WO2023007880A1 - 積層造形物の製造方法、及び積層造形システム - Google Patents

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WO2023007880A1
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laminate
contour
welding head
manufacturing
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PCT/JP2022/018179
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秀峰 坪田
正宏 木村
智遥 溜
裕介 佐野
泰隆 坂野
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三菱重工業株式会社
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    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Definitions

  • TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a method for manufacturing a laminate-manufactured article and a laminate-manufacturing system. This application claims priority to Japanese Patent Application No. 2021-125245 filed in Japan on July 30, 2021, the contents of which are incorporated herein.
  • Patent Document 1 discloses a method of manufacturing a laminate-molded product by laminating weld beads formed by melting and solidifying a filler material.
  • the present disclosure has been made to solve the above problems, and aims to provide a method for manufacturing a laminate-molded article capable of efficiently manufacturing a laminate-molded article, and a laminate-molding system.
  • a method for manufacturing a laminate-molded article according to the present disclosure includes a core part forming step of laminate-molding a core portion, which is an inner portion of the laminate-molded article, with a first weld bead having a first resolution. and, after the core forming step, the contour portion, which is the outer portion of the layered product, is laminated on the surface of the core with a second weld bead having a second resolution higher than the first resolution. and a shaping contour shaping step.
  • a laminate manufacturing system includes a welding head and a laminate manufacturing control device that controls the welding head so that the welding head forms a laminate-molded object, wherein the laminate manufacturing controller controls the laminate-molding a core forming control unit for controlling the welding head to laminate-manufacture the core, which is the inner part of the object, with a first weld bead having a first resolution; after laminating the outer portion of the laminate with a second weld bead of a second resolution higher than the first resolution onto the surface of the core. and a contour shaping control unit that controls the
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a layered manufacturing system according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram showing a main part of a laser welding head as an example of a welding head according to a first embodiment of the present disclosure
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram showing main parts of an arc welding head as an example of a welding head according to a first embodiment of the present disclosure
  • 1 is a functional block diagram showing the configuration of a layered manufacturing control device according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a flow chart showing a procedure of a method for manufacturing a laminate-molded article according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4A is a diagram schematically showing a core part shaping process according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4A is a diagram schematically showing a contour portion forming process according to the first embodiment of the present disclosure
  • It is a figure which shows typically the modification of the manufacturing method of the laminate-molded article which concerns on 1st embodiment of this indication.
  • It is a figure which shows the structure of the lamination-modeling system which concerns on 2nd embodiment of this indication.
  • It is a functional block diagram showing the configuration of a layered manufacturing control device according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a flow chart showing a procedure of a method for manufacturing a laminate-molded article according to the second embodiment of the present disclosure
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a core part shaping process according to the second embodiment of the present disclosure
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a contour portion forming process according to the second embodiment of the present disclosure
  • 2 is a hardware configuration diagram showing the configuration of a computer according to each embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 a laminate manufacturing system 1 according to a first embodiment of the present disclosure and a method for manufacturing a laminate model 10 will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
  • FIG. The layered manufacturing system 1 of the present embodiment builds up the surface of the stage 2 using a metal filler material to form a layered product 10 .
  • the layered manufacturing system 1 of the present embodiment is applicable to various three-dimensional layered manufacturing techniques such as 3D printers.
  • the layered manufacturing system 1 includes a stage 2 , a welding head 20 and a layered manufacturing control device 40 .
  • FIG. 1 schematically shows a cross section of a laminate-molded article 10 .
  • stage 2 is a plate-like member made of a metal material.
  • the surface of the stage 2 on which the laminate-molded article 10 is modeled is a flat surface.
  • normal direction the normal direction to the surface of the stage 2
  • plane direction the direction along the surface of the stage 2
  • a welding head 20 is arranged to face the surface of the stage 2 .
  • the welding head 20 melts the filler material to form a drop-shaped weld bead 3 on the surface of the stage 2 .
  • the filler metal is a metallic material. Examples of filler materials include stainless steel, titanium alloys, nickel alloys, aluminum alloys, and chromium alloys.
  • the filler material may be the same metal as stage 2 or a different metal from stage 2 .
  • a plurality of weld beads 3 are continuously formed in the planar direction of the surface of the stage 2 . By laminating a plurality of weld beads 3 in the normal direction of the surface of the stage 2, a desired laminate-molded article 10 is formed.
  • the weld bead 3 is the minimum unit that constitutes the laminate-molded article 10 . Therefore, the dimension of the weld bead 3 is a factor that determines the shape accuracy of the laminate-molded article 10 .
  • the maximum dimension of the weld bead 3 in the planar direction of the surface of the stage 2 may be simply referred to as "bead width".
  • the size of the bead width may be expressed as the resolution of the weld bead 3 because the weld bead 3 appears to be stippled.
  • the larger the bead width the lower the resolution of the weld bead 3, and the smaller the bead width, the higher the resolution of the weld bead 3.
  • the welding head 20 forms two types of weld beads 3, a first weld bead 3a having a first resolution and a second weld bead 3b having a second resolution higher than the first resolution.
  • the first weld bead 3a and the second weld bead 3b are made of the same filler material.
  • the welding head 20 may be the laser welding head 20a or the arc welding head 20b.
  • the welding method in this embodiment can be changed as appropriate.
  • the heat source is laser light L.
  • powder P for example, is used as the filler material.
  • the laser welding head 20a has a head body 21, a laser source 22, and a powder feeder (not shown).
  • the head body 21 is provided at a position separated from the surface of the stage 2 in the normal direction.
  • the head body 21 is formed in a truncated cone shape that tapers as it approaches the surface of the stage 2 .
  • the central axis of the head body 21 extends in the normal direction of the surface of the stage 2 .
  • the central axis of the head body 21 may be slightly inclined with respect to the normal to the surface of the stage 2 .
  • a laser passage 23 and a powder supply passage 24 are formed in the head body 21 .
  • the laser passage 23 penetrates the head body 21 along the central axis of the head body 21 .
  • the laser passage 23 is tapered as it approaches the surface of the stage 2 when viewed from the side.
  • the powder supply path 24 axially penetrates the head body 21 .
  • the powder supply path 24 is formed along the outer peripheral surface of the head body 21 .
  • the powder supply path 24 is formed symmetrically across the laser path 23 in a side view.
  • the powder supply path 24 linearly approaches the central axis of the head body 21 as it approaches the stage 2 .
  • the laser source 22 is arranged at a position spaced apart from the stage 2 .
  • a laser source 22 emits laser light L toward the surface of the stage 2 .
  • the laser light L travels straight in the axial direction within the laser passage 23 of the head body 21 and irradiates the surface of the stage 2 .
  • a spot of the laser light L is generated on the surface of the stage 2 .
  • a powder supply unit (not shown) supplies the powder P to the head body 21 .
  • the powder P is supplied into the powder supply path 24 of the head main body 21 .
  • a carrier gas flows through the powder supply path 24 toward the surface of the stage 2 . Therefore, the powder P is jetted onto the spot of the laser beam L on the stage 2 by the flow of the carrier gas in the powder supply path 24 .
  • the injected powder P is melted by the laser beam L and becomes the weld bead 3 .
  • the shape and bead width of the weld bead 3 can be adjusted by adjusting the energy of the laser beam L and the spot shape of the laser beam L.
  • the shape of the spot of the laser light L is changed by an optical element (not shown) through which the laser light L passes before the surface of the stage 2 is irradiated.
  • the optical elements are, for example, diffusers and focusing lenses.
  • the spot shape of the laser light L can be controlled by precise curvature control of the optical element.
  • the heat source is the arc A.
  • a wire W for example, is used as the filler material.
  • the arc welding head 20b has a head body 21, an electrode 26 and a wire W.
  • the head body 21 is provided at a position separated from the surface of the stage 2 in the normal direction.
  • the head main body 21 is formed in a cylindrical shape.
  • the central axis of the head body 21 extends along the normal direction of the surface of the stage 2 .
  • the electrode 26 is formed in a bar shape extending in one direction.
  • the electrodes 26 are inserted through the head body 21 .
  • the end of the electrode 26 on the surface side of the stage 2 is covered with the head body 21 from the radial outside.
  • a positive voltage is applied to the electrode 26 .
  • the voltage difference between the electrode 26 and the stage 2 exceeds a predetermined value, the air between the electrode 26 and the stage 2 breaks down and discharges. An arc A is thereby generated between the electrode 26 and the stage 2 .
  • a wire insertion passage 27 is formed through the electrode 26 in the axial direction.
  • a wire W is inserted through the wire insertion passage 27 .
  • the tip of the wire W protrudes from the electrode 26 and is covered with the head body 21 from the outside in the radial direction.
  • a positive voltage is applied to the wire W via the electrode 26 .
  • the voltage difference between the wire W and the stage 2 exceeds a predetermined value, the air between the wire W and the stage 2 breaks down and discharges.
  • arc A is generated in the space between wire W and stage 2 .
  • the tip of the wire W is melted by this arc A and becomes a weld bead 3 .
  • the wire W is sequentially fed toward the arc A as much as necessary to form the weld bead 3 .
  • the shape and bead width of the weld bead 3 can be adjusted by adjusting the voltage applied to the electrode 26 to adjust the energy of the arc A.
  • the welding head 20 is the laser welding head 20a or the arc welding head 20b in the above embodiment, the welding head 20 is not limited to this, and the welding head 20 may be an electron beam shaping head.
  • the electron beam shaping head uses a metal wire W as a filler material, similar to the arc welding head 20b.
  • the electron beam shaping head melts the wire W with an electron beam to form a weld bead 3 .
  • a method of supplying a metal filler material from the welding head 20 and simultaneously melting it with a heat source such as a laser beam L, an arc A, or an electron beam and stacking it on a desired location is called a “deposition method”.
  • the layered manufacturing control device 40 controls the welding head 20 so that the welding head 20 models the layered article 10 .
  • the layered manufacturing control device 40 is connected to the welding head 20 by wire or wirelessly.
  • the layered manufacturing control device 40 includes processing units such as a modeled object data acquisition unit 41 , a region specifying unit 42 , an operation setting unit 43 , a core part modeling control unit 44 , and an outline part modeling control unit 45 .
  • the modeled object data acquisition unit 41 acquires modeled object data of the laminate-molded object 10 .
  • the modeled article data includes data of the final shape of the layered article 10 .
  • the region specifying unit 42 specifies a core region for forming the core portion 11 and a contour region for forming the contour portion 12 based on the final shape of the laminate-molded article 10 .
  • the operation setting unit 43 sets the operation of the welding head 20 to shape the core portion 11 based on the core region, and sets the operation of the welding head 20 to shape the contour portion 12 based on the contour region.
  • the core part shaping control unit 44 controls the welding head 20 so that the core part 11 is laminate-molded with the first welding bead 3a.
  • the contour part shaping control unit 45 controls the welding head 20 so that the contour part 12 is laminate-molded on the surface of the core part 11 by the second welding bead 3b.
  • the method for manufacturing the laminate-molded article 10 includes a modeled article data acquisition step S11, a region specifying step S12, an operation setting step S13, a core portion forming step S14, and an outline portion forming step S15.
  • the modeled object data acquisition unit 41 acquires modeled object data of the layered product 10 .
  • a region specifying step S12 is performed after the modeled object data obtaining step S11.
  • the area specifying unit 42 specifies the core area and the contour area based on the modeled object data.
  • the laminate-molded article 10 can be distinguished into a core portion 11 that is an inner portion of the laminate-molded article 10 and a contour portion 12 that is an outer portion of the laminate-molded article 10 .
  • a portion outside a predetermined thickness including the surface of the layered product 10 in the modeled object data is specified as a contour region, and a portion inside the contour region is specified as a core region.
  • An operation setting step S13 is performed after the region specifying step S12.
  • the operation setting unit 43 sets the operation of the welding head 20 so as to shape the core portion 11 based on the core region, and sets the operation of the welding head 20 so as to shape the contour portion 12 based on the contour region. Set behavior.
  • the core part shaping process S14 is performed after the operation setting process S13. As shown in FIG. 6, in the core portion forming step S14, the core portion 11 is laminate-molded with the first weld bead 3a. FIG. 6 schematically shows a cross section of the formed core portion 11 .
  • the core forming control unit 44 controls the welding head 20 based on the settings of the operation setting unit 43, and layer-forms the core 11 in the core region.
  • the head body 21 of the welding head 20 is arranged at a position separated from the core area on the surface of the stage 2 by a predetermined distance in the normal direction.
  • the head body 21 moves in the planar direction of the surface of the stage 2 while maintaining the separation distance from the surface of the stage 2 . More specifically, the head body 21 moves in a direction perpendicular to the direction of the reciprocating motion while repeating linear reciprocating motion along the surface direction.
  • the welding head 20 repeats the temporary stop of the head body 21 and the formation of the first weld bead 3a. In this manner, a plurality of first weld beads 3a are continuously formed in the core region on the surface of the stage 2. As shown in FIG.
  • the plurality of formed first weld beads 3a all have substantially the same resolution.
  • the first layer of the core portion 11 is formed by integrating the plurality of first weld beads 3a.
  • the second layer is modeled.
  • the head body 21 is separated from the surface of the stage 2 in the normal direction by the height of one layer.
  • the welding head 20 operates in the same manner as when forming the first layer, and forms the second layer on top of the first layer.
  • the third and subsequent layers are modeled in the same way as the second layer. In this manner, multiple layers of the core portion 11 are formed in one core portion forming step S14.
  • the outline forming step S15 is performed after the core forming step S14.
  • the contour part 12 is laminate-molded on the surface of the core part 11 formed in the previous core part forming step S14 using the second weld bead 3b.
  • FIG. 7 schematically shows cross sections of the formed core portion 11 and contour portion 12 .
  • the contour part forming control unit 45 controls the welding head 20 based on the setting of the operation setting unit 43, and layer-forms the contour part 12 in the contour area.
  • the contour part 12 is shaped by the same height as the core part 11 shaped in the previous core part shaping step S14.
  • the head main body 21 of the welding head 20 moves in the planar direction while repeating linear reciprocating motions, similarly to the core part shaping step S14.
  • the welding head 20 repeats the suspension of the head body 21 and the formation of the second weld bead 3b.
  • a plurality of second weld beads 3b are continuously formed along the contour of the core portion 11 when viewed from the normal direction.
  • the plurality of formed second weld beads 3b all have substantially the same resolution.
  • the first layer of the contour portion 12 is formed by integrating the plurality of second weld beads 3b.
  • Each layer of the outline portion 12 is desirably shaped only in the outward movement of the reciprocating motion of the head body 21 .
  • the outline portion 12 may be formed so as to cover the surface of the outline portion 12 located on the opposite side of the stage 2 as necessary.
  • the first layer When the first layer is modeled, it shifts to the second layer.
  • the head body 21 In the modeling of the second layer, the head body 21 is separated from the surface of the stage 2 in the normal direction by the height of one layer. After that, the welding head 20 operates in the same manner as when forming the first layer, and forms the second layer on top of the first layer.
  • the third and subsequent layers are modeled in the same way as the second layer.
  • the outline portion 12 is formed until it reaches the same height as the core portion 11 formed in the previous core portion forming step S14.
  • the core portion forming step S14 and the contour portion forming step S15 may be performed by laser welding using the powder P as a filler material, or may be performed by arc welding using the wire W as a filler material.
  • the layered manufacturing control device 40 determines whether or not the manufacturing of the layered article 10 is completed based on the modeled article data (step S16). When it is determined that the laminate-molded article 10 has not been manufactured (step S16; NO), the laminate-molded control apparatus 40 proceeds to the core part-molding step S14.
  • the lamination-molding control apparatus 40 complete
  • the core portion 11 is modeled with the first weld bead 3a having a relatively low resolution, and the second weld bead having a relatively high resolution is used.
  • the contour part 12 is laminate-molded.
  • the contour part forming process S15 is performed after the core part forming process S14, the contour part 12 can be formed while supporting the contour part 12 with the core part 11 . Thereby, it is possible to prevent the outline portion 12 from tilting during the shaping of the outline portion 12 . Therefore, the accuracy of the contour portion 12 can be improved. Furthermore, since the contour forming step S15 is performed after the core forming step S14, each layer of the contour portion 12 may be formed only in the outward movement of the reciprocating motion of the head body 21. FIG. In this case, since only one molten pool (pool) is generated in the contour portion forming step S15, it is possible to suppress an increase in the number of bead lap locations of the second weld bead 3b. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of poor fusion in the contour portion 12 . Therefore, it is possible to suppress the occurrence of defects in the contour portion 12 .
  • the core portion 11 can be formed in the core region specified in advance, the accuracy of the core portion 11 can be improved.
  • the outline portion 12 can be formed in the previously specified outline area, the accuracy of the outline portion 12 can be improved.
  • the resolution of the weld bead 3 can be easily adjusted by adjusting the spot shape of the laser beam L.
  • the precision of the laminate-molded article 10 can be improved.
  • laser welding has an advantage over electron beam welding in that it does not require a vacuum state and can be downsized.
  • electron beam welding is performed in a vacuum, so defects can be reduced when the filler metal is a metal that is easily oxidized, and the electron beam is not reflected.
  • the advantage is that the energy efficiency can be close to 100%.
  • the weld bead 3 can be formed at high speed, so the time required for modeling the laminate-molded article 10 can be shortened. Moreover, since the wire W is relatively inexpensive as a filler material, the manufacturing cost can be reduced.
  • ⁇ Modification of First Embodiment> As a modified example of the first embodiment, for example, the one shown in FIG. 8 may be adopted. In this modification, the welding head 20 and the core part shaping control unit 44 in the laminate shaping system 1 and the core part shaping step S14 of the manufacturing method of the laminate-molded article 10 are different from those of the first embodiment.
  • the welding head 20 has a first weld bead 3a and a second weld bead 3b, as well as a third weld bead having a third resolution higher than the first resolution and lower than the second resolution.
  • Three types of weld beads 3 of weld bead 3c are formed.
  • the third weld bead 3c is made of the same filler material as the first weld bead 3a and the second weld bead 3b. Note that the third resolution may be higher than the first resolution, and may be the same as or higher than the second resolution.
  • the core part shaping control part 44 controls the welding head 20 so that the surface part 13 including the surface of the core part 11 is laminate-molded with the third welding bead 3c.
  • the surface portion 13 constitutes a side surface of the core portion 11 rising from the surface of the stage 2 .
  • the core part molding control unit 44 controls the welding head so that the part inside the surface part 13 of the core part 11 (hereinafter referred to as the core part 14) is layered and molded. 20.
  • the method for manufacturing the laminate-molded article 10 is performed in the same order as in the above-described first embodiment.
  • a modeled object data acquisition step S11 is performed.
  • a region specifying step S12 is performed after the modeled object data obtaining step S11.
  • An operation setting step S13 is performed after the area specifying step S12.
  • the core forming step S14 is performed.
  • the contour portion forming step S15 is performed.
  • the determination of the end of the step (step S16) is performed.
  • the core forming step S14 which is different from the first embodiment, will be described below.
  • the core forming step S14 includes a surface forming step and an internal forming step. After the operation setting step S13, the surface forming step is performed. In the surface portion forming step, the surface portion 13 of the core portion 11 is laminate-molded with the third weld bead 3c. An internal shaping process is performed after the surface part shaping process. In the internal molding process, the core portion 14 of the core portion 11 is laminate-molded with the first weld bead 3a.
  • the accuracy of the surface of the core portion 11 can be improved as compared with the case where the core portion 11 is formed only with the first weld bead 3a.
  • the outline portion 12 can be formed on the surface of the core portion 11 with high accuracy, so that the accuracy of the surface of the laminate-molded article 10 can be further improved.
  • the time required to shape the entire core part 11 can be shortened. Therefore, the laminate-molded article 10 can be manufactured more efficiently.
  • the surface portion 13 of the core portion 11 may be shaped first, and then the core portion 14 of the core portion 11 may be shaped.
  • the layered manufacturing system 1 of the second embodiment further includes a state detection unit 4, and the layered manufacturing control device 40 does not have the region specifying unit 42 of the first embodiment, and further includes an accuracy determination unit 46.
  • the method for manufacturing the laminate-molded article 10 of the second embodiment further includes an accuracy determination step S24 for determining the accuracy of the surface of the core portion 11 between the core portion shaping step S23 and the contour portion shaping step S26.
  • the layered manufacturing system 1 includes a stage 2 , a welding head 20 , a layered manufacturing control device 40 , and a state detector 4 .
  • the state detector 4 detects the state of the surface of the core 11 .
  • the state of the surface of the core portion 11 includes, for example, the surface roughness of the surface of the core portion 11 .
  • Examples of the state detection unit 4 include sensors, cameras, and the like.
  • the layered manufacturing control device 40 includes a modeled object data acquisition unit 41, an operation setting unit 43, a core part modeling control unit 44, an accuracy determination unit 46, an outline part modeling control unit 45, Prepare.
  • the modeled object data acquisition unit 41 acquires modeled object data of the laminate-molded object 10 .
  • the modeled article data includes data of the final shape of the layered article 10 .
  • the operation setting unit 43 sets the operation of the welding head 20 so as to form the core part 11 corresponding to the final shape of the layered article 10 based on the article data.
  • the operation setting unit 43 sets the operation of the welding head 20 so as to shape the contoured portion 12 based on the state of the surface of the core portion 11 .
  • Accuracy determination unit 46 determines the accuracy of the surface of core 11 based on the detection result of state detection unit 4 .
  • the contour part molding control unit 45 controls the welding head 20 so that the contour part 12 is laminate-molded only when the accuracy determination unit 46 determines that the accuracy is not appropriate.
  • the method for manufacturing the laminate-molded article 10 includes a modeled article data acquisition step S21, operation setting steps S22 and S25, a core portion forming step S23, an accuracy determination step S24, and an outline portion forming step S26.
  • the modeled object data acquisition step S21 is performed.
  • a first operation setting step S22 is performed.
  • the operation setting unit 43 sets the operation of the welding head 20 so as to form the core portion 11 based on the object data.
  • the core forming step S23 is performed. As shown in FIG. 12 , in the core portion forming step S23, the core portion 11 corresponding to the final shape of the modeled object is layer-molded with the first weld bead 3a. FIG. 12 schematically shows a cross section of the formed core portion 11 .
  • the core part shaping control unit 44 controls the welding head 20 based on the setting of the operation setting part 43, and the core part 11 is laminate-molded.
  • the accuracy determination process S24 is performed after the core part shaping process S23.
  • the state detection unit 4 detects the state of the surface of the core portion 11 formed in the previous core portion shaping step S23. Subsequently, the accuracy determination section 46 determines the accuracy of the surface of the core portion 11 . Only when the accuracy determination unit 46 determines that the accuracy of the surface of the core 11 is not appropriate (accuracy determination step S24; NO), the process proceeds to the second operation setting step S25. When the accuracy determination unit 46 determines that the accuracy of the surface of the core 11 is appropriate (accuracy determination step S24; YES), it is determined whether the process is finished.
  • the operation setting unit 43 sets the operation of the welding head 20 so as to form the contoured portion 12 based on the state of the surface of the core portion 11.
  • the contour forming process S26 is performed after the second operation setting process S25.
  • the contour part 12 is laminate-molded on the surface of the core part 11 formed in the previous core part forming step S23 with the second weld bead 3b.
  • FIG. 13 schematically shows cross sections of the formed core portion 11 and contour portion 12 .
  • the contour part forming control section 45 controls the welding head 20 based on the setting of the operation setting section 43, and the contour part 12 is lamination-molded.
  • the contour portion 12 may be formed from the middle of the side surface of the core portion 11 .
  • the accuracy determination unit 46 determines that the accuracy of the surface of the core portion 11 is appropriate, or after the contour portion forming step S26, it is determined whether the process is finished. In determining the end of the process, the layered manufacturing control device 40 determines whether or not the manufacturing of the layered article 10 is completed based on the modeled article data (step S27). When it is determined that the laminate-molded article 10 has not been manufactured (step S27; NO), the laminate-molded control device 40 proceeds to the core portion molding step S23.
  • the lamination-molding control apparatus 40 complete
  • the core part 11 may be entirely shaped in one core part shaping step S23.
  • the contour portion forming step S26 may not be performed even once until the laminate-molded article 10 is completed.
  • the molding of the contour portion 12 can be omitted. Thereby, while being able to shorten the time which manufacture of the laminate-molded article 10 requires, a manufacturing cost can be reduced. Therefore, the laminate-molded article 10 can be efficiently manufactured. Further, after the core portion 11 is entirely shaped in one core portion shaping process, the outline portion 12 can be shaped as necessary. Thereby, the laminate-molded article 10 can be manufactured without moving the laminate-molded article 10 in the middle of manufacture more than necessary. That is, the handling of the laminate-molded article 10 can be minimized. This effect is particularly suitable when the laminate-molded article 10 is a large-sized structure.
  • FIG. 14 is a hardware configuration diagram showing the configuration of the computer 1100 according to this embodiment.
  • Computer 1100 comprises processor 1110 , main memory 1120 , storage 1130 and interface 1140 .
  • the above-described layered manufacturing control device 40 is implemented in the computer 1100.
  • the operation of each processing unit described above is stored in the storage 1130 in the form of a program.
  • the processor 1110 reads a program from the storage 1130, develops it in the main memory 1120, and executes the above processing according to the program. Also, the processor 1110 secures a storage area in the main memory 1120 according to the program.
  • the program may be for realizing part of the functions that the computer 1100 exhibits.
  • the program may function in combination with another program already stored in storage 1130 or in combination with another program installed in another device.
  • the computer 1100 may include a custom LSI (Large Scale Integrated Circuit) such as a PLD (Programmable Logic Device) in addition to or instead of the above configuration.
  • PLDs include PAL (Programmable Array Logic), GAL (Generic Array Logic), CPLD (Complex Programmable Logic Device), and FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • part or all of the functions implemented by processor 1110 may be implemented by the integrated circuit.
  • Examples of the storage 1130 include magnetic disks, magneto-optical disks, and semiconductor memories.
  • the storage 1130 may be an internal medium directly connected to the bus of the computer 1100, or an external medium connected to the computer 1100 via the interface 1140 or communication line.
  • the computer 1100 receiving the delivery may develop the program in the main memory 1120 and execute the above process.
  • the program may be for realizing part of the functions described above.
  • the program may be a so-called difference file (difference program) that implements the above-described functions in combination with another program already stored in the storage 1130 .
  • the filler material is a metal material, but the filler material is not limited to this, and may be, for example, a resin material.
  • the first weld bead 3a and the second weld bead 3b are formed of the same filler material, but are not limited to this, and may be formed of different filler materials. .
  • the powder P is used as the filler material when the welding head 20 is the laser welding head 20a.
  • the filler material is the wire W when the welding head 20 is the arc welding head 20b, the filler material is not limited to this, and the powder P may be used as the filler material.
  • the core forming step S14 includes the surface forming step and the internal forming step has been described, but this modification may also be applied to the second embodiment. That is, the core portion shaping step S23 may include the surface portion shaping step and the internal shaping step.
  • the welding head 20 is operated when forming the core portion 11 and the contour portion 12.
  • the present invention is not limited to this, and the stage 2 may be operated. Both head 20 and stage 2 may be operated.
  • the contour part 12 is laminated after a part of the core part 11 is laminated, but the present invention is not limited to this. Part 12 may be additively manufactured.
  • the plurality of formed first weld beads 3a all have substantially the same resolution, but the present invention is not limited to this.
  • the first resolution of the first weld bead 3a should be lower than the second resolution of the second weld bead 3b.
  • the core portion 11 may be subdivided into a plurality of regions and the resolution of the first weld bead 3a may be changed for each region.
  • the core portion 11 is formed in a plurality of layers in one core portion forming steps S14 and S23. Also, the core portion 11 may be formed in only one layer.
  • the plurality of formed second weld beads 3b are all assumed to have approximately the same resolution, but the present invention is not limited to this.
  • the second resolution of the second weld bead 3b should be higher than the first resolution of the first weld bead 3a.
  • the contour portion 12 may be subdivided into a plurality of regions and the resolution of the second weld bead 3b may be changed for each region.
  • weaving welding may be performed in the core portion forming steps S14 and S23 and the contour portion forming steps S15 and S26 of the above embodiment. Although the detailed mechanism is omitted, weaving welding may be performed by oscillating both the heat source and the filler material, may be performed by oscillating only the heat source, or may be performed by oscillating only the filler material. may be done.
  • the mechanism of the welding head 20 can be simplified when both the heat source and the filler material are oscillated. When only the heat source is oscillated, the stability of modeling can be improved. When only the filler material is oscillated, heat input controllability can be improved.
  • the method for manufacturing the laminate-molded article 10 according to the first aspect is to laminate-manufacture the core portion 11, which is the inner portion of the laminate-molded article 10, with the first weld bead 3a of the first resolution.
  • the outline portion 12 which is the outer portion of the laminate-molded article 10 is formed with a second weld bead having a second resolution higher than the first resolution.
  • 3b includes contour portion forming steps S15 and S26 in which lamination is formed on the surface of the core portion 11 .
  • the accuracy of the surface of the layered product 10 immediately after layered manufacturing can be improved.
  • the time which it takes to model the whole laminate-molded article 10 can be shortened. Therefore, the laminate-molded article 10 can be efficiently manufactured.
  • the method of manufacturing the laminate-molded article 10 of the second aspect is the method of manufacturing the laminate-molded article 10 of (1), wherein the core forming steps S14 and S23 include the surface of the core 11. After the surface shaping step of forming the surface portion 13 with a third weld bead 3c having a third resolution higher than the first resolution, and the surface shaping step, the inner side of the surface portion 13 in the core portion 11 and an internal molding step of laminate-molding the portion (core portion 14) with the first weld bead 3a having the first resolution.
  • the accuracy of the surface of the core portion 11 can be improved compared to the case where the core portion 11 is formed only with the first weld bead 3a. Moreover, compared with the case where the core part 11 is shaped only with the third weld bead 3c, the time required to shape the entire core part 11 can be shortened.
  • the method of manufacturing the laminate-molded article 10 of the third aspect is the method of manufacturing the laminate-molded article 10 of (1) or (2), wherein the laminate-molded article 10 further includes a region specifying step S12 for specifying a core region for shaping the core portion 11 and a contour region for shaping the contour portion 12 based on the final shape of 10, and the core portion forming step S14 includes the region specifying step S12.
  • the core portion 11 may be layer-molded in the core region identified by the step S15
  • the contour portion 12 may be layer-molded in the contour region identified in the region identification step S12 in the contour portion forming step S15.
  • the method of manufacturing the laminate-molded article 10 of the fourth aspect is the method of manufacturing the laminate-molded article 10 of (1) or (2), wherein the core portion forming step S23 and the contour portion forming step S26 Further includes an accuracy determination step S24 for determining the accuracy of the surface of the core portion 11 between the The contour 12 may be additively manufactured.
  • the molding of the contour portion 12 can be omitted. Thereby, the time required to manufacture the laminate-molded article 10 can be further shortened.
  • the method for manufacturing the laminate-molded article 10 of the fifth aspect is the method for manufacturing the laminate-molded article 10 according to any one of (1) to (4), wherein the core portion forming steps S14 and S23 and the contour
  • the part forming steps S15 and S26 may be performed by laser welding or electron beam welding.
  • the resolution of the weld bead 3 can be easily adjusted by adjusting the spot shape of the laser light L or electron beam. By increasing the resolution of the weld bead 3, the precision of the laminate-molded article 10 can be improved.
  • the method for manufacturing the laminate-molded article 10 of the sixth aspect is the method for manufacturing the laminate-molded article 10 according to any one of (1) to (4), wherein the core portion forming steps S14 and S23 and the contour The part forming steps S15 and S26 may be performed by arc welding.
  • the weld bead 3 can be formed at high speed, so that the time required for modeling the laminate-molded article 10 can be shortened.
  • the laminate manufacturing system 1 of the seventh aspect includes a welding head 20 and a laminate manufacturing control device 40 that controls the welding head 20 so that the welding head 20 models the laminate-molded article 10,
  • the lamination-molding control device 40 controls the welding head 20 so that the core portion 11, which is the inner portion of the laminate-molded article 10, is laminate-molded with the first weld bead 3a of the first resolution.
  • the contour part 12, which is the outer part of the laminate-molded article 10 is processed by the second resolution higher than the first resolution.
  • a contour part shaping control part 45 for controlling the welding head 20 so as to laminate and shape the surface of the core part 11 with two welding beads 3b.
  • the layered manufacturing system 1 of the eighth aspect is the layered manufacturing system 1 of (7), wherein the core part shaping control unit 44 changes the surface part 13 including the surface of the core part 11 to the first
  • the welding head 20 is controlled so as to laminate-manufacture with a third weld bead 3c having a third resolution higher than the resolution of , and after the surface portion 13 is laminate-manufactured, the surface portion 13 in the core portion 11
  • the welding head 20 may be controlled so that the inner portion (core portion 14) is laminate-molded with the first weld bead 3a having the first resolution.
  • the laminate manufacturing system 1 of the ninth aspect is the laminate manufacturing system 1 of (7) or (8), wherein the laminate manufacturing control device 40 is based on the final shape of the laminate-molded article 10. It further comprises an area specifying unit 42 for specifying a core area for shaping the core part 11 and a contour area for shaping the contour part 12 , and the core part shaping control part 44 controls the core area specified by the area specifying part 42 .
  • the welding head 20 is controlled so as to laminate-manufacture the core portion 11, and the contour portion modeling control section 45 laminate-manufactures the contour portion 12 in the contour region specified by the region specifying portion 42. Alternatively, the welding head 20 may be controlled.
  • the laminate manufacturing system 1 of the tenth aspect is the laminate manufacturing system 1 of (7) or (8), further comprising a state detection unit 4 for detecting the state of the surface of the core 11,
  • the layered manufacturing control device 40 further has an accuracy determination unit 46 that determines the accuracy of the surface of the core part 11 based on the detection result of the state detection unit 4, and the contour part molding control unit 45 performs the accuracy determination
  • the welding head 20 may be controlled to additively manufacture the contoured portion 12 only if the accuracy is determined by the unit 46 to be unsatisfactory.
  • the layered manufacturing system 1 of the eleventh aspect is the layered manufacturing system 1 according to any one of (7) to (10), wherein the welding head 20 is a laser welding head 20a that performs layered manufacturing by laser welding. Alternatively, it may be an electron beam molding head that performs layered molding by electron beam welding.
  • the laminate manufacturing system 1 of the twelfth aspect is the laminate manufacturing system 1 according to any one of (7) to (10), wherein the welding head 20 is an arc welding head 20b that performs laminate manufacturing by arc welding. may be
  • Processor 1120 Main memory 1130... Storage 1140... Interface A... Arc L... Laser light P... Powder S11, S21... Modeled object data acquisition process S12... Area identification process S13, S22, S25... Operation setting process S14, S23... Core part modeling process S15, S26... Contour part shaping Process S24... Precision judgment process W... Wire

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Abstract

積層造形物の製造方法は、積層造形物の内側の部分である芯部を、第一の解像度の第一溶接ビードで積層造形する芯部造形工程と、芯部造形工程の後に、積層造形物の外側の部分である輪郭部を、第一の解像度よりも高い第二の解像度の第二溶接ビードで、芯部の表面に積層造形する輪郭部造形工程と、を含む。

Description

積層造形物の製造方法、及び積層造形システム
　本開示は、積層造形物の製造方法、及び積層造形システムに関する。
　本願は、２０２１年７月３０日に日本に出願された特願２０２１－１２５２４５号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　特許文献１には、溶加材を溶融及び凝固させてなる溶接ビードを積層することにより、積層造形物を製造する方法が開示されている。
特開２０２１－２４２６０号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の積層造形物の製造方法では、溶接ビードの幅を大きく設定した場合、即ち、溶接ビードの解像度を低くした場合には、積層造形物の表面の精度が低く、仕上げ加工に時間を要してしまう場合があった。
　また、当初から溶接ビードの幅を小さくした場合、即ち、溶接ビードの解像度を高くした場合には、積層造形物の全体を造形するのに時間を要してしまう場合があった。
　本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、積層造形物を効率的に製造可能な積層造形物の製造方法、及び積層造形システムを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本開示に係る積層造形物の製造方法は、積層造形物の内側の部分である芯部を、第一の解像度の第一溶接ビードで積層造形する芯部造形工程と、前記芯部造形工程の後に、前記積層造形物の外側の部分である輪郭部を、前記第一の解像度よりも高い第二の解像度の第二溶接ビードで、前記芯部の表面に積層造形する輪郭部造形工程と、を含む。
　本開示に係る積層造形システムは、溶接ヘッドと、前記溶接ヘッドが積層造形物を造形するように該溶接ヘッドを制御する積層造形制御装置と、を備え、前記積層造形制御装置は、前記積層造形物の内側の部分である芯部を、第一の解像度の第一溶接ビードで積層造形するように前記溶接ヘッドを制御する芯部造形制御部と、前記芯部の少なくとも一部が積層造形された後に、前記積層造形物の外側の部分である輪郭部を、前記第一の解像度よりも高い第二の解像度の第二溶接ビードで前記芯部の表面に積層造形するように、前記溶接ヘッドを制御する輪郭部造形制御部と、を有する。
　本開示の積層造形物の製造方法、及び積層造形システムによれば、積層造形物を効率的に製造することができる。
本開示の第一実施形態に係る積層造形システムの構成を示す図である。 本開示の第一実施形態に係る溶接ヘッドの一例として、レーザ溶接ヘッドの要部を示す図である。 本開示の第一実施形態に係る溶接ヘッドの一例として、アーク溶接ヘッドの要部を示す図である。 本開示の第一実施形態に係る積層造形制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 本開示の第一実施形態に係る積層造形物の製造方法の手順を示すフローチャートである。 本開示の第一実施形態に係る芯部造形工程を模式的に示す図である。 本開示の第一実施形態に係る輪郭部造形工程を模式的に示す図である。 本開示の第一実施形態に係る積層造形物の製造方法の変形例を模式的に示す図である。 本開示の第二実施形態に係る積層造形システムの構成を示す図である。 本開示の第二実施形態に係る積層造形制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 本開示の第二実施形態に係る積層造形物の製造方法の手順を示すフローチャートである。 本開示の第二実施形態に係る芯部造形工程を模式的に示す図である。 本開示の第二実施形態に係る輪郭部造形工程を模式的に示す図である。 本開示の各実施形態に係るコンピュータの構成を示すハードウェア構成図である。
＜第一実施形態＞
（積層造形システム）
　以下、本開示の第一実施形態に係る積層造形システム１、及び積層造形物１０の製造方法について、図１～図７を参照して説明する。
　本実施形態の積層造形システム１は、金属の溶加材を用いてステージ２の表面上に肉盛りを行い、積層造形物１０を造形するものである。本実施形態の積層造形システム１は、例えば３Ｄプリンタ等、様々な３次元積層造形技術に適用可能である。
　図１に示すように積層造形システム１は、ステージ２と、溶接ヘッド２０と、積層造形制御装置４０と、を備える。図１には、積層造形物１０の断面が模式的に示されている。
（ステージ）
　ステージ２は、金属材料により形成された板状の部材である。積層造形物１０が造形されるステージ２の表面は、平坦面である。以下、このステージ２の表面の法線方向を単に「法線方向」といい、このステージ２の表面に沿う方向を単に「面方向」という場合がある。
（溶接ヘッド）
　溶接ヘッド２０は、ステージ２の表面に対向して配置される。溶接ヘッド２０は、溶加材を溶融し、ステージ２の表面上に液滴状の溶接ビード３を形成する。溶加材は、金属材料である。溶加材としては、例えばステンレスやチタン合金、ニッケル合金、アルミ合金、クロム合金等が挙げられる。溶加材は、ステージ２と同一の金属であってもよく、ステージ２と異なる金属であってもよい。溶接ビード３は、ステージ２の表面の面方向に連続して複数形成される。複数の溶接ビード３がステージ２の表面の法線方向に積層されることにより、目的とする積層造形物１０が造形される。溶接ビード３は、積層造形物１０を構成する最小単位である。このため、溶接ビード３の寸法は、積層造形物１０の形状精度を決定する要素となる。
　以下、ステージ２の表面の面方向における溶接ビード３の最大寸法を、単に「ビード幅」という場合がある。
　積層造形物１０の造形過程において、溶接ビード３によって点描されているように見えることから、ビード幅の大きさを溶接ビード３の解像度として表現する場合がある。以下、ビード幅が大きい程溶接ビード３の解像度が低いとし、ビード幅が小さい程溶接ビード３の解像度が高いとする。
　溶接ヘッド２０は、第一の解像度を有する第一溶接ビード３ａと、第一の解像度よりも高い第二の解像度を有する第二溶接ビード３ｂと、の２種類の溶接ビード３を形成する。第一溶接ビード３ａと第二溶接ビード３ｂは、同一の溶加材により形成される。
　なお、溶接ヘッド２０は、レーザ溶接ヘッド２０ａであってもよく、アーク溶接ヘッド２０ｂであってもよい。本実施形態における溶接の方式は適宜変更可能である。
（レーザ溶接ヘッド）
　図２に示すように、溶接ヘッド２０がレーザ溶接ヘッド２０ａである場合、熱源はレーザ光Ｌである。また、溶加材として例えば粉体Ｐが用いられる。レーザ溶接ヘッド２０ａは、ヘッド本体２１と、レーザ源２２と、不図示の粉体供給部と、を有する。
　ヘッド本体２１は、ステージ２の表面から法線方向に離間した位置に設けられている。ヘッド本体２１は、ステージ２の表面に接近するにしたがい先細る円錐台状に形成されている。ヘッド本体２１の中心軸は、ステージ２の表面の法線方向に延びている。ヘッド本体２１の中心軸は、ステージ２の表面の法線に対して僅かに傾斜していてもよい。ヘッド本体２１には、レーザ通路２３と、粉体供給路２４と、が形成されている。
　レーザ通路２３は、ヘッド本体２１の中心軸に沿ってヘッド本体２１を貫通している。レーザ通路２３は、側面視で、ステージ２の表面に接近するにしたがい先細るテーパ状に形成されている。
　粉体供給路２４は、ヘッド本体２１を軸方向に貫通している。粉体供給路２４は、ヘッド本体２１の外周面に沿うように形成されている。粉体供給路２４は、側面視で、レーザ通路２３を挟んで対称に形成されている。粉体供給路２４は、ステージ２に接近するにしたがい、ヘッド本体２１の中心軸に対して、直線的に漸次接近している。
　レーザ源２２は、ステージ２から離間した位置に配置されている。レーザ源２２は、ステージ２の表面に向けてレーザ光Ｌを放出する。レーザ光Ｌは、ヘッド本体２１のレーザ通路２３内を軸方向に直進し、ステージ２の表面に照射される。ステージ２の表面には、レーザ光Ｌのスポットが発生する。
　不図示の粉体供給部は、ヘッド本体２１に粉体Ｐを供給する。粉体Ｐは、ヘッド本体２１の粉体供給路２４内に供給される。粉体供給路２４内には、ステージ２の表面に向かって搬送ガスが流通している。このため、粉体Ｐは、粉体供給路２４内の搬送ガスの流れによってステージ２上のレーザ光Ｌのスポットに噴射される。噴射された粉体Ｐは、レーザ光Ｌによって溶融され、溶接ビード３となる。
　溶接ヘッド２０がレーザ溶接ヘッド２０ａの場合、レーザ光Ｌのエネルギーやレーザ光Ｌのスポット形状を調節することにより、溶接ビード３の形状及びビード幅を調節可能である。レーザ光Ｌのスポット形状は、レーザ光Ｌがステージ２の表面に照射される前に通過する不図示の光学素子によって変化する。光学素子は、例えば拡散板と集束レンズである。光学素子の緻密な曲率制御によって、レーザ光Ｌのスポット形状を制御できる。
（アーク溶接ヘッド）
　図３に示すように、溶接ヘッド２０がアーク溶接ヘッド２０ｂである場合、熱源はアークＡである。また、溶加材として例えばワイヤＷが用いられる。アーク溶接ヘッド２０ｂは、ヘッド本体２１と、電極２６と、ワイヤＷと、を有する。
　ヘッド本体２１は、ステージ２の表面から法線方向に離間した位置に設けられている。ヘッド本体２１は、円筒状に形成されている。ヘッド本体２１の中心軸は、ステージ２の表面の法線方向に沿っている。
　電極２６は、一方向に延びる棒状に形成されている。電極２６は、ヘッド本体２１に挿通されている。ステージ２の表面側の電極２６の端部は、ヘッド本体２１によって径方向外側から覆われている。電極２６には、正電圧が印加される。電極２６とステージ２との電圧差が所定の値を超えると、電極２６とステージ２との間の空気が絶縁破壊されて放電する。これにより、電極２６とステージ２との間には、アークＡが発生する。
　また、電極２６には、軸方向に貫通するワイヤ挿通路２７が形成されている。ワイヤ挿通路２７には、ワイヤＷが挿通される。ワイヤＷの先端は、電極２６から突出した状態で、ヘッド本体２１によって径方向外側から覆われる。ワイヤＷには、電極２６を介して正電圧が印加される。ワイヤＷとステージ２との電圧差が所定の値を超えると、ワイヤＷとステージ２との間の空気が絶縁破壊されて放電する。これにより、ワイヤＷとステージ２との間の空間に、アークＡが発生する。ワイヤＷの先端は、このアークＡによって溶融され、溶接ビード３となる。ワイヤＷは、溶接ビード３の形成に必要な分だけ、アークＡに向けて順次送られる。
　溶接ヘッド２０がアーク溶接ヘッド２０ｂの場合、電極２６に印加される電圧を調節してアークＡのエネルギーを調節すること等により、溶接ビード３の形状及びビード幅を調節可能である。
　なお、上記実施形態では、溶接ヘッド２０は、レーザ溶接ヘッド２０ａまたはアーク溶接ヘッド２０ｂであるとしたが、これに限るものではなく、溶接ヘッド２０が電子ビーム造形ヘッドであってもよい。電子ビーム造形ヘッドは、溶加材として、アーク溶接ヘッド２０ｂと同様に金属のワイヤＷを用いる。電子ビーム造形ヘッドは、電子ビームによりワイヤＷを溶融して溶接ビード３を形成する。
　このように、金属の溶加材を溶接ヘッド２０から供給すると同時にレーザ光ＬやアークＡ、電子ビーム等の熱源で溶融し所望の場所に積層する方式は、「デポジション方式」と呼ばれる。
（積層造形制御装置）
　続いて、本実施形態の積層造形制御装置４０の構成について、図４を参照して説明する。
　積層造形制御装置４０は、溶接ヘッド２０が積層造形物１０を造形するように溶接ヘッド２０を制御する。積層造形制御装置４０は、有線又は無線で溶接ヘッド２０と接続されている。
　積層造形制御装置４０は、造形物データ取得部４１、領域特定部４２、動作設定部４３、芯部造形制御部４４、及び輪郭部造形制御部４５の各処理部を備える。
（造形物データ取得部）
　造形物データ取得部４１は、積層造形物１０の造形物データを取得する。造形物データには、積層造形物１０の最終形状のデータが含まれている。
（領域特定部）
　領域特定部４２は、積層造形物１０の最終形状に基づいて芯部１１を造形する芯領域と輪郭部１２を造形する輪郭領域を特定する。
（動作設定部）
　動作設定部４３は、芯領域に基づいて芯部１１を造形するように溶接ヘッド２０の動作を設定し、輪郭領域に基づいて輪郭部１２を造形するように溶接ヘッド２０の動作を設定する。
（芯部造形制御部）
　芯部造形制御部４４は、第一溶接ビード３ａで芯部１１を積層造形するように溶接ヘッド２０を制御する。
（輪郭部造形制御部）
　輪郭部造形制御部４５は、第二溶接ビード３ｂで芯部１１の表面に輪郭部１２を積層造形するように、溶接ヘッド２０を制御する。
（積層造形物の製造方法の手順）
　以下、積層造形システム１を用いた積層造形物１０の製造方法の手順について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。積層造形物１０の製造方法は、造形物データ取得工程Ｓ１１と、領域特定工程Ｓ１２と、動作設定工程Ｓ１３と、芯部造形工程Ｓ１４と、輪郭部造形工程Ｓ１５と、を含む。
　造形物データ取得工程Ｓ１１では、造形物データ取得部４１が積層造形物１０の造形物データを取得する。
　造形物データ取得工程Ｓ１１の後に領域特定工程Ｓ１２が行われる。領域特定工程Ｓ１２では、領域特定部４２が造形物データに基づいて芯領域と輪郭領域を特定する。
　ここで図１に示すように、積層造形物１０は、積層造形物１０の内側部分である芯部１１と、積層造形物１０の外側部分である輪郭部１２と、に区別できる。領域特定工程Ｓ１２では、造形物データにおける積層造形物１０の表面を含む所定の厚さの外側の部分を輪郭領域として特定し、当該輪郭領域よりも内側の部分を芯領域として特定する。
　領域特定工程Ｓ１２の後に動作設定工程Ｓ１３が行われる。動作設定工程Ｓ１３では、動作設定部４３が芯領域に基づいて芯部１１を造形するように溶接ヘッド２０の動作を設定し、輪郭領域に基づいて輪郭部１２を造形するように溶接ヘッド２０の動作を設定する。
　動作設定工程Ｓ１３の後に芯部造形工程Ｓ１４が行われる。図６に示すように、芯部造形工程Ｓ１４では、第一溶接ビード３ａで芯部１１を積層造形する。図６には、形成された芯部１１の断面が模式的に示されている。芯部造形工程Ｓ１４では、芯部造形制御部４４が動作設定部４３の設定に基づいて溶接ヘッド２０を制御し、芯領域に芯部１１を積層造形する。
　溶接ヘッド２０のヘッド本体２１は、ステージ２の表面上の芯領域に対して、法線方向に所定の距離だけ離間した位置に配置される。ヘッド本体２１は、ステージ２の表面との離間距離を維持しつつ、ステージ２の表面の面方向に移動する。より具体的には、ヘッド本体２１は、面方向に沿う直線状の往復運動を繰り返しながら、往復運動の方向と直交する方向に移動する。溶接ヘッド２０は、ヘッド本体２１の一時停止と第一溶接ビード３ａの形成とを繰り返す。このようにして、ステージ２の表面上の芯領域に複数の第一溶接ビード３ａが連続して形成される。形成された複数の第一溶接ビード３ａは、全て略同一の解像度を有する。複数の第一溶接ビード３ａが一体化することにより、芯部１１の一層目が造形される。
　一層目が造形されると、二層目の造形に移行する。二層目の造形では、ヘッド本体２１は、一層分の高さだけステージ２の表面から法線方向に離間する。その後、溶接ヘッド２０は、一層目の造形時と同様に稼働し、一層目の上に二層目を造形する。三層目以降は、二層目と同様に造形される。
　このようにして、一回の芯部造形工程Ｓ１４で、芯部１１が複数層造形される。
　芯部造形工程Ｓ１４の後に輪郭部造形工程Ｓ１５が行われる。図７に示すように、輪郭部造形工程Ｓ１５では、第二溶接ビード３ｂで、直前の芯部造形工程Ｓ１４で造形された芯部１１の表面に輪郭部１２を積層造形する。図７には、形成された芯部１１及び輪郭部１２の断面が模式的に示されている。輪郭部造形工程Ｓ１５では、輪郭部造形制御部４５が動作設定部４３の設定に基づいて溶接ヘッド２０を制御し、輪郭領域に輪郭部１２を積層造形する。
　輪郭部造形工程Ｓ１５では、直前の芯部造形工程Ｓ１４で造形された芯部１１と同じ高さだけ輪郭部１２を造形する。溶接ヘッド２０のヘッド本体２１は、芯部造形工程Ｓ１４と同様に、直線状の往復運動を繰り返しながら面方向に移動する。溶接ヘッド２０は、ヘッド本体２１の一時停止と第二溶接ビード３ｂの形成とを繰り返す。このようにして、法線方向から見て、芯部１１の輪郭に沿って複数の第二溶接ビード３ｂが連続して形成される。形成された複数の第二溶接ビード３ｂは、全て略同一の解像度を有する。複数の第二溶接ビード３ｂが一体化することにより、輪郭部１２の一層目が造形される。輪郭部１２の各層は、ヘッド本体２１の往復運動のうち往路のみで造形されることが望ましい。なお、輪郭部１２は、必要に応じて、輪郭部１２の表面のうちステージ２とは反対側に位置する表面を覆うように形成されてもよい。
　一層目が造形されると、二層目の造形に移行する。二層目の造形では、ヘッド本体２１は、一層分の高さだけステージ２の表面から法線方向に離間する。その後、溶接ヘッド２０は、一層目の造形時と同様に稼働し、一層目の上に二層目を造形する。三層目以降は、二層目と同様に造形される。輪郭部１２は、直前の芯部造形工程Ｓ１４で造形された芯部１１と同じ高さになるまで形成される。
　芯部造形工程Ｓ１４及び輪郭部造形工程Ｓ１５は、粉体Ｐを溶加材としたレーザ溶接によって行われてもよく、ワイヤＷを溶加材としたアーク溶接によって行われてもよい。
　輪郭部造形工程Ｓ１５の後に工程終了の判定が行われる。工程終了の判定では、積層造形制御装置４０が造形物データに基づいて積層造形物１０の製造が終了している否かを判定する（ステップＳ１６）。積層造形制御装置４０は、積層造形物１０の製造が終了していないと判定した場合に（ステップＳ１６；ＮＯ）、芯部造形工程Ｓ１４に移行する。
　積層造形制御装置４０は、積層造形物１０の製造が終了していると判定した場合に（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、溶接ヘッド２０の動作を終了する。その後、積層造形物１０の表面に仕上げ加工を施す。仕上げ加工としては、例えば切削や研磨等が挙げられる。仕上げ加工により、積層造形物１０の表面精度が向上する。なお、仕上げ加工は、適宜省略可能である。
　このようにして、積層造形物１０の製造が完了する。
（作用効果）
　以上のような積層造形システム１及び積層造形物１０の製造方法によれば、解像度が相対的に低い第一溶接ビード３ａで芯部１１を造形し、解像度が相対的に高い第二溶接ビードで輪郭部１２を積層造形する。
　これにより、第一溶接ビード３ａのみで芯部１１及び輪郭部１２を造形する場合と比較して、積層造形直後の積層造形物１０の表面の精度を向上させることができる。したがって、仕上げ加工の加工量を削減することができ、仕上げ加工にかかる時間を短縮させることができる。
　また、第二溶接ビード３ｂで芯部１１及び輪郭部１２を造形する場合と比較して、積層造形物１０の全体を造形するのにかかる時間を短縮させることができる。したがって、積層造形物１０を効率的に製造することができる。
　また、芯部造形工程Ｓ１４の後に輪郭部造形工程Ｓ１５が行われるため、芯部１１で輪郭部１２を支持しながら輪郭部１２を造形することができる。これにより、輪郭部１２の造形中に、輪郭部１２が傾くことを抑制できる。したがって、輪郭部１２の精度を向上させることができる。
　さらに、芯部造形工程Ｓ１４の後に輪郭部造形工程Ｓ１５が行われるため、輪郭部１２の各層をヘッド本体２１の往復運動のうち往路のみで造形できる場合がある。この場合、輪郭部造形工程Ｓ１５では、溶融池（プール）が１つしか発生しないので、第二溶接ビード３ｂのビードラップ箇所が増えることを抑制できる。これにより、輪郭部１２で融合不良が発生することを抑制できる。したがって、輪郭部１２に欠陥が発生することを抑制できる。
　また、予め特定した芯領域に芯部１１を造形できるので、芯部１１の精度を向上させることができる。同様に、予め特定した輪郭領域に輪郭部１２を造形できるので、輪郭部１２の精度を向上させることができる。
　ここで、レーザ溶接のレーザ光Ｌは、スポット形状の調節が容易である。このため、レーザ溶接を用いた場合には、レーザ光Ｌのスポット形状を調節することにより、溶接ビード３の解像度を容易に調節できる。溶接ビード３の解像度を上げることで、積層造形物１０の精度を向上させることができる。
　また、電子ビーム溶接を用いる場合でも、レーザ溶接を用いる場合と同様の効果を奏することができる。
　ただし、レーザ溶接は、電子ビーム溶接と比較して、真空状態を必要としないため小型化することができるという点で優位性がある。一方で、電子ビーム溶接は、レーザ溶接と比較して、真空状態で溶接するため溶加材が酸化しやすい金属の場合に欠陥を低減できるという点や、電子ビームが反射されることがないためエネルギー効率を１００％に近い値にすることができるという点で優位性がある。
　また、アーク溶接を用いた場合には、溶接ビード３を高速に形成できるので、積層造形物１０の造形にかかる時間を短縮させることができる。また、ワイヤＷは、溶加材としては比較的安価であるため、製造コストを低減できる。
＜第一実施形態の変形例＞
　ここで第一実施形態の変形例として、例えば図８に示すものを採用してもよい。この変形例では、積層造形システム１における溶接ヘッド２０と芯部造形制御部４４、及び積層造形物１０の製造方法のうち芯部造形工程Ｓ１４が第一実施形態と異なる。
（溶接ヘッド）
　図８に示すように、溶接ヘッド２０は、第一溶接ビード３ａ及び第二溶接ビード３ｂに加えて、第一の解像度よりも高く、第二の解像度よりも低い第三の解像度を有する第三溶接ビード３ｃの３種類の溶接ビード３を形成する。第三溶接ビード３ｃは、第一溶接ビード３ａ及び第二溶接ビード３ｂと、同一の溶加材により形成される。
　なお、第三の解像度は、第一の解像度よりも高ければよく、第二の解像度と同一、または第二の解像度よりも高くてもよい。
（芯部造形制御部）
　芯部造形制御部４４は、芯部１１の表面を含む表面部１３を第三溶接ビード３ｃで積層造形するように溶接ヘッド２０を制御する。表面部１３は、ステージ２の表面から立ち上がる芯部１１の側面を構成する。
　さらに、芯部造形制御部４４は、表面部１３が積層造形された後に、芯部１１における表面部１３よりも内側の部分（以下、コア部１４と称する。）を積層造形するように溶接ヘッド２０を制御する。
（積層造形物の製造方法の手順）
　積層造形物１０の製造方法は、上述した第一実施形態と同様の順序で行われる。まず造形物データ取得工程Ｓ１１が行われる。造形物データ取得工程Ｓ１１の後に領域特定工程Ｓ１２が行われる。領域特定工程Ｓ１２の後に動作設定工程Ｓ１３が行われる。動作設定工程Ｓ１３の後に芯部造形工程Ｓ１４が行われる。芯部造形工程Ｓ１４の後に輪郭部造形工程Ｓ１５が行われる。輪郭部造形工程Ｓ１５の後に工程終了の判定（ステップＳ１６）が行われる。以下、第一実施形態と異なる芯部造形工程Ｓ１４について説明する。
（芯部造形工程）
　芯部造形工程Ｓ１４では、表面部造形工程と、内部造形工程と、を含む。
　動作設定工程Ｓ１３の後に表面部造形工程が行われる。表面部造形工程では、第三溶接ビード３ｃで芯部１１のうち表面部１３を積層造形する。
　表面部造形工程の後に内部造形工程が行われる。内部造形工程では、芯部１１のうちコア部１４を第一溶接ビード３ａで積層造形する。
（作用効果）
　この変形例によれば、第一溶接ビード３ａのみで芯部１１を造形する場合と比較して、芯部１１の表面の精度を向上させることができる。これにより、芯部１１の表面に輪郭部１２を精度よく造形することができるので、積層造形物１０の表面の精度をさらに向上させることができる。また、第三溶接ビード３ｃのみで芯部１１を造形する場合と比較して、芯部１１の全体を造形するのにかかる時間を短縮させることができる。したがって、積層造形物１０をさらに効率良く製造することができる。
　また、芯部１１の表面部１３を先に造形してから芯部１１のコア部１４を造形することができる。これにより、表面部１３よりも重くなりやすいコア部１４の側面に自重による垂れが発生することを抑制できる。すなわち、芯部１１の表面が自重により垂れてしまうことを抑制し、芯部１１の表面精度を向上することができる。
＜第二実施形態＞
　以下、本開示の第二実施形態に係る積層造形システム１、及び積層造形物１０の製造方法について、図９～図１３を参照して説明する。第二実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。第二実施形態の積層造形システム１は、状態検出部４をさらに備え、積層造形制御装置４０は、第一実施形態の領域特定部４２を有さず、精度判定部４６をさらに有する。第二実施形態の積層造形物１０の製造方法は、芯部造形工程Ｓ２３と輪郭部造形工程Ｓ２６との間に、芯部１１の表面の精度を判定する精度判定工程Ｓ２４をさらに含む。
（積層造形システム）
　図９に示すように、積層造形システム１は、ステージ２と、溶接ヘッド２０と、積層造形制御装置４０と、状態検出部４と、を備える。
（状態検出部）
　状態検出部４は、芯部１１の表面の状態を検出する。芯部１１の表面の状態としては、例えば芯部１１の表面の表面粗さ等が挙げられる。状態検出部４としては、例えばセンサやカメラ等が挙げられる。
（積層造形制御装置）
　続いて、本実施形態の積層造形制御装置４０の構成について、図１０を参照して説明する。
　図１０に示すように、積層造形制御装置４０は、造形物データ取得部４１と、動作設定部４３と、芯部造形制御部４４と、精度判定部４６と、輪郭部造形制御部４５と、を備える。
（造形物データ取得部）
　造形物データ取得部４１は、積層造形物１０の造形物データを取得する。造形物データには、積層造形物１０の最終形状のデータが含まれている。
（動作設定部）
　動作設定部４３は、造形物データに基づいて積層造形物１０の最終形状に対応する芯部１１を造形するように溶接ヘッド２０の動作を設定する。動作設定部４３は、芯部１１の表面の状態に基づいて輪郭部１２を造形するように溶接ヘッド２０の動作を設定する。
（精度判定部）
　精度判定部４６は、状態検出部４の検出結果に基づいて芯部１１の表面の精度を判定する。
（輪郭部造形制御部）
　輪郭部造形制御部４５は、精度判定部４６によって精度が適正でないと判断された場合にのみ輪郭部１２を積層造形するように溶接ヘッド２０を制御する。
（積層造形物の製造方法の手順）
　以下、積層造形システム１を用いた積層造形物１０の製造方法の手順について、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。積層造形物１０の製造方法は、造形物データ取得工程Ｓ２１と、動作設定工程Ｓ２２，Ｓ２５と、芯部造形工程Ｓ２３と、精度判定工程Ｓ２４と、輪郭部造形工程Ｓ２６と、を含む。
　まず、造形物データ取得工程Ｓ２１が行われる。造形物データ取得工程Ｓ２１の後、第一の動作設定工程Ｓ２２が行われる。
　第一の動作設定工程Ｓ２２では、動作設定部４３が造形物データに基づいて芯部１１を造形するように溶接ヘッド２０の動作を設定する。
　第一の動作設定工程Ｓ２２の後に芯部造形工程Ｓ２３が行われる。図１２に示すように、芯部造形工程Ｓ２３では、第一溶接ビード３ａで造形物の最終形状に対応する芯部１１を積層造形する。図１２には、形成された芯部１１の断面が模式的に示されている。芯部造形工程Ｓ２３では、芯部造形制御部４４が動作設定部４３の設定に基づいて溶接ヘッド２０を制御し、芯部１１を積層造形する。
　芯部造形工程Ｓ２３の後に精度判定工程Ｓ２４が行われる。精度判定工程Ｓ２４では、まず、状態検出部４が直前の芯部造形工程Ｓ２３で形成された芯部１１の表面の状態を検出する。続いて、精度判定部４６が芯部１１の表面の精度を判定する。精度判定部４６が芯部１１の表面の精度が適正でないと判断した場合にのみ（精度判定工程Ｓ２４；ＮＯ）、第二の動作設定工程Ｓ２５に移行する。精度判定部４６が芯部１１の表面の精度が適正であると判断した場合（精度判定工程Ｓ２４；ＹＥＳ）、工程終了の判定が行われる。
　第二の動作設定工程Ｓ２５では、動作設定部４３が芯部１１の表面の状態に基づいて輪郭部１２を造形するように溶接ヘッド２０の動作を設定する。
　第二の動作設定工程Ｓ２５の後に輪郭部造形工程Ｓ２６が行われる。図１３に示すように、輪郭部造形工程Ｓ２６では、第二溶接ビード３ｂで、直前の芯部造形工程Ｓ２３で造形された芯部１１の表面に輪郭部１２を積層造形する。図１３には、形成された芯部１１及び輪郭部１２の断面が模式的に示されている。輪郭部造形工程Ｓ２６では、輪郭部造形制御部４５が動作設定部４３の設定に基づいて溶接ヘッド２０を制御し、輪郭部１２を積層造形する。輪郭部１２は、芯部１１の側面の途中から造形されてもよい。
　精度判定部４６が芯部１１の表面の精度が適正であると判断した場合、または輪郭部造形工程Ｓ２６の後に工程終了の判定が行われる。工程終了の判定では、積層造形制御装置４０が造形物データに基づいて積層造形物１０の製造が終了している否かを判定する（ステップＳ２７）。積層造形制御装置４０は、積層造形物１０の製造が終了していないと判定した場合に（ステップＳ２７；ＮＯ）、芯部造形工程Ｓ２３に移行する。
　積層造形制御装置４０は、積層造形物１０の製造が終了していると判定した場合に（ステップＳ２７；ＹＥＳ）、溶接ヘッド２０の動作を終了する。その後、積層造形物１０の表面に仕上げ加工を施す。
　このようにして、積層造形物１０の製造が完了する。
　なお、１回の芯部造形工程Ｓ２３で芯部１１を全て造形してもよい。また、積層造形物１０の製造完了まで、一度も輪郭部造形工程Ｓ２６が行われなくてもよい。
（作用効果）
　本実施形態によれば、芯部１１の表面の状態の精度が適正である場合は、輪郭部１２の造形を省略できる。これにより、積層造形物１０の製造にかかる時間を短縮させることができるとともに、製造コストを低減できる。したがって、積層造形物１０を効率的に製造することができる。
　また、１回の芯部造形工程で芯部１１を全て造形した後に、必要に応じて輪郭部１２を造形できる。これにより、製造途中の積層造形物１０を必要以上に動かすことなく、積層造形物１０を製造できる。すなわち、積層造形物１０のハンドリングを最小限に抑えることができる。この効果は、積層造形物１０が大型構造物である場合に特に好適である。
　なお、図１４は、本実施形態に係るコンピュータ１１００の構成を示すハードウェア構成図である。
　コンピュータ１１００は、プロセッサ１１１０、メインメモリ１１２０、ストレージ１１３０、インタフェース１１４０を備える。
　上述の積層造形制御装置４０は、コンピュータ１１００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ１１３０に記憶されている。プロセッサ１１１０は、プログラムをストレージ１１３０から読み出してメインメモリ１１２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ１１１０は、プログラムに従って、記憶領域をメインメモリ１１２０に確保する。
　プログラムは、コンピュータ１１００に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、又は他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。また、コンピュータ１１００は、上記構成に加えて、又は上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサ１１１０によって実現される機能の一部又は全部が当該集積回路によって実現されてよい。
　ストレージ１１３０の例としては、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ１１３０は、コンピュータ１１００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース１１４０又は通信回線を介してコンピュータ１１００に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ１１００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ１１００が当該プログラムをメインメモリ１１２０に展開し、上記処理を実行してもよい。
　また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
（その他の実施形態）
　以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
　なお、上記実施形態では、溶加材は、金属材料であるとしたが、これに限るものではなく、例えば樹脂材料であってもよい。
　なお、上記実施形態では、第一溶接ビード３ａと第二溶接ビード３ｂは、同一の溶加材により形成されるとしたが、これに限るものではなく、異なる溶加材により形成されてもよい。
　なお、上記実施形態では、溶接ヘッド２０がレーザ溶接ヘッド２０ａである場合の溶加材を粉体Ｐとしたが、これに限るものではなく、例えば溶加材をワイヤＷとしてもよい。また、溶接ヘッド２０がアーク溶接ヘッド２０ｂである場合の溶加材をワイヤＷとしたが、これに限るものではなく、例えば溶加材を粉体Ｐとしてもよい。
　なお、第一実施形態の変形例として、芯部造形工程Ｓ１４が表面部造形工程と内部造形工程とを含む場合について説明したが、第二実施形態でもこの変形例が適用されてもよい。すなわち、芯部造形工程Ｓ２３が表面部造形工程と内部造形工程とを含んでいてもよい。
　なお、上記実施形態では、芯部１１及び輪郭部１２を造形する際に、溶接ヘッド２０のみを動作させるとしたが、これに限られるものではなく、例えばステージ２を動作させてもよく、溶接ヘッド２０及びステージ２の両方を動作させてもよい。
　なお、上記実施形態では、芯部１１の一部を積層造形した後に、輪郭部１２を積層造形するとしたが、これに限られるものではなく、例えば芯部１１の全てを積層造形した後に、輪郭部１２を積層造形してもよい。
　なお、上記実施形態の芯部造形工程Ｓ１４，Ｓ２３では、形成された複数の第一溶接ビード３ａは、全て略同一の解像度を有するとしたが、これに限られるものではない。第一溶接ビード３ａの第一の解像度が、第二溶接ビード３ｂの第二の解像度よりも低ければよい。例えば、芯部１１を複数の領域に細分化して、領域ごとに第一溶接ビード３ａの解像度を変化させてもよい。
　なお、上記実施形態では、一回の芯部造形工程Ｓ１４，Ｓ２３で、芯部１１が複数層造形されるとしたが、これに限られるものではなく、一回の芯部造形工程Ｓ１４，Ｓ２３で、芯部１１が一層のみ形成されてもよい。
　なお、上記実施形態の輪郭部造形工程Ｓ１５，Ｓ２６では、形成された複数の第二溶接ビード３ｂは、全て略同一の解像度を有するとしたが、これに限られるものではない。第二溶接ビード３ｂの第二の解像度が、第一溶接ビード３ａの第一の解像度よりも高ければよい。例えば、輪郭部１２を複数の領域に細分化して、領域ごとに第二溶接ビード３ｂの解像度を変化させてもよい。
　なお、上記実施形態の芯部造形工程Ｓ１４，Ｓ２３及び輪郭部造形工程Ｓ１５，Ｓ２６では、ウィービング溶接を行ってもよい。詳細な機構は省略するが、ウィービング溶接は、熱源と溶加材の両方を揺動させて行われてもよく、熱源のみを揺動させて行われてもよく、溶加材のみ搖動させて行われてもよい。熱源と溶加材の両方を揺動させる場合、溶接ヘッド２０の機構を簡略化できる。熱源のみを揺動させる場合、造形の安定性を向上させることができる。溶加材のみを揺動させる場合、入熱制御性を向上させることができる。
＜付記＞
　各実施形態に記載の積層造形物１０の製造方法、及び積層造形システム１は、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係る積層造形物１０の製造方法は、積層造形物１０の内側の部分である芯部１１を、第一の解像度の第一溶接ビード３ａで積層造形する芯部造形工程Ｓ１４，Ｓ２３と、前記芯部造形工程Ｓ１４，Ｓ２３の後に、前記積層造形物１０の外側の部分である輪郭部１２を、前記第一の解像度よりも高い第二の解像度の第二溶接ビード３ｂで、前記芯部１１の表面に積層造形する輪郭部造形工程Ｓ１５，Ｓ２６と、を含む。
　これにより、第一溶接ビード３ａのみで芯部１１及び輪郭部１２を造形する場合と比較して、積層造形直後の積層造形物１０の表面の精度を向上させることができる。また、第二溶接ビード３ｂのみで芯部１１及び輪郭部１２を造形する場合と比較して、積層造形物１０の全体を造形するのにかかる時間を短縮させることができる。したがって、積層造形物１０を効率的に製造できる。
（２）第２の態様の積層造形物１０の製造方法は、（１）の積層造形物１０の製造方法であって、前記芯部造形工程Ｓ１４，Ｓ２３は、前記芯部１１の表面を含む表面部１３を前記第一の解像度よりも高い第三の解像度の第三溶接ビード３ｃで形成する表面造形工程と、前記表面造形工程の後に、前記芯部１１における前記表面部１３よりも内側の部分（コア部１４）を前記第一の解像度の第一溶接ビード３ａで積層造形する内部造形工程と、を含んでもよい。
　これにより、第一溶接ビード３ａのみで芯部１１を造形する場合と比較して、芯部１１の表面の精度を向上させることができる。また、第三溶接ビード３ｃのみで芯部１１を造形する場合と比較して、芯部１１の全体を造形するのにかかる時間を短縮させることができる。
（３）第３の態様の積層造形物１０の製造方法は、（１）または（２）の積層造形物１０の製造方法であって、前記芯部造形工程Ｓ１４の前に、前記積層造形物１０の最終形状に基づいて前記芯部１１を造形する芯領域と前記輪郭部１２を造形する輪郭領域を特定する領域特定工程Ｓ１２をさらに含み、前記芯部造形工程Ｓ１４では、前記領域特定工程Ｓ１２によって特定された前記芯領域に前記芯部１１を積層造形し、前記輪郭部造形工程Ｓ１５では、前記領域特定工程Ｓ１２によって特定された前記輪郭領域に前記輪郭部１２を積層造形してもよい。
　これにより、予め特定した芯領域に芯部１１を造形するとともに予め特定した輪郭領域に輪郭部１２を造形することで、精度を高く維持しながら、積層造形物１０の全体を造形するのにかかる時間を短縮させることができる。
（４）第４の態様の積層造形物１０の製造方法は、（１）または（２）の積層造形物１０の製造方法であって、前記芯部造形工程Ｓ２３と前記輪郭部造形工程Ｓ２６との間に、前記芯部１１の表面の精度を判定する精度判定工程Ｓ２４をさらに含み、前記輪郭部造形工程Ｓ２６では、前記精度判定工程Ｓ２４によって前記精度が適正でないと判定された場合にのみ前記輪郭部１２を積層造形してもよい。
　これにより、芯部１１の表面の状態の精度が適正である場合は、輪郭部１２の造形を省略できる。これにより、積層造形物１０の製造にかかる時間をさらに短縮できる。
（５）第５の態様の積層造形物１０の製造方法は、（１）から（４）のいずれかの積層造形物１０の製造方法であって、前記芯部造形工程Ｓ１４，Ｓ２３及び前記輪郭部造形工程Ｓ１５，Ｓ２６は、レーザ溶接または電子ビーム溶接によって行われてもよい。
　レーザ光Ｌまたは電子ビームのスポット形状を調節することにより、溶接ビード３の解像度を容易に調節できる。溶接ビード３の解像度を上げることで、積層造形物１０の精度を向上させることができる。
（６）第６の態様の積層造形物１０の製造方法は、（１）から（４）のいずれかの積層造形物１０の製造方法であって、前記芯部造形工程Ｓ１４，Ｓ２３及び前記輪郭部造形工程Ｓ１５，Ｓ２６は、アーク溶接によって行われてもよい。
　これにより、溶接ビード３を高速に形成できるので、積層造形物１０の造形にかかる時間を短縮させることができる。
（７）第７の態様の積層造形システム１は、溶接ヘッド２０と、前記溶接ヘッド２０が積層造形物１０を造形するように該溶接ヘッド２０を制御する積層造形制御装置４０と、を備え、前記積層造形制御装置４０は、前記積層造形物１０の内側の部分である芯部１１を、第一の解像度の第一溶接ビード３ａで積層造形するように前記溶接ヘッド２０を制御する芯部造形制御部４４と、前記芯部１１の少なくとも一部が積層造形された後に、前記積層造形物１０の外側の部分である輪郭部１２を、前記第一の解像度よりも高い第二の解像度の第二溶接ビード３ｂで前記芯部１１の表面に積層造形するように、前記溶接ヘッド２０を制御する輪郭部造形制御部４５と、を有する。
（８）第８の態様の積層造形システム１は、（７）の積層造形システム１であって、前記芯部造形制御部４４は、前記芯部１１の表面を含む表面部１３を前記第一の解像度よりも高い第三の解像度の第三溶接ビード３ｃで積層造形するように前記溶接ヘッド２０を制御し、前記表面部１３が積層造形された後に、前記芯部１１における前記表面部１３よりも内側の部分（コア部１４）を前記第一の解像度の第一溶接ビード３ａで積層造形するように前記溶接ヘッド２０を制御してもよい。
（９）第９の態様の積層造形システム１は、（７）または（８）の積層造形システム１であって、前記積層造形制御装置４０は、前記積層造形物１０の最終形状に基づいて前記芯部１１を造形する芯領域と前記輪郭部１２を造形する輪郭領域を特定する領域特定部４２をさらに備え、前記芯部造形制御部４４は、前記領域特定部４２によって特定された前記芯領域に前記芯部１１を積層造形するように前記溶接ヘッド２０を制御し、前記輪郭部造形制御部４５は、前記領域特定部４２によって特定された前記輪郭領域に前記輪郭部１２を積層造形するように前記溶接ヘッド２０を制御してもよい。
（１０）第１０の態様の積層造形システム１は、（７）または（８）の積層造形システム１であって、前記芯部１１の表面の状態を検出する状態検出部４をさらに備え、前記積層造形制御装置４０は、前記状態検出部４の検出結果に基づいて前記芯部１１の表面の精度を判定する精度判定部４６をさらに有し、前記輪郭部造形制御部４５は、前記精度判定部４６によって精度が適正でないと判定された場合にのみ前記輪郭部１２を積層造形するように前記溶接ヘッド２０を制御してもよい。
（１１）第１１の態様の積層造形システム１は、（７）から（１０）のいずれかの積層造形システム１であって、前記溶接ヘッド２０は、レーザ溶接によって積層造形を行うレーザ溶接ヘッド２０ａまたは電子ビーム溶接によって積層造形を行う電子ビーム造形ヘッドであってもよい。
（１２）第１２の態様の積層造形システム１は、（７）から（１０）のいずれかの積層造形システム１であって、前記溶接ヘッド２０は、アーク溶接によって積層造形を行うアーク溶接ヘッド２０ｂであってもよい。
　本開示の積層造形物の製造方法、及び積層造形システムによれば、積層造形物を効率的に製造することができる。
１…積層造形システム　２…ステージ　３…溶接ビード　３ａ…第一溶接ビード　３ｂ…第二溶接ビード　３ｃ…第三溶接ビード　４…状態検出部　１０…積層造形物　１１…芯部　１２…輪郭部　１３…表面部　１４…コア部　２０…溶接ヘッド　２０ａ…レーザ溶接ヘッド　２０ｂ…アーク溶接ヘッド　２１…ヘッド本体　２２…レーザ源　２３…レーザ通路　２４…粉体供給路　２６…電極　２７…ワイヤ挿通路　４０…積層造形制御装置　４１…造形物データ取得部　４２…領域特定部　４３…動作設定部　４４…芯部造形制御部　４５…輪郭部造形制御部　４６…精度判定部　１１１０…プロセッサ　１１２０…メインメモリ　１１３０…ストレージ　１１４０…インタフェース　Ａ…アーク　Ｌ…レーザ光　Ｐ…粉体　Ｓ１１，Ｓ２１…造形物データ取得工程　Ｓ１２…領域特定工程　Ｓ１３，Ｓ２２，Ｓ２５…動作設定工程　Ｓ１４，Ｓ２３…芯部造形工程　Ｓ１５，Ｓ２６…輪郭部造形工程　Ｓ２４…精度判定工程　Ｗ…ワイヤ

Claims (12)

  1. 　積層造形物の内側の部分である芯部を、第一の解像度の第一溶接ビードで積層造形する芯部造形工程と、
    　前記芯部造形工程の後に、前記積層造形物の外側の部分である輪郭部を、前記第一の解像度よりも高い第二の解像度の第二溶接ビードで、前記芯部の表面に積層造形する輪郭部造形工程と、
    を含む積層造形物の製造方法。
  2. 　前記芯部造形工程は、
    　前記芯部の表面を含む表面部を前記第一の解像度よりも高い第三の解像度の第三溶接ビードで形成する表面造形工程と、
    　前記表面造形工程の後に、前記芯部における前記表面部よりも内側の部分を前記第一の解像度の第一溶接ビードで積層造形する内部造形工程と、
    を含む請求項１に記載の積層造形物の製造方法。
  3. 　前記芯部造形工程の前に、前記積層造形物の最終形状に基づいて前記芯部を造形する芯領域と前記輪郭部を造形する輪郭領域を特定する領域特定工程をさらに含み、
    　前記芯部造形工程では、前記領域特定工程によって特定された前記芯領域に前記芯部を積層造形し、
    　前記輪郭部造形工程では、前記領域特定工程によって特定された前記輪郭領域に前記輪郭部を積層造形する請求項１または２に記載の積層造形物の製造方法。
  4. 　前記芯部造形工程と前記輪郭部造形工程との間に、前記芯部の表面の精度を判定する精度判定工程をさらに含み、
    　前記輪郭部造形工程では、前記精度判定工程によって前記精度が適正でないと判定された場合にのみ前記輪郭部を積層造形する請求項１または２に記載の積層造形物の製造方法。
  5. 　前記芯部造形工程及び前記輪郭部造形工程は、レーザ溶接または電子ビーム溶接によって行われる請求項１から４のいずれか一項に記載の積層造形物の製造方法。
  6. 　前記芯部造形工程及び前記輪郭部造形工程は、アーク溶接によって行われる請求項１から４のいずれか一項に記載の積層造形物の製造方法。
  7. 　溶接ヘッドと、
    　前記溶接ヘッドが積層造形物を造形するように該溶接ヘッドを制御する積層造形制御装置と、
    を備え、
    　前記積層造形制御装置は、
    　前記積層造形物の内側の部分である芯部を、第一の解像度の第一溶接ビードで積層造形するように前記溶接ヘッドを制御する芯部造形制御部と、
    　前記芯部の少なくとも一部が積層造形された後に、前記積層造形物の外側の部分である輪郭部を、前記第一の解像度よりも高い第二の解像度の第二溶接ビードで前記芯部の表面に積層造形するように、前記溶接ヘッドを制御する輪郭部造形制御部と、
    を有する積層造形システム。
  8. 　前記芯部造形制御部は、
    　前記芯部の表面を含む表面部を前記第一の解像度よりも高い第三の解像度の第三溶接ビードで積層造形するように前記溶接ヘッドを制御し、
    　前記表面部が積層造形された後に、前記芯部における前記表面部よりも内側の部分を前記第一の解像度の第一溶接ビードで積層造形するように前記溶接ヘッドを制御する請求項７に記載の積層造形システム。
  9. 　前記積層造形制御装置は、
    　前記積層造形物の最終形状に基づいて前記芯部を造形する芯領域と前記輪郭部を造形する輪郭領域を特定する領域特定部をさらに備え、
    　前記芯部造形制御部は、前記領域特定部によって特定された前記芯領域に前記芯部を積層造形するように前記溶接ヘッドを制御し、
    　前記輪郭部造形制御部は、前記領域特定部によって特定された前記輪郭領域に前記輪郭部を積層造形するように前記溶接ヘッドを制御する請求項７または８に記載の積層造形システム。
  10. 　前記芯部の表面の状態を検出する状態検出部をさらに備え、
    　前記積層造形制御装置は、
    　前記状態検出部の検出結果に基づいて前記芯部の表面の精度を判定する精度判定部をさらに有し、
    　前記輪郭部造形制御部は、前記精度判定部によって精度が適正でないと判定された場合にのみ前記輪郭部を積層造形するように前記溶接ヘッドを制御する請求項７または８に記載の積層造形システム。
  11. 　前記溶接ヘッドは、レーザ溶接によって積層造形を行うレーザ溶接ヘッドまたは電子ビーム溶接によって積層造形を行う電子ビーム造形ヘッドである請求項７から１０のいずれか一項に記載の積層造形システム。
  12. 　前記溶接ヘッドは、アーク溶接によって積層造形を行うアーク溶接ヘッドである請求項７から１０のいずれか一項に記載の積層造形システム。
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