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

本申请是申请日为2016年10月11日、申请号为201610888138.9、发明名称为“三维造型物的制造方法以及三维造型物的制造装置”的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。

本发明涉及一种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：

在现有技术中，可以实施很多种制造三维造型物的方法。其中公开了使用流动性组合物形成三维造型物的方法。

例如，在专利文献1中，使用作为流动性组合物的金属浆料形成层，向三维造型物的对应领域照射激光使其烧结或熔化，制造三维造型物。

但是，使三维造型物的对应领域烧结或熔化制造三维造型物时，烧结或熔化过程中的热量会使三维造型物的对应领域以外的部分也被烧结或是熔化，取下三维造型物时的分离作业和取下三维造型物之后的成形作业有时会变得很复杂。即，制造三维造型物的现有方法不能充分减少制造出的三维造型物的后续处理工序。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：特开2008-184622号公报。

技术实现要素：

因此，本发明的目的就是减少形成三维造型物后的后续处理工序。

为了解决上述课题的本发明的第一方式的三维造型物的制造方法包括：使用含有三维造型物的构成材料粒子的流动性组合物和含有形成形成所述三维造型物时支撑该三维造型物的支撑部的支撑部形成粒子的流动性组合物形成层的层形成工序；赋予所述构成材料粒子以及所述支撑部形成粒子能量的能量赋予工序，所述能量赋予工序的特征在于赋予能量使得所述构成材料粒子以及所述支撑部形成粒子的温度变为所述构成材料粒子的烧结温度以上且低于所述支撑部形成粒子的烧结温度的温度。

在本方式中，赋予能量使得构成材料粒子以及支撑部形成粒子的温度变为构成材料粒子的烧结温度以上且低于支撑部形成粒子的烧结温度的温度。因此，使三维造型物的构成材料烧结时可以抑制支撑部的烧结。因此，可以抑制由使三维造型物的对应领域以外部分烧结引起的取下三维造型物时的分离作业和取下三维造型物之后的成形作业等的负担的增加。因此，可以抑制形成三维造型物后的后续处理工序。

本发明的第二方式的三维造型物的制造方法的特征在于，在所述第一方式的所述层形成工序中，以液滴状态吐出含有所述构成材料的流动性组合物以及含有所述支撑部形成粒子的流动性组合物从而形成所述层。

在本方式中，以液滴的状态吐出含有构成材料的流动性组合物以及含有支撑部形成粒子的流动性组合物从而形成层。这样，通过形成层，可以简单地形成三维造型物。

本发明的第三方式的三维造型物的制造方法的特征在于，具有重复所述第一或第二方式中的所述层形成工序的层积工序。

本方式具有重复层形成工序的层积工序。因此，通过重复层形成工序可以简单地形成三维造型物。

本发明的第四方式的三维造型物的制造方法的特征在于，在所述第三方式中，在所述层积工序结束之后实施所述能量赋予工序。

本方式在层积工序结束之后实施能量赋予工序。即，可以在形成三维造型物的形状之后，用一次工序使三维造型物烧结。

本发明的第五方式的三维造型物的制造方法的特征在于，具有在所述第一至第四方式的任意一个方式的所述能量赋予工序之后，对所述三维造型物进行清洁的清洁工序。

本方式具有在能量赋予工序结束之后，对三维造型物进行清洁的清洁工序。因此，可以获得干净的三维造型物。

此外，“清洁”指的是除去附着在烧结后三维造型物的周围的支撑部形成粒子等杂质。

本发明的第六方式的三维造型物的制造方法的特征在于，在所述第一至第五方式的任意一个方式的所述能量赋予工序之前的实施赋予比所述能量赋予工序弱的能量的预能量赋予工序和除去所述支撑部形成粒子的除去工序。

本方式在能量赋予工序之前实施赋予比该能量赋予工序弱的能量的预能量赋予工序和除去支撑部形成粒子的除去工序。因此，可以在能量赋予工序前确认三维造型物的形状，且可以在能量赋予工序前抑制三维造型物的形状变形。

此外，“预能量赋予工序”指的是，例如，以低于能量赋予工序的加热温度加热三维造型物等，或以比能量赋予工序弱的力使构成材料粒子烧结(假烧结)等。

本发明的第七方式的三维造型物的制造方法的特征在于，在所述第六方式中的所述能量赋予工序中赋予能量使得，通过没有被所述能量赋予工序中赋予的能量烧结的粒子支撑所述三维造型物。

本方式在能量赋予工序中赋予能量使得，通过没有被该能量赋予工序中赋予的能量烧结的粒子支撑三维造型物。因此，可以在能量赋予工序前抑制三维造型物的形状变形且，在能量赋予工序中抑制三维造型物的形状变形。

此外，“没有被能量赋予工序中赋予的能量烧结的粒子”可以为与支撑部形成粒子相同的粒子，也可以为不同的粒子，为与支撑部形成粒子不同的粒子情况下，优选烧结温度高于支撑部形成粒子。

本发明的第八方式的三维造型物的制造方法的特征在于，在所述第一至第七的任意一个方式的所述能量赋予工序中向所述构成材料粒子以及所述支撑部形成粒子赋予相同的能量。

本方式中，向构成材料粒子以及支撑部形成粒子赋予相同的能量。因此，可以简单地实施能量赋予工序。

本发明的第九方式的三维造型物的制造方法的特征在于，在所述第一至第七的任意一个方式的所述能量赋予工序中向所述构成材料粒子以及所述支撑部形成粒子赋予不同的能量。

本方式中，向构成材料粒子以及支撑部形成粒子赋予不同的能量。因此，通过有效地防止三维造型物的对应领域以外的部分的过度烧结可以抑制取下三维造型物时的分离作业和取下三维造型物之后的成形作业的负担的增加。

本发明的第十方式的三维制造物的制造方法的特征在于，所述第一至第九的任意一个方式中，所述构成材料粒子为含有铝、钛、铁、铜、镁、不锈钢、马氏体时效钢的至少一种成分的粒子，所述支撑部形成粒子为含有二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆的至少一种成分的粒子。

本方式中，可以容易地在高烧结密度、低烧结密度、非烧结状态等之间控制向构成材料粒子以及支撑部形成粒子的能量赋予工序的烧结状态，确保三维造型物的强度，且可以抑制取下三维造型物时的分离作业和取下三维造型物之后的成形作业的负担的增加。

本发明的第十一方式的三维造型物的制造装置的特征在于，具有：吐出含有三维造型物的构成材料粒子的流动性组合物的吐出部；吐出含有形成所述三维造型物时形成支撑该三维造型物的支撑部的支撑部形成粒子的流动性组合物的吐出部；控制使用含有所述构成材料粒子的流动性组合物和含有所述支撑部形成粒子的流动性组合物形成层的控制部；赋予所述构成材料粒子和所述支撑部形成粒子能量的能量赋予部，能量赋予部被调整为赋予能量使得，所述构成材料粒子以及所述支撑部形成粒子的温度变为所述构成材料粒子的烧结温度以上且低于所述支撑部形成粒子的烧结温度的温度。

本方式中，赋予能量使得，构成材料粒子以及支撑部形成粒子的温度变为构成材料粒子的烧结温度以上且低于支撑部形成粒子的烧结温度的温度。因此，可以在使三维造型物的构成材料烧结的同时抑制支撑部的烧结。因此，可以抑制由使三维造型物的对应领域以外部分烧结引起的取下三维造型物时的分离作业和取下三维造型物之后的成形作业等的负担的增加。因此，可以抑制形成三维造型物后的后续处理工序。

附图说明

图1的(a)是示出本发明的一个实施方式的三维造型物的制造装置的构成的示意图，图1的(b)是图1的(a)所示的c部分的放大图。

图2的(a)是示出本发明的一个实施方式所涉及的三维造型物的制造装置的构成的示意图，图2的(b)是图2的(a)所示的c’部分的放大图。

图3是本发明的一个实施形态的头座的从图1的(b)所示的d方向观察的外观图。

图4是沿图3所示的e-e’部分的截面图。

图5的(a)、(b)、(c)是示意性说明本发明的一个实施方式的头单元的配置和着陆部的形成形态的关系的俯视图。

图6的(d)、(e)是示意性说明本发明的一个实施方式的头单元的配置和着陆部的形成形态的关系的俯视图。

图7是示意性说明本发明的一个实施方式的头单元的配置和着陆部的形成形态的关系的俯视图。

图8的(a)、(b)是示出配置于头座的头单元的其他配置的例子的示意图。

图9的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)是示出本发明的一个实施例的三维造型物的制造过程的示意图。

图10示出是本发明的一个实施例的三维造型物的制造方法的流程图。

图11的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)是示出本发明的一个实施例的三维造型物的制造过程的示意图。

图12示出是本发明的一个实施例的三维造型物的制造方法的流程图。

图13的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)是示出本发明的一个实施例的三维造型物的制造过程的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1的(a)、(b)以及图2的(a)、(b)为示出本发明的一个实施方式的三维造型物的制造装置的结构的示意图。

在此，本实施方式的三维造型物的制造装置具有两种材料供给部(头座)，图1的(a)、(b)和图2的(a)、(b)分别为只示出一种材料供给部的图，省略了另一种材料供给部。而且，图1的(a)、(b)的材料供给部是供给含有三维造型物的构成材料粒子的流动性组合物(构成材料)的材料供给部。图2的(a)、(b)的材料供给部是供给含有形成形成三维造型物时支撑该三维造型物的支撑部的支撑部形成粒子的流动性组合物(支撑部形成用材料)的材料供给部。此外，本实施方式的含有构成材料粒子的流动性组合物以及含有支撑部形成粒子的流动性组合物都含有溶剂和粘合剂，也可以不含有这些。

此外，本说明书中的“三维造型”是指所谓的形成立体造型物，也包括例如，形成平板状即二次元形状的但是有厚度的形状。而且，“支撑”除了指从下方支撑的情况，还指从侧面支撑，有时还指从上方支撑。

图1的(a)、(b)以及图2的(a)、(b)所示的三维造型物的制造装置2000(以下，称为形成装置2000)包括：基台110；由基台110所具有的作为驱动手段的驱动装置111驱动、可以在图示的x、y、z方向移动，或向以z轴为中心的旋转方向可驱动的工作台120。

如图1的(a)、(b)所示，还具有头座支撑部130，头座支撑部130的一个端部固定于基台110，另一个端部保持固定头座1100，头座1100保持多个具有吐出构成材料的构成材料吐出部的头单元1400。

如图2的(a)、(b)所示，还包括头座支撑部130’，头座支撑部130’的一个端部固定于基台110’，另一个端部保持固定头座1100’，头座1100’保持多个具有吐出构成材料的构成材料吐出部的头单元1400’。

在此，头座1100以及头座1100’在xy平面并列设置。

此外，构成材料吐出部1230以及支撑部形成用材料吐出部1230’除了吐出的材料(构成材料以及支撑部形成用材料)不同以外剩下的结构都相同。但是，不仅仅局限于这样的结构。

在工作台120上形成三维造型物500形成过程中的层501、502以及503。而且，在工作台120相对的领域设置可加热工作台120的全部领域的加热部1700，其热能量照射的开与关被后述的连接于控制单元400加热部控制器1710控制。

形成三维造型物500时，通过加热部1700进行的热能量照射(能量赋予)，所以为了保护工作台120不受热，可以采用具有耐热性的样品板121，在样品板121上形成三维造型物500。作为样品板121，例如可以使用陶瓷板从而获得高耐热性，而且与被烧结的三维造型物的构成材料的反应性较低，可以防止三维造型物500的变质。此外，为了方便说明，在图1的(a)以及图2的(a)中示例了层501、502以及503三层，可以层积到所需要的三维造型物500的形状为止(到图1的(a)以及图2的(a)中的50n为止)。

在此，层501、502、503、……50n分别由，由支撑部形成用材料吐出部1230’吐出的支撑部形成用材料形成的支撑层300和构成材料吐出部1230吐出构成材料形成的构成层310(对应于三维造型物500的构成领域的层)，构成。而且，可以在用构成材料吐出部1230吐出的构成材料和支撑部形成用形成材料吐出部1230’吐出的支撑部形成用材料形成一层的层之后，用加热部1700照射热能量，一层一层地烧结。而且，也可以通过形成多个构成层130和支撑层300完成三维造型物的形状，在与形成装置2000分开设置的恒温槽(加热部)使其烧结。

而且，图1的(b)为示出图1的(a)所示的示头座1100的c部分放大示意图。如图1的(b)所示，头座1100保持多个头单元1400。在下文中会详细讲到，头单元1400构成为，构成材料供给装置1200所具有的构成材料吐出部1230被保持夹具1400a保持。构成材料吐出部1230包括：吐出喷嘴1230a；通过材料供给控制器1500使吐出喷嘴1230a吐出构成材料的吐出驱动部1230b。

而且，图2的(b)是示出图2的(a)所示的头座1100’的c部分放大示意图。如图2的(b)所示，头座1100’保持多个头单元1400’。头单元1400’构成为，支撑部形成用材料供给装置1200’所具有的支撑部形成用材料吐出部1230’被保持夹具1400a’保持。支撑部形成用材料吐出部1230’包括：吐出喷嘴1230a’；通过材料供给控制器1500使吐出喷嘴1230a’吐出支撑部形成用材料的吐出驱动部1230b’。

从在本实施方式中为照射作为热能量的电磁波的能量照射部开始对加热部1700进行说明。通过使用电磁波作为热能量，可以更高效地给目标物即供给材料照射能量，可以形成质量良好的三维造型物。而且，可以根据例如吐出的材料的种类，容易地控制照射能量的量(强度、扫描速度)，可以得到所需要的质量的三维造型物。但是，不仅仅局限于这样的构成，也可以构成为使用其他方法加热。而且，不仅仅局限于使用电磁波烧结，这是显而易见的。

如图1的(b)所示，构成材料吐出部1230通过供给管1220连接于收容与被头座1100保持的头单元1400分别对应的构成材料的构成材料供给单元1210。而且，规定的构成材料从构成材料供给单元1210被供给到构成材料吐出部1230。构成材料供给部1210的构成材料收容部1210a收容含有使用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(含有金属粒子(构成材料粒子)的糊状的构成材料)，各个构成材料收容部1210a均通过供给管1220连接于各个构成材料吐出部1230。这样，通过具有各个构成材料收容部1210a，可以从头座1100供给多种不同种类的材料。

如图2的(b)所示，支撑部形成用材料吐出部1230’通过供给管1220’连接于收容与被头座1100’保持的头单元1400’分别对应的支撑部形成用材料供给单元1210’。而且，规定的支撑部形成用材料从支撑部形成用材料供给单元1210’被供给到支撑部形成用材料吐出部1230’。支撑部形成用材料供给部1210’的支撑部形成用材料收容部1210a’收容含有造型三维造型物500时构成支撑部的支撑部形成用材料(含有陶瓷粒子(支撑部形成粒子)的糊状的支撑部形成用材料)，各个支撑部形成用材料收容部1210a’均通过供给管1220’连接于各个支撑部形成用材料吐出部1230’。这样，通过具有各个支撑部形成用材料收容部1210a’，可以从头座1100’供给多种不同种类的支撑部形成用材料。

作为构成材料，可以使用例如用镁(mg)、铁(fe)、钴(co)或铬(cr)、铝(al)、铝(al)、钛(ti)、铜(cu)镍(ni)的单体粉末，或者是含有这些金属的一种以上的合金(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)等的混合粉末制作的成含有溶剂，粘合剂的浆液(或糊状)的混合材料等。

而且，还可以使用聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等通用工序塑料。另外，还可以使用聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮等工序塑料。

像这样，构成材料没有特别的限定，也可以使用上述金属以外的金属或陶瓷或树脂等。

作为溶剂，可以从例如水；乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚等(聚)亚烷基二醇单烷基醚类；乙酸乙酯、乙酸正丙基、醋酸异丙基、乙酸正丁酯、醋酸异丁酯等醋酸酯类；苯、甲苯、二甲苯等芳香烃类；甲基乙基酮、丙酮、甲基异丁基酮、乙基-n-丁基酮、二异丙基酮、乙酰丙酮等酮类；乙醇，丙醇，丁醇等醇类；四烷基铵乙酸盐类；二甲基亚砜、二乙基亚砜等亚砜系溶剂；吡啶，γ-甲基吡啶，2,6-二甲基吡啶等吡啶系溶剂；四烷基乙酸铵(例如，四丁基醋酸铵等)等的离子液体等选择一种或两种以上组合使用。

作为粘合剂，可以使用丙烯酸类树脂、环氧树脂、硅酮树脂、纤维素类树脂或其它合成树脂或pla(聚乳酸)、pa(聚酰胺)、pps(聚苯硫醚)或其他热塑性树脂。

在本实施方式中，支撑部形成用材料含有陶瓷。作为该支撑部形成用材料，例如可以使用将金属氧化物、金属醇盐、金属等的混合粉末与溶剂以及作为粘合剂的增稠剂混匀所得到的浆液(或糊状)的混合材料等。

但是，对于支撑部形成用材料没有特别的限定，还可以使用除了上述构成材料的例子那样的陶瓷以外的金属或树脂。

在图中没有示出，形成装置2000具有，作为基于例如电脑等数据输出装置输出的三维造型物的造型用数据控制上述工作台120、构成材料供给装置1200所具有的构成材料吐出部1230、加热部1700以及支撑部形成用材料供给装置1200’所具有的支撑部形成用材料吐出部1230’的控制手段的控制单元400。在图中没有示出，控制单元400具有控制工作台120和构成材料吐出部1230，以及，工作台120和支撑部形成用材料吐出部1230’使其协作驱动运行的控制部。

基于来自控制单元400的控制信号在工作台控制器410生成控制工作台120的移动开始与停止、移动方向、移动量、移动速度等的信号，将其输送到基台110所具有的驱动装置111，基台110上可移动的工作台120在图示的x、y、z方向移动。头单元1400所具有的构成材料吐出部1230的特征在于，基于来自控制单元400的控制信号，在材料供给控制器1500生成控制从构成材料吐出部1230所具有的吐出驱动部1230b的吐出喷嘴1230a的材料吐出量等的信号，根据生成的信号从吐出喷嘴1230a吐出规定量的构成材料。

同样地，头单元1400’所具有的支撑部形成用材料吐出部1230’的特征在于，基于来自控制单元400的控制信号，在材料供给控制器1500生成控制从支撑部形成用材料吐出部1230’所具有的吐出驱动部1230b’的吐出喷嘴1230a’的材料吐出量等的信号，根据生成的信号从吐出喷嘴1230a’吐出规定量的支撑部形成用材料。

而且，关于加热部1700，从控制单元400向加热部控制器1710输送控制信号，从加热部控制器1710向加热部1700输送使其照射电磁波的输出信号。

其次，对头单元1400进行更详细的说明。另外，头单元1400’构成为，支撑部形成用材料吐出部1230’与构成材料吐出部1230的配置相同，与头单元1400具有相同的结构。因此，省略关于头单元1400’的详细结构的说明。

图3以及图4示出被头座1100保持的多个头单元1400以及被头单元1400保持的构成材料吐出部1230的保持状态的一个例子，图3为从图1的(b)所示的箭头d的方向观察头座1100的外观图，图4为图3所示的e-e’部分的示意截面图。

如图3所示，多个头单元1400被图中没有示出的固定装置保持在头座1100上。在本实施方式的形成装置2000的头座1100上，具有从图的下方开始第一行的头单元1401以及1402、第二行的头单元1403以及1404、第三行的1405以及1406、还有第四行的头单元1407以及1408八个单元的头单元1400。而且，在图中没有示出，头单元1401-1408分别具有的构成材料吐出部1230构成为，通过吐出驱动部1230b与构成材料供给单元1210用供给管1220相连，且被保持夹具1400a保持。

如图4所示，构成材料吐出部1230从吐出喷嘴1230a向载置于工作台120上的样品板121上吐出三维造型物的构成材料即材料m。在头单元1401举例示出材料m以液滴状被吐出的吐出方式，在头单元1402举例示出材料m以连续体状被供给的吐出方式。本实施方式的形成装置2000的材料m的吐出方式为液滴状。但是，吐出喷嘴1230a也可以以连续体状供给构成材料。

从吐出喷嘴1230a以液滴状被吐出的材料m在大致重力方向飞行，在样品板121上着陆。然后，着陆的材料m形成着陆部50。该着陆部50的集合体作为在样品板121上形成的三维造型物500的构成层310(参照图1的(a)、(b))被形成。

图5的(a)、(b)、(c)、图6的(d)、(e)以及图7为示意地说明头单元1400的配置以及着陆部50的形成方式的关系的俯视图(图1的(b)所示的d方向箭头)。首先，如图5的(a)所示在样品板121的造型起点q1，从头单元1401以及1402的吐出喷嘴1230a吐出材料m，通过在样品板121上着陆的材料m形成着陆部50a以及50b。另外，为了方便说明，虽然是俯视图，在着陆部50划上影线，举例说明在样品板121的上表面形成的第一层的层501的构成层310。

首先，如图5的(a)所示，在样品板121上的层501的构成层310的造型起点q1上，从图示下方的第一行的头单元1401以及1402所具有的构成构成材料吐出部1230吐出材料m。通过吐出的材料m形成着陆部50a以及50b。

从头单元1401以及1402的构成材料吐出部1230继续吐出材料m的同时，将样品板121相对于头座1100相对地移动到y(+)方向的、图5的(b)所示的造型起点q1对应于第二行的头单元1403和1404的位置。这样，着陆部50a以及50b从造型起点q1保持宽度t延伸到样品板121的相对移动后的位置q2。进而，从对应于造型起点q1的第二行的头单元1403以及1404吐出材料m，开始形成着陆部50c以及50d。

如图5的(b)所示，开始形成着陆部50c以及50d，从头单元1403以及1404的构成材料吐出部1230继续吐出材料m的同时，将样品板121相对于头座1100相对地移动到y(+)的方向的、图5的(c)所示的造型起点q1对应于第三行的头单元1405和1406的位置。这样，着陆部50c以及50d从造型起点q1保持宽度t延伸到样品板121的移动后的位置q2。同时，着陆部50a以及50b从造型起点q1保持宽度t延伸到样品板121的相对移动后的位置q3。从对应于造型起点q1的第三行的头单元1405以及1406吐出材料m，开始形成着陆部50e以及50f。

如图5的(c)所示，开始形成着陆部50e以及50f，从头单元1405以及1406的构成材料吐出部1230继续吐出材料m的同时，将样品板121相对于头座1100相对地移动到y+的方向的、图6的(d)所示的造型起点q1对应于第四行的头单元1407和1408的位置。这样，着陆部50e以及50f从造型起点q1保持宽度t延伸到样品板121的移动后的位置q2。同时，着陆部50a以及50b从造型起点q1保持宽度t延伸到样品板121的相对移动后的位置q4。着陆部50c以及50d从造型起点q1保持宽度t延伸到样品板121的相对移动后的位置q3。从对应于造型起点q1的第四行的头单元1407以及1408吐出材料m，开始形成着陆部50g以及50h。

如图6的(e)所示，当将位置q5作为造型终了位置时(下文中，将位置q5称为造型终点q5)，通过相对移动样品板121直至头单元1401以及1402到达造型终点q5，着陆部50g以及50h被延伸出来。而且，在到达造型终点q5的头单元1401以及1402，停止从头单元1401以及1402的构成材料吐出部1230吐出材料m。进而，向y(+)方向相对移动样品板121的同时，从构成材料吐出部1230吐出材料m直至头单元1403、1404、1405、1406、1407以及1408到达造型终点q5。这样，如图7所示，着陆部50a、50b、50c、50d、50e、50f、50g以及50h从造型起点q1到造型终点q5保持宽度t被形成。这样，将样品板121从造型起点q1移动到造型终点q5的同时，通过使头单元1401、1402、1403、1404、1405、1406、1407以及1408依次进行材料m的吐出供给，可以形成宽t、长j的本实施方式中举例示出的近似矩形的着陆部50。而且，作为着陆部50的集合体成形、构成第一层的层501的构成层310。

如上所述，本实施方式的形成装置2000通过伴随着具有样品板121的工作台120的移动，选择性地从头单元1401、1402、1403、1404、1405、1406、1407以及1408所具有的构成材料吐出部1230的进行材料m的供给吐出，可以在样品板121上形成所需要的形状的构成层310。而且，如上所述，工作台120在本实施方式中只需要向沿y轴方向这一个方向移动就可以在图7所示的宽t*长j的领域内，得到所需要的形状的着陆部50还有作为着陆部50的集合体的构成层310。

而且，关于构成材料吐出部1230吐出的材料m，可以从头单元1401、1402、1403、1404、1405、1406、1407以及1408的任意1个单元或者是2个单元以上吐出供给和其他头单元不同的构成材料。因此，通过使用本实施方式的形成装置2000可以得到由不同种类材料形成的三维造型物。

另外，如上所述，可以在第一层的层501上，在形成构成层310之前或之后，从支撑部形成用材料吐出部1230’吐出支撑部形成用材料，使用和上述相同的方法形成支承层300。而且，在层积501形成层502、503、……。50n时，也可以同样的形成构成层310以及支撑层300。

上述本实施方式的形成装置2000所具有的头单元1400以及1400’的数量以及排列不仅仅局限于上述数量和排列。在图8的(a)、(b)中，作为其例子，用示意图示出配置于头座1100头单元1400的其他配置的例子。

图8的(a)示出在头座1100上多个头单元1400在x轴方向上并列排列的状态。图8的(b)示出在头座1100上头单元1400以格子状排列的状态。另外，每一个被排列的头单元的数量都不仅仅局限于图示的例子。

其次，对使用上述的本实施方式的形成装置2000的三维造型物的制造方法的一个实施例进行说明。

图9的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)为示出用形成装置2000实施的三维造型物的制造过程的一个例子的示意图。另外，本例为，每次从构成材料吐出部1230以及支撑部形成用材料吐出部1230’吐出构成材料以及支撑部形成用材料形成一层的层时，用形成装置2000所具有的加热部1700加热该层制造三维造型物的三维造型物的制造方法的例子。而且，在本实施例的三维造型物的制造方法中，制造被烧结的状态的三维造型物。

此外，在图9的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)中，为了方便知道支撑层300以及构成层310的厚度，在z方向上画了多条辅助线。

如图9的(a)所示，首先，从构成材料吐出部1230吐出构成材料，从支撑部形成用材料吐出部1230’吐出支撑部形成用材料，在第一层的层501形成构成层310以及支撑层300。在此，支撑层300形成于该层的三维造型物的形成领域(对应于构成层310的领域)以外的领域。

如图9的(b)所示，其次，用加热部1700加热第一层的层501，使该层的构成层310烧结且使支撑层300临时烧结。另外，本实施例的加热部1700的加热温度被设定为构成材料所含有的金属粒子(构成材料粒子)烧结的温度且支撑部形成用材料所含有的陶瓷粒子(支撑部形成粒子)临时烧结的温度。

另外，“临时烧结”比一般烧结的烧结密度低，用较弱的力使构成材料粒子结合，为了使原料烧结，包括预先使原料所含有的材料的一部分脱离或使原料所含有的材料的一部分氧化。

下面，重复图9的(a)所示的动作以及图9的(b)所示的动作，完成三维造型物。

具体而言，如图9的(c)所示，从构成材料吐出部1230吐出构成材料，从支撑部形成用材料吐出部1230’吐出支撑部形成用材料，在第二层的层502形成构成层310以及支撑层300。然后，如图9的(d)所示，用加热部1700加热第二层的层502。

进而，如图9的(e)所示，在第三层的层503形成构成层310以及支撑层300，如图9的(f)所示，用加热部1700加热第三层的层503，如图9的(g)所示，在第四层的层504形成构成层310以及支撑层300，如图9的(h)所示，用加热部1700加热第四层的层504，完成三维造型物(烧结后状态的构成层310)。

下面，用流程图对图9的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)所示的三维造型物的制造方法的一个实施例进行说明。

在此，图10为本实施例的三维造型物的制造方法的流程图。

如图10所示，在本实施例的三维造型物的制造方法中，首先在步骤s110中，获取三维造型物的数据。具体而言，例如从电脑所实施的应用程序等，获得表示三维造型物的形状的数据。

其次，在步骤s120中，一层一层地制成数据。具体而言，关于表示三维造型物的形状的数据，根据z方向建模分辨率切片，在每一个截面生成位图数据(截面数据)。

此时，生成的位图数据为在三维造型物的形成领域和三维造型物的非形成领域不同的数据。

其次，在步骤s130中，根据形成三维造型物的形成领域的数据从构成材料吐出部1230吐出(供给)构成材料，形成构成层310。

其次，在步骤s140中，根据形成三维造型物的非形成领域的数据从支撑部形成用材料吐出部1230’吐出(供给)支撑部形成用材料，形成与在步骤s130中构成的构成层310对应于同一层的支撑层300。

另外，步骤s130和步骤s140的顺序可以反过来，也可以同时进行。

其次，在步骤s150中，对在步骤s130中形成的构成层310以及在s140中形成的支撑层300所对应的层，从加热部1700照射电磁波(赋予热能量)，使该层的构成层310烧结且使支撑层300临时烧结。

另外，在该步骤中使构成层310烧结且使支撑层300临时烧结，还可以不使支撑层300临时烧结。

然后，根据步骤s160，在基于在步骤s120中生成的对应于各层的位图数据的三维造型物的造型结束之前，重复步骤s130至步骤s160。

然后，三维造型物的造型结束后，在步骤s170中，进行三维造型物的现像(从三维造型物的形成领域即构成层310所对应的部分除去三维造型物的非形成领域即支撑层300所对应的部分，即，清洁三维造型物)，结束本实施例的三维造型物的制造方法。

其次，对使用上述实施方式的形成装置2000的三维造型物的制造方法的另一个实施例进行说明。

图11的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)为示出使用形成装置2000进行的三维造型物的制造过程的一个例子的示意图。另外，本例为不使用形成装置2000所具有的加热部1700，而是在从构成材料吐出部1230以及支撑部形成用材料1230’吐出构成材料以及支撑部形成用材料结束三维造型物的形状形成之后，在与形成装置2000分开设置的在图中没有示出的恒温槽(加热部)加热该三维造型物的形成体来制造三维造型物的三维造型物的制造方法的例子。而且，在本实施例的三维造型物的制造方法中，制造烧结后的状态的三维造型物。

另外，在图11的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)中，为了方便知道支撑层300以及构成层310的厚度，在z方向上画了多条辅助线。

如图11的(a)所示，首先，从构成材料吐出部1230吐出构成材料，从支撑部形成用材料吐出部1230’吐出支撑部形成用材料，在第一层的层501形成构成层310以及支撑层300。在此，支撑层300形成于该层的三维造型物的形成领域(对应于构成层310的领域)以外的领域。

其次，如图11的(b)所示，从构成材料吐出部1230吐出构成材料，从支撑部形成用材料吐出部1230’吐出支撑部形成用材料，在第二层的层502形成构成层310以及支撑层300。

然后，如图11的(c)以及图11(d)所示，重复图11的(a)以及图11的(b)的动作，完成三维造型物的形状。

然后，如图11的(e)所示，在图中没有示出的恒温槽加热该三维造型物的形成体，使该三维造型物的形成体的构成层310烧结且使支撑层300临时烧结，完成三维造型物(烧结后的状态的构成层310)。另外，本实施例的该恒温槽的加热温度被设定为构成材料所含有的金属粒子(构成材料粒子)烧结的温度且支撑部形成用材料所含有的陶瓷粒子(支撑部形成粒子)临时烧结的温度。

下面，用流程图对图11的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)所示的三维造型物的制造方法的一个实施例进行说明。

在此，图12为本实施例的三维造型物的制造方法的流程图。

另外，图12的步骤s110至步骤s140以及步骤s170与图10的步骤s110至步骤s140以及步骤s170相同，所以省略其说明。

如图12所示，在本实施例的三维造型物的制造方法中，结束步骤s140后，进入步骤s160。

然后，在结束基于在步骤s120中生成的对应于各层的位图数据的三维造型物的形成物的造型之前，重复步骤s130至s160，结束三维造型物的形成物的造型之后，从步骤s160进入步骤s165。

在步骤165中，将重复步骤s130至步骤s160所形成的三维造型物的形成体置于在图中没有示出的恒温槽，使构成层310烧结且使支撑层300临时烧结。另外，在该步骤中使构成层310烧结且使支撑层300临时烧结，但是，还可以不使支撑层300临时烧结。然后，在结束本步骤之后，实施步骤170，结束本实施例的三维造型无的制造方法。

如上述2个例子所示，本实施例的三维造型物的制造方法包括：使用含有三维造型物的构成材料粒子的流动性组合物(构成材料)和含有形成形成所述三维造型物时支撑该三维造型物的支撑部的支撑部形成粒子的流动性组合物(支撑部形成用材料)形成层的层形成工序(步骤s130以及步骤s140)；赋予构成材料粒子以及支撑部形成粒子能量的能量赋予工序(步骤s150以及步骤s165)。而且在能量赋予工序中，赋予能量使得构成材料粒子以及支撑部形成粒子的温度变为构成材料粒子的烧结温度以上且低于支撑部形成粒子的烧结温度的温度。

因此，可以使三维造型物的构成材料烧结的同时抑制支撑部的烧结，可以抑制由使三维造型物的对应领域以外部分烧结引起的取下三维造型物时的分离作业和取下三维造型物之后的成形作业等的负担的增加。因此，可以减少形成三维造型物之后的后续处理工序。

换言之，本实施例的三维造型物的制造装置(形成装置2000)包括：吐出含有三维造型物的构成材料粒子的流动性组合物(构成材料)的吐出部(构成材料吐出部1230)；吐出含有形成三维造型物时形成该三维造型物的支撑部的支撑部形成粒子的流动性组合物的吐出部(支撑部形成用材料吐出部1230’)；控制使用含有构成材料粒子的流动性组合物和含有支撑部形成粒子的流动性组合物形成层的控制部(控制单元400)；赋予构成材料粒子和支撑部形成粒子能量的能量赋予部(加热部1700)。能量赋予部被调整为赋予能量使得，构成材料粒子以及支撑部形成粒子的温度变为构成材料粒子的烧结温度以上且低于支撑部形成粒子的烧结温度的温度。

因此，可以使三维造型物的构成材料烧结的同时抑制支撑部的烧结，可以抑制由使三维造型物的对应领域以外部分烧结引起的取下三维造型物时的分离作业和取下三维造型物之后的成形作业等的负担的增加。因此，可以减少形成三维造型物之后的后续处理工序。

而且，在本实施例的三维造型物的制造方法的层形成工序(步骤s130以及步骤s140)中，以液滴状态吐出含有构成材料粒子的流动性组合物以及含有支撑部形成粒子的流动性组成从而形成层。因此，可以通过形成层这样简单的方法形成三维造型物。

而且，本实施例的三维造型物的制造方法具有重复层形成工序(步骤s130以及步骤s140)的层积工序(步骤s130至步骤s160)。因此，可以通过重复层形成工序简单地形成三维造型物。

而且，在图12所示的三维造型物的制造方法中，在层积工序(步骤s130至步骤s160)结束之后实施能量赋予工序(步骤s165)。即，可以在形成三维造型物的形状之后，用一次工序使三维造型物烧结。

本实施例的三维造型物的制造方法具有在能量赋予工序(步骤150以及步骤165)结束之后，对三维造型物进行清洁的清洁工序(步骤s170)。因此，可以获得干净的三维造型物。

此外，“清洁”指的是除去附着在烧结后的三维造型物的周围的支撑部形成粒子等杂质。

另外，可以在能量赋予工序(步骤150以及步骤165)之前实施赋予比该能量赋予工序弱的能量的预能量赋予工序以及除去支撑部形成粒子的除去工序。具体而言，在图10所示的三维造型物的制造方法中，在步骤s140和步骤s150之间追加预能量赋予工序和除去工序。而且，在图12所示的三维造型物的制造方法中，追加预能量赋予工序和除去工序使得在步骤s165之前实施该预能量赋予工序和除去工序。这样，通过实施预能量赋予工序，可以在能量赋予工序前确认三维造型物的形状，且可以抑制在能量赋予工序前三维造型物的形状变形。

此外，“预能量赋予工序”指的是，例如，以低于能量赋予工序的加热温度加热三维造型物等，以比能量赋予工序弱的力使构成材料粒子烧结(假烧结)等。

在此，图13的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)为示出实施预能量赋予工序和除去工序时的三维造型物的制造过程的一个例子的示意图。图13的(a)表示烧结前(能量赋予工序前)的三维造型物500。图13的(b)表示从13的(a)的状态开始实施预能量赋予工序，使构成层310临时烧结的状态(支撑层300没有烧结，也没有临时烧结的状态)。然后，图13的(c)表示从13的(b)的状态开始实施除去工序，从三维造型物500的周围除去支撑形成粒子的状态(可确认三维造型物的形状的状态)。然后，图13的(e)表示，在例如恒温槽等，从13的(c)的状态开始实施能量赋予工序，使三维造型物500烧结的状态。

在此，进而，如图13的(d)所示，在所述能量赋予工序(步骤s150以及步骤s165)中，赋予能量使得，通过没有被该能量赋予工序中赋予的能量烧结的粒子支撑三维造型物(三维造型物500被支撑层300支撑的状态)。在能量赋予工序中赋予能量使得，通过没有被能量赋予工序中赋予的能量烧结的粒子支撑三维造型物，可以在能量赋予工序前抑制三维造型物的形状变形，且在能量赋予工序中抑制三维造型物的形状变形。

此外，“没有被能量赋予工序中赋予的能量烧结的粒子”可以是与支撑部形成粒子相同的粒子，也可以是不同的粒子。为与支撑部形成粒子不同的粒子情况下，优选烧结温度高于支撑部形成粒子。

而且，在本实施例的三维造型物的制造方法的能量赋予工序(步骤s150以及步骤s165)中，向构成材料粒子以及支撑部形成粒子赋予相同的能量(在步骤s150中，从加热部1700向构成材料粒子以及支撑部形成粒子两者照射电磁波，在步骤s165中用图中没有示出的恒温槽一起加热构成材料粒子以及支撑部形成粒子)。因此，可以简单地实施能量赋予工序。

但是，在能量赋予工序中，也可以向构成材料粒子以及支撑部形成粒子赋予不同的能量。因为，通过赋予不同的能量可以有效地防止由三维造型物的对应领域以外的部分过度烧结引起的取下三维造型物时的分离作业和取下三维造型物之后的成形作业的负担的增加。

而且，构成材料粒子为含有铝、钛、铁、铜、镁、不锈钢、马氏体时效钢的至少一种成分的粒子，支撑部形成粒子优选含有二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆的至少一种成分的粒子。因为可以在高烧结密度、低烧结密度、非烧结状态等之间控制向构成材料粒子以及支撑部形成粒子的能量赋予工序的烧结状态，确保三维造型物的强度，且可以抑制取下三维造型物时的分离作业和取下三维造型物之后的成形作业的负担的增加。

本发明不仅仅局限于上述实施例，在不脱离其主旨的范围内可以以各种结构实现。例如，为了解决上述课题的一部分或全部，或者，为了达成上述效果的一部分或全部，可以适当地替换或组合对应于发明内容一栏记载的各方式中的技术特征的各实施例中的技术特征。而且，在没有说明某技术特征在本说明书中是不可或缺的情况，可适当将其删除。

符号说明

50、50a、50b、50c、50d、50e、50f、50g以及50h、着陆部

110、基台111、驱动装置

120、台(支撑体)121、样品板

130、130’、头座支撑部300、支撑层(支持部)

310、构成层400、控制单元(控制部)

410、工作台控制器430、激光控制器

500、三维造型物501、502以及503、层

1100、1100’、头座1200、构成材料供给装置

1200’、支撑部形成用材料供给装置

1210、构成材料供给单元1210’、支撑部形成用材料供给单元

1210a、构成材料收容部1210a’、支撑部形成用材料收容部

1220、1220’、供给管1230、构成材料吐出部

1230’、支撑部形成用材料吐出部1230a、1230a’、吐出喷嘴

1230b、1230b’、吐出驱动部1400、1400’、头单元

1401、1402、1403、1404、1405、1406、1407以及1408、头单元

1400a、1400a’、夹具1500、加热供给控制器

1600、1600’、头座1700加热部(能量赋予部)

1710、加热部控制器2000、形成装置(三维造型物的制造装置)

l、激光m、材料(构成材料)。