三維形狀造型物的製造方法與流程

2023-05-02 11:24:11 6

本發明涉及一種三維形狀造型物的製造方法。更詳細來說，本發明涉及通過對粉末層照射光束來形成固化層的三維形狀造型物的製造方法。

背景技術：

以往已知有通過對粉末材料照射光束來製造三維形狀造型物的方法(一般稱為「粉末燒結層疊法」)。該方法基於以下的工序(i)以及工序(ii)交替地重複實施粉末層形成與固化層形成來製造三維形狀造型物(參照專利文獻1或專利文獻2)。

(i)對粉末層的規定部位照射光束，使該規定部位的粉末燒結或熔融固化，形成固化層的工序。

(ii)在所得到的固化層上形成新的粉末層，同樣地照射光束，進一步形成固化層的工序。

根據這樣的製造技術，能夠在短時間內製造複雜的三維形狀造型物。在使用無機物的金屬粉末作為粉末材料的情況下，能夠將所得到的三維形狀造型物作為模具使用。另一方面，在使用有機物的樹脂粉末作為粉末材料的情況下，能夠將所得到的三維形狀造型物作為各種模型使用。

將使用金屬粉末作為粉末材料，並將由此所得到的三維形狀造型物作為模具使用的情況作為例子。如圖7所示那樣，首先，使刮刀(squeezingblade)23移動，移送粉末19，在造型板21上形成規定厚度的粉末層22(參照圖7(a))。接著，對粉末層的規定部位照射光束l，由粉末層形成固化層24(參照圖7(b))。接著，在所得到的固化層上形成新的粉末層，並再次照射光束來形成新的固化層。如果像這樣交替地重複實施粉末層形成與固化層形成，則固化層24層疊(參照圖7(c))，最終能夠得到由層疊化的固化層形成的三維形狀造型物。形成為最下層而形成的固化層24成為與造型板21結合了的狀態，因此，三維形狀造型物與造型板成為一體化。三維形狀造型物與造型板的一體化能夠作為模具使用。

此處，粉末燒結層疊法為了防止三維形狀造型物氧化，一般使用被保持在惰性氣體氣氛下的腔室50來進行(參照圖8)。如圖8所示那樣，在腔室50設置光透射窗52，經由該光透射窗52進行光束l的照射。即，在對粉末層進行光束的照射時，從設置在腔室50的外部的光束照射部件3發出的光束l經由光透射窗52入射到腔室50內。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特表平1－502890號公報

專利文獻2：日本特開2000－73108號公報

技術實現要素：

發明要解決的問題

在固化層24形成時，從光束l的照射部位產生被稱為「煙氣」(fume)的煙狀的物質(例如金屬蒸汽或樹脂蒸汽)。具體來說，如圖10所示那樣，在通過光束l經由光透射窗52的照射使粉末燒結或熔融固化時，從光束l的照射部位產生煙氣8。所產生的煙氣在腔室50內上升，因此，有起因於煙氣8的物質(以下稱為「煙氣物質」)附著在光透射窗52並使光透射窗52模糊不清的情況。這樣，當光透射窗52因煙氣而被汙染時，會造成光透射窗52中的光束l的透射率或折射率變化，擔心光束l對粉末層22的規定部位的照射精度降低。並且，這樣的光透射窗52的汙染會引起光束l的散亂或聚光度降低，擔心不能夠對粉末層賦予需要的照射能量。

本發明是鑑於上述情況而完成的。即，本發明的目的在於提供一種三維形狀造型物的製造方法，該三維形狀造型物的製造方法能夠減少與被煙氣物質汙染的光透射窗相關的麻煩。

用於解決問題的手段

為了達到上述目的，在本發明的一個實施方式中，提供一種三維形狀造型物的製造方法，

通過(i)對粉末層的規定部位照射光束，使該規定部位的粉末燒結或熔融固化，形成固化層的工序，以及

(ii)在所得到的固化層上形成新的粉末層，對該新的粉末層的規定部位照射光束，進一步形成固化層的工序，

由此交替地重複進行粉末層形成以及固化層形成，其特徵在於，

在該三維形狀造型物的製造方法中，

在腔室內進行粉末層形成以及固化層形成，

在固化層形成中，使光束從設置在腔室的光透射窗向腔室內入射，進行光束的照射，

使用可動式的氣體供給裝置，對被固化層形成時產生的煙氣汙染的光透射窗噴射氣體。

發明效果

在本發明的一個實施方式中，使用可動式的氣體供給裝置，能夠對腔室的光透射窗有效地實施清洗處理。因此，本發明的一個實施方式為，在三維形狀造型物的製造方法中，能夠減少與被煙氣物質汙染的光透射窗相關的麻煩。

附圖說明

圖1a是示意性表示本發明的一個實施方式所涉及的概念(對光透射窗噴射氣體之前的情況)的剖面圖

圖1b是示意性表示本發明的一個實施方式所涉及的概念(使用可動式的氣體供給裝置對光透射窗噴射氣體的情況)的剖面圖

圖2a是示意性表示本發明的第1實施方式(對光透射窗噴射氣體之前的情況)的剖面圖

圖2b是示意性表示本發明的第1實施方式(對光透射窗噴射氣體的情況)的剖面圖

圖3a是示意性表示本發明的第2實施方式(對光透射窗噴射氣體之前的情況)的剖面圖

圖3b是示意性表示本發明的第2實施方式(對光透射窗噴射氣體的情況)的剖面圖

圖4a是示意性表示本發明的第3實施方式(對光透射窗噴射氣體之前的情況)的剖面圖

圖4b是示意性表示本發明的第3實施方式(對光透射窗噴射氣體的情況)的剖面圖

圖5是示意性表示本發明的第4實施方式(測定被照射部件的被照射了光束的部位的寬度尺寸，掌握光透射窗的汙染度的情況)的剖面圖

圖6是示意性表示本發明的第5實施方式(通過測定光束的光透射率掌握光透射窗的汙染度的情況)的剖面圖

圖7是示意性表示實施粉末燒結層疊法的光造型複合加工的工序情況的剖面圖(圖7(a)：粉末層形成，圖7(b)：固化層形成，圖7(c)：固化層的層疊化)

圖8是示意性表示光造型複合加工機的構成的立體圖

圖9是表示光造型複合加工機的一般的動作的流程圖

圖10是示意性表示產生煙氣的情況的立體圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發明進行更詳細的說明。附圖中的各種要素的形態以及尺寸僅僅是例示，並不反映實際的形態以及尺寸。

本說明書中的「粉末層」意味著，例如「由金屬粉末形成的金屬粉末層」或者「由樹脂粉末形成的樹脂粉末層」。並且，「粉末層的規定部位」實質上是指所製造的三維形狀造型物的區域。因此，通過對存在於該規定部位的粉末照射光束，該粉末燒結或熔融固化而構成三維形狀造型物。並且，「固化層」在粉末層是金屬粉末層的情況下意味著「燒結層」，在粉末層是樹脂粉末層的情況下意味著「硬化層」。

本說明書中的「煙氣」是指，在進行三維形狀造型物的製造方法時，從被照射了光束的粉末層及/或固化層產生的煙狀的物質(例如「起因於金屬粉末的金屬蒸汽」或者「起因於樹脂粉末的樹脂蒸汽」)。

本說明書中直接或間接說明的「上下」的方向是，例如基於造型板與三維形狀造型物的位置關係的方向，以造型板為基準，設製造三維形狀造型物的一側為「上方」，設其相側反為「下方」。

(粉末燒結層疊法)

首先，對以本發明的一個實施方式所涉及的製造方法為前提的粉末燒結層疊法進行說明。特別是舉例說明在粉末燒結層疊法中附加性地進行三維形狀造型物的切削加工的光造型複合加工。圖7是示意性表示光造型複合加工的工序情況，圖8及圖9是分別表示能夠實施粉末燒結層疊法與切削加工的光造型複合加工機的主要構成以及動作的流程圖。

光造型複合加工機1如圖7及圖8所示那樣，具備：粉末層形成部件2、光束照射部件3、以及切削部件4。

粉末層形成部件2是用於通過以規定的厚鋪敷設金屬粉末及樹脂粉末等的粉末來形成粉末層的部件。光束照射部件3是用於對粉末層的規定部位照射光束l的部件。切削部件4是用於對層疊化的固化層的側面，即，三維形狀造型物的表面進行切削的部件。

粉末層形成部件2如圖7所示那樣，主要具有：粉末臺25、刮刀23、造型臺20、以及造型板21。粉末臺25是能夠在外周被壁26包圍的粉末材料罐28內上下升降的臺。刮刀23是將粉末臺25上的粉末19供給到造型臺20上並能夠水平方向上移動以得到粉末層22的刮刀。造型臺20是能夠在外周被壁27包圍的造型罐29內可上下升降的造型臺。而且，造型板21是配置在造型臺20上，成為三維形狀造型物的基座的造型板。

光束照射部件3如圖8所示那樣，主要具有：光束振蕩器30、以及掃描振鏡(galvanomirror)31。光束振蕩器30是發出光束l的設備。掃描振鏡31是將發出的光束l在粉末層上掃描的部件，即，光束l的掃描部件。

切削部件4如圖8所示那樣，主要具有：切削工具40、主軸臺41、以及驅動機構42。切削工具40具有用於將層疊化的固化層的側面、即三維形狀造型物的表面切削的銑頭。主軸臺41是在切削部件4上安裝有切削工具40的部分，可沿水平方向及/或垂直方向移動。驅動機構42是使主軸臺41可動的部件。通過驅動機構42，能夠使安裝在主軸臺41的切削工具40移動至希望切削的部位。

對光造型複合加工機1的動作進行詳述。光造型複合加工機1的動作如圖9的流程圖所示那樣，由粉末層形成步驟(s1)、固化層形成步驟(s2)、以及切削步驟(s3)構成。粉末層形成步驟(s1)是用於形成粉末層22的步驟。在該粉末層形成步驟(s1)中，首先使造型臺20δt下降(s11)，以使造型板21的上表面與造型罐29的上端面的水平差成為δt。接著，將粉末臺25δt提升之後，如圖7(a)所示那樣，使刮刀23從粉末材料罐28向造型罐29水平方向地移動。由此，能夠將配置在粉末臺25的粉末19移送至造型板21上(s12)，進行粉末層22的形成(s13)。作為用於形成粉末層的粉末材料，能夠舉出：例如「平均粒徑為5μm～100μm左右的金屬粉末」以及「平均粒徑為30μm～100μm左右的尼龍、聚丙烯、或者abs等樹脂粉末」。形成粉末層之後，轉移到固化層形成步驟(s2)。固化層形成步驟(s2)是通過光束照射形成固化層24的步驟。在該固化層形成步驟(s2)中，從光束振蕩器30發出光束l(s21)，通過掃描振鏡31對粉末層22上的規定部位進行光束l的掃描(s22)。由此，使粉末層的規定部位的粉末燒結或熔融固化，如圖7(b)所示那樣，形成固化層24(s23)。作為光束l，可以使用碳酸氣體雷射、nd：yag雷射、光纖維雷射或紫外線等。

粉末層形成步驟(s1)以及固化層形成步驟(s2)交替地重複實施。由此，如圖7(c)所示那樣，多個固化層24層疊化。

當層疊化的固化層24到達規定厚度時(s24)，轉移到切削步驟(s3)。切削步驟(s3)是用於對層疊化的固化層24的側面，即，三維形狀造型物的表面進行切削的步驟。通過驅動主軸臺41，即，通過驅動安裝在主軸臺41的切削工具40，開始進行切削步驟(s31)。例如，在切削工具40具有3mm的有效刃長度的情況下，能夠沿三維形狀造型物的高度方向進行3mm的切削加工，因此，如果δt為0.05mm，則在層疊了60層的固化層24的時刻驅動切削工具40。具體來說，一邊通過驅動機構42使切削工具40移動，一邊對層疊化的固化層24的側面實施切削加工(s32)。在這樣的切削步驟(s3)的最後，判斷是否得到了希望的三維形狀造型物(s33)。在依然沒有得到希望的三維形狀造型物的情況下，返回到粉末層形成步驟(s1)。之後，通過重複實施粉末層形成步驟(s1)～切削步驟(s3)，進一步實施固化層24的層疊化以及切削處理，最終得到希望的三維形狀造型物。

(本發明的製造方法)

本發明的一個實施方式所涉及的製造方法在與固化層形成相關地附加性進行的處理方式中具有特徵。具體來說，在本發明的一個實施方式所涉及的製造方法中，對被固化層形成時產生的「煙氣」汙染的光透射窗實施處理。該處理並不是避免光透射窗被煙氣汙染的預防措施，而完全是相當於對一旦被煙氣汙染的光透射窗進行處理的事後對應。

在經由腔室50的光透射窗52對粉末層22照射光束l來形成固化層24時，從光束l的照射部位產生煙氣8(參照圖8)。煙氣8具有煙狀的形狀，如圖10所示那樣，具有在腔室50內上升的傾向。因此，當構成煙氣8的物質(即「煙氣物質」)附著在腔室50的光透射窗52時，光透射窗52被汙染。具體來說，起因於煙氣物質而造成在光透射窗52產生模糊不清的現象。發明人已經發現，當腔室50的光透射窗52被汙染時，擔心產生對固化層來說麻煩的問題。具體來說，已經發現，當光透射窗52被煙氣物質汙染時，起因於光束l的透射率或者折射率變化，光束l對粉末層22的規定部位的照射精度有可能降低。並且，還發現，當光透射窗52被煙氣物質汙染時，起因於光透射窗52中的光束l的散亂及/或照射部位的光束l的聚光度降低等，不能夠對粉末層22的規定部位供給需要的照射能量。當光束l的照射精度降低，或未對粉末層22的規定部位供給需要的照射能量時，擔心不能夠形成具有希望的固化密度的固化層24。即，有造成最終得到的三維形狀造型物的強度降低的可能性。

本發明人對能夠減少與該光透射窗相關的麻煩的三維形狀造型物的製造方法進行了深刻的研究。結果，本發明人已經設計出以使用可動式的氣體供給裝置為特徵的發明。具體來說，在本發明的一個實施方式中，使用可動式的氣體供給裝置，對被固化層形成時產生的煙氣汙染的光透射窗進行氣體的噴射。

首先，一邊參照圖1a及圖1b，一邊對本發明的一個實施方式所涉及的技術思想進行說明。圖1a表示氣體噴射之前的狀態。具體來說，表示在固化層形成時產生煙氣8，光透射窗52被煙氣物質70汙染的狀態。另一方面，圖1b表示氣體噴射時的狀態。具體來說，表示使用可動式的氣體供給裝置60，對被煙氣物質70汙染的光透射窗52噴射氣體62的狀態。

如圖1a所示那樣，在進行粉末層22以及固化層24的形成的腔室50設置有光透射窗52。如圖示那樣，光透射窗52例如設置在腔室50的上壁部。該光透射窗52由透明的材質構成，因此，能夠使在腔室50的外部產生的光束l透射到腔室50的內部。在經由該光透射窗52對粉末層22照射光束l時，從光束l的照射部位產生煙氣8。產生的煙氣8腔室50內上升。煙氣8含有由起因於粉末層及/或固化層的金屬成分或者樹脂成分構成的煙氣物質70。光透射窗52的汙染是因該煙氣物質70附著在腔室50的光透射窗52而引起的(參照圖1a的局部放大立體圖)。

在本發明的一個實施方式中，將氣體供給裝置60定位於光透射窗52的附近，從該氣體供給裝置60向光透射窗52噴射氣體62。如圖1b所示那樣，例如將氣體供給裝置60定位於光透射窗52的下方，從該氣體供給裝置60向上方噴射氣體62。

本發明的一個實施方式中所使用的氣體供給裝置60是可動式，因此，能夠向適合於氣體62對光透射窗52的噴射的位置移動。由此，能夠將氣體供給裝置60適當地定位於光透射窗52的下方區域或者其周邊區域，能夠對光透射窗52有效地實施「清洗處理」。即，能夠從光透射窗52有效地去除煙氣物質70。

這樣，在本發明的一個實施方式中，能夠對光透射窗52有效地實施清洗處理，因此，在三維形狀造型物的製造時，能夠防止光束l的透射率或者折射率的降低。即，能夠防止光束l對粉末層22的規定部位的照射精度的降低。並且，通過這樣的有效的清洗處理，能夠防止光透射窗52的光束l的散亂及/或照射部位的光束l的聚光度降低等。即，能夠避免對粉末層22的規定部位不供給需要的照射能量這一麻煩。作為這樣的結果，能夠形成具有希望的固化密度的固化層，退一步來說，最終能夠在所得到的三維形狀造型物中得到希望的強度。

在本發明優選的一個實施方式中，將氣體供給裝置60定位於光透射窗52的下方，從這樣定位的氣體供給裝置60向上方噴射氣體62(參照圖1a及圖1b)。這裡所說的「向上方噴射氣體」實質上意味著，氣體供給口61以朝向上方的狀態從氣體供給裝置60供給氣體62的情況。典型的是指，氣體供給口61以朝向垂直上方的狀態從氣體供給裝置60對光透射窗52噴射氣體。但是，在本發明的一個實施方式中，氣體供給口61沒有必要一定朝向垂直上方，可以是在氣體供給口61從垂直上方偏離±45°範圍內的狀態下，優選在從垂直上方偏離±35°範圍內的狀態下，更優選在從垂直上方偏離±30°範圍內的狀態的條件下，從氣體供給裝置60供給氣體。

例如在光透射窗52中的煙氣物質70的附著量存在不均勻的情況下，能夠將氣體供給裝置60移動至附著量更多的部位附近。在這種情況下，能夠對煙氣物質70的附著量更多的部位集中噴射氣體62，因此，能夠進行更有效的清洗處理。換種說法，在本發明的一個實施方式中，能夠對應於煙氣物質70的附著量來進行光透射窗52的清洗處理。

本說明書中的「可動式的氣體供給裝置」是用於對腔室的光透射窗噴射氣體裝置，是指作為整體能夠沿水平方向及/或垂直方向移動的裝置。這樣的可動式的氣體供給裝置，例如具備用於裝置自身進行移動的驅動機構。在其他的方法中，可動式的氣體供給裝置不具備用於裝置自身進行移動的驅動機構，也可以具有設置於「具有用於移動的驅動裝置的其他的可動部件」的部件。進一步來說，本說明書中的「可動式的氣體供給裝置」包括該氣體供給口成為「擺頭式地」旋轉自如的裝置。

在本發明的一個實施方式中，優選噴射氣體的時刻是光束的非照射時。即，優選在光束l的非照射時，使用氣體供給裝置60對光透射窗52噴射氣體62。更具體來說，優選在沒有對粉末層22照射光束l時，從氣體供給裝置60對光透射窗52噴射氣體62。因為，在光束l的照射時而產生煙氣8時，當使用氣體供給裝置60對光透射窗52噴射氣體62時，在該氣體62中伴有煙氣8，擔心煙氣8也被供給到光透射窗52。

在一個優選的實施方式中，通過設置在腔室的換氣部件將煙氣排出到腔室外，在這樣的條件下，停止或休止光束的照射，實施氣體的噴射。在這種情況下，能夠在較大地抑制了所產生的煙氣的影響的狀態下，對光透射窗噴射氣體。

光束的非照射時的氣體噴射雖然在下述的本發明的實施方式中詳述，但可以與對固化層24的切削處理並行。即，可以在切削加工時對光透射窗52噴射氣體62(參照圖4b)。在這種情況下，能夠以整體減少三維形狀造型物的製造時間，可帶來更有效的製造。

如圖1b所示那樣，氣體供給裝置60優選與氣體供給源63連接。例如，經由連接線64，將氣體供給裝置60與氣體供給源63彼此連接。氣體供給源63可以由例如氣泵構成，能夠通過氣泵供給用於氣體噴射的壓力。並且，優選連接線64具有有助於氣體供給裝置60的「可動式」的、例如波紋管結構等的撓性結構。並且，作為氣體供給裝置60的具體的種類，並不特別限定，但能夠舉出噴嘴式及狹縫式等。即，氣體供給裝置60可以使在該氣體供給口61具有噴嘴方式及狹縫方式。

從氣體供給裝置60對光透射窗52噴射的氣體62可以是與腔室內的保護氣體相同的種類。作為該氣體的種類，能夠舉出例如從由氮、氬、以及空氣構成的組中選擇的至少一種的氣體。

作為氣體的噴射的具體方式，可以對光透射窗52連續地噴射氣體62，或者，也可以間歇地噴射氣體62。對間歇的氣體的噴射來說，優選從氣體供給裝置60脈衝式地供給氣體62。即，優選在噴射時，也從氣體供給裝置60向光透射窗52脈衝噴射氣體62。由此，伴隨氣體62的噴射，能夠對光透射窗52供給振動力，能夠更有效地除去煙氣物質70。即，即使在光透射窗52上，煙氣物質70的附著量較多，附著力較強的情況下，也能夠從光透射窗52有效地去除煙氣物質70。

本發明的製造方法能夠以各種方式進行實施。以下，對其進行說明。

(第1實施方式)

第1實施方式是使用設置在切削部件的氣體供給裝置60進行氣體的噴射的形態(參照圖2a及圖2b)。

更具體來說，在使用具有安裝有切削工具40的主軸臺41構成的切削部件4(參照圖2a及圖8)，對固化層24進行至少一次的切削加工的三維形狀造型物的製造中，使用安裝在切削部件4的主軸臺41的氣體供給裝置作為可動式的氣體供給裝置60。

如圖2a及圖2b所示那樣，氣體供給裝置60配置在設於腔室50內的主軸臺41的上表面41a。主軸臺41具備用於切削固化層24的側面的切削工具40，在腔室50內可沿水平方向及/或垂直方向移動。由於氣體供給裝置60配置在可在腔室50內移動的主軸臺41的上表面41a，從而實現了氣體供給裝置60的「可動式」。

通過使主軸臺41移動至光透射窗52的下方，能夠將氣體供給裝置60定位於光透射窗52的下方區域，因此，能夠從該氣體供給裝置60對光透射窗52向上方噴射氣體62。而且，主軸臺41原本就是為了進行固化層的切削加工而設置在腔室50內的部件，因此，當將其利用於氣體供給裝置60的「可動式」時，能夠實現製造裝置的有效利用。

對第1實施方式進行更詳細的說明。如圖2a所示那樣，在對粉末層22的規定部位照射光束l的期間，主軸臺41處於靜止狀態。由於主軸臺41處於靜止狀態，因此，配置在主軸臺41的上表面41a的氣體供給裝置60也處於靜止狀態。由此，如圖2b所示那樣，在實施固化層24的切削加工時，使軸臺41從靜止位置進行移動。即，一邊使主軸臺41沿水平方向及/或垂直方向移動，一邊對固化層24的側面的規定部位進行切削。這樣，主軸臺41是「可動式」，因此，利用它同樣能夠移動設置在主軸臺41的氣體供給裝置60。例如，如圖2b所示那樣，當將主軸臺41定位於光透射窗52的下方區域時，能夠將設置在主軸臺41的氣體供給裝置60定位於光透射窗52的下方，因此，能夠從該氣體供給裝置60向上方噴射氣體62。

而且，也可以一邊移動氣體供給裝置60一邊進行氣體62的噴射。即，也可以一邊移動主軸臺41一邊從氣體供給裝置60對光透射窗52噴射氣體62。更具體來說，可以通過始終移動主軸臺41，以在水平方向及/或垂直方向上往復動作的方式來移動氣體供給裝置60，同時對光透射窗52噴射氣體62。由此，能夠更有效地去除煙氣物質70。即，即使在光透射窗52中的煙氣物質70的附著量多、附著力強的情況下，也能夠從光透射窗52有效地去除煙氣物質70。

而且，在本實施方式中，可以並行實施氣體62的噴射與固化層24的切削加工。即，在固化層24的切削加工時，主軸臺41動作，可以積極利用伴隨該主軸臺41的動作的氣體供給裝置60的動作。更具體來說，可以從通過切削加工時的主軸臺41的動作而連續動作的氣體供給裝置60對光透射窗52噴射氣體62。

(第2實施方式)

第2實施方式也是使用設置在切削部件的氣體供給裝置進行氣體的噴射的形態(參照圖3a及圖3b)。該第2實施方式相當於第1實施方式的改變方式。如圖3a及圖3b所示那樣，本實施方式的氣體供給裝置60配置在設於腔室50內的主軸臺41的側面41b。

在第2實施方式中，即使在主軸臺41的上表面41a與腔室50的上壁部之間的空間小的情況下，也能夠將氣體供給裝置60設置於軸臺41。

氣體供給裝置60配置在腔室50內的可沿水平方向及/或垂直方向移動的主軸臺41的側面41b，由此，實現了氣體供給裝置60的「可動式」。例如，如圖3b所示那樣，通過主軸臺41的移動，能夠將設置在主軸臺41的氣體供給裝置60定位於光透射窗52的下方，因此，能夠從該氣體供給裝置60向上方噴射氣體62。並且，與第1實施方式相同，也可以通過移動主軸臺41，以在水平方向及/或垂直方向上往復動作的方式來移動氣體供給裝置60，伴隨於此，對光透射窗52噴射氣體62。

而且，如圖2a、圖2b、圖3a、以及圖3b所示那樣，在本發明的第1實施方式以及第2實施方式中，配置在主軸臺41的上表面41a或側面41b的氣體供給裝置60的氣體供給口61的朝向被固定。這樣，儘管氣體供給口61的朝向被固定，但通過主軸臺41的動作，能夠沿水平方向及/或垂直方向移動氣體供給裝置60，因此，氣體的噴射方向能夠設為各種方向。

(第3實施方式)

第3實施方式使用能夠改變氣體供給口的朝向的氣體供給裝置進行氣體的噴射(參照圖4a及圖4b)。

在第3實施方式中，一邊連續地改變氣體供給裝置60的氣體供給口61的朝向，一邊對光透射窗52噴射氣體62。

如圖4a及圖4b所示那樣，在設置於腔室50內的主軸臺41的上表面41a配置有「能夠自如地改變氣體供給口61的朝向的氣體供給裝置60」。如圖4a所示那樣，在對粉末層22的規定部位照射光束l的期間，主軸臺41處於靜止狀態。由於主軸臺41處於靜止狀態，因此，配置在主軸臺41的上表面41a的氣體供給裝置60也處於靜止狀態。如圖4b所示那樣，當將主軸臺41定位於光透射窗52的下方區域時，能夠將設置在主軸臺41的氣體供給裝置60定位於光透射窗52的下方，因此，能夠從該氣體供給裝置60向上方噴射氣體62。

特別是在第3實施方式中，氣體供給裝置60的氣體供給口61的朝向成為改變自如。因此，如圖4b所示那樣，能夠一邊連續地改變氣體供給口61的朝向，一邊對光透射窗52噴射氣體62。換種說法，在第3實施方式中，一邊使氣體供給口61「擺頭式地」往復動作，一邊從氣體供給裝置60對光透射窗52噴射氣體62。

在第3實施方式中，由於連續地改變氣體供給口61的朝向，因此，無需使主軸臺41成為移動狀態，便能夠對光透射窗52大範圍地噴射氣體。即，能夠對光透射窗52有效地實施「清洗處理」。

(第4實施方式)

第4實施方式通過測定被照射部件91中被照射了光束l的部位的尺寸，來掌握光透射窗52的汙染度(參照圖5)。

在第4實施方式中，在腔室50內配置被照射部件91，經由光透射窗52對該被照射部件91照射光束l。通過隨時間經過而測定該被照射的部位的寬度尺寸，掌握光透射窗52的汙染度。

進行更具體的說明。如圖5所示那樣，在腔室50內配置被照射部件91，經由光透射窗52對該被照射部件91照射光束l。這裡所說的「被照射部件91」是指，用於掌握光透射窗52的汙染度的部件，是通過照射光束l而變色的部件。被照射部件91中被照射了光束l的部位如圖5所示那樣，帶有與未照射的部位不同的顏色。在煙氣物質70附著在光透射窗52的情況下，經由光透射窗52入射到腔室50內的光束l起因於該煙氣物質70而產生光散射。因此，當在煙氣物質70附著在光透射窗52的條件下對被照射部件91照射光束l時，與未產生光束l的光散射的情況相比，被照射了光束l的部位的寬度尺寸變大。這是因為，起因於光束l的光散射而照射的範圍蔓延。因此，在本發明的一個實施方式中，使用ccd照相機90等攝影設備隨時間經過而測定該寬度尺寸，基於該尺寸來掌握光透射窗52被汙染到什麼程度，即，掌握光透射窗52的汙染度。而且，優選預先測定好在煙氣物質70沒有附著在光透射窗52的條件下的被照射部件91的光束l的照射部位的寬度尺寸。通過與預先測定的寬度尺寸相比較，能夠更適當地掌握汙染度。而且，ccd照相機90等攝影設備如圖5所示那樣，設置在主軸臺41的下部或側部。

在基於光透射窗52的汙染度而判斷出需要清洗的情況下，從氣體供給裝置60對光透射窗52噴射氣體，去除附著在光透射窗52的煙氣物質70。

(第5實施方式)

第5實施方式根據光束的光透射率掌握光透射窗52的汙染度(參照圖6)。

在第5實施方式中，通過接收透射了光透射窗52的光，並對光透射窗52隨時間經過而測定光的透射率，掌握光透射窗52的汙染度。

進行更具體的說明。如圖6所示那樣，通過使用隔著光透射窗52對置配置的發光器92與受光器93，隨時間經過而測定光透射窗52的光透射率，掌握光透射窗52的汙染度。即，使用發光器92與受光器93，隨時間經過而測定光透射窗52的光的透射率，由此，掌握光透射窗52的汙染度。發光器92是配置在腔室50的外側，用於向光透射窗52發出光的裝置。受光器93是配置在腔室50的內側，用於接收從發光器92發出並透射了光透射窗52的光的裝置。具體的對發光器92及受光器93不作特別限定，可以使用常規設備來分別作為發光部件及受光部件。在本實施方式中，優選預先測定好在光透射窗52沒有附著煙氣物質70的條件下的光透射率，通過與該預先測定的透射率進行比較來掌握汙染度。比預先測定的透射率更低值的透射率表明了光透射窗52附著有煙氣物質70、因此光透射窗52已被汙染的情況。即，這樣能夠根據降低的透射率值來掌握光透射窗52的汙染度。

在基於光透射窗52的汙染度而判斷出需要清洗的情況下，從氣體供給裝置60對光透射窗52噴射氣體，去除附著在光透射窗52的煙氣物質70。

以上，對本發明的一個實施方式所涉及的製造方法進行了說明，但本發明並不限定於此，本技術發明人可理解在不脫離權利要求書所規定的發明範圍內所做出的各種變更。

例如，雖然第4實施方式及第5實施方式掌握光透射窗的汙染度，進行對光透射窗的氣體噴射，但本發明並不限定於此。在本發明的一個實施方式中，可以定期地實施氣體的噴射。即，可以在每次規定的時間的經過時，使用可動式的氣體供給裝置對光透射窗實施氣體的噴射。

並且，上述的本發明包括以下優選的實施方式。

第1方式：一種三維形狀造型物的製造方法，

通過(i)對粉末層的規定部位照射光束，使該規定部位的粉末燒結或熔融固化，形成固化層的工序，以及

(ii)在所得到的固化層上形成新的粉末層，對該新的粉末層的規定部位照射光束，進一步形成固化層的工序，

由此交替地重複進行粉末層形成以及固化層形成，其特徵在於，

在該三維形狀造型物的製造方法中，

在腔室內進行上述粉末層形成以及上述固化層形成，

在上述固化層形成中，使上述光束從設置在上述腔室的光透射窗向該腔室內入射，進行上述光束的上述照射，

使用可動式的氣體供給裝置，對被上述固化層形成時產生的煙氣汙染的上述光透射窗噴射氣體。

第2方式：在上述第1方式中，其特徵在於，將上述氣體供給裝置定位於上述光透射窗的下方，從該氣體供給裝置向上方噴射上述氣體。

第3方式：在上述第1方式及第2方式中，其特徵在於，使用具有安裝有切削工具的主軸臺而構成的切削部件，對上述固化層進行至少一次的切削加工，

使用安裝在上述切削部件的上述主軸臺的氣體供給裝置作為上述可動式的氣體供給裝置。

第4方式：在上述第3方式中，其特徵在於，一邊使上述主軸臺移動，一邊從上述氣體供給裝置向上述光透射窗噴射上述氣體。

第5方式：在上述第3方式或第4方式中，其特徵在於，與上述切削加工一併執行地對上述光透射窗噴射上述氣體。

第6方式：在上述第1方式～第5方式中的任一項中，其特徵在於，一邊連續地改變上述氣體供給裝置的氣體供給口的朝向，一邊對上述光透射窗噴射上述氣體。

第7方式：在上述第1方式～第6方式中的任一項中，其特徵在於，在上述光束的非照射時，使用上述氣體供給裝置對上述光透射窗噴射上述氣體。

第8方式：在上述第1方式～第7方式中的任一項中，其特徵在於，在上述腔室內配置被照射部件，

經由上述光透射窗對上述被照射部件照射上述光束，通過隨時間經過而測定該被照射的部位的寬度尺寸，由此掌握上述光透射窗的汙染度。

第9方式：在上述第1方式～第7方式中的任一項中，其特徵在於，通過使用隔著上述光透射窗對置配置的發光器與受光器，隨時間經過而測定該光透射窗的光透射率，由此掌握上述光透射窗的汙染度。

第10方式：在上述第1方式～第9方式中的任一項中，其特徵在於，在進行上述噴射時，從上述氣體供給裝置向上述光透射窗脈衝噴射上述氣體。

工業上的可利用性

通過實施本發明的一個實施方式所涉及的三維形狀造型物的製造方法，能夠製造各種產品。例如，「在粉末層是無機物金屬粉末層，固化層是燒結層的情況下」，能夠將所得到的三維形狀造型物用作塑料注射成形用模具、衝壓模具、壓鑄模具、鑄造模具、鍛造模具等模具。另一方面，「在粉末層是有機物的樹脂粉末層，固化層是硬化層的情況下」，能夠將所得到的三維形狀造型物用作樹脂成形品。

相關申請的相互參照

本申請主張基於日本國專利申請第2014-264798號(申請日：2014年12月26日，發明名稱：三維形狀造型物的製造方法)的巴黎條約上的優先權。說明書通過引用而包含該申請中所公開的全部內容。

附圖標記說明

4、切削部件

8、煙氣

22、粉末層

24、固化層

40、切削工具

41、主軸臺

50、腔室

52、光透射窗

60、氣體供給裝置

61、氣體供給口

62、氣體

91、被照射部件

l、光束

權利要求書(按照條約第19條的修改)

1.(修改後)一種三維形狀造型物的製造方法，

通過(i)對粉末層的規定部位照射光束，使該規定部位的粉末燒結或熔融固化，形成固化層的工序，以及

(ii)在所得到的固化層上形成新的粉末層，對該新的粉末層的規定部位照射光束，進一步形成固化層的工序，

由此交替地重複進行粉末層形成以及固化層形成，其特徵在於，

在腔室內進行上述粉末層形成以及上述固化層形成，

在上述固化層形成中，使上述光束從設置在上述腔室的光透射窗向該腔室內入射，進行上述光束的上述照射，

使用可動式的氣體供給裝置，對被上述固化層形成時產生的煙氣汙染的上述光透射窗噴射氣體，並且

使用具有安裝有切削工具的主軸臺而構成的切削部件，對上述固化層進行至少一次的切削加工，使用安裝在上述切削部件的上述主軸臺的氣體供給裝置作為上述可動式的氣體供給裝置。

2.根據權利要求1所述的三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，

將上述氣體供給裝置定位於上述光透射窗的下方，從該氣體供給裝置向上方噴射上述氣體。

3.(刪除)

4.(修改後)根據權利要求1所述的三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，

一邊使上述主軸臺移動，一邊從上述氣體供給裝置向上述光透射窗噴射上述氣體。

5.(修改後)根據權利要求1所述的三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，

與上述切削加工一併執行地對上述光透射窗噴射上述氣體。

6.根據權利要求1所述的三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，

一邊連續地改變上述氣體供給裝置的氣體供給口的朝向，一邊對上述光透射窗噴射上述氣體。

7.根據權利要求1所述的三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，

在上述光束的非照射時，使用上述氣體供給裝置對上述光透射窗噴射上述氣體。

8.根據權利要求1所述的三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，

在上述腔室內配置被照射部件，

經由上述光透射窗對上述被照射部件照射上述光束，通過隨時間經過而測定該被照射的部位的寬度尺寸，由此掌握上述光透射窗的汙染度。

9.根據權利要求1所述的三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，

通過使用隔著上述光透射窗對置配置的發光器與受光器，隨時間經過而測定該光透射窗的光透射率，由此掌握上述光透射窗的汙染度。

10.根據權利要求1所述的三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，

在進行上述噴射時，從上述氣體供給裝置向上述光透射窗脈衝噴射上述氣體。