に形成される第３層目の固化層４２ａを二点鎖線で示している。
　図２５（ａ）に示すように、ステップＳ１９の結果、第２層目の薄層４１の造形領域ＭＡ２に固化層４１ａが形成される。
　その造形領域ＭＡ２のうち、図２５（ａ），（ｂ）において無地で示した中央部ＣＡ２には、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射されている。
　一方、図２５（ａ），（ｂ）において網目で示したはみ出し部ＰＡ２及び重なり部ＯＡ２には、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１でレーザ光が照射されている。このため、はみ出し部ＰＡ２及び重なり部ＯＡ２の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
　この結果、固化層４１ａの表面（上面４１ｂ，下面４１ｃ及び側面４１ｄ）のうちのはみ出し部ＰＡ２及び重なり部ＯＡ２の部分に形成される開放気孔を、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
　更に、固化層４１ａの内部のうちのはみ出し部ＰＡ２及び重なり部ＯＡ２の部分に形成される閉鎖気孔も、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される閉鎖気孔よりも少なくすることができる。
　具体的には、固化層４１ａのはみ出し部ＰＡ２及び重なり部ＯＡ２に形成される気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％～５％の範囲、好ましくは０．１％～１％の範囲まで低減することができる。
　また、図２６（ａ）は、中間層の別例としての第３層目の固化層４２ａの構成を示す上面図であり、図２６（ｂ）は、図２６（ａ）のＩＶ－ＩＶ線における断面図である。
　この図２６では、第３層目の固化層４２ａを実線で示している。また、参照として、固化層４２ａの直下に形成される第２層目の固化層４１ａを一点鎖線で示し、その直上に形成される第４層目の固化層４３ａを二点鎖線で示している。
　図２６（ａ）に示すように、ステップＳ１９の結果、第３層目の薄層４２の造形領域ＭＡ３に固化層４２ａが形成される。
　その造形領域ＭＡ３のうち、図２６（ａ），（ｂ）において無地で示した中央部ＣＡ３には、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射されている。
　一方、図２６（ａ），（ｂ）において網目で示したはみ出し部ＰＡ３及び重なり部ＯＡ３には、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１でレーザ光が照射されている。このため、はみ出し部ＰＡ３及び重なり部ＯＡ３の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
　この結果、固化層４２ａの表面（上面４２ｂ，下面４２ｃ及び側面４２ｄ）のうちのはみ出し部ＰＡ３及び重なり部ＯＡ３の部分に形成される開放気孔を、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
　更に、固化層４２ａの内部のうちのはみ出し部ＰＡ３及び重なり部ＯＡ３の部分に形成される閉鎖気孔も、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される閉鎖気孔よりも少なくすることができる。
　具体的には、固化層４２ａのはみ出し部ＰＡ３及び重なり部ＯＡ３に形成される気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％～５％の範囲、好ましくは０．１％～１％の範囲まで低減することができる。
　更にまた、図２７（ａ）は、外周部の一部にはみ出し部が重なっている場合の中間層の一例としての第ｎ－１層目の固化層の構成を示す上面図である。図２７（ｂ）は、図２７（ａ）のＶ－Ｖ線における断面図であり、図２７（ｃ）は、図２７（ａ）のＶＩ－ＶＩ線における断面図である。
　図２７（ａ）に示すように、ステップＳ１９の結果、第ｎ－１層目の薄層４５の造形領域ＭＡｎ－１に固化層４５ａが形成される。
　この図２７では、第ｎ－１層目の固化層４５ａを実線で示している。また、参照として、固化層４５ａの直下に形成される第ｎ－２層目の固化層４６ａを一点鎖線で示し、その直上に形成される第ｎ層目の固化層４７ａを二点鎖線で示している。
　その造形領域ＭＡｎ－１のうち、図２７（ａ）～（ｃ）において無地で示した中央部ＣＡｎ－１には、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射されている。
　一方、図２７（ａ）～（ｃ）において網目で示した外周部ＯＰＡｎ－１やはみ出し部ＰＡｎ－１及び重なり部ＯＡｎ－１には、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１でレーザ光が照射されている。このため、外周部ＯＰＡｎ－１やはみ出し部ＰＡｎ－１及び重なり部ＯＡｎ－１の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
　この結果、固化層４５ａの表面（上面４５ｂ，下面４５ｃ及び側面４５ｄ）のうちの外周部ＯＰＡｎ－１やはみ出し部ＰＡｎ－１及び重なり部ＯＡｎ－１の部分に形成される開放気孔を、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
　更に、固化層４５ａの内部のうちの外周部ＯＰＡｎ－１やはみ出し部ＰＡｎ－１及び重なり部ＯＡｎ－１の部分に形成される閉鎖気孔も、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される閉鎖気孔よりも少なくすることができる。
　具体的には、固化層４５ａの外周部ＯＰＡｎ－１やはみ出し部ＰＡｎ－１及び重なり部ＯＡｎ－１に形成される気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％～５％の範囲、好ましくは０．１％～１％の範囲まで低減することができる。
　次に、ステップＳ２０に移行して、制御部３４は、メモリから造形物の第ｎ層目のスライスデータを読み出す。
　次に、ステップＳ２１に移行して、制御部３４は、メモリ内のスライスデータＳＤを参照して、造形物の第ｎ層が最上層であるか否かを判定する。
　例えば、制御部３４は、造形物の第ｎ層目のスライスデータを読み出したときに、メモリに第ｎ＋１層目のスライスデータがない場合には、造形物の第ｎ層が最上層であると判定する。一方、メモリに第ｎ＋１層目のスライスデータがある場合には、制御部３４は、造形物の第ｎ層は最上層ではないと判定する。
　ステップＳ２１において、造形物の第ｎ層は最上層ではないと判定した場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ１５に戻る。
　その後、制御部３４は、造形物の第ｎ層は中間層の１つであると認識し、その第ｎ層の薄層の造形領域に対してステップＳ１５からステップＳ１９までの処理を行う。続いて、ステップＳ２０に移行して、制御部３４は、メモリから造形物の第ｎ＋１層目のスライスデータを読み出す。
　一方、ステップＳ２１において、造形物の第ｎ層が最上層であると判定した場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ２２に移行する。
　その後、制御部３４は、支持棒９，１０，１２及びリコータ１４を制御して、例えば、図１８に示すように最上層としての第４層目の粉末材料８の薄層４３を形成する。
　ステップＳ２２において、制御部３４は、最上層としての第ｎ層目のスライスデータに基づいてレーザ光出射部２９を制御して、このスライスデータの造形領域ｍａｎに対応する第ｎ層目の薄層の造形領域の全体に対して、レーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射する。
　例えば、制御部３４は、レーザ光出射部２９を制御して、最上層としての第４層目の薄層４３の造形領域の全体に対して、光源３０に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の出力Ｐ２よりも大きい出力Ｐ１でレーザ光を出射させると共に、ドライバ３３に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の走査速度Ｖ２及び走査線間隔ＳＳ２と同じ走査速度Ｖ１及び走査線間隔ＳＳ１でレーザ光をジグザグ走査させる。
　このようにして、第４層目の薄層４３の造形領域の全体が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にする。
　ステップＳ２２の結果、例えば、図１８に示すように第４層目の粉末材料８の薄層４３の造形領域に第４層目の固化層４３ａが形成される。
　図２８（ａ）は、第４層目の固化層４３ａの構成を示す上面図であり、図２８（ｂ）は、図２８（ａ）のＶＩＩ－ＶＩＩ線における断面図である。
　図２８（ａ）に示すように、ステップＳ２２の結果、最上層としての第４層目の薄層４３の造形領域ＭＡ４に固化層４３ａが形成される。
　図２８（ａ），（ｂ）において梨地で示した造形領域ＭＡ４の全体には、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１でレーザ光が照射されている。このため、造形領域ＭＡ４の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
　この結果、固化層４３ａの表面（上面４３ｂ，下面４３ｃ及び側面４３ｄ）に形成される開放気孔を、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
　更に、固化層４３ａの内部に形成される閉鎖気孔も、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される閉鎖気孔よりも少なくすることができる。
　具体的には、固化層４３ａに形成される気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％～５％の範囲、好ましくは０．１％～１％の範囲まで低減することができる。
　また、固化層４３ａが形成されたことにより、図１８に示すように第１層目（最下層）の固化層４０ａ、第２層目（中間層）の固化層４１ａ、第３層目（中間層）の固化層４２ａ、及び第４層目（最上層）の固化層４３ａからなる造形物４４が完成する。
　図２９は、本実施形態に係る粉末床溶融結合造形物（造形物４４）の高さ方向（Ｚ方向）の断面構造を示す図である。
　図２９において網目で示すように、造形物４４のうち、最下層の固化層４０ａの全体、中間層の固化層４１ａ，４２ａのうちのはみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３、及び最上層の固化層４３ａの全体が、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１のレーザ光で強固に溶融固化されている。
　このため、大気に曝される最下層の固化層４０ａの表面（下面４０ｃ及び側面４０ｄ）の全体、中間層の固化層４１ａの表面（下面４１ｃ及び側面４１ｄ）のうちのはみ出し部ＰＡ２の部分、同じく中間層の固化層４２ａの表面（上面４２ｂ、下面４２ｃ及び側面４２ｄ）のうちのはみ出し部ＰＡ３の部分、及び最上層の固化層４３ａの表面（上面４３ｂ及び側面４３ｄ）の全体、つまり造形物４４の表面の全体に形成される開放気孔を、固化層４０ａ～４３ａの全体が通常のエネルギー密度Ｅ２のレーザ光で溶融固化された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
　更に、図２９において網目で示すように、中間層の固化層４１ａ，４２ａにおいては、はみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３の内側の重なり部ＯＡ２，ＯＡ３も、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１のレーザ光で強固に溶融固化されている。
　このため、重なり部ＯＡ２，ＯＡ３がはみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３の余地となり、大気に曝される可能性がある固化層４１ａの表面（下面４１ｃ）のうちのはみ出し部ＰＡ２の中央部ＣＡ２側の端ＣＥ２の部分、及び固化層４２ａの表面（上面４２ｂ）のうちのはみ出し部ＰＡ３の中央部ＣＡ３側の端ＣＥ３の部分に、開放気孔が形成されるのを抑制することができる。
　また、はみ出し部ＰＡ２の端ＣＥ２は、固化層４１ａから直下の固化層４０ａに段差が生じる箇所であり、はみ出し部ＰＡ３の端ＣＥ３は、固化層４２ａから直上の固化層４３ａに段差が生じる箇所でもある。これらの端ＣＥ２，ＣＥ３は、造形物４４に応力が印加されたときに応力が集中して、固化層４０ａ～４３ａが変形したり、固化層４０ａ～４３ａが剥離するときの起点となり得る。
　このような端ＣＥ２，ＣＥ３の周辺を、強固に溶融固化された重なり部ＯＡ２，ＯＡ３によって補強することもできる。
　ステップＳ２２の処理を行った後、制御部３４は、レーザ光のエネルギー密度Ｅの調整に係る処理を終了する。
　一方、前述したように、ステップＳ１７において、中間層としての第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１にはみ出し部ｐａｎ－１がないと判定した場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ２５に移行する。
　図３０は、造形領域ｍａｎ－１にはみ出し部ｐａｎ－１がない場合の中間層の一例としての第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１に、直下の第ｎ－２層目のスライスデータと、直上の第ｎ層目のスライスデータとを重ねたときの第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の構成を説明する図である。
　この図３０では、第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１を実線で示している。一方、第ｎ－２層目のスライスデータの造形領域ｍａｎ－２を一点鎖線で示し、第ｎ層目のスライスデータの造形領域ｍａｎを二点鎖線で示している。
　図３０に示すように、第ｎ－１層目の造形領域ｍａｎ－１は、直下の第ｎ－２層目の造形領域ｍａｎ－２と同じ大きさであり、また直上の第ｎ層目の造形領域ｍａｎとも同じ大きさである。このため、第ｎ－１層目の造形領域ｍａｎ－１には、下から見たときに第ｎ－２層目の造形領域ｍａｎ－２から外側にはみ出している部分はなく、また上から見たときに第ｎ層目の造形領域ｍａｎから外側にはみ出している部分もない。
　従って、図３０の例では、制御部３４は、ステップＳ１５及びステップＳ１６の処理を行った結果として、第ｎ－１層目の造形領域ｍａｎ－１の外周部ｏｐａｎ－１のみ（図３０では、梨地の部分）を抽出する。
　そして、ステップＳ１７において、制御部３４は、造形領域ｍａｎ－１にはみ出し部ｐａｎ－１がないと判定して、ステップＳ２５に移行する。
　また、図３１は、造形領域ｍａｎ－１にはみ出し部ｐａｎ－１がない場合の中間層の別例としての第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１に、直下の第ｎ－２層目のスライスデータと、直上の第ｎ層目のスライスデータとを重ねたときの第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の構成を説明する図である。
　この図３１では、第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１を実線で示している。一方、第ｎ－２層目のスライスデータの造形領域ｍａｎ－２を一点鎖線で示し、第ｎ層目のスライスデータの造形領域ｍａｎを二点鎖線で示している。
　図３１に示すように、第ｎ－１層目の造形領域ｍａｎ－１は、直下の第ｎ－２層目の造形領域ｍａｎ－２よりも小さく、また直上の第ｎ層目の造形領域ｍａｎよりも小さい。このため、第ｎ－１層目の造形領域ｍａｎ－１には、下から見たときに第ｎ－２層目の造形領域ｍａｎ－２から外側にはみ出している部分はなく、また上から見たときに第ｎ層目の造形領域ｍａｎから外側にはみ出している部分もない。
　従って、図３１の例では、ステップＳ１５及びステップＳ１６の処理を行った結果として、制御部３４は、第ｎ－１層目の造形領域ｍａｎ－１の外周部ｏｐａｎ－１のみ（図３１では、梨地の部分）を抽出する。
　そして、ステップＳ１７において、制御部３４は、造形領域ｍａｎ－１にはみ出し部ｐａｎ－１がないと判定して、ステップＳ２５に移行する。
　図２０に示すように、そのステップＳ２５において、制御部３４は、中間層としての第ｎ－１層目のスライスデータＳＤｎ－１に基づいてレーザ光出射部２９を制御して、このスライスデータＳＤｎ－１の造形領域ｍａｎ－１に対応する第ｎ－１層目の薄層の造形領域のうち、外周部ｏｐａｎ－１に対応する部分（外周部）に対して、レーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射すると共に、外周部ｏｐａｎ－１の内側の部分に対応する部分（中央部）に対して、レーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する。
　例えば、制御部３４は、レーザ光出射部２９を制御して、第ｎ－１層目の薄層の造形領域のうちの外周部に対して、光源３０に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の出力（通常の出力）Ｐ２よりも大きい出力Ｐ１でレーザ光を出射させると共に、ドライバ３３の通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の走査速度（通常の走査速度）Ｖ２及び走査線間隔（通常の走査線間隔）ＳＳ２と同じ走査速度Ｖ１及び走査線間隔ＳＳ１でレーザ光をジグザグ走査させる。
　続いて、制御部３４は、第ｎ－１層目の薄層の造形領域のうちの中央部に対しては、光源３０に通常の出力Ｐ２でレーザ光を出射させると共に、ドライバ３３に通常の走査速度Ｖ２及び走査線間隔ＳＳ２でレーザ光をジグザグ走査させる。
　レーザ光の出射及び走査の順序はこれに限定されない。例えば、中央部にレーザ光を出射させ走査させた後に、外周部にレーザ光を出射させ走査させてもよい。
　このようにして、中間層としての第ｎ－１層目の薄層の造形領域のうち、外周部が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にすると共に、外周部の内側の中央部が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２にする。
　ステップＳ２５の結果、第ｎ－１層目の薄層の造形領域に第ｎ－１層目の固化層が形成される。
　図３２（ａ）は、造形領域にはみ出し部がない場合の中間層の一例としての第ｎ－１層目の固化層の構成を示す上面図であり、図３２（ｂ）は、図３２（ａ）のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線における断面図である。
　図３２（ａ）に示すように、ステップＳ２５の結果、中間層としての第ｎ－１層目の薄層４８の造形領域ＭＡｎ－１に固化層４８ａが形成される。
　この図３２では、第ｎ－１層目の固化層４８ａを実線で示している。また、参照として、固化層４８ａの直下に形成される第ｎ－２層目の固化層４９ａを一点鎖線で示し、その直上に形成される第ｎ層目の固化層５０ａを二点鎖線で示している。
　第ｎ－１層目の薄層４８の造形領域ＭＡｎ－１のうち、図３２（ａ），（ｂ）において無地で示した中央部ＣＡｎ－１には、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射されている。
　一方、図３２（ａ），（ｂ）において網目で示した外周部ＯＰＡｎ－１には、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１でレーザ光が照射されている。このため、外周部ＯＰＡｎ－１の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
　この結果、固化層４８ａの表面（上面４８ｂ，下面４８ｃ及び側面４８ｄ）のうちの外周部ＯＰＡｎ－１の部分に形成される開放気孔を、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
　更に、固化層４８ａの内部のうちの外周部ＯＰＡｎ－１の部分に形成される閉鎖気孔も、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される閉鎖気孔よりも少なくすることができる。
　具体的には、固化層４８ａの外周部ＯＰＡｎ－１に形成される気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％～５％の範囲、好ましくは０．１％～１％の範囲まで低減することができる。
　また、図３３（ａ）は、造形領域にはみ出し部がない場合の中間層の別例としての第ｎ－１層目の固化層の構成を示す上面図であり、図３３（ｂ）は、図３３（ａ）のＩＸ－ＩＸ線における断面図である。
　図３３（ａ）に示すように、ステップＳ２５の結果、中間層としての第ｎ－１層目の薄層５１の造形領域ＭＡｎ－１に固化層５１ａが形成される。
　この図３３では、第ｎ－１層目の固化層５１ａを実線で示している。また、参照として、固化層５１ａの直下に形成される第ｎ－２層目の固化層５２ａを一点鎖線で示し、その直上に形成される第ｎ層目の固化層５３ａを二点鎖線で示している。
　第ｎ－１層目の薄層５１の造形領域ＭＡｎ－１のうち、図３３（ａ），（ｂ）において無地で示した中央部ＣＡｎ－１には、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射されている。
　一方、図３３（ａ），（ｂ）において網目で示した外周部ＯＰＡｎ－１には、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１でレーザ光が照射されている。このため、外周部ＯＰＡｎ－１の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
　この結果、固化層５１ａの表面（上面５１ｂ，下面５１ｃ及び側面５１ｄ）のうちの外周部ＯＰＡｎ－１の部分に形成される開放気孔を、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
　更に、固化層５１ａの内部のうちの外周部ＯＰＡｎ－１の部分に形成される閉鎖気孔も、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される閉鎖気孔よりも少なくすることができる。
　具体的には、固化層５１ａの外周部ＯＰＡｎ－１に形成される気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％～５％の範囲、好ましくは０．１％～１％の範囲まで低減することができる。
　このようにしてステップＳ２５の処理を行った後、前述したステップＳ２０に移行する。
　以上説明したように、本実施形態では、粉末材料８の薄層４０～４３の造形領域ＭＡ１～ＭＡ４にレーザ光を照射する際に、下から第１層目（最下層）の薄層４０の造形領域ＭＡ１の全体にレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射し、第２層目及び第３層目（共に、中間層）の薄層４１，４２の造形領域ＭＡ２，ＭＡ３のうち、はみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３及び重なり部ＯＡ２，ＯＡ３にレーザ光を高いエネルギー密度Ｅ１で照射し、中央部ＣＡ２，ＣＡ３にレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２で照射し、そして第４層目（最上層）の薄層４３の造形領域ＭＡ４の全体にレーザ光を高いエネルギー密度Ｅ１で照射している。
　このため、最下層の薄層４０の造形領域ＭＡ１の全体、中間層の薄層４１，４２の造形領域ＭＡ２，ＭＡ３のうちのはみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３及び重なり部ＯＡ２，ＯＡ３、及び最上層の薄層４３の造形領域ＭＡ４の全体の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
　この結果、大気に曝される最下層の固化層４０ａの表面の全体、中間層の固化層４１ａ，４２ａの表面のうちのはみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３の部分、及び最上層の固化層４３ａの表面の全体、つまり造形物４４の表面の全体に形成される開放気孔を、固化層４０ａ～４３ａの全体に通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
　更に、重なり部ＯＡ２，ＯＡ３がはみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３の余地となり、大気に曝される可能性がある固化層４１ａの表面のうちのはみ出し部ＰＡ２の中央部ＣＡ２側の端ＣＥ２の部分、及び固化層４２ａの表面のうちのはみ出し部ＰＡ３の中央部ＣＡ３側の端ＣＥ３の部分に、開放気孔が形成されるのを抑制することができる。
　これらにより、造形物４４に応力が印加されたときに開放気孔に応力が集中して、その開放気孔を起点にして造形物４４が破断し易くなるのを抑制することができ、造形物の靭性（強度）を向上させることができる。
　また、中間層の固化層４１ａから直下の固化層４０ａに段差が生じているはみ出し部ＰＡ２の中央部ＣＡ２側の端ＣＥ２の周辺、及び中間層の固化層４２ａから直上の固化層４３ａに段差が生じているはみ出し部ＰＡ３の中央部ＣＡ３側の端ＣＥ３の周辺を、強固に溶融固化された重なり部ＯＡ２，ＯＡ３によって補強することもできる。
　これにより、造形物４４に応力が印加されたときにこれらの端ＣＥ２，ＣＥ３に応力が集中したとしても、固化層４０ａ～４３ａが変形したり、固化層４０ａ～４３ａが剥離したりするのを抑制することができ、造形物の強度を向上させることができる。
　ところで、本実施形態の作製方法と異なり、粉末材料８の薄層４０～４３の造形領域ＭＡ１～ＭＡ４にレーザ光を照射する際に、造形領域ＭＡ１～ＭＡ４のうち、外周部に対してレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射し、外周部の内側の中央部に対してレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２で照射して、造形物を作製することも考えられる。
　比較例としてこのようにレーザ光を照射した場合の造形物の構造について説明する。
　図３４は、比較例に係る造形物の高さ方向（Ｚ方向）の断面構造を示す図である。
　図３４に示すように、比較例に係る造形物５４は、図２９に示した本実施形態に係る造形物４４の固化層４０ａ～４３ａと同じ大きさ及び形状の固化層５５ａ～５８ａからなる。
　一方、図３４において網目で示すように、その造形物５４のうち、最下層の固化層５５ａのうちの外周部ＯＰＡ１、中間層の固化層５６ａ，５７ａのうちの外周部ＯＰＡ２，ＯＰＡ３、及び最上層の固化層５８ａのうちの外周部ＯＰＡ４が、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１のレーザ光で強固に溶融固化されている。
　このため、比較例に係る造形物５４では、大気に曝される最下層の固化層５５ａの表面（下面５５ｃ及び側面５５ｄ）のうちの外周部ＯＰＡ１の部分、及び最上層の固化層５８ａの表面（上面５８ｃ及び側面５８ｄ）のうちの外周部ＯＰＡ４の部分に形成される開放気孔しか少なくすることができない。
　これに対し、本実施形態に係る造形物４４では、最下層の固化層４０ａの表面（下面４０ｃ及び側面４０ｄ）の全体、及び最上層の固化層４３ａの表面（上面４３ｃ及び側面４３ｄ）の全体に形成される開放気孔を少なくすることができる。
　また、比較例に係る造形物５４では、大気に曝される中間層の固化層５６ａの表面（下面５６ｃ及び側面５６ｄ）のうちの外周部ＯＰＡ２の部分、及び同じく中間層の固化層５７ａの表面（上面５７ｂ、下面５７ｃ及び側面５７ｄ）のうちの外周部ＯＰＡ３の部分に形成される開放気孔を少なくすることはできるものの、はみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３から外周部ＯＰＡ２，ＯＰＡ３を除いた残部ＲＡ２，ＲＡ３の部分に形成される開放気孔を少なくすることはできない。
　これに対し、本実施形態に係る造形物４４では、中間層の固化層４１ａの表面（下面４１ｃ及び側面４１ｄ）のうちの前述したような残部を含むはみ出し部ＰＡ２の部分、及び同じく中間層４２ａの表面（上面４２ｂ、下面４２ｃ及び側面４２ｄ）のうちの残部を含むはみ出し部ＰＡ３の部分に形成される開放気孔を少なくすることができる。
　従って、比較例のように、複数の薄層の造形領域のうち、単に外周部に対してレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射するのではなく、本実施形態のように、造形物の表面となる部分を検出して、これらの部分に対してレーザ光を高いエネルギー密度Ｅ１で照射することが、高い靭性（強度）の造形物を作製するのに有効である。
　前述した本実施形態では、制御部３４が、式（１）に基づいて光源３０に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の出力Ｐ２よりも大きい出力Ｐ１でレーザ光を出射させることにより、粉末材料８の薄層の造形領域が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にしているが、レーザ光のエネルギー密度Ｅを高くする方法はこれに限定されない。
　例えば、制御部３４が、ドライバ３３に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の走査速度Ｖ２よりも遅い走査速度Ｖ１でレーザ光を走査させる、又は通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の走査線間隔ＳＳ２よりも狭い走査線間隔ＳＳ１でレーザ光を走査させることにより、粉末材料８の薄層の造形領域が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にしてもよい。
　また、制御部３４が、例えば、レーザ光の出力Ｐを若干小さくしながら、走査速度Ｖを大幅に遅くするように、エネルギー密度Ｅのパラメータ（レーザ光の出力Ｐ，走査速度Ｖ及び走査線間隔ＳＳ）のうちの２以上のパラメータを変えることにより、粉末材料８の薄層の造形領域が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にしてもよい。
　また、本実施形態では、中間層の薄層の造形領域のうちのはみ出し部及び重なり部が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、１回のジグザグ走査で通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にしているが、２回のジグザグ走査でそのようにしてもよい。
　例えば、制御部３４が、レーザ光出射部２９を制御して、１回目のジグザグ走査では、はみ出し部及び重なり部を含む中間層の薄層の造形領域の全体に対してレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２で照射し、２回目のジグザグ走査では、はみ出し部及び重なり部のみに対してレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも低いエネルギー密度Ｅ３で照射することにより、はみ出し部及び重なり部が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅの合計（＝Ｅ２＋Ｅ３）を、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にしてもよい。
　この場合、エネルギー密度Ｅ３はエネルギー密度Ｅ２の０．２倍～１倍程度の大きさに設定する。
　更にまた、本実施形態では、制御部３４が、中間層の薄層の造形領域のはみ出し部及び重なり部と中央部との両方に対して、ジグザグ走査方法でレーザ光を走査させているが、レーザ光の走査方法の組み合わせはこれに限定されない。
　例えば、制御部３４は、中央部に対してはジグザグ走査方法でレーザ光を走査させ、はみ出し部及び重なり部に対しては、これらの部分の形状や大きさに応じてジグザグ走査方法よりも走査時間を短縮することが可能な走査方法、例えば、前述した同じ方向に伸びる走査線ｓｃを平行に配置するラスター走査方法や、走査線ｓｃを外周線ｏｌに沿って渦巻き状に配置する走査方法でレーザ光を走査させてもよい。
　（第２実施形態）
　第１実施形態では、ｎ層の粉末材料の薄層の造形領域にレーザ光を照射する際に、ｎ層の粉末材料の薄層のうち、最下層の薄層の造形領域の全体、中間層の薄層の造形領域のうちのはみ出し部及び重なり部、及び最上層の薄層の造形領域の全体に対してレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射して造形物を作製しているので、造形物を構成するｎ層の固化層のうち、最下層の固化層、中間層の固化層のはみ出し部及び重なり部、及び最上層の固化層に形成される開放気孔及び閉鎖気孔が少なくなる。
　一方、第１実施形態では、中間層の薄層の造形領域のうちのはみ出し部及び重なり部の内側の中央部に対してはレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２で照射しているので、中間層の固化層の中央部に形成される開放気孔及び閉鎖気孔は少なくならない。
　そこで、本実施形態では、以下のようにして中間層の固化層の中央部に形成される気孔を少なくする。
　まず、前述した第１実施形態の作製方法によって作製された造形物（例えば、造形物４４）を、粉末床溶融結合装置の作製容器の粉末材料の層（図１８参照）から取り出す。その後、その造形物を、例えば、日機装株式会社製の冷間等方圧プレス機の圧力容器内の常温（例えば、２０℃）の水等の液体に入れて、１００ＭＰａ程度の圧力で等方的に加圧する。このような加圧方法はＣＩＰ（Cold Isostatic Press）法とも呼ばれる。これにより、造形物のうちの中間層の固化層の中央部に形成された開放気孔及び閉鎖気孔が潰れたり、完全に潰れないとしてもこれらの気孔が小さくなって、造形物が均等に圧縮される。この結果、中間層の固化層の中央部に形成された気孔を少なくすることができる。
　具体的には、中間層の固化層の中央部に形成された気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％～５％の範囲、好ましくは０．１％～１％の範囲まで低減することができる。つまり、この気孔率の範囲を、最下層の固化層、中間層の固化層のはみ出し部及び重なり部、及び最上層の固化層に形成された気孔の気孔率の範囲と同じにすることができる。
　その後、冷間等方圧プレス機から圧縮された造形物を取り出す。
　本実施形態によれば、第１実施形態の作製方法によって作製された造形物をＣＩＰ法によって等方的に加圧している。このため、造形物の形状を維持しながら、造形物のうちの中間層の固化層の中央部に形成された気孔を少なくすることができる。
　これにより、造形物に応力が印加されたときに中間層の固化層の中央部に形成された気孔に応力が集中して、その気孔を起点にして造形物が破断し易くなるのを抑制することができ、造形物の靭性（強度）をより一層向上させることができる。この結果、射出成型装置で作製された造形物に近い強度を得ることができる。
　なお、本実施形態では、加圧によって造形物が圧縮されるので、圧縮後に設計上の寸法になるように、第１実施形態の作製方法で設計上の寸法よりも大きく作製した造形物を用意する必要がある。どの程度設計上の寸法よりも大きく作製するかについては、粉末材料の種類（硬度）に応じて設定する。
　ところで、本実施形態では、ＣＩＰ法で造形物を等方的に加圧したときに、圧力容器内の液体が開放気孔内に入ることによって開放気孔の内側から造形物に向かって圧力が加わるので、開放気孔は少なくならない。このため、第１実施形態の作製方法で作製した造形物、すなわち開放気孔を少なくした造形物を用意することが有用である。
　また、本実施形態では、ＣＩＰ法で造形物を等方的に加圧したときに、圧力によって造形物が変形する可能性がある。このため、第１実施形態の作製方法で作製した造形物、すなわち中間層の固化層においてはみ出し部の中央部側の端の周辺を重なり部で補強した造形物を用意することが有用である。
　前述した本実施形態では、ＣＩＰ法によって造形物を等方的に加圧しているが、造形物の加圧方法はこれに限定されない。例えば、造形物の加圧方法として、造形物の材料に応じて９０℃程度の水や１２０℃程度の油を用いて等方的に加圧するＷＩＰ（Warm Isostatic Press）法を採用してもよい。
　１…粉末床溶融結合装置、２…筐体、３，４…収納容器、５…作製容器、６，７…供給用テーブル、８…粉末材料、９，１０，１２…支持棒、１１…造形用テーブル、１３…運搬板、１３ａ…運搬板の上面、１３ｃ～１３ｅ…運搬板の貫通孔、１４…リコータ、１５～１７…上部加熱部、１８，１９…反射板、２０～２７…ヒータ、２８…温度検出部、２９…レーザ光出射部、３０…光源、３１…ミラー、３１ａ…Ｘミラー、３１ｂ…Ｙミラー、３２…レンズ、３３…ミラー及びレンズのドライバ、３４…制御部、３５～３８，４０～４３，４５，４８，５１…粉末材料の薄層、３９…粉末材料のバッファ層、４０ａ～４３ａ，４５ａ～５３ａ，５５ａ～５８ａ…固化層、４０ｂ～４３ｂ，４５ｂ，４８ｂ，５１ｂ，５８ｂ，１００ａ…固化層の上面、４０ｃ～４３ｃ，４５ｃ，４８ｃ，５１ｃ，５５ｃ～５７ｃ，１００ｂ…固化層の下面、４０ｄ～４３ｄ，４５ｄ，４８ｄ，５１ｄ，５５ｄ～５８ｄ，１００ｃ…固化層の側面、４４，５４，１００…造形物、ＯＰ…開放気孔、ＣＰ…閉鎖気孔、ＳＤ１～ＳＤ４，ＳＤｎ－１…スライスデータ、ｍａ１～ｍａ４，ｍａｎ－２，ｍａｎ－１、ｍａｎ…スライスデータの造形領域、ｏｌ…スライスデータの造形領域の外周線、ｓｃ１～ｓｃ１３…走査線、ｏｐａ２，ｏｐａ３，ｏｐａｎ－１…スライスデータの造形領域の外周部、ｐａ２，ｐａ３，ｐａｎ－１…スライスデータの造形領域のはみ出し部、ｏａ２，ｏａ３，ｏａｎ－１…スライスデータの造形領域の重なり部、ＭＡ１～ＭＡ４，ＭＡｎ－１…粉末材料の薄層の造形領域、ＯＰＡ２，ＯＰＡ３，ＯＰＡｎ－１…薄層の造形領域の外周部、ＰＡ２，ＰＡ３，ＰＡｎ－１…薄層の造形領域のはみ出し部、ＯＡ２，ＯＡ３，ＯＡｎ－１…薄層の造形領域の重なり部、ＣＡ２，ＣＡ３，ＣＡｎ－１…薄層の造形領域の中央部、ＣＥ２，ＣＥ３…はみ出し部の中央部側の端、ＲＡ２，ＲＡ３…薄層の造形領域の残部。

 

Claims (6)

  1. 　樹脂の固化層がｎ（ｎは３以上の整数）層積層された粉末床溶融結合造形物であって、
    　前記ｎ層の固化層のうち、下から第１層目の前記固化層は、第１のエネルギーで溶融固化され、
    　第２層目乃至第ｎ－１層目の前記固化層の各々は、上下に隣接する前記固化層のうちの少なくとも一方から外側にはみ出しているはみ出し部、及び前記隣接する固化層と重なる前記はみ出し部の内側の少なくとも前記固化層の厚さ分の幅の重なり部が前記第１のエネルギーで溶融固化され、前記はみ出し部及び前記重なり部の内側の中央部が前記第１のエネルギーよりも低い第２のエネルギーで溶融固化され、
    　第ｎ層の前記固化層は、前記第１のエネルギーで溶融固化されたことを特徴とする粉末床溶融結合造形物。
  2. 　前記第２層目乃至前記第ｎ－１層目の前記固化層の各々は、所定の幅の外周部を有し、
    　前記外周部の一部に前記はみ出し部が重なっている場合には、前記はみ出し部及び前記重なり部と共に、前記外周部のうちの前記はみ出し部が重なっていない部分が前記第１のエネルギーで溶融固化されたことを特徴とする請求項１に記載の粉末床溶融結合造形物。
  3. 　前記第２層目乃至前記第ｎ－１層目の前記固化層のうちの前記中央部の気孔率の範囲が、前記第１層目の前記固化層、前記第２層目乃至前記第ｎ－１層目の前記固化層のうちの前記はみ出し部及び前記重なり部、及び前記第ｎ層目の前記固化層の気孔率の範囲と同じであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の粉末床溶融結合造形物。
  4. 　樹脂粉末の層を形成する工程と、前記樹脂粉末の層を形成した後に前記樹脂粉末の層の造形領域にレーザ光を照射して、前記造形領域の前記樹脂粉末を溶融結合し、固化して、固化層を形成する工程とを繰り返すことにより、ｎ（ｎは３以上の整数）層の前記樹脂粉末の層を形成すると共に、前記ｎ層の樹脂粉末の層内に前記ｎ層の前記固化層を積層して造形物を作製する粉末床溶融結合造形物の作製方法であって、
    　前記樹脂粉末の層にレーザ光を照射する工程では、
    　前記ｎ層の樹脂粉末の層のうち、下から第１層目の前記樹脂粉末の層の前記造形領域に前記レーザ光を第１のエネルギーで照射し、
    　第２層目乃至第ｎ－１層目の前記樹脂粉末の層の各々の前記造形領域のうち、上下に隣接する前記樹脂粉末の層の前記造形領域のうちの少なくとも一方から外側にはみ出しているはみ出し部、及び前記隣接する樹脂粉末の層の前記造形領域と重なる前記はみ出し部の内側の少なくとも前記樹脂粉末の層の厚さ分の幅の重なり部に前記レーザ光を前記第１のエネルギーで照射し、前記はみ出し部及び前記重なり部の内側の中央部に前記レーザ光を前記第１のエネルギーよりも低い第２のエネルギーで照射し、
    　第ｎ層目の前記樹脂粉末の層の前記造形領域に前記レーザ光を前記第１のエネルギーで照射することを特徴とする粉末床溶融結合造形物の作製方法。
  5. 　前記第２層目乃至前記第ｎ－１層目の前記樹脂粉末の層の各々は、所定の幅の外周部を有し、
    　前記樹脂粉末の層にレーザ光を照射する工程では、
    　前記外周部の一部に前記はみ出し部が重なっている場合には、前記はみ出し部及び前記重なり部と共に、前記外周部のうちの前記はみ出し部が重なっていない部分に前記レーザ光を前記第１のエネルギーで照射することを特徴とする請求項４に記載の粉末床溶融結合造形物の作製方法。
  6. 　前記樹脂粉末の層にレーザ光を照射する工程の後に、前記ｎ層の樹脂粉末の層から積層された前記ｎ層の固化層を取り出し、前記積層されたｎ層の固化層を等方的に加圧することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の粉末床溶融結合造形物の作製方法。

     
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