JP6887926B2 - Manufacturing method of three-dimensional structure and manufacturing equipment of three-dimensional structure - Google Patents
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Description
本発明は、三次元構造体の製造方法および三次元構造体の製造装置に関する。 The present invention relates to a method for producing a three-dimensional structure and an apparatus for producing a three-dimensional structure.
三次元構造体の製造方法の一つとして、粉末焼結積層方式の三次元構造体の製造方法が知られている。この製造方法では、先ず一定の厚みを有する粉末材料の層を形成する。次に、形成した粉末材料の層の表面に光ビームを照射する。これにより、粉末材料の全体あるいは一部を溶融させて粉末材料同士を一体的に接合させて硬化層を形成し、また新たに形成された硬化層を下方に積層された硬化層と一体化させる。 As one of the methods for producing three-dimensional structures, a method for producing three-dimensional structures by a powder sintering lamination method is known. In this manufacturing method, a layer of powder material having a certain thickness is first formed. Next, the surface of the formed powder material layer is irradiated with a light beam. As a result, all or part of the powder material is melted and the powder materials are integrally bonded to each other to form a cured layer, and the newly formed cured layer is integrated with the cured layer laminated below. ..
以上の製造方法においては、粉末材料の層の表面に光ビームを照射する際に、光ビームを水平方向に走査することで、所定のパターン形状を有する硬化層が得られる。そして、このような硬化層の形成工程を繰り返すことにより、所定のパターン形状を有する硬化層が複数層積層された三次元構造体を得ることができる（下記特許文献１参照）。
In the above manufacturing method, when the surface of the layer of the powder material is irradiated with the light beam, the light beam is scanned in the horizontal direction to obtain a cured layer having a predetermined pattern shape. Then, by repeating such a step of forming the cured layer, it is possible to obtain a three-dimensional structure in which a plurality of cured layers having a predetermined pattern shape are laminated (see
しかしながら上述した三次元構造体の製造方法では、光ビームの照射位置によって、下地や既に光ビームが照射された位置からの熱的な影響により粉末材料の焼結状態にばらつきが生じる。 However, in the method for manufacturing the three-dimensional structure described above, the sintered state of the powder material varies depending on the irradiation position of the light beam due to the thermal influence from the base or the position where the light beam has already been irradiated.
そこで本発明は、状態が均一な材料からなる三次元構造体を得ることが可能な三次元構造体の製造方法および三次元構造体の製造装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a three-dimensional structure and an apparatus for manufacturing the three-dimensional structure, which can obtain a three-dimensional structure made of a material having a uniform state.
以上の目的を達成するための本発明は、粉末材料層を形成する工程と、前記粉末材料層に対してエネルギー線を走査させながら照射することにより硬化層を形成する工程とを繰り返すことにより、前記硬化層を積層した三次元構造体を製造する方法であって、前記エネルギー線の照射エネルギーを変更した複数のサンプル構造体を予め作製し、前記サンプル構造体のそれぞれについて、前記硬化層の積層方向における各高さ位置および前記エネルギー線の各走査方向位置の欠陥解析を行い、前記欠陥解析の結果に基づいて、前記硬化層を形成する際の前記硬化層の高さ位置毎に、前記走査方向位置においての前記粉末材料層に対する前記エネルギー線の照射エネルギーの補正値を求め、前記硬化層を形成する工程においては、前記補正値にしたがって補正した照射エネルギーのエネルギー線を前記粉末材料層に対して照射する。また本発明は、この製造方法を実施するための三次元構造体の製造装置でもある。 In the present invention for achieving the above object, the step of forming the powder material layer and the step of forming the cured layer by irradiating the powder material layer with scanning energy rays are repeated. A method for producing a three-dimensional structure in which the cured layers are laminated, in which a plurality of sample structures in which the irradiation energy of the energy rays is changed are prepared in advance, and the cured layers are laminated for each of the sample structures. Defect analysis is performed for each height position in the direction and each scanning direction position of the energy ray, and based on the result of the defect analysis, the scanning is performed for each height position of the cured layer when the cured layer is formed. In the step of obtaining the correction value of the irradiation energy of the energy rays for the powder material layer at the directional position and forming the cured layer, the energy rays of the irradiation energy corrected according to the correction values are applied to the powder material layer. And irradiate. The present invention is also an apparatus for manufacturing a three-dimensional structure for carrying out this manufacturing method.
以上のような構成の本発明によれば、状態が均一な材料からなる三次元構造体を得ることが可能である。 According to the present invention having the above configuration, it is possible to obtain a three-dimensional structure made of a material having a uniform state.
以下、本発明を適用した実施の形態を三次元構造体の製造装置、三次元構造体の製造方法の順に図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings in the order of the three-dimensional structure manufacturing apparatus and the three-dimensional structure manufacturing method.
≪三次元構造体の製造装置≫
図１は、実施形態に係る三次元構造体の製造装置の概略構成図である。この図に示す三次元構造体の製造装置１は、粉末溶融積層方式の製造方法を実施するためのものである。この製造装置１は、枠体１０、ステージ１１、ステージ駆動制御部１２、規制板１３、規制板制御部１４、エネルギー線照射部１５、照射制御部１６を備えている。
≪Three-dimensional structure manufacturing equipment≫
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a manufacturing apparatus for a three-dimensional structure according to an embodiment. The three-dimensional
＜枠体１０およびステージ１１＞
枠体１０は、筒状の構造体であり、三次元構造体の形成槽を構成する。ステージ１１は、枠体１０の側周壁に内接して設けられていて、三次元構造体の形成槽の底面を構成する。このステージ１１は、枠体１０内において昇降自在であり、形成槽の深さを可変としている。このような枠体１０とステージ１１とで構成された三次元構造体の形成槽の内部には、ベースプレート１１ａが配置されると共に、粉末材料１００が貯蔵され、また粉末材料層１００ａが形成される。
<
The
＜ステージ駆動制御部１２＞
ステージ駆動制御部１２は、枠体１０内においてのステージ１１の昇降を制御する。ステージ駆動制御部１２によるステージ１１の昇降は、エネルギー線照射部１５からのエネルギー線Ｂの照射の合間に実施され、１回のエネルギー線の照射によって硬化させる粉末材料層１００ａの厚み分だけ、ステージ１１を段階的に下降させる。このようなステージ駆動制御部１２は、規制板制御部１４および照射制御部１６に接続されている。
<Stage
The stage
＜規制板１３および規制板制御部１４＞
規制板１３は、平板状のものであって、平板状の一辺が枠体１０の上部開口１０ａに接触する程度の高さ位置を保った状態で、枠体１０の上部開口１０ａに沿って移動自在である。規制板制御部１４は、規制板１３の駆動を制御する。規制板制御部１４による規制板１３の駆動は、ステージ駆動制御部１２によってステージ１１が段階的に降下され、ここでの図示を省略した材料供給部によって枠体１０内に粉末材料１００が供給された後に実施される。この際、規制板制御部１４による規制板１３の駆動により、上部開口１０ａの高さを超えて枠体１０内に供給された粉末材料１００を、枠体１０の上部開口１０ａと同じ高さに揃える。
<
The
＜エネルギー線照射部１５＞
エネルギー線照射部１５は、粉末材料１００を溶融可能なレーザー光や電子ビームなどのエネルギー線Ｂの発振部であり、枠体１０内に貯蔵された粉末材料１００からなる粉末材料層１００ａに、エネルギー線Ｂを照射する。このようなエネルギー線照射部１５からのエネルギー線Ｂの照射により、粉末材料層１００ａの一部を溶融させた後に固化させた硬化層１０１を形成する。なお、粉末材料層１００ａを構成する粉末材料の溶融状態によっては、固化は焼結であってもよい。
<Energy
The energy
＜照射制御部１６＞
照射制御部１６は、エネルギー線照射部１５からのエネルギー線Ｂの照射を制御するものである。照射制御部１６によるエネルギー線照射部１５の制御は、例えば、エネルギー線Ｂの照射エネルギー、および走査経路などである。エネルギー線Ｂの照射エネルギーの制御は、走査速度、電流値（照射密度）、および照射ピッチのうちの少なくとも１つによって実施される。このような照射制御部１６は、入力部１６ａ、補正データ作成部１６ｂ、補正データ記憶部１６ｃ、必要時間算出部１６ｄ、必要時間記憶部１６ｅ、および入出力制御部１６ｆを備えている。これらの構成は次のようである。
<
The
［入力部１６ａ］
入力部１６ａは、三次元構造体を形成するために必要な他のデータを入力するためのものである。入力部１６ａから入力されるデータは、製造装置１によって製造する三次元構造体の形状データ、以降に説明するサンプル構造体に関する欠陥解析の結果、および三次元構造体を形成するために必要な他のデータが入力される。このような入力部１６ａは、例えばタッチパネル付きの表示部、キーボード、または外部のパーソナルコンピュータとの接続インターフェースであってもよい。
[
The
［補正データ作成部１６ｂ］
補正データ作成部１６ｂは、入力部１６ａから入力された欠陥解析の結果に基づいて、硬化層１０１を形成する際に、粉末材料層１００ａに照射するエネルギー線Ｂの照射エネルギーの補正値を求める。ここでは、硬化層１０１の高さ位置毎に、エネルギー線Ｂの走査方向の各位置においての照射エネルギーの補正値を求める。このような補正値の求め方は、以降の三次元構造体の製造方法において詳細に説明する。
[Correction
Based on the result of the defect analysis input from the
［補正データ記憶部１６ｃ］
補正データ記憶部１６ｃは、補正データ作成部１６ｂで求めた補正値を、硬化層１０１の高さ位置と、硬化層１０１を形成する際のエネルギー線Ｂの走査方向位置とに対して関連付けて、補正データとして記憶する。
[Correction
The correction
［必要時間算出部１６ｄ］
必要時間算出部１６ｄは、入力部１６ａから入力された欠陥解析の結果に基づいて、１つの走査線においてのエネルギー線Ｂの走査が開始されてから、隣接する次の走査線に沿ったエネルギー線Ｂの走査が開始されるまでの走査必要時間を算出する。このような走査必要時間の算出方法は、以降の三次元構造体の製造方法において詳細に説明する。
[Required
The required
［必要時間記憶部１６ｅ］
必要時間記憶部１６ｅは、必要時間算出部１６ｄで算出した走査必要時間を記憶する。
[Required
The required
［入出力制御部１６ｆ］
入出力制御部１６ｆは、入力部１６ａから入力された三次元構造体の形状データと、補正データ記憶部１６ｃに記憶された補正データと、必要時間記憶部１６ｅに記憶された走査必要時間とに基づいて、エネルギー線照射部１５によるエネルギー線Ｂの照射を制御する。入出力制御部１６ｆによるエネルギー線Ｂの照射の制御は、以降の三次元構造体の製造方法において詳細に説明する。
[I /
The input /
また以上のような照射制御部１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭによって構成された計算機であって、ＣＰＵが、ＲＯＭやＲＡＭに記録されたプログラムを実行することにより、以降に説明する三次元構造体の製造方法を実施する。
Further, the
＜製造装置１の駆動＞
以上のような構成の製造装置１は、次のように駆動される。先ず、ステージ駆動制御部１２により、枠体１０内のステージ１１を所定の高さに配置する。次に、ここでの図示を省略した材料供給部によって上部開口１０ａの高さを超えて枠体１０内に供給された粉末材料１００を、規制板１３の駆動によって枠体１０の上部開口１０ａと同じ高さに揃えて粉末材料層１００ａを形成する。
<Drive of
The
その後、粉末材料層１００ａに対し、エネルギー線照射部１５からエネルギー線Ｂを照射する。この際、粉末材料層１００ａの表面においてエネルギー線Ｂを走査させることにより、粉末材料層１００ａにおけるエネルギー線Ｂの照射部分を溶融させ、粉末材料同士を接合させた硬化層１０１を所望の形状に形成する。またこの際、照射制御部１６によって、エネルギー線照射部１５からのエネルギー線Ｂの走査経路、および照射エネルギーが制御される。照射制御部１６によるエネルギー線照射部１５の制御は、以降の三次元構造体の製造方法において詳細に説明する。
After that, the
以上のようにして所望形状の硬化層１０１を形成した後には、ステージ駆動制御部１２により、枠体１０内のステージ１１を所定の高さだけ降下させ、さらに粉末材料層１００ａの形成以降を繰り返す。これにより、複数の硬化層１０１を積層した三次元構造体を作製する。
After forming the cured
以上のような三次元構造体の作製においては、以下の（１）〜（３）に説明するように、エネルギー線Ｂの走査位置によって、粉末材料層１００ａを溶融させた後に固化させた硬化層１０１の状態に差が生じる。なお（３）は、粉末材料層１００ａの表面に対して、平行に設定された隣接する走査線間で走査位置を移動させながら、走査線に沿った同一方向にエネルギー線Ｂを走査させるラスター走査を想定した場合に適用される。以下、エネルギー線Ｂの照射によって得られた硬化層１０１の積層方向を、三次元構造体の高さ方向（ｚ方向）として説明を行う。
In the production of the above-mentioned three-dimensional structure, as described in (1) to (3) below, a cured layer obtained by melting and then solidifying the
（１）三次元構造体の高さ方向（ｚ方向）
硬化層１０１の積層が進んだ高さ位置における硬化層１０１の形成は、下層に複数層の硬化層１０１が積層されていることにより、下層に積層された硬化層１０１から安定して放熱を行うことができる。このため、下地構造の影響が小さく抑えられる。これに対し、硬化層１０１の積層数が少なく、下地構造に近い位置における硬化層１０１の形成は、下地構造からの熱的な影響を受ける。特に、下地構造が粉末材料である場合、硬化層１０１と比較した粉末材料の蓄熱効果が高いため、下地構造からの熱拡散の影響を受ける。したがって、三次元構造体の高さ方向（ｚ方向）においては、下地構造から近い範囲で下地構造からの高さに応じて粉末材料層１００ａの溶融状態が変化し易く、溶融後に固化させた硬化層１０１の状態にばらつきが生じやすい。
(1) Height direction (z direction) of the three-dimensional structure
The formation of the cured
（２）エネルギー線Ｂの走査方向（ｘ方向）
エネルギー線Ｂの走査方向における１本の走査線内で、ある程度走査が進んだ位置における硬化層１０１の形成は、その直前の走査位置からの熱拡散の影響を安定的に受けることができる。これに対し、走査開始位置ではその影響を受けることがない。したがって、エネルギー線Ｂの走査方向（ｘ方向）においては、１本の走査線内の走査開始位置に近い範囲で、走査開始位置からの距離に応じて粉末材料層１００ａの溶融状態が変化し易く、溶融後に固化させた硬化層１０１の状態にばらつきが生じやすい。
(2) Scanning direction (x direction) of energy ray B
The formation of the cured
（３）走査線の隣接方向（ｙ方向）
走査線の隣接方向では、１本前の走査線が短いほど、次の走査線に対してエネルギー線Ｂの走査が開始されるまでの時間が短く、１本前の走査線からの熱拡散の影響を受け易い。したがって、走査線の隣接方向（ｙ方向）においては、１本前の走査線の長さが短い場合に、１本前の走査線の長さに応じて次の走査線上の各部における粉末材料層１００ａの溶融状態が変化し易く、溶融後に固化させた硬化層１０１の状態にばらつきが生じやすい。
(3) Adjacent direction (y direction) of scanning lines
In the direction adjacent to the scanning line, the shorter the previous scanning line, the shorter the time until the scanning of the energy line B is started with respect to the next scanning line, and the heat diffusion from the previous scanning line is shortened. Susceptible. Therefore, in the adjacent direction (y direction) of the scanning lines, when the length of the previous scanning line is short, the powder material layer in each part on the next scanning line is made according to the length of the previous scanning line. The molten state of 100a is likely to change, and the state of the cured
≪三次元構造体の製造方法≫
次に、以上のような構成の三次元構造体の製造装置１を用いた三次元構造体の製造方法を説明する。ここで説明する製造方法は、粉末溶融積層方式においてエネルギー線Ｂをラスター走査する場合に適用される手順であって、先の（１）〜（３）の溶融状態のばらつきを抑制するために、エネルギー線Ｂの照射条件の補正する手順であり、以下のように実施する。
≪Manufacturing method of three-dimensional structure≫
Next, a method for manufacturing the three-dimensional structure using the three-dimensional
＜第１のサンプル構造体Ｓ１の作製＞
先ず、三次元構造体の製造装置１を用いて、第１のサンプル構造体Ｓ１を作製する。ここで作製する第１のサンプル構造体Ｓ１は、上述した（１）、（２）のばらつきを抑制するための、エネルギー線Ｂの照射エネルギーの補正値を求めるために用いる。
<Preparation of the first sample structure S1>
First, the first sample structure S1 is produced by using the three-dimensional
図２は、第１のサンプル構造体Ｓ１の作製を説明する斜視図である。この図に示すように、第１のサンプル構造体Ｓ１の作製は、図中の矢印で示したｘ方向をエネルギー線の走査方向としたラスター走査によって実施する。また、走査線の隣接方向をｙ方向とし、硬化層１０１が積層された三次元構造体の高さ方向をｚ方向とする。
FIG. 2 is a perspective view illustrating the production of the first sample structure S1. As shown in this figure, the first sample structure S1 is manufactured by raster scanning in which the x direction indicated by the arrow in the figure is the scanning direction of the energy ray. Further, the direction adjacent to the scanning lines is the y direction, and the height direction of the three-dimensional structure in which the cured
ここで作製する第１のサンプル構造体Ｓ１は、下地構造からの熱的な影響が及ぶことのない程度の十分な高さ（Ｌｚ）を有する。また第１のサンプル構造体Ｓ１は、１本の走査線内において直前の走査位置からの熱拡散の影響が均一に得られる程度に十分な長さ（Ｌｘ）を有する。このような第１のサンプル構造体Ｓ１は、立方体形状であってよい。なお下地構造は、一例として、図１を参照し、粉末材料１００中に、複数本の支柱１０２を設けた構成であることとする。支柱１０２は、枠体１０内のステージ１１上にベースプレート１１ａを配置し、このベースプレート１１ａ上に立設させた状態で設けられている。これらの支柱１０２は、硬化層１０１の形成に対して、熱拡散および放熱の影響を無視してよい程度の大きさおよび本数であることとする。
The first sample structure S1 produced here has a sufficient height (Lz) so as not to be affected by heat from the underlying structure. Further, the first sample structure S1 has a sufficient length (Lx) so that the influence of heat diffusion from the immediately preceding scanning position can be uniformly obtained in one scanning line. Such a first sample structure S1 may have a cubic shape. As an example, the base structure is configured by providing a plurality of
またここでは、エネルギー線Ｂの照射エネルギーを変化させた複数の第１のサンプル構造体Ｓ１を作製する。エネルギー線Ｂの照射エネルギーは、エネルギー線Ｂの走査速度ｖ、電流値（照射密度）、照射ピッチのうちの何れか１つまたは複数によって変化させることができる。ここではエネルギー線の走査速度ｖを変化させた複数の第１のサンプル構造体Ｓ１を作製することする。エネルギー線の走査速度ｖとは、ｘ方向に移動させるエネルギー線Ｂの速さである。第１のサンプル構造体Ｓ１の製造における走査速度ｖは、例えば製造装置１を用いた通常の三次元構造体の作製で適用される通常の速さを含む前後に、所定間隔で設定された各速度…ｖ-4，ｖ-３，…ｖ４，…であってよい。
Further, here, a plurality of first sample structures S1 in which the irradiation energy of the energy ray B is changed are produced. The irradiation energy of the energy line B can be changed by any one or more of the scanning speed v of the energy line B, the current value (irradiation density), and the irradiation pitch. Here, a plurality of first sample structures S1 in which the scanning speed v of the energy rays is changed are produced. The scanning speed v of the energy line is the speed of the energy line B moved in the x direction. The scanning speed v in the production of the first sample structure S1 is set at predetermined intervals before and after including the normal speed applied in the production of the ordinary three-dimensional structure using, for example, the
以上のようにして作製された第１のサンプル構造体Ｓ１のそれぞれは、先に説明した（１）、（２）のような粉末材料の溶融状態の変化に起因し、以下の４つの領域に分けられる。 Each of the first sample structures S1 produced as described above has the following four regions due to the change in the molten state of the powder material as described above (1) and (2). Divided.
［第１領域Ａ１］
第１領域Ａ１は、下地構造位置（ｚ＝０）から近く、かつ１本の走査線内において走査開始位置（ｘ＝０）に近い範囲の領域である。このような第１領域Ａ１は、先の（１）で説明したように下地構造位置（ｚ＝０）からの高さに応じて粉末材料の溶融状態にばらつきが生じ、かつ先の（２）で説明したように走査開始位置（ｘ＝０）からの距離に応じて硬化層１０１の状態にばらつきが生じる領域である。
[First area A1]
The first region A1 is a region close to the base structure position (z = 0) and close to the scanning start position (x = 0) in one scanning line. In such a first region A1, as described in the above (1), the molten state of the powder material varies depending on the height from the base structure position (z = 0), and the above (2) As described above, this is a region in which the state of the cured
［第２領域Ａ２］
第２領域Ａ２は、下地構造位置（ｚ＝０）から近いが、１本の走査線内において走査開始位置（ｘ＝０）からある程度の距離がある範囲である。このような第２領域Ａ２は、先の（１）で説明したように下地構造位置（ｚ＝０）からの高さに応じて粉末材料の溶融状態にばらつきが生じるが、１本の走査線内において直前の走査位置からの熱拡散の影響を安定して受けられる領域である。
[Second area A2]
The second region A2 is close to the base structure position (z = 0), but has a certain distance from the scanning start position (x = 0) within one scanning line. In such a second region A2, as described in (1) above, the molten state of the powder material varies depending on the height from the base structure position (z = 0), but one scanning line. This is a region within which the influence of heat diffusion from the immediately preceding scanning position can be stably received.
［第３領域Ａ３］
第３領域Ａ３は、下地構造位置（ｚ＝０）からある程度の距離があるが、１本の走査線内において走査開始位置（ｘ＝０）に近い範囲の領域である。このような第３領域Ａ３は、下地構造からの熱拡散の影響は小さく抑えられるものの、先の（２）で説明したように走査開始位置（ｘ＝０）からの距離に応じて粉末材料の溶融状態にばらつきが生じる領域である。
[Third area A3]
The third region A3 is a region within a single scanning line that is close to the scanning start position (x = 0), although there is a certain distance from the base structure position (z = 0). In such a third region A3, although the influence of heat diffusion from the underlying structure can be suppressed to a small extent, as described in (2) above, the powder material is formed according to the distance from the scanning start position (x = 0). This is a region where the molten state varies.
［第４領域Ａ４］
第４領域Ａ４は、下地構造位置（ｚ＝０）からある程度の距離があるため下地構造から影響を受けることはない。また１本の走査線内において走査開始位置（ｘ＝０）からある程度の距離があるため直前の走査位置からの熱拡散の影響を安定して受けられる領域である。このような第４領域Ａ４は、粉末材料の溶融状態が均一な領域である。
[Fourth area A4]
Since the fourth region A4 has a certain distance from the base structure position (z = 0), it is not affected by the base structure. Further, since there is a certain distance from the scanning start position (x = 0) in one scanning line, it is a region that can be stably affected by heat diffusion from the immediately preceding scanning position. Such a fourth region A4 is a region in which the molten state of the powder material is uniform.
次に、以上のようにして作製した複数の第１のサンプル構造体Ｓ１を用い、上述した粉末材料の溶融状態のばらつきを抑制するための照射エネルギーの補正値を求める。以下においては、第１領域Ａ１〜第４領域Ａ４の領域毎に補正値を求める手順を説明する。しかしながら、以下に示す第１のサンプル構造体Ｓ１を用いて補正値を求める手順は、各領域毎に実施されることに限定されず、各領域の欠陥解析をまとめて実施した後で、各領域の補正値をまとめて算出してもよい。 Next, using the plurality of first sample structures S1 produced as described above, the correction value of the irradiation energy for suppressing the variation in the molten state of the powder material described above is obtained. In the following, a procedure for obtaining a correction value for each of the first region A1 to the fourth region A4 will be described. However, the procedure for obtaining the correction value using the first sample structure S1 shown below is not limited to being performed for each region, and after the defect analysis of each region is collectively performed, each region is performed. The correction values of may be calculated collectively.
＜第２領域Ａ２における補正値＞
先ず、作製した複数の第１のサンプル構造体Ｓ１を用い、三次元構造体の第２領域Ａ２を製造する場合の（１）高さ方向（ｚ方向）のばらつきを抑制するためのエネルギー線Ｂの補正値を求める手順を説明する。
<Correction value in the second region A2>
First, energy rays B for suppressing variation in the height direction (z direction) when the second region A2 of the three-dimensional structure is manufactured by using the plurality of prepared first sample structures S1. The procedure for obtaining the correction value of is described.
［第２領域Ａ２を含む領域のｚ方向の欠陥解析］
図３は、第１のサンプル構造体Ｓ１の第２領域Ａ２を含む領域における高さ方向（ｚ方向）の欠陥解析を説明する図である。先ず、作製した複数の第１のサンプル構造体Ｓ１の第２領域Ａ２を含む領域について、高さ方向（ｚ方向）の欠陥解析を実施する。なお、欠陥解析は、例えば第１のサンプル構造体Ｓ１内にある単位体積あたりの空孔の体積によって評価する。単位体積あたりの空孔の体積は、Ｘ線による分析に基づいて算出し、これを欠陥発生率の一例とする。これは、以降においても同様である。
[Defect analysis in the z direction of the region including the second region A2]
FIG. 3 is a diagram illustrating defect analysis in the height direction (z direction) in the region including the second region A2 of the first sample structure S1. First, a defect analysis in the height direction (z direction) is performed on the region including the second region A2 of the plurality of first sample structures S1 produced. The defect analysis is evaluated by, for example, the volume of pores per unit volume in the first sample structure S1. The volume of the pores per unit volume is calculated based on the analysis by X-ray, and this is taken as an example of the defect occurrence rate. This also applies to the following.
この際、第１のサンプル構造体Ｓ１において、直前の走査位置からの熱拡散の影響が安定する長さ領域に、高さ方向（ｚ方向）にわたる解析領域Ｐ２を設定する。この解析領域Ｐ２は、高さ方向（ｚ方向）にわたる領域であって、第２領域Ａ２から第４領域Ａ４にわたっている。この長さ領域は、エネルギー線の走査開始位置（ｘ＝０）から十分に距離が離れていて、走査開始位置（ｘ＝０）からの距離に応じ粉末材料の溶融状態が変化することのない領域であって、確実に第２領域Ａ２を含む領域である。そして、設定した解析領域Ｐ２についての欠陥解析を実施する。 At this time, in the first sample structure S1, the analysis region P2 extending in the height direction (z direction) is set in the length region in which the influence of heat diffusion from the immediately preceding scanning position is stable. This analysis region P2 is a region extending in the height direction (z direction), and extends from the second region A2 to the fourth region A4. This length region is sufficiently distant from the scanning start position (x = 0) of the energy ray, and the molten state of the powder material does not change according to the distance from the scanning start position (x = 0). It is a region, which is a region that surely includes the second region A2. Then, defect analysis is performed for the set analysis region P2.
図４は、第１のサンプル構造体Ｓ１の第２領域Ａ２を含む領域におけるｚ方向の欠陥発生率の一例を示すグラフである。ここで、第１のサンプル構造体Ｓ１の下地構造は、図１を参照し、粉末材料１００中に複数本の支柱１０２を設けた構成であって、硬化層１０１と比較して蓄熱効果が高い。このため（１）で説明したように、下地構造から離れて硬化層１０１の積層が進むにつれて、下地構造からの熱拡散の影響が小さくなり、硬化層１０１からの放熱の影響が大きくなる。
FIG. 4 is a graph showing an example of the defect occurrence rate in the z direction in the region including the second region A2 of the first sample structure S1. Here, the base structure of the first sample structure S1 has a configuration in which a plurality of
また図４のグラフに示すように、エネルギー線Ｂの走査速度ｖが速く照射エネルギーが小さいほど、ｚ座標が小さく下地構造（ｚ＝０）から近い位置において、下層の硬化層１０１からの放熱量の変化の影響を受け始め、粉末材料の溶融が不十分となって欠陥の発生率が増加し始める。そして、硬化層１０１がある程度の積層数を超えると、硬化層１０１から安定した放熱が行われるようになって欠陥発生率が安定化する。
Further, as shown in the graph of FIG. 4, the faster the scanning speed v of the energy line B and the smaller the irradiation energy, the smaller the z coordinate and the amount of heat radiated from the lower cured
一方、エネルギー線Ｂの走査速度ｖがある程度以下に遅い場合（ｖ０〜ｖ-４）、エネルギー線Ｂの照射量が十分である。このため、下地構造から近い範囲であっても下層の硬化層１０１からの放熱量の変化に影響されることなく粉末材料が十分に溶融し、硬化層１０１に欠陥が発生することはない。
On the other hand, when the scanning speed v of the energy ray B is slow to some extent or less (v 0 to v -4 ), the irradiation amount of the energy ray B is sufficient. Therefore, even in a range close to the underlying structure, the powder material is sufficiently melted without being affected by the change in the amount of heat radiated from the cured
このように図４に示す高さ方向の欠陥発生率として導出された解析結果は、各第１のサンプル構造体Ｓ１の解析位置情報と共に、図１に示した三次元構造体の製造装置１の入力部１６ａから入力される。
The analysis results derived as the defect occurrence rate in the height direction shown in FIG. 4 in this way are the analysis position information of each first sample structure S1 and the three-dimensional
［第２領域Ａ２の補正値の算出］
次に、図１に示した補正データ作成部１６ｂにおいて、入力部１６ａから入力された高さ方向（ｚ方向）にわたる解析領域Ｐ２の解析結果に基づいて、第２領域Ａ２の硬化層１０１の形成におけるエネルギー線Ｂの走査速度ｖの補正値を得る。この場合、各第１のサンプル構造体Ｓ１を作製した際の各走査速度ｖを、図４に示した欠陥発生率が増加し始めるｚ座標位置においての補正走査速度とする。例えば、高さ位置ｚ４における補正走査速度を、走査速度ｖ４とする。
[Calculation of correction value for second region A2]
Next, in the correction
図５は、三次元構造体の第２領域Ａ２の製造に際してのｚ座標とエネルギー線Ｂの補正走査速度との関係を示すグラフである。このグラフは、各第１のサンプル構造体Ｓ１を作製した際の各走査速度ｖを、補正走査速度として欠陥の発生率が増加し始めるｚ座標位置に関連付けしたグラフであり、補正データ作成部１６ｂにおいて算出した補正値の一例である。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the z-coordinate and the corrected scanning speed of the energy line B in manufacturing the second region A2 of the three-dimensional structure. This graph is a graph in which each scanning speed v when each first sample structure S1 is produced is associated with the z-coordinate position where the defect occurrence rate starts to increase as the correction scanning speed, and the correction
また補正データ作成部１６ｂにおいては、先の図４に示した解析結果から、欠陥発生率の変動がない走査速度ｖ（ｖ０〜ｖ-４）のうち、最も速い速度ｖ０を基準速度ｖ０と定義する。
Further, in the correction
次に、入出力制御部１６ｆは、以上のようにして補正データ作成部１６ｂにおいて算出した第２領域Ａ２の補正走査速度を、補正データ記憶部１６ｃに記憶させる。この際、入出力制御部１６ｆは、算出した補正走査速度を、硬化層の高さ位置（すなわちｚ座標）と、硬化層を形成する際のエネルギー線の走査方向位置（すなわちｘ座標）とに対して関連付けた補正データとして記憶させる。
Next, the input /
＜第３領域Ａ３における補正値＞
次に、作製した複数の第１のサンプル構造体Ｓ１を用い、三次元構造体の第３領域Ａ３を製造する場合の（２）走査方向（ｘ方向）のばらつきを抑制するためのエネルギー線Ｂの補正値を求める手順を説明する。
<Correction value in the third region A3>
Next, (2) energy rays B for suppressing variations in the scanning direction (x direction) when the third region A3 of the three-dimensional structure is manufactured using the plurality of prepared first sample structures S1. The procedure for obtaining the correction value of is described.
［第３領域Ａ３を含むｘ方向の欠陥解析］
図６は、第１のサンプル構造体Ｓ１の第３領域Ａ３を含む領域におけるエネルギー線Ｂの走査方向（ｘ方向）の欠陥解析を説明する図である。先ず、作製した複数の第１のサンプル構造体Ｓ１の第３領域Ａ３を含む領域について、走査方向（ｘ方向）の欠陥解析を実施する。
[Defect analysis in the x direction including the third region A3]
FIG. 6 is a diagram illustrating defect analysis in the scanning direction (x direction) of the energy ray B in the region including the third region A3 of the first sample structure S1. First, defect analysis in the scanning direction (x direction) is performed on the region including the third region A3 of the plurality of first sample structures S1 produced.
この際、第１のサンプル構造体Ｓ１において、下層からの熱的影響が安定する高さ領域に、走査方向（ｘ方向）にわたる解析領域Ｐ３を設定する。この解析領域Ｐ３は、高さ方向（ｘ方向）にわたる領域であって、第３領域Ａ３から第４領域Ａ４にわたっている。この高さ領域は、下地構造位置（ｚ＝０）から十分に距離が離れていて、下地構造位置（ｚ＝０）からの距離に応じて粉末材料の溶融状態が変化することのない高さ領域であって、確実に第３領域Ａ３を含む領域である。そして、設定した解析領域Ｐ３についての欠陥解析を実施する。 At this time, in the first sample structure S1, the analysis region P3 over the scanning direction (x direction) is set in the height region where the thermal influence from the lower layer is stable. This analysis region P3 is a region extending in the height direction (x direction), and extends from the third region A3 to the fourth region A4. This height region is sufficiently distant from the base structure position (z = 0), and the molten state of the powder material does not change according to the distance from the base structure position (z = 0). It is a region, which is a region that surely includes the third region A3. Then, defect analysis is performed for the set analysis region P3.
図７は、第１のサンプル構造体Ｓ１の第３領域Ａ３を含む領域における走査方向（ｘ方向）の欠陥発生率の一例を示すグラフである。このグラフに示すように、エネルギー線Ｂの走査速度ｖが遅く照射エネルギーが大きい程、ｘ座標が小さく走査開始位置（ｘ＝０）により近い位置において、直前の走査位置からの熱拡散の影響を受け始め、粉末材料の溶融が十分となって欠陥発生率がゼロ近くの一定値（ここではゼロとする）に収束する。 FIG. 7 is a graph showing an example of the defect occurrence rate in the scanning direction (x direction) in the region including the third region A3 of the first sample structure S1. As shown in this graph, the slower the scanning speed v of the energy line B and the larger the irradiation energy, the smaller the x-coordinate and the closer to the scanning start position (x = 0), the more the influence of heat diffusion from the immediately preceding scanning position is exerted. It begins to receive, and the powder material melts sufficiently, and the defect occurrence rate converges to a constant value near zero (here, zero).
一方、エネルギー線Ｂの走査速度ｖがある程度を超えて速くなった場合（ｖ＞ｖ０）、走査が進んだ位置では、直前の走査位置からの熱拡散の影響を受けるものの、エネルギー線Ｂも照射エネルギーが不十分となる。このため、欠陥発生率がゼロに収束することはなく、収束する場合であってもゼロよりも高い値に収束する。 On the other hand, when the scanning speed v of the energy line B becomes faster than a certain level (v> v 0 ), the energy line B is also affected by the heat diffusion from the immediately preceding scanning position at the position where the scanning has progressed. The irradiation energy becomes insufficient. Therefore, the defect occurrence rate does not converge to zero, and even if it converges, it converges to a value higher than zero.
このように図７に示す走査方向の欠陥発生率として導出された解析結果は、第１のサンプル構造体Ｓ１の解析位置情報と共に、図１に示した三次元構造体の製造装置１の入力部１６ａから入力される。
The analysis result derived as the defect occurrence rate in the scanning direction shown in FIG. 7 is the input unit of the
［第３領域Ａ３の補正値の算出］
次に、図１に示した補正データ作成部１６ｂにおいて、入力部１６ａから入力された走査方向（ｘ方向）にわたる解析領域Ｐ３の解析結果に基づいて、第３領域Ａ３の硬化層１０１の形成におけるエネルギー線Ｂの走査速度ｖの補正値を得る。この場合、各第１のサンプル構造体Ｓ１を作製した際の各走査速度ｖを、図７に示した欠陥発生率がゼロに収束するｘ座標位置においての補正走査速度とする。例えば、走査方向位置ｘ４における補正走査速度を、走査速度ｖ−４とする。
[Calculation of correction value for third region A3]
Next, in the correction
図８は、三次元構造体の第３領域Ａ３の製造に際してのｘ座標とエネルギー線Ｂの補正走査速度との関係を示すグラフである。このグラフは、第１のサンプル構造体Ｓ１を作製した際の走査速度ｖを、補正走査速度として欠陥の発生率がゼロに収束するｘ座標位置に関連付けしたグラフであり、補正データ作成部１６ｂにおいて算出した補正値の一例である。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the x-coordinate and the corrected scanning speed of the energy line B in manufacturing the third region A3 of the three-dimensional structure. This graph is a graph in which the scanning speed v when the first sample structure S1 is produced is associated with the x-coordinate position where the defect occurrence rate converges to zero as the correction scanning speed, and the correction
また補正データ作成部１６ｂにおいては、先の図７に示した解析結果から、欠陥発生率がゼロに収束する走査速度ｖのうち、最も速い速度ｖ０を基準速度ｖ０と定義する。この基準速度ｖ０は、第２領域Ａ２を含む領域の欠陥解析で定義した基準速度ｖ０と同じ値となる。なお、第２領域Ａ２を含む領域の欠陥解析で得た基準速度ｖ０と、第２領域Ａ２を含む領域の欠陥解析で得た基準速度Ｖ０とが一致しない場合には、解析領域Ｐ２，Ｐ３をずらし、再度の欠陥解析を実施することが好ましい。
In the correction
次に、入出力制御部１６ｆは、以上のようにして補正データ作成部１６ｂにおいて算出した第３領域Ａ３の補正走査速度を、補正データ記憶部１６ｃに記憶させる。この際、入出力制御部１６ｆは、算出した補正走査速度を、硬化層の高さ位置（すなわちｚ座標）と、硬化層を形成する際のエネルギー線の走査方向位置（すなわちｘ座標）とに対して関連付けた補正データとして記憶させる。
Next, the input /
＜領域の定義＞
次に、補正データ作成部１６ｂにおいては、第１領域Ａ１の補正値を算出するために実施する欠陥解析の領域を確定するために、第１領域Ａ１〜第４領域Ａ４の範囲を定義する。ここでは、先の図４に示した解析結果および図７に示した第２領域Ａ２および第３領域Ａ３の補正値を算出するための解析結果に基づいて、第１領域Ａ１〜第４領域Ａ４の範囲を定義する。
<Definition of area>
Next, the correction
この際、先ず、図５に示した第２領域Ａ２の補正値の算出結果から、補正走査速度ｖが基準速度ｖ０となる最も小さいｚ座標位置までの領域（ｚ≦ｚ０）を、第２領域Ａ２を含む領域として定義する。つまり、ここで定義される第２領域Ａ２を含む領域（ｚ≦ｚ０）は、第２領域Ａ２と共に第１領域Ａ１も含んでいる。 At this time, first, from the calculation result of the correction value of the second region A2 shown in FIG. 5, the region (z ≦ z 0 ) up to the smallest z coordinate position where the correction scanning speed v becomes the reference speed v 0 is determined. It is defined as an area including two areas A2. That is, the region (z ≦ z 0 ) including the second region A2 defined here includes the first region A1 as well as the second region A2.
また、図８に示した第３領域Ａ３の補正値の算出結果から、補正走査速度ｖが基準速度ｖ０となる最も小さいｘ座標位置までの領域（ｘ≦ｘ０）を、第３領域Ａ３を含む領域として定義する。つまり、ここで定義される第３領域Ａ３を含む領域（ｘ≦ｘ０）は、第３領域Ａ３と共に第１領域Ａ１も含んでいる。 Further, from the calculation result of the correction value of the third region A3 shown in FIG. 8, the region (x ≦ x 0 ) up to the smallest x-coordinate position where the correction scanning speed v becomes the reference speed v 0 is defined as the third region A3. Defined as an area containing. That is, the region (x ≦ x 0 ) including the third region A3 defined here includes the first region A1 as well as the third region A3.
以上の後、先に定義した第２領域Ａ２を含む領域（ｚ≦ｚ０）のうち、第３領域Ａ３を含む領域（ｘ≦ｘ０）を除いた領域（ｘ＞ｘ０、ｚ≦ｚ０）を、第２領域Ａ２と定義する。 After the above, the region (x> x 0 , z ≦ z ) excluding the region (x ≦ x 0 ) including the third region A3 from the region (z ≦ z 0 ) including the second region A2 defined above. 0 ) is defined as the second region A2.
また先に定義した第３領域Ａ３を含む領域領域（ｘ≦ｘ０）のうち、第２領域Ａ２を含む領域（ｚ≦ｚ０）を除いた領域（ｘ≦ｘ０、ｚ＞ｚ０）を、第３領域Ａ３と定義する。 Further, of the region region (x ≦ x 0 ) including the third region A3 defined above, the region (x ≦ x 0 , z> z 0 ) excluding the region (z ≦ z 0 ) including the second region A2). Is defined as the third region A3.
さらに、先に定義した第２領域Ａ２を含む領域（ｚ≦ｚ０）と第３領域Ａ３を含む領域領域（ｘ≦ｘ０）とが重複する領域（ｘ≦ｘ０、ｚ≦ｚ０）を、第１領域Ａ１と定義する。 Further, a region (x ≦ x 0 , z ≦ z 0 ) in which the previously defined region including the second region A2 (z ≦ z 0 ) and the region including the third region A3 (x ≦ x 0 ) overlap (x ≦ x 0, z ≦ z 0). Is defined as the first region A1.
そして、それ以外の領域（ｘ＞ｘ０、ｚ＞ｚ０）を、第４領域Ａ４と定義する。 Then, the other regions (x> x 0 , z> z 0 ) are defined as the fourth region A4.
なお、以上で定義した第１領域Ａ１は、この時点において第２領域Ａ２との界面が明確ではない。しかしながら、ここで定義する第１領域Ａ１は、次に実施する欠陥解析の領域を確定するために定義する領域であるため、第１領域Ａ１を含んでいればよく、正確性が問われることはない。 The interface of the first region A1 defined above with the second region A2 is not clear at this point. However, since the first region A1 defined here is a region defined to determine the region of the defect analysis to be performed next, it is sufficient that the first region A1 is included, and the accuracy is not questioned. Absent.
＜第１領域Ａ１における補正値＞
次に、作製した複数の第１のサンプル構造体Ｓ１を用い、三次元構造体の第１領域Ａ１を製造する場合の（１）高さ方向（ｚ方向）および（２）走査方向（ｘ方向）のばらつきを抑制するためのエネルギー線Ｂの補正値を導出する手順を説明する。
<Correction value in the first region A1>
Next, (1) height direction (z direction) and (2) scanning direction (x direction) when the first region A1 of the three-dimensional structure is manufactured using the plurality of prepared first sample structures S1. The procedure for deriving the correction value of the energy ray B for suppressing the variation of) will be described.
図９は、三次元構造体の第２領域Ａ２および第３領域Ａ３の補正データを示すグラフである。このグラフは、図５のグラフと図８のグラフを合わせたグラフである。次に、以下のようにして、図９に示す第１領域Ａ１についての硬化層１０１の形成における、エネルギー線Ｂの走査方向（ｘ方向）の走査速度ｖの補正値を求める。
FIG. 9 is a graph showing correction data of the second region A2 and the third region A3 of the three-dimensional structure. This graph is a graph in which the graph of FIG. 5 and the graph of FIG. 8 are combined. Next, the correction value of the scanning speed v in the scanning direction (x direction) of the energy line B in the formation of the cured
［第１領域Ａ１を含むｚ方向の欠陥解析］
図１０は、第１のサンプル構造体Ｓ１の第１領域Ａ１を含む領域における高さ方向（ｚ方向）の欠陥解析を説明する図である。この図に示すように、作製した複数の第１のサンプル構造体Ｓ１の第１領域Ａ１のそれぞれにおいて、各ｘ座標位置（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４）の高さ方向（ｚ方向）の欠陥解析を実施する。ここで選択するｘ座標位置（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４）は、直前の走査位置からの熱拡散の影響が変化する領域であって、先に定義された第１領域Ａ１（ｘ≦ｘ０、ｚ≦ｚ０）を含む領域であれば特に限定されることはないが、補正する走査速度ｖの変化が大きい複数の位置とすることが好ましい。
[Defect analysis in the z direction including the first region A1]
FIG. 10 is a diagram illustrating defect analysis in the height direction (z direction) in the region including the first region A1 of the first sample structure S1. As shown in this figure, in each of the first regions A1 of the plurality of first sample structures S1 produced, the height direction (z) of each x coordinate position (x 1 , x 2 , x 3 , x 4) Orientation) defect analysis is performed. The x-coordinate position (x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ) selected here is a region in which the influence of heat diffusion from the immediately preceding scanning position changes, and is the first defined region A1 (predefined above). The region is not particularly limited as long as it is a region including x ≦ x 0 and z ≦ z 0 ), but it is preferable to set a plurality of positions where the change in the scanning speed v to be corrected is large.
この際、選択した各ｘ座標位置（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４）に、高さ方向（ｚ方向）にわたる解析領域Ｐ１ｚをそれぞれ設定する。そして、各解析領域Ｐ１ｚについての欠陥解析を、先に説明した第２領域Ａ２を含むｚ方向の欠陥解析と同様に実施する。 At this time, the analysis region P1z over the height direction (z direction) is set at each of the selected x coordinate positions (x 1 , x 2 , x 3 , x 4). Then, the defect analysis for each analysis region P1z is performed in the same manner as the defect analysis in the z direction including the second region A2 described above.
そして、欠陥発生率として導出された解析結果は、各第１のサンプル構造体Ｓ１の解析位置情報と共に、図１に示した三次元構造体の製造装置１の入力部１６ａから入力される。
Then, the analysis result derived as the defect occurrence rate is input from the
［第１領域Ａ１の補正値の算出−１］
次に、図１に示した三次元構造体の製造装置１の補正データ作成部１６ｂにおいて、入力部１６ａから入力された高さ方向（ｚ方向）にわたる解析領域Ｐ１ｚの解析結果に基づいて、第１領域Ａ１の硬化層１０１の形成におけるエネルギー線Ｂの走査速度ｖの補正値を得る。この場合、先に説明した第２領域Ａ２のエネルギー補正と同様に、各第１のサンプル構造体Ｓ１を作製した際の走査速度ｖを、欠陥発生率が増加し始めるｚ座標位置においての補正走査速度とする。
[Calculation of correction value of first region A1-1]
Next, in the correction
図１１は、三次元構造体の第１領域Ａ１の製造に際しての、解析領域Ｐ１ｚが設定された各ｘ座標位置（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４）においてのｚ座標とエネルギー線の補正走査速度との関係を示すグラフである。このグラフは、各解析領域Ｐ１ｚに対応する各ｘ座標位置（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４）について、第１のサンプル構造体Ｓ１を作製した際の走査速度ｖを、欠陥発生率が増加し始めるｚ座標位置に関連付けしたグラフであり、補正データ作成部１６ｂにおいて算出した補正値の一例である。
FIG. 11 shows the z-coordinates and energy rays at each x-coordinate position (x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ) in which the analysis region P1z is set when the first region A1 of the three-dimensional structure is manufactured. It is a graph which shows the relationship with the correction scanning speed. This graph shows the scanning speed v when the first sample structure S1 is prepared for each x coordinate position (x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ) corresponding to each analysis region P1z, and the defect occurrence rate. Is a graph associated with the z-coordinate position where is started to increase, and is an example of a correction value calculated by the correction
図１１に示すように、第１領域Ａ１においては、高さ位置および走査方向位置に応じた補正走査速度が割り振られることになる。 As shown in FIG. 11, in the first region A1, the correction scanning speed is assigned according to the height position and the scanning direction position.
［第１領域Ａ１を含むｘ方向の欠陥解析］
図１２は、第１のサンプル構造体Ｓ１の第１領域Ａ１を含む領域における走査方向（ｘ方向）の欠陥解析を説明する図である。この図に示すように、作製した複数の第１のサンプル構造体Ｓ１の第１領域Ａ１のそれぞれにおいて、各ｚ座標位置（ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４）の走査方向（ｘ方向）の欠陥解析を実施する。ここで選択するｚ座標位置（ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４）は、下層からの熱的影響が変化する高さ領域であって、先に定義された第１領域Ａ１（ｘ≦ｘ０、ｚ≦ｚ０）を含む領域であれば特に限定されることはないが、補正する走査速度ｖの変化が大きい複数の位置とすることが好ましい。
[Defect analysis in the x direction including the first region A1]
FIG. 12 is a diagram illustrating defect analysis in the scanning direction (x direction) in the region including the first region A1 of the first sample structure S1. As shown in this figure, in each of the first regions A1 of the plurality of first sample structures S1 produced, the scanning direction (x direction) of each z coordinate position (z 1 , z 2 , z 3 , z 4). ) Defect analysis is performed. The z coordinate position (z 1 , z 2 , z 3 , z 4 ) selected here is a height region in which the thermal influence from the lower layer changes, and the first region A1 (x ≦) defined above is defined. The region is not particularly limited as long as it is a region including x 0 and z ≦ z 0 ), but it is preferable to set a plurality of positions where the change in the scanning speed v to be corrected is large.
この際、選択した各ｚ座標位置（ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４）に、走査方向（ｘ方向）に延設する解析領域Ｐ１ｘをそれぞれ設定する。そして、各解析領域Ｐ１ｘについての欠陥解析を、先に説明した第３領域Ａ３を含むｘ方向の欠陥解析と同様に実施する。 At this time, an analysis region P1x extending in the scanning direction (x direction) is set at each of the selected z coordinate positions (z 1 , z 2 , z 3 , z 4). Then, the defect analysis for each analysis region P1x is performed in the same manner as the defect analysis in the x direction including the third region A3 described above.
そして、欠陥発生率として導出された解析結果は、各第１のサンプル構造体Ｓ１の解析位置情報と共に、図１に示した三次元構造体の製造装置１の入力部１６ａから入力される。
Then, the analysis result derived as the defect occurrence rate is input from the
［第１領域Ａ１の補正値の算出−２］
次に、図１に示した三次元構造体の製造装置１の補正データ作成部１６ｂにおいて、入力部１６ａから入力された走査方向（ｘ方向）にわたる解析領域Ｐ１ｘの解析結果に基づいて、第１領域Ａ１の硬化層１０１の形成におけるエネルギー線Ｂの走査速度ｖの補正値を得る。この場合、先に説明した第３領域Ａ３のエネルギー補正と同様に、各第１のサンプル構造体Ｓ１を作製した際の走査速度ｖを、欠陥発生率がゼロ近くの一定値（ここではゼロとする）に収束するｘ座標位置においての補正走査速度とする。
[Calculation of correction value of first region A1-2]
Next, in the correction
図１３は、三次元構造体の第１領域Ａ１の製造に際しての、解析領域Ｐ１ｘが設定された各ｚ座標位置（ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４）においてのｘ座標とエネルギー線の補正走査速度との関係を示すグラフである。このグラフは、各解析領域Ｐ１ｘに対応する各ｚ座標位置（ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４）について、第１のサンプル構造体Ｓ１を作製した際の走査速度ｖを、欠陥発生率がゼロに収束するｘ座標位置に関連付けしたグラフであり、補正データ作成部１６ｂにおいて算出した補正値の一例である。
FIG. 13 shows the x-coordinate and the energy ray at each z-coordinate position (z 1 , z 2 , z 3 , z 4 ) in which the analysis region P1x is set when the first region A1 of the three-dimensional structure is manufactured. It is a graph which shows the relationship with the correction scanning speed. This graph shows the scanning speed v when the first sample structure S1 is produced for each z coordinate position (z 1 , z 2 , z 3 , z 4 ) corresponding to each analysis region P1x, and the defect occurrence rate. Is a graph associated with the x-coordinate position where is converged to zero, and is an example of a correction value calculated by the correction
図１３に示すように、第１領域Ａ１においては、高さ位置および走査方向位置に応じた補正走査速度が割り振られることになる。 As shown in FIG. 13, in the first region A1, the correction scanning speed is assigned according to the height position and the scanning direction position.
［第１領域Ａ１の補正値の算出−３］
図１４は、三次元構造体の製造に際してのｚ座標とｘ座標とエネルギー線の補正走査速度との関係を示すグラフであって、図５、図８、図１１、および図１３のグラフを合成したグラフである。補正データ作成部１６ｂは、このグラフに示すように、第１領域Ａ１を含むｚ方向の欠陥解析によって得た補正値（図１１）と、先に定義した第１領域Ａ１を含むｘ方向の欠陥解析によって得た補正値（図１３）とを合成して第１領域Ａ１の照射エネルギーの補正値を求めてもよい。なお、図１４においては、先に定義した第１領域Ａ１における補正走査速度がカーブを描いている。しかしながら、先に定義した第１領域Ａ１における第２領域Ａ２との界面付近においては、補正走査速度が直線の領域も発生しうる。
[Calculation of correction value of first region A1-3]
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the z-coordinate, the x-coordinate, and the corrected scanning speed of the energy line in the manufacture of the three-dimensional structure, and the graphs of FIGS. 5, 8, 11, and 13 are combined. It is a graph. As shown in this graph, the correction
次に、入出力制御部１６ｆは、以上の算出−１〜算出−３のように補正データ作成部１６ｂにおいて算出した第１領域Ａ１の補正走査速度を、補正データ記憶部１６ｃに記憶させる。この際、入出力制御部１６ｆは、算出した補正走査速度を、硬化層の高さ位置（すなわちｚ座標）と、硬化層を形成する際のエネルギー線の走査方向位置（すなわちｘ座標）とに対して関連付けた補正データとして記憶させる。
Next, the input /
＜第２のサンプル構造体Ｓ２の作製＞
次に、三次元構造体の製造装置１を用いて、第２のサンプル構造体Ｓ２を作製する。ここで作製する第２のサンプル構造体Ｓ２は、上述した（３）のばらつきを抑制するための、走査必要時間［ｔ（Ｌ）］の算出に用いる。ここで走査必要時間［ｔ（Ｌ）］とは、エネルギー線の走査が開始されてから、隣接する次の走査線に沿った前記エネルギー線の走査が開始されるまでに必要とする時間である。
<Preparation of the second sample structure S2>
Next, the second sample structure S2 is produced by using the three-dimensional
図１５は、第２のサンプル構造体Ｓ２の作製と、第２のサンプル構造体Ｓ２のエネルギー線Ｂの走査方向（ｘ方向）の欠陥解析を説明する図である。この図に示すように、第２のサンプル構造体Ｓ２の作製は、第１のサンプル構造体Ｓ１の作製と同様のラスター走査によって実施する。この際、エネルギー線Ｂの走査速度ｖは、先に求めた補正走査速度であることとする。 FIG. 15 is a diagram illustrating the fabrication of the second sample structure S2 and the defect analysis in the scanning direction (x direction) of the energy ray B of the second sample structure S2. As shown in this figure, the production of the second sample structure S2 is carried out by the same raster scanning as the production of the first sample structure S1. At this time, the scanning speed v of the energy ray B is assumed to be the corrected scanning speed obtained earlier.
またここでは、エネルギー線Ｂの走査方向（ｘ方向）の長さ（Ｌｘ）を変化させた複数の第２のサンプル構造体Ｓ２を作製する。各第２のサンプル構造体Ｓ２の走査方向（ｘ方向）の長さ（Ｌｘ＝Ｌｘ１＞Ｌｘ２＞Ｌｘ３＞，…）は、第３領域Ａ３と第４領域Ａ４との境界を挟んだ各長さであることとする。 Further, here, a plurality of second sample structures S2 in which the length (Lx) of the energy ray B in the scanning direction (x direction) is changed are produced. The length (Lx = Lx1> Lx2> Lx3>, ...) of each second sample structure S2 in the scanning direction (x direction) is each length sandwiching the boundary between the third region A3 and the fourth region A4. It is assumed that.
また各第２のサンプル構造体Ｓ２は、下地構造の影響が及ぶことのない程度に十分な高さ（Ｌｚ）を有する。このような第２のサンプル構造体Ｓ２は、立方体形状であってよい。 Further, each second sample structure S2 has a sufficient height (Lz) so as not to be affected by the underlying structure. Such a second sample structure S2 may have a cubic shape.
以上のようにして作製された第２のサンプル構造体Ｓ２のそれぞれは、先に説明した（１）、（２）のような粉末材料の溶融状態の変化に起因し、先に説明した領域と同様の第１領域Ａ１〜第４領域Ａ４の４つの領域に分けられる。 Each of the second sample structures S2 produced as described above is caused by the change in the molten state of the powder material as described above (1) and (2), and is the region described above. It is divided into four similar regions, the first region A1 to the fourth region A4.
＜エネルギー線の走査必要時間の算出＞
次に、以上のようにして作製した複数の第２のサンプル構造体Ｓ２に基づいて、三次元構造体を製造する場合の、（３）走査線の隣接方向（ｙ方向）のばらつきを抑制するための走査必要時間の算出を以下の手順で実施する。
<Calculation of energy ray scanning time>
Next, when a three-dimensional structure is manufactured based on the plurality of second sample structures S2 manufactured as described above, (3) variation in the adjacent direction (y direction) of the scanning lines is suppressed. The required scanning time for this is calculated according to the following procedure.
［ｘ方向の欠陥解析］
先ず、作製した複数の第２のサンプル構造体Ｓ２の各ｚ座標位置について、走査方向（ｘ方向）の欠陥解析を実施する。この際、第２のサンプル構造体Ｓ２のそれぞれにおいて、下地構造位置（ｚ＝０）から近い第１領域Ａ１および第２領域Ａ２には、複数のｚ座標位置に、走査方向（ｘ方向）にわたる解析領域Ｐ３を設定する。一方、下地構造位置（ｚ＝０）から十分に距離が離れていて、下層からの熱的影響が安定する高さ第３領域Ａ３および第４領域Ａ４には、少なくとも１つのｚ座標位置に、走査方向（ｘ方向）にわたる解析領域Ｐ３を設定する。そして、設定した各解析領域Ｐ３についての欠陥解析を実施する。
[Defective analysis in the x direction]
First, defect analysis in the scanning direction (x direction) is performed for each z coordinate position of the plurality of second sample structures S2 produced. At this time, in each of the second sample structures S2, the first region A1 and the second region A2, which are close to the base structure position (z = 0), extend to a plurality of z coordinate positions in the scanning direction (x direction). The analysis area P3 is set. On the other hand, the heights of the third region A3 and the fourth region A4, which are sufficiently distant from the base structure position (z = 0) and where the thermal influence from the lower layer is stable, are at least one z coordinate position. The analysis area P3 over the scanning direction (x direction) is set. Then, defect analysis is performed for each of the set analysis regions P3.
図１６は、第２のサンプル構造体Ｓ２の各ｚ座標位置に設定した解析領域Ｐ３のうちの１つにおける走査方向（ｘ方向）の欠陥発生率の一例を示すグラフである。このグラフに示すように、走査方向（ｘ方向）の長さ（Ｌｘ）が短い程、１本前の走査線からの熱拡散の影響を受け易いため、走査開始位置（ｘ＝０）からより近い位置において、粉末材料が十分に溶融して欠陥発生率がゼロ近くの一定値（ここではゼロとする）に収束する。 FIG. 16 is a graph showing an example of the defect occurrence rate in the scanning direction (x direction) in one of the analysis regions P3 set at each z coordinate position of the second sample structure S2. As shown in this graph, the shorter the length (Lx) in the scanning direction (x direction), the more easily it is affected by the heat diffusion from the previous scanning line. At close positions, the powder material is sufficiently melted and the defect occurrence rate converges to a constant value near zero (here, zero).
また、エネルギー線Ｂの走査方向（ｘ方向）の長さ（Ｌｘ）が有る程度長くなると（ここでは、Ｌｘ３〜Ｌｘｌ）、１本前の走査線からの熱拡散の影響がなくなり、１本の走査線の直前の走査位置からの熱拡散の影響のみとなるため、欠陥発生率がゼロに収束するｘ座標位置が一定になる。 Further, when the length (Lx) of the energy line B in the scanning direction (x direction) becomes longer to some extent (here, Lx3 to Lxl), the influence of heat diffusion from the previous scanning line disappears, and one line Since only the influence of heat diffusion from the scanning position immediately before the scanning line is exerted, the x-coordinate position at which the defect occurrence rate converges to zero becomes constant.
このように図１６に示す走査方向（ｘ方向）の欠陥発生率として導出された各ｚ座標位置についての解析結果は、第２のサンプル構造体Ｓ２の解析位置情報と共に、図１に示した三次元構造体の製造装置１の入力部１６ａから入力される。
The analysis results for each z-coordinate position derived as the defect occurrence rate in the scanning direction (x direction) shown in FIG. 16 are the tertiary shown in FIG. 1 together with the analysis position information of the second sample structure S2. It is input from the
［走査必要時間の算出］
次に、図１に示した三次元構造体の製造装置１の必要時間算出部１６ｄにおいて、入力部１６ａから入力された第２のサンプル構造体Ｓ２の解析結果に基づいて、エネルギー線の走査必要時間の算出を行う。
[Calculation of required scanning time]
Next, in the required
この場合、図１６に示す解析結果から、１本前の走査線からの熱拡散の影響を受けることのない長さ（Ｌｘ）の下限値の長さ（Ｌｘ３）を、ｚ座標位置毎に抽出する。１本の走査線がこの下限値の長さ（Ｌｘ３）よりも長ければ、隣接する次の走査線に対するエネルギー線Ｂの走査において、１本前の走査線からの熱拡散の影響を排除することができる。 In this case, from the analysis result shown in FIG. 16, the lower limit length (Lx3) of the length (Lx) that is not affected by the heat diffusion from the previous scanning line is extracted for each z coordinate position. To do. If one scanning line is longer than the length of this lower limit (Lx3), the influence of heat diffusion from the previous scanning line is eliminated in scanning the energy line B with respect to the adjacent next scanning line. Can be done.
そこで、抽出した下限値の長さ（Ｌｘ３）の走査線の走査に要する時間を、各ｚ座標位置の走査必要時間［ｔＬ（ｚ）］として下記式（１）に基づいて算出する。 Therefore, the time required for scanning the scanning line of the extracted lower limit value length (Lx3) is calculated based on the following equation (1) as the scanning required time [t L (z)] of each z coordinate position.
次に、入出力制御部１６ｆは、以上のようにして必要時間算出部１６ｄにおいて算出した各ｚ座標位置の走査必要時間［ｔＬ（ｚ）］を、必要時間記憶部１６ｅに記憶させる。なお、この各ｚ座標位置の走査必要時間［ｔＬ（ｚ）］は、ｚ座標を横軸としたグラフにプロットし、フィッティングさせたｚ座標の関数として必要時間記憶部１６ｅに記憶させることが好ましい。
Next, the input / output control unit 16f stores the required scanning time [t L (z)] of each z coordinate position calculated by the required
＜硬化層の形成＞
以上の後、入出力制御部１６ｆは、補正データ記憶部１６ｃに記憶された補正データと、必要時間記憶部１６ｅに記憶された走査必要時間［ｔＬ（ｚ）］と、入力部１６ａから入力された三次元構造体の形状データとに基づいて、エネルギー線照射部１５によるエネルギー線Ｂの照射を制御して硬化層の形成を行う。
<Formation of hardened layer>
After the above, the input /
この際、入出力制御部１６ｆは、エネルギー線Ｂの走査速度ｖを、硬化層を形成する高さ位置とエネルギー線Ｂの走査方向位置とに関連付けされた補正走査速度に補正しながら、エネルギー線照射部１５からのエネルギー線Ｂの照射を実施する。
At this time, the input /
また、入出力制御部１６ｆは、作製する三次元構造体の走査方向（ｘ方向）の長さ（Ｌｘ）を、走査必要時間［ｔＬ（ｚ）］の算出のために抽出した下限値の長さ（Ｌｘ３）と比較する。そして、その長さ（Ｌｘ）が下限値の長さ（Ｌｘ３）よりも短い場合には、その長さの差分［（Ｌｘ３）−（Ｌｘ）］に対応する走査時間を、待機時間［ｔｄ］として算出する。そして長さ（Ｌｘ）の走査線の走査が終了した後に、隣接する次の走査線に対してエネルギー線Ｂの走査を開始するまでの間に、待機時間［ｔｄ］を設けるように走査線の移動を補正する。
Further, the input /
以上の実施形態で説明した三次元構造体の製造装置１および製造方法によれば、第１のサンプル構造体Ｓ１の欠陥解析によって得た補正走査速度でエネルギー線を走査させながら粉末材料層１００ａにエネルギー線を照射することにより、上記（１）、（２）の溶融状態のばらつきを抑えた三次元構造体を得ることが可能である。また第２のサンプル構造体Ｓ２の欠陥解析によって得た走査必要時間を満たすように、エネルギー線を走査させながら粉末材料層１００ａにエネルギー線を照射することにより、上記（３）の溶融状態のばらつきを抑えた三次元構造体を得ることが可能である。
According to the three-dimensional
１…三次元構造体の製造装置
１０…枠体（形成槽）
１１…ステージ（形成槽）
１５…エネルギー線照射部
１６…照射制御部
１６ａ…入力部
１６ｂ…補正データ作成部
１６ｃ…補正データ記憶部
１６ｄ…必要時間算出部
１６ｅ…必要時間記憶部
１６ｆ…入出力制御部
１００ａ…粉末材料層
１０１…硬化層
Ｂ…エネルギー線
Ｓ１…第１のサンプル構造体
Ｓ２…第２のサンプル構造体（走査方向の長さが異なるサンプル構造体）
ｔＬ（ｚ）…走査必要時間
ｚ…高さ方向（積層方向）
ｘ…走査方向
1 ... Three-dimensional
11 ... Stage (formation tank)
15 ... Energy
t L (z) ... Required scanning time z ... Height direction (stacking direction)
x ... Scanning direction
Claims (12)
前記エネルギー線の照射エネルギーを変更した複数のサンプル構造体を予め作製し、
前記サンプル構造体のそれぞれについて、前記硬化層の積層方向における各高さ位置および前記エネルギー線の各走査方向位置の欠陥解析を行い、
前記欠陥解析の結果に基づいて、前記硬化層を形成する際の前記硬化層の高さ位置毎に、前記走査方向位置においての前記粉末材料層に対する前記エネルギー線の照射エネルギーの補正値を求め、
前記硬化層を形成する工程においては、前記補正値にしたがって補正した照射エネルギーのエネルギー線を前記粉末材料層に対して照射する
三次元構造体の製造方法。 By repeating the step of forming the powder material layer and the step of forming the cured layer by irradiating the powder material layer while scanning energy rays, a three-dimensional structure in which the cured layers are laminated is manufactured. How to do
A plurality of sample structures in which the irradiation energies of the energy rays are changed are prepared in advance.
For each of the sample structures, defect analysis was performed at each height position of the cured layer in the stacking direction and at each scanning direction position of the energy ray.
Based on the result of the defect analysis, the correction value of the irradiation energy of the energy ray to the powder material layer at the scanning direction position was obtained for each height position of the cured layer when the cured layer was formed.
In the step of forming the cured layer, a method for producing a three-dimensional structure in which the powder material layer is irradiated with energy rays of irradiation energy corrected according to the correction value.
前記補正値を求める際には、前記各サンプル構造体を作製した際の照射エネルギーを、各サンプル構造体の欠陥発生率が増加し始める高さ位置においての補正値とする
請求項１に記載の三次元構造体の製造方法。 When performing the defect analysis of each of the sample structures, the defect occurrence rate in the height direction is derived at a predetermined scanning direction position set in the scanning direction of the energy ray.
The correction value according to claim 1, wherein the irradiation energy at the time of producing each of the sample structures is used as the correction value at a height position where the defect occurrence rate of each sample structure starts to increase. A method for manufacturing a three-dimensional structure.
前記欠陥解析を行う際には、前記安定する長さ領域に設定された走査方向位置において前記高さ方向の前記欠陥発生率を導出する
請求項２に記載の三次元構造体の製造方法。 When producing the sample structure, each sample structure having a size including a length region in which the influence of heat diffusion from the scanning position immediately before the energy ray is stable in the formation of the cured layer is produced.
The method for manufacturing a three-dimensional structure according to claim 2, wherein when performing the defect analysis, the defect occurrence rate in the height direction is derived at a scanning direction position set in the stable length region.
前記欠陥解析を行う際には、前記サンプル構造体の長さ方向にわたって設定された複数の走査方向位置において前記高さ方向の前記欠陥発生率を導出し、
前記補正値を求める際には、前記設定した複数の走査方向位置毎に前記高さ位置においての補正値を求める
請求項２または３に記載の三次元構造体の製造方法。 When producing the sample structure, each sample structure having a size including a length region in which the influence of heat diffusion from the scanning position immediately before the energy ray is stable in the formation of the cured layer is produced.
When performing the defect analysis, the defect occurrence rate in the height direction is derived at a plurality of scanning direction positions set over the length direction of the sample structure.
The method for manufacturing a three-dimensional structure according to claim 2 or 3, wherein when obtaining the correction value, the correction value at the height position is obtained for each of the plurality of set scanning direction positions.
前記補正値を求める際には、前記サンプル構造体を作製した際の各照射エネルギーを、各サンプル構造体の欠陥発生率が収束する走査方向位置においての補正値とする
請求項１〜４の何れか１項に記載の三次元構造体の製造方法。 When performing the defect analysis, the defect occurrence rate in the scanning direction of the energy ray is derived at a predetermined height position set in the height direction.
When obtaining the correction value, any of claims 1 to 4, wherein each irradiation energy when the sample structure is produced is a correction value at a scanning direction position where the defect occurrence rate of each sample structure converges. The method for producing a three-dimensional structure according to item 1.
前記欠陥解析を行う際には、安定する高さ領域に設定された高さ位置において前記エネルギー線の走査方向の前記欠陥発生率を導出する
請求項５に記載の三次元構造体の製造方法。 When preparing the sample structure, each sample structure having a size including a height region in which the thermal influence from the lower layer is stable in the formation of the cured layer is prepared.
The method for manufacturing a three-dimensional structure according to claim 5, wherein when performing the defect analysis, the defect occurrence rate in the scanning direction of the energy ray is derived at a height position set in a stable height region.
前記欠陥解析を行う際には、前記サンプル構造体の高さ方向にわたって設定された複数の高さ位置において前記エネルギー線の走査方向の前記欠陥発生率を導出し、
前記補正値を求める際には、前記設定した複数の高さ位置毎に前記走査方向位置においての補正値を求める
請求項５または６に記載の三次元構造体の製造方法。 When preparing the sample structure, each sample structure having a size including a height region in which the thermal influence from the lower layer is stable in the formation of the cured layer is prepared.
When performing the defect analysis, the defect occurrence rate in the scanning direction of the energy rays is derived at a plurality of height positions set over the height direction of the sample structure.
The method for manufacturing a three-dimensional structure according to claim 5 or 6, wherein when obtaining the correction value, the correction value at the scanning direction position is obtained for each of the plurality of set height positions.
請求項１〜７の何れか１項に記載の三次元構造体の製造方法。 The method for producing a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 7, wherein when the sample structure is produced, the irradiation energy is changed according to the scanning speed of the energy rays.
前記エネルギー線の走査方向の長さが異なる複数のサンプル構造体を予め作製し、
前記長さが異なるサンプル構造体のそれぞれについて、各走査方向位置の欠陥解析を行い、
前記欠陥解析の結果に基づいて、前記エネルギー線の走査が開始されてから、隣接する次の走査線に沿った前記エネルギー線の走査が開始されるまでの走査必要時間を算出し、
前記硬化層を形成する工程においては、前記エネルギー線の走査方向の長さ毎に、前記走査必要時間を満たすように、次の隣接する走査線に沿ったエネルギー線の走査を開始するまでの待機時間を設定し、
前記硬化層を形成する工程においては、前記エネルギー線の走査方向の長さ毎に、前記設定した待機時間を適用して前記エネルギー線を前記粉末材料層に対して照射する
請求項１〜８の何れか１項に記載の三次元構造体の製造方法。 A method for manufacturing a three-dimensional structure in which energy rays are rasterly scanned in the same direction along the scanning lines while moving the scanning position between adjacent scanning lines set in parallel.
A plurality of sample structures having different lengths in the scanning direction of the energy rays are prepared in advance.
Defect analysis of each scanning direction position was performed for each of the sample structures having different lengths.
Based on the result of the defect analysis, the required scanning time from the start of scanning of the energy line to the start of scanning of the energy line along the adjacent next scanning line is calculated.
In the step of forming the cured layer, each time the length of the energy line in the scanning direction is waited until the scanning of the energy line along the next adjacent scanning line is started so as to satisfy the scanning required time. Set the time,
In the step of forming the cured layer, the energy rays are applied to the powder material layer by applying the set waiting time for each length of the energy rays in the scanning direction, according to claims 1 to 8. The method for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of the items.
前記欠陥解析を行う際には、前記熱的影響が安定する高さ領域に設定した所定の高さ位置において前記エネルギー線の走査方向の欠陥発生率を導出し、
前記走査必要時間を算出する際には、前記長さが異なるサンプル構造体のうち、前記エネルギー線の走査方向の欠陥発生率が収束し始める走査方向位置が最も前記エネルギー線の走査開始位置に近いサンプル構造体の作製においての、前記エネルギー線の走査開始位置から走査終了位置まのでの所要時間を前記走査必要時間として算出する
請求項９に記載の三次元構造体の製造方法。 When preparing the sample structures having different lengths, each sample structure having a size including a height region in which the thermal influence from the lower layer is stable in the formation of the cured layer is prepared.
When performing the defect analysis, the defect occurrence rate in the scanning direction of the energy ray is derived at a predetermined height position set in the height region where the thermal influence is stable.
When calculating the required scanning time, among the sample structures having different lengths, the scanning direction position where the defect occurrence rate in the scanning direction of the energy line starts to converge is the closest to the scanning start position of the energy line. The method for manufacturing a three-dimensional structure according to claim 9, wherein the time required from the scanning start position to the scanning end position of the energy ray in the preparation of the sample structure is calculated as the scanning required time.
前記照射制御部は、
前記エネルギー線の照射エネルギーを変更して作製された複数のサンプル構造体のそれぞれについて、前記硬化層の積層方向における各高さ位置および前記エネルギー線の各走査方向位置の欠陥解析を行った結果と、製造する三次元構造体の形状データとを入力するための入力部と、
前記入力部から入力された前記欠陥解析の結果に基づいて、前記硬化層を形成する際の前記硬化層の高さ位置毎に、前記走査方向位置においての前記粉末材料層に対する前記エネルギー線の照射エネルギーの補正値を求める補正データ作成部と、
前記補正データ作成部で求められた補正値を、前記硬化層の高さ位置と、前記硬化層を形成する際のエネルギー線の走査方向位置とに関連付けた補正データを記憶する補正データ記憶部と、
前記補正データ記憶部に記憶された補正データと、前記入力部から入力された三次元構造体の形状データとに基づいて、前記エネルギー線照射部によるエネルギー線の照射エネルギーを制御する入出力制御部とを備えた
三次元構造体の製造装置。 An energy ray irradiation for forming a cured layer by irradiating a forming tank in which a powder material layer is formed inside with a movable stage as a bottom surface and a powder material layer formed in the forming tank. A device for manufacturing a three-dimensional structure including a unit and an irradiation control unit that controls irradiation of energy rays by the energy ray irradiation unit.
The irradiation control unit
The results of defect analysis of each height position of the cured layer in the stacking direction and each scanning direction position of the energy ray for each of the plurality of sample structures produced by changing the irradiation energy of the energy ray. , An input unit for inputting the shape data of the three-dimensional structure to be manufactured,
Based on the result of the defect analysis input from the input unit, the energy rays are applied to the powder material layer at the scanning direction position at each height position of the cured layer when the cured layer is formed. A correction data creation unit that obtains the correction value of energy,
A correction data storage unit that stores correction data obtained by associating the correction value obtained by the correction data creation unit with the height position of the cured layer and the scanning direction position of the energy ray when forming the cured layer. ,
An input / output control unit that controls the energy ray irradiation energy by the energy ray irradiation unit based on the correction data stored in the correction data storage unit and the shape data of the three-dimensional structure input from the input unit. A three-dimensional structure manufacturing device equipped with and.
前記照射制御部は、さらに、
前記入力部から入力された前記長さが異なる複数のサンプル構造体についての前記欠陥解析の結果に基づいて、前記エネルギー線の走査が開始されてから、隣接する次の走査線に沿った前記エネルギー線の走査が開始されるまでの走査必要時間を算出する必要時間算出部と、
前記必要時間算出部で算出した走査必要時間を記憶する必要時間記憶部とを備え、
前記入出力制御部は、前記必要時間記憶部に記憶された走査必要時間と、前記入力部から入力された三次元構造体の形状データとに基づいて、前記硬化層を形成する際の前記エネルギー線の走査方向の長さ毎に、前記走査必要時間を満たすように次の隣接する走査線に沿ったエネルギー線の走査を開始するまでの待機時間を設定して前記エネルギー線の走査を制御する
請求項１１に記載の三次元構造体の製造装置。 The input unit is for inputting the result of defect analysis of the position in each scanning direction for each of a plurality of sample structures having different lengths of the energy rays in the scanning direction.
The irradiation control unit further
Based on the result of the defect analysis of a plurality of sample structures having different lengths input from the input unit, the energy rays are scanned along the next adjacent scanning lines after the scanning of the energy rays is started. A required time calculation unit that calculates the required scanning time until the line scanning is started,
It is provided with a required time storage unit for storing the scanning required time calculated by the required time calculation unit.
The input / output control unit has the energy for forming the cured layer based on the required scanning time stored in the required time storage unit and the shape data of the three-dimensional structure input from the input unit. For each length of the line in the scanning direction, the waiting time until the start of scanning the energy line along the next adjacent scanning line is set so as to satisfy the required scanning time, and the scanning of the energy line is controlled. The device for manufacturing a three-dimensional structure according to claim 11.
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