三次元形状造形物の製造方法
【課題】複雑な設計や後の加工を要することなく、ガスが効果的に抜けるように設計された三次元形状造形物の製造方法を提供する。
【解決手段】粉末材料１３の層１０の所定箇所に光ビームＬを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで焼結層１１を形成し、この焼結層１１の上に新たな粉末材料１３の層１０を被覆して所定箇所に光ビームＬを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで下層の焼結層１１と一体になった新たな焼結層１１を形成することを繰り返して複数の焼結層１１が積層一体化された三次元形状造形物を製造する方法において、当該方法は、焼結層１１に各焼結層１１間を連通するクラック１７を発生させる工程を含み、クラック１７は、粉末材料１３の層１０の焼結層１１においてクラックを発生させる箇所に、クラック１７を発生させる添加粉末１４を供給して、光ビームＬを照射することで選択的に形成される。
【解決手段】粉末材料１３の層１０の所定箇所に光ビームＬを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで焼結層１１を形成し、この焼結層１１の上に新たな粉末材料１３の層１０を被覆して所定箇所に光ビームＬを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで下層の焼結層１１と一体になった新たな焼結層１１を形成することを繰り返して複数の焼結層１１が積層一体化された三次元形状造形物を製造する方法において、当該方法は、焼結層１１に各焼結層１１間を連通するクラック１７を発生させる工程を含み、クラック１７は、粉末材料１３の層１０の焼結層１１においてクラックを発生させる箇所に、クラック１７を発生させる添加粉末１４を供給して、光ビームＬを照射することで選択的に形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末材料の層に光ビームを照射して焼結層を形成する工程を繰り返すことにより、複数の焼結層が積層一体化された三次元形状造形物を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して焼結させることによって焼結層を形成し、この焼結層の上に新たな粉末材料の層を被覆するとともにこの新たな粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して焼結させることによって下の焼結層と一体になった焼結層を形成し、そしてこれを繰り返すことによって、複数の焼結層が積層一体化された三次元形状造形物を製造する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１８は、その一例を示すものである。まず、昇降可能な造形用テーブル１２０上面の造形用ベース１２２の上に、造形用テーブル１２０に隣接する昇降可能な材料用テーブル１２４上の粉末材料１１３から、スキージング用ブレード１２１を用いて、所定の厚みΔｔ2の粉末材料１１３の層（粉末層）１１０ａを形成する。造形用テーブル１２０はシリンダー１１５の側面に沿って昇降するものであり、ブレード１２１はシリンダー１１５の上面と同じレベルで水平方向に往復移動するようにしてある。したがって、造形用テーブル１２０の上面とシリンダー１１５の上面との間に形成された段差に相当する厚みで粉末層１１０ａを造形用テーブル１２０の上に形成することができる。この後、粉末層１１０ａの所定箇所に集光レンズで集光した光ビームＬを照射し、粉末層１１０ａの当該箇所を焼結させて、焼結層１１１ａを形成する。次に、造形用テーブル１２０を少し下降させ、上記と同様にして、焼結層１１１ａ上に、材料用テーブル１２４上の粉末材料１１３から、ブレード１２１を用いて、所定の厚みの粉末層１１０ｂを形成する。そして、上記と同様にして、粉末層１１０ｂの所定箇所に光ビームＬを照射し、粉末層１１０ｂの当該箇所を焼結させて、焼結層１１１ａ上に、焼結層１１１ａと一体になった焼結層１１１ｂを形成する。以上の操作を繰り返すことによって、所定数の焼結層１１１ａ〜１１１ｆが積層一体化された三次元形状造形物を製造することができる。図１９は三次元形状造形物の概略斜視図である。
【０００４】
ここで、図２０（ａ）に示すような製品１００を製造するにあたり、製品１００の三次元ＣＡＤデータに基づいて、図２０（ｂ）に示すように、製品１００を所定の間隔Δｔ3で水平にスライスしたときの各層１００ａ〜１００ｆのスライス面の断面データを得て、このスライス断面データをもとに各粉末層に照射する光ビームＬの走査経路を決定し、各層１００ａ〜１００ｆに対応する水平断面形状で各焼結層１１１ａ〜１１１ｆを形成することによって、製品１００と同じ三次元形状造形物を製造することができる。そしてこのように各焼結層１１１ａ〜１１１ｆを順次形成して積み重ねていく方法を採用することによって、複雑な機構の装置を用いることなく、迅速に所望の形状の三次元形状造形物を得ることができる。
【０００５】
ところで、この三次元形状造形物は、プラスチック金型として用いられる。プラスチック金型は、金型内に樹脂が急速に充填される際に、金型内のガスおよび溶融した樹脂から発生するガスが効果的に逃げるように設計されている必要がある。このように設計しないと、成形品の表面に変色やガス焼けが生じて外観が損なわれたり、金型内での樹脂の流動状態が設計と異なるため、成形品の寸法精度が低下したりする虞がある。
【０００６】
そのため、従来においては、ガスを抜きたい箇所にポーラス材を埋め込んだり、割り型構造にして形成された隙間を利用したり、ノックアウトピン挿入孔を施して当該挿入孔に形成された隙間を利用したりしてガスを抜いていた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許２６２０３５３号公報
【特許文献２】特開２００３−１７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のような方法でガスを抜く場合、複雑な設計や後の加工を要するという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなしたものであり、複雑な設計や後の加工を要することなく、ガスが効果的に抜けるように設計された三次元形状造形物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の三次元形状造形物の製造方法は、粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで焼結層を形成し、この焼結層の上に新たな粉末材料の層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返して複数の焼結層が積層一体化された三次元形状造形物を製造する方法において、当該方法は、焼結層に各焼結層間を連通するクラックを発生させる工程を含み、クラックは、粉末材料の層の焼結層においてクラックを発生させる箇所に、クラックを発生させる添加粉末を供給して、光ビームを照射することで選択的に形成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の三次元形状造形物の製造方法において、粉末材料は、鉄系粉末と、ニッケルまたはニッケル系合金粉末の少なくとも一方と、銅または銅系合金粉末の少なくとも一方と、を含む混合粉末で、その配合比率は、鉄系粉末が６０〜９０重量％、ニッケルまたはニッケル系合金粉末の少なくとも一方が５〜３５重量％、銅または銅系合金粉末の少なくとも一方が５〜１５重量％であり、クラックを発生させる添加粉末は、硫黄、シリコン、リンから選ばれる少なくとも1種を含む粉末であり、その供給量は、粉末材料とクラックを発生させる添加粉末の総重量の０．１〜２．０重量％であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の三次元形状造形物の製造方法において、焼結層を形成した後に、焼結されなかったクラックを発生させる添加粉末を回収することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、上記請求項１〜３のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造方法において、焼結層を形成した後に、それまでに製造した造形物における表面部または不要部分の少なくとも一方の切削除去を行う工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、上記請求項１〜４のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造方法において、三次元形状造形物が射出成形用金型であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、三次元形状造形物の所望の箇所にクラックを発生させることができる。特に、三次元形状造形物を金型に適用した場合に、クラックが通気孔の役割を果たし、効果的にガスを抜くことができる。その結果、成形品の外観を損なうことがなく、また、成形品の寸法精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施形態１）
図１に実施形態１に係る三次元形状造形物の製造装置（以下、単に「製造装置」と呼ぶ）を示す。なお、以下の説明では具体例を挙げて本発明を説明する場合があるが、本発明は以下の具体例に限定されない。
【００１６】
製造装置は、シリンダー１５で外周が囲まれた空間内を上下に昇降する造形用テーブル２０上に供給した粉末材料１３をスキージング用ブレード２１でならすことで所定厚みΔｔ１（図２参照）の粉末材料１３の層（粉末層）１０を形成する粉末層形成手段２と、粉末層形成手段２のベース部にＸＹ駆動機構（高速化の点で直動リニアモータ駆動のものが好ましい）４０を介して設けられ粉末層１０の後述する焼結層１１においてクラック１７（図２参照）を発生させる箇所にクラック１７を発生させる添加粉末１４（図２参照）を供給する添加粉末供給部２３を備えた添加粉末供給手段３と、粉末層形成手段２の上方に設けられレーザー発振器３０から出力された光ビーム（レーザー）Ｌをガルバノミラー３１等のスキャン光学系を介して上記粉末層１０の所定箇所およびクラック１７を発生させる添加粉末１４に照射することで粉末層１０の所定箇所およびクラック１７を発生させる添加粉末１４を焼結してクラック１７が入った焼結層１１を形成する焼結層形成手段４と、を基本構成とする。
【００１７】
このものにおける三次元形状造形物の製造は、図２に示すように、焼結層形成手段４と焼結層１１との相対距離を調整する調整手段であるところの昇降テーブル２０上面の造形用ベース２２表面に粉末材料１３を供給してブレード２１でならすことで第１層目の粉末層１０を形成し、粉末層１０の焼結層１１においてクラック１７を発生させる箇所にクラック１７を発生させる添加粉末１４を供給した後、この粉末層１０の所定箇所およびクラック１７を発生させる添加粉末１４に光ビームＬを照射してベース２２と一体化した焼結層１１を形成する。
【００１８】
この後、昇降テーブル２０を少し下げて再度粉末材料１３を供給してブレード２１でならすことで第２層目の粉末層１０を形成し、粉末層１０の焼結層１１においてクラック１７を発生させる箇所にクラック１７を発生させる添加粉末１４を供給した後、この粉末層１０の所定箇所およびクラック１７を発生させる添加粉末１４に光ビームＬを照射して下層の焼結層１１と一体化した焼結層１１を形成する。
【００１９】
ここで、各焼結層に発生するクラック１７は、各層間を連通するように発生させる。
【００２０】
上記工程を繰り返すことにより、目的とする三次元形状造形物が製造される。
【００２１】
ここで、粉末材料１３は、鉄系粉末と、ニッケルまたはニッケル系合金粉末の少なくとも一方と、銅または銅系合金粉末の少なくとも一方と、を含む混合粉末で、その配合比率は、鉄系粉末が６０〜９０重量パーセント、ニッケルまたはニッケル系合金粉末の少なくとも一方が５〜３５重量パーセント、銅または銅系合金粉末の少なくとも一方が５〜１５重量パーセントである。具体的には、粉末材料１３は、平均粒子径が３０μｍのクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４４０）、ニッケル（Ｎｉ）、銅マンガン合金（ＣｕＭｎＮｉ）および黒鉛（Ｃ）の混合粉末であり、その配合割合は、（７０重量％ＳＣＭ４４０−２０重量％Ｎｉ−９重量％ＣｕＭｎＮｉ）＋０．３重量％Ｃである。なお、この混合粉末は、平均粒径が１〜１００μｍで、略球状の形状をしている。また、粉末層１０の厚みΔｔ１は０．０５ｍｍである。
【００２２】
クラック１７を発生させる添加粉末１４は、硫黄、シリコン、リンから選ばれる少なくとも1種を含む粉末であり、その供給量は、粉末材料１３とクラック１７を発生させる添加粉末の総重量の０．１〜２．０重量％である。０．１重量％より少なければ、三次元形状造形物１を金型に用いた場合に、ガスを抜くのに十分なクラック１７を発生させることができず、２．０重量％より多ければ、クラック１７が大きくなりすぎて三次元形状造形物の強度が十分ではなくなってしまう。
【００２３】
そして、光ビームＬとしては炭酸ガスレーザーが用いられる。光ビームＬの照射経路は、予め三次元ＣＡＤデータから作成しておく。すなわち、三次元ＣＡＤモデルから生成したＳＴＬデータを等ピッチ（ここでは０．０５ｍｍ）でスライスした各断面の輪郭形状データを用いる。
【００２４】
図３（ａ）にクラック１７を発生させる添加粉末１４を供給せずに製造された三次元形状造形物の断面組織を、図３（ｂ）にクラック１７を発生させる添加粉末１４として０．３重量％の硫黄粉末を供給して製造された三次元形状造形物の断面組織を、図３（ｃ）にクラック１７を発生させる添加粉末１４として１．０重量％のリン粉末を供給して製造された三次元形状造形物の断面組織を示す。図３（ｂ）および図３（ｃ）において、三次元形状造形物を金型として用いた場合に、効果的にガスを抜くことができるクラック１７が発生していることがわかった。
【００２５】
したがって、三次元形状造形物の所望の箇所にクラック１７を発生させることができる。特に、三次元形状造形物は、射出成形用金型として用いることができ、射出成形用金型に適用した場合に、クラック１７が通気孔の役割を果たし、クラック１７から効果的にガスを抜くことができる。その結果、成形品の外観を損なうことがなく、また、成形品の寸法精度を向上させることができる。
（実施形態２）
図４に実施形態２に係る製造装置を示す。実施形態１とは、焼結されなかった粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４をそれぞれ分けて回収する回収手段５が設けられている点で異なり、その他の点については同様である。
【００２６】
ここで、回収手段５は、エアポンプ５０およびエアポンプ５０に接続された吸引ノズル５１からなり、吸引ノズル５１は、自在に移動する必要があるため、ＸＹ駆動機構４０に設けられている。図５に示すように、三次元形状造形物を製造した後には、粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４が焼結されずにそのまま残る場合があるが、その場合、回収手段５は、粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４をそれぞれ分けて回収する。具体的には、まず、クラック１７を発生させる添加粉末１４を部分的に吸引回収した後に、粉末材料１３を吸引回収する。
【００２７】
したがって、粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４を再利用することが可能となる。
（実施形態３）
図６に実施形態３に係る製造装置を示す。実施形態１とは、ボールエンドミルを備え粉末層形成手段２のベース部にＸＹ駆動機構４０を介して設けられた切削工具４１によりそれまでに製造された造形物における表面部または不要部分の少なくとも一方を除去する除去手段６が設けられている点で異なり、その他の点については同様である。
【００２８】
本実施形態では、三次元形状造形物の少なくとも最表面が高密度（気孔率５％以下）となるように焼結させることができるように光ビームＬの照射を行うのが好ましい。除去手段６によって後述する表面除去を行っても、露出した部分がポーラスであれば、除去加工後の表面もポーラスな状態となるためである。このために予め形状モデルデータを図７に示すように、表層部Ｓと内部Ｎとに分割しておき、内部Ｎについてはポーラスとなるような焼結条件、表層部Ｓはほぼ粉末が溶融して高密度となる条件で光ビームＬを照射する。図８に、高密度部１２と前述の付着粉末によるところの低密度表面層１６を示す。
【００２９】
そして、粉末層１０を形成しては光ビームＬを照射して焼結層１１を形成することを繰り返していくのであるが、焼結層１１の全厚みが例えば切削工具４１の有効刃長以下の所定値になれば、いったん除去手段６を作動させてそれまでに造形した造形物の表面を切削する。たとえば、工具径が０．６ｍｍで、有効刃長が１．０ｍｍのボールエンドミルを備えた切削工具４１を用いる場合には、粉末層１０の厚みΔｔ１を０．０５ｍｍとすると、１０層の焼結層１１を形成した時点、すなわち０．５ｍｍの造形を行った時点で除去手段６を作動させる。
【００３０】
この除去手段６による切削加工により、図８に示すように、造形物表面に付着した粉末による低密度表面層１６を除去すると同時に、高密度部１２まで削り込むことで、造形物表面に高密度部１２を全面的に露出させる。これにより、造形物表面の面粗度を高くすることができる。このために、所望の形状Ｍよりも焼結層１１が少し大きくなるようにしておく。
【００３１】
この除去手段６による切削加工経路は、光ビームＬの照射経路と同様に、予め三次元ＣＡＤデータから作成しておく。この時、等高線加工を適用して加工経路を決定するが、Ｚ方向ピッチは焼結時の積層ピッチにこだわる必要はなく、緩い傾斜の場合はＺ方向ピッチをより細かくして補間することで、滑らかな表面を得られるようにしておく。切削加工を工具径１ｍｍの切削工具４１で行う場合は、切り込み量を０．１〜０．５ｍｍ、送り速度を５ｍ／ｍｉｎ〜５０ｍ／ｍｉｎ、工具回転数を２０，０００ｒｐｍ〜１００，０００ｒｐｍとするのが好ましい。
【００３２】
なお、切削による除去に際しては、図９に示すように、切削加工の直前の部分にエネルギー密度を小さくした光ビームＬを照射して加熱することで軟化させておき、この軟化した状態の部分を切削工具４１が切削していくようにすると、切削抵抗が小さくなるために切削加工時間を短くできるとともに切削工具４１の寿命を延ばすことができる。
【００３３】
また、図１０に示すように、切削除去直後の部分に再度光ビームＬを照射して、溶融硬化させたり、熱処理したりすることで、表面密度を高めるようにすることも好ましい。
【００３４】
ところで、除去手段６による造形物表面および不要部分の除去に際して、未焼結粉末や除去手段６による切削屑が除去作業の邪魔になる上に、次の粉末層１０の形成に際して、ブレード２１に切削屑が引っかかって平坦な粉末層１０を形成することができなかったり、ブレード２１と造形物との間に切削屑が挟まってブレード２１が停止してしまったりすることがある。このために、図１１および図１２（ａ）あるいは図１２（ｂ）に示すように、例えば、エアポンプ６０および吸引ノズル６１からなる排除手段７を設けることが好ましい。ここで、エアポンプ６０に接続した吸引ノズル６１を切削工具４１に隣接させて配置し、切削と同時に未焼結の粉末材料１３、クラック１７を発生させる添加粉末１４および切削屑を吸引してしまうとよい。吸引ノズル５１で切削工具４１を囲んでいる図１２（ｂ）に示すものでは、切削工具４１にスピンドルヘッドを好ましく用いることができる。
【００３５】
図１３に示すように、切削加工前に、未焼結の粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４のみを吸引回収し、切削加工と同時に切削屑を吸引排除するようにしてもよい。この際、実施形態２で述べたように、未焼結の粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４をそれぞれ分けて吸引回収することが好ましい。未焼結の粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４に切削屑が混入することがないために、未焼結の粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４の再利用が容易となる。
【００３６】
ところで、未焼結の粉末材料１３を吸引回収してしまった場合、除去工程後にさらに粉末層１０を積層する時、多量の粉末材料１３が必要となり、除去工程を複数回繰り返す場合、その都度、未焼結の粉末材料１３がなくなった全空間に粉末材料１３を埋めなくてはならず、時間的なロスが大きくなる。このために、未焼結の粉末材料１３がなくなった空間には、図１４に示すように、樹脂あるいはろう材を流し込んで固化させることで固化部１８を形成し、次の粉末層１０は最上層の焼結層１１と上記固化部１８の上面に形成するとよい。使用する粉末材料１３の量を削減することができる。
【００３７】
なお、上記排除手段７における吸引ノズル６１は、除去工程に先だって未焼結の粉末材料１３を吸引回収するものについては、図１５に示すように、粉末層形成手段２におけるブレード２１の駆動部に取り付けておくと、全域の未焼結の粉末材料１３の吸引回収を行うことができるとともに吸引ノズル６１のための専用の駆動機構を必要としなくなるために、装置構成を簡単にすることができる。
【００３８】
また、図１６に示すように、吸引ノズル６１を専用のＸＹ駆動機構５５、もしくは除去手段６におけるＸＹ駆動機構４０に取り付けた場合には、造形物の断面輪郭線形状に沿って吸引ノズル６１を移動させることができる。
【００３９】
未焼結の粉末材料１３については、除去工程前に吸引回収してしまうのではなく、例えば液体窒素などを吹き付ける（必要とあれば湿気を含んだガスを同時に吹き付ける）ことで未焼結の粉末材料１３を冷凍して固化させたり、樹脂やろう材などを流し込んで固化させたりしておき、この状態で除去手段６を動作させるようにしてもよい。切削屑が未焼結粉末内に入り込んでしまうことがないために、粉末材料１３の再充填などを必要とすることなく、切削屑のみを容易に吸引排除することができる。
【００４０】
図１７に示すものは、焼結直後もしくは除去加工直後の造形物の形状および位置を測定するための計測手段８を設けたものである。光ビームの照射精度や除去加工の加工精度をオンマシンで計測することができるものであり、計測結果をフィードバックして、測定データ（位置座標データ）とＣＡＤデータを比較することで、造形精度を算出することができるとともに、比較結果に基づいて次の光ビーム照射経路データを修正したり、次の除去加工経路データを修正したりすることで、より高精度な造形が可能となる。
【００４１】
上記計測手段８が例えば圧電型接触センサである場合には、除去手段６におけるＸＹ駆動機構４０に計測手段８を設けると、計測手段８のための専用駆動機構を必要とすることなく、計測を行うことができる。
【００４２】
また、計測手段８としてはＣＣＤカメラのような撮像手段を用いてもよい。測定しようとする点が画像の中心となるように撮像手段を移動させて、画像中心と造形物中の測定しようとしている点とのずれた画素数からずれ量を計測するのである。
【００４３】
なお、除去部分は造形物の表面部に限るものではなく、造形の都合上、本来ならば不要である部分も造形しなくてはならない場合、この不要部分の除去も行うことができる。
【００４４】
したがって、表面の外観がよい三次元形状造形物を製造することができる。
【００４５】
なお、各実施形態に記載の事項は、適宜に選択し、組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施形態１の一例に係る概略斜視図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】三次元形状造形物の断面組織図である。
【図４】実施形態２の一例に係る概略斜視図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【図６】実施形態３の一例に係る概略斜視図である。
【図７】同上の表面高密度部に関する説明図である。
【図８】同上の除去工程を示す断面図である。
【図９】同上の他例の動作を示す斜視図である。
【図１０】同上のさらなる他例の動作を示す斜視図である。
【図１１】同上の他例の概略斜視図である。
【図１２】排除手段の一例を示す概略断面図である。
【図１３】排除手段の他例の動作を示す概略断面図である。
【図１４】排除後の処理を示す概略断面図である。
【図１５】排除手段の他例を示す概略断面図である。
【図１６】排除手段のさらなる他例を示す概略斜視図である。
【図１７】計測手段を備えた例の概略斜視図である。
【図１８】三次元形状造形物を製造する従来の方法の説明図である。
【図１９】三次元形状造形物の斜視図である。
【図２０】三次元形状造形物を製造する従来の方法の説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
３ 添加粉末供給手段
１０ 粉末層
１１ 焼結層
１３ 粉末材料
１４ 添加粉末
１７ クラック
２３ 添加粉末供給部
Ｌ 光ビーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末材料の層に光ビームを照射して焼結層を形成する工程を繰り返すことにより、複数の焼結層が積層一体化された三次元形状造形物を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して焼結させることによって焼結層を形成し、この焼結層の上に新たな粉末材料の層を被覆するとともにこの新たな粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して焼結させることによって下の焼結層と一体になった焼結層を形成し、そしてこれを繰り返すことによって、複数の焼結層が積層一体化された三次元形状造形物を製造する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１８は、その一例を示すものである。まず、昇降可能な造形用テーブル１２０上面の造形用ベース１２２の上に、造形用テーブル１２０に隣接する昇降可能な材料用テーブル１２４上の粉末材料１１３から、スキージング用ブレード１２１を用いて、所定の厚みΔｔ2の粉末材料１１３の層（粉末層）１１０ａを形成する。造形用テーブル１２０はシリンダー１１５の側面に沿って昇降するものであり、ブレード１２１はシリンダー１１５の上面と同じレベルで水平方向に往復移動するようにしてある。したがって、造形用テーブル１２０の上面とシリンダー１１５の上面との間に形成された段差に相当する厚みで粉末層１１０ａを造形用テーブル１２０の上に形成することができる。この後、粉末層１１０ａの所定箇所に集光レンズで集光した光ビームＬを照射し、粉末層１１０ａの当該箇所を焼結させて、焼結層１１１ａを形成する。次に、造形用テーブル１２０を少し下降させ、上記と同様にして、焼結層１１１ａ上に、材料用テーブル１２４上の粉末材料１１３から、ブレード１２１を用いて、所定の厚みの粉末層１１０ｂを形成する。そして、上記と同様にして、粉末層１１０ｂの所定箇所に光ビームＬを照射し、粉末層１１０ｂの当該箇所を焼結させて、焼結層１１１ａ上に、焼結層１１１ａと一体になった焼結層１１１ｂを形成する。以上の操作を繰り返すことによって、所定数の焼結層１１１ａ〜１１１ｆが積層一体化された三次元形状造形物を製造することができる。図１９は三次元形状造形物の概略斜視図である。
【０００４】
ここで、図２０（ａ）に示すような製品１００を製造するにあたり、製品１００の三次元ＣＡＤデータに基づいて、図２０（ｂ）に示すように、製品１００を所定の間隔Δｔ3で水平にスライスしたときの各層１００ａ〜１００ｆのスライス面の断面データを得て、このスライス断面データをもとに各粉末層に照射する光ビームＬの走査経路を決定し、各層１００ａ〜１００ｆに対応する水平断面形状で各焼結層１１１ａ〜１１１ｆを形成することによって、製品１００と同じ三次元形状造形物を製造することができる。そしてこのように各焼結層１１１ａ〜１１１ｆを順次形成して積み重ねていく方法を採用することによって、複雑な機構の装置を用いることなく、迅速に所望の形状の三次元形状造形物を得ることができる。
【０００５】
ところで、この三次元形状造形物は、プラスチック金型として用いられる。プラスチック金型は、金型内に樹脂が急速に充填される際に、金型内のガスおよび溶融した樹脂から発生するガスが効果的に逃げるように設計されている必要がある。このように設計しないと、成形品の表面に変色やガス焼けが生じて外観が損なわれたり、金型内での樹脂の流動状態が設計と異なるため、成形品の寸法精度が低下したりする虞がある。
【０００６】
そのため、従来においては、ガスを抜きたい箇所にポーラス材を埋め込んだり、割り型構造にして形成された隙間を利用したり、ノックアウトピン挿入孔を施して当該挿入孔に形成された隙間を利用したりしてガスを抜いていた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許２６２０３５３号公報
【特許文献２】特開２００３−１７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のような方法でガスを抜く場合、複雑な設計や後の加工を要するという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなしたものであり、複雑な設計や後の加工を要することなく、ガスが効果的に抜けるように設計された三次元形状造形物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の三次元形状造形物の製造方法は、粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで焼結層を形成し、この焼結層の上に新たな粉末材料の層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返して複数の焼結層が積層一体化された三次元形状造形物を製造する方法において、当該方法は、焼結層に各焼結層間を連通するクラックを発生させる工程を含み、クラックは、粉末材料の層の焼結層においてクラックを発生させる箇所に、クラックを発生させる添加粉末を供給して、光ビームを照射することで選択的に形成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の三次元形状造形物の製造方法において、粉末材料は、鉄系粉末と、ニッケルまたはニッケル系合金粉末の少なくとも一方と、銅または銅系合金粉末の少なくとも一方と、を含む混合粉末で、その配合比率は、鉄系粉末が６０〜９０重量％、ニッケルまたはニッケル系合金粉末の少なくとも一方が５〜３５重量％、銅または銅系合金粉末の少なくとも一方が５〜１５重量％であり、クラックを発生させる添加粉末は、硫黄、シリコン、リンから選ばれる少なくとも1種を含む粉末であり、その供給量は、粉末材料とクラックを発生させる添加粉末の総重量の０．１〜２．０重量％であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の三次元形状造形物の製造方法において、焼結層を形成した後に、焼結されなかったクラックを発生させる添加粉末を回収することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、上記請求項１〜３のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造方法において、焼結層を形成した後に、それまでに製造した造形物における表面部または不要部分の少なくとも一方の切削除去を行う工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、上記請求項１〜４のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造方法において、三次元形状造形物が射出成形用金型であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、三次元形状造形物の所望の箇所にクラックを発生させることができる。特に、三次元形状造形物を金型に適用した場合に、クラックが通気孔の役割を果たし、効果的にガスを抜くことができる。その結果、成形品の外観を損なうことがなく、また、成形品の寸法精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施形態１）
図１に実施形態１に係る三次元形状造形物の製造装置（以下、単に「製造装置」と呼ぶ）を示す。なお、以下の説明では具体例を挙げて本発明を説明する場合があるが、本発明は以下の具体例に限定されない。
【００１６】
製造装置は、シリンダー１５で外周が囲まれた空間内を上下に昇降する造形用テーブル２０上に供給した粉末材料１３をスキージング用ブレード２１でならすことで所定厚みΔｔ１（図２参照）の粉末材料１３の層（粉末層）１０を形成する粉末層形成手段２と、粉末層形成手段２のベース部にＸＹ駆動機構（高速化の点で直動リニアモータ駆動のものが好ましい）４０を介して設けられ粉末層１０の後述する焼結層１１においてクラック１７（図２参照）を発生させる箇所にクラック１７を発生させる添加粉末１４（図２参照）を供給する添加粉末供給部２３を備えた添加粉末供給手段３と、粉末層形成手段２の上方に設けられレーザー発振器３０から出力された光ビーム（レーザー）Ｌをガルバノミラー３１等のスキャン光学系を介して上記粉末層１０の所定箇所およびクラック１７を発生させる添加粉末１４に照射することで粉末層１０の所定箇所およびクラック１７を発生させる添加粉末１４を焼結してクラック１７が入った焼結層１１を形成する焼結層形成手段４と、を基本構成とする。
【００１７】
このものにおける三次元形状造形物の製造は、図２に示すように、焼結層形成手段４と焼結層１１との相対距離を調整する調整手段であるところの昇降テーブル２０上面の造形用ベース２２表面に粉末材料１３を供給してブレード２１でならすことで第１層目の粉末層１０を形成し、粉末層１０の焼結層１１においてクラック１７を発生させる箇所にクラック１７を発生させる添加粉末１４を供給した後、この粉末層１０の所定箇所およびクラック１７を発生させる添加粉末１４に光ビームＬを照射してベース２２と一体化した焼結層１１を形成する。
【００１８】
この後、昇降テーブル２０を少し下げて再度粉末材料１３を供給してブレード２１でならすことで第２層目の粉末層１０を形成し、粉末層１０の焼結層１１においてクラック１７を発生させる箇所にクラック１７を発生させる添加粉末１４を供給した後、この粉末層１０の所定箇所およびクラック１７を発生させる添加粉末１４に光ビームＬを照射して下層の焼結層１１と一体化した焼結層１１を形成する。
【００１９】
ここで、各焼結層に発生するクラック１７は、各層間を連通するように発生させる。
【００２０】
上記工程を繰り返すことにより、目的とする三次元形状造形物が製造される。
【００２１】
ここで、粉末材料１３は、鉄系粉末と、ニッケルまたはニッケル系合金粉末の少なくとも一方と、銅または銅系合金粉末の少なくとも一方と、を含む混合粉末で、その配合比率は、鉄系粉末が６０〜９０重量パーセント、ニッケルまたはニッケル系合金粉末の少なくとも一方が５〜３５重量パーセント、銅または銅系合金粉末の少なくとも一方が５〜１５重量パーセントである。具体的には、粉末材料１３は、平均粒子径が３０μｍのクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４４０）、ニッケル（Ｎｉ）、銅マンガン合金（ＣｕＭｎＮｉ）および黒鉛（Ｃ）の混合粉末であり、その配合割合は、（７０重量％ＳＣＭ４４０−２０重量％Ｎｉ−９重量％ＣｕＭｎＮｉ）＋０．３重量％Ｃである。なお、この混合粉末は、平均粒径が１〜１００μｍで、略球状の形状をしている。また、粉末層１０の厚みΔｔ１は０．０５ｍｍである。
【００２２】
クラック１７を発生させる添加粉末１４は、硫黄、シリコン、リンから選ばれる少なくとも1種を含む粉末であり、その供給量は、粉末材料１３とクラック１７を発生させる添加粉末の総重量の０．１〜２．０重量％である。０．１重量％より少なければ、三次元形状造形物１を金型に用いた場合に、ガスを抜くのに十分なクラック１７を発生させることができず、２．０重量％より多ければ、クラック１７が大きくなりすぎて三次元形状造形物の強度が十分ではなくなってしまう。
【００２３】
そして、光ビームＬとしては炭酸ガスレーザーが用いられる。光ビームＬの照射経路は、予め三次元ＣＡＤデータから作成しておく。すなわち、三次元ＣＡＤモデルから生成したＳＴＬデータを等ピッチ（ここでは０．０５ｍｍ）でスライスした各断面の輪郭形状データを用いる。
【００２４】
図３（ａ）にクラック１７を発生させる添加粉末１４を供給せずに製造された三次元形状造形物の断面組織を、図３（ｂ）にクラック１７を発生させる添加粉末１４として０．３重量％の硫黄粉末を供給して製造された三次元形状造形物の断面組織を、図３（ｃ）にクラック１７を発生させる添加粉末１４として１．０重量％のリン粉末を供給して製造された三次元形状造形物の断面組織を示す。図３（ｂ）および図３（ｃ）において、三次元形状造形物を金型として用いた場合に、効果的にガスを抜くことができるクラック１７が発生していることがわかった。
【００２５】
したがって、三次元形状造形物の所望の箇所にクラック１７を発生させることができる。特に、三次元形状造形物は、射出成形用金型として用いることができ、射出成形用金型に適用した場合に、クラック１７が通気孔の役割を果たし、クラック１７から効果的にガスを抜くことができる。その結果、成形品の外観を損なうことがなく、また、成形品の寸法精度を向上させることができる。
（実施形態２）
図４に実施形態２に係る製造装置を示す。実施形態１とは、焼結されなかった粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４をそれぞれ分けて回収する回収手段５が設けられている点で異なり、その他の点については同様である。
【００２６】
ここで、回収手段５は、エアポンプ５０およびエアポンプ５０に接続された吸引ノズル５１からなり、吸引ノズル５１は、自在に移動する必要があるため、ＸＹ駆動機構４０に設けられている。図５に示すように、三次元形状造形物を製造した後には、粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４が焼結されずにそのまま残る場合があるが、その場合、回収手段５は、粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４をそれぞれ分けて回収する。具体的には、まず、クラック１７を発生させる添加粉末１４を部分的に吸引回収した後に、粉末材料１３を吸引回収する。
【００２７】
したがって、粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４を再利用することが可能となる。
（実施形態３）
図６に実施形態３に係る製造装置を示す。実施形態１とは、ボールエンドミルを備え粉末層形成手段２のベース部にＸＹ駆動機構４０を介して設けられた切削工具４１によりそれまでに製造された造形物における表面部または不要部分の少なくとも一方を除去する除去手段６が設けられている点で異なり、その他の点については同様である。
【００２８】
本実施形態では、三次元形状造形物の少なくとも最表面が高密度（気孔率５％以下）となるように焼結させることができるように光ビームＬの照射を行うのが好ましい。除去手段６によって後述する表面除去を行っても、露出した部分がポーラスであれば、除去加工後の表面もポーラスな状態となるためである。このために予め形状モデルデータを図７に示すように、表層部Ｓと内部Ｎとに分割しておき、内部Ｎについてはポーラスとなるような焼結条件、表層部Ｓはほぼ粉末が溶融して高密度となる条件で光ビームＬを照射する。図８に、高密度部１２と前述の付着粉末によるところの低密度表面層１６を示す。
【００２９】
そして、粉末層１０を形成しては光ビームＬを照射して焼結層１１を形成することを繰り返していくのであるが、焼結層１１の全厚みが例えば切削工具４１の有効刃長以下の所定値になれば、いったん除去手段６を作動させてそれまでに造形した造形物の表面を切削する。たとえば、工具径が０．６ｍｍで、有効刃長が１．０ｍｍのボールエンドミルを備えた切削工具４１を用いる場合には、粉末層１０の厚みΔｔ１を０．０５ｍｍとすると、１０層の焼結層１１を形成した時点、すなわち０．５ｍｍの造形を行った時点で除去手段６を作動させる。
【００３０】
この除去手段６による切削加工により、図８に示すように、造形物表面に付着した粉末による低密度表面層１６を除去すると同時に、高密度部１２まで削り込むことで、造形物表面に高密度部１２を全面的に露出させる。これにより、造形物表面の面粗度を高くすることができる。このために、所望の形状Ｍよりも焼結層１１が少し大きくなるようにしておく。
【００３１】
この除去手段６による切削加工経路は、光ビームＬの照射経路と同様に、予め三次元ＣＡＤデータから作成しておく。この時、等高線加工を適用して加工経路を決定するが、Ｚ方向ピッチは焼結時の積層ピッチにこだわる必要はなく、緩い傾斜の場合はＺ方向ピッチをより細かくして補間することで、滑らかな表面を得られるようにしておく。切削加工を工具径１ｍｍの切削工具４１で行う場合は、切り込み量を０．１〜０．５ｍｍ、送り速度を５ｍ／ｍｉｎ〜５０ｍ／ｍｉｎ、工具回転数を２０，０００ｒｐｍ〜１００，０００ｒｐｍとするのが好ましい。
【００３２】
なお、切削による除去に際しては、図９に示すように、切削加工の直前の部分にエネルギー密度を小さくした光ビームＬを照射して加熱することで軟化させておき、この軟化した状態の部分を切削工具４１が切削していくようにすると、切削抵抗が小さくなるために切削加工時間を短くできるとともに切削工具４１の寿命を延ばすことができる。
【００３３】
また、図１０に示すように、切削除去直後の部分に再度光ビームＬを照射して、溶融硬化させたり、熱処理したりすることで、表面密度を高めるようにすることも好ましい。
【００３４】
ところで、除去手段６による造形物表面および不要部分の除去に際して、未焼結粉末や除去手段６による切削屑が除去作業の邪魔になる上に、次の粉末層１０の形成に際して、ブレード２１に切削屑が引っかかって平坦な粉末層１０を形成することができなかったり、ブレード２１と造形物との間に切削屑が挟まってブレード２１が停止してしまったりすることがある。このために、図１１および図１２（ａ）あるいは図１２（ｂ）に示すように、例えば、エアポンプ６０および吸引ノズル６１からなる排除手段７を設けることが好ましい。ここで、エアポンプ６０に接続した吸引ノズル６１を切削工具４１に隣接させて配置し、切削と同時に未焼結の粉末材料１３、クラック１７を発生させる添加粉末１４および切削屑を吸引してしまうとよい。吸引ノズル５１で切削工具４１を囲んでいる図１２（ｂ）に示すものでは、切削工具４１にスピンドルヘッドを好ましく用いることができる。
【００３５】
図１３に示すように、切削加工前に、未焼結の粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４のみを吸引回収し、切削加工と同時に切削屑を吸引排除するようにしてもよい。この際、実施形態２で述べたように、未焼結の粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４をそれぞれ分けて吸引回収することが好ましい。未焼結の粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４に切削屑が混入することがないために、未焼結の粉末材料１３およびクラック１７を発生させる添加粉末１４の再利用が容易となる。
【００３６】
ところで、未焼結の粉末材料１３を吸引回収してしまった場合、除去工程後にさらに粉末層１０を積層する時、多量の粉末材料１３が必要となり、除去工程を複数回繰り返す場合、その都度、未焼結の粉末材料１３がなくなった全空間に粉末材料１３を埋めなくてはならず、時間的なロスが大きくなる。このために、未焼結の粉末材料１３がなくなった空間には、図１４に示すように、樹脂あるいはろう材を流し込んで固化させることで固化部１８を形成し、次の粉末層１０は最上層の焼結層１１と上記固化部１８の上面に形成するとよい。使用する粉末材料１３の量を削減することができる。
【００３７】
なお、上記排除手段７における吸引ノズル６１は、除去工程に先だって未焼結の粉末材料１３を吸引回収するものについては、図１５に示すように、粉末層形成手段２におけるブレード２１の駆動部に取り付けておくと、全域の未焼結の粉末材料１３の吸引回収を行うことができるとともに吸引ノズル６１のための専用の駆動機構を必要としなくなるために、装置構成を簡単にすることができる。
【００３８】
また、図１６に示すように、吸引ノズル６１を専用のＸＹ駆動機構５５、もしくは除去手段６におけるＸＹ駆動機構４０に取り付けた場合には、造形物の断面輪郭線形状に沿って吸引ノズル６１を移動させることができる。
【００３９】
未焼結の粉末材料１３については、除去工程前に吸引回収してしまうのではなく、例えば液体窒素などを吹き付ける（必要とあれば湿気を含んだガスを同時に吹き付ける）ことで未焼結の粉末材料１３を冷凍して固化させたり、樹脂やろう材などを流し込んで固化させたりしておき、この状態で除去手段６を動作させるようにしてもよい。切削屑が未焼結粉末内に入り込んでしまうことがないために、粉末材料１３の再充填などを必要とすることなく、切削屑のみを容易に吸引排除することができる。
【００４０】
図１７に示すものは、焼結直後もしくは除去加工直後の造形物の形状および位置を測定するための計測手段８を設けたものである。光ビームの照射精度や除去加工の加工精度をオンマシンで計測することができるものであり、計測結果をフィードバックして、測定データ（位置座標データ）とＣＡＤデータを比較することで、造形精度を算出することができるとともに、比較結果に基づいて次の光ビーム照射経路データを修正したり、次の除去加工経路データを修正したりすることで、より高精度な造形が可能となる。
【００４１】
上記計測手段８が例えば圧電型接触センサである場合には、除去手段６におけるＸＹ駆動機構４０に計測手段８を設けると、計測手段８のための専用駆動機構を必要とすることなく、計測を行うことができる。
【００４２】
また、計測手段８としてはＣＣＤカメラのような撮像手段を用いてもよい。測定しようとする点が画像の中心となるように撮像手段を移動させて、画像中心と造形物中の測定しようとしている点とのずれた画素数からずれ量を計測するのである。
【００４３】
なお、除去部分は造形物の表面部に限るものではなく、造形の都合上、本来ならば不要である部分も造形しなくてはならない場合、この不要部分の除去も行うことができる。
【００４４】
したがって、表面の外観がよい三次元形状造形物を製造することができる。
【００４５】
なお、各実施形態に記載の事項は、適宜に選択し、組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施形態１の一例に係る概略斜視図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】三次元形状造形物の断面組織図である。
【図４】実施形態２の一例に係る概略斜視図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【図６】実施形態３の一例に係る概略斜視図である。
【図７】同上の表面高密度部に関する説明図である。
【図８】同上の除去工程を示す断面図である。
【図９】同上の他例の動作を示す斜視図である。
【図１０】同上のさらなる他例の動作を示す斜視図である。
【図１１】同上の他例の概略斜視図である。
【図１２】排除手段の一例を示す概略断面図である。
【図１３】排除手段の他例の動作を示す概略断面図である。
【図１４】排除後の処理を示す概略断面図である。
【図１５】排除手段の他例を示す概略断面図である。
【図１６】排除手段のさらなる他例を示す概略斜視図である。
【図１７】計測手段を備えた例の概略斜視図である。
【図１８】三次元形状造形物を製造する従来の方法の説明図である。
【図１９】三次元形状造形物の斜視図である。
【図２０】三次元形状造形物を製造する従来の方法の説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
３ 添加粉末供給手段
１０ 粉末層
１１ 焼結層
１３ 粉末材料
１４ 添加粉末
１７ クラック
２３ 添加粉末供給部
Ｌ 光ビーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで焼結層を形成し、この焼結層の上に新たな粉末材料の層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返して複数の焼結層が積層一体化された三次元形状造形物を製造する方法において、
当該方法は、焼結層に各焼結層間を連通するクラックを発生させる工程を含み、
クラックは、粉末材料の層の焼結層においてクラックを発生させる箇所に、クラックを発生させる添加粉末を供給して、光ビームを照射することで選択的に形成されることを特徴とする三次元形状造形物の製造方法。
【請求項２】
粉末材料は、鉄系粉末と、ニッケルまたはニッケル系合金粉末の少なくとも一方と、銅または銅系合金粉末の少なくとも一方と、を含む混合粉末で、その配合比率は、鉄系粉末が６０〜９０重量％、ニッケルまたはニッケル系合金粉末の少なくとも一方が５〜３５重量％、銅または銅系合金粉末の少なくとも一方が５〜１５重量％であり、
クラックを発生させる添加粉末は、硫黄、シリコン、リンから選ばれる少なくとも1種を含む粉末であり、その供給量は、粉末材料とクラックを発生させる添加粉末の総重量の０．１〜２．０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項３】
焼結層を形成した後に、焼結されなかったクラックを発生させる添加粉末を回収することを特徴とする請求項１または２に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項４】
焼結層を形成した後に、それまでに製造した造形物における表面部または不要部分の少なくとも一方の切削除去を行う工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項５】
三次元形状造形物が射出成形用金型であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項１】
粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで焼結層を形成し、この焼結層の上に新たな粉末材料の層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返して複数の焼結層が積層一体化された三次元形状造形物を製造する方法において、
当該方法は、焼結層に各焼結層間を連通するクラックを発生させる工程を含み、
クラックは、粉末材料の層の焼結層においてクラックを発生させる箇所に、クラックを発生させる添加粉末を供給して、光ビームを照射することで選択的に形成されることを特徴とする三次元形状造形物の製造方法。
【請求項２】
粉末材料は、鉄系粉末と、ニッケルまたはニッケル系合金粉末の少なくとも一方と、銅または銅系合金粉末の少なくとも一方と、を含む混合粉末で、その配合比率は、鉄系粉末が６０〜９０重量％、ニッケルまたはニッケル系合金粉末の少なくとも一方が５〜３５重量％、銅または銅系合金粉末の少なくとも一方が５〜１５重量％であり、
クラックを発生させる添加粉末は、硫黄、シリコン、リンから選ばれる少なくとも1種を含む粉末であり、その供給量は、粉末材料とクラックを発生させる添加粉末の総重量の０．１〜２．０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項３】
焼結層を形成した後に、焼結されなかったクラックを発生させる添加粉末を回収することを特徴とする請求項１または２に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項４】
焼結層を形成した後に、それまでに製造した造形物における表面部または不要部分の少なくとも一方の切削除去を行う工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項５】
三次元形状造形物が射出成形用金型であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００８−２９１３１７（Ｐ２００８−２９１３１７Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３８０９３（Ｐ２００７−１３８０９３）
【出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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