三维造型物的制造方法以及三维造型物的制造装置与流程

本发明涉及三维造型物的制造方法以及三维造型物的制造装置。

背景技术：

以往，通过对层进行层叠来制造三维造型物的制造方法一直被实施。作为这样的三维造型物的制造方法，一般将三维造型物形成在支承体上。然而，在这样的以往的通过对层进行层叠来制造三维造型物的制造方法中，对将形成于支承体上的三维造型物从支承体上取出时的分离操作、取出之后的成形操作等增加了较大的负担。即，对在支承体上形成三维造型物之后进行的后处理工序增加了时间和功夫。

因此，例如，在专利文献1中公开了在支承体(造型载物台)与三维造型物之间形成支持层从而能够减少后处理工序的三维造型物的制造方法。

【在先技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本特开2012-106437号公报

然而，如果仅单纯地在支承体与三维造型物之间形成三维造型物的支持层，则有时不能充分地减少将形成于支承体上的三维造型物从支承体上取出时的分离操作、取出之后的成形操作等的负担。由于通过支承体、三维造型物以及支持层的形成材料等，使这样的负担的大小发生变化。

因此，在通过对层进行层叠来制造三维造型物的以往的制造方法中，未能够充分地减少制造的三维造型物的后处理工序。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于在通过对层进行层叠来制造三维造型物的三维造型物的制造方法中，减少制造的三维造型物的后处理工序。

为了解决上述课题的本发明的第一方面的三维造型物的制造方法通过对层进行层叠来制造三维造型物，所述三维造型物的制造方法具有：第一层形成工序，向支承体供给包含第一材料的第一供给物并通过将所述第一材料烧结而硬化来形成第一层；以及第二层形成工序，与所述第一层重叠地供给包含比所述第一材料的烧结温度低的熔点或烧结温度的第二材料的第二供给物并通过将所述第二材料烧结或熔融而硬化来形成第二层。

根据本方面，在支承体通过将第一材料烧结而硬化来形成第一层，与该第一层重叠地将比该第一材料的烧结温度低的熔点或烧结温度的第二材料烧结或熔融而硬化来形成第二层。因此，在第一层被硬化的状态和第二层被硬化的状态下能够简单地形成不连续层，通过形成该不连续层而能够简单地抑制第一层和第二层被较强地接合。因此，能够抑制成为形成三维造型物时的基础的第一层的第一材料和三维造型物的造型材料同样地烧结而使两者较强地接合，从第一层(基础)取出第二层(三维造型物)时的分离操作的负担变大。即，使作为三维造型物的造型材料的第二材料为比第一材料的烧结温度低的熔点或烧结温度的材料，从而能够减轻从第一层(基础)取出第二层(三维造型物)时的分离操作的负担。

根据本发明的第一方面，在本发明的第二方面的三维造型物的制造方法中，所述三维造型物的制造方法具有层叠工序，所述层叠工序中，通过执行所述第二供给物的供给、和烧结或熔融所述第二材料而对所述第二层进行一层以上层叠。

根据本方面，具有通过执行第二供给物的供给和烧结或熔融第二材料而对第二层进行一层以上层叠的层叠工序。因此，反复进行对应于需要的次数的层叠工序，从而能够简单地形成所期望的形状以及大小的三维造型物。

根据本发明的第二方面，在本发明的第三方式的三维造型物的制造方法中，所述三维造型物的制造方法具有支承层形成工序，所述支承层形成工序中，供给第三供给物并形成支承在所述层叠工序中供给的所述第二供给物的支承层

根据本方面，供给第三供给物，形成支承在层叠工序中供给的第二供给物的支承层。因此，在层叠工序中层叠的层之中的上层具有底切部(相对下层在层的平面方向上成为凸的部分)的情况下，能够由支承层支撑该底切部。

根据本发明的第一方面至第三方面中任一方面，在本发明的第四方面的三维造型物的制造方法中，所述支承体的熔点比所述第一材料的烧结温度低。

根据本方面，支承体的熔点比第一材料的熔点低。即，第一材料不仅与第二材料且与支承体熔点也不同。因此，不仅能够减轻从第一层取出第二层时的分离操作的负担，而且也能够减轻从支承体取出第一层时的分离操作的负担。

根据本发明的第一方面至第四方面中任一方面，在本发明的第五方面的三维造型物的制造方法中，所述第一材料的线膨胀系数比所述第二材料的线膨胀系数以及所述支承体的线膨胀系数小。

根据本方面，第一材料比第二材料和支承体中的任一个的线膨胀系数小。使第一层(第一材料)的线膨胀系数比第二层(第二材料)以及支承体小，从而能够抑制伴随着加热在第一层与第二层以及支承体之间逆向的膜应力起作用使三维造型物歪曲。因此，能够减轻从第一层取出第二层时的分离操作的负担以及从支承体取出第一层时的分离操作的负担。

根据本发明的第一方面至第五方面中任一方面，在本发明的第六方面的三维造型物的制造方法中，在所述第一层形成工序中，贯通至所述支承体的贯通孔形成于所述第一层。

根据本方面，贯通至支承体的贯通孔形成于第一层。因此，例如，向此贯通孔供给热传导性高的材料(第二材料等)，从而能够经由该贯通孔使伴随着第二材料的烧结或熔融的热逸散。另外，例如，向此贯通孔供给第二材料并使此部分和第二层合起来而将第二材料烧结或熔融，从而能够提高第二层相对于第一层的固定力。

根据本发明的第一方面至第六方面中任一方面，在本发明的第七方面的三维造型物的制造方法中，所述第一供给物的供给以及所述第二供给物的供给中的至少一个由非接触式喷射分配器供给。

根据本方面，第一供给物的供给以及所述第二供给物的供给中的至少一个由非接触式喷射分配器供给。在此，非接触式喷射分配器能够在较短的周期内使材料喷出并配置。因此，能够加快三维造型物的制造速度。

根据本发明的第一方面至第七方面中任一方面，在本发明的第八方面的三维造型物的制造方法中，所述第一供给物的供给以及所述第二供给物的供给中的至少一个由针分配器供给。

根据本方面，第一供给物的供给以及第二供给物的供给中的至少一个由针分配器供给。在此，针分配器能够细微地调整量并配置材料。因此，能够提高三维造型物的制造精度。

根据本发明的第一方面至第八七方面中任一方面，在本发明的第九方面的三维造型物的制造方法中，所述第一材料包括氧化铝、二氧化硅、氮化铝、碳化硅、氮化硅中的至少一种，所述第二材料包括镁、铁、铜、钴、钛、铬、镍、铝、马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金中的至少一种。

根据本方面，能够减少制造的三维造型物的后处理工序，且尤其能够制造刚性高的三维造型物。

根据本发明的第一方面至第九七方面中任一方面，在本发明的第十方面的三维造型物的制造方法中，硬化所述第二层形成工序中的所述第二材料的温度小于等于所述第一材料的烧结温度。

根据本方面，硬化第二层形成工序中的第二材料的温度小于等于第一材料的烧结温度。因此，能够抑制第一层和第二层共同地烧结并被较强地接合而从第一层取出第二层时的分离操作的负担变大。

本发明的第十一方面的三维造型物的制造装置，所述三维造型物的制造装置通过对层进行层叠来制造三维造型物，所述三维造型物的制造装置具有：第一层形成部，向支承体供给包含第一材料的第一供给物并通过将所述第一材料烧结而硬化来形成第一层；以及第二层形成部，与所述第一层重叠地供给包含比所述第一材料的烧结温度低的熔点或烧结温度的第二材料的第二供给物并通过将所述第二材料烧结或熔融而硬化来形成第二层。

根据本方面，在支承体通过将第一材料烧结而硬化来形成第一层，与该第一层重叠地将比该第一材料的烧结温度低的熔点或烧结温度的第二材料烧结或熔融而硬化来形成第二层。因此，在第一层被硬化的状态和第二层被硬化的状态下能够简单地形成不连续层，通过形成该不连续层而能够简单地抑制第一层和第二层被较强地接合。因此，能够抑制成为形成三维造型物时的基础的第一层的第一材料和三维造型物的造型材料同样地烧结而使两者较强地接合，从第一层(基础)取出第二层(三维造型物)时的分离操作的负担变大。即，使作为三维造型物的造型材料的第二材料为比第一材料的烧结温度低的熔点或烧结温度的材料，从而能够减轻从第一层(基础)取出第二层(三维造型物)时的分离操作的负担。

符号说明

50、50a、50b、50c、50d、50e、50f、50g以及50h熔融部(第二层)；110基台；111驱动装置；120载物台(支承体)；400控制单元；410载物台控制器；430激光控制器；500三维造型物；501、502以及503部分造型物；730喷头基座支承部；1100喷头基座；1121基础部(第一层)；1200第二材料供给装置；1210第二材料供给单元；1210a第二材料容纳部；1220供给管；1230第二材料喷出部；1230a喷出喷嘴；1230b喷出驱动部；1300能量照射部(激光照射部)；1400喷头单元(第二层形成部)；1401、1402、1403、1404、1405、1406、1407以及1408喷头单元；1400a保持夹具；1500材料供给控制器；1600第一材料供给装置；1610第一材料供给单元；1610a第一材料容纳部；1620供给管；1630第一材料喷出部；1630a喷出喷嘴；1630b喷出驱动部；1700喷头基座；1800喷头单元(第一层形成部)；1800a保持夹具；1810能量照射部；2000形成装置(三维造型物的制造装置)；L激光；M材料(第二供给物)；O三维造型物的完成体。

附图说明

图1的(a)是示出本发明的一实施方式的三维造型物的制造装置的结构的概略结构图，图1的(b)是(a)所示的C’部的放大图。

图2的(a)是示出本发明的一实施方式的三维造型物的制造装置的结构的概略结构图，图2的(b)是(a)所示的C部的放大图。

图3是本发明的一实施方式的喷头基座的概略透视图。

图4的(a)～(c)是概念性地说明本发明的一实施方式的喷头单元的配置和熔融部的形成方式的关系的俯视图。

图5的(a)、(b)是概念性地说明熔融部的形成方式的概略图。

图6的(a)、(b)是示出配置于喷头基座的喷头单元的其他的配置的例子的示意图。

图7的(a)～(f)是表示本发明的一实施例的三维造型物的制造过程的概略图。

图8的(a)～(h)是表示本发明的一实施例的三维造型物的制造过程的概略图。

图9是本发明的一实施例的三维造型物的制造方法的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明涉及的实施方式。

图1以及图2是示出本发明的一实施方式涉及的三维造型物的制造装置的结构的概略结构图。

在此，本实施方式的三维造型物的制造装置具备两种材料供给部以及能量赋予部，但图1以及图2分别是只示出一个材料供给部以及能量赋予部的图，省略地示出另一个材料供给部以及能量赋予部。

本实施方式涉及的三维造型物的制造装置喷出包括种类不同的第一材料以及第二材料的这两个种类的流体的供给物(第一供给物以及第二供给物)而供给，并形成作为通过第一供给物形成三维造型物时的基础(造型台)的第一层和通过第二供给物构成三维造型物的第二层。然而，并不限定于这样的三维造型物的制造装置，也可以由其他的方法来形成第一层和第二层。例如，也可以使用包括第一材料的印刷电路基板(green sheet)和包括第二材料的印刷电路基板来形成第一层和第二层。另外，对第一材料以及第二材料并没有特别限定。

此外，本说明书中的“三维造型”是指表示形成所谓的立体造型物，其包括例如即使是平板状即所谓的二维形状的形状也形成具有厚度的形状的情况。

如在图1以及图2中所示，形成装置2000具备：基台110；以及载物台120，配置为设于基台110的作为驱动单元的驱动装置111而能够在图示的X、Y、Z方向移动或者以Z轴为中心的旋转方向驱动。并且，如在图1中所示，具备喷头基座支承部730，其一个端部被固定于基台110，在另一个端部保持固定有喷头基座1700，该喷头基座1700对具备能量照射部1810和第一材料喷出部1630的喷头单元1800进行保持。另外，如在图2中所示，并且包括喷头基座支承部130，其一个端部被固定于基台110，在另一个端部保持固定有喷头基座1100，该喷头基座1100对具备能量照射部1300和第二材料喷出部1230的多个喷头单元1400进行保持。在此，喷头基座1700和喷头基座1100在XY平面中被并列设置。

此外，本实施方式的能量照射部1810与能量照射部1300相比除能量的照射范围较宽以外为同样的结构，第一材料喷出部1630与第二材料喷出部1230相比除喷出量较多以外为同样的结构。只是，并不限定于这样的结构。

如在图1的(a)所示，从第一材料喷出部1630向载物台120上喷出包含作为第一材料的陶瓷粒子的第一供给物，从能量照射部1810对所喷出的该第一供给物进行热能量的照射，基础部1121形成为层状。

然后，如在图2的(a)所示，从第二材料喷出部1230向基础部1121上喷出包含作为第二材料的金属粉末的第二供给物，从能量照射部1300对所喷出的该第二供给物进行热能量的照射，从而在形成为三维造型物500的过程中的部分造型物501、502以及503形成为层状。此外，在图2的(a)中，为了方便说明，例示了部分造型物501、502以及503这三层，但可层叠至所期望的三维造型物500的形状(至图2的(a)中的50n层)。

图1的(b)是示出图1的(a)所示的喷头基座1700的C’部放大概念图。如图1的(b)所示，喷头基座1700保持一个喷头单元1800。喷头单元1800是第一层的形成部，其将第一材料供给装置1600所具备的第一材料喷出部1630和能量照射部1810被保持夹具1800a保持而构成。第一材料喷出部1630具备：喷出喷嘴1630a；以及通过材料供给控制器1500从喷出喷嘴1630a使包含第一材料的第一供给物喷出的喷出驱动部1630b。

另外，图2的(b)是示出图2的(a)所示的喷头基座1100的C部放大概念图。如图2的(b)所示，喷头基座1100保持多个喷头单元1400。细节后述，一个喷头单元1400是第二层的形成部，其将第二材料供给装置1200所具备的第二材料喷出部1230和能量照射部1300通过保持夹具1400a保持而构成。第二材料喷出部1230具备：喷出喷嘴1230a；以及通过材料供给控制器1500从喷出喷嘴1230a使包含第二材料的第二供给物喷出的喷出驱动部1230b。

能量照射部1810以及1300在本实施方式中通过作为能量而照射电磁波即激光的能量照射部来说明(以下，将能量照射部1810以及1300称为激光照射部1810和1300)。在照射的能量中使用激光，从而能够向成为目标的供给材料瞄准地照射能量，能够形成质量优良的三维造型物。另外，例如配合喷出的材料的种类，能够容易地进行控制照射能量(功率、扫描速度)，从而能够得到所期望的质量的三维造型物。例如，当然也能够选择使喷出的材料烧结固化、熔融固化。即，喷出的材料根据情况其是烧结材料或是熔融材料，或是通过其他的方法固化的固化材料。只是，并不限定于这样的结构，也可以采用如下结构：代替激光照射部1810以及1300，而设置赋予通过电弧放电产生的热的能量赋予部，通过由电弧放电产生的热来烧结或熔融第一层以及第二层而硬化。

第一材料喷出部1630通过供给管1620连接容纳了使与保持于喷头基座1700的喷头单元1800对应的第一供给物的第一材料供给单元1610。并且，规定的第一供给物从第一材料供给单元1610被供给到第一材料喷出部1630。在第一材料供给单元1610中，作为供给材料在第一材料容纳部1610a容纳有包含成为用于对通过本实施方式的形成装置2000造型的三维造型物500进行造型的基础(造型台)的第一层的原料的材料(陶瓷)，第一材料容纳部1610a通过供给管1620连接于第一材料喷出部1630。

第二材料喷出部1230通过供给管1220连接于容纳了使与保持于喷头基座1100的喷头单元1400分别对应的第二供给物的第二材料供给单元1210。然后，规定的第二供给物从第二材料供给单元1210被供给到第二材料喷出部1230。在第二材料供给单元1210中，作为供给材料在第二材料容纳部1210a容纳有包含通过本实施方式的形成装置2000造型的三维造型物500的原料的材料(金属)，各个第二材料容纳部1210a通过供给管1220连接于各个第二材料喷出部1230。这样，具备各个第二材料容纳部1210a，从而能够从喷头基座1100供给多个不同种类的材料。

作为供给为材料的第二供给物的金属(第二材料)，只要是比第一材料的烧结温度低的熔点的材料，并没有特别限定。例如，能够使用镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、镍(Ni)、铜(Cu)的粉末、或包括包含一种以上这些金属的合金(马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金)等的粉末、溶剂和粘合剂的悬浮液状(或者膏状)的材料。

在形成装置2000中配备有作为控制单元的控制单元400，该控制单元400基于从未图示的例如个人计算机等的数据输出装置输出的三维造型物的造型用数据，控制上述的载物台120、以及第一材料供给装置1600具备的第一材料喷出部1630和激光照射部1810、第二材料供给装置1200具备的第二材料喷出部1230和激光照射部1300。并且，在控制单元400中，虽然未图示，但配备有控制部，该控制部控制使载物台120、第一材料喷出部1630以及激光照射部1810协同地驱动和动作，同时控制使载物台120、第二材料喷出部1230以及激光照射部1300协同地驱动和动作。在此，激光照射部1300以及1810使控制信号从控制单元400发送到激光控制器430，从激光控制器430向多个激光照射部1300以及激光照射部1810中的任一方或全部发送照射激光的输出信号。

配备为能够在基台110移动的载物台120基于来自控制单元400的控制信号，在载物台控制器410中生成控制载物台120的移动开始与停止、移动方向、移动量、移动速度等的信号，发送到设于基台110的驱动装置111，载物台120在图示的X、Y、Z方向上移动。在设于喷头单元1800的第一材料喷出部1630中，基于来自控制单元400的控制信号，在材料供给控制器1500中生成控制设于第一材料喷出部1630的喷出驱动部1630b中的喷出喷嘴1630a喷出的材料喷出量等的信号，通过所生成的信号从喷出喷嘴1630a喷出规定量的第一材料。同样地，在设于喷头单元1400的第二材料喷出部1230中，基于来自控制单元400的控制信号，在材料供给控制器1500中生成控制设于第二材料喷出部1230的喷出驱动部1230b中的喷出喷嘴1230a喷出的材料喷出量等的信号，通过所生成的信号从喷出喷嘴1230a喷出规定量的第二材料。

进一步地详细地说明喷头单元1400。

图3以及图4示出多个保持于喷头基座1100的喷头单元1400以及保持于喷头单元1400的激光照射部1300和材料喷出部1230的保持方式的一例，其中图4是从图2的(b)所示的箭头D方向观察的喷头基座1100的外观图。

此外，以下的说明是将由第二供给物所形成的层的所期望的区域熔融并硬化的例子的说明，但也可以由比其低的温度来烧结并硬化该所期望的区域。

如图3所示，多个喷头单元1400通过未图示的固定单元保持于喷头基座1100。另外，如在图4所示，在本实施方式的形成装置2000的喷头基座1100中，具备使由图下方第一列的喷头单元1401、第二列的喷头单元1402、第三列的喷头单元1403、然后第四列的喷头单元1404这四个单元呈交错状配置的喷头单元1400。然后，如在图4的(a)所示，一边使载物台120相对喷头基座1100在X方向上移动一边从各喷头单元1400喷出造型材料，从激光照射部1300照射激光L并形成熔融部50(熔融部50a、50b、50c以及50d)。后述熔融部50的形成顺序。

此外，成为了虽然未图示但设于各个喷头单元1401～1404的第二材料喷出部1230成为经由喷出驱动部1230b由供给管1220与第二材料供给单元1210相连，激光照射部1300与激光控制器430相连，保持于保持夹具1400a的结构。

如图3所示，第二材料喷出部1230从喷出喷嘴1230a朝向载置于载物台120上的基础部1121上喷出材料M(在本实施方式中与第二供给物对应，以下称为材料M)。在喷头单元1401中，例示出以液滴状喷出材料M的喷出方式，在喷头单元1402中，例示出以连续体状供给材料M的喷出方式。材料M的喷出方式可以是液滴状也可以是连续体状，无论哪一种都可以，但在本实施方式中由以液滴状喷出材料M的方式来说明。

从喷出喷嘴1230a呈液滴状喷出的材料M在大致重力方向上飞行，着落到基础部1121上。激光照射部1300保持于保持夹具1400a。伴随着载物台120的移动，当着落到基础部1121上的材料M进入激光照射范围内时材料M熔融，在激光照射范围外固化而形成熔融部50。此熔融部50的集合体作为形成于基础部1121上的三维造型物500的部分造型物、例如部分造型物501(参照图2)而形成。

接下来，使用图4以及图5说明熔融部50的形成顺序。

图4是概念性地说明本实施方式的喷头单元1400的配置和熔融部50的形成方式的关系的俯视图。并且，图5是概念性地表示熔融部50的形成方式的侧视图。

首先，当载物台120在+X方向上移动时，从多个喷出喷嘴1230a呈液滴状喷出材料M，材料M被配置在基础部1121的规定的位置。然后，进一步地当载物台120在+X方向上移动时，进入从激光照射部1300照射的激光L的照射范围内，材料M熔融。进一步地当载物台120在+X方向上移动时，材料M到激光L的照射范围外并固化而形成熔融部50。

更加具体地，首先，如在图5的(a)所示，一边使载物台120在+X方向上移动，一边从多个喷出喷嘴1230a在基础部1121的规定的位置以恒定的间隔配置材料M。

接下来，如在图5的(b)所示，一边使载物台120在图1所示的-X方向上移动，一边以填补按恒定的间隔所配置的材料M之间的方式重新配置材料M。然后，使载物台120向-X方向上继续移动，从而材料M进入激光L的照射范围内而被熔融(形成熔融部50)。

此外，从将材料M配置于规定的位置后至进入激光L的照射范围内为止的时间，能够由载物台120的移动速度来调整。例如，在材料M中包含溶剂的情况下，减慢载物台120的移动速度，延长至进入照射范围内的时间，从而能够促进溶剂的干燥。

另外，也可以采用如下结构：一边使载物台120在+X方向上移动，一边以从多个喷出喷嘴1230a在基础部1121的规定的位置使材料M重叠的方式(以不空开间隔的方式)来配置，保持使向同一方向移动的状态进入激光L的照射范围内的结构(不是由在载物台120的X方向中的往复移动来形成熔融部50的结构，而是只由在载物台120的X方向中的单侧的移动来形成熔融部50的结构)。

如上述那样形成熔融部50，从而如在图4的(a)所示的、各喷头单元1401、1402、1403以及1404的X方向中的一行量(Y方向中的第一行)的熔融部50(熔融部50a、50b、50c以及50d)被形成。

接下来，为了形成各喷头单元1401、1402、1403以及1404的Y方向中的第二行的熔融部50(熔融部50a、50b、50c以及50d)，在-Y方向上使喷头基座1100移动。当使喷嘴间的间距为P时，移动量在-Y方向上仅移动P/n(n是自然数)间距量。在本实施例中将n作为3来说明。

进行如在图5的(a)以及图5的(b)所示的、与上述同样的动作，从而如在图4的(b)所示的、Y方向中的第二行的熔融部50’(熔融部50a’、50b’、50c’以及50d’)被形成。

接下来，为了形成各喷头单元1401、1402、1403以及1404的Y方向中的第三行的熔融部50(熔融部50a、50b、50c以及50d)，在-Y方向上使喷头基座1100移动。移动量在-Y方向上仅移动P/3间距量。

然后，进行如在图5的(a)以及图5的(b)所示的、与上述同样的动作，从而如在图4的(b)所示的、Y方向中的第三行的熔融部50”(熔融部50a”、50b”、50c”以及50d”)被形成，能够得到熔融层。

另外，也能够将从材料喷出部1230喷出的材料M从喷头单元1401、1402、1403、1404的任一单元或者两单元以上喷出供给与其他喷头单元不同的第二材料。因此，使用本实施方式的形成装置2000，从而能够得到具有从异种材料形成的复合材部分造型物的三维造型物。

上述实施方式的形成装置2000具备的喷头单元1400以及喷头单元1800的数量和排列，并不限定于上述的数量以及排列。在图6中，作为其例子，示意图地示出配置于喷头基座1100的喷头单元1400的其他的配置的例子。

图6的(a)示出在X轴方向上使多个喷头单元1400并列在喷头基座1100的方式。图6的(b)示出使喷头单元1400呈格子状排列在喷头基座1100的方式。此外，排列的喷头单元的数量均并不限定于图示的例子。

接下来，说明使用上述的实施方式的形成装置2000进行的三维造型物的制造方法的一实施例。

图7是表示使用形成装置2000进行的三维造型物的制造过程的一例的概略图。

最初，如在图7的(a)所示，将用于形成成为用于形成三维造型物的基础(造型台：基础部1121)的第一层的第一供给物从第一材料喷出部1630供给到载物台120上，并且从激光照射部1810向整个第一供给物照射激光L，从而形成第一层(基础部1121)。此外，图7的(a)以及在下述参照的图7的(b)～7的(e)是从沿X轴的方向观察到的图。在此，图7的(f)表示出从沿Z轴的方向观察到的在图7的(a)中表示的状态的状态。

接下来，如在图7的(b)所示，构成三维造型物的最下层(第一层)并且以将用于形成第二层的材料M(第二供给物)从第二材料喷出部1230相对基础部1121层叠在上侧(Z(+)方向)的方式供给，并且从激光照射部1300向材料M中的所期望的三维造型物的对应区域照射激光L，从而形成熔融部50(第二层)。此外，将材料M供给到基础部1121上时，不仅三维造型物的对应区域而且对三维造型物的对应区域以外的部分也供给。在上层具有底切(undercut)部(相对下层在XY平面方向上成为凸的部分)的情况下，作为下层中的支承层，用于对其进行支撑。在下层中，也可以从激光照射部照射激光L，从而使材料M烧结好。

然后，反复进行图7的(b)的动作至形成所期望的三维造型物。

具体地，如在图7的(c)所示，执行与图7的(b)同样的动作，从而以将成为第二层的熔融部50的层相对第一层的熔融部50的层层叠在上侧的方式而形成。此外，对第一层的材料M供给成为第二层的材料M时，不仅三维造型物的对应区域而且对三维造型物的对应区域以外的部分也供给。

这样，反复进行图7的(b)的动作(图7的(c)的动作)，从而如在图7的(d)所示，完成三维造型物的完成体O。此外，图7的(e)表示出将三维造型物的完成体O从基础部1121取出，并将三维造型物的完成体O显影(从三维造型物的完成体O除去来源于材料M的附着物)的状态。

接下来，说明使用上述的实施方式的形成装置2000进行的三维造型物的制造方法的另一实施例。

图8是表示使用形成装置2000进行的三维造型物的制造过程的另一例的概略图。

最初，如在图8的(a)所示，将用于形成成为用于形成三维造型物的基础(造型台)的第一层的第一供给物从第一材料喷出部1630供给到载物台120上，并且从激光照射部1810向第一供给物的整体照射激光L，从而形成第一层(基础部1121)。此外，图8的(a)以及在下述参照的图8的(b)～8的(g)是从沿X轴的方向观察到的图。在此，图8的(h)表示出从沿Z轴的方向观察到的在图8的(a)中示出的状态的状态。如在图8的(a)以及8的(h)所示，在本例中，在基础部1121构成贯通至载物台120的贯通孔H。

接下来，如在图8的(b)所示，将材料M从第二材料喷出部1230供给到构成于基础部1121的贯通孔H，并且从激光照射部1300照射激光L，形成熔融部50。

接下来，如在图8的(c)所示，构成三维造型物的最下层(第一层)并且以将用于形成第二层的材料M(第二供给物)从第二材料喷出部1230相对基础部1121层叠在上侧(Z(+)方向)的方式供给，并且从激光照射部1300向材料M中的所期望的三维造型物的对应区域照射激光L，从而形成熔融部50(第二层)。此外，将材料M供给到基础部1121上时，不仅三维造型物的对应区域而且对三维造型物的对应区域以外的部分也供给。

然后，反复进行图8的(c)的动作至形成所期望的三维造型物。

具体地，如在图8的(d)所示，执行与图8的(c)同样的动作，从而以将成为第二层的熔融部50的层相对第一层的熔融部50的层层叠在上侧的方式而形成。此外，对第一层的材料M供给成为第二层的材料M时，不仅三维造型物的对应区域而且对三维造型物的对应区域以外的部分也供给。

这样，通过反复进行图8的(c)的动作(图8的(d)的动作)，从而如在图8的(e)所示，完成三维造型物的完成体O。此外，图8的(f)示出将三维造型物的完成体O从基础部1121取出，并将三维造型物的完成体O显影(从三维造型物的完成体O除去来源于材料M的附着物)的状态。然后，图8的(g)表示出切断与贯通孔H对应的部分的熔融部50(不需要部分)并成形的状态。

此外，作为使用上述的实施方式的形成装置2000进行的三维造型物的制造方法以外的一实施例，可列举以下那样的方式。

例如，能够采用如下方法：对熔融部50，使激光照射到接触区域并加热，作为第二材料将金属粉末吹到该照射区域。通过采用这样的方法，由于无需被造型的三维造型物为导电性，因此第二材料能够使用树脂材料等的非导电性的材料。另外，作为另一实施方式，能够将分配器(材料的供给部)和激光照射部在单独单元中配置。也能够采用如下结构：将激光照射部、定位来自激光照射部的激光的多个镜、和聚集激光的透镜类等设置在载物台120的上方，采用将激光高速、宽范围地扫描的振镜扫描器(galvanometer scanner)方式来固化。

另外，作为另一例，能够采用如下方法：例如代替将第一供给物以及第二供给物作为液滴喷出的第一材料喷出部1630和第二材料喷出部1230，而将造型材料附着在针前端并使用配置在所期望的位置的针分配器(needle dispenser)来形成第二层。通过采用这样的方法，能够提升三维造型物的形状的精细度。

接下来，使用流程图来说明使用上述实施方式的形成装置2000进行的三维造型物的制造方法的一例(与图7对应的例子)。

在此，图9是本实施例的三维造型物的制造方法的流程图。

如在图9所示，在本实施例的三维造型物的制造方法中，最初在步骤S110中，取得三维造型物的数据。详细地，从例如在个人计算机中所执行的应用程序等取得表示三维造型物的形状的数据。

接下来，在步骤S120中，创建每个层的数据。详细地，在表示三维造型物的形状的数据中，依据Z方向的造型分辨率来切片，在每个截面生成位图数据(截面数据)。

此时，生成的位图数据成为由三维造型物的轮廓区域和三维造型物的接触区域所区别的数据。

接下来，在步骤S130中，使包含作为基础部1121的构成材料的第一材料的第一供给物从第一材料喷出部1630喷出并将第一供给物供给到载物台120。

接下来，在步骤S140中，从激光照射部1810向第一供给物的供给范围整体照射激光L，从而形成作为第一层的基础部1121。在此，在本实施例中，通过烧结来进行该第一供给物的固化。

接下来，在步骤S150中，使包含作为三维造型物的形成材料的第二材料的第二供给物从第二材料喷出部1230喷出并供给到在步骤S140中所形成的层之上的接触区域。

接下来，在步骤S160中，从激光照射部1300向三维造型物的对应区域照射激光L，从而形成作为第二层的熔融部50。在此，在本实施例中，通过熔融来进行该第二供给物的固化，但也可以由烧结等、其他的方法来固化。

然后，由步骤S170，反复进行从步骤S150至步骤S170直至基于与在步骤S120中所生成的各层对应的位图数据的三维造型物的造型结束。

然后，反复进行从步骤S150至步骤S170，当三维造型物的造型结束时，在步骤S180中，进行三维造型物的显影，结束本实施例的三维造型物的制造方法。

如上所述，本实施例的三维造型物的制造方法是通过对层进行层叠来制造三维造型物的三维造型物的制造方法。并且，具有：向载物台120供给包含第一材料的第一供给物并通过将第一材料烧结而硬化来形成第一层的第一层形成工序(与步骤S120以及步骤S130对应)；以及与第一层重叠地供给包含比第一材料的烧结温度低的熔点或烧结温度的第二材料的第二供给物并通过将上述第二材料烧结或熔融而硬化来形成第二层的第二层形成工序(与步骤S140以及步骤S150对应)。

因此，在第一层被硬化的状态和第二层被硬化的状态下能够简单地形成不连续层，通过形成该不连续层能够简单地抑制第一层和第二层被较强地接合。在此，形成不连续层意思是以不将第一层(第一材料)和第二层(第二材料)共同地烧结到相同程度的方式来形成第一层和第二层。例如，烧结第一层并使第二层熔融，从而能够简单地形成不连续层。

因此，能够抑制成为形成三维造型物时的基础的第一层的第一材料和三维造型物的造型材料同样地烧结而使两者较强地接合，从第一层(基础)取出第二层(三维造型物)时的分离操作的负担变大。即，使作为三维造型物的造型材料的第二材料为比第一材料的烧结温度低的熔点或烧结温度的材料，从而能够减轻从第一层(基础)取出第二层(三维造型物)时的分离操作的负担。

另外，使用由热引起的歪曲变小的第一材料(例如陶瓷)来形成成为形成三维造型物时的基础(造型台)的第一层，从而也能够减轻三维造型物的歪曲，能够减轻作为后处理工序的成形操作的负担。

另外，如果进行另一表达，则本实施例的三维造型物的制造装置2000是通过对层进行层叠来制造三维造型物的三维造型物的制造装置。并且，具有：向载物台120供给包含第一材料的第一供给物并通过将第一材料烧结而硬化来形成第一层的第一层形成部(喷头单元1800)；以及与第一层重叠地供给包含比第一材料的烧结温度低的熔点或烧结温度的第二材料的第二供给物并通过将第二材料烧结或熔融而硬化来形成第二层的第二层形成部(喷头单元1400)。

因此，在第一层被硬化的状态和第二层被硬化的状态下能够简单地形成不连续层，通过形成该不连续层能够简单地抑制第一层和第二层被较强地接合。因此，能够抑制成为形成三维造型物时的基础的第一层的第一材料和三维造型物的造型材料同样地烧结而使两者较强地接合，从第一层(基础)取出第二层(三维造型物)时的分离操作的负担变大。即，使作为三维造型物的造型材料的第二材料为比第一材料的烧结温度低的熔点或烧结温度的材料，从而能够减轻从第一层(基础)取出第二层(三维造型物)时的分离操作的负担。

另外，本实施例的三维造型物的制造方法通过反复进行从上述步骤S150至步骤S170，从而能够反复进行第二供给物的供给和烧结或熔融第二材料并层叠一层以上来形成三维造型物。如果进行另一表达，则本实施例的三维造型物的制造方法具有通过执行第二供给物的供给和烧结或熔融第二材料来进行一层以上层叠的、层叠工序(步骤S150～步骤S170)。因此，反复进行对应于需要的次数的层叠工序，从而能够简单地形成所期望的形状以及大小的三维造型物。

另外，本实施例的三维造型物的制造方法，如在图7的(b)和图7的(c)、以及图8的(c)和图8的(d)等所示，在供给第二供给物时，不仅三维造型物的对应区域而且对三维造型物的对应区域以外的部分也供给。如果进行另一表达，本实施例的三维造型物的制造方法具有供给第三供给物(在上述实施例中第二供给物兼具有之)并形成支承在层叠工序中供给的第二供给物的支承层的支承层形成工序(步骤S150～步骤S170)。因此，在层叠工序中层叠的层之中的上层具有底切部(相对下层在层的平面方向上成为凸的部分)的情况下，能够由支承层支撑该底切部。

此外，本实施例的三维造型物的制造方法将第三供给物的供给与第二供给物的供给兼具(即，将第三供给物的供给与第二供给物以相同供给物供给)，但也可以将第三供给物的供给以与第二供给物不同的供给物、不同的供给机构供给。

另外，在本实施例的三维造型物的制造方法中，载物台120由金属构成。因此，作为支承体的载物台120的熔点比第一材料(陶瓷)的烧结温度低。即，第一材料的烧结温度不仅与第二材料的熔点或烧结温度而且与载物台120的熔点或烧结温度也不同。因此，不仅能够减轻从第一层取出第二层时的分离操作的负担，而且也能够减轻从载物台120取出第一层时的分离操作的负担。

如果进行另一表达，则在本实施例的三维造型物的制造方法中，第一材料(陶瓷)的线膨胀系数与第二材料(金属)的线膨胀系数以及载物台120(金属)的线膨胀系数不同。因此，能够减轻从第一层取出第二层时的分离操作的负担以及从载物台120取出第一层时的分离操作的负担。

此外，作为第一层(第一材料)，选择线膨胀系数比第二层(第二材料)以及支承体小的材料，从而可降低由烧结或者熔融时的加热引起的热歪曲，能够抑制三维造型物的歪曲。因此，特别优选第一材料的线膨胀系数比第二材料的线膨胀系数以及支承体的线膨胀系数小。

另外，使用图8所说明的上述本实施例的三维造型物的制造方法，如在图8的(a)所示，在第一层形成工序中，能够以形成贯通至载物台120的贯通孔H的方式形成第一层。因此，如在图8的(b)所示，向此贯通孔H供给作为热传导性高的金属的第二材料，从而能够经由该贯通孔H使伴随着第二材料的烧结或熔融的热逸散。另外，如在图8的(c)所示，向此贯通孔H供给第二材料并使此部分和第二层合起来而将第二材料烧结或熔融，从而能够提高第二层相对于第一层的固定力(在三维造型物的制造中使第二层相对第一层不移动)。

另外，本实施例的三维造型物的制造方法中，第一供给物的供给以及第二供给物的供给由作为非接触式喷射分配器的第一材料喷出部1630和第二材料喷出部1230供给。在此，非接触式喷射分配器能够在较短的周期内使材料喷出并配置。因此，能够加快三维造型物的制造速度。因此，优选第一供给物的供给以及上述第二供给物的供给中的至少一个由非接触式喷射分配器供给。

另一方面，也可以使第一供给物的供给以及第二供给物的供给中的至少一个由针分配器供给。针分配器能够细微地调整量并配置材料。因此，是为了能够提高三维造型物的制造精度。

另外，优选第一材料包含氧化铝、二氧化硅、氮化铝、碳化硅、氮化硅中的至少一种，第二材料包含镁、铁、铜、钴、钛、铬、镍、铝、马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金中的至少一种。通过使用这样的材料，从而能够减少制造的三维造型物的后处理工序，并且能够特别制造刚性高的三维造型物。

但是，并不限定于这样的结构，作为第一材料以及第二材料也能够使用树脂材料等。

在此，优选使第二层的形成工序中的第二材料硬化(烧结或熔融)的温度在第一材料的烧结温度以下。是为了能够抑制第一层和第二层共同地烧结并被较强地接合而从第一层取出第二层时的分离操作的负担变大。

本发明并不限定于上述的实施例，能够在不脱离本发明主旨的范围内以各种结构来实现。例如，为了解决上述课题的一部分或全部，或者为了达成上述的效果的一部分或全部，能够对与发明内容部分所记载的各种方式中的技术特征对应的实施例中的技术特征适当进行替换、组合。另外，该技术特征只要在本说明书中未被描述为必须要的内容，可以适当删除。