三维造型物的造型方法与流程

本发明涉及一种三维造型物的造型方法。

背景技术：

例如，专利文献1公开了一种制造金属粉末烧结部件的方法，其中通过用激光照射金属粉末层以进行烧结来层叠多个烧结层。在该方法中，在将烧结层形成为比期望的形状大规定尺寸之后，通过切削加工去除不必要的部分。

专利文献1：日本特开2003-313604号公报

技术实现要素：

如上述的方法那样地，在通过切削加工从形成的层中去除不必要的部分来作成三维造型物的情况下，存在切削工具不能到达不必要的部分而不能作成期望形状的三维造型物的情况。例如，在作成比切削工具能够切削的长度长的管状三维造型物的情况下，切削工具不能到达管的内周面，而不能作成期望形状的三维造型物。因此，本申请的目的在于提高通过造型材料的层叠和切削加工而作成的三维造型物的形状的自由度。

根据本发明的一方式，提供一种三维造型物的造型方法，其使用在预定的切削方向上最大能够切削第一长度的切削工具。该三维造型物的造型方法包括：第一部分造型工序，通过层叠造型材料，对沿着第一方向的长度短于所述第一长度的第一部分进行造型；第一部分切削工序，利用使所述切削方向沿着所述第一方向的所述切削工具，切削所述第一部分；第二部分造型工序，通过层叠所述造型材料，对第二部分进行造型，所述第二部分连接于所述第一部分的所述第一方向的第一端面，所述第二部分的沿着第二方向的长度短于所述第一长度；以及第二部分切削工序，利用使所述切削方向沿着所述第二方向的所述切削工具，沿着所述第二方向切削所述第二部分。

附图说明

图1是示出第一实施方式中的三维造型装置的示意性构成的说明图。

图2是示出第一实施方式中的喷出单元的示意性构成的说明图。

图3是示出第一实施方式中的平头螺钉的槽形成面的构成的立体图。

图4是示出第一实施方式中的机筒的螺钉对向面的构成的俯视图。

图5是示出第一实施方式中的数据生成处理的内容的流程图。

图6是示出第一实施方式中的第一形状的立体图。

图7是示出第一实施方式中的第二形状的立体图。

图8是示出第一实施方式中的第三形状的立体图。

图9是示意性地示出造型路径和切削路径的说明图。

图10是示意性地示出造型用数据和切削用数据的说明图。

图11是示出第一实施方式中的造型处理的内容的流程图。

图12是示出第一实施方式中的第一部分造型工序的工序图。

图13是示出第一部分的xiii-xiii线剖视图。

图14是示出第一实施方式中的第一部分切削工序的工序图。

图15是示出第一实施方式中的第一加热工序的工序图。

图16是示出第一实施方式中的第二部分造型工序的工序图。

图17是示出第一实施方式中的第二部分切削工序的工序图。

图18是示出第一实施方式中的第二加热工序的工序图。

图19是示出第一实施方式中的第三部分造型工序的工序图。

图20是示出第一实施方式中的第三部分切削工序的工序图。

图21是示出另一方式的三维造型物的第一说明图。

图22是示出另一方式的三维造型物的第二说明图。

图23是示出作为另一方式的喷出单元的示意性构成的说明图。

附图标记说明

10…三维造型装置；15…信息处理装置；16…数据生成部；20…材料供给部；22…供给路径；30、30b…熔融部；31…螺钉壳体；32…驱动马达；40…平头螺钉；41…上表面；42…槽形成面；43…侧面；45…槽部；46…中央部；47…涡状部；48…材料导入部；50、50b…机筒；52、52b…螺钉对向面；54…引导槽；56…连通孔；58、58b…加热器；60…喷出单元；61…喷嘴；62…喷嘴孔；65…喷嘴流路；70…再加热部；100、100b…喷出单元；140…直列螺钉；145…槽部；200…切削单元；210…切削工具；300…工作台；310…造型面；400…移动机构；500…控制部；810…弯曲部；820…直线部；825…内壁面；901…造型部；902…主体部；903…切削部；904…支撑部；905…提高部；910、910b、910c…第一部分；911…第一端面；920、920b、920c…第二部分；921…第二端面；930、930b、930c…第三部分。

具体实施方式

a.第一实施方式：

图1是示出第一实施方式中的三维造型装置10的示意性构成的说明图。在图1中，表示出沿着相互正交的x、y、z方向的箭头。x方向和y方向是沿着水平方向的方向，而z方向是沿着垂直方向的方向。在其他附图中，适当地表示出沿着x、y、z方向的箭头。图1中的x、y、z方向以及其他附图中的x、y、z方向表示相同的方向。

本实施方式中的三维造型装置10具备喷出单元100、切削单元200、工作台300、移动机构400、控制部500。信息处理装置15连接到控制部500。三维造型装置10和信息处理装置15可以被组合并且在广义上理解为三维造型装置。

三维造型装置10通过在控制部500的控制下，在将造型材料从设置在喷出单元100中的喷嘴61朝工作台300的造型面310喷出的同时驱动移动机构400，并改变喷嘴61和工作台300之间的相对位置，从而将造型材料层叠在工作台300上。另外，稍后将参照图2描述喷出单元100的详细构成。

此外，本实施方式的三维造型装置10通过在控制部500的控制下，在使安装在切削单元200的切削工具210旋转的同时驱动移动机构400，并改变切削工具210和工作台300之间的相对位置，从而切削层叠在工作台300上的造型材料。这样，三维造型装置10作成期望形状的三维造型物ob。另外，在图1中示意性地表示出三维造型物ob。

切削单元200是切削装置，该切削装置使安装在头部前端的轴的切削工具210旋转，以切削层叠在工作台300上的造型材料。作为切削工具210，例如，可以使用平端铣刀或圆头端铣刀。切削单元200利用一般的位置检测传感器来检测切削工具210的前端的位置，并将检测结果发送至控制部500。控制部500使用该检测结果，通过后述的移动机构400控制切削工具210与层叠的造型材料之间的相对位置关系来进行切削。另外，切削单元200也可以具备离子发生器等除电器。

移动机构400改变喷出单元100以及切削单元200和工作台300的相对位置。在本实施方式中，移动机构400使工作台300相对于喷出单元100和切削单元200移动。本实施方式中的移动机构400由三轴定位器构成，该三轴定位器通过三个马达的驱动力使工作台300在x、y、z方向的三轴向上移动。每个马达在控制部500的控制下进行驱动。另外，移动机构400也可以不是使工作台300移动的构成，而是不使工作台300移动而使喷出单元100和切削单元200移动的构成。移动机构400也可以是使喷出单元100以及切削单元200和工作台300双方移动的构成。

控制部500由计算机构成，该计算机具备一个以上的处理器、主存储装置、进行与外部的信号输入输出的输入输出接口。在本实施方式中，控制部500通过处理器执行被读入主存储装置上的程序和指令而发挥各种功能。另外，控制部500可以不由计算机构成而是由多个电路的组合构成。

信息处理装置15由计算机构成，该计算机具备一个以上的处理器、主存储装置、进行与外部的信号输入输出的输入输出接口。在本实施方式中，信息处理装置15通过处理器执行被读入主存储装置上的程序和指令而发挥各种功能。信息处理装置15具备数据生成部16。如稍后将参照图5至图10描述的，数据生成部16生成造型用数据和切削用数据，用于三维造型装置10的控制部500控制喷出单元100和切削单元200以及移动机构400。

图2是示出本实施方式中的喷出单元100的示意性构成的说明图。喷出单元100具备材料供给部20、熔融部30、喷出单元60和再加热部70。材料供给部20填充有颗粒或粉末等状态的材料。本实施方式中的材料是颗粒状的abs树脂。本实施方式中的材料供给部20由料斗构成。材料供给部20和熔融部30之间通过设置在材料供给部20下方的供给路径22连接。填充到材料供给部20中的材料经由供给路径22被供给到熔融部30。

熔融部30具备螺钉壳体31、驱动马达32、平头螺钉40、机筒50。熔融部30使从材料供给部20供给的固体状态的材料的至少一部分熔融，以形成具有流动性的糊状造型材料，并将其供给到喷嘴61。另外，平头螺钉40可以简称为螺钉。

螺钉壳体31容纳平头螺钉40。驱动马达32固定到螺钉壳体31的上表面。驱动马达32的旋转轴线连接到平头螺钉40的上表面41。

平头螺钉40具有大致圆柱形状，其沿着中心轴线rx的方向的高度小于直径。平头螺钉40以中心轴线rx平行于z方向的方式配置在螺钉壳体31内。平头螺钉40通过驱动马达32产生的转矩在螺钉壳体31中绕中心轴线rx旋转。

平头螺钉40在沿着中心轴线rx的方向上在与上表面41的相反侧上具有槽形成面42。在槽形成面42上形成槽部45。稍后将参照图6描述平头螺钉40的槽形成面42的详细形状。

机筒50设置在平头螺钉40的下方。机筒50具有与平头螺钉40的槽形成面42对向的螺钉对向面52。在机筒50中，加热器58内置在与平头螺钉40的槽部45对向的位置。加热器58的温度由控制部500控制。另外，加热器58可以称为加热部。

在螺钉对向面52的中心设置有连通孔56。连通孔56与喷嘴61连通。另外，稍后将参照图6描述机筒50的螺钉对向面52的详细形状。

喷出单元60具备喷嘴61。喷嘴61设置有喷嘴流路65和喷嘴孔62。喷嘴流路65与熔融部30的连通孔56连通。喷嘴孔62是与喷嘴流路65连通并设置在喷嘴61的前端部分的开口部。从熔融部30供给到喷嘴61的造型材料从喷嘴孔62喷出。在本实施方式中，喷嘴61设置有圆形的喷嘴孔62。喷嘴孔62的直径称为喷嘴直径dn。喷嘴61被配置成使得喷嘴61的前端的侧面相对于工作台300形成倾斜角θn。另外，喷嘴孔62的形状不限于圆形，也可以是正方形等。

再加热部70将层叠在工作台300上并固化的造型材料再加热。在本实施方式中，再加热部70由与喷嘴61相邻配置的加热器构成。再加热部70的温度由控制部500控制。

图3是示出本实施方式中的平头螺钉40的槽形成面42的构成的立体图。为了使技术容易理解，以使图2所示的上下位置关系反转的状态示出图3所示的平头螺钉40。如上所述，槽部45形成在平头螺钉40的槽形成面42上。槽部45具有中央部46、涡状部47、材料导入部48。

中央部46是围绕平头螺钉40的中心轴线rx形成的圆形凹陷。中央部46与设置在机筒50中的连通孔56对向。

涡状部47是以中央部46为中心以朝向槽形成面42的外周呈弧状的方式涡状延伸的槽。涡状部47可以构成为以渐开曲线状或螺旋状延伸。涡状部47的一端连接到中央部46。涡状部47的另一端连接到材料导入部48。

材料导入部48是比设置在槽形成面42的外周缘上的涡状部47宽的槽。材料导入部48连接到平头螺钉40的侧面43。材料导入部48将从材料供给部20经由供给路径22供给的材料导入涡状部47。另外，图3表示一种方式，其中，从平头螺钉40的中央部46朝向外周设置一个涡状部47和材料导入部48，但是也可以从平头螺钉40的中央部46朝向外周设置多个涡状部47和材料导入部48。

图4是示出本实施方式中的机筒50的螺钉对向面52的构成的俯视图。如上所述，与喷嘴61连通的连通孔56形成在螺钉对向面52的中央。在螺钉对向面52中的连通孔56周围形成有多个引导槽54。每个引导槽54的一端连接到连通孔56，并且从连通孔56朝向螺钉对向面52的外周涡状延伸。每个引导槽54具有将造型材料引导到连通孔56的功能。

图5是示出本实施方式中的数据生成处理的内容的流程图。当用户对信息处理装置15执行规定的开始操作时，该处理由信息处理装置15的数据生成部16执行。在本实施方式中，通过该处理生成造型用数据和切削用数据。造型用数据是用于控制喷出单元100和移动机构400的数据，该喷出单元100和移动机构400用于通过三维造型装置10进行三维造型物ob的造型。切削用数据是用于控制切削单元200和移动机构400的数据，该切削单元200和移动机构400用于通过三维造型装置10进行三维造型物ob的切削。

图6是示出在本实施方式中由第一形状数据表示的第一形状sp1的立体图。参照图5和图6，首先，在步骤s110中，数据生成部16获取表示第一形状sp1的第一形状数据。第一形状sp1是表示使用三维cad软件或三维cg软件作成的三维造型物ob的形状。即，也可以说第一形状sp1是三维造型物ob的设计形状。作为第一形状数据，例如，可以使用stl形式、iges形式或step形式的数据。数据生成部16可以使用例如三维cad软件来获取在信息处理装置15上作成的第一形状数据。数据生成部16可以经由usb存储器等记录介质来获取在信息处理装置15外部作成的第一形状数据。在本实施方式中，第一形状sp1具有管状。第一形状sp1具备作为管弯曲的部分的弯曲部810和管以直线状延伸的直线部820。第一形状sp1在管内侧具有内壁面825。

在步骤s120中，数据生成部16设置在工作台300上配置有由第一形状sp1表示的三维造型物ob的位置和方向。例如，数据生成部16根据用户指定的位置和方向来设置在工作台300上配置第一形状sp1的位置和方向。在本实施方式中，设置第一形状sp1在工作台300上的位置和方向，以使得直线部820的中心轴线cl平行于x方向。

图7是示出在本实施方式中由第二形状数据表示的第二形状sp2的立体图。在图7中，作为参照，工作台300的造型面310由双点划线表示。参照图5和图7，在步骤s130中，数据生成部16使用第一形状数据和与施加于三维造型物ob的切削加工有关的信息来生成表示第二形状sp2的第二形状数据。第二形状sp2是切削部903、支撑部904和提高部905被附加到第一形状sp1的三维造型物ob的形状。另外，将包含在第一形状sp1中并且包含在第二形状sp2中的部分称为主体部902。主体部902和切削部903统称为造型部901。

切削部903是用于对三维造型物ob施加切削加工的切削余量。例如，数据生成部16根据用户指定的施加切削加工的位置和尺寸来配置切削部903。在本实施方式中，切削部903设置在内壁面825上。

支撑部904是用于当层叠造型材料以对三维造型物ob造型时保持造型部901的形状的部分。例如，数据生成部16将支撑部904配置在用户指定的位置。当根据第二形状sp2对三维造型物ob造型时，数据生成部16判定是否能够保持三维造型物ob的形状，在没有判断能够保持三维造型物ob的形状的情况下，数据生成部16可以配置支撑部904。在该实施方式中，配置支撑部904，使得可以支撑直线部820中的造型部901的下表面。另外，在即使不使用支撑部904也能够造型三维造型物ob的情况下，也可以不设置支撑部904。

提高部905是为了在对三维造型物ob施加切削加工时抑制切削单元200和工作台300之间的干涉而将切削部903和工作台300分开的部分。例如，数据生成部16将提高部905配置在用户指定的位置。当通过切削加工从根据第二形状sp2造型的造型部901中去除切削部903时，数据生成部16判定切削单元200和工作台300是否相互干涉，在判断切削单元200和工作台300相互干涉的情况下，数据生成部16可以配置提高部905。在本实施方式中，提高部905设置在造型部901和支撑部904与工作台300之间。另外，在即使不使用提高部905也能够切削三维造型物ob的情况下，也可以不设置提高部905。

数据生成部16在步骤s140中判定切削部903沿x方向的长度ls是否长于切削工具210在x方向上的可切削长度le。可切削长度le是指在预定方向上能够切削加工对象物的最大长度。例如，在将切削工具210从以中心轴线沿x方向配置的管的一端插入中空部内并切削设置在管的内壁面的切削余量的情况下，从管的一端到能够切削的极限位置为止的沿着x方向的距离是切削工具210在x方向上的可切削长度le。数据生成部16使用第二形状数据和关于切削工具210的信息，判定切削部903沿着x方向的长度ls是否长于切削工具210在x方向上的可切削长度le。另外，x方向也被称为第一方向，可切削长度le也被称为可切削深度或第一长度。

图8是示出在本实施方式中由第三形状数据表示的第三形状sp3的立体图。参照图5和图8，当在步骤s140中判断切削部903沿x方向的长度ls长于可以在切削工具210在x方向上的可切削长度le时，数据生成部16在步骤s150中使用第二形状数据来生成表示第三形状sp3的第三形状数据。第三形状sp3是被划分为多个部分的三维造型物ob的形状。数据生成部16划分第二形状sp2，使得切削部903沿每个部分的x方向的长度短于切削工具210在x方向上的可切削长度le，设定第三形状sp3。

在本实施方式中，直线部820中切削部903沿x方向的长度ls长于切削工具210在x方向上的可切削长度le。因此，数据生成部16将第二形状sp2划分为第一部分910、第二部分920和第三部分930，并生成第三形状sp3。第一部分910是包含弯曲部810和直线部820的一部分的部分。第二部分920是包含与第一部分910相邻的直线部820的一部分的部分。第三部分930是包含与第二部分920相邻的直线部820的一部分的部分。在第一部分910中切削部903沿x方向的长度l1、在第二部分920中切削部903沿x方向的长度l2、以及在第三部分930中切削部903沿x方向的长度l3分别比切削工具210在x方向上的可切削长度le短。

在本实施方式中，数据生成部16以相对于工作台300倾斜的面划分第二形状sp2，使得在造型时不会出现喷嘴61和三维造型物ob之间的干涉。划分第二形状sp2，使得第一部分910中的第二部分920侧的第一端面911相对于工作台300呈锐角倾斜，并且第二部分920中的第三部分930侧的第二端面921相对于工作台300呈锐角倾斜。数据生成部16划分第二形状sp2，使得第一端面911相对于工作台300的倾斜角θ1小于喷嘴61的侧面相对于工作台300的倾斜角θn。数据生成部16划分第二形状sp2，使得第二端面921相对于工作台300的倾斜角θ2与第一端面911相对于工作台300的倾斜角θ1相同。

在步骤s140中，当未判断切削部903沿x方向的长度ls长于切削工具210在x方向上的可切削长度le时，数据生成部16省略步骤s150的处理，进入下一个处理。

参照图5，在步骤s160中，数据生成部16使用第三形状数据生成截面数据。截面数据是表示当以平行于工作台300的造型面310的面截断第三形状sp3时的截面形状的数据。数据生成部16以根据通过三维造型装置10层叠在工作台300上的一层造型材料的厚度的间隔来切断第三形状sp3，生成多个截面数据。例如，由用户设定通过三维造型装置10层叠在工作台300上的一层造型材料的厚度。另外，在由于省略步骤s150而未生成第三形状数据的情况下，数据生成部16使用第二形状数据来生成截面数据。

图9是示意性示出由数据生成部16生成的造型路径和切削路径的说明图。在图9中，造型路径由实线表示，切削路径由虚线表示。参照图5和图9，在步骤s170中，数据生成部16使用各截面数据生成用于作成三维造型物ob的造型路径，并使用第三形状数据生成切削路径。造型路径是在喷出造型材料的同时移动的喷嘴61相对于工作台300的扫描路径。切削路径是切削层叠的造型材料的同时移动的切削工具210相对于工作台300的扫描路径。在本实施方式中，数据生成部16生成用于对第一部分910进行造型的第一造型路径pm1、用于对第二部分920进行造型的第二造型路径pm2、用于对第三部分930进行造型的第三造型路径pm3、用于切削第一部分910的第一切削路径pcl、用于切削第二部分920的第二切削路径pc2、用于切削的第三部分930的第三切削路径pc3。

参照图5，在步骤s180中，数据生成部16生成并输出造型用数据和切削用数据。在造型用数据中，除了上述造型路径外，例如，还表示用户设定的、与从喷嘴61喷出的造型材料的流量即喷出量、使平头螺钉40旋转的驱动马达32的转速、机筒50的加热器58的温度、再加热部70的温度等有关的信息。在切削用数据中，除了上述切削路径之外，例如，还表示用户设定的、与切削工具210的转速、切削工具210的进给速度等有关的信息。数据生成部16生成并输出例如由g代码或m代码表示的造型用数据和切削用数据。

在本实施方式中，造型用数据和切削用数据被表示在一个数据中。在该数据中，包含用于对第一部分910进行造型的第一造型用数据部分、用于对第一部分910进行切削的第一切削用数据部分、用于对第二部分920进行造型的第二造型用数据部分、用于对第二部分920进行切削的第二切削用数据部分、用于对第三部分930进行造型的第三造型用数据部分、用于对第三部分930进行切削的第三切削用数据部分。第一造型用数据部分、第一切削用数据部分、第二造型用数据部分、第二切削用数据部分、第三造型用数据部分、第三切削用数据部分按此顺序设定。

图10是示意性示出本实施方式中的造型用数据和切削用数据的说明图。以从图10中的上方到下方的顺序读取和解释造型用数据。图10表示第一造型用数据部分dm1和第一切削用数据部分dc1。在第一造型用数据部分dm1中设定用于使喷嘴61移动到坐标(x、y、z)＝(110、50、20)的命令com1。该坐标表示喷嘴61相对于工作台300的相对位置。在使喷嘴61从坐标(x、y、z)＝(110、50、20)移动到坐标(x、y、z)＝(100、50、20)的同时喷嘴61在该区间移动期间，设定用于从喷嘴61喷出10单位量的造型材料的命令com2。在使喷嘴61从坐标(x、y、z)＝(100、50、20)移动到坐标(x、y、z)＝(100、45、20)的同时喷嘴61在该区间移动期间，设定用于从喷嘴61喷出5单位量的造型材料的命令com3。途中省略了图示，之后设定用于结束对第一部分910的造型的命令com4。在第一切削用数据部分dc1中，设定用于将切削工具210移动到坐标(x、y、z)＝(200、50、20)的命令com5。设定用于以10单位量的进给速度将切削刀具210从坐标(x、y、z)＝(200，50，20)移动到坐标(x、y、z)＝(100，50，20)的命令com6。之后，设定用于结束对第一部分910的切削的命令com7。

图11是示出用于实现本实施方式中的三维造型物ob的制造的造型处理的内容的流程图。在用户对设置于三维造型装置10的操作面板、连接到三维造型装置10的信息处理装置15进行规定的开始操作的情况下，通过三维造型装置10的控制部500执行该处理。

首先，在步骤s210的数据获取工序中，控制部500从信息处理装置15获取造型用数据和切削用数据。在本实施方式中，控制部500通过有线通信从信息处理装置15获取造型用数据和切削用数据。另外，控制部500可以通过无线通信从信息处理装置15获取造型用数据和切削用数据，或者经由usb存储器等记录介质从信息处理装置15获取造型用数据和切削用数据。

接下来，在步骤s220的材料生成工序中，控制部500通过控制平头螺钉40的旋转和机筒50中内置的加热器58的温度，使材料熔融来生成造型材料。该控制也称为材料生成控制。在材料生成工序中，将收容在材料供给部20中的材料经由供给路径22从旋转的平头螺钉40的侧面43供给至材料导入部48。通过平头螺钉40的旋转，供给到材料导入部48中的材料被搬送到涡状部47内。通过平头螺钉40的旋转以及加热器58的加热，搬送到涡状部47内的材料至少一部分被熔融，并且产生具有流动性的糊状造型材料。所生成的造型材料在涡状部47内朝向中央部46搬送，并从连通孔56供给到喷嘴61。另外，在进行稍后描述的造型工序期间，将继续生成造型材料。

在步骤s230的部分造型工序中，控制部500根据造型用数据控制喷出单元100和移动机构400，从而对在工作台300上层叠造型材料的层叠体进行造型。该层叠体沿x方向的长度短于切削工具210沿x方向的可切削长度le。该控件称为部分造型控制。控制部500执行部分造型控制，以在改变喷出单元100的喷嘴61和工作台300之间的相对位置的同时，将造型材料从喷嘴61朝向工作台300喷出，将层叠体造型在工作台300上。层叠造型材料意味着将造型材料进一步配置在先前配置的造型材料上。另外，层叠造型材料还意味着将造型材料连续配置。例如，在通过从喷嘴61连续地喷出造型材料而将造型材料连续地配置在工作台300上的情况下，与工作台300接触配置的造型材料的部分称为第一层，配置在第一层上的造型材料的部分称为第二层。

在步骤s240的部分切削工序中，控制部500根据切削用数据控制切削单元200和移动机构400，从而使用切削工具210沿x方向切削设置在层叠体中的切削余量。该控制称为部分切削控制。控制部500通过执行部分切削控制，在改变切削工具210与工作台300之间的相对位置的同时使旋转的切削工具210与层叠体的切削余量接触，从而将层叠体加工到期望的尺寸和表面粗糙度。

在步骤s250中，控制部500判定三维造型物ob的作成是否完成。完成三维造型物ob的作成之后意味着，根据造型用数据中表示的造型路径完成三维造型物ob的造型之后，并且根据切削用数据中表示的切削路径完成三维造型物ob的切削之后。控制部500可以使用造型用数据和切削用数据来判定三维造型物ob的作成是否完成。

在步骤s250中判定三维造型物ob的作成已经完成的情况下，控制部500结束该处理。另一方面，在步骤s250中判定没有完成三维造型物ob的作成的情况下，控制部500在步骤s260的加热工序中控制再加热部70的温度，从而加热层叠体的端面。该控制称为加热控制。控制部500通过执行加热控制，使用再加热部70将层叠体的端面加热预定的时间。根据材料的种类和再加热部70的温度来设定加热时间。例如，控制部500使用表示再加热部70的温度与加热时间之间的关系的映射表来设定加热时间。该映射表可以通过预先进行的试验调查层叠体的端面的温度达到超过材料的玻璃转移点的规定温度为止的时间来设定。另外，控制部500可以使用表示再加热部70的温度与加热时间之间的关系的函数来设定加热时间，而不是使用映射表。

在步骤s260中的加热工序之后，控制部500使处理返回至步骤s230，并且重复从步骤s230至步骤s250的处理。控制部500重复执行步骤s260的加热工序、步骤s230的部分造型工序以及步骤s240的部分切削工序，直到在步骤s250中判定三维造型物ob的作成已经完成，从而将层叠体彼此沿着x方向连接，造型成沿着x方向的长度比切削工具210的在x方向上的可切削长度le长的三维造型物ob。

图12是示出本实施方式中的第一部分造型工序的工序图。第一部分成型工序意味着第一次的部分成型工序。在图12中，切削部903由双点划线表示。在第一部分造型工序中，控制部500根据造型用数据执行步骤s230中的部分造型控制，从而将造型材料层叠在工作台300，造型成削部903沿x方向的长度l1短于切削工具210在x方向的可切削长度le的层叠体。在第一部分造型工序中造型的层叠体是第一部分910。第一部分910可以被称为第一层叠体。第一部分910具有第一端面911，该第一端面911是在后述的第二部分造型工序中与第二部分920连接的一侧的端面。第一端面911相对于工作台300的倾斜角θ1小于喷嘴61的侧面相对于工作台300的倾斜角θn。造型在工作台300上的第一部分910通过工作台300和在大气中散发热量而固化。

图13是第一部分910的xiii-xiii线剖视图。第一部分910具备造型部901、支撑部904和提高部905。在图13中，将不同种类的阴影线应用于造型部901、支撑部904和提高部905。造型部901具有主体部902和切削部903。在造型处理完成之后，去除支撑部904。在本实施方式中，设置支撑部904，使得可以支撑造型部901的外周部分的下表面。在造型处理完成之后，去除提高部905。在本实施方式中，在造型部901以及支撑部904的下表面与工作台300之间设置提高部905。

图14是示出本实施方式中的第一部分切削工序的工序图。第一部分切削工序意味着第一次的部分切削工序。在第一部分切削工序中，控制部500通过执行步骤s240的部分切削控制，以切削第一部分910的切削部903。在本实施方式中，控制部500使切削工具210的旋转轴线沿x方向，将切削工具210插入具有管形状的第一部分910的中空部，使旋转的切削工具210接触第一部分910的切削部903，从而切削第一部分910的切削部903。

图15是示出本实施方式中的第一加热工序的工序图。第一加热工序意味着第一次的加热工序。在第一加热工序中，控制部500通过执行步骤s260的加热控制来加热第一部分910的第一端面911。控制部500通过根据造型用数据控制再加热部70的温度来加热第一端面911。

图16是示出本实施方式中的第二部分造型工序的工序图。第二部分造型工序意味着第二次的部分造型工序。在图16中，切削部903由双点划线表示。在第二部分造型工序中，控制部500根据造型用数据执行步骤s230的部分造型控制，从而将造型材料层叠在工作台300上，造型成切削部903沿x方向的长度l2短于切削工具210在x方向上的可切削长度le的层叠体。在第二部分造型工序中造型的层叠体是第二部分920。第二部分920可以被称为第二层叠体。第二部分920具有第二端面921，该第二端面921是在后述的第三部分造型工序中与第三部分930连接的一侧的端面。第二端面921相对于工作台300的倾斜角θ2小于喷嘴61的侧面相对于工作台300的倾斜角θn。造型在工作台300上的第二部分920通过工作台300、第一部分910和在大气中散发热量而固化。

图17是示出本实施方式中的第二部分切削工序的工序图。第二部分切削工序意味着第二次的部分切削工序。在第二部分切削工序中，控制部500通过执行步骤s240的部分切削控制来切削第二部分920的切削部903。在本实施方式中，控制部500使切削工具210的旋转轴线沿x方向，将切削工具210插入到具有管形状的第二部分920的中空部中，使旋转的切削工具210接触第二部分910的切削部903来切削第二部分920的切削部903。

图18是示出本实施方式中的第二加热工序的工序图。第二加热工序意味着第二次的加热工序。在第二加热工序中，控制部500通过执行步骤s260的加热控制来加热第二部分920的第二端面921。控制部500通过根据造型用数据控制再加热部70的温度来加热第二端面921。

图19是示出本实施方式中的第三部分造型工序的工序图。第三部分造型工序意味着第三次的部分造型工序。在图19中，切削部903由双点划线表示。在第三部分造型工序中，控制部500执行步骤s230的部分造型控制，从而沿着x方向连接于第二部分920的第二端面921，造型成沿x方向的长度l3短于切削工具210在x方向上的可切削长度le的层叠体。在第三部分造型工序中造型的层叠体是第三部分930。第三部分930可以被称为第三层叠体。造型在工作台300上的第三部分930通过工作台300、第二部分920和在大气中散发热量而固化。

图20是示出本实施方式中的第三部分切削工序的工序图。第三部分切削工序意味着第三次的部分切削工序。在第三部分切削工序中，控制部500通过执行步骤s240的部分切削控制来切削第三部分930的切削部903。在本实施方式中，控制部500使切削工具210的旋转轴线沿x方向，将切削工具210插入到具有管形状的第三部分930的中空部中，使旋转的切削工具210接触第三部分930的切削部903来切削第三部分930的切削部903。

在本实施方式中，控制部500在第三部分切削工序之后结束成形工序。在完成造型工序之后，用户将三维造型ob与工作台300分离，去除支撑部904和提高部905，或者在炉中烧结三维造型ob，完成根据设计形状的三维造型物ob。

根据以上说明的本实施方式的三维造型物ob的造型方法，控制部500在进行了一次层叠造型材料之后实施切削加工的情况下，由于将切削工具210无法到达而产生了切削部903剩余的部分的形状的三维造型物ob划分为第一部分910、第二部分920和第三部分930来作成，因此，能够作成没有剩余切削部903的期望的形状的三维造型物ob。因此，能够提高可以通过造型材料的层叠和切削加工而作成的三维造型物ob的形状的自由度。特别地，在本实施方式中，设置在三维造型物ob的内壁面825上的切削部903沿x方向的长度ls长于切削工具210在x方向上的可切削长度le，因此，在进行了一次层叠造型材料之后实施切削的情况下，切削工具210无法到达，并且在内壁面825上产生了切削部903剩余的部分。因此，控制部500以在第一部分910中切削部903沿着x方向的长度l1、在第二部分920中切削部903沿着x方向的长度l2和在第三部分930中切削部903沿着x方向的长度l3短于切削工具210在x方向上的可切削长度le的方式，将三维造型物ob划分为第一部分910和第二部分920以及第三部分930来作成。因此，可以作成在内壁面825上没有剩余切削部903的期望的形状的三维造型物ob。

另外，在本实施方式中，控制部500在第一部分造型工序中以第一端面911相对于工作台300的倾斜角θ1小于喷嘴61的侧面相对于工作台300的倾斜角θn的方式来造型第一部分910，并且在第二部分造型工序中，以第二端面921相对于工作台300的倾斜角θ2小于喷嘴61的侧面相对于工作台300的倾斜角θn的方式来造型第二部分920。因此，可以抑制第二部分造型工序中的第一部分910与喷嘴61之间的干涉以及第三部分造型工序中的第二部分920与喷嘴61之间的干涉。

另外，在本实施方式中，控制部500在第一部分切削工序与第二部分造型工序之间进行对第一部分910的第一端面911进行加热的第一加热工序，在第二部分切削工序与第三部分造型工序之间进行对第二部分920的第二端面921进行加热的第二加热工序。因此，可以提高第一部分910和第二部分920之间的粘附力以及第二部分920和第三部分930之间的粘附力。因此，可以提高通过划分为第一部分910至第三部分930而造型的三维造型物ob的机械强度。

另外，在本实施方式中，控制部500在各部分造型工序中，在造型部901与工作台300之间对提高部905进行造型。因此，可以抑制在各部分切削工序中切削单元200和工作台300之间的干涉。

在本实施方式中，虽然使用了粒状的abs树脂材料，但是作为喷出单元100中使用的材料，例如可以将具有热塑性的材料、金属材料、陶瓷材料等各种材料作为主材料来采用对三维造型物进行造型的材料。在此，“主材料”意味着形成三维造型物的形状的中心的材料，意味着在三维造型物中占50重量％以上的含有率的材料。上述的造型材料中包含将这些主材料以单体熔融而得到的材料、主材料中包含的一部分成分熔融而形成糊状的材料。

在使用具有热塑性的材料作为主材料的情况下，通过在熔融部30中塑化该材料来生成造型材料。“塑化”意味着对具有热塑性的材料加热并熔融。

作为具有热塑性的材料，例如，可以使用以下的任一种或两种以上的组合的热塑性树脂材料。

热塑性树脂材料的例子

聚丙烯树脂(pp)、聚乙烯树脂(pe)、聚缩醛树脂(pom)、聚氯乙烯树脂(pvc)、聚酰胺树脂(pa)、丙烯腈丁二烯苯乙烯树脂(abs)、聚乳酸树脂(pla)、聚苯硫醚树脂(pps)、聚碳酸酯(pc)、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程塑料、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(peek)等工程塑料。

在具有热塑性的材料中，除了颜料、金属、陶瓷以外，还可以混入蜡、阻燃剂、抗氧化剂、热稳定剂等添加剂等。具有热塑性的材料通过平头螺钉40的旋转和加热器58的加热而在熔融部30中塑化并转变成熔融状态。此外，像这样生成的造型材料在从喷嘴孔62喷出之后，通过温度的降低而固化。

期望的是，具有热塑性的材料在被加热到其玻璃转移点以上并且完全熔融的状态下从喷嘴孔62射出。例如，期望的是，abs树脂的玻璃转移点为约120℃，从喷嘴孔62射出时为约200℃。为了在这种高温状态下射出造型材料，可以在喷嘴孔62的周围设置加热器。

在喷出单元100中，代替上述具有热塑性的材料，例如，可以使用以下金属材料作为主材料。在这种情况下，期望的是，在将以下金属材料形成粉末状而获得的粉末材料中混合在生成造型材料时熔融的成分，并投入到熔融部30中。

金属材料的例子

镁(mg)、铁(fe)、钴(co)、铬(cr)、铝(al)、钛(ti)、铜(cu)、镍(ni)的单一金属或者包含这些金属中的一种以上的合金。

合金的例子

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。

在喷出单元100中，代替上述金属材料，可以使用陶瓷材料作为主材料。作为陶瓷材料，例如，可以使用二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆等氧化物陶瓷、氮化铝等非氧化物陶瓷等。作为主材料，在使用如上所述的金属材料或陶瓷材料的情况下，可以利用例如激光照射或热风等进行的烧结来固化配置在工作台300上的造型材料。

投入材料供给部20中的金属材料或陶瓷材料的粉末材料可以是将多个种类的单一的金属粉末、合金粉末、陶瓷材料的粉末混合而获得的混合材料。另外，金属材料或陶瓷材料的粉末材料可以通过例如以上示例的热塑性树脂或其他热塑性树脂涂覆。在这种情况下，可以在熔融部30中熔融该热塑性树脂以表现出流动性。

例如，也可以在投入到材料供给部20中的金属材料或陶瓷材料的粉末材料中添加以下溶剂。溶剂可以组合使用从以下选择的一种或两种以上。

溶剂的例子

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)烷撑二醇单烷基醚类；乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯等乙酸酯类；苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类；甲基乙基酮、丙酮、甲基异丁基酮、乙基正丁基酮、二异丙基酮、乙酰丙酮等酮类；乙醇、丙醇、丁醇等醇类；四烷基乙酸铵类；二甲基亚砜、二乙基亚砜等亚砜类溶剂；吡啶、γ-甲基吡啶、2，6-二甲基吡啶等吡啶类溶剂；四烷基乙酸铵(例如四丁基乙酸铵等)；丁基卡必醇乙酸酯等离子液体。

此外，例如，在投入到材料供给部20中的金属材料或陶瓷材料的粉末材料中也可以添加以下的粘合剂。

粘合剂的例子

丙烯酸树脂、环氧树脂、硅树脂、纤维素树脂或其他合成树脂、pla(聚乳酸)、pa(聚酰胺)、pps(聚苯硫醚)、peek(聚醚醚酮)或其他热塑性树脂。

b.其他实施方式：

(b1)在上述各实施方式中，在第一加热工序中，控制部500使用再加热部70来加热第一部分910的第一端面911，并且在第二加热工序中，控制部500使用再加热部70加热第二部分920的第二端面921。另一方面，也可以不进行第一加热工序和第二加热工序。

(b2)在上述实施方式中，在第一加热工序中，控制部500使用再加热部70将第一部分910的第一端面911加热规定时间，在第二加热工序中，控制部500使用再加热部70将第二部分920的第二端面921加热规定时间。另一方面，在各加热工序中，控制部500也可以使用再加热部70加热各端面911和921，直到各端面911和921达到规定温度。例如，控制部500使用温度传感器取得各端面911、921的温度，在取得的温度达到材料的玻璃转移点以上的规定温度的情况下，也可以停止再加热部70的加热。在这种情况下，可以更可靠地提高各部分910至930之间的粘接性。另外，作为温度传感器，例如，可以使用热电偶等接触式温度计或红外线温度计等非接触式温度计。规定温度根据材料的种类而预先设定。

(b3)在上述实施方式中，控制部500在第一部分造型工序中以使第一端面911相对于工作台300的倾斜角θ1小于喷嘴61的侧面相对于工作台300的倾斜角θn的方式来造型第一部分910，并且在第二部分造型工序中以使第二端面921相对于工作台300的倾斜角θ2小于喷嘴61的侧面相对于工作台300的倾斜角θn的方式来造型第二部分920。另一方面，在各部分造型工序中，控制部500也可以以使各端面911和921在喷嘴61的侧面相对于工作台300的倾斜角θn以上的方式来造型各部分910和920。在这种情况下，例如，在第一切削工序中，通过以使第一端面911相对于工作台300的倾斜角θ1小于喷嘴61的侧面相对于工作台300的倾斜角θn的方式实施切削加工，能够抑制第二部分造型工序中第一部分910和喷嘴61之间的干涉。另外，在第二切削工序中，通过以使第二端面921相对于工作台300的倾斜角θ2小于喷嘴61的侧面相对于工作台300的倾斜角θn的方式实施切削加工，能够抑制第三部分造型工序中第二部分920和喷嘴61之间的干涉。

(b4)在上述实施方式中，设置在三维造型物ob的内壁面825上的切削部903沿x方向的长度ls大于切削工具210在x方向上的可切削长度le。另一方面，切削部903沿着x方向的长度ls可以短于切削工具210在x方向上的可切削长度le。

(b5)在上述实施方式中，在数据生成处理中，数据生成部16以使各个部分910至930沿x方向的切削部903的长度l1至l3短于切削工具210在x方向上的可切削长度le的方式来划分第二形状sp2。另一方面，数据生成部16以使各个部分910至930沿x方向的切削部903的长度l1至l3短于切削工具210在x方向上的可切削长度le的方式来划分造型路径。即使在这种情况下，当在进行了一次层叠造型材料之后实施切削加工时，能够将切削工具210无法到达而产生了切削部903剩余的形状的三维造型物ob划分为第一部分910、第二部分920和第三部分930来作成。

(b6)图21是示出作为另一方式的三维造型物ob2的说明图。图21表示在第三部分造型工序之后并且在第三部分切削工序之前的三维造型物ob2。三维造型物ob2具有直线的管形状。三维造型物ob2配置在工作台300上，使得管的中心轴线cl平行于z方向。在三维造型物ob2中，切削部903设置在管的内壁面825上。由于设置在三维造型物ob2中的切削部903沿z方向的长度ls长于切削工具210沿z方向的可切削长度le，因此在进行了一次层叠造型材料之后实施切削工序来作成三维造型物ob2的情况下，切削工具210无法到达而产生了切削部903剩余的部分。因此，控制部500以在第一部分910b中切削部903沿着z方向的长度l1、在第二部分920b中切削部903沿着z方向的长度l2、以及在第三部分930b中切削部903沿着z方向的长度l3短于切削工具210在z方向上的可切削长度le的方式，将三维造型物ob2划分为第一部分910b、第二部分920b和第三部分930b来作成。因此，可以在不剩余切削部903的情况下作成期望形状的三维造型物ob2。

(b7)图22是示出作为另一方式的三维造型物ob3的说明图。图22表示在第三部分造型工序之后并且在第三部分切削工序之前的三维造型物ob3。三维造型物ob3具有弯曲的管形状。三维造型物ob3以管的中心轴线cl平行于工作台300的方式配置在工作台300上。三维造型物ob3从一个端部开始依次具有沿着与x方向平行的第一方向延伸的部分、与x方向交叉并沿着平行于工作台300的第二方向延伸的部分、以及沿着第一方向延伸的部分。在三维造型物ob3中，切削部903设置在管的内壁面825上。设置在三维造型物ob3中的切削部903沿第一方向的长度ls长于切削工具210沿第一方向的可切削长度le。由于三维造型物ob3具有弯曲的管形状，因此在进行了一次层叠造型材料之后实施切削加工来作成三维造型物ob3的情况下，切削工具210无法到达而产生了切削部903剩余的部分。因此，控制部500以第一部分910b、第二部分920b、以及第三部分930b分别形成直线的管形状的方式，将三维造型物ob3划分为第一部分910c、第二部分920c和第三部分930c来作成。此时，控制部500以在第一部分910c中切削部903沿着第一方向的长度l1短于切削工具210在第一方向上的可切削长度le、在第二部分920c中切削部903沿着第二方向的长度l2短于切削工具210在第二方向上的可切削长度le、在第三部分930c中切削部903沿着第一方向的长度l3短于切削工具210在第一方向上的可切削长度le的方式，将三维造型物ob2划分为第一部分910c、第二部分920c和第三部分930c来作成。因此，可以在不剩余切削部903的情况下作成期望形状的三维造型物ob3。

(b8)图23是示出作为另一方式的喷出单元100b的示意性构成的说明图。喷出单元100b可以具备具有直列螺钉140和机筒50b的熔融部30b。直列螺钉140具有沿中心轴线rx的方向的长度大于直径的大致圆柱形状。直列螺钉140以中心轴线rx平行于z方向的方式配置。在直列螺钉140的圆柱的侧面上设置有螺旋状的槽部145。直列螺钉140通过连接至上端部的驱动马达32旋转。机筒50b具有覆盖直列螺钉140的外周的圆筒形状。在机筒50b中，在圆筒的内壁面上设有与直列螺钉140对向的螺钉对向面52b。在机筒50b中，在与直列螺钉140的槽部145对向的位置内置有加热器58b。在机筒50b的圆筒的底面上，在直列螺钉140的中心轴线rx上设置有连通孔56。即使是这种方式，熔融部30b也能够通过直列螺钉140的旋转和加热器58b的加热来熔融从材料供给部20供给到槽部145的材料而生成造型材料，并从连通孔56送出。另外，直列螺钉140可以简称为螺钉。加热器58b可以被称为加热单元。

c.其他形式：

本公开不限于上述实施方式，并且可以在不脱离其精神的范围内以各种方式实现。例如，本公开也可以通过以下方式实现。为了解决本公开的部分或全部问题，或者达成本公开的部分或全部效果，与以下记载的各方式中的技术特征相对应的上述实施方式中的技术特征可以适当地进行替换或组合。此外，如果在本说明书中没有将其技术特征描述为必不可少的，则可以适当地将其删除。

(1)根据本发明的第一方式，提供一种三维造型物的造型方法，其使用在预定的切削方向上最大能够切削第一长度的切削工具。该三维造型物的造型方法包括：第一部分造型工序，通过层叠造型材料，对沿着第一方向的长度短于所述第一长度的第一部分进行造型；第一部分切削工序，利用使所述切削方向沿着所述第一方向的所述切削工具，切削所述第一部分；第二部分造型工序，通过层叠所述造型材料，对第二部分进行造型，所述第二部分连接于所述第一部分的所述第一方向的第一端面，所述第二部分的沿着第二方向的长度短于所述第一长度；以及第二部分切削工序，利用使所述切削方向沿着所述第二方向的所述切削工具，沿着所述第二方向切削所述第二部分。

根据该方式的三维造型物的造型方法，在进行了一次层叠造型材料之后实施切削加工的情况下，能够将切削工具无法到达而产生了切削余量剩余的部分的三维造型物不剩余切削余量地以期望的形状作成。因此，能够提高能够通过造型材料的层叠和切削加工而作成的三维造型物的形状的自由度。

(2)在上述方式的三维造型物的造型方法中，所述第一方向和所述第二方向可以为相同的方向。

根据该方式的三维造型物的造型方法，能够以期望的形状作成切削余量沿着第一方向设置的三维造型物。

(3)在上述方式的三维造型物的造型方法中，所述第一方向和所述第二方向可以为不同的方向。

根据该方式的三维造型物的造型方法，仅从一方向实施切削加工就能够以期望的形状作成切削工具无法到达而产生了切削余量剩余的部分的三维造型物。

(4)在上述方式的三维造型物的造型方法中，在所述第一方向上将所述第一部分和所述第二部分加在一起的长度以及在所述第二方向上将所述第一部分和所述第二部分加在一起的长度中的至少任一个长于所述第一长度。

根据该方式的三维造型物的造型方法，由于具有长条尺寸的形状，因此能够以期望的形状作成切削工具无法到达而产生了切削余量剩余的部分的三维造型物。

(5)在上述方式的三维造型物的造型方法中，所述第一部分中的所述第一端面相对于供所述造型材料层叠的工作台的倾斜角小于喷出所述造型材料的喷嘴中的侧面相对于所述工作台的倾斜角。

根据该方式的三维造型物的造型方法，当对连接于第一部分的第二部分进行造型时，能够抑制喷嘴和第一部分之间的干涉。

(6)在上述方式的三维造型物的造型方法中，可以包括在所述第二部分造型工序之前加热所述第一部分的所述第一端面的加热工序。

根据该方式的三维造型物的造型方法，由于能够提高第一部分和第二部分之间的粘接性，从而能够提高三维造型物的机械强度。

(7)在上述方式的三维造型物的造型方法中，所述第一部分可以具有接触工作台而被造型并用于确保所述第一部分中在所述第一部分切削工序切削的切削余量与所述工作台的距离的提高部。

根据该方式的三维造型物的造型方法，当对第一部分实施切削加工时，能够抑制用于切削的装置与工作台之间的干涉。

本公开还能够以三维造型物的造型方法之外的各种方式来实现。例如，能够以三维造型装置、三维造型装置的控制方法、数据生成装置、数据生成方法等方式来实现。