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WO2019216228A1 - 造形システム、及び、造形方法 - Google Patents

造形システム、及び、造形方法 Download PDF

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Publication number
WO2019216228A1
WO2019216228A1 PCT/JP2019/017559 JP2019017559W WO2019216228A1 WO 2019216228 A1 WO2019216228 A1 WO 2019216228A1 JP 2019017559 W JP2019017559 W JP 2019017559W WO 2019216228 A1 WO2019216228 A1 WO 2019216228A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
modeling
structural layer
energy beam
irradiating
per unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/017559
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
長坂 博之
和樹 上野
浩一 安葉
慧 関口
Original Assignee
株式会社ニコン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ニコン filed Critical 株式会社ニコン
Publication of WO2019216228A1 publication Critical patent/WO2019216228A1/ja

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/105Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/16Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Definitions

  • the present invention relates to a technical field of a modeling system and a modeling method for forming a modeled object, for example.
  • Patent Document 1 describes a modeling system that forms a model on a base material by melting a powdered material with an energy beam and then solidifying the molten material.
  • a modeling system after forming a modeling object in a base material, it becomes a technical subject to isolate
  • an irradiation device that irradiates an energy beam and a supply device that supplies a material are provided, and the supplied material is melted by irradiating the energy beam onto a first modeling surface.
  • energy transmitted from the energy beam per unit area or per unit time to the first modeling surface and from the energy beam to the second modeling surface
  • the apparatus includes an irradiation device that irradiates an energy beam and a supply device that supplies a material, and melts the supplied material by irradiating the first modeling surface with the energy beam. Forming the first structure layer, and irradiating the energy beam to a second modeling surface that is at least a part of the surface of the first structure layer, thereby melting the supplied material.
  • a modeling system is provided that forms a second structural layer on the first structural layer, the size of which differs in at least one of the directions along the surface of the layer from the first structural layer.
  • the apparatus includes an irradiation apparatus that irradiates an energy beam and a supply apparatus that supplies a material, and the supply is performed by irradiating the first modeling surface with the energy beam having a first beam characteristic.
  • the first material layer is melted to form a first structure layer, and a second modeling surface that is at least a part of the surface of the first structure layer has a second beam characteristic different from the first beam characteristic.
  • a modeling system is provided that melts the supplied material by irradiating the energy beam to form a second structural layer on the first structural layer.
  • the apparatus includes an irradiation apparatus that irradiates an energy beam and a supply apparatus that supplies a material, irradiates the energy beam on a first modeling surface and supplies the material in the first supply aspect Forming a first structure layer, irradiating the second modeling surface which is at least a part of the surface of the first structure layer with the energy beam, and a second supply mode different from the first supply mode
  • a modeling system is provided that supplies the material to form a second structural layer on the first structural layer.
  • the irradiation device that irradiates the modeling surface with the energy beam, the supply device that supplies the material, and the relative positional relationship between the irradiation position of the energy beam and the modeling surface are changed.
  • At least one of the modeling surface and the irradiation position of the energy beam is moved to form the first structural layer, and the second modeling surface that is at least a part of the surface of the first structural layer is irradiated with the energy beam.
  • the second structure layer is moved to the first structure by moving at least one of the second modeling surface and the irradiation position of the energy beam in a second movement mode different from the first movement mode.
  • Molding system for forming the upper are provided.
  • the apparatus includes an irradiation device that irradiates an energy beam and a supply device that supplies a material, and melts the supplied material by irradiating the first modeling surface with the energy beam.
  • the first molten layer is formed to form a first structural layer, and the energy beam is applied to the second modeling surface that is at least a part of the surface of the first structural layer.
  • the second structural layer is formed by melting the material to form a second molten pool having a size different from that of the first molten pool in at least one of the directions along the surface of the first structural layer.
  • a modeling system for forming on the first structural layer is provided.
  • the apparatus includes: an irradiation device that irradiates an energy beam; and a supply device that supplies a material, and irradiates the first modeling surface with the energy beam and performs the first operation per unit time or per unit area.
  • the first structural layer is formed by supplying the material at a supply amount of 1 to form the first molten pool, and the energy is applied to a second modeling surface that is at least a part of the surface of the first structural layer. Irradiating a beam and supplying the material at a second supply amount different from the first supply amount per unit time or per unit area to form a second molten pool on the second modeling surface
  • a modeling system for forming a second structural layer on the first structural layer is provided.
  • the apparatus includes: an irradiation apparatus that irradiates an energy beam; and a supply apparatus that supplies a material.
  • the first structural surface is irradiated with the energy beam to form a first structural layer, and the first Irradiating the energy beam onto a second modeling surface that is at least a part of the surface of the one structural layer to form a second structural layer on the first structural layer, and having a resistance to destruction of the first structural layer
  • the modeling system which makes lower than the resistance with respect to the destruction of the said 2nd structure layer is provided.
  • the apparatus includes an irradiation device that irradiates an energy beam and a supply device that supplies a material, irradiates the first modeling surface with the energy beam and supplies the first material as the material.
  • a first structure layer Forming a first structure layer, irradiating a second modeling surface that is at least a part of the surface of the first structure layer with the energy beam, and supplying a second material as the material to form the second structure layer;
  • a modeling system is provided which is formed on a first structural layer, and the first material has a weaker bonding force with the first modeling surface than the second material.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the modeling system of this embodiment.
  • FIG. 2A to FIG. 2C is a cross-sectional view illustrating a state where light is irradiated and a modeling material is supplied in a certain region on the workpiece.
  • 3A, 3C, and 3E are cross-sectional views illustrating a process of forming a three-dimensional structure, and are illustrated in FIGS. 3B, 3D, and 3A.
  • Each of (f) is a top view which shows the process of forming a three-dimensional structure.
  • FIG. 4A is a plan view showing a molten pool for forming the lowermost structural layer
  • FIG. 4B is a melt for forming other structural layers other than the lowermost structural layer.
  • FIG. 5 is a graph showing the light intensity for forming the lowermost structural layer and the light intensity for forming other structural layers other than the lowermost structural layer.
  • 6A is a cross-sectional view showing the defocus amount of light for forming the lowermost structural layer, and FIG. 6B forms another structural layer other than the lowermost structural layer.
  • FIG. 6C is a graph showing the intensity distribution on the modeling surface of the light for forming the lowermost structural layer, and FIG. ) Is a graph showing the intensity distribution on the modeling surface of light for forming other structural layers other than the lowermost structural layer.
  • FIG. 7A is a timing chart showing the light irradiation time for forming the lowermost structural layer, and FIG.
  • FIG. 7B is for forming other structural layers other than the lowermost structural layer. It is a timing chart which shows the irradiation time of the light.
  • FIG. 8A is a timing chart showing the light irradiation time for forming the lowermost structural layer
  • FIG. 8B is for forming other structural layers other than the lowermost structural layer. It is a timing chart which shows the irradiation time of the light.
  • FIG. 9A is a graph showing the supply amount of the modeling material when forming the lowermost structural layer and the supply amount of the modeling material when forming other structural layers other than the lowermost structural layer
  • FIG. 9B is a cross-sectional view showing the modeling material supplied when forming the lowermost structural layer on the modeling surface
  • FIG. 9C shows another structure other than the lowermost structural layer. It is sectional drawing which shows the modeling material supplied when forming a layer on a modeling surface. 10 (a) and 10 (b) are cross-sectional views showing how the lowermost structural layer is formed, and FIG. 10 (c) and FIG. 10 (d) are the lowermost structure. It is sectional drawing which shows a mode that structure layers other than a layer are formed.
  • FIG. 11 is a graph showing the moving speed of the modeling head when forming the lowermost structural layer and the moving speed of the modeling head when forming other structural layers other than the lowermost structural layer.
  • FIG. 12F is a cross-sectional view showing one step of the first characteristic changing operation for changing the size of the structural layer by changing the size of the molten pool.
  • FIG. 13A to FIG. 13F is a cross-sectional view showing one step of the first characteristic changing operation for changing the size of the structural layer by changing the size of the molten pool.
  • FIG. 14A is a cross-sectional view showing a three-dimensional structure formed by the second modeling operation including the first characteristic changing operation
  • FIG. 14B is formed by the modeling operation of the first comparative example.
  • FIG. 14C and FIG. 14D each show a three-dimensional structure formed by the second modeling operation including the first characteristic changing operation. It is sectional drawing which shows a mode that it isolate
  • FIG. 15A is a plan view showing a three-dimensional structure formed by the second modeling operation including the first characteristic changing operation
  • FIG. 16 is a graph showing the light intensity for forming the lowermost structural layer and the light intensity for forming other structural layers other than the lowermost structural layer.
  • FIG. 17 is a graph showing the supply amount of the modeling material when forming the lowermost structural layer and the supply amount of the modeling material when forming other structural layers other than the lowermost structural layer.
  • FIG. 18A is a plan view showing a three-dimensional structure formed by the second modeling operation including the second characteristic changing operation
  • FIG. 18B is a diagram showing the second characteristic changing operation.
  • FIG. 19A is a cross-sectional view showing the wettability of the modeling material for forming the lowermost structural layer
  • FIG. 19B forms other structural layers other than the lowermost structural layer. It is sectional drawing which shows the wettability of the modeling material for this.
  • FIG. 20A is a plan view showing a three-dimensional structure formed by the second modeling operation including the third characteristic changing operation
  • FIG. 20B is a diagram showing the third characteristic changing operation. It is sectional drawing which shows a mode that the three-dimensional structure formed by 2 modeling operation
  • FIG. 20A is a plan view showing a three-dimensional structure formed by the second modeling operation including the third characteristic changing operation
  • FIG. 20B is a diagram showing the third characteristic changing operation. It is sectional drawing which shows a mode that the three-dimensional structure formed by 2 modeling operation
  • FIG. 20A is a cross-sectional view showing the wettability of the modeling material for
  • FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a three-dimensional structure according to a first modification.
  • FIG. 22A to FIG. 22D is a cross-sectional view showing a three-dimensional structure of a second modification.
  • FIG. 23A to FIG. 23C is a cross-sectional view showing a three-dimensional structure of a third modification.
  • FIG. 24A to FIG. 24C is a cross-sectional view showing a three-dimensional structure of a fourth modified example.
  • LMD Laser Metal Deposition
  • Laser overlay welding is available for direct metal deposition, direct energy deposition, laser cladding, laser engineered net shaping, direct write fabrication, and laser consolidation.
  • each of the X-axis direction and the Y-axis direction is a horizontal direction (that is, a predetermined direction in the horizontal plane), and the Z-axis direction is a vertical direction (that is, a direction orthogonal to the horizontal plane). Yes, it is substantially the vertical direction or the direction of gravity).
  • the rotation directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis are referred to as a ⁇ X direction, a ⁇ Y direction, and a ⁇ Z direction, respectively.
  • the Z-axis direction may be the gravity direction.
  • the XY plane may be the horizontal direction.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the modeling system 1 of the present embodiment.
  • the modeling system 1 is a three-dimensional structure (that is, a three-dimensional object having a size in any of the three-dimensional directions, and a three-dimensional object, in other words, an object having a size in the X, Y, and Z directions. ) ST can be formed.
  • the modeling system 1 can form the three-dimensional structure ST on the workpiece W that is a basis for forming the three-dimensional structure ST (for example, at least one of a base material, a workpiece, and a workpiece). .
  • the modeling system 1 can form the three-dimensional structure ST by performing additional processing on the workpiece W. When the workpiece W is a stage 13 described later, the modeling system 1 can form the three-dimensional structure ST on the stage 13.
  • the modeling system 1 When the workpiece W is an existing structure held by the stage 13 (note that the existing structure may be another three-dimensional structure ST formed by the modeling system 1), the modeling system 1 The three-dimensional structure ST can be formed on the existing structure. In this case, the modeling system 1 may form the three-dimensional structure ST integrated with the existing structure. The operation of forming the three-dimensional structure ST integrated with the existing structure is equivalent to the operation of adding a new structure to the existing structure. Or the modeling system 1 may form the three-dimensional structure ST separable from the existing structure.
  • FIG. 1 shows an example in which the workpiece W is an existing structure held by the stage 13. In the following, the description will be given using an example in which the workpiece W is an existing structure held by the stage 13.
  • the modeling system 1 can form a modeled object by the laser overlay welding method. That is, it can be said that the modeling system 1 is a 3D printer that forms an object using the additive manufacturing technique.
  • the additive manufacturing technology is also referred to as rapid prototyping, rapid manufacturing, or additive manufacturing.
  • the modeling system 1 forms the modeled object by processing the modeling material M with the light EL.
  • light EL for example, at least one of infrared light, visible light, and ultraviolet light can be used, but other types of light may be used.
  • the light EL is laser light.
  • the modeling material M is a material that can be melted by irradiation with light EL having a predetermined intensity or higher.
  • a modeling material M for example, at least one of a metallic material and a resinous material can be used. However, other materials different from the metallic material and the resinous material may be used as the modeling material M.
  • the modeling material M is a powdery or granular material. That is, the modeling material M is a granular material.
  • the modeling material M may not be a granular material, and for example, a wire-shaped modeling material or a gaseous modeling material may be used.
  • the modeling system 1 may form a modeled object by processing the modeling material M with an energy beam such as a charged particle beam.
  • the modeling system 1 includes a modeling head 11, a head drive system 12, a stage 13, and a control device 14, as shown in FIG. Furthermore, the modeling head 11 includes an irradiation system 111 and a material nozzle (that is, at least a part of a supply system that supplies the modeling material M) 112.
  • the irradiation system 111 is an optical system (for example, a condensing optical system) for emitting the light EL from the emitting unit 113. Specifically, the irradiation system 111 is optically connected to a light source (not shown) that emits light EL via an optical transmission member (not shown) such as an optical fiber. The irradiation system 111 emits light EL propagating from the light source via the light transmission member. The irradiation system 111 irradiates light EL from the irradiation system 111 downward (that is, on the ⁇ Z side). A stage 13 is disposed below the irradiation system 111.
  • a light source not shown
  • an optical transmission member such as an optical fiber.
  • the irradiation system 111 emits light EL propagating from the light source via the light transmission member.
  • the irradiation system 111 irradiates light EL from the irradiation system 111 downward (that is, on the
  • the irradiation system 111 can irradiate the light EL toward the workpiece W. Specifically, the irradiation system 111 irradiates the light EL to the irradiation area EA having a predetermined shape set on the workpiece W as an area to which the light EL is irradiated (typically condensed). Furthermore, the state of the irradiation system 111 can be switched between a state in which the irradiation area EA is irradiated with the light EL and a state in which the irradiation area EA is not irradiated with the light EL under the control of the control device 14.
  • the direction of the light EL emitted from the irradiation system 111 is not limited to just below (that is, the direction that coincides with the Z axis), and may be, for example, a direction inclined by a predetermined angle with respect to the Z axis.
  • the irradiation area EA may be, for example, a circular area, or may have another shape (for example, a rectangular shape).
  • the material nozzle 112 has a supply outlet (that is, supply port) 114 for supplying the modeling material M.
  • the material nozzle 112 supplies the modeling material M from the supply outlet 114 (for example, injection, ejection, or injection).
  • the material nozzle 112 is physically connected to a material supply device (not shown) that is a supply source of the modeling material M.
  • a powder transmission member such as a pipe (not shown) may be interposed between the material supply device and the material nozzle.
  • the material nozzle 112 supplies the modeling material M supplied from the material supply device via the powder transmission member.
  • the material nozzle 112 is drawn in a tube shape.
  • the shape of the material nozzle 112 is not limited to this tube shape.
  • the material nozzle 112 supplies the modeling material M downward (that is, on the ⁇ Z side).
  • a stage 13 is disposed below the material nozzle 112.
  • the material nozzle 112 supplies the modeling material M toward the workpiece W.
  • the traveling direction of the modeling material M supplied from the material nozzle 112 is a direction inclined by a predetermined angle (an acute angle as an example) with respect to the Z axis, but is directly below (that is, a direction coincident with the Z axis). May be.
  • a plurality of material nozzles 112 may be provided.
  • the material nozzle 112 is aligned with the irradiation system 111 such that the irradiation system 111 supplies the modeling material M toward the irradiation area EA where the light EL is irradiated. That is, the material nozzle 112 and the irradiation are set so that the supply area MA and the irradiation area EA set on the workpiece W as the area where the material nozzle 112 supplies the modeling material M coincides (or at least partially overlaps).
  • the system 111 is aligned.
  • the material nozzle 112 may be positioned so as to supply the modeling material M to the molten pool MP formed on the workpiece W by the light EL emitted from the irradiation system 111.
  • the material nozzle 112 may be aligned so that the supply region MA for supplying the modeling material M and the region of the molten pool MP partially overlap each other.
  • the head drive system 12 moves the modeling head 11.
  • the head drive system 12 moves the modeling head 11 along each of the X axis, the Y axis, and the Z axis.
  • the head drive system 12 may move the modeling head 11 along at least one of the ⁇ X direction, the ⁇ Y direction, and the ⁇ Z direction in addition to the X axis, the Y axis, and the Z axis.
  • the head drive system 12 includes, for example, a motor.
  • the irradiation area EA also moves with respect to the work W on the work W.
  • the head drive system 12 can change the positional relationship between the workpiece W and the irradiation area EA (in other words, the positional relationship between the stage 13 holding the workpiece W and the irradiation area EA) by moving the modeling head 11. It is. Moreover, the head drive system 12 can change the positional relationship between the workpiece W and the supply area MA (in other words, the positional relationship between the stage 13 holding the workpiece W and the supply area MA) by moving the modeling head 11. It is.
  • the head driving system 12 may move the irradiation system 111 and the material nozzle 112 separately. Specifically, for example, the head drive system 12 adjusts at least one of the position of the ejection unit 113, the orientation (or orientation) of the ejection unit 113, the position of the supply outlet 114, and the orientation (or orientation) of the supply outlet 114. It may be possible. In this case, the irradiation area EA where the irradiation optical system 111 irradiates the light EL and the supply area MA where the material nozzle 112 supplies the modeling material M can be controlled separately.
  • Stage 13 can hold workpiece W.
  • the stage 13 can further release the held workpiece W.
  • the irradiation system 111 described above irradiates the light EL in at least a part of the period in which the stage 13 holds the workpiece W.
  • the material nozzle 112 described above supplies the modeling material M in at least a part of the period in which the stage 13 holds the workpiece W.
  • a part of the modeling material M supplied by the material nozzle 112 may be scattered or spilled from the surface of the workpiece W to the outside of the workpiece W (for example, around the stage 13).
  • the modeling system 1 may include a collection device that collects the scattered modeling material M around the stage 13.
  • the control device 14 controls the operation of the modeling system 1.
  • the control device 14 may include, for example, a calculation device such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit), or a storage device such as a memory.
  • the control device 14 functions as a device that controls the operation of the modeling system 1 when the arithmetic device executes a computer program.
  • This computer program is a computer program for causing the control device 14 (for example, an arithmetic device) to perform (that is, execute) an operation to be described later that should be performed by the control device 14. That is, this computer program is a computer program for causing the control device 14 to function so as to cause the modeling system 1 to perform an operation described later.
  • the computer program executed by the arithmetic device may be recorded in a memory (that is, a recording medium) included in the control device 14, or any storage medium that is built in the control device 14 or externally attached to the control device 14. (For example, hard disk or semiconductor memory).
  • the arithmetic device may download a computer program to be executed from a device external to the control device 14 via a network interface.
  • the control device 14 may not be provided inside the modeling system 1, and may be provided as a server or the like outside the modeling system 1, for example.
  • the control device 14 and the modeling system 1 may be connected by a wired and / or wireless network (or a data bus and / or a communication line).
  • a wired network for example, a network using a serial bus type interface represented by at least one of IEEE 1394, RS-232x, RS-422, RS-423, RS-485, and USB may be used.
  • a network using a parallel bus interface may be used as the wired network.
  • a network using an interface compliant with Ethernet (registered trademark) represented by at least one of 10BASE-T, 100BASE-TX, and 1000BASE-T may be used.
  • a network using radio waves may be used.
  • An example of a network that uses radio waves is a network that conforms to IEEE 802.1x (for example, at least one of a wireless LAN and Bluetooth (registered trademark)).
  • a network using infrared rays may be used.
  • a network using optical communication may be used as the wireless network.
  • the control device 14 and the modeling system 1 may be configured so that various types of information can be transmitted and received via a network.
  • control device 14 may be capable of transmitting information such as commands and control parameters to the modeling system 1 via a network.
  • the modeling system 1 may include a receiving device that receives information such as commands and control parameters from the control device 14 via the network.
  • the 1st control apparatus which performs a part of process which the control apparatus 14 performs is provided in the modeling system 1, the 2nd which performs the other part of the process which the control apparatus 14 performs
  • a control device may be provided outside the modeling system 1.
  • the recording medium may include a device capable of recording a computer program (for example, a general-purpose device or a dedicated device in which the computer program is implemented in a state in which the computer program can be executed in at least one form such as software and firmware).
  • each process and function included in the computer program may be realized by a logical processing block realized in the control device 14 by the control device 14 (that is, the computer) executing the computer program, It may be realized by hardware such as a predetermined gate array (FPGA, ASIC) provided in the control device 14, or a logical processing block and a partial hardware module that realizes a part of hardware are mixed. It may be realized in the form of
  • the control device 14 controls the emission mode of the light EL by the irradiation system 111.
  • the emission mode includes, for example, at least one of the intensity of the light EL and the light emission timing.
  • the emission mode includes, for example, at least one of the length of the light emission time of the pulsed light and the ratio of the light emission time of the pulsed light to the extinction time (so-called duty ratio). Also good.
  • the control device 14 controls the movement mode of the modeling head 11 by the head drive system 12.
  • the movement mode includes, for example, at least one of a movement amount, a movement speed, a movement direction, and a movement timing.
  • control device 14 controls the supply mode of the modeling material M by the material nozzle 112.
  • the supply mode includes, for example, a supply amount (particularly, a supply amount per unit time).
  • the control device 14 may simultaneously control the emission mode of the light EL by the irradiation system 111 and the supply mode of the modeling material M by the material nozzle 112.
  • the modeling system 1 performs a modeling operation for forming the three-dimensional structure ST as described above.
  • the modeling system 1 compares the first modeling operation, which is a basic modeling operation for forming the three-dimensional structure ST on the workpiece W, with the three-dimensional structure ST formed by the first modeling operation.
  • At least one of the second modeling operation that is a modeling operation for forming the three-dimensional structure ST that can be easily separated (in other words, removed) from the workpiece W is performed.
  • the first modeling operation and the second modeling operation will be described in order.
  • the modeling system 1 forms the three-dimensional structure ST on the workpiece W based on the three-dimensional model data (for example, CAD (Computer Aided Design) data) of the three-dimensional structure ST to be formed.
  • the three-dimensional model data includes data representing the shape (particularly the three-dimensional shape) of the three-dimensional structure ST.
  • measurement data of a three-dimensional object measured by a measurement device provided in the modeling system 1 may be used.
  • measurement data of a 3D shape measuring machine provided separately from the modeling system 1 may be used.
  • a contact-type three-dimensional measuring machine and a non-contact type three-dimensional measuring machine having a probe that can move with respect to the workpiece W and can contact the workpiece W.
  • non-contact type 3D measuring machines include pattern projection 3D measuring machines, optical cutting 3D measuring machines, time-of-flight 3D measuring machines, and moire topography 3D measuring machines.
  • a holographic interferometric 3D measuring machine, a CT (Computed Tomography) 3D measuring machine, and an MRI (Magnetic Resonance Imaging) 3D measuring machine As the three-dimensional model data, design data of the three-dimensional structure ST may be used.
  • the modeling system 1 sequentially forms, for example, a plurality of layered partial structures (hereinafter referred to as “structural layers”) SL arranged along the Z-axis direction in order to form the three-dimensional structure ST.
  • structural layers layered partial structures
  • the modeling system 1 sequentially forms a plurality of structural layers SL obtained one by one by cutting the three-dimensional structure ST along the Z-axis direction.
  • a three-dimensional structure ST that is a stacked structure in which a plurality of structural layers SL are stacked is formed.
  • a flow of operations for forming the three-dimensional structure ST by sequentially forming the plurality of structural layers SL one by one will be described.
  • each structural layer SL Under the control of the control device 14, the modeling system 1 sets the irradiation area EA in a desired area on the modeling surface MS corresponding to the surface of the workpiece W or the surface of the formed structural layer SL, and the irradiation area EA Then, the light EL is emitted from the irradiation system 111. Note that an area occupied by the light EL emitted from the irradiation system 111 on the modeling surface MS may be referred to as an irradiation area EA. Moreover, the modeling system 1 does not need to set the irradiation area EA in the desired area on the modeling surface MS.
  • an area occupied by the light EL emitted from the irradiation system 111 on the modeling surface MS may be referred to as an irradiation area EA.
  • the focus position FP of the light EL (that is, the condensing position, in other words, the position where the light EL is most converged in the Z-axis direction or the traveling direction of the light EL) matches the modeling surface MS. ing. Note that the focus position FP of the light EL may be set at a position shifted in the Z-axis direction from the modeling surface MS. As a result, as shown in FIG.
  • a molten pool that is, a pool of liquid metal or resin or the like melted by the light EL in a desired region on the modeling surface MS by the light EL emitted from the irradiation system 111.
  • MP is formed.
  • the modeling system 1 sets a supply area MA in a desired area on the modeling surface MS under the control of the control device 14 and supplies the modeling material M from the material nozzle 112 to the supply area MA.
  • the modeling system 1 may not set the supply area MA in a desired area on the modeling surface MS. At this time, an area where the modeling material M is supplied from the material nozzle 112 may be referred to as a supply area MA.
  • the supply area MA is set to an area where the molten pool MP is formed. In other words, the supply area MA coincides with the area where the molten pool MP is formed. For this reason, the modeling system 1 will supply the modeling material M from the material nozzle 112 with respect to the molten pool MP, as shown in FIG.2 (b). As a result, the modeling material M supplied to the molten pool MP melts. When the light EL is no longer applied to the molten pool MP as the modeling head 11 moves, the modeling material M melted in the molten pool MP is cooled and solidified (that is, solidified). As a result, as shown in FIG.
  • the solidified modeling material M is deposited on the modeling surface MS.
  • a modeled object is formed by the solidified modeling material M deposit.
  • a modeling thing is formed by performing additional processing which adds the deposit of modeling material M to modeling surface MS.
  • a series of modeling processes including formation of the molten pool MP by irradiation of such light EL, supply of the modeling material M to the molten pool MP, melting of the supplied modeling material M and solidification of the molten modeling material M is performed as modeling. It repeats, changing the position in the XY plane of the modeling head 11 with respect to the surface MS. In other words, including the formation of the molten pool MP, the supply of the modeling material M, the melting of the modeling material M, and the solidification of the molten modeling material M while moving the modeling head 11 along the XY plane with respect to the modeling surface MS. A series of modeling processes is repeated. When the modeling head 11 moves with respect to the modeling surface MS, the irradiation area EA also moves with respect to the modeling surface MS.
  • a series of modeling processes is repeated while moving the irradiation area EA along the XY plane with respect to the modeling surface MS.
  • the light EL is selectively irradiated to the irradiation area EA set in the area where the modeled object should be formed, while the light EL is applied to the irradiation area EA set in the area where the modeled object should not be formed. Is not selectively irradiated.
  • the irradiation area EA is not set in the area where the shaped article should not be formed.
  • the modeling system 1 moves the irradiation area EA along a predetermined movement trajectory on the modeling surface MS, and at a timing according to the distribution of areas where the modeled object is to be formed (that is, the pattern of the structural layer SL).
  • Light EL is irradiated onto the modeling surface MS.
  • the modeling system 1 moves the area where the light EL is to be irradiated along the predetermined movement trajectory on the modeling surface MS, and moves the light when the area is positioned in the area where the modeling object is to be formed.
  • the EL is irradiated onto the modeling surface MS.
  • a structural layer SL corresponding to an aggregate of shaped objects made of the solidified modeling material M is formed on the modeling surface MS.
  • the irradiation area EA is moved with respect to the modeling surface MS.
  • the modeling surface MS may be moved with respect to the irradiation area EA.
  • the modeling system 1 repeatedly performs an operation for forming such a structural layer SL based on the three-dimensional model data under the control of the control device 14. 3A to FIG. 3F, specifically, the control device 14 first slices the three-dimensional model data at the stacking pitch to create slice data. Note that the control device 14 may at least partially correct the slice data according to the characteristics of the modeling system 1.
  • the modeling system 1 corresponds to the structure layer SL # 1 for the operation for forming the first structural layer SL # 1 on the modeling surface MS corresponding to the surface WS of the workpiece W under the control of the control device 14. To be performed based on the three-dimensional model data (that is, slice data corresponding to the structural layer SL # 1).
  • the structural layer SL # 1 is formed on the modeling surface MS as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). Thereafter, the modeling system 1 sets the surface (typically, the upper surface) of the structural layer SL # 1 to a new modeling surface MS, and then the second structural layer SL # on the new modeling surface MS. 2 is formed.
  • the control device 14 first controls the head drive system 12 so that the modeling head 11 moves along the Z axis. Specifically, the control device 14 controls the head drive system 12 so that the irradiation area EA and the supply area MA are set on the surface of the structural layer SL # 1 (that is, a new modeling surface MS). The modeling head 11 is moved toward the + Z side.
  • the focus position FP of the light EL coincides with the new modeling surface MS.
  • the modeling system 1 operates on the structural layer SL # 1 based on the slice data corresponding to the structural layer SL # 2 in the same operation as the operation of forming the structural layer SL # 1 under the control of the control device 14.
  • the structural layer SL # 2 is formed.
  • the structural layer SL # 2 is formed.
  • the same operation is repeated until all the structural layers SL constituting the three-dimensional structure to be formed on the workpiece W are formed.
  • FIGS. 3E and 3F a plurality of structural layers SL are stacked along the Z axis (that is, along the direction from the bottom surface to the top surface of the molten pool MP).
  • a three-dimensional structure ST is formed by the stacked structure.
  • (2-2) Second modeling operation (modeling operation of the three-dimensional structure ST that can be easily separated from the workpiece W) Subsequently, the second modeling operation for forming the three-dimensional structure ST that can be easily separated (in other words, removed) from the workpiece W as compared with the three-dimensional structure ST formed by the first modeling operation will be described.
  • the second modeling operation is a modeling operation that forms the three-dimensional structure ST by sequentially forming the plurality of structural layers SL.
  • the second modeling operation is different from the first modeling operation described above in that it includes an operation for forming the three-dimensional structure ST that can be easily separated from the workpiece W.
  • Other features of the second modeling operation may be the same as other features of the first modeling operation.
  • an operation for forming the three-dimensional structure ST that can be easily separated from the workpiece W will be described.
  • the modeling system 1 includes a plurality of structures constituting the three-dimensional structure ST as operations for forming the three-dimensional structure ST that can be easily separated from the workpiece W under the control of the control device 14.
  • a characteristic changing operation is adopted in which a part of the characteristics of the layer SL is changed to a characteristic different from the characteristics of some of the other structural layers SL.
  • the modeling system 1 performs, as the characteristic changing operation, the lowermost structural layer SL among the plurality of structural layers SL (typically, the first layer formed on the modeling surface MS corresponding to the surface WS).
  • the structural layer SL # 1) has a characteristic other than the lowermost structural layer SL among the plurality of structural layers SL (typically, other structural layers SL formed on the lowermost structural layer SL).
  • the operation of changing to a characteristic different from the characteristic of the structural layer SL) is adopted.
  • the modeling system 1 performs, as the characteristic change operation, for example, a plurality of structural layers SL positioned in a lower layer including the lowermost structural layer SL among the plurality of structural layers SL.
  • the characteristics of the structural layer SL other than the plurality of structural layers SL located in the lower layer among the plurality of structural layers SL that is, the characteristics of the structural layer SL located above the structural layer SL located in the lower layer
  • the characteristics of the structural layer SL may include the size of the structural layer SL.
  • the characteristics of the structural layer SL include the size of the structural layer SL in at least one direction along the modeling surface MS (typically, at least one direction intersecting the stacking direction of the plurality of structural layers SL). May be.
  • the size of the structural layer SL may be referred to as the width of the structural layer SL.
  • the size of the structural layer SL means the size of the structural layer SL in at least one direction along the modeling surface MS.
  • the size of the structural layer SL can be the size of the structural layer SL in any direction in the XY plane.
  • the modeling system 1 sets the size of the lowermost structural layer SL (hereinafter, appropriately referred to as “structural layer SL_lowest”) as the characteristic changing operation, and changes the size of the structural layer SL other than the structural layer SL_lowest (hereinafter, appropriately “ A first characteristic changing operation for changing to a size different from the size of the structural layer SL_upper ”is performed.
  • the size of each structural layer SL may be the size of the structural layer SL in the same direction. More specifically, the modeling system 1 performs, for example, an operation for making the size of the structural layer SL_lowest smaller than the size of the structural layer SL_upper as the first characteristic changing operation.
  • the size of the structural layer SL_lowest is smaller than the size of the structural layer SL_upper, the size of the structural layer SL_lowest is not smaller than the size of the structural layer SL_upper. Is easily separated from the workpiece W.
  • the structural layer SL_lowest is separated from the work W, the structural layer SL_upper that is integrated with the work W via the structural layer SL_lowest is also separated from the work W.
  • the separation of the three-dimensional structure ST from the workpiece W is facilitated as compared with the case where the three-dimensional structure ST is formed by the first modeling operation.
  • the characteristics of the structural layer SL may include resistance to destruction of the structural layer SL (in other words, resistance to breakage, for example, toughness).
  • the characteristics of the structural layer SL may include the brittleness (in other words, brittleness) of the structural layer SL.
  • the modeling system 1 changes the resistance against the destruction of the lowermost structural layer SL_lowest to a different resistance from the resistance against the destruction of the other structural layers SL_upper other than the structural layer SL_lowest as the characteristic changing operation.
  • a second characteristic changing operation is performed. More specifically, the modeling system 1 performs, for example, an operation for making the resistance to destruction of the structural layer SL_lowest lower than the resistance to destruction of the structural layer SL_upper as the second characteristic changing operation.
  • the structural layer SL_upper may be formed in the same manner as the structural layer SL formed by the first modeling operation.
  • the modeling system 1 has a resistance to the destruction of the structural layer SL_lowest as the second characteristic changing operation, and the structural layer SL (typically, the structural layer SL_lowest) is formed by the first modeling operation. You may perform the operation
  • the resistance to destruction of the structural layer SL_lowest is low, the resistance to destruction of the structural layer SL_lowest is not low (that is, the structural layer SL (typically in the first modeling operation)
  • the structural layer SL_lowest is easily broken.
  • the second characteristic changing operation is an operation for making the structural layer SL_lowest more easily destroyed than the structural layer SL_upper.
  • the structural layer SL_lowest is destroyed, the structural layer SL_upper integrated with the work W is separated from the work W via the structural layer SL_lowest.
  • separation of the three-dimensional structure ST from the workpiece W is facilitated.
  • the characteristics of the structural layer SL may include a bonding force (in other words, adhesion force) of the structural layer SL to the workpiece W.
  • the modeling system 1 changes the bonding force of the lowermost structural layer SL_lowest to the workpiece W as a characteristic changing operation to a bonding force different from the bonding force of the other structural layer SL_upper to the workpiece W other than the structural layer SL_lowest.
  • a third characteristic changing operation is performed. More specifically, the modeling system 1 performs an operation for making the bonding force of the structural layer SL_lowest to the workpiece W weaker than the bonding force of the structural layer SL_upper to the workpiece W as the third characteristic changing operation.
  • the structural layer SL_upper may be formed in the same manner as the structural layer SL formed by the first modeling operation.
  • the modeling system 1 uses the bonding force of the structural layer SL_lowest to the workpiece W as the third characteristic changing operation, and the structural layer SL (typically, the structural layer SL_lowest) is formed by the first modeling operation. You may perform the operation
  • the bonding force of the structural layer SL_lowest to the workpiece W is weakened, the bonding force of the structural layer SL_lowest to the workpiece W is not weakened (that is, the structural layer SL (typical in the first modeling operation)
  • the structural layer SL_lowest is easily separated from the workpiece W.
  • the structural layer SL_upper coupled to the work W via the structural layer SL_lowest is also separated from the work W.
  • the separation of the three-dimensional structure ST from the workpiece W is facilitated as compared with the case where the three-dimensional structure ST is formed by the first modeling operation.
  • the modeling system 1 may change, for example, the formation conditions when forming the structural layer SL.
  • the modeling system 1 may change the formation conditions when forming the structural layer SL_lowest to the formation conditions different from the formation conditions when forming the structural layer SL_upper.
  • the formation conditions in the first characteristic changing operation may include the size of the molten pool MP.
  • the formation conditions may include the size of the molten pool MP in at least one direction along the modeling surface MS.
  • the size of the molten pool MP may be referred to as the width of the molten pool MP.
  • the size of the molten pool MP means the size of the molten pool MP in at least one direction along the modeling surface MS.
  • the size of the molten pool MP can be set to an arbitrary direction in the XY plane.
  • the modeling system 1 may change the size of the molten pool MP for forming the structural layer SL_lowest to a size different from the size of the molten pool MP for forming the structural layer SL_upper.
  • the size of each molten pool MP should just be taken as the size of the molten pool MP in the same direction.
  • the modeling system 1 sets the size of the molten pool MP for forming the structural layer SL_lowest to form the structural layer SL_upper. It may be smaller than the size of the molten pool MP. For example, as illustrated in FIG.
  • the molten pool MP formed on the modeling surface MS may become circular in the direction along the modeling surface MS.
  • the size of the molten pool MP may be referred to as the diameter of the molten pool MP.
  • the size of the molten pool MP differs in two directions orthogonal to each other along the modeling surface MS, for example, when the molten pool MP has an elliptical shape, the size of the molten pool MP in any one direction is set to It is good also as size.
  • the size along the Y direction of the molten pool MP for forming SL_lowest is compared with the size along the Y direction of the molten pool MP for forming the structural layer SL_upper.
  • the modeling system 1 may control the characteristics of the light EL irradiated by the irradiation system 111.
  • the modeling system 1 may change the characteristic of the light EL for forming the structural layer SL_lowest to a characteristic different from the characteristic of the light EL for forming the structural layer SL_upper. That is, when the modeling system 1 forms the structural layer SL_lowest, the characteristics of the light EL are the first characteristics for forming the structural layer SL_lowest (that is, for forming the small-sized molten pool MP). May be set.
  • the characteristics of the light EL are set to the second for forming the structural layer SL_upper (that is, for forming the large-sized molten pool MP).
  • a characteristic (typically, the second characteristic is different from the first characteristic) may be set.
  • the second characteristic can also be referred to as a characteristic of the light EL for forming the molten pool MP having a larger size than the small-sized molten pool MP formed by the light EL having the first characteristic.
  • the characteristics of the light EL in the first characteristic changing operation may include the intensity of the light EL per unit area (or energy per unit area) on the modeling surface MS.
  • the energy may be referred to as an energy amount.
  • the modeling system 1 may set the intensity of the light EL per unit area to the first intensity when forming the structural layer SL_lowest.
  • the modeling system 1 may set the intensity of the light EL per unit area to a second intensity larger than the first intensity when forming the structural layer SL_upper. .
  • the structural layer SL_lowest when forming the structural layer SL_lowest, at least one of energy transmitted from the light EL to the modeling surface MS per unit area and energy transmitted from the light EL to the modeling surface MS per unit time. Is at least one of energy transmitted from the light EL to the modeling surface MS per unit area and energy transmitted from the light EL to the modeling surface MS per unit time when forming the structural layer SL_upper. Less than. As the energy transmitted from the light EL to the modeling surface MS per unit area or unit time decreases, the modeling material M that melts on the modeling surface MS due to the irradiation of the light EL decreases.
  • the modeling material M melted on the modeling surface MS when forming the structural layer SL_lowest is less than the modeling material M melted on the modeling surface MS when forming the structural layer SL_upper.
  • the smaller the modeling material M melted on the modeling surface MS the smaller the size of the molten pool MP composed of the melted modeling material M.
  • the size of the molten pool MP formed on the modeling surface MS when forming the structural layer SL_lowest is smaller than the size of the molten pool MP formed on the modeling surface MS when forming the structural layer SL_upper.
  • the characteristic of the light EL may be the intensity of the light EL per unit area per unit time (or energy per unit area) on the modeling surface MS.
  • the size of the structural layer SL_lowest becomes smaller than the size of the structural layer SL_upper, and the structural layer SL_lowest is easily separated from the workpiece W.
  • the characteristics of the light EL in the first characteristic changing operation may include a defocus amount of the light EL with respect to the modeling surface MS.
  • the “defocus amount of the light EL with respect to the modeling surface MS” referred to here is a direction intersecting the modeling surface MS (typically, an orthogonal direction, for example, the Z-axis direction or the traveling direction of the light EL). ) May mean the amount of deviation between the modeling surface MS and the focus position FP of the light EL.
  • the modeling system 1 may set the defocus amount of the light EL to the first defocus amount when forming the structural layer SL_lowest.
  • the modeling system 1 may set the defocus amount of the light EL to a second defocus amount smaller than the first defocus amount when forming the structural layer SL_upper.
  • the defocus amount of the light EL becomes larger than zero (that is, the focus position of the light EL).
  • the defocus amount of the light EL is set so that the FP is set at a position shifted in the Z-axis direction from the modeling surface MS, and (ii) when forming the structural layer SL_upper, FIG.
  • the defocus amount of the light EL may be set so that the defocus amount of the light EL becomes zero (that is, the focus position FP of the light EL is set on the modeling surface MS).
  • the defocus amount of the light EL is larger than when forming the structural layer SL_upper (in other words, the focus position FP of the light EL). Is set to a position greatly deviated in the Z-axis direction from the modeling surface MS than when the structural layer SL_upper is formed), and (ii) the structural layer SL_upper is formed.
  • the defocus amount of the light EL is smaller than that in the case where the structural layer SL_lowest is formed (that is, the focus position FP of the light EL is more in the Z-axis direction from the modeling surface MS than in the case where the structural layer SL_lowest is formed.
  • the defocus amount of the light EL may be set so that it is set at a slightly deviated position.
  • the intensity distribution of the light EL on the modeling surface MS is an intensity that can melt the modeling material M (specifically, a predetermined intensity). The distribution is such that the range of the light EL having an intensity equal to or greater than the threshold value is narrowed.
  • the defocus amount of the light EL when the defocus amount of the light EL is large, the range on which the light EL is irradiated on the modeling surface MS becomes wide, but as a whole, only the light EL with a small intensity is irradiated. The energy transmitted per unit area or unit time from the light EL to the modeling surface MS is reduced.
  • the intensity distribution of the light EL on the modeling surface MS is a range of the light EL having an intensity for melting the modeling material M as shown in FIG. The distribution is such that is relatively wide.
  • the energy transmitted from the light EL per unit area or unit time is larger than in the above case.
  • the energy transmitted per unit area or unit time from the light EL with a large defocus amount to the modeling surface MS per unit area or unit with respect to the modeling surface MS from the light EL with a small defocus amount Less energy is transferred per hour.
  • the energy transmitted per unit area or per unit time from the light EL to the modeling surface MS when forming the structural layer SL_lowest is from the light EL to the modeling surface MS when forming the structural layer SL_upper.
  • the size of the molten pool MP formed on the modeling surface MS when forming the structural layer SL_lowest is smaller than the size of the molten pool MP formed on the modeling surface MS when forming the structural layer SL_upper.
  • the size of the structural layer SL_lowest becomes smaller than the size of the structural layer SL_upper, and the structural layer SL_lowest is easily separated from the workpiece W.
  • the characteristic of the light EL in the first characteristic changing operation may include the irradiation time of the light EL per unit area.
  • the modeling system 1 may set the irradiation time of the light EL to a short first irradiation time when forming the structural layer SL_lowest.
  • the modeling system 1 may set the irradiation time of the light EL to a second irradiation time longer than the first irradiation time.
  • the modeling system 1 may irradiate pulsed light that is intermittently switched on and off as the light EL as illustrated in FIG.
  • the modeling system 1 may irradiate the light EL intermittently or in pulses when forming the structural layer SL_lowest.
  • the modeling system 1 forms the structural layer SL_upper, as shown in FIG. 7B, irradiation and non-irradiation are not switched intermittently (that is, continuous irradiation continues).
  • You may irradiate light as light EL.
  • the modeling system 1 may continuously irradiate the light EL when forming the structural layer SL_upper.
  • the irradiation time of the light EL is shortened by an amount corresponding to the time when the light EL is not irradiated as compared with the case where the structural layer SL_upper is formed.
  • the modeling system 1 forms the structural layer SL_lowest, as illustrated in FIG. 8A, pulsed light having a small duty ratio indicating the proportion of time during which the light EL is irradiated is used as the light EL. It may be irradiated.
  • the modeling system 1 irradiates a pulsed light having a duty ratio larger than that in the case of FIG.
  • the duty ratio of the light EL may be the ratio of the irradiation time to the period when the light EL repeats irradiation and non-irradiation periodically.
  • the irradiation time of the light EL is shortened by a smaller duty ratio than when the structural layer SL_upper is formed. The shorter the irradiation time of the light EL per unit area, the smaller the energy transmitted from the light EL to the modeling surface MS per unit area or unit time.
  • the energy transmitted from the light EL to the modeling surface MS per unit area or unit time is less when the irradiation time is shorter than when the irradiation time is long. Therefore, the energy transmitted from the light EL to the modeling surface MS per unit area or per unit time when forming the structural layer SL_lowest is from the light EL to the modeling surface MS when forming the structural layer SL_upper. Less energy is transferred per unit area or per unit time. For this reason, the size of the molten pool MP formed on the modeling surface MS when forming the structural layer SL_lowest is smaller than the size of the molten pool MP formed on the modeling surface MS when forming the structural layer SL_upper.
  • the size of the structural layer SL_lowest becomes smaller than the size of the structural layer SL_upper, and the structural layer SL_lowest is easily separated from the workpiece W.
  • the modeling system 1 may control the supply mode of the modeling material M by the material nozzle 112. In this case, the modeling system 1 may change the supply mode of the modeling material M when forming the structural layer SL_lowest to a supply mode different from the supply mode when forming the structural layer SL_upper. That is, when the modeling system 1 forms the structural layer SL_lowest, the first aspect for forming the structural layer SL_lowest (that is, for forming the small-sized molten pool MP) is used as the supply mode of the modeling material M.
  • the supply mode may be set as follows.
  • the modeling system 1 uses a small-sized molten pool for forming the structural layer SL_upper as the supply mode of the modeling material M (that is, for forming the structural layer SL_lowest).
  • the second supply mode (typically, the second supply mode is different from the first supply mode) may be set to form a molten pool MP having a size larger than MP.
  • the supply mode of the modeling material M in the first characteristic changing operation is at least one of the supply amount of the modeling material M per unit time and the supply amount of the modeling material M per unit area (that is, the supply rate of the modeling material M). May be included.
  • the modeling system 1 may set the supply amount of the modeling material M to the first supply amount when forming the structural layer SL_lowest.
  • the modeling system 1 reduces the supply amount of the modeling material M compared to the case of FIG. 9A when forming the structural layer SL_upper (that is, in FIG. 9A).
  • the second supply amount may be set to be smaller than the first supply amount.
  • the light EL is easily shielded by the modeling material M supplied to the modeling surface MS.
  • the modeling material M is melted by irradiation with the light EL, when the modeling material M in an amount exceeding the meltable amount is supplied to the modeling surface MS, at least a part of the supplied modeling material M is the light EL. This is because it can function as a shield that shields the light EL without melting by irradiation. As a result, since the intensity of the light EL reaching the modeling surface MS is reduced, the energy transmitted from the light EL to the modeling surface MS per unit area or unit time is reduced.
  • the modeling system 1 shields at least a part of the supplied modeling material M against the light EL in order to reduce energy transmitted from the light EL to the modeling surface MS per unit area or unit time. It is used as.
  • the supply amount of the modeling material M is small, as illustrated in FIG. 9C, the light EL is hardly shielded by the modeling material M supplied to the modeling surface MS.
  • the intensity of the light EL reaching the modeling surface MS is larger than that in the case of FIG. 9B, the energy transmitted from the light EL to the modeling surface MS per unit area or unit time. Is larger than that in the case of FIG.
  • the energy transmitted per unit area or unit time from the light EL to the modeling surface MS under the condition where the supply amount of the modeling material M is large is the light EL when the supply amount of the modeling material M is small. Is less than the energy transmitted per unit area or per unit time to the modeling surface MS. That is, when the structural layer SL_lowest is formed, energy transmitted from the light EL to the modeling surface MS per unit area or per unit time is transmitted from the light EL to the modeling surface MS when the structural layer SL_upper is formed. Less energy is transferred per unit area or per unit time. For this reason, the size of the molten pool MP formed on the modeling surface MS when forming the structural layer SL_lowest is smaller than the size of the molten pool MP formed on the modeling surface MS when forming the structural layer SL_upper.
  • the size of the structural layer SL_lowest becomes smaller than the size of the structural layer SL_upper, and the structural layer SL_lowest is easily separated from the workpiece W.
  • the size of the molten pool MP composed of the modeling material M that has been melted without being solidified is reduced by the amount of the modeling material M that has been cooled and solidified.
  • at least a part of the supplied modeling material M may be used as a coolant for cooling the molten pool MP in addition to or instead of using the light EL as a shield.
  • the size of the molten pool MP formed on the modeling surface MS when forming the structural layer SL_lowest is smaller than the size of the molten pool MP formed on the modeling surface MS when forming the structural layer SL_upper. Become.
  • the size of the structural layer SL_lowest becomes smaller than the size of the structural layer SL_upper, and the structural layer SL_lowest is easily separated from the workpiece W.
  • the supply mode of the modeling material M in the first characteristic changing operation may include the supply timing (or supply timing) of the modeling material M.
  • the modeling system 1 may supply the modeling material M to the modeling surface MS in advance before irradiating the light EL when forming the structural layer SL_lowest.
  • the modeling system 1 has an amount of modeling material M that can function as a shielding object that at least partially shields the light EL before the light EL is irradiated on the entire surface (or a part) of the modeling surface MS. It may be supplied in advance.
  • FIG. 10B after the modeling material M is supplied to the modeling surface MS, the modeling system 1 may irradiate the light EL.
  • the modeling system 1 does not need to supply the modeling material M during the period of irradiating the light EL as shown in FIG.
  • the modeling material M supplied in advance is supplied from the material nozzle 112 (for example, a newly supplied modeling material M and / or a gas ejected from the material nozzle 112 to supply a new modeling material M). Will not be blown away.
  • the modeling system 1 may supply the modeling material M in at least a part of the period during which the light EL is irradiated. As a result, at least a part of the modeling material M supplied in advance to the modeling surface MS is melted and integrated with the modeling surface MS, so that the structural layer SL_lowest is formed.
  • the modeling system 1 does not have to supply the modeling material M to the modeling surface MS in advance before irradiating the light EL when forming the structural layer SL_upper. . That is, as shown in FIG.
  • the modeling material M is applied to the irradiation area EA of the light EL while irradiating the light EL (or to the molten pool MP).
  • It may be supplied locally.
  • the modeling material M is not supplied to the modeling surface MS in advance, since the modeling material M is locally supplied, the shielding object in which at least a part of the locally supplied modeling material M shields the light EL. The possibility of functioning as is reduced. For this reason, the energy transmitted per unit area or unit time from the light EL to the modeling surface MS is larger than that in the case where a shielding object exists. Therefore, the size of the molten pool MP becomes larger than that in the case where a shield is present.
  • the size of the structural layer SL_lowest becomes smaller than the size of the structural layer SL_upper, and the structural layer SL_lowest is easily separated from the workpiece W.
  • the modeling system 1 may control the movement mode of the modeling head 11.
  • the modeling system 1 may change the movement mode of the modeling head 11 when forming the structural layer SL_lowest to a movement mode different from the movement mode when forming the structural layer SL_upper. That is, when the modeling system 1 forms the structural layer SL_lowest, the movement mode of the modeling head 11 is the first for forming the structural layer SL_lowest (that is, for forming the small-sized molten pool MP). You may set to the movement mode.
  • the movement mode of the modeling head 11 is the molten pool for forming the structural layer SL_upper (that is, the molten pool formed in the first movement mode).
  • the second movement mode typically the second movement mode is different from the first movement mode to form a molten pool MP having a size larger than the size of the MP. Also good.
  • the movement mode in the first characteristic changing operation is a movement speed (for example, a movement speed in a direction along the modeling surface MS, and as an example, a movement speed in an arbitrary direction in the XY plane, typically in the X-axis direction. And / or the movement speed in the Y-axis direction).
  • the modeling system 1 may set the moving speed of the modeling head 11 to the first moving speed when forming the structural layer SL_lowest.
  • the modeling system 1 sets the moving speed of the modeling head 11 to a second moving speed that is slower than the first moving speed when forming the structural layer SL_upper. Also good.
  • the moving speed of the irradiation area EA on the modeling surface MS increases.
  • the moving speed of the irradiation area EA on the modeling surface MS increases, the irradiation time of the light EL per unit area on the modeling surface MS decreases. Accordingly, as the moving speed of the irradiation area EA on the modeling surface MS increases, the energy transmitted from the light EL to the modeling surface MS per unit area or unit time decreases.
  • the energy transmitted per unit area or unit time from the light EL to the modeling surface MS under the situation where the moving speed of the modeling head 11 is high (that is, the moving speed of the irradiation area EA is high)
  • the light EL is transmitted from the light EL to the modeling surface MS per unit area or per unit time under a situation where the moving speed of the head 11 is slower than the moving speed under the above situation (that is, the moving speed of the irradiation area EA is slow).
  • Less than energy that is, the energy transmitted per unit area or per unit time from the light EL to the modeling surface MS when forming the structural layer SL_lowest is from the light EL to the modeling surface MS when forming the structural layer SL_upper.
  • the size of the molten pool MP formed on the modeling surface MS when forming the structural layer SL_lowest is smaller than the size of the molten pool MP formed on the modeling surface MS when forming the structural layer SL_upper.
  • the size of the structural layer SL_lowest becomes smaller than the size of the structural layer SL_upper, and the structural layer SL_lowest is easily separated from the workpiece W.
  • the supply amount per unit time of the modeling material M supplied to at least one of the irradiation area EA and the molten pool MP on the modeling surface MS decreases.
  • the size of the structural layer SL is smaller than when the supply amount is higher.
  • the structural layer SL_lowest is easily separated from the workpiece W.
  • the size of the molten pool MP and the size of the structure ST may not be proportional.
  • the modeling system 1 controls the movement mode of the stage 13 (and hence the movement mode of the modeling surface MS) in order to change the size of the molten pool MP. May be. This is because if the stage 13 moves, it can be considered that the irradiation area EA moves with respect to the modeling surface MS.
  • the control method of the movement aspect of the stage 13 may be the same as the control method of the movement aspect of the modeling head 11, the detailed description is abbreviate
  • the modeling system 1 may control the movement mode of the irradiation area EA.
  • region EA may be the same as the control method of the movement aspect of the modeling head 11, the detailed description is abbreviate
  • FIG. 12 (a) to FIG. 12 (f) and FIG. 13 (a) This will be described with reference to FIG.
  • the irradiation system 111 is modeled.
  • the surface EL is irradiated with light EL.
  • a molten pool MP is formed on the modeling surface MS.
  • the material nozzle 112 supplies the modeling material M to the irradiation area EA (or the molten pool MP) of the light EL.
  • the modeling material M supplied to the molten pool MP is melted, and the molten pool including the molten modeling material M on the modeling surface MS is raised from the modeling surface MS. MP is formed.
  • the modeling system 1 uses the light so that the size of the molten pool MP becomes small (for example, the first size R1 described above) under the control of the control device 14. Control at least one of the EL characteristics, the supply mode of the modeling material M, and the movement mode of the modeling head 11 is performed.
  • the surface of the lowermost structural layer SL_lowest is set as a new modeling surface MS.
  • the irradiation system 111 irradiates the modeling surface MS (that is, the surface of the structural layer SL_lowest) with the light EL.
  • a molten pool MP is formed in the structural layer SL_lowest.
  • the material nozzle 112 supplies the modeling material M to the light EL irradiation area EA (or the molten pool MP).
  • the modeling material M supplied to the molten pool MP is melted, and the molten pool including the melted modeling material M on the modeling surface MS is raised from the modeling surface MS.
  • MP is formed. That is, on the surface of the structural layer SL_lowest, the molten pool MP that includes the molten modeling material M and rises from the surface of the structural layer SL_lowest is formed.
  • the modeling system 1 controls the light EL so that the size of the molten pool MP becomes larger (for example, the second size R2 described above) under the control of the control device 14. At least one of the characteristics, the supply mode of the modeling material M, and the movement mode of the modeling head 11 is controlled.
  • the modeling material M melted in the molten pool MP is cooled and solidified (that is, solidified).
  • a modeled object constituting the structural layer SL_upper is formed on the structural layer SL_lowest by the solidified deposit of the modeling material M.
  • the larger the molten pool MP the more modeling material M is cooled and solidified.
  • the size of the solidified modeling material M deposit increases. For this reason, as shown in FIG.
  • the size of the structural layer SL_upper formed by forming the molten pool MP having a large size is the same as the structural layer formed by forming the molten pool MP having a small size. It becomes larger than the size of SL_lowest.
  • the surface of the formed structural layer SL_upper is set as a new modeling surface MS.
  • the light EL is irradiated from the irradiation system 111 to the modeling surface MS (that is, the surface of the formed structural layer SL_upper).
  • the molten pool MP is formed in the formed structural layer SL_upper.
  • the modeling material M is supplied from the material nozzle 112 to the light EL irradiation area EA (or the molten pool MP).
  • the modeling material M supplied to the molten pool MP is melted, and the molten pool including the molten modeling material M on the modeling surface MS is raised from the modeling surface MS.
  • MP is formed. That is, on the surface of the formed structural layer SL_upper, a molten pool MP that includes the molten modeling material M and rises from the surface of the formed structural layer SL_upper is formed.
  • the modeling system 1 can control the characteristics of the light EL and the modeling material M so that the size of the molten pool MP is increased (for example, the second size R2 described above) under the control of the control device 14. At least one of the supply mode and the movement mode of the modeling head 11 is controlled. Thereafter, when the light EL is no longer applied to the molten pool MP as the modeling head 11 moves, the modeling material M melted in the molten pool MP is cooled and solidified (that is, solidified). As a result, as shown in FIG. 13F, a modeled object constituting the new structure layer SL_upper is formed on the already formed structure layer SL_upper by the solidified deposit of the modeling material M.
  • the operation for forming a new structural layer SL_upper is repeated on the uppermost structural layer SL_uper among the plurality of formed structural layers SL_upper.
  • the second modeling operation including the first characteristic changing operation a plurality of sizes larger than the size of the structural layer SL_lowest are formed on the small structural layer SL_lowest as shown in FIG.
  • the three-dimensional structure ST having the structural layer SL_upper is formed. That is, the three-dimensional structure ST having a plurality of structural layers SL_upper having a width wider than the width of the structural layer SL_lowest is formed on the narrow structural layer SL_lowest.
  • the three-dimensional structure ST in which a portion where the structural layer SL_lowest is formed is substantially cut is formed. That is, the three-dimensional structure ST in which a cut is substantially formed in a portion coupled with the workpiece W is formed. In other words, the three-dimensional structure ST having a small contact area with the workpiece W (or the area of the coupling portion) is formed.
  • FIGS. 15A to 15C when the box-shaped three-dimensional structure ST shown in FIGS. 3A to 3F is formed by the second modeling operation, as shown in FIGS. 15A to 15C.
  • a wall-shaped structure ST1 extending along the X-axis direction
  • a wall-shaped structure ST2 extending along the X-axis direction and facing the structure ST1 along the Y-axis direction, and along the Y-axis direction.
  • a wall-like structure ST3 in which the + Y side end and the ⁇ Y side end are connected to the ⁇ X side ends of the structures ST1 and ST2, respectively, and extends along the Y-axis direction.
  • ST is formed.
  • the size in the Y-axis direction of the structural layer SL_lowest constituting the structure ST1 is smaller than the size in the Y-axis direction of the structural layer SL_upper constituting the structure ST1.
  • the size in the Y-axis direction of the structural layer SL_lowest constituting the structure ST2 is smaller than the size in the Y-axis direction of the structural layer SL_upper constituting the structure ST2.
  • the size in the X-axis direction of the structural layer SL_lowest constituting the structure ST3 is smaller than the size in the X-axis direction of the structural layer SL_upper constituting the structure ST3. Further, as shown in FIG. 15C, the size in the X-axis direction of the structural layer SL_lowest constituting the structure ST4 is smaller than the size in the X-axis direction of the structural layer SL_upper constituting the structure ST4.
  • the three-dimensional structure ST formed by the second modeling operation including the first characteristic changing operation is the workpiece W. It can be easily separated from the workpiece W by using the notches formed in the connecting portion. Specifically, as illustrated in FIG. 14C, the three-dimensional structure ST may be separated from the work W while including the structural layers SL_lowest and SL_upper, by separating the structural layer SL_lowest from the work W. . Alternatively, as shown in FIG.
  • the three-dimensional structure ST has a structure in which the structural layer SL_lowest is broken and a part of the structural layer SL_lowest is coupled to the workpiece W, and the remaining part of the structural layer SL_lowest is the workpiece. It may be separated from W. Accordingly, the structure layer SL_lowest may be separated from the workpiece W in a state where a part of the structure layer SL_lowest is removed from the three-dimensional structure ST. Alternatively, the three-dimensional structure ST may be broken at the boundary between the structural layer SL_lowest and the structural layer SL_upper.
  • the three-dimensional structure ST (that is, the three-dimensional structure ST including the structural layer SL_upper) may be separated from the work W in a state where the entire structural layer SL_lowest is coupled to the work W.
  • at least a part of the structural layer SL_lowest that remains coupled to the workpiece W may not be the structural layer SL constituting the three-dimensional structure ST.
  • the modeling system 1 forms the structural layer SL for separating the three-dimensional structure ST from the workpiece W as the structural layer SL_lowest, and then forms the structural layer SL constituting the three-dimensional structure ST as the structural layer SL_upper. May be formed on the structural layer SL_lowest.
  • the three-dimensional structure ST that can be easily separated from the workpiece W can be formed by the second modeling operation including the first characteristic changing operation.
  • the “destruction” in the present embodiment is caused by destruction caused by a physical action (for example, external force, impact as an example), destruction caused by an electric action, destruction caused by a magnetic action, or thermal action. It may include at least one of destruction, destruction caused by optical action, and destruction caused by chemical action.
  • “brittleness” refers to fragility to physical action, fragility to electrical action, fragility to magnetic action, fragility to thermal action, fragility to optical action, and fragility to chemical action. At least one of the above may be included.
  • the modeling system 1 may change, for example, the formation conditions when forming the structural layer SL in order to change the resistance to destruction of the structural layer SL.
  • the modeling system 1 may change the formation conditions when forming the structural layer SL_lowest to the formation conditions different from the formation conditions when forming the structural layer SL_upper.
  • the formation conditions in the second characteristic changing operation may include the characteristics of the light EL irradiated by the irradiation system 111.
  • the modeling system 1 may change the characteristic of the light EL for forming the structural layer SL_lowest to a characteristic different from the characteristic of the light EL for forming the structural layer SL_upper.
  • the modeling system 1 may set the characteristic of the light EL to the third characteristic for forming the structural layer SL_lowest with low resistance to destruction.
  • the modeling system 1 uses the fourth characteristic (typically, the fourth characteristic for forming the structural layer SL_upper having high resistance to destruction as the characteristic of the light EL. May be set differently from the third characteristic).
  • the characteristic of the light EL in the second characteristic changing operation may include the intensity of the light EL per unit area on the modeling surface MS (or the energy of the light EL per unit area).
  • the modeling system 1 may set the intensity of the light EL per unit area to the third intensity when forming the structural layer SL_lowest.
  • the third strength is higher than the fourth strength described later.
  • the third strength may be set based on a strength capable of evaporating the modeling material M. For example, the third strength may be set to be higher than the strength at which the modeling material M can be evaporated.
  • the structural layer SL_lowest when forming the structural layer SL_lowest, at least a part of the modeling material M supplied to the modeling surface MS is evaporated by irradiation with the light EL. For this reason, the modeling material M which only melts without evaporating decreases. As a result, only the modeling material M which is less than a sufficient amount for forming the structural layer SL_lowest is melted (and is not solidified). When the modeling material M less than such a sufficient amount is solidified to form the structural layer SL_lowest, many voids may be formed inside the structural layer SL_lowest due to the lack of the modeling material M. As the number of such voids increases, the structural layer SL_lowest becomes brittle.
  • the modeling system 1 sets the intensity of the light EL per unit area to a fourth intensity smaller than the third intensity when forming the structural layer SL_upper. Good.
  • the fourth strength may be set based on a strength capable of evaporating the modeling material M. For example, the fourth strength may be set to be less than a strength capable of evaporating the modeling material M.
  • the structural layer SL_upper is formed from a sufficient amount of the modeling material M to form the structural layer SL_upper, the void formed inside the structural layer SL_upper is formed inside the structural layer SL_lowest. Less than voids. As a result, the structural layer SL_upper becomes hard. In other words, the brittleness of the structural layer SL_upper becomes low. Accordingly, the resistance to destruction of the structural layer SL_upper is higher than that of the structural layer SL_lowest. That is, the resistance to destruction of the structural layer SL_lowest is lower than the resistance to destruction of the structural layer SL_upper.
  • the formation condition in the second characteristic changing operation may include a supply mode of the modeling material M by the material nozzle 112.
  • the modeling system 1 may change the supply mode of the modeling material M when forming the structural layer SL_lowest to a supply mode different from the supply mode when forming the structural layer SL_upper.
  • the modeling system 1 may set the supply mode of the modeling material M to the third supply mode for forming the structural layer SL_lowest having low resistance to destruction.
  • the supply mode of the modeling material M is the fourth supply mode for forming the structural layer SL_upper whose resistance to destruction is higher than that of the structural layer SL_lowest. (Typically, the fourth supply mode is different from the third supply mode).
  • the supply mode of the modeling material M in the second characteristic changing operation may include the supply amount of the modeling material M per unit time or per unit area (that is, the supply rate of the modeling material M).
  • the modeling system 1 may set the supply amount of the modeling material M to the third supply amount when forming the structural layer SL_lowest.
  • the third supply amount is smaller than a fourth supply amount described later.
  • the third supply amount may be set based on the amount of the modeling material M necessary for forming the structural layer SL_lowest. For example, the third supply amount may be set to be less than the amount of the modeling material M necessary for forming the structural layer SL_lowest.
  • the modeling system 1 sets the supply amount of the modeling material M to the fourth supply amount larger than the third supply amount when forming the structural layer SL_upper. Good.
  • the fourth supply amount may be set based on the amount of the modeling material M necessary for forming the structural layer SL_upper.
  • the fourth supply amount may be set to be equal to or more than the amount of the modeling material M necessary for forming the structural layer SL_upper.
  • the fourth supply amount may be set to be equal to or more than the amount of the modeling material M necessary for forming the structural layer SL_upper.
  • the formation conditions in the second characteristic changing operation may include the type of the modeling material M supplied from the material nozzle 112.
  • the modeling system 1 changes the type of the modeling material M supplied to form the structural layer SL_lowest to a type different from the type of the modeling material M supplied to form the structural layer SL_upper. Also good.
  • the modeling system 1 may supply the first type of modeling material M for forming the structural layer SL_lowest with low resistance to destruction.
  • the modeling system 1 when forming the structural layer SL_upper, the modeling system 1 supplies the second type of modeling material M for forming the structural layer SL_upper having a higher resistance to destruction than the structural layer SL_lowest. Good.
  • the first type of modeling material M may be more brittle than, for example, the second type of modeling material M.
  • the first type of modeling material M may be more fragile than the second type of modeling material M.
  • the resistance to destruction of the structural layer SL_lowest formed from the first type of modeling material M is lower than the resistance to destruction of the structural layer SL_upper formed from the second type of modeling material M.
  • the second modeling operation including the second characteristic changing operation as described above has a higher resistance to destruction than the structural layer SL_lowest on the structural layer SL_lowest having a low resistance to destruction.
  • a three-dimensional structure ST in which a plurality of structural layers SL_upper is formed is formed. Therefore, if an external force that does not destroy the structural layer SL_upper is applied to the structural layer SL_lowest while the structural layer SL_lowest can be destroyed, the structural layer SL_upper is destroyed as shown in FIG. The structural layer SL_lowest can be destroyed.
  • the structural layer SL_lowest is destroyed, the structural layer SL_upper integrated with the work W is separated from the work W via the structural layer SL_lowest.
  • the second characteristic changing operation is performed.
  • the three-dimensional structure ST formed by the second modeling operation including it can be easily separated from the workpiece W. Therefore, the second modeling operation including the second characteristic changing operation can form the three-dimensional structure ST that can be easily separated from the workpiece W.
  • the structural layer SL_lowest may not be the structural layer SL constituting the three-dimensional structure ST.
  • the modeling system 1 forms the structural layer SL to be destroyed in order to separate the three-dimensional structure ST from the workpiece W as the structural layer SL_lowest, and then the structural layer SL constituting the three-dimensional structure ST. May be formed on the structural layer SL_lowest as the structural layer SL_upper.
  • the modeling system 1 may change, for example, the formation conditions when forming the structural layer SL.
  • the modeling system 1 may change the formation conditions when forming the structural layer SL_lowest to the formation conditions different from the formation conditions when forming the structural layer SL_upper.
  • the formation conditions in the third characteristic changing operation may include the type of the modeling material M supplied from the material nozzle 112.
  • the modeling system 1 changes the type of the modeling material M supplied to form the structural layer SL_lowest to a type different from the type of the modeling material M supplied to form the structural layer SL_upper. Also good.
  • the modeling system 1 may supply a third type of modeling material M for forming the structural layer SL_lowest having a weak binding force to the workpiece W.
  • the modeling system 1 when forming the structural layer SL_upper, the modeling system 1 supplies the fourth type of modeling material M for forming the structural layer SL_upper that has a stronger binding force to the workpiece W than the structural layer SL_lowest. Also good.
  • the third type of modeling material M may be, for example, a material having a weaker bonding force with the workpiece W than the fourth type of modeling material M. Specifically, the lower the wettability of the modeling material M with respect to the surface WS of the workpiece W, the weaker the bonding force between the modeling material M and the workpiece W is.
  • the “state where the wettability of the modeling material M” in the present embodiment may mean “a state where the contact angle of the molten modeling material M is large”. Accordingly, the third type of modeling material M has lower wettability than the fourth type of modeling material M as shown in FIG. 19A (that is, the contact angle of the fourth type of modeling material M).
  • the modeling material M may be larger than the contact angle.
  • the fourth type of modeling material M may be a modeling material M having higher wettability than the third type of modeling material M.
  • the third type of modeling material M may include at least one of aluminum, titanium, copper, and tungsten, or the fourth type of modeling material M. May contain stainless steel (or the same material as that of the workpiece W).
  • the bonding force of the structural layer SL_lowest formed from the third type of modeling material M to the workpiece W is weaker than the bonding force of the structural layer SL_upper formed of the fourth type of modeling material M to the workpiece W. Become.
  • the bonding force to the work W is higher than the structural layer SL_lowest on the structural layer SL_lowest having a weak bonding force to the work W.
  • a three-dimensional structure ST in which a plurality of strong structural layers SL_upper is formed is formed.
  • the structural layer SL_lowest can be easily separated from the work W as compared with the case where the structural layer SL_lowest having a strong bonding force to the work W is formed on the work W.
  • the structural layer SL_upper that is integrated with the work W via the structural layer SL_lowest is also separated from the work W.
  • the three-dimensional structure ST formed by the second modeling operation including the third characteristic changing operation is the workpiece W. Can be easily separated from Therefore, the second modeling operation including the third characteristic changing operation can form the three-dimensional structure ST that can be easily separated from the workpiece W.
  • the modeling system 1 uses the characteristics of the lowermost structural layer SL_lowest among the plurality of structural layers SL as the characteristics of the lowermost structural layer SL_lowest among the plurality of structural layers SL. The characteristics are different from those of the other structural layer SL_upper. However, when a plurality of structural layers SL_upper are formed on the structural layer SL_lowest, as illustrated in FIG. 20, the modeling system 1 sets the characteristics of the structural layer SL_lowest to at least one of the plurality of structural layers SL_upper.
  • the characteristic may be the same as the characteristic of at least one other structural layer SL_upper among the plurality of structural layers SL_upper.
  • the modeling system 1 changes the characteristics of at least one structural layer SL_upper among the plurality of structural layers SL_upper to characteristics different from the characteristics of the structural layer SL_lowest.
  • the characteristics of at least one other structural layer SL_upper among the plurality of structural layers SL_upper may be the same as the characteristics of the structural layer SL_lowest. For example, as illustrated in FIG.
  • the modeling system 1 has the characteristics of the structural layer SL_upper1 that is in contact with the structural layer SL_lowest among the plurality of structural layers SL_upper (that is, the lowermost structural layer SL_upper1 among the plurality of structural layers SL_upper). May be changed to a characteristic different from the characteristic of the structural layer SL_lowest, while the characteristic of the remaining structural layer SL_upper2 among the plurality of structural layers SL_upper may be the same as the characteristic of the structural layer SL_lowest.
  • the modeling system 1 changes the characteristics of the plurality of structural layers SL_upper including the lowermost structural layer SL_upper1 in contact with the structural layer SL_lowest among the plurality of structural layers SL_upper from the characteristics of the structural layer SL_lowest.
  • the characteristics of the remaining structural layer SL_upper2 among the plurality of structural layers SL_upper may be the same as the characteristics of the structural layer SL_lowest.
  • the modeling system 1 uses the characteristics of the lowermost structural layer SL_lowest among the plurality of structural layers SL as the characteristics of the lowermost structural layer SL_lowest among the plurality of structural layers SL.
  • the characteristic is changed to a characteristic different from the characteristic of the other structural layer SL_upper.
  • the modeling system 1 has a plurality of structural layers SL (hereinafter referred to as “structural layer SL_lower”) having a structure other than the structural layers SL_lower among the plurality of structural layers SL.
  • the characteristic may be changed to a characteristic different from the characteristic of the layer SL (that is, the structural layer SL positioned above the structural layer SL_lower and hereinafter referred to as “structural layer SL_upper ′”).
  • the modeling system 1 may make the size of each of the plurality of structural layers SL_lower smaller than the size of the structural layer SL_upper ′.
  • the sizes of the plurality of structural layers SL_lower may be the same.
  • the sizes of at least two of the plurality of structural layers SL_lower may be different.
  • the size of the plurality of structural layers SL_lower may be different so that the size of the structural layer SL_lower becomes larger toward the upper layer.
  • Such a structural layer SL_lower that increases in size toward the upper layer can be formed by forming a molten pool MP that increases in size toward the upper layer on the modeling surface MS.
  • the modeling system 1 may make the resistance force to each destruction of the plurality of structural layers SL_lower lower than the resistance force to the destruction of the structural layer SL_upper '.
  • the resistance to destruction of the plurality of structural layers SL_lower may be the same.
  • the resistance to destruction of at least two of the plurality of structural layers SL_lower may be different.
  • the resistance to destruction of the plurality of structural layers SL_lower may be different so that the resistance to destruction of the structural layer SL_lower becomes higher toward the upper layer.
  • the modeling system 1 may make the bonding force of each of the plurality of structural layers SL_lower lower than the bonding force of the structural layer SL_upper 'to the workpiece W.
  • the bonding strength of the plurality of structural layers SL_lower to the workpiece W may be the same.
  • the bonding forces to at least two workpieces W among the plurality of structural layers SL_lower may be different.
  • the bonding strength of the plurality of structural layers SL_lower to the workpiece W may be different so that the bonding strength of the structural layer SL_lower to the workpiece W becomes stronger toward the upper layer.
  • the modeling system 1 forms the plurality of structural layers SL_upper ′ on the structural layer SL_lower, at least one of the plurality of structural layers SL_upper ′ is formed.
  • the characteristic of one structural layer SL_upper ' is changed to a characteristic different from the characteristic of the structural layer SL_lower, while the characteristic of at least one other structural layer SL_upper' among the plurality of structural layers SL_upper 'is changed to the characteristic of the structural layer SL_lower. You may make it the same characteristic as a characteristic.
  • the first structural layer SL # 1 formed on the modeling surface MS corresponding to the surface WS of the workpiece W is used as the lowermost structural layer SL_lowest.
  • the second and subsequent structural layers SL may be used as the lowermost structural layer SL_lowest.
  • the structural layer SL formed on at least one existing structural layer SL_exist formed on the workpiece W may be used as the lowermost structural layer SL_lowest.
  • the modeling system 1 has at least one structural layer SL (hereinafter, referred to as “structural layer SL_upper”) having the characteristics of the structural layer SL_lowest formed (in other words, stacked) on the structural layer SL_lowest. You may change into the characteristic different from the characteristic of.
  • the modeling system 1 sets the size of the structural layer SL_lowest formed on the plurality of existing structural layers SL_exist formed on the workpiece W on the structural layer SL_lowest.
  • the size may be smaller than the size of the plurality of structural layers SL_upper ′′ formed.
  • the modeling system 1 applies a resistance force to the destruction of the structural layer SL_lowest formed on the plurality of existing structural layers SL_exist formed on the workpiece W to the structural layer.
  • the resistance against destruction of the plurality of structural layers SL_upper ′′ formed on SL_lowest may be lower. For example, as illustrated in FIG.
  • the modeling system 1 has a bonding force of the structural layer SL_lowest formed on the plurality of existing structural layers SL_exist formed on the workpiece W to the structural layer SL_exist.
  • the bonding strength of the plurality of structural layers SL_upper ′′ formed on the structural layer SL_lowest to the structural layer SL_exist may be weakened.
  • the three-dimensional structure ST including at least the structural layer SL_upper ′′ can be easily separated from the existing structure SL_exist.
  • the modeling system 1 when the modeling system 1 forms the plurality of structural layers SL_upper '' on the structural layer SL_lowest, the modeling system 1 out of the plurality of structural layers SL_upper ''
  • the characteristic of at least one structural layer SL_upper '' is changed to a characteristic different from that of the structural layer SL_lowest, while the characteristic of at least one other structural layer SL_upper '' among the plurality of structural layers SL_upper '' is changed.
  • the characteristics may be the same as the characteristics of the structural layer SL_lowest.
  • the modeling system 1 is configured so that the characteristics of the plurality of structural layers SL_lower formed on the existing structural layer SL_exist formed on the workpiece W are as follows. May be changed to a characteristic different from the characteristic of at least one structural layer SL_upper ′′ formed on the structural layer SL_lower (in other words, stacked).
  • the size of the structural layer SL in contact with the work W (that is, the lowermost structural layer SL_lowest) and the resistance to breakage are made easy to separate the molded object ST from the work W.
  • At least one of the force and the bonding force to the workpiece W is changed from that of the structural layer SL (that is, the structural layer SL_upper) thereon.
  • the structural layer SL that is, the structural layer SL_upper
  • the size of the molten pool MP and the size of the molten pool MP when another structural layer SL is formed among the plurality of structural layers SL may be changed.
  • the supply mode of the modeling material M when forming one structural layer SL among the plurality of structural layers SL and the modeling material M when forming another structural layer SL among the plurality of structural layers SL The supply mode may be changed.
  • the intensity of the light EL per unit area (or energy per unit area) on the modeling surface MS, the defocus amount of the light EL with respect to the modeling surface MS, and the light per unit area It may be at least one of the EL irradiation times.
  • a supply mode of the modeling material M at least one of the supply amount of the modeling material M per unit time and the supply amount of the modeling material M per unit area and at least one of the supply timings of the modeling material M are used. There may be.
  • the movement mode of the modeling head 11 may be at least one of the movement speed of the modeling head 11 and the movement speed of the workpiece W.
  • the modeling system 1 may model the size of the plurality of structural layers SL # 1 to SL # 10 so as to gradually increase toward the upper side. Further, as shown in FIG. 24B, the modeling system 1 may model so that the sizes of the plurality of structural layers SL # 1 to SL # 10 gradually decrease toward the top. Alternatively, the modeling system 1 models the size of the plurality of structural layers SL # 1 to SL # 10 so as to gradually increase and then gradually increase as shown in FIG. 24C. Also good. In the examples shown in FIGS. 24A to 24C, the sizes of the plurality of structural layers SL # 1 to SL # 10 are continuously changed. However, as shown in FIG. Alternatively, it may be discontinuous (discrete).
  • the example shown in FIG. 24A is based on the size of the molten pool MP when a certain structural layer SL (for example, the structural layer SL # 2) is formed among the plurality of structural layers SL # 1 to SL # 10.
  • the size of the molten pool MP when forming the structural layer SL is smaller (when attention is paid to the structural layer SL # 1). ) Or larger (when attention is paid to the structural layer SL # 3).
  • the irradiation system 111 irradiates the modeling surface MS of the workpiece W (the surface facing the + Z side of the workpiece W) with the light EL to form the molten pool MP on the modeling surface MS of the workpiece W.
  • the modeling material M is supplied to the molten pool MP.
  • the modeling material M supplied to the molten pool MP is melted and then cooled and solidified (that is, solidified).
  • the lowermost structural layer SL # 1 is formed by the solidified deposit of the modeling material M.
  • the irradiation system 111 irradiates the surface directed to the + Z side in the structural layer SL # 1 with light EL, thereby forming the molten pool MP on the modeling surface MS that is at least a part of the surface of the structural layer SL # 1. .
  • the modeling material M is supplied to the molten pool MP.
  • the modeling material M supplied to the molten pool MP is melted and then cooled and solidified (that is, solidified).
  • the second structural layer SL # 2 is formed by the solidified deposit of the modeling material M.
  • the intensity of the light EL when forming the lowermost structural layer SL # 1 is weaker than the intensity of the light EL when forming the second structural layer SL # 2.
  • the size of the molten pool MP formed when forming the lowermost structural layer SL # 1 is smaller than the size of the molten pool MP formed when forming the second structural layer SL # 2. .
  • the size of the second structural layer SL # 2 (typically the dimension in the Y direction) is larger than the size of the lowermost structural layer SL # 1 (typically the dimension in the Y direction).
  • a large shaped object is formed.
  • the intensity of the light EL when forming each structural layer SL is set so as to increase gradually as the order of creation of the structural layer SL is later (as the position of the structural layer SL in the Z direction increases), and the + Z axis
  • the size of the molten pool MP at the time of forming each structural layer SL is set so that it gradually increases as the order of creation of the structural layer SL is later (as the position of the structural layer SL in the Z direction becomes higher).
  • a shaped object can be formed in which the size in the Y direction gradually increases with distance from the workpiece W in the + Z-axis direction.
  • the intensity of the light EL when forming each structural layer SL is gradually decreased as the order of creation of the structural layer SL is later (as the position of the structural layer SL in the Z direction increases).
  • a modeled object is formed in which the size in the Y direction gradually decreases as the distance from the workpiece W increases in the + Z-axis direction.
  • the intensity of the light EL when forming each structural layer SL is gradually increased as the order in which the structural layers SL are created becomes later (as the position of the structural layer SL in the Z direction increases). Is set so that it gradually increases after being reduced in size, and a shaped object is formed that gradually increases after the size in the Y direction gradually decreases with increasing distance from the workpiece W in the + Z-axis direction.
  • the three-dimensional structure ST may have a shape extending in the X direction.
  • the size of the molten pool MP and the size of the structural layer SL described above may be sizes in a direction intersecting with the extending direction (X direction).
  • the size in the direction intersecting with the extending direction (X direction) may be a direction along the structural layer SL (Y direction as an example), and a direction in which a plurality of structural layers SL are stacked (as an example). Z direction).
  • the Y-direction size of the structural layer SL # 1 extending in the X direction may be different from the Y-direction size of the structural layer SL # 2 extending in the X direction adjacent to the structural layer SL # 1.
  • the Z-direction size of the structural layer SL # 1 extending in the X direction may be different from the Z-direction size of the structural layer SL # 2 extending in the X direction adjacent to the structural layer SL # 1.
  • the moving speed of the modeling head 11 when forming each structural layer SL is increased as the order in which the structural layer SL is created (the Z-direction position of the structural layer SL increases). It may be set so as to gradually become slower, and a modeled object whose Y-direction size gradually increases as the distance from the workpiece W in the + Z-axis direction may be formed.
  • the moving speed of the modeling head 11 when forming each structural layer SL is increased as the order in which the structural layers SL are created (the position of the structural layer SL in the Z direction increases).
  • the moving speed of the modeling head 11 when forming each structural layer SL is increased as the order in which the structural layers SL are created (the position of the structural layer SL in the Z direction increases). It may be set so that it becomes gradually slower after being gradually accelerated, and a shaped object that gradually increases after the size in the Y direction gradually decreases as it moves away from the workpiece W in the + Z-axis direction may be formed. .
  • the degree of freedom regarding the shape of the three-dimensional structure ST can be improved, or the accuracy of the shape of the three-dimensional structure ST can be improved.
  • the accuracy of the shape of the three-dimensional structure ST may be the difference between the design data of the three-dimensional structure ST (as an example, the design dimension) and the actual shape of the three-dimensional structure ST.
  • the modeling system 1 includes the head drive system 12 that moves the modeling head 11.
  • the modeling system 1 may include a stage drive system that moves the stage 13 in addition to or instead of the head drive system 12.
  • the stage drive system may move the stage 13 in at least one of the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, the ⁇ X direction, the ⁇ Y direction, and the ⁇ Z direction.
  • the movement of the stage 13 by the stage drive system changes the relative positional relationship between the stage 13 and the modeling head 11 in the same manner as the movement of the modeling head 11 by the head driving system 12, and consequently the workpiece W and the irradiation area.
  • the relative positional relationship with the EA is changed.
  • the modeling system 1 moves the irradiation area EA with respect to the modeling surface MS by moving the modeling head 11.
  • the modeling system 1 may move the irradiation area EA with respect to the modeling surface MS by deflecting the light EL in addition to or instead of moving the modeling head 11.
  • the irradiation system 111 may include, for example, an optical system (for example, a galvanometer mirror) that can deflect the light EL.
  • the modeling system 1 melts the modeling material M by irradiating the modeling material M with the light EL.
  • the modeling system 1 may melt the modeling material M by irradiating the modeling material M with an arbitrary energy beam.
  • the modeling system 1 may include a beam irradiation device that can irradiate an arbitrary energy beam in addition to or instead of the irradiation system 111.
  • Optional energy beams include, but are not limited to, charged particle beams such as electron beams, ion beams, or electromagnetic waves.
  • the modeling system 1 can form the three-dimensional structure ST by the laser overlay welding method.
  • the modeling system 1 may form the three-dimensional structure ST from the modeling material M by other methods capable of forming the three-dimensional structure ST.
  • other methods include a powder bed fusion method (Powder Bed Fusion) such as a powder sintering additive manufacturing method (SLS: Selective Laser Sintering).
  • SLS powder sintering additive manufacturing method
  • the powder bed fusion bonding method irradiates the modeling material M supplied in advance with the light EL or the like.
  • the three-dimensional structure ST is formed.
  • a binder jetting method Binder Jetting
  • LMF laser metal fusion method
  • the modeling system 1 includes the control device 14. However, the modeling system 1 may not include the control device 14.
  • the control device 14 may be provided outside the modeling system 1. In this case, the control device 14 and the modeling system 1 may be connected by a wired or wireless communication line.
  • the modeling system 1 may be operated using a recording medium in which a signal representing an operation procedure of the modeling system 1 is recorded in advance. Moreover, you may make it a part (head drive system 12 as an example) bear a part of function of the control apparatus 14.
  • Appendix 5 An irradiation device for irradiating an energy beam; Material supply device and With A second modeling surface that is at least a part of the surface of the first structure layer by melting the supplied material by irradiating the energy beam on the first modeling surface to form a first structure layer
  • the second structural layer having a size different from that of the first structural layer in at least one of the directions along the surface of the first structural layer by melting the supplied material by irradiating the energy beam on the first structural layer Is formed on the first structural layer Modeling system.
  • the size of the second structural layer is larger than the first structural layer in at least one of the directions along the surface of the first structural layer The modeling system described in Appendix 5.
  • the first and second structural layers have a shape extending in a direction intersecting the at least one direction within the surface of the first structural layer.
  • the modeling system according to any one of appendices 3 to 7.
  • the size of the first structure layer and the size of the second structure layer are different from each other.
  • Appendix 9 Irradiating the energy beam having the first beam characteristic to form the first structure layer; Irradiating the energy beam having a second beam characteristic different from the first beam characteristic to form the second structural layer
  • Appendix 10 An irradiation device for irradiating an energy beam; Material supply device and With Irradiating the first modeling surface with the energy beam having the first beam characteristics to melt the supplied material to form a first structure layer; Melting the supplied material by irradiating a second shaped surface, which is at least part of the surface of the first structural layer, with the energy beam having a second beam characteristic different from the first beam characteristic. And forming the second structure layer on the first structure layer. Modeling system. [Appendix 11] The beam characteristics include the intensity or energy of the energy beam per unit area The modeling system according to appendix 9 or 10.
  • [Appendix 12] Irradiating the energy beam having a first intensity or first energy per unit area to form the first structure layer;
  • the second structural layer is formed by irradiating the energy beam having a second intensity different from the first intensity or a second energy different from the first energy per unit area.
  • [Appendix 13] The second strength is greater than the first strength per unit area
  • [Appendix 14] The second energy is larger than the first energy per unit area Additional modeling 12 or 13 modeling system.
  • the beam characteristics include the defocus amount of the energy beam The modeling system according to any one of appendices 9 to 14.
  • [Appendix 16] Irradiating the energy beam in which a defocus amount with respect to the first modeling surface is set to a first set amount to form the first structure layer;
  • the second structural layer is formed by irradiating the energy beam in which the defocus amount with respect to the second modeling surface is set to a second set amount different from the first set amount.
  • the modeling system according to any one of appendices 9 to 15.
  • the second set amount is smaller than the first set amount
  • the beam characteristics include the irradiation time when the energy beam is irradiated The modeling system according to any one of appendices 9 to 17.
  • [Appendix 21] Irradiating the energy beam intermittently or in pulses to form the first structural layer, .Continuously irradiating the energy beam to form the second structural layer
  • the modeling system according to any one of appendices 18 to 20.
  • [Appendix 22] Energy transmitted from the energy beam having the first beam characteristic to the first modeling surface per unit area or unit time, and from the energy beam having the second beam characteristic to the second The first and second beam characteristics are set so that the energy transmitted per unit area or unit time with respect to the modeling surface is different.
  • [Appendix 23] Energy transmitted from the energy beam having the first beam characteristic to the first modeling surface per unit area or unit time is transmitted from the energy beam having the second beam characteristic to the second.
  • the first and second beam characteristics are set so as to be less than energy transmitted per unit area or unit time with respect to the modeling surface
  • the supply device supplies material to the irradiation position of the energy beam The modeling system according to any one of appendices 1 to 23.
  • the irradiation device irradiates the energy beam to the material supplied by the supply device The modeling system according to any one of appendices 1 to 24.
  • [Appendix 26] Irradiating the energy beam and supplying the material in a first supply manner to form the first structural layer; Irradiating the energy beam and supplying the material in a second supply mode different from the first supply mode to form the second structure layer
  • the modeling system according to any one of appendices 1 to 25.
  • Appendix 27 An irradiation device for irradiating an energy beam; Material supply device and With Irradiating the first modeling surface with the energy beam and supplying the material in a first supply mode to form a first structure layer;
  • a second structure is formed by irradiating a second modeling surface which is at least a part of the surface of the first structure layer with the energy beam and supplying the material in a second supply mode different from the first supply mode.
  • the supply mode includes the supply amount of the material per unit time or per unit area.
  • [Appendix 29] Irradiating the energy beam and supplying the material at a first supply amount per unit time or per unit area to form the first structure layer; Irradiating the energy beam and supplying the material at a second supply amount different from the first supply amount per unit time or per unit area to form the second structure layer
  • the second supply amount is smaller than the first supply amount The modeling system described in appendix 29.
  • the supply mode includes the supply timing of the material
  • the modeling system according to any one of appendices 26 to 29.
  • [Appendix 32] Irradiating the energy beam after supplying the material to the first modeling surface to form the first structure layer; The material is locally supplied to the second modeling surface and irradiated with the energy beam to form the second structural layer.
  • [Appendix 33] The first structural layer is formed by irradiating the energy beam without supplying the material after supplying the material to the first modeling surface.
  • [Appendix 34] After supplying the material to the first modeling surface, the energy beam is irradiated to form the first structure layer integrated with the first modeling surface.
  • Appendix 35 ⁇ ⁇ ⁇ Use at least part of the material as a shield to shield the energy beam
  • Appendix 36 When the material is supplied in the first supply mode, energy transmitted from the energy beam to the first modeling surface per unit area or unit time and the material in the second supply mode The first and second supply modes are set so that the energy transmitted from the energy beam to the second modeling surface per unit area or per unit time is different.
  • Appendix 37 When the material is supplied in the first supply mode, energy transmitted per unit area or unit time from the energy beam to the first modeling surface is the material in the second supply mode.
  • the first and second supply modes are set so that the energy is less than the energy transmitted per unit area or unit time from the energy beam to the second modeling surface.
  • a moving device for moving at least one of the positions; Irradiating the energy beam and moving at least one of the first modeling surface and the irradiation position of the energy beam in a first movement mode to form the first structural layer; Irradiating the energy beam and moving the second structure layer by moving at least one of the second modeling surface and the irradiation position of the energy beam in a second movement mode different from the first movement mode.
  • An irradiation device that irradiates the modeling surface with an energy beam; A supply device for supplying materials; A moving device that moves at least one of the first modeling surface and the energy beam irradiation position so as to change a relative positional relationship between the irradiation position of the energy beam and the modeling surface; With Irradiating the first modeling surface with the energy beam and moving at least one of the first modeling surface and the irradiation position of the energy beam in a first movement mode to form a first structure layer; The second modeling surface and the energy are irradiated in a second movement mode different from the first movement mode by irradiating a second modeling surface which is at least a part of the surface of the first structural layer.
  • a second structural layer is formed on the first structural layer by moving at least one of the beam irradiation positions.
  • Modeling system [Appendix 40] The moving mode includes a moving speed of at least one of the first modeling surface, the second modeling surface, and the irradiation position of the energy beam. The modeling system according to appendix 38 or 39. [Appendix 41] Irradiating the energy beam and moving at least one of the first modeling surface and the irradiation position of the energy beam at a first moving speed to form the first structural layer; The second structural layer is formed by irradiating the energy beam and moving at least one of the second modeling surface and the irradiation position of the energy beam at a second movement speed different from the first movement speed. The modeling system described in appendix 40.
  • the second moving speed is slower than the first moving speed
  • the modeling system described in appendix 40 The modeling system described in appendix 40.
  • Appendix 43 When at least one of the first modeling surface and the irradiation position of the energy beam moves in the first movement mode, the energy beam is transmitted per unit area or unit time to the first modeling surface. Or at least one of the second modeling surface and the irradiation position of the energy beam in the second movement mode per unit area from the energy beam to the second modeling surface or The first and second movement modes are set so that the energy transmitted per unit time is different.
  • the modeling system according to any one of appendices 38 to 42.
  • the second structural layer is formed on the first structural layer by forming a second molten pool having a size different from the first molten pool in at least one of the directions along the surface of the structural layer.
  • the modeling system according to any one of appendices 1 to 44.
  • An irradiation device for irradiating an energy beam Material supply device and With Irradiating the first modeling surface with the energy beam to melt the supplied material to form a first molten pool to form a first structural layer; Among the directions along the surface of the first structural layer by melting the supplied material by irradiating the energy beam onto a second modeling surface that is at least part of the surface of the first structural layer The second structural layer is formed on the first structural layer by forming a second molten pool having a size different from the first molten pool in at least one direction. Modeling system.
  • the size of the second molten pool in the at least one direction is larger than the size of the first molten pool in the at least one direction Additional modeling 45 or the modeling system of 46.
  • Appendix 48 When forming the first structural layer, the first molten pool is moved in the first direction within the first modeling surface, When forming the second structural layer, the second molten pool is moved in the second direction in the second modeling surface, The first direction and the second direction are parallel to each other, The at least one direction intersects the first direction and the second direction 48.
  • the modeling system according to any one of appendices 45 to 47.
  • [Appendix 49] Irradiating the energy beam having the first beam characteristic to form the first molten pool; Irradiating the energy beam having a second beam characteristic different from the first beam characteristic to form the second molten pool
  • the beam characteristics include the intensity or energy of the energy beam per unit area
  • [Appendix 51] Irradiating the energy beam having a first intensity or first energy per unit area to form the first molten pool; Irradiating the energy beam having a second intensity different from the first intensity or a second energy different from the first energy per unit area to form the second molten pool
  • the second intensity per unit area is greater than the first intensity per unit area The modeling system according to appendix 51.
  • the second energy per unit area is greater than the first energy per unit area The modeling system according to appendix 51 or 52.
  • the beam characteristics include the defocus amount of the energy beam The modeling system according to any one of appendices 49 to 53.
  • Appendix 55 Irradiating the energy beam in which a defocus amount with respect to the first modeling surface is set to a first set amount to form the first molten pool, The second molten pool is formed by irradiating the energy beam in which the defocus amount with respect to the second modeling surface is set to a second set amount different from the first set amount.
  • the modeling system according to appendix 54 [Appendix 56] The second set amount is smaller than the first set amount The modeling system according to appendix 55. [Appendix 57]
  • the beam characteristics include the irradiation time when the energy beam is irradiated The modeling system according to any one of appendices 49 to 56.
  • [Appendix 60] Irradiating the energy beam intermittently or in pulses to form the first molten pool, .Continuously irradiating the energy beam to form the second molten pool
  • the modeling system according to any one of appendices 57 to 59.
  • the modeling system according to any one of appendices 49 to 60.
  • the first and second beam characteristics are set so as to be less than energy transmitted per unit area or unit time with respect to the modeling surface
  • the modeling system according to appendix 61.
  • the supply device supplies material to the irradiation position of the energy beam The modeling system according to any one of appendices 45 to 62.
  • the irradiation device irradiates the energy beam to the material supplied by the supply device The modeling system according to any one of appendices 45 to 63.
  • [Appendix 65] Irradiating the energy beam and supplying the material in a first supply manner to form the first molten pool; Irradiating the energy beam and supplying the material in a second supply mode different from the first supply mode to form the second molten pool
  • the modeling system according to any one of appendices 45 to 64.
  • the supply mode includes the supply amount of the material per unit time or per unit area. The modeling system according to appendix 65.
  • the second modeling surface that is at least a part of the surface of the first structure layer is irradiated with the energy beam and the second supply amount is different from the first supply amount per unit time or per unit area.
  • a second structural layer is formed on the first structural layer by supplying a material and forming a second molten pool on the second modeling surface.
  • Modeling system. [Appendix 69] The second supply amount is smaller than the first supply amount The modeling system according to appendix 67 or 68. [Appendix 70] The supply mode includes the supply timing of the material The modeling system according to any one of appendices 65 to 69.
  • [Appendix 71] Irradiating the energy beam after supplying the material to the first modeling surface to form the first molten pool; The material is locally supplied to the second modeling surface and irradiated with the energy beam to form the second molten pool.
  • [Appendix 72] After the material is supplied to the first modeling surface, the first molten pool is formed by irradiating the energy beam without supplying the material.
  • [Appendix 73] The first structure layer integrated with the first modeling surface is formed by forming the first molten pool by irradiating the energy beam after supplying the material to the first modeling surface.
  • the first and second supply modes are set so that the energy is less than the energy transmitted per unit area or unit time from the energy beam to the second modeling surface.
  • the modeling system according to appendix 75. [Appendix 77] Irradiation of the first modeling surface, the second modeling surface, and the energy beam so as to change a relative positional relationship between at least one of the first and second modeling surfaces and the irradiation position of the energy beam.
  • a moving device for moving at least one of the positions; Irradiating the energy beam and moving at least one of the first modeling surface and the irradiation position of the energy beam in a first movement mode to form the first molten pool;
  • the second molten pool is irradiated by irradiating the energy beam and moving at least one of the second modeling surface and the irradiation position of the energy beam in a second movement mode different from the first movement mode.
  • the modeling system according to appendix 81.
  • Appendix 83 At least a part of the surface of the first structure layer formed on the first modeling surface is set as a new first modeling surface, and the new first structure is formed on the formed first structure layer.
  • the plurality of first structure layers are formed such that the size of the plurality of first structure layers in at least one of the directions along the surfaces of the plurality of first structure layers increases toward the upper layer.
  • the first structure layer is formed by irradiating the first modeling surface with the energy beam to form a first molten pool, The first molten pool is formed such that the size of the first molten pool in at least one of the directions along the surfaces of the plurality of first structural layers increases toward the upper layer.
  • the plurality of first structure layers are formed such that the size of the plurality of first structure layers in at least one of the directions along the surfaces of the plurality of first structure layers is reduced toward the upper layer.
  • the first structure layer is formed by irradiating the first modeling surface with the energy beam to form a first molten pool, The first molten pool is formed such that the size of the first molten pool in at least one of the directions along the surfaces of the plurality of first structural layers is reduced toward the upper layer.
  • [Appendix 88] ⁇ Lower resistance to destruction of the first structural layer than resistance to destruction of the second structural layer
  • the modeling system according to any one of appendices 1 to 87.
  • An irradiation device for irradiating an energy beam Material supply device and With A first structure layer is formed by irradiating the first modeling surface with the energy beam, and a second structure is formed by irradiating the second modeling surface, which is at least part of the surface of the first structure layer. Forming a layer on the first structural layer; ⁇ Lower resistance to destruction of the first structural layer than resistance to destruction of the second structural layer Modeling system.
  • the brittleness of the first structural layer is made higher than the brittleness of the second structural layer by forming more voids in the first structural layer than in the second structural layer.
  • the first structure layer is formed by supplying a first material that is more brittle than the second material supplied as the material to form the second structure layer to form the first structure layer.
  • the brittleness of the second structural layer is made higher than the brittleness of the second structural layer
  • the modeling system according to any one of appendices 88 to 90.
  • [Appendix 92] Irradiating the energy beam having the first beam characteristic to form the first structure layer; Irradiating the energy beam having a second beam characteristic different from the first beam characteristic to form the second structural layer
  • the modeling system according to any one of appendices 88 to 91.
  • the beam characteristics include the intensity or energy of the energy beam per unit area
  • [Appendix 94] Irradiating the energy beam having a third intensity or third energy per unit area to form the first structure layer;
  • the second structural layer is formed by irradiating the energy beam having a fourth intensity larger than the third intensity or a fourth energy smaller than the third energy per unit area.
  • the first structural layer is formed by irradiating the energy beam having an intensity or energy capable of evaporating the material.
  • the modeling system according to any one of appendices 92 to 94.
  • [Appendix 96] Irradiating the energy beam and supplying the material in a third supply manner to form the first structural layer; Irradiating the energy beam and supplying the material in a fourth supply mode different from the third supply mode to form the second structure layer
  • the supply mode includes the supply amount of the material per unit time or per unit area. The modeling system described in appendix 96.
  • [Appendix 98] Irradiating the energy beam and supplying the material at a third supply amount per unit time or per unit area to form the first structure layer; Irradiating the energy beam and supplying the material at a fourth supply rate larger than the third supply amount per unit time or per unit area to form the second structure layer
  • [Appendix 99] The first material is supplied as the material to form the first structure layer, The second material is supplied as the material to form the second structure layer, The first material has a weaker bonding force with the first modeling surface than the second material.
  • the modeling system according to any one of appendices 1 to 98.
  • the object having the first modeling surface on at least a part of the surface includes stainless steel,
  • the first material includes at least one of aluminum, titanium, copper and tungsten,
  • the second material includes the same material as the object The modeling system according to any one of appendices 99 to 100.
  • the first structure layer is formed on the first structure layer that has been formed by setting at least a part of the surface of the first structure layer formed on the first structure surface as a new first structure surface.
  • To form a plurality of stacked first structure layers Among the plurality of first structure layers, at least a part of the surface of one first structure layer positioned at the uppermost layer is set as the second modeling surface, and the second structure layer is set as the first structure layer.
  • Appendix 104 Irradiating the first modeling surface with an energy beam to form the first structural layer; Irradiating the energy beam onto a second modeling surface that is at least a part of the surface of the first structure layer to form a second structure layer on the first structure layer; Including Energy transmitted from the energy beam to the first modeling surface per unit area or unit time and transmitted from the energy beam to the second modeling surface per unit area or unit time Different energy Forming method.
  • Appendix 105 The energy transmitted per unit area or unit time to the first modeling surface is less than the energy transmitted per unit area or unit time to the second modeling surface The modeling method described in appendix 104.
  • [Appendix 106] Irradiating the first modeling surface with an energy beam to form the first structural layer;
  • the second structure surface that is at least a part of the surface of the first structure layer is irradiated with the energy beam, and the size in at least one of the directions along the surface of the first structure layer is the first structure.
  • a modeling method including [Appendix 107] The size of the second structural layer is larger than the first structural layer in at least one of the directions along the surface of the first structural layer The modeling method described in appendix 106.
  • [Appendix 108] Irradiating the first modeling surface with an energy beam to form a first molten pool to form a first structural layer; Irradiating the second modeling surface with the energy beam to form a second molten pool having a size different from that of the first molten pool in at least one of the directions along the surface of the first structural layer. Forming the second structure layer on the first structure layer; A modeling method including [Appendix 109] The second molten pool is larger than the first molten pool The modeling method described in appendix 108.
  • [Appendix 110] Irradiating the first modeling surface with an energy beam to form the first structural layer; Irradiating the energy beam onto a second modeling surface that is at least a part of the surface of the first structure layer to form a second structure layer on the first structure layer; Including ⁇ Make the resistance to destruction of the first structural layer higher than the resistance to destruction of the second structural layer Forming method.
  • [Appendix 111] Irradiating the first modeling surface with an energy beam and supplying a first material to form a first structural layer; Irradiating the second modeling surface, which is at least part of the surface of the first structural layer, with the energy beam and supplying the second material to form the second structural layer on the first structural layer; Including The first material has a weaker bonding force with the first modeling surface than the second material. Forming method.
  • [Appendix 112] Further comprising separating the second structural layer from the first modeling surface. The modeling method according to any one of appendices 104 to 111.
  • Separating the second structural layer includes detaching the second structural layer from the first modeling surface by breaking the first structural layer or separating the first structural layer from the first modeling surface.
  • the modeling method according to attachment 112. [Appendix 114] Supplying material to at least the first modeling surface and the second modeling surface; Irradiating the first modeling surface with the energy beam having a first beam characteristic to melt the supplied material to form a first structural layer; The material supplied by irradiating the second shaped surface, which is at least a part of the surface of the first structural layer, with the energy beam having a second beam characteristic different from the first beam characteristic. Melting to form a second structural layer on the first structural layer. Forming method.
  • [Appendix 115] Supplying material to at least the first modeling surface and the second modeling surface; Irradiating the first modeling surface with the energy beam and supplying the material in a first supply mode to form a first structure layer;
  • the second modeling surface which is at least a part of the surface of the first structural layer, is irradiated with the energy beam, and the material is supplied in a second supply mode different from the first supply mode. Forming a structural layer on the first structural layer Forming method.
  • [Appendix 116] Irradiating the modeling surface with an energy beam; Supplying materials, Moving at least one of the first modeling surface and the irradiation position of the energy beam so as to change a relative positional relationship between the irradiation position of the energy beam and the modeling surface; Irradiating the first modeling surface with the energy beam and moving at least one of the first modeling surface and the irradiation position of the energy beam in a first movement mode to form a first structure layer; , The second modeling surface and the energy are irradiated in a second movement mode different from the first movement mode by irradiating a second modeling surface which is at least a part of the surface of the first structural layer.
  • a first structural layer is formed by irradiating the first modeling surface with the energy beam and supplying the material at a first supply amount per unit time or per unit area to form a first molten pool.
  • the second modeling surface that is at least a part of the surface of the first structure layer is irradiated with the energy beam and the second supply amount is different from the first supply amount per unit time or per unit area.
  • a control device for controlling a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; Irradiating the first modeling surface with an energy beam to form a first structural layer; A process of forming the second structural layer on the first structural layer by irradiating the second modeling surface, which is at least a part of the surface of the first structural layer, with the energy beam is executed by the modeling system. Control and In the control, energy transmitted from the energy beam to the first modeling surface per unit area or per unit time, and per unit area or unit time from the energy beam to the second modeling surface Different from the energy transmitted per hit Control device.
  • a control device for controlling a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; Irradiating the first modeling surface with an energy beam to form a first structural layer; The second structure surface that is at least a part of the surface of the first structure layer is irradiated with the energy beam, and the size in at least one of the directions along the surface of the first structure layer is the first structure.
  • a process of forming a second structural layer different from the layer on the first structural layer is controlled by the modeling system Control device.
  • a control device for controlling a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; A process of supplying materials to at least the first modeling surface and the second modeling surface; A process of melting the supplied material to form a first structural layer by irradiating the first modeling surface with the energy beam having a first beam characteristic is performed by the modeling system.
  • Control to In the control the energy is supplied by irradiating the second modeling surface, which is at least part of the surface of the first structural layer, with the energy beam having a second beam characteristic different from the first beam characteristic.
  • the material is melted to form a second structure layer on the first structure layer. Control device.
  • a control device for controlling a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; A process of supplying materials to at least the first modeling surface and the second modeling surface; Irradiating the first modeling surface with the energy beam and supplying the material in a first supply mode to form a first structural layer; The second modeling surface, which is at least a part of the surface of the first structural layer, is irradiated with the energy beam, and the material is supplied in a second supply mode different from the first supply mode.
  • a process of forming a structural layer on the first structural layer is controlled to be executed by the modeling system Control device.
  • a control device for controlling a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; Processing to irradiate the modeling surface with an energy beam, Processing to supply materials, A process of moving at least one of the first modeling surface and the irradiation position of the energy beam so as to change a relative positional relationship between the irradiation position of the energy beam and the modeling surface; A process of irradiating the first modeling surface with the energy beam and moving at least one of the irradiation position of the first modeling surface and the energy beam in a first movement mode to form a first structure layer; , The second modeling surface and the energy are irradiated in a second movement mode different from the first movement mode by irradiating a second modeling surface which is at least a part of the surface of the first structural layer.
  • Control is performed such that a process of forming at least one of the irradiation positions of the beam to form the second structural layer on the first structural layer is executed by the modeling system.
  • Control device for controlling a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; A process of forming the first structural layer by irradiating the first modeling surface with an energy beam to form the first molten pool; Irradiating the second modeling surface with the energy beam to form a second molten pool having a size different from that of the first molten pool in at least one of the directions along the surface of the first structural layer.
  • a control device for controlling a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material;
  • a first structural layer is formed by irradiating the first modeling surface with the energy beam and supplying the material at a first supply amount per unit time or per unit area to form a first molten pool.
  • Processing to The second modeling surface that is at least a part of the surface of the first structure layer is irradiated with the energy beam and the second supply amount is different from the first supply amount per unit time or per unit area.
  • a process of forming a second structural layer on the first structural layer by supplying a material and forming a second molten pool on the second modeling surface is controlled to be executed by the modeling system.
  • Control device A control device for controlling a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; Irradiating the first modeling surface with an energy beam to form a first structural layer; A process of forming the second structural layer on the first structural layer by irradiating the second modeling surface, which is at least a part of the surface of the first structural layer, with the energy beam is executed by the modeling system.
  • a control device for controlling a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; A process of irradiating the first modeling surface with an energy beam and supplying a first material to form a first structural layer; Irradiating the second modeling surface, which is at least part of the surface of the first structural layer, with the energy beam and supplying a second material to form the second structural layer on the first structural layer.
  • the first material has a weaker bonding force with the first modeling surface than the second material. Control device.
  • Appendix 127 A program for causing a computer to control a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; Irradiating the first modeling surface with an energy beam to form a first structural layer; A process of irradiating the second modeling surface, which is at least part of the surface of the first structure layer, with the energy beam to form the second structure layer on the first structure layer; In the control, energy transmitted from the energy beam to the first modeling surface per unit area or per unit time, and per unit area or unit time from the energy beam to the second modeling surface Causes the computer to execute a process for differentiating the energy transmitted upon hitting Program.
  • Appendix 128 A program for causing a computer to control a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; Irradiating the first modeling surface with an energy beam to form a first structural layer; The second structure surface that is at least a part of the surface of the first structure layer is irradiated with the energy beam, and the size in at least one of the directions along the surface of the first structure layer is the first structure. Causing a computer to execute a process of forming a second structural layer different from the first layer on the first structural layer Program.
  • a program for causing a computer to control a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; A process of supplying materials to at least the first modeling surface and the second modeling surface; Irradiating the first modeling surface with the energy beam having a first beam characteristic to melt the supplied material to form a first structure layer; In the control, the energy is supplied by irradiating the second modeling surface, which is at least part of the surface of the first structural layer, with the energy beam having a second beam characteristic different from the first beam characteristic. Causing the computer to execute a process of melting the material and forming a second structural layer on the first structural layer. Program.
  • Appendix 130 A program for causing a computer to control a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; A process of supplying materials to at least the first modeling surface and the second modeling surface; Irradiating the first modeling surface with the energy beam and supplying the material in a first supply mode to form a first structural layer; The second modeling surface, which is at least a part of the surface of the first structural layer, is irradiated with the energy beam, and the material is supplied in a second supply mode different from the first supply mode.
  • a computer executing a process of forming a structural layer on the first structural layer; Program.
  • a program for causing a computer to control a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; Processing to irradiate the modeling surface with an energy beam, Processing to supply materials, A process of moving at least one of the first modeling surface and the irradiation position of the energy beam so as to change a relative positional relationship between the irradiation position of the energy beam and the modeling surface; A process of irradiating the first modeling surface with the energy beam and moving at least one of the irradiation position of the first modeling surface and the energy beam in a first movement mode to form a first structure layer; , The second modeling surface and the energy are irradiated in a second movement mode different from the first movement mode by irradiating a second modeling surface which is at least a part of the surface of the first structural layer.
  • a computer executing a process of moving at least one of the irradiation positions of the beam to form the second structure layer on the first structure layer;
  • Program. [Appendix 132] A program for causing a computer to control a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; A process of forming the first structural layer by irradiating the first modeling surface with an energy beam to form the first molten pool; Irradiating the second modeling surface with the energy beam to form a second molten pool having a size different from that of the first molten pool in at least one of the directions along the surface of the first structural layer.
  • a program for causing a computer to control a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; Irradiating the first modeling surface with an energy beam to form a first structural layer; A process of irradiating the second modeling surface, which is at least part of the surface of the first structure layer, with the energy beam to form the second structure layer on the first structure layer; The computer executes a process for making the resistance to destruction of the first structural layer higher than the resistance to destruction of the second structural layer. Program.
  • Appendix 135 A program for causing a computer to control a modeling system including an irradiation device for irradiating an energy beam and a supply device for supplying a material; A process of irradiating the first modeling surface with an energy beam and supplying a first material to form a first structural layer; Irradiating a second modeling surface that is at least part of the surface of the first structure layer with the energy beam and supplying a second material to form a second structure layer on the first structure layer; Let the computer run, The first material has a weaker bonding force with the first modeling surface than the second material.
  • Program. [Appendix 136] A recording medium on which the computer program according to any one of appendices 127 to 135 is recorded.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and a modeling system with such changes, A modeling method, a control device, a computer program, and a recording medium are also included in the technical scope of the present invention.

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Abstract

造形システムは、エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備え、第1の造形面にエネルギビームを照射することによって材料を溶融して第1構造層を形成し、第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面にエネルギビームを照射することによって材料を溶融して第2構造層を第1構造層上に形成し、エネルギビームから第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、エネルギビームから第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとが異なる。

Description

造形システム、及び、造形方法
 本発明は、例えば、造形物を形成する造形システム及び造形方法の技術分野に関する。
 特許文献1には、粉状の材料をエネルギビームで溶融した後に、溶融した材料を固化させることで基材に造形物を形成する造形システムが記載されている。このような造形システムでは、基材に造形物を形成した後に、造形物を基材から適切に分離する(一例として取り外す)ことが技術的課題となる。
米国特許出願公開第2017/014909号明細書
 第1の態様によれば、エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備え、第1の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第1構造層を形成し、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第2構造層を前記第1構造層上に形成し、前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとが異なる造形システムが提供される。
 第2の態様によれば、エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備え、第1の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第1構造層を形成し、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向におけるサイズが前記第1構造層と異なる第2構造層を前記第1構造層上に形成する造形システムが提供される。
 第3の態様によれば、エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備え、第1の造形面に第1のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第1構造層を形成し、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記第1のビーム特性と異なる第2のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第2構造層を前記第1構造層上に形成する造形システムが提供される。
 第4の態様によれば、エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備え、第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第1の供給態様で前記材料を供給して第1構造層を形成し、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の供給態様とは異なる第2の供給態様で前記材料を供給して第2構造層を前記第1構造層上に形成する造形システムが提供される。
 第5の態様によれば、造形面にエネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置と、前記エネルギビームの照射位置と前記造形面との相対的な位置関係を変更するように、前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させる移動装置とを備え、第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第1の移動態様で前記第1造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて第1構造層を形成し、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の移動態様とは異なる第2の移動態様で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて第2構造層を前記第1構造層上に形成する造形システムが提供される。
 第6の態様によれば、エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備え、第1の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第1の溶融池を形成することで第1構造層を形成し、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向におけるサイズが前記第1の溶融池と異なる第2の溶融池を形成することで前記第2構造層を前記第1構造層上に形成する造形システムが提供される。
 第7の態様によれば、エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備え、第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに第1の供給量で前記材料を供給して第1の溶融池を形成することで第1構造層を形成し、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに前記第1の供給量と異なる第2の供給量で前記材料を供給して第2の溶融池を前記第2の造形面に形成することで第2構造層を前記第1構造層上に形成する造形システムが提供される。
 第8の態様によれば、エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備え、第1の造形面に前記エネルギビームを照射して第1構造層を形成し、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射して第2構造層を前記第1構造層上に形成し、前記第1構造層の破壊に対する抵抗力を、前記第2構造層の破壊に対する抵抗力よりも低くする造形システムが提供される。
 第9の態様によれば、エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備え、第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第1材料を前記材料として供給して第1構造層を形成し、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第2材料を前記材料として供給して第2構造層を前記第1構造層上に形成し、前記第1材料は、前記第2材料よりも前記第1の造形面との間の結合力が弱い造形システムが提供される。
 本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
図1は、本実施形態の造形システムの構造を示す断面図である。 図2(a)から図2(c)のそれぞれは、それぞれワーク上のある領域において光を照射し且つ造形材料を供給した場合の様子を示す断面図である。 図3(a)、図3(c)及び図3(e)のそれぞれは、3次元構造物を形成する過程を示す断面図であり、図3(b)、図3(d)及び図3(f)のそれぞれは、3次元構造物を形成する過程を示す平面図である。 図4(a)は、最下層の構造層を形成するための溶融池を示す平面図であり、図4(b)は、最下層の構造層以外の他の構造層を形成するための溶融池を示す平面図である。 図5は、最下層の構造層を形成するための光の強度、及び、最下層の構造層以外の他の構造層を形成するための光の強度を示すグラフである。 図6(a)は、最下層の構造層を形成するための光のデフォーカス量を示す断面図であり、図6(b)は、最下層の構造層以外の他の構造層を形成するための光のデフォーカス量を示す断面図であり、図6(c)は、最下層の構造層を形成するための光の造形面上での強度分布を示すグラフであり、図6(b)は、最下層の構造層以外の他の構造層を形成するための光の造形面上での強度分布を示すグラフである。 図7(a)は、最下層の構造層を形成するための光の照射時間を示すタイミングチャートであり、図7(b)は、最下層の構造層以外の他の構造層を形成するための光の照射時間を示すタイミングチャートである。 図8(a)は、最下層の構造層を形成するための光の照射時間を示すタイミングチャートであり、図8(b)は、最下層の構造層以外の他の構造層を形成するための光の照射時間を示すタイミングチャートである。 図9(a)は、最下層の構造層を形成する際の造形材料の供給量及び最下層の構造層以外の他の構造層を形成する際の造形材料の供給量を示すグラフであり、図9(b)は、最下層の構造層を形成する際に供給された造形材料を造形面上で示す断面図であり、図9(c)は、最下層の構造層以外の他の構造層を形成する際に供給された造形材料を造形面上で示す断面図である。 図10(a)及び図10(b)のそれぞれは、最下層の構造層を形成する様子を示す断面図であり、図10(c)及び図10(d)のそれぞれは、最下層の構造層以外の他の構造層を形成する様子を示す断面図である。 図11は、最下層の構造層を形成する際の造形ヘッドの移動速度及び最下層の構造層以外の他の構造層を形成する際の造形ヘッドの移動速度を示すグラフである。 図12(a)から図12(f)のそれぞれは、溶融池のサイズを変更することで構造層のサイズを変更する第1の特性変更動作の一工程を示す断面図である。 図13(a)から図13(f)のそれぞれは、溶融池のサイズを変更することで構造層のサイズを変更する第1の特性変更動作の一工程を示す断面図である。 図14(a)は、第1の特性変更動作を含む第2造形動作によって形成される3次元構造物を示す断面図であり、図14(b)は、第1比較例の造形動作によって形成される3次元構造物を示す断面図であり、図14(c)及び図14(d)のそれぞれは、第1の特性変更動作を含む第2造形動作によって形成される3次元構造物がワークWから分離される様子を示す断面図である。 図15(a)は、第1の特性変更動作を含む第2造形動作によって形成される3次元構造物を示す平面図であり、図15(b)及び図15(c)のそれぞれは、第1の特性変更動作を含む第2造形動作によって形成される3次元構造物を示す断面図である。 図16は、最下層の構造層を形成するための光の強度、及び、最下層の構造層以外の他の構造層を形成するための光の強度を示すグラフである。 図17は、最下層の構造層を形成する際の造形材料の供給量、及び、最下層の構造層以外の他の構造層を形成する際の造形材料の供給量を示すグラフである。 図18(a)は、第2の特性変更動作を含む第2造形動作によって形成される3次元構造物を示す平面図であり、図18(b)は、第2の特性変更動作を含む第2造形動作によって形成される3次元構造物がワークから分離される様子を示す断面図である。 図19(a)は、最下層の構造層を形成するための造形材料の濡れ性を示す断面図であり、図19(b)は、最下層の構造層以外の他の構造層を形成するための造形材料の濡れ性を示す断面図である。 図20(a)は、第3の特性変更動作を含む第2造形動作によって形成される3次元構造物を示す平面図であり、図20(b)は、第3の特性変更動作を含む第2造形動作によって形成される3次元構造物がワークから分離される様子を示す断面図である。 図21は、第1変形例の3次元構造物を示す断面図である。 図22(a)から図22(d)のそれぞれは、第2変形例の3次元構造物を示す断面図である。 図23(a)から図23(c)のそれぞれは、第3変形例の3次元構造物を示す断面図である。 図24(a)から図24(c)のそれぞれは、第4変形例の3次元構造物を示す断面図である。
 以下、図面を参照して造形システム及び造形方法の実施形態について説明する。以下では、レーザ肉盛溶接法(LMD:Laser Metal Deposition)により、造形材料Mを用いた付加加工を行うことで造形物を形成可能な造形システム1を用いて、加工システム及び加工方法の実施形態を説明する。尚、レーザ肉盛溶接法(LMD)は、ダイレクト・メタル・デポジション、ダイレクト・エナジー・デポジション、レーザクラッディング、レーザ・エンジニアード・ネット・シェイピング、ダイレクト・ライト・ファブリケーション、レーザ・コンソリデーション、シェイプ・デポジション・マニュファクチャリング、ワイヤ-フィード・レーザ・デポジション、ガス・スルー・ワイヤ、レーザ・パウダー・フージョン、レーザ・メタル・フォーミング、セレクティブ・レーザ・パウダー・リメルティング、レーザ・ダイレクト・キャスティング、レーザ・パウダー・デポジション、レーザ・アディティブ・マニュファクチャリング、レーザ・ラピッド・フォーミングと称してもよい。
 また、以下の説明では、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸から定義されるXYZ直交座標系を用いて、造形システム1を構成する各種構成要素の位置関係について説明する。尚、以下の説明では、説明の便宜上、X軸方向及びY軸方向のそれぞれが水平方向(つまり、水平面内の所定方向)であり、Z軸方向が鉛直方向(つまり、水平面に直交する方向であり、実質的には上下方向或いは重力方向)であるものとする。また、X軸、Y軸及びZ軸周りの回転方向(言い換えれば、傾斜方向)を、それぞれ、θX方向、θY方向及びθZ方向と称する。ここで、Z軸方向を重力方向としてもよい。また、XY平面を水平方向としてもよい。
 (1)造形システム1の全体構造
 初めに、図1を参照して本実施形態の造形システム1の全体構造について説明する。図1は、本実施形態の造形システム1の構造の一例を示す断面図である。
 造形システム1は、3次元構造物(つまり、3次元方向のいずれの方向においても大きさを持つ3次元の物体であり、立体物、言い換えると、X、Y及びZ方向において大きさを持つ物体)STを形成可能である。造形システム1は、3次元構造物STを形成するための基礎(一例として基材、被加工材及びワークピースの少なくとも一つ)となるワークW上に、3次元構造物STを形成可能である。造形システム1は、ワークWに付加加工を行うことで、3次元構造物STを形成可能である。ワークWが後述するステージ13である場合には、造形システム1は、ステージ13上に、3次元構造物STを形成可能である。ワークWがステージ13によって保持されている既存構造物(尚、既存構造物は、造形システム1が形成した別の3次元構造物STであってもよい)である場合には、造形システム1は、既存構造物上に、3次元構造物STを形成可能である。この場合、造形システム1は、既存構造物と一体化された3次元構造物STを形成してもよい。既存構造物と一体化された3次元構造物STを形成する動作は、既存構造物に新たな構造物を付加する動作と等価である。或いは、造形システム1は、既存構造物と分離可能な3次元構造物STを形成してもよい。尚、図1は、ワークWが、ステージ13によって保持されている既存構造物である例を示している。また、以下でも、ワークWがステージ13によって保持されている既存構造物である例を用いて説明を進める。
 上述したように、造形システム1は、レーザ肉盛溶接法により造形物を形成可能である。つまり、造形システム1は、積層造形技術を用いて物体を形成する3Dプリンタであるとも言える。尚、積層造形技術は、ラピッドプロトタイピング(Rapid Prototyping)、ラピッドマニュファクチャリング(Rapid Manufacturing)、又は、アディティブマニュファクチャリング(Additive Manufacturing)とも称される。
 造形システム1は、造形材料Mを光ELで加工して造形物を形成する。このような光ELとして、例えば、赤外光、可視光及び紫外光のうちの少なくとも一つが使用可能であるが、その他の種類の光が用いられてもよい。光ELは、レーザ光である。造形材料Mは、所定強度以上の光ELの照射によって溶融可能な材料である。このような造形材料Mとして、例えば、金属性の材料及び樹脂性の材料の少なくとも一方が使用可能である。但し、造形材料Mとして、金属性の材料及び樹脂性の材料とは異なるその他の材料が用いられてもよい。造形材料Mは、粉状の又は粒状の材料である。つまり、造形材料Mは、粉粒体である。但し、造形材料Mは、粉粒体でなくてもよく、例えばワイヤ状の造形材料やガス状の造形材料が用いられてもよい。尚、造形システム1は、造形材料Mを荷電粒子線等のエネルギビームで加工して造形物を形成してもよい。
 造形材料Mを加工するために、造形システム1は、図1に示すように、造形ヘッド11と、ヘッド駆動系12と、ステージ13と、制御装置14とを備える。更に、造形ヘッド11は、照射系111と、材料ノズル(つまり造形材料Mを供給する供給系のうち少なくとも一部)112とを備えている。
 照射系111は、射出部113から光ELを射出するための光学系(例えば、集光光学系)である。具体的には、照射系111は、光ELを発する不図示の光源と、光ファイバ等の不図示の光伝送部材を介して光学的に接続されている。照射系111は、光伝送部材を介して光源から伝搬してくる光ELを射出する。照射系111は、照射系111から下方(つまり、-Z側)に向けて光ELを照射する。照射系111の下方には、ステージ13が配置されている。ステージ13にワークWが搭載されている場合には、照射系111は、ワークWに向けて光ELを照射可能である。具体的には、照射系111は、光ELが照射される(典型的には、集光される)領域としてワークW上に設定される所定形状の照射領域EAに光ELを照射する。更に、照射系111の状態は、制御装置14の制御下で、照射領域EAに光ELを照射する状態と、照射領域EAに光ELを照射しない状態との間で切替可能である。尚、照射系111から射出される光ELの方向は真下(つまり、Z軸と一致する方向)には限定されず、例えば、Z軸に対して所定の角度だけ傾いた方向であってもよい。照射領域EAは、例えば円形形状の領域であってもよいし、その他の形状(例えば、矩形形状)であってもよい。
 材料ノズル112は、造形材料Mを供給する供給アウトレット(つまり、供給口)114を有する。材料ノズル112は、供給アウトレット114から造形材料Mを供給(例えば、噴射、噴出又は射出)する。材料ノズル112は、造形材料Mの供給源である不図示の材料供給装置と物理的に接続されている。このとき、不図示のパイプ等の粉体伝送部材が材料供給装置と材料ノズルの間に介在してもよい。材料ノズル112は、粉体伝送部材を介して材料供給装置から供給される造形材料Mを供給する。尚、図1においては、材料ノズル112がチューブ形状に描かれている。しかしながら、材料ノズル112の形状はこのチューブ形状に限定されない。材料ノズル112は、下方(つまり、-Z側)に向けて造形材料Mを供給する。材料ノズル112の下方には、ステージ13が配置されている。ステージ13にワークWが搭載されている場合には、材料ノズル112は、ワークWに向けて造形材料Mを供給する。尚、材料ノズル112から供給される造形材料Mの進行方向はZ軸に対して所定の角度(一例として鋭角)だけ傾いた方向であるが、真下(つまり、Z軸と一致する方向)であってもよい。尚、複数の材料ノズル112を設けてもよい。
 本実施形態では、材料ノズル112は、照射系111が光ELを照射する照射領域EAに向けて造形材料Mを供給するように、照射系111に対して位置合わせされている。つまり、材料ノズル112が造形材料Mを供給する領域としてワークW上に設定される供給領域MAと照射領域EAとが一致する(或いは、少なくとも部分的に重複する)ように、材料ノズル112と照射系111とが位置合わせされている。尚、照射系111から射出された光ELによってワークWに形成される溶融池MPに、材料ノズル112が造形材料Mを供給するように位置合わせされていてもよい。また、材料ノズル112が造形材料Mを供給する供給領域MAと、溶融池MPの領域とが部分的に重畳するように位置合わせされてもよい。
 ヘッド駆動系12は、造形ヘッド11を移動させる。ヘッド駆動系12は、造形ヘッド11を、X軸、Y軸及びZ軸のそれぞれに沿って移動させる。ヘッド駆動系12は、X軸、Y軸及びZ軸のそれぞれに加えて、θX方向、θY方向及びθZ方向の少なくとも一つに沿って造形ヘッド11を移動させてもよい。ヘッド駆動系12は、例えば、モータ等を含む。ヘッド駆動系12が造形ヘッド11を移動させると、ワークW上において、照射領域EAもまたワークWに対して移動する。従って、ヘッド駆動系12は、造形ヘッド11を移動させることで、ワークWと照射領域EAとの位置関係(言い換えれば、ワークWを保持するステージ13と照射領域EAとの位置関係)を変更可能である。また、ヘッド駆動系12は、造形ヘッド11を移動させることで、ワークWと供給領域MAとの位置関係(言い換えれば、ワークWを保持するステージ13と供給領域MAとの位置関係)を変更可能である。
 尚、ヘッド駆動系12は、照射系111と材料ノズル112とを別々に移動させてもよい。具体的には、例えば、ヘッド駆動系12は、射出部113の位置、射出部113の向き(或いは姿勢)、供給アウトレット114の位置及び供給アウトレット114の向き(或いは姿勢)の少なくとも一つを調整可能であってもよい。この場合、照射光学系111が光ELを照射する照射領域EAと、材料ノズル112が造形材料Mを供給する供給領域MAとを別々に制御可能にできる。
 ステージ13は、ワークWを保持可能である。ステージ13は、更に、保持したワークWをリリース可能である。上述した照射系111は、ステージ13がワークWを保持している期間の少なくとも一部において光ELを照射する。更に、上述した材料ノズル112は、ステージ13がワークWを保持している期間の少なくとも一部において造形材料Mを供給する。尚、材料ノズル112が供給した造形材料Mの一部は、ワークWの表面からワークWの外部へと(例えば、ステージ13の周囲へと)散乱する又はこぼれ落ちる可能性がある。このため、造形システム1は、ステージ13の周囲に、散乱した又はこぼれ落ちた造形材料Mを回収する回収装置を備えていてもよい。
 制御装置14は、造形システム1の動作を制御する。制御装置14は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等の演算装置や、メモリ等の記憶装置を含んでいてもよい。制御装置14は、演算装置がコンピュータプログラムを実行することで、造形システム1の動作を制御する装置として機能する。このコンピュータプログラムは、制御装置14が行うべき後述する動作を制御装置14(例えば、演算装置)に行わせる(つまり、実行させる)ためのコンピュータプログラムである。つまり、このコンピュータプログラムは、造形システム1に後述する動作を行わせるように制御装置14を機能させるためのコンピュータプログラムである。演算装置が実行するコンピュータプログラムは、制御装置14が備えるメモリ(つまり、記録媒体)に記録されていてもよいし、制御装置14に内蔵された又は制御装置14に外付け可能な任意の記憶媒体(例えば、ハードディスクや半導体メモリ)に記録されていてもよい。或いは、演算装置は、実行するべきコンピュータプログラムを、ネットワークインタフェースを介して、制御装置14の外部の装置からダウンロードしてもよい。
 制御装置14は、造形システム1の内部に設けられていなくてもよく、例えば、造形システム1外にサーバ等として設けられていてもよい。この場合、制御装置14と造形システム1とは、有線及び/又は無線のネットワーク(或いは、データバス及び/又は通信回線)で接続されていてもよい。有線のネットワークとして、例えばIEEE1394、RS-232x、RS-422、RS-423、RS-485及びUSBの少なくとも一つに代表されるシリアルバス方式のインタフェースを用いるネットワークが用いられてもよい。有線のネットワークとして、パラレルバス方式のインタフェースを用いるネットワークが用いられてもよい。有線のネットワークとして、10BASE-T、100BASE-TX及び1000BASE-Tの少なくとも一つに代表されるイーサネット(登録商標)に準拠したインタフェースを用いるネットワークが用いられてもよい。無線のネットワークとして、電波を用いたネットワークが用いられてもよい。電波を用いたネットワークの一例として、IEEE802.1xに準拠したネットワーク(例えば、無線LAN及びBluetooth(登録商標)の少なくとも一方)があげられる。無線のネットワークとして、赤外線を用いたネットワークが用いられてもよい。無線のネットワークとして、光通信を用いたネットワークが用いられてもよい。この場合、制御装置14と造形システム1とはネットワークを介して各種の情報の送受信が可能となるように構成されていてもよい。また、制御装置14は、ネットワークを介して造形システム1にコマンドや制御パラメータ等の情報を送信可能であってもよい。造形システム1は、制御装置14からのコマンドや制御パラメータ等の情報を、上記ネットワークを介して受信する受信装置を備えていてもよい。或いは、制御装置14が行う処理のうちの一部を行う第1制御装置が造形システム1の内部に設けられている一方で、制御装置14が行う処理のうちの他の一部を行う第2制御装置が造形システム1の外部に設けられていてもよい。
 尚、演算装置が実行するコンピュータプログラムを記録する記録媒体としては、CD-ROM、CD-R、CD-RWやフレキシブルディスク、MO、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW及びBlu-ray(登録商標)等の光ディスク、磁気テープ等の磁気媒体、光磁気ディスク、USBメモリ等の半導体メモリ、及び、その他プログラムを格納可能な任意の媒体の少なくとも一つが用いられてもよい。記録媒体には、コンピュータプログラムを記録可能な機器(例えば、コンピュータプログラムがソフトウェア及びファームウェア等の少なくとも一方の形態で実行可能な状態に実装された汎用機器又は専用機器)が含まれていてもよい。更に、コンピュータプログラムに含まれる各処理や機能は、制御装置14(つまり、コンピュータ)がコンピュータプログラムを実行することで制御装置14内に実現される論理的な処理ブロックによって実現されてもよいし、制御装置14が備える所定のゲートアレイ(FPGA、ASIC)等のハードウェアによって実現されてもよいし、論理的な処理ブロックとハードウェアの一部の要素を実現する部分的ハードウェアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。
 特に、本実施形態では、制御装置14は、照射系111による光ELの射出態様を制御する。射出態様は、例えば、光ELの強度及び光ELの射出タイミングの少なくとも一方を含む。光ELがパルス光である場合には、射出態様は、例えば、パルス光の発光時間の長さ及びパルス光の発光時間と消光時間との比(いわゆる、デューティ比)の少なくとも一方を含んでいてもよい。更に、制御装置14は、ヘッド駆動系12による造形ヘッド11の移動態様を制御する。移動態様は、例えば、移動量、移動速度、移動方向及び移動タイミングの少なくとも一つを含む。更に、制御装置14は、材料ノズル112による造形材料Mの供給態様を制御する。供給態様は、例えば、供給量(特に、単位時間当たりの供給量)を含む。尚、制御装置14は、照射系111による光ELの射出態様と、材料ノズル112による造形材料Mの供給態様とを同時に制御してもよい。
 (2)造形システム1の動作
 続いて、造形システム1の動作について説明する。本実施形態では、造形システム1は、上述したように、3次元構造物STを形成するための造形動作を行う。特に、造形システム1は、ワークWに3次元構造物STを形成するための基本的な造形動作である第1造形動作と、第1造形動作で形成される3次元構造物STと比較してワークWからの分離(言い換えれば、取り外し)が容易な3次元構造物STを形成するための造形動作である第2造形動作との少なくとも一方を行う。以下では、第1造形動作及び第2造形動作について順に説明する。
 (2-1)第1造形動作(基本造形動作)
 はじめに、第1造形動作について説明する。上述したように、造形システム1は、レーザ肉盛溶接法により3次元構造物STを形成する。このため、造形システム1は、レーザ肉盛溶接法に準拠した既存の造形動作を第1造形動作として行うことで、3次元構造物STを形成してもよい。以下、レーザ肉盛溶接法による3次元構造物STの造形動作の一例について簡単に説明する。
 造形システム1は、形成するべき3次元構造物STの3次元モデルデータ(例えば、CAD(Computer Aided Design)データ)等に基づいて、ワークW上に3次元構造物STを形成する。3次元モデルデータは、3次元構造物STの形状(特に、3次元形状)を表すデータを含む。3次元モデルデータとして、造形システム1内に設けられた計測装置で計測された立体物の計測データが用いられてもよい。3次元モデルデータとして、造形システム1とは別に設けられた3次元形状計測機の計測データが用いられてもよい。このような3次元形状計測機の一例として、ワークWに対して移動可能であって且つワークWに接触可能なプローブを有する接触型の3次元測定機及び非接触型の3次元計測機の少なくとも一方があげられる。非接触型の3次元計測機の一例として、パターン投影方式の3次元計測機、光切断方式の3次元計測機、タイム・オブ・フライト方式の3次元計測機、モアレトポグラフィ方式の3次元計測機、ホログラフィック干渉方式の3次元計測機、CT(Computed Tomography)方式の3次元計測機、及び、MRI(Magnetic Resonance Imaging)方式の3次元計測機の少なくとも一つがあげられる。3次元モデルデータとして、3次元構造物STの設計データが用いられてもよい。
 造形システム1は、3次元構造物STを形成するために、例えば、Z軸方向に沿って並ぶ複数の層状の部分構造物(以下、“構造層”と称する)SLを順に形成していく。例えば、造形システム1は、3次元構造物STをZ軸方向に沿って輪切りにすることで得られる複数の構造層SLを1層ずつ順に形成していく。その結果、複数の構造層SLが積層された積層構造体である3次元構造物STが形成される。以下、複数の構造層SLを1層ずつ順に形成していくことで3次元構造物STを形成する動作の流れについて説明する。
 まず、各構造層SLを形成する動作について図2(a)から図2(c)を参照して説明する。造形システム1は、制御装置14の制御下で、ワークWの表面又は形成済みの構造層SLの表面に相当する造形面MS上の所望領域に照射領域EAを設定し、当該照射領域EAに対して照射系111から光ELを照射する。尚、照射系111から照射される光ELが造形面MS上に占める領域を照射領域EAと称してもよい。また、造形システム1は、造形面MS上の所望領域に照射領域EAを設定しなくてもよい。このときには、照射系111から照射される光ELが造形面MS上に占める領域を照射領域EAと称してもよい。本実施形態においては、光ELのフォーカス位置FP(つまり、集光位置、言い換えると、Z軸方向或いは光ELの進行方向において、光ELが最も収斂している位置)が造形面MSに一致している。尚、光ELのフォーカス位置FPは、造形面MSからZ軸方向にずれた位置に設定されてもよい。その結果、図2(a)に示すように、照射系111から射出された光ELによって造形面MS上の所望領域に溶融池(つまり、光ELによって溶融した、液状の金属又は樹脂等のプール)MPが形成される。更に、造形システム1は、制御装置14の制御下で、造形面MS上の所望領域に供給領域MAを設定し、当該供給領域MAに対して材料ノズル112から造形材料Mを供給する。尚、造形システム1は、造形面MS上の所望領域に供給領域MAを設定しなくてもよい。このときには、材料ノズル112から造形材料Mが供給される領域を供給領域MAと称してもよい。ここで、上述したように照射領域EAと供給領域MAとが一致しているため、供給領域MAは、溶融池MPが形成された領域に設定されている。言い換えると、供給領域MAは、溶融池MPが形成された領域と一致する。このため、造形システム1は、図2(b)に示すように、溶融池MPに対して、材料ノズル112から造形材料Mを供給することになる。その結果、溶融池MPに供給された造形材料Mが溶融する。造形ヘッド11の移動に伴って溶融池MPに光ELが照射されなくなると、溶融池MPにおいて溶融した造形材料Mは、冷却されて固化(つまり、凝固)する。その結果、図2(c)に示すように、固化した造形材料Mが造形面MS上に堆積される。言い換えると、固化した造形材料Mの堆積物による造形物が形成される。このように造形面MSに造形材料Mの堆積物を付加する付加加工が行われることで、造形物が形成される。
 このような光ELの照射による溶融池MPの形成、溶融池MPへの造形材料Mの供給、供給された造形材料Mの溶融及び溶融した造形材料Mの固化を含む一連の造形処理が、造形面MSに対する造形ヘッド11のXY平面内の位置を変えながら繰り返される。言い換えると、造形面MSに対して造形ヘッド11をXY平面内に沿って移動させながら、溶融池MPの形成、造形材料Mの供給、造形材料Mの溶融及び溶融した造形材料Mの固化を含む一連の造形処理が繰り返される。造形面MSに対して造形ヘッド11が移動すると、造形面MSに対して照射領域EAもまたに移動する。従って、一連の造形処理が、造形面MSに対して照射領域EAをXY平面に沿って移動させながら繰り返されるとも言える。この際、光ELは、造形物を形成すべき領域に設定された照射領域EAに対して選択的に照射される一方で、造形物を形成すべきでない領域に設定された照射領域EAに対して選択的に照射されない。尚、造形物を形成すべきでない領域には照射領域EAが設定されないとも言える。つまり、造形システム1は、造形面MS上で所定の移動軌跡に沿って照射領域EAを移動させながら、造形物を形成すべき領域の分布(つまり、構造層SLのパターン)に応じたタイミングで光ELを造形面MSに照射する。言い換えると、造形システム1は、所定の移動軌跡に沿って光ELが照射される予定の領域を造形面MS上で移動させながら、当該領域が造形物を形成すべき領域に位置した場合に光ELを造形面MSに照射する。その結果、造形面MS上に、凝固した造形材料Mによる造形物の集合体に相当する構造層SLが形成される。尚、上述した説明では、造形面MSに対して照射領域EAを移動させたが、照射領域EAに対して造形面MSを移動させてもよい。
 造形システム1は、このような構造層SLを形成するための動作を、制御装置14の制御下で、3次元モデルデータに基づいて繰り返し行う。図3(a)から図3(f)を参照して説明すると、具体的には、まず、制御装置14は、3次元モデルデータを積層ピッチでスライス処理してスライスデータを作成する。尚、制御装置14は、造形システム1の特性に応じて、スライスデータを少なくとも部分的に修正してもよい。造形システム1は、制御装置14の制御下で、ワークWの表面WSに相当する造形面MS上に1層目の構造層SL#1を形成するための動作を、構造層SL#1に対応する3次元モデルデータ(つまり、構造層SL#1に対応するスライスデータ)に基づいて行う。その結果、造形面MS上には、図3(a)及び図3(b)に示すように、構造層SL#1が形成される。その後、造形システム1は、構造層SL#1の表面(典型的には、上面)を新たな造形面MSに設定した上で、当該新たな造形面MS上に2層目の構造層SL#2を形成する。構造層SL#2を形成するために、制御装置14は、まず、造形ヘッド11がZ軸に沿って移動するようにヘッド駆動系12を制御する。具体的には、制御装置14は、ヘッド駆動系12を制御して、照射領域EA及び供給領域MAが構造層SL#1の表面(つまり、新たな造形面MS)に設定されるように、+Z側に向かって造形ヘッド11を移動させる。これにより、光ELのフォーカス位置FPが新たな造形面MSに一致する。その後、造形システム1は、制御装置14の制御下で、構造層SL#1を形成する動作と同様の動作で、構造層SL#2に対応するスライスデータに基づいて、構造層SL#1上に構造層SL#2を形成する。その結果、図3(c)及び図3(d)に示すように、構造層SL#2が形成される。以降、同様の動作が、ワークW上に形成するべき3次元構造物を構成する全ての構造層SLが形成されるまで繰り返される。その結果、図3(e)及び図3(f)に示すように、Z軸に沿って(つまり、溶融池MPの底面から上面へと向かう方向に沿って)複数の構造層SLが積層された積層構造物によって、3次元構造物STが形成される。
 (2-2)第2造形動作(ワークWからの分離が容易な3次元構造物STの造形動作)
 続いて、第1造形動作で形成される3次元構造物STと比較してワークWからの分離(言い換えれば、取り外し)が容易な3次元構造物STを形成するための第2造形動作について説明する。第2造形動作は、上述した第1造形動作と同様に、複数の構造層SLを順に形成していくことで3次元構造物STを形成する造形動作である。但し、第2造形動作は、ワークWからの分離が容易な3次元構造物STを形成するための動作を含んでいるという点で、上述した第1造形動作とは異なる。第2造形動作のその他の特徴は、第1造形動作のその他の特徴と同一であってもよい。以下では、ワークWからの分離が容易な3次元構造物STを形成するための動作について説明する。
 本実施形態では、造形システム1は、制御装置14の制御下で、ワークWからの分離が容易な3次元構造物STを形成するための動作として、3次元構造物STを構成する複数の構造層SLのうちの一部の特性を、複数の構造層SLのうちの他の一部の特性とは異なる特性に変更するという特性変更動作を採用する。具体的には、造形システム1は、特性変更動作として、複数の構造層SLのうちの最下層の構造層SL(典型的には、表面WSに相当する造形面MSに形成される1層目の構造層SL#1)の特性を、複数の構造層SLのうち最下層の構造層SL以外の他の構造層SL(典型的には、最下層の構造層SL上に形成されている他の構造層SL)の特性とは異なる特性に変更するという動作を採用する。但し、後に変形例で詳述するように、造形システム1は、特性変更動作として、例えば、複数の構造層SLのうちの最下層の構造層SLを含む下層に位置する複数の構造層SLの特性を、複数の構造層SLのうち下層に位置する複数の構造層SL以外の他の構造層SL(つまり、下層に位置する構造層SLよりも上層に位置する構造層SL)の特性とは異なる特性に変更するという動作を採用してもよい。
 構造層SLの特性は、構造層SLのサイズを含んでいてもよい。特に、構造層SLの特性は、造形面MSに沿った少なくとも一つの方向(典型的には、複数の構造層SLの積層方向に交差する少なくとも一つの方向)における構造層SLのサイズを含んでいてもよい。この場合、構造層SLのサイズは、構造層SLの幅と称してもよい。以下の説明では、特段の表記がない場合は、構造層SLのサイズは、造形面MSに沿った少なくとも一つの方向における構造層SLのサイズを意味するものとする。例えば、構造層SLのサイズは、XY平面内の任意の方向における構造層SLのサイズとすることができる。この場合、造形システム1は、特性変更動作として、最下層の構造層SL(以下、適宜“構造層SL_lowest”と称する)のサイズを、構造層SL_lowest以外の他の構造層SL(以下、適宜“構造層SL_upper”と称する)のサイズとは異なるサイズに変更するための第1の特性変更動作を行う。尚、構造層SL同士のサイズの比較を行う場合、各構造層SLのサイズは、同じ方向における構造層SLのサイズとすればよい。より具体的には、造形システム1は、例えば、第1の特性変更動作として、構造層SL_lowestのサイズを、構造層SL_upperのサイズよりも小さくするための動作を行う。後に詳述するように、構造層SL_lowestのサイズが構造層SL_upperのサイズよりも小さくなる場合には、構造層SL_lowestのサイズが構造層SL_upperのサイズよりも小さくならない場合と比較して、構造層SL_lowestがワークWから分離されやすくなる。構造層SL_lowestがワークWから分離されると、構造層SL_lowestを介してワークWと一体化していた構造層SL_upperもまたワークWから分離される。このようにワークWからの3次元構造物STの分離が、第1造形動作で3次元構造物STが形成される場合と比較して容易となる。
 構造層SLの特性は、構造層SLの破壊に対する抵抗力(言い換えれば、壊れにくさであり、例えば、靭性)を含んでいてもよい。言い換えれば、構造層SLの特性は、構造層SLの脆度(言い換えれば、脆さ)を含んでいてもよい。この場合、造形システム1は、特性変更動作として、最下層の構造層SL_lowestの破壊に対する抵抗力を、構造層SL_lowest以外の他の構造層SL_upperの破壊に対する抵抗力とは異なる抵抗力に変更するという第2の特性変更動作を行う。より具体的には、造形システム1は、例えば、第2の特性変更動作として、構造層SL_lowestの破壊に対する抵抗力を、構造層SL_upperの破壊に対する抵抗力よりも低くするための動作を行う。構造層SL_upperは、第1造形動作で形成される構造層SLと同様に形成されてもよい。この場合、造形システム1は、第2の特性変更動作として、構造層SL_lowestの破壊に対する抵抗力を、第1造形動作で構造層SL(典型的には、構造層SL_lowest)が形成される場合と比較して低くするための動作を行ってもよい。後に詳述するように、構造層SL_lowestの破壊に対する抵抗力が低くなる場合には、構造層SL_lowestの破壊に対する抵抗力が低くならない場合(つまり、第1造形動作で構造層SL(典型的には、構造層SL_lowest)が形成される場合)と比較して、構造層SL_lowestが破壊されやすくなる。従って、第2の特性変更動作は、構造層SL_lowestを構造層SL_upperよりも破壊されやすくするための動作であるとも言える。構造層SL_lowestが破壊されると、構造層SL_lowestを介してワークWと一体化していた構造層SL_upperがワークWから分離される。このようにワークWからの3次元構造物STの分離が容易となる。
 構造層SLの特性は、構造層SLのワークWに対する結合力(言い換えれば、付着力)を含んでいてもよい。この場合、造形システム1は、特性変更動作として、最下層の構造層SL_lowestのワークWに対する結合力を、構造層SL_lowest以外の他の構造層SL_upperのワークWに対する結合力とは異なる結合力に変更するという第3の特性変更動作を行う。より具体的には、造形システム1は、第3の特性変更動作として、構造層SL_lowestのワークWに対する結合力を、構造層SL_upperのワークWに対する結合力よりも弱くするための動作を行う。構造層SL_upperは、第1造形動作で形成される構造層SLと同様に形成されてもよい。この場合、造形システム1は、第3の特性変更動作として、構造層SL_lowestのワークWに対する結合力を、第1造形動作で構造層SL(典型的には、構造層SL_lowest)が形成される場合と比較して弱くするための動作を行ってもよい。後に詳述するように、構造層SL_lowestのワークWに対する結合力が弱くなる場合には、構造層SL_lowestのワークWに対する結合力が弱くならない場合(つまり、第1造形動作で構造層SL(典型的には、構造層SL_lowest)が形成される場合)と比較して、構造層SL_lowestがワークWから分離されやすくなる。構造層SL_lowestがワークWから分離されると、構造層SL_lowestを介してワークWと結合していた構造層SL_upperもまたワークWから分離される。このようにワークWからの3次元構造物STの分離が第1造形動作で3次元構造物STが形成される場合と比較して容易となる。
 以下、このような第1の特性変更動作から第3の特性変更動作の詳細について、順に説明する。
 (2-2-1)第1の特性変更動作
 初めに、構造層SLのサイズを変更するための第1の特性変更動作について説明する。造形システム1は、構造層SLのサイズを変えるために、例えば、構造層SLを形成する際の形成条件を変更してもよい。例えば、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際の形成条件を、構造層SL_upperを形成する際の形成条件とは異なる形成条件に変更してもよい。
 第1の特性変更動作における形成条件は、溶融池MPのサイズを含んでいてもよい。特に、形成条件は、造形面MSに沿った少なくとも一つの方向における溶融池MPのサイズを含んでいてもよい。この場合、溶融池MPのサイズは、溶融池MPの幅と称してもよい。以下の説明では、特段の表記がない場合は、溶融池MPのサイズは、造形面MSに沿った少なくとも一つの方向における溶融池MPのサイズを意味するものとする。例えば、溶融池MPのサイズは、XY平面内の任意の方向とすることができる。この場合、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成するための溶融池MPのサイズを、構造層SL_upperを形成するための溶融池MPのサイズとは異なるサイズに変更してもよい。尚、溶融池MP同士のサイズの比較を行う場合、各溶融池MPのサイズは、同じ方向における溶融池MPのサイズとすればよい。具体的には、造形システム1は、構造層SL_lowestのサイズを構造層SL_upperのサイズよりも小さくするために、構造層SL_lowestを形成するための溶融池MPのサイズを、構造層SL_upperを形成するための溶融池MPのサイズよりも小さくしてもよい。例えば、図4(a)に示すように、造形システム1は、造形面MS上に構造層SL_lowestを形成する際に、造形面MSに沿った少なくとも一つの方向(図4(a)に示す例では、XY平面に沿った少なくとも一つの方向であり、例えば、X軸方向及び/又はY軸方向)に沿ったサイズが第1のサイズR1となる溶融池MPを造形面MSに形成してもよい。一方で、図4(b)に示すように、造形システム1は、造形面MS上に構造層SL_upperを形成する際に、造形面MSに沿った少なくとも一つの方向に沿ったサイズが第1のサイズR1よりも大きい第2のサイズR2となる溶融池MPを造形面MSに形成してもよい。尚、図4(a)及び図4(b)に示すように、造形面MS上に形成される溶融池MPは、造形面MSに沿った方向において円形となる場合がある。この場合には、溶融池MPのサイズは、溶融池MPの直径と称してもよい。尚、造形面MSに沿った互いに直交する2方向において溶融池MPのサイズが異なる場合、例えば溶融池MPが楕円形状である場合、いずれか一つの方向における溶融池MPのサイズを、溶融池MPのサイズとしてもよい。一例として、構造層SL_lowestを形成するための溶融池MPのY方向に沿ったサイズと構造層SL_upperを形成するための溶融池MPのX方向に沿ったサイズとを比較するのではなく、構造層SL_lowestを形成するための溶融池MPのY方向に沿ったサイズと構造層SL_upperを形成するための溶融池MPのY方向に沿ったサイズとを比較する。
 溶融池MPのサイズを変更するために、造形システム1は、照射系111が照射する光ELの特性を制御してもよい。この場合、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成するための光ELの特性を、構造層SL_upperを形成するための光ELの特性とは異なる特性に変更してもよい。つまり、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際には、光ELの特性を、構造層SL_lowestを形成するための(つまり、小さいサイズの溶融池MPを形成するための)第1の特性に設定してもよい。一方で、造形システム1は、構造層SL_upperを形成する際には、光ELの特性を、構造層SL_upperを形成するための(つまり、大きいサイズの溶融池MPを形成するための)第2の特性(典型的には、第2の特性は、第1の特性とは異なる)に設定してもよい。尚、第2の特性は、第1の特性の光ELにより形成される小さいサイズの溶融池MPよりも大きなサイズの溶融池MPを形成するための光ELの特性と称することもできる。
 第1の特性変更動作における光ELの特性は、造形面MS上での単位面積当たりの光ELの強度(または単位面積当たりのエネルギ)を含んでいてもよい。尚、エネルギはエネルギ量と称してもよい。この場合、造形システム1は、図5に示すように、構造層SL_lowestを形成する際に、単位面積当たりの光ELの強度を第1の強度に設定してもよい。一方で、造形システム1は、図5に示すように、構造層SL_upperを形成する際に、単位面積当たりの光ELの強度を第1の強度よりも大きい第2の強度に設定してもよい。その結果、構造層SL_lowestを形成する際に、光ELから造形面MSに対して単位面積当たり伝達されるエネルギ及び光ELから造形面MSに対して単位時間当たりに伝達されるエネルギのうち少なくとも一方は、構造層SL_upperを形成する際に光ELから造形面MSに対して単位面積当たりに伝達されるエネルギ及び光ELから造形面MSに対して単位時間当たりに伝達されるエネルギのうちの少なくとも一方よりも少なくなる。光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギが少なくなればなるほど、光ELの照射によって造形面MSにおいて溶融する造形材料Mが少なくなる。このため、構造層SL_lowestを形成する際に造形面MSにおいて溶融される造形材料Mは、構造層SL_upperを形成する際に造形面MSにおいて溶融される造形材料Mよりも少なくなる。造形面MSにおいて溶融される造形材料Mが少なくなればなるほど、当該溶融した造形材料Mから構成される溶融池MPのサイズは小さくなる。このため、構造層SL_lowestを形成する際に造形面MSに形成される溶融池MPのサイズは、構造層SL_upperを形成する際に造形面MSに形成される溶融池MPのサイズよりも小さくなる。尚、光ELの特性は、造形面MS上での単位時間当たりの単位面積あたりの光ELの強度(または単位面積当たりのエネルギ)であってもよい。
 この結果、構造層SL_lowestのサイズが構造層SL_upperのサイズよりも小さくなり、構造層SL_lowestがワークWから分離されやすくなる。
 第1の特性変更動作における光ELの特性は、造形面MSに対する光ELのデフォーカス量を含んでいてもよい。尚、ここで言う「造形面MSに対する光ELのデフォーカス量」は、造形面MSに交差する方向(典型的には、直交する方向であって、例えば、Z軸方向或いは光ELの進行方向)における造形面MSと光ELのフォーカス位置FPとのずれ量を意味していてもよい。この場合、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際に、光ELのデフォーカス量を第1のデフォーカス量に設定してもよい。一方で、造形システム1は、構造層SL_upperを形成する際に、光ELのデフォーカス量を、第1のデフォーカス量よりも小さい第2のデフォーカス量に設定してもよい。例えば、造形システム1は、(i)構造層SL_lowestを形成する際には、図6(a)に示すように、光ELのデフォーカス量がゼロよりも大きくなる(つまり、光ELのフォーカス位置FPが造形面MSからZ軸方向にずれた位置に設定される)ように、光ELのデフォーカス量を設定し、(ii)構造層SL_upperを形成する際には、図6(b)に示すように、光ELのデフォーカス量がゼロになる(つまり、光ELのフォーカス位置FPが造形面MSに設定される)ように、光ELのデフォーカス量を設定してもよい。或いは、例えば、造形システム1は、(i)構造層SL_lowestを形成する際には、光ELのデフォーカス量が構造層SL_upperを形成する場合よりも大きくなる(言い換えると、光ELのフォーカス位置FPが、構造層SL_upperを形成する場合よりも造形面MSからZ軸方向に大きくずれた位置に設定される)ように、光ELのデフォーカス量を設定し、(ii)構造層SL_upperを形成する際には、光ELのデフォーカス量が構造層SL_lowestを形成する場合よりも小さくなる(つまり、光ELのフォーカス位置FPが、構造層SL_lowestを形成する場合よりも造形面MSからZ軸方向に小さくずれた位置に設定される)ように、光ELのデフォーカス量を設定してもよい。光ELのデフォーカス量が大きい場合には、図6(c)に示すように、造形面MS上における光ELの強度分布は、造形材料Mを溶融できる強度(具体的には、所定の強度閾値以上の強度)を有する光ELの範囲が狭くなるような分布となる。このため、光ELのデフォーカス量が大きい場合には、造形面MS上において光ELが照射される範囲は広くなるものの、全体としては小さい強度の光ELが照射されるに過ぎないがゆえに、造形面MSに対して光ELから単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは小さくなる。一方で、光ELのデフォーカス量が小さい場合には、図6(d)に示すように、造形面MS上における光ELの強度分布は、造形材料Mを溶融させる強度を有する光ELの範囲が相対的に広くなるような分布となる。このため、光ELのデフォーカス量が小さい場合には、造形面MS上において光ELが照射される範囲は狭くなるものの、全体としては大きい強度の光ELが照射されるがゆえに、造形面MSに対して光ELから単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは、上記の場合に対して大きくなる。その結果、デフォーカス量が大きい光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは、デフォーカス量が小さい光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなる。つまり、構造層SL_lowestを形成する際に造形面MSに対して光ELから単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは、構造層SL_upperを形成する際に造形面MSに対して光ELから単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなる。このため、構造層SL_lowestを形成する際に造形面MSに形成される溶融池MPのサイズは、構造層SL_upperを形成する際に造形面MSに形成される溶融池MPのサイズよりも小さくなる。
 この結果、構造層SL_lowestのサイズが構造層SL_upperのサイズよりも小さくなり、構造層SL_lowestがワークWから分離されやすくなる。
 第1の特性変更動作における光ELの特性は、単位面積当たりの光ELの照射時間を含んでいてもよい。この場合、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際には、光ELの照射時間を、短い第1の照射時間に設定してもよい。一方で、造形システム1は、構造層SL_upperを形成する際には、光ELの照射時間を、第1の照射時間よりも長い第2の照射時間に設定してもよい。例えば、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際には、図7(a)に示すように、断続的にオンオフが切り替わるパルス光を光ELとして照射してもよい。つまり、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際には、光ELを断続的に又はパルス的に照射してもよい。一方で、造形システム1は、構造層SL_upperを形成する際には、図7(b)に示すように、断続的に照射及び非照射が切り替わっていない(つまり、連続的に照射し続ける)連続光を光ELとして照射してもよい。言い換えると、造形システム1は、構造層SL_upperを形成する際には、光ELを連続的に照射してもよい。その結果、構造層SL_lowestを形成する場合には、構造層SL_upperを形成する場合と比較して、光ELが非照射になる時間が生ずる分だけ光ELの照射時間が短くなる。或いは、例えば、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際には、図8(a)に示すように、光ELが照射される時間の割合を示すデューティ比が小さいパルス光を光ELとして照射してもよい。一方で、造形システム1は、構造層SL_upperを形成する際には、図8(b)に示すように、デューティ比が図8(a)の場合よりも大きなパルス光を光ELとして照射してもよい。ここで、光ELのデューティ比は、光ELが照射と非照射とを周期的に繰り返す場合、その周期期間に対する照射時間の割合としてよい。その結果、構造層SL_lowestを形成する場合には、構造層SL_upperを形成する場合と比較して、デューティ比が小さくなる分だけ光ELの照射時間が短くなる。単位面積当たりの光ELの照射時間が短くなればなるほど、光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは小さくなる。つまり、光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは、照射時間が長い場合よりも照射時間が短い場合に少なくなる。従って、構造層SL_lowestを形成する際に光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは、構造層SL_upperを形成する際に光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなる。このため、構造層SL_lowestを形成する際に造形面MSに形成される溶融池MPのサイズは、構造層SL_upperを形成する際に造形面MSに形成される溶融池MPのサイズよりも小さくなる。
 この結果、構造層SL_lowestのサイズが構造層SL_upperのサイズよりも小さくなり、構造層SL_lowestがワークWから分離されやすくなる。
 溶融池MPのサイズを変更するために、造形システム1は、材料ノズル112による造形材料Mの供給態様を制御してもよい。この場合、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際の造形材料Mの供給態様を、構造層SL_upperを形成する際の供給態様とは異なる供給態様に変更してもよい。つまり、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際には、造形材料Mの供給態様を、構造層SL_lowestを形成するための(つまり、小さいサイズの溶融池MPを形成するための)第1の供給態様に設定してもよい。一方で、造形システム1は、構造層SL_upperを形成する際には、造形材料Mの供給態様を、構造層SL_upperを形成するための(つまり、構造層SL_lowestを形成するための小さいサイズの溶融池MPよりも大きいサイズの溶融池MPを形成するための)第2の供給態様(典型的には、第2の供給態様は、第1の供給態様とは異なる)に設定してもよい。
 第1の特性変更動作における造形材料Mの供給態様は、単位時間当たりの造形材料Mの供給量及び単位面積当たりの造形材料Mの供給量のうち少なくとも一方(つまり、造形材料Mの供給レート)を含んでいてもよい。この場合、造形システム1は、図9(a)に示すように、構造層SL_lowestを形成する際には、造形材料Mの供給量を第1の供給量に設定してもよい。一方で、造形システム1は、図9(a)に示すように、構造層SL_upperを形成する際には、造形材料Mの供給量を、図9(a)の場合と比較して少ない(つまり、第1の供給量よりも少ない)第2の供給量に設定してもよい。造形材料Mの供給量が多い場合には、図9(b)に示すように、造形面MSに供給された造形材料Mによって、光ELが遮蔽されやすくなる。造形材料Mは光ELの照射によって溶融するものの、溶融可能な量を上回る量の造形材料Mが造形面MSに供給された場合には、供給された造形材料Mの少なくとも一部が光ELの照射によって溶融することなく光ELを遮蔽する遮蔽物として機能し得るからである。その結果、造形面MSにまで到達する光ELの強度が小さくなるがゆえに、光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは小さくなる。つまり、造形システム1は、光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギを小さくするために、供給された造形材料Mの少なくとも一部を光ELに対する遮蔽物として用いている。一方で、造形材料Mの供給量が少ない場合には、図9(c)に示すように、造形面MSに供給された造形材料Mによって、光ELが遮蔽されにくくなる。その結果、造形面MSに到達する光ELの強度が図9(b)の場合に比べて大きくなるがゆえに、光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは図9(b)の場合と比べて大きくなる。このため、造形材料Mの供給量が多い状況下で光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは、造形材料Mの供給量が少ない状況下で光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなる。つまり、構造層SL_lowestを形成する際に光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは、構造層SL_upperを形成する際に光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなる。このため、構造層SL_lowestを形成する際に造形面MSに形成される溶融池MPのサイズは、構造層SL_upperを形成する際に造形面MSに形成される溶融池MPのサイズよりも小さくなる。
 この結果、構造層SL_lowestのサイズが構造層SL_upperのサイズよりも小さくなり、構造層SL_lowestがワークWから分離されやすくなる。
 尚、溶融池MPが既に形成されている状況下で造形材料Mの供給量が多くなると、供給された造形材料Mによって溶融池MPが冷却される可能性が高くなる。その結果、冷却して固化した造形材料Mが増える分だけ、固化することなく溶融したままの造形材料Mから構成される溶融池MPのサイズが小さくなる。このため、供給された造形材料Mの少なくとも一部を、光ELを遮蔽物として用いることに加えて又は代えて、溶融池MPを冷却するための冷却材として用いてもよい。この場合においても、構造層SL_lowestを形成する際に造形面MSに形成される溶融池MPのサイズは、構造層SL_upperを形成する際に造形面MSに形成される溶融池MPのサイズよりも小さくなる。
 この結果、構造層SL_lowestのサイズが構造層SL_upperのサイズよりも小さくなり、構造層SL_lowestがワークWから分離されやすくなる。
 第1の特性変更動作における造形材料Mの供給態様は、造形材料Mの供給タイミング(または供給時期)を含んでいてもよい。この場合、造形システム1は、図10(a)に示すように、構造層SL_lowestを形成する際に、光ELを照射する前に造形材料Mを造形面MSに予め供給しておいてもよい。特に、造形システム1は、光ELを照射する前に、少なくとも一部が光ELを遮蔽する遮蔽物として機能し得る程度の量の造形材料Mを造形面MSの全面(或いは、一部)に予め供給しておいてもよい。図10(b)に示すように、造形材料Mが造形面MSに供給された後、造形システム1は、光ELを照射してもよい。この際、造形システム1は、図10(b)に示すように、光ELを照射している期間中は造形材料Mを供給しなくてもよい。その結果、予め供給された造形材料Mが、材料ノズル112からの供給物(例えば、新たに供給される造形材料M及び/又は新たに造形材料Mを供給するため材料ノズル112から噴き出すガス等)によって吹き飛ばされることがなくなる。但し、造形システム1は、光ELを照射している期間の少なくとも一部において造形材料Mを供給してもよい。その結果、造形面MSに予め供給された造形材料Mの少なくとも一部が溶融して造形面MSと一体化することで、構造層SL_lowestが形成される。ここで、造形面MSに造形材料Mが予め供給されている場合には、当該予め供給された造形材料Mの少なくとも一部が光ELを遮蔽する遮蔽物として機能し得る。このため、光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは、遮蔽物が存在しない場合と比べて小さくなる。従って、溶融池MPのサイズは、遮蔽物が存在しない場合と比べて小さくなる。一方で、造形システム1は、図10(c)に示すように、構造層SL_upperを形成する際には、光ELを照射する前に造形材料Mを造形面MSに予め供給しなくてもよい。つまり、造形システム1は、図10(d)に示すように、構造層SL_upperを形成する際には、光ELを照射しながら造形材料Mを光ELの照射領域EAに(または溶融池MPに)局所的に供給してもよい。造形面MSに造形材料Mが予め供給されない場合には、造形材料Mが局所的に供給されるがゆえに、当該局所的に供給された造形材料Mの少なくとも一部が光ELを遮蔽する遮蔽物として機能する可能性は小さくなる。このため、造形面MSに対して光ELから単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは、遮蔽物が存在する場合に比べて大きくなる。従って、溶融池MPのサイズは、遮蔽物が存在する場合に比べて大きくなる。
 この結果、構造層SL_lowestのサイズが構造層SL_upperのサイズよりも小さくなり、構造層SL_lowestがワークWから分離されやすくなる。
 溶融池MPのサイズを変更するために、造形システム1は、造形ヘッド11の移動態様を制御してもよい。この場合、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際の造形ヘッド11の移動態様を、構造層SL_upperを形成する際の移動態様とは異なる移動態様に変更してもよい。つまり、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際には、造形ヘッド11の移動態様を、構造層SL_lowestを形成するための(つまり、小さいサイズの溶融池MPを形成するための)第1の移動態様に設定してもよい。一方で、造形システム1は、構造層SL_upperを形成する際には、造形ヘッド11の移動態様を、構造層SL_upperを形成するための(つまり、第1の移動態様の際に形成される溶融池MPのサイズと比較して大きなサイズの溶融池MPを形成するための)第2の移動態様(典型的には、第2の移動態様は、第1の移動態様とは異なる)に設定してもよい。
 第1の特性変更動作における移動態様は、移動速度(例えば、造形面MSに沿った方向における移動速度であり、一例として、XY平面内の任意の方向における移動速度、典型的にはX軸方向及び/又はY軸方向の移動速度)を含んでいてもよい。この場合、造形システム1は、図11に示すように、構造層SL_lowestを形成する際には、造形ヘッド11の移動速度を第1の移動速度に設定してもよい。一方で、造形システム1は、図11に示すように、構造層SL_upperを形成する際には、造形ヘッド11の移動速度を、第1の移動速度よりも遅い第2の移動速度に設定してもよい。造形ヘッド11の移動速度が速くなるほど、造形面MS上での照射領域EAの移動速度(つまり、造形面MSに対する照射領域EAの相対的な移動速度)が速くなる。造形面MS上での照射領域EAの移動速度が速くなるほど、造形面MSに対する単位面積当たりの光ELの照射時間が短くなる。従って、造形面MS上での照射領域EAの移動速度が速くなるほど、造形面MSに対して光ELから単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは小さくなる。このため、造形ヘッド11の移動速度が速い(つまり、照射領域EAの移動速度が速い)状況下で光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは、造形ヘッド11の移動速度が上記状況下の移動速度よりも遅い(つまり、照射領域EAの移動速度が遅い)状況下で光ELから造形面MSに対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなる。つまり、構造層SL_lowestを形成する際に造形面MSに対して光ELから単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは、構造層SL_upperを形成する際に造形面MSに対して光ELから単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなる。このため、構造層SL_lowestを形成する際に造形面MSに形成される溶融池MPのサイズは、構造層SL_upperを形成する際に造形面MSに形成される溶融池MPのサイズよりも小さくなる。
 この結果、構造層SL_lowestのサイズが構造層SL_upperのサイズよりも小さくなり、構造層SL_lowestがワークWから分離されやすくなる。
 また、造形ヘッド11の移動速度が速くなるほど、造形面MS上の照射領域EA及び溶融池MPの少なくとも一方に供給される造形材料Mの単位時間当たりの供給量が少なくなる。ここで、造形材料Mの単位時間当たりの供給量が単位時間当たりに溶融できる造形材料Mの量を下回る場合には、上回る場合と比較して構造層SLのサイズが小さくなる。その結果、構造層SL_lowestがワークWから分離されやすくなる。このように溶融池MPのサイズと構造物STのサイズとは比例してなくてもよい。
 尚、後述するようにステージ13が移動可能である場合には、溶融池MPのサイズを変更するために、造形システム1は、ステージ13の移動態様(ひいては造形面MSの移動態様)を制御してもよい。なぜならば、ステージ13が移動すれば、造形面MSに対して照射領域EAが移動するとみなせるからである。尚、ステージ13の移動態様の制御方法は、造形ヘッド11の移動態様の制御方法と同一であってもよいため、その詳細な説明を省略する。或いは、後述するように、ガルバノミラー等で光ELを偏向させることで造形面MSに対して照射領域EAを移動させることが可能である場合には、溶融池MPのサイズを変更するために、造形システム1は、照射領域EAの移動態様を制御してもよい。尚、照射領域EAの移動態様の制御方法は、造形ヘッド11の移動態様の制御方法と同一であってもよいため、その詳細な説明を省略する。
 続いて、溶融池MPのサイズを変更することによって構造層SLのサイズを変更する第1の特性変更動作の具体例について、図12(a)から図12(f)及び図13(a)から図13(f)を参照して説明する。
 まず、図12(a)に示すように、ワークWの表面WSに相当する造形面MSに最下層の構造層SL_lowest(つまり、構造層SL#1)を形成するために、照射系111は造形面MSに対して光ELを照射する。その結果、造形面MSに溶融池MPが形成される。更に、図12(b)に示すように、光ELの照射と並行して、材料ノズル112は光ELの照射領域EA(または溶融池MP)に対して造形材料Mを供給する。その結果、図12(c)に示すように、溶融池MPに供給された造形材料Mが溶融して、造形面MS上に、溶融した造形材料Mを含んで造形面MSから盛り上がった溶融池MPが形成される。構造層SL_lowestを形成している期間中は、造形システム1は、制御装置14の制御下で、溶融池MPのサイズが小さくなる(例えば、上述した第1のサイズR1となる)ように、光ELの特性、造形材料Mの供給態様及び造形ヘッド11の移動態様の少なくとも一つを制御する。
 その後、造形ヘッド11の移動に伴って溶融池MPに光ELが照射されなくなると、溶融池MPにおいて溶融した造形材料Mは、冷却されて固化(つまり、凝固)する。その結果、図12(d)に示すように、固化した造形材料Mの堆積物によって、最下層の構造層SL_lowestを構成する造形物がワークW上に形成される。
 その後、最下層の構造層SL_lowest上に構造層SL_upper(具体的には、構造層SL#2)を形成するために、最下層の構造層SL_lowestの表面が新たな造形面MSに設定される。その後、図12(e)に示すように、照射系111は造形面MS(つまり、構造層SL_lowestの表面)に対して光ELを照射する。その結果、構造層SL_lowestに溶融池MPが形成される。更に、図12(f)に示すように、光ELの照射と並行して、材料ノズル112は光ELの照射領域EA(または溶融池MP)に対して造形材料Mを供給する。その結果、図13(a)に示すように、溶融池MPに供給された造形材料Mが溶融して、造形面MS上に、溶融した造形材料Mを含んで造形面MSから盛り上がった溶融池MPが形成される。つまり、構造層SL_lowestの表面上に、溶融した造形材料Mを含んで構造層SL_lowestの表面から盛り上がった溶融池MPが形成される。構造層SL_upperを形成する期間中は、造形システム1は、制御装置14の制御下で、溶融池MPのサイズが大きくなる(例えば、上述した第2のサイズR2となる)ように、光ELの特性、造形材料Mの供給態様及び造形ヘッド11の移動態様の少なくとも一つを制御する。
 その後、造形ヘッド11の移動に伴って溶融池MPに光ELが照射されなくなると、溶融池MPにおいて溶融した造形材料Mは、冷却されて固化(つまり、凝固)する。その結果、図13(b)に示すように、固化した造形材料Mの堆積物によって、構造層SL_upperを構成する造形物が構造層SL_lowest上に形成される。溶融池MPが大きければ大きいほど、冷却されて固化する造形材料Mが多くなる。冷却されて固化する造形材料Mが多くなるほど、固化した造形材料Mの堆積物のサイズ(特に、造形面MSに沿った少なくとも一つの方向におけるサイズ)が大きくなる。このため、図13(b)に示すように、サイズが大きい溶融池MPを形成することで形成された構造層SL_upperのサイズは、サイズが小さい溶融池MPを形成することで形成された構造層SL_lowestのサイズよりも大きくなる。
 その後、形成済みの構造層SL_upper上に新たな構造層SL_upper(具体的には、構造層SL#3)を形成するために、形成済みの構造層SL_upperの表面が新たな造形面MSに設定される。その後、図13(c)に示すように、照射系111から造形面MS(つまり、形成済みの構造層SL_upperの表面)に対して光ELが照射される。その結果、形成済みの構造層SL_upperに溶融池MPが形成される。更に、図13(d)に示すように、光ELの照射と並行して、材料ノズル112から光ELの照射領域EA(または溶融池MP)に対して造形材料Mが供給される。その結果、図13(e)に示すように、溶融池MPに供給された造形材料Mが溶融して、造形面MS上に、溶融した造形材料Mを含んで造形面MSから盛り上がった溶融池MPが形成される。つまり、形成済みの構造層SL_upperの表面上に、溶融した造形材料Mを含んで形成済みの構造層SL_upperの表面から盛り上がった溶融池MPが形成される。この場合も、造形システム1は、制御装置14の制御下で、溶融池MPのサイズが大きくなる(例えば、上述した第2のサイズR2となる)ように、光ELの特性、造形材料Mの供給態様及び造形ヘッド11の移動態様の少なくとも一つを制御する。その後、造形ヘッド11の移動に伴って溶融池MPに光ELが照射されなくなると、溶融池MPにおいて溶融した造形材料Mは、冷却されて固化(つまり、凝固)する。その結果、図13(f)に示すように、固化した造形材料Mの堆積物によって、新たな構造層SL_upperを構成する造形物が形成済みの構造層SL_upper上に形成される。
 その後は、形成済みの複数の構造層SL_upperのうちの最上層の構造層SL_upper上に新たな構造層SL_upperを形成するための動作を繰り返す。その結果、このような第1の特性変更動作を含む第2造形動作により、図14(a)に示すように、サイズの小さい構造層SL_lowest上に当該構造層SL_lowestのサイズよりも大きなサイズの複数の構造層SL_upperを有する3次元構造物STが形成される。つまり、幅の狭い構造層SL_lowest上に当該構造層SL_lowestの幅よりも広い幅の複数の構造層SL_upperを有する3次元構造物STが形成される。このため、構造層SL_lowestが形成されている部分が実質的に切り込み(言い換えれば、くびれ、くぼみ、裂け目、切り目又は溝)となっている3次元構造物STが形成される。つまり、ワークWと結合する部分に実質的に切り込みが形成されている3次元構造物STが形成される。言い換えれば、ワークWとの接触面積(或いは、結合部分の面積)が小さい3次元構造物STが形成される。
 一例として、図3(a)から図3(f)に示した箱状の3次元構造物STが第2造形動作によって形成されると、図15(a)から図15(c)に示すように、X軸方向に沿って延びる壁状の構造物ST1と、X軸方向に沿って延び且つ構造物ST1とY軸方向に沿って対向する壁状の構造物ST2と、Y軸方向に沿って延び且つ構造物ST1及びST2の-X側の端部に+Y側及び-Y側の端部がそれぞれ連結された壁状の構造物ST3と、Y軸方向に沿って延び、構造物ST1及びST2の+X側の端部に+Y側及び-Y側の端部がそれぞれ連結され、且つ構造物ST3とY軸方向に沿って対向する壁状の構造物ST4とから構成される3次元構造物STが形成される。この場合、図15(b)に示すように、構造物ST1を構成する構造層SL_lowestのY軸方向のサイズは、構造物ST1を構成する構造層SL_upperのY軸方向のサイズよりも小さくなる。更に、図15(b)に示すように、構造物ST2を構成する構造層SL_lowestのY軸方向のサイズは、構造物ST2を構成する構造層SL_upperのY軸方向のサイズよりも小さくなる。更に、図15(c)に示すように、構造物ST3を構成する構造層SL_lowestのX軸方向のサイズは、構造物ST3を構成する構造層SL_upperのX軸方向のサイズよりも小さくなる。更に、図15(c)に示すように、構造物ST4を構成する構造層SL_lowestのX軸方向のサイズは、構造物ST4を構成する構造層SL_upperのX軸方向のサイズよりも小さくなる。
 一方で、仮に構造層SL_lowestのサイズと構造層SL_upperのサイズとを同じにする第1比較例の造形動作が行われる場合には、図14(b)に示すように、ワークWと結合する部分に切れ込みが形成されていない3次元構造物STが形成されてしまう。言い換えれば、ワークWとの接触面積(或いは、結合部分の面積)が大きい3次元構造物STが形成されてしまう。
 このような第1比較例の造形動作で形成される3次元構造物STと比較して、第1の特性変更動作を含む第2造形動作で形成される3次元構造物STは、ワークWとの結合部分に形成されている切り込みを利用して、ワークWから容易に分離可能である。具体的には、図14(c)に示すように、3次元構造物STは、構造層SL_lowestのワークWからの分離によって、構造層SL_lowest及びSL_upperを含んだままワークWから分離されてもよい。或いは、図14(d)に示すように、3次元構造物STは、構造層SL_lowestが破断して構造層SL_lowestの一部がワークWと結合した状態で構造層SL_lowestの残りの一部がワークWから分離されてもよい。これにより、構造層SL_lowestの一部が3次元構造物STから取り除かれた状態でワークWから分離されてもよい。或いは、3次元構造物STは、構造層SL_lowestが構造層SL_upperとの境界において破断してもよい。これによって、構造層SL_lowestの全体がワークWと結合した状態で、3次元構造物ST(つまり、構造層SL_upperから構成される3次元構造物ST)がワークWから分離されてもよい。この場合、ワークWに結合したままとなる構造層SL_lowestの少なくとも一部は、3次元構造物STを構成する構造層SLでなくてもよい。一例として、造形システム1は、3次元構造物STをワークWから分離するための構造層SLを構造層SL_lowestとして形成し、その後に、3次元構造物STを構成する構造層SLを構造層SL_upperとして構造層SL_lowest上に形成してもよい。このように、第1の特性変更動作を含む第2造形動作によって、ワークWから容易に分離可能な3次元構造物STを形成することができる。
 (2-2-2)第2の特性変更動作
 続いて、構造層SLの破壊に対する抵抗力を変更するための第2の特性変更動作について説明する。尚、本実施形態における「破壊」は、物理的作用(例えば外力、一例として衝撃、)に起因した破壊、電気的作用に起因した破壊、磁気的作用に起因した破壊、熱的作用に起因した破壊、光学的作用に起因した破壊及び化学的作用に起因した破壊の少なくとも一つを含んでいてもよい。本実施形態における「脆さ」は、物理的作用に対する脆さ、電気的作用に対する脆さ、磁気的作用に対する脆さ、熱的作用に対する脆さ、光学的作用に対する脆さ及び化学的作用に対する脆さの少なくとも一つを含んでいてもよい。
 造形システム1は、構造層SLの破壊に対する抵抗力を変更するために、例えば、構造層SLを形成する際の形成条件を変えてもよい。一例として、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際の形成条件を、構造層SL_upperを形成する際の形成条件とは異なる形成条件に変更してもよい。
 第2の特性変更動作における形成条件は、照射系111が照射する光ELの特性を含んでいてもよい。この場合、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成するための光ELの特性を、構造層SL_upperを形成するための光ELの特性とは異なる特性に変更してもよい。例えば、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際には、光ELの特性を、破壊に対する抵抗力が低い構造層SL_lowestを形成するための第3の特性に設定してもよい。一方で、造形システム1は、構造層SL_upperを形成する際には、光ELの特性を、破壊に対する抵抗力が高い構造層SL_upperを形成するための第4の特性(典型的には、第4の特性は、第3の特性とは異なる)に設定してもよい。
 第2の特性変更動作における光ELの特性は、造形面MS上での単位面積当たりの光ELの強度(或いは、単位面積当たりの光ELのエネルギ)を含んでいてもよい。この場合、造形システム1は、図16に示すように、構造層SL_lowestを形成する際には、単位面積当たりの光ELの強度を第3の強度に設定してもよい。第3の強度は後述する第4の強度よりも大きな強度である。第3の強度は、造形材料Mを蒸発させることが可能な強度に基づいて設定されていてもよい。例えば、第3の強度は、造形材料Mを蒸発させることが可能な強度以上に設定されていてもよい。その結果、構造層SL_lowestを形成する際には、造形面MSに供給された造形材料Mの少なくとも一部が光ELの照射によって蒸発する。このため、蒸発することなく溶融するだけの造形材料Mが少なくなる。その結果、構造層SL_lowestを形成するために十分な量に満たない造形材料Mしか溶融しなくなる(更には、固化しなくなる)。このような十分な量に満たない造形材料Mが固化して構造層SL_lowestが形成されると、構造層SL_lowestの内部には、造形材料Mの不足に起因して多くの空隙が形成され得る。このような空隙が多くなればなるほど、構造層SL_lowestが脆くなる。言い換えれば、空隙が多くなればなるほど、構造層SL_lowestの脆度が高くなる。従って、構造層SL_lowestの破壊に対する抵抗力が低くなる。一方で、造形システム1は、図16に示すように、構造層SL_upperを形成する際には、単位面積当たりの光ELの強度を第3の強度よりも小さい第4の強度に設定してもよい。第4の強度は、造形材料Mを蒸発させることが可能な強度に基づいて設定されていてもよい。例えば、第4の強度は、造形材料Mを蒸発させることが可能な強度未満に設定されていてもよい。その結果、構造層SL_upperを形成する際には、造形面MSに供給された造形材料Mの少なくとも一部が光ELの照射によって蒸発する可能性が殆どなくなる。このため、溶融する造形材料Mが少なくなる可能性は低い。このため、構造層SL_upperを形成するために十分な量の造形材料Mから構造層SL_upperが形成されるがゆえに、構造層SL_upperの内部に形成される空隙は、構造層SL_lowestの内部に形成される空隙よりも少なくなる。その結果、構造層SL_upperが硬くなる。言い換えれば、構造層SL_upperの脆度が低くなる。従って、構造層SL_upperの破壊に対する抵抗力が構造層SL_lowestよりも高くなる。つまり、構造層SL_lowestの破壊に対する抵抗力は、構造層SL_upperの破壊に対する抵抗力よりも低くなる。
 第2の特性変更動作における形成条件は、材料ノズル112による造形材料Mの供給態様を含んでいてもよい。この場合、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際の造形材料Mの供給態様を、構造層SL_upperを形成する際の供給態様とは異なる供給態様に変更してもよい。例えば、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際には、造形材料Mの供給態様を、破壊に対する抵抗力が低い構造層SL_lowestを形成するための第3の供給態様に設定してもよい。一方で、造形システム1は、構造層SL_upperを形成する際には、造形材料Mの供給態様を、破壊に対する抵抗力が構造層SL_lowestよりも高い構造層SL_upperを形成するための第4の供給態様(典型的には、第4の供給態様は、第3の供給態様とは異なる)に設定してもよい。
 第2の特性変更動作における造形材料Mの供給態様は、単位時間当たりの又は単位面積当たりの造形材料Mの供給量(つまり、造形材料Mの供給レート)を含んでいてもよい。この場合、造形システム1は、図17に示すように、構造層SL_lowestを形成する際には、造形材料Mの供給量を第3の供給量に設定してもよい。第3の供給量は後述する第4の供給量よりも少ない。第3の供給量は、構造層SL_lowestを形成するために必要な造形材料Mの分量に基づいて設定されていてもよい。例えば、第3の供給量は、構造層SL_lowestを形成するために必要な造形材料Mの分量未満に設定されていてもよい。その結果、構造層SL_lowestを形成する際には、構造層SL_lowestを形成するために十分な量に満たない造形材料Mしか溶融しなくなる(更には、構造層SL_lowestを形成するために十分な量に満たない造形材料Mしか固化しなくなる)。従って、上述した理由から、構造層SL_lowestの破壊に対する抵抗力が低くなる。一方で、造形システム1は、図17に示すように、構造層SL_upperを形成する際には、造形材料Mの供給量を第3の供給量よりも多い第4の供給量に設定してもよい。第4の供給量は、構造層SL_upperを形成するために必要な造形材料Mの分量に基づいて設定されていてもよい。例えば、第4の供給量は、構造層SL_upperを形成するために必要な造形材料Mの分量以上に設定されていてもよい。その結果、構造層SL_upperを形成する際には、構造層SL_upperを形成するために十分な量の造形材料Mが溶融する(更には、構造層SL_upperを形成するために十分な量の造形材料Mが固化する)。従って、上述した理由から、構造層SL_upperの破壊に対する抵抗力が高くなる。つまり、構造層SL_lowestの破壊に対する抵抗力は、構造層SL_upperの破壊に対する抵抗力よりも低くなる。
 第2の特性変更動作における形成条件は、材料ノズル112から供給される造形材料Mの種類を含んでいてもよい。この場合、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成するために供給される造形材料Mの種類を、構造層SL_upperを形成するために供給される造形材料Mの種類とは異なる種類に変更してもよい。例えば、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際には、破壊に対する抵抗力が低い構造層SL_lowestを形成するための第1の種類の造形材料Mを供給してもよい。一方で、造形システム1は、構造層SL_upperを形成する際には、破壊に対する抵抗力が構造層SL_lowestよりも高い構造層SL_upperを形成するための第2の種類の造形材料Mを供給してもよい。第1の種類の造形材料Mは、例えば、第2の種類の造形材料Mよりも脆度が高くてもよい。例えば、第1の種類の造形材料Mは、第2の種類の造形材料Mよりも脆くてもよい。その結果、第1の種類の造形材料Mから形成される構造層SL_lowestの破壊に対する抵抗力は、第2の種類の造形材料Mから形成される構造層SL_upperの破壊に対する抵抗力よりも低くなる。
 このような第2の特性変更動作を含む第2造形動作により、図18(a)に示すように、破壊に対する抵抗力が低い構造層SL_lowest上に、破壊に対する抵抗力が構造層SL_lowestよりも高い複数の構造層SL_upperが形成された3次元構造物STが形成される。このため、構造層SL_lowestを破壊可能である一方で構造層SL_upperを破壊しない程度の外力が構造層SL_lowestに対して加えられれば、図18(b)に示すように、構造層SL_upperを破壊することなく構造層SL_lowestを破壊することができる。構造層SL_lowestが破壊されると、構造層SL_lowestを介してワークWと一体化していた構造層SL_upperがワークWから分離される。その結果、ワークWからの3次元構造物STの分離が容易となる。構造層SL_lowestの破壊に対する抵抗力と構造層SL_upperの破壊に対する抵抗力とを同じにする第2比較例の造形動作で形成される3次元構造物STと比較して、第2の特性変更動作を含む第2造形動作で形成される3次元構造物STは、ワークWから容易に分離可能である。従って、第2の特性変更動作を含む第2造形動作は、ワークWから容易に分離可能な3次元構造物STを形成することができる。
 尚、3次元構造物STをワークWから分離するために構造層SL_lowestが破壊される場合には、構造層SL_lowestは、3次元構造物STを構成する構造層SLでなくてもよい。例えば、造形システム1は、3次元構造物STをワークWから分離するために破壊される予定の構造層SLを構造層SL_lowestとして形成し、その後に、3次元構造物STを構成する構造層SLを構造層SL_upperとして構造層SL_lowest上に形成してもよい。
 (2-2-3)第3の特性変更動作
 続いて、構造層SLのワークWに対する結合力を変更するための第3の特性変更動作について説明する。造形システム1は、構造層SLのワークWに対する結合力を変更するために、例えば、構造層SLを形成する際の形成条件を変えてもよい。一例として、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際の形成条件を、構造層SL_upperを形成する際の形成条件とは異なる形成条件に変更してもよい。
 第3の特性変更動作における形成条件は、材料ノズル112から供給される造形材料Mの種類を含んでいてもよい。この場合、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成するために供給される造形材料Mの種類を、構造層SL_upperを形成するために供給される造形材料Mの種類とは異なる種類に変更してもよい。一例として、造形システム1は、構造層SL_lowestを形成する際には、ワークWに対する結合力が弱い構造層SL_lowestを形成するための第3の種類の造形材料Mを供給してもよい。一方で、造形システム1は、構造層SL_upperを形成する際には、ワークWに対する結合力が構造層SL_lowestよりも強い構造層SL_upperを形成するための第4の種類の造形材料Mを供給してもよい。
 第3の種類の造形材料Mは、例えば、第4の種類の造形材料Mよりも、ワークWとの間の結合力が弱い材料であってもよい。具体的には、ワークWの表面WSに対する造形材料Mの濡れ性が低くなればなるほど、造形材料MとワークWとの間の結合力が弱くなる。尚、本実施形態における「造形材料Mの濡れ性が低い状態」は、「溶融している造形材料Mの接触角が大きい状態」を意味していてもよい。従って、第3の種類の造形材料Mは、図19(a)に示すように濡れ性が第4の種類の造形材料Mよりも低い(つまり、接触角が第4の種類の造形材料Mの接触角よりも大きい)造形材料Mであってもよい。一方で、第4の種類の造形材料Mは、図19(b)に示すように、第3の種類の造形材料Mよりも濡れ性が高い造形材料Mであってもよい。一例として、ワークWがステンレスを含む場合には、第3の種類の造形材料Mは、アルミニウム、チタン、銅及びタングステンの少なくとも一つを含んでいてもよいし、第4の種類の造形材料Mは、ステンレス(或いは、ワークWが含む材料と同じ材料)を含んでいてもよい。その結果、第3の種類の造形材料Mから形成される構造層SL_lowestのワークWに対する結合力は、第4の種類の造形材料Mから形成される構造層SL_upperのワークWに対する結合力よりも弱くなる。
 このような第3の特性変更動作を含む第2造形動作により、図20(a)に示すように、ワークWに対する結合力が弱い構造層SL_lowest上に、ワークWに対する結合力が構造層SL_lowestよりも強い複数の構造層SL_upperが形成された3次元構造物STが形成される。このため、ワークWに対する結合力が強い構造層SL_lowestがワークW上に形成される場合と比較して、ワークWから構造層SL_lowestを容易に分離可能である。構造層SL_lowestがワークWから分離されると、構造層SL_lowestを介してワークWと一体化していた構造層SL_upperもまたワークWから分離される。このようにワークWに対する結合力が強い構造層SL_lowestを含む3次元構造物STと比較して、第3の特性変更動作を含む第2造形動作で形成される3次元構造物STは、ワークWから容易に分離可能である。従って、第3の特性変更動作を含む第2造形動作は、ワークWから容易に分離可能な3次元構造物STを形成することができる。
 (3)変形例
 (3-1)第1変形例
 上述した説明では、造形システム1は、複数の構造層SLのうちの最下層の構造層SL_lowestの特性を、複数の構造層SLのうち最下層の構造層SL_lowest以外の他の構造層SL_upperの特性とは異なる特性に変更している。しかしながら、構造層SL_lowest上に複数の構造層SL_upperが形成されている場合には、図20に示すように、造形システム1は、構造層SL_lowestの特性を、複数の構造層SL_upperのうちの少なくとも一つの構造層SL_upperの特性とは異なる特性に変更する一方で、複数の構造層SL_upperのうちの少なくとも一つの他の構造層SL_upperの特性と同じ特性にしてもよい。例えば、造形システム1は、複数の構造層SL_upperを形成する際に、複数の構造層SL_upperのうちの少なくとも一つの構造層SL_upperの特性を、構造層SL_lowestの特性とは異なる特性に変更する一方で、複数の構造層SL_upperのうちの少なくとも一つの他の構造層SL_upperの特性を、構造層SL_lowestの特性と同じ特性にしてもよい。例えば、図21に示すように、造形システム1は、複数の構造層SL_upperのうちの構造層SL_lowestと接触する構造層SL_upper1(つまり、複数の構造層SL_upperのうち最下層の構造層SL_upper1)の特性を、構造層SL_lowestの特性とは異なる特性に変更する一方で、複数の構造層SL_upperのうちの残りの構造層SL_upper2の特性を、構造層SL_lowestの特性と同じ特性にしてもよい。或いは、例えば、造形システム1は、複数の構造層SL_upperのうちの構造層SL_lowestと接触する最下層の構造層SL_upper1を含む複数の構造層SL_upperの特性を、構造層SL_lowestの特性とは異なる特性に変更する一方で、複数の構造層SL_upperのうちの残りの構造層SL_upper2の特性を、構造層SL_lowestの特性と同じ特性にしてもよい。
 (3-2)第2変形例
 上述した説明では、造形システム1は、複数の構造層SLのうちの最下層の構造層SL_lowestの特性を、複数の構造層SLのうち最下層の構造層SL_lowest以外の他の構造層SL_upperの特性とは異なる特性に変更している。しかしながら、造形システム1は、構造層SL_lowestを含む下層に位置する複数の構造層SL(以降、“構造層SL_lower”の特性を、複数の構造層SLのうち複数の構造層SL_lower以外の他の構造層SL(つまり、構造層SL_lowerよりも上層に位置する構造層SLであり、以降“構造層SL_upper’”と称する)の特性とは異なる特性に変更してもよい。
 例えば、造形システム1は、図22(a)及び図22(b)に示すように、複数の構造層SL_lowerのそれぞれのサイズを、構造層SL_upper’のサイズよりも小さくしてもよい。この場合、図22(a)に示すように、複数の構造層SL_lowerのサイズが互いに同一であってもよい。或いは、複数の構造層SL_lowerのうちの少なくとも二つのサイズが異なっていてもよい。例えば、図22(b)に示すように、上層に向かうほど構造層SL_lowerのサイズがより大きくなるように、複数の構造層SL_lowerのサイズが異なっていてもよい。このような上層に向かうほどサイズが大きくなる構造層SL_lowerは、上層に向かうほどサイズが大きくなる溶融池MPを造形面MSに形成することで形成可能である。
 例えば、造形システム1は、図22(c)に示すように、複数の構造層SL_lowerのそれぞれの破壊に対する抵抗力を、構造層SL_upper’の破壊に対する抵抗力よりも低くしてもよい。この場合、複数の構造層SL_lowerの破壊に対する抵抗力が互いに同一であってもよい。或いは、複数の構造層SL_lowerのうちの少なくとも二つの破壊に対する抵抗力が異なっていてもよい。例えば、上層に向かうほど構造層SL_lowerの破壊に対する抵抗力がより高くなるように、複数の構造層SL_lowerの破壊に対する抵抗力が異なっていてもよい。
 例えば、造形システム1は、図22(d)に示すように、複数の構造層SL_lowerのそれぞれのワークWに対する結合力を、構造層SL_upper’のワークWに対する結合力よりも弱くしてもよい。この場合、複数の構造層SL_lowerのワークWに対する結合力が互いに同一であってもよい。或いは、複数の構造層SL_lowerのうちの少なくとも二つのワークWに対する結合力が異なっていてもよい。例えば、上層に向かうほど構造層SL_lowerのワークWに対する結合力がより強くなるように、複数の構造層SL_lowerのワークWに対する結合力が異なっていてもよい。
 尚、第2変形例においても、第1変形例と同様に、造形システム1は、構造層SL_lower上に複数の構造層SL_upper’を形成する際に、複数の構造層SL_upper’のうちの少なくとも一つの構造層SL_upper’の特性を、構造層SL_lowerの特性とは異なる特性に変更する一方で、複数の構造層SL_upper’のうちの少なくとも一つの他の構造層SL_upper’の特性を、構造層SL_lowerの特性と同じ特性にしてもよい。
 (3-3)第3変形例
 上述した説明では、ワークWの表面WSに相当する造形面MSに形成される1層目の構造層SL#1が、最下層の構造層SL_lowestとして用いられている。しかしながら、2層目以降の構造層SLが、最下層の構造層SL_lowestとして用いられてもよい。例えば、ワークW上に形成された少なくとも一つの既存の構造層SL_existの上に形成されている構造層SLが、最下層の構造層SL_lowestとして用いられてもよい。この場合、造形システム1は、構造層SL_lowestの特性を、構造層SL_lowest上に形成される(言い換えると、積層される)少なくとも一つの構造層SL(以降、“構造層SL_upper’’”と称する)の特性とは異なる特性に変更してもよい。
 例えば、造形システム1は、図23(a)に示すように、ワークW上に形成されている複数の既存の構造層SL_exist上に形成されている構造層SL_lowestのサイズを、構造層SL_lowest上に形成されている複数の構造層SL_upper’’のサイズよりも小さくしてもよい。例えば、造形システム1は、図23(b)に示すように、ワークW上に形成されている複数の既存の構造層SL_exist上に形成されている構造層SL_lowestの破壊に対する抵抗力を、構造層SL_lowest上に形成されている複数の構造層SL_upper’’の破壊に対する抵抗力よりも低くしてもよい。例えば、造形システム1は、図23(c)に示すように、ワークW上に形成されている複数の既存の構造層SL_exist上に形成されている構造層SL_lowestの構造層SL_existに対する結合力を、構造層SL_lowest上に形成されている複数の構造層SL_upper’’の構造層SL_existに対する結合力よりも弱くしてもよい。その結果、少なくとも構造層SL_upper’’を含む3次元構造物STが、既存の構造物SL_existから容易に分離可能となる。
 尚、第3変形例においても、第1変形例と同様に、造形システム1は、構造層SL_lowest上に複数の構造層SL_upper’ ’を形成する際に、複数の構造層SL_upper’ ’のうちの少なくとも一つの構造層SL_upper’ ’の特性を、構造層SL_lowestの特性とは異なる特性に変更する一方で、複数の構造層SL_upper’ ’のうちの少なくとも一つの他の構造層SL_upper’ ’の特性を、構造層SL_lowestの特性と同じ特性にしてもよい。
 また、第3変形例においても、第2変形例と同様に、造形システム1は、ワークW上に形成されている既存の構造層SL_exist上に形成されている複数の構造層SL_lowerのそれぞれの特性を、構造層SL_lower上に形成される(言い換えると、積層される)少なくとも一つの構造層SL_upper’’の特性とは異なる特性に変更してもよい。
 (3-4)第4変形例
 上述した説明では、造形物STをワークWから分離しやすくするため、ワークWに接する構造層SL(つまり、最下層の構造層SL_lowest)のサイズ、破壊に対する抵抗力及びワークWに対する結合力の少なくとも一つを、その上の構造層SL(つまり、構造層SL_upper)のそれと変えるようにしている。しかしながら、3次元構造物STの形状に関する自由度を向上させるため、或いは3次元構造物STの形状の精度を向上させるために、複数の構造層SLのうち一つの構造層SLを形成する際の溶融池MPのサイズと、複数の構造層SLのうち別の一つの構造層SLを形成する際の溶融池MPのサイズとを変えてもよい。または、複数の構造層SLのうち一つの構造層SLを形成する際の光ELの特性と、複数の構造層SLのうち別の一つの構造層SLを形成する際の光ELの特性とを変えてもよい。或いは、複数の構造層SLのうち一つの構造層SLを形成する際の造形材料Mの供給態様と、複数の構造層SLのうち別の一つの構造層SLを形成する際の造形材料Mの供給態様とを変えてもよい。また、複数の構造層SLのうち一つの構造層SLを形成する際の造形ヘッド11の移動態様と、複数の構造層SLのうち別の一つの構造層SLを形成する際の造形ヘッド11の移動態様とを変えてもよい。
 ここで、光ELの特性としては、造形面MS上での単位面積当たりの光ELの強度(または単位面積当たりのエネルギ)、造形面MSに対する光ELのデフォーカス量、及び単位面積当たりの光ELの照射時間のうち少なくとも一つであってもよい。また、造形材料Mの供給態様としては、単位時間当たりの造形材料Mの供給量及び単位面積当たりの造形材料Mの供給量のうち少なくとも一方、および造形材料Mの供給タイミングのうち少なくとも一つであってもよい。造形ヘッド11の移動態様としては、造形ヘッド11の移動速度、及びワークWの移動速度のうち少なくとも一方であってもよい。
 例えば、造形システム1は、図24(a)に示すように、複数の構造層SL#1~SL#10のサイズを、上方に向かうにつれて徐々に大きくなるように造形してもよい。また、造形システム1は、図24(b)に示すように、複数の構造層SL#1~SL#10のサイズを、上方に向かうにつれて徐々に小さくなるように造形してもよい。或いは、造形システム1は、図24(c)に示すように複数の構造層SL#1~SL#10のサイズを、上方に向かうにつれて徐々に小さくなった後に徐々に大きくなるように造形してもよい。なお、図24(a)から(c)の例では、複数の構造層SL#1~SL#10のサイズが連続的に変わるようになっているが、図23(a)に示したように、不連続(離散的)に変わるようにしてもよい。
 図24(a)に示した例を言い換えると、複数の構造層SL#1~SL#10のうち、ある構造層SL(例えば構造層SL#2)を形成する際の溶融池MPのサイズよりも、その構造層SLに隣接する構造層SL(例えば構造層SL#1又は構造層SL#3)を形成する際の溶融池MPのサイズの方が小さく(構造層SL#1に着目した場合)、或いは大きく(構造層SL#3に着目した場合)なると言ってもよい。
 図24(a)に示した例における造形動作を簡単に説明する。まず、照射系111によってワークWの造形面MS(ワークWの+Z側に向けられた表面)に光ELを照射してワークWの造形面MSに溶融池MPを形成する。この溶融池MPに造形材料Mを供給する。その結果、溶融池MPに供給された造形材料Mが溶融し、その後、冷却されて固化(つまり、凝固)する。その結果、固化した造形材料Mの堆積物によって、最下層の構造層SL#1が形成される。次に、照射系111によって構造層SL#1における+Z側に向けられた表面に光ELを照射して構造層SL#1の表面の少なくとも一部である造形面MSに溶融池MPを形成する。この溶融池MPに造形材料Mを供給する。その結果、溶融池MPに供給された造形材料Mが溶融し、その後、冷却されて固化(つまり、凝固)する。その結果、固化した造形材料Mの堆積物によって、2層目の構造層SL#2が形成される。ここで、最下層の構造層SL#1を形成する際の光ELの強度は、2層目の構造層SL#2を形成する際の光ELの強度よりも弱い。また、最下層の構造層SL#1を形成する際に形成される溶融池MPのサイズは、2層目の構造層SL#2を形成する際に形成される溶融池MPのサイズよりも小さい。このため、最下層の構造層SL#1のサイズ(典型的にはY方向における寸法)よりも、2層目の構造層SL#2のサイズ(典型的にはY方向における寸法)の方が大きくなるような造形物が形成される。各構造層SLを形成する際の光ELの強度を、構造層SLの作成順が後になるにつれて(構造層SLのZ方向位置が高くなるにつれて)徐々に大きくなるように設定して、+Z軸方向にワークWから離れるにつれてY方向サイズが徐々に大きくなる造形物を形成できる。また、各構造層SLを形成する際の溶融池MPのサイズを、構造層SLの作成順が後になるにつれて(構造層SLのZ方向位置が高くなるにつれて)徐々に大きくなるように設定して、+Z軸方向にワークWから離れるにつれてY方向サイズが徐々に大きくなる造形物を形成できる。
 図24(b)の例では、各構造層SLを形成する際の光ELの強度を、構造層SLの作成順が後になるにつれて(構造層SLのZ方向位置が高くなるにつれて)徐々に小さくなるように設定して、+Z軸方向にワークWから離れるにつれてY方向サイズが徐々に小さくなる造形物を形成している。
 また、図24(c)の例では、各構造層SLを形成する際の光ELの強度を、構造層SLの作成順が後になるにつれて(構造層SLのZ方向位置が高くなるにつれて)徐々に小さくした後で徐々に大きくなるように設定して、+Z軸方向にワークWから離れるにつれてY方向サイズが徐々に小さくなった後に徐々に大きくなった造形物を形成している。
 尚、図24(a)から(c)の例において、3次元構造物STはX方向に延びた形状であってもよい。このとき、上述した溶融池MPのサイズ及び構造層SLのサイズは、延びた方向(X方向)と交差する方向のサイズであってもよい。ここで、延びた方向(X方向)と交差する方向のサイズは、構造層SLに沿った方向(一例としてY方向)であってもよく、複数の構造層SLが積層される方向(一例としてZ方向)であってもよい。例えば、X方向に延びる構造層SL#1のY方向サイズと、当該構造層SL#1と隣接するX方向に延びる構造層SL#2のY方向サイズとが互いに異なっていてもよい。例えば、X方向に延びる構造層SL#1のZ方向サイズと、当該構造層SL#1と隣接するX方向に延びる構造層SL#2のZ方向サイズとが互いに異なっていてもよい。
 また、図24(a)の例においては、各構造層SLを形成する際の造形ヘッド11の移動速度を、構造層SLの作成順が後になるにつれて(構造層SLのZ方向位置が高くなるにつれて)徐々に遅くなるように設定して、+Z軸方向にワークWから離れるにつれてY方向サイズが徐々に大きくなる造形物を形成してもよい。また、図24(b)の例においては、各構造層SLを形成する際の造形ヘッド11の移動速度を、構造層SLの作成順が後になるにつれて(構造層SLのZ方向位置が高くなるにつれて)徐々に速くなるように設定して、+Z軸方向にワークWから離れるにつれてY方向サイズが徐々に小さくなる造形物を形成してもよい。そして、図24(c)の例においては、各構造層SLを形成する際の造形ヘッド11の移動速度を、構造層SLの作成順が後になるにつれて(構造層SLのZ方向位置が高くなるにつれて)徐々に速くした後で徐々に遅くなるように設定して、+Z軸方向にワークWから離れるにつれてY方向サイズが徐々に小さくなった後に徐々に大きくなった造形物を形成してもよい。
 このように、第4変型例では3次元構造物STの形状に関する自由度を向上させる、或いは3次元構造物STの形状の精度を向上させることができる。尚、3次元構造物STの形状の精度は、当該3次元構造物STの設計データ(一例として設計寸法)と3次元構造物STの実際の形状との差分としてもよい。
 尚、図24(a)から(c)に示した第4変形例と、上述した実施形態並びに第1から第3変形例とを組み合わせてもよい。
 (3-5)その他の変形例
 上述した説明では、造形システム1は、造形ヘッド11を移動させるヘッド駆動系12を備えている。しかしながら、造形システム1は、ヘッド駆動系12に加えて又は代えて、ステージ13を移動させるステージ駆動系を備えていてもよい。ステージ駆動系は、ステージ13をX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θX方向、θY方向及びθZ方向の少なくとも一つの方向に移動させてもよい。ステージ駆動系によるステージ13の移動により、ヘッド駆動系12による造形ヘッド11の移動と同様に、ステージ13と造形ヘッド11との間の相対的な位置関係が変更され、ひいては、ワークWと照射領域EAとの間の相対的な位置関係が変更される。
 上述した説明では、造形システム1は、造形ヘッド11を移動させることで、造形面MSに対して照射領域EAを移動させている。しかしながら、造形システム1は、造形ヘッド11を移動させることに加えて又は代えて、光ELを偏向させることで造形面MSに対して照射領域EAを移動させてもよい。この場合、照射系111は、例えば、光ELを偏向可能な光学系(例えば、ガルバノミラー等)を備えていてもよい。
 上述した説明では、造形システム1は、造形材料Mに光ELを照射することで、造形材料Mを溶融させている。しかしながら、造形システム1は、任意のエネルギビームを造形材料Mに照射することで、造形材料Mを溶融させてもよい。この場合、造形システム1は、照射系111に加えて又は代えて、任意のエネルギビームを照射可能なビーム照射装置を備えていてもよい。任意のエネルギビームは、限定されないが、電子ビーム、イオンビーム等の荷電粒子ビーム又は電磁波を含む。
 上述した説明では、造形システム1は、レーザ肉盛溶接法により3次元構造物STを形成可能である。しかしながら、造形システム1は、3次元構造物STを形成可能なその他の方式により造形材料Mから3次元構造物STを形成してもよい。その他の方式の一例として、例えば、粉末焼結積層造形法(SLS:Selective Laser Sintering)等の粉末床溶融結合法(Powder Bed Fusion)があげられる。粉末床溶融結合法は、光ELを照射しながら光ELの照射領域EAに造形材料Mを供給するレーザ肉盛溶接法とは異なり、予め供給しておいた造形材料Mに光EL等を照射して3次元構造物STを形成する。その他の方式の他の一例として、結合材噴射法(Binder Jetting)又は、レーザメタルフュージョン法(LMF:Laser Metal Fusion)があげられる。
 上述した説明では、造形システム1が制御装置14を備えている。しかしながら、造形システム1は制御装置14を備えていなくてもよい。制御装置14は、造形システム1の外部に設けられていてもよい。この場合、制御装置14と造形システム1とは有線または無線の通信回線で接続されていてもよい。また、制御装置14に代えて、造形システム1の動作手順を表す信号を予め記録した記録媒体を用いて造形システム1を動作させてもよい。また、制御装置14の一部の機能を、別の部分(一例としてヘッド駆動系12)が担うようにしてもよい。
 (5)付記
 以上説明した実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
[付記1]
 エネルギビームを照射する照射装置と、
 材料を供給する供給装置と
 を備え、
 第1の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第1構造層を形成し、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第2構造層を前記第1構造層上に形成し、
 前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとが異なる
 造形システム。
[付記2]
 前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギを、前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくする
 付記1に記載の造形システム。
[付記3]
 前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向における前記第2構造層のサイズは、前記少なくとも1つの方向における前記第1構造層のサイズと異なる
 付記1又は2に記載の造形システム。
[付記4]
 前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向における前記第2構造層のサイズは、前記少なくとも1つの方向における前記第1構造層のサイズよりも大きい
 付記1から3のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記5]
 エネルギビームを照射する照射装置と、
 材料を供給する供給装置と
 を備え、
 第1の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第1構造層を形成し、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向におけるサイズが前記第1構造層と異なる第2構造層を前記第1構造層上に形成する
 造形システム。
[付記6]
 前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向において、前記第2構造層のサイズは前記第1構造層よりも大きい
 付記5に記載の造形システム。
[付記7]
 前記第1及び第2構造層は、前記第1構造層の表面内で前記少なくとも1つの方向と交差する方向に延びた形状を有する
 付記3から7のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記8]
 前記第1構造層から前記第2構造層へ向かう方向において、前記第1構造層のサイズと前記第2構造層のサイズとが互いに異なる
 付記1から7のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記9]
 第1のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射して前記第1構造層を形成し、
 前記第1のビーム特性とは異なる第2のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射して前記第2構造層を形成する
 付記1から8のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記10]
 エネルギビームを照射する照射装置と、
 材料を供給する供給装置と
 を備え、
 第1の造形面に第1のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第1構造層を形成し、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記第1のビーム特性と異なる第2のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第2構造層を前記第1構造層上に形成する
 造形システム。
[付記11]
 前記ビーム特性は、単位面積当たりの前記エネルギビームの強度又はエネルギを含む
 付記9又は10に記載の造形システム。
[付記12]
 単位面積当たりに第1の強度又は第1のエネルギを有する前記エネルギビームを照射して前記第1構造層を形成し、
 単位面積当たりに前記第1の強度と異なる第2の強度又は前記第1のエネルギと異なる第2のエネルギを有する前記エネルギビームを照射して前記第2構造層を形成する
 付記11に記載の造形システム。
[付記13]
 前記第2の強度は、単位面積当たりに前記第1の強度よりも大きい
 付記12に記載の造形システム。
[付記14]
 前記第2のエネルギは、単位面積当たりに前記第1エネルギよりも大きい
 付記12又は13に記載の造形システム。
[付記15]
 前記ビーム特性は、前記エネルギビームのデフォーカス量を含む
 付記9から14のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記16]
 前記第1の造形面に対するデフォーカス量が第1設定量に設定された前記エネルギビームを照射して前記第1構造層を形成し、
 前記第2の造形面に対するデフォーカス量が前記第1設定量と異なる第2設定量に設定された前記エネルギビームを照射して前記第2構造層を形成する
 付記9から15のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記17]
 前記第2設定量は前記第1設定量よりも小さい
 付記16に記載の造形システム。
[付記18]
 前記ビーム特性は、前記エネルギビームが照射される照射時間を含む
 付記9から17のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記19]
 前記第1の造形面上の単位面積領域に対して第1の照射時間だけ前記エネルギビームが照射される状態で前記エネルギビームを照射して前記第1構造層を形成し、
 前記第2の造形面上の単位面積領域に対して前記第1の照射時間と異なる第2の照射時間だけ前記エネルギビームが照射される状態で前記エネルギビームを照射して前記第2構造層を形成する
 付記18に記載の造形システム。
[付記20]
 前記第2の照射時間は前記第1の照射時間よりも長い
 付記19に記載の造形システム。
[付記21]
 前記エネルギビームを断続的に又はパルス状に照射して前記第1構造層を形成し、
 前記エネルギビームを連続的に照射して前記第2構造層を形成する
 付記18から20のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記22]
 前記第1のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記第2のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとが異なるように、前記第1及び第2のビーム特性を設定する
 付記9から21のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記23]
 前記第1のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギが、前記第2のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなるように、前記第1及び第2のビーム特性を設定する
 付記22に記載の造形システム。
[付記24]
 前記供給装置は、前記エネルギビームの照射位置に材料を供給する
 付記1から23のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記25]
 前記照射装置は、前記供給装置によって供給された前記材料に前記エネルギビームを照射する
 付記1から24のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記26]
 前記エネルギビームを照射し且つ第1の供給態様で前記材料を供給して前記第1構造層を形成し、
 前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の供給態様とは異なる第2の供給態様で前記材料を供給して前記第2構造層を形成する
 付記1から25のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記27]
 エネルギビームを照射する照射装置と、
 材料を供給する供給装置と
 を備え、
 第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第1の供給態様で前記材料を供給して第1構造層を形成し、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の供給態様とは異なる第2の供給態様で前記材料を供給して第2構造層を前記第1構造層上に形成する
 造形システム。
[付記28]
 前記供給態様は、単位時間当たりの又は単位面積当たりの前記材料の供給量を含む
 付記26又は27に記載の造形システム。
[付記29]
 前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに第1の供給量で前記材料を供給して前記第1構造層を形成し、
 前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに前記第1の供給量と異なる第2の供給量で前記材料を供給して前記第2構造層を形成する
 付記26又は27に記載の造形システム。
[付記30]
 前記第2の供給量は、前記第1の供給量よりも少ない
 付記29に記載の造形システム。
[付記31]
 前記供給態様は、前記材料の供給タイミングを含む
 付記26から29のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記32]
 前記第1の造形面に前記材料を供給した後に前記エネルギビームを照射して前記第1構造層を形成し、
 前記第2の造形面に前記材料を局所的に供給し前記エネルギビームを照射して前記第2構造層を形成する
 付記31に記載の造形システム。
[付記33]
 前記第1の造形面に前記材料を供給した後に前記材料を供給することなく前記エネルギビームを照射して前記第1構造層を形成する
 付記32に記載の造形システム。
[付記34]
 前記第1の造形面に前記材料を供給した後に前記エネルギビームを照射して、前記第1の造形面と一体化した前記第1構造層を形成する
 付記32又は33に記載の造形システム。
[付記35]
 前記材料の少なくとも一部を、前記エネルギビームを遮蔽する遮蔽物として用いる
 付記26から34のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記36]
 前記第1の供給態様で前記材料を供給する場合に前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記第2の供給態様で前記材料を供給する場合に前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとが異なるように、前記第1及び第2の供給態様を設定する
 付記26から35のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記37]
 前記第1の供給態様で前記材料を供給する場合に前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギが、前記第2の供給態様で前記材料を供給する場合に前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなるように、前記第1及び第2の供給態様を設定する
 付記36に記載の造形システム。
[付記38]
 前記第1及び第2の造形面の少なくとも一方と前記エネルギビームの照射位置との相対的な位置関係を変更するように、前記第1の造形面、第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一つを移動させる移動装置を更に備え、
 前記エネルギビームを照射し且つ第1の移動態様で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて前記第1構造層を形成し、
 前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の移動態様とは異なる第2の移動態様で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて前記第2構造層を形成する
 付記1から37のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記39]
 造形面にエネルギビームを照射する照射装置と、
 材料を供給する供給装置と、
 前記エネルギビームの照射位置と前記造形面との相対的な位置関係を変更するように、前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させる移動装置と
 を備え、
 第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第1の移動態様で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて第1構造層を形成し、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の移動態様とは異なる第2の移動態様で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて第2構造層を前記第1構造層上に形成する
 造形システム。
[付記40]
 前記移動態様は、前記第1の造形面、第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一つの移動速度を含む
 付記38又は39に記載の造形システム。
[付記41]
 前記エネルギビームを照射し且つ第1の移動速度で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方を移動させて前記第1構造層を形成し、
 前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の移動速度と異なる第2の移動速度で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方を移動させて前記第2構造層を形成する
 付記40に記載の造形システム。
[付記42]
 前記第2の移動速度は、前記第1の移動速度よりも遅い
 付記40に記載の造形システム。
[付記43]
 前記第1の移動態様で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方が移動する場合に前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記第2の移動態様で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方が移動する場合に前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとが異なるように、前記第1及び第2の移動態様を設定する
 付記38から42のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記44]
 前記第1の移動態様で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方が移動する場合に前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギが、前記第2の移動態様で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方が移動する場合に前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなるように、前記第1及び第2の移動態様を設定する
 付記43に記載の造形システム。
[付記45]
 前記第1の造形面に前記エネルギビームを照射して第1の溶融池を形成することで前記第1構造層を形成し、前記第2の造形面に前記エネルギビームを照射して前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向におけるサイズが前記第1の溶融池と異なる第2の溶融池を形成することで前記第2構造層を前記第1構造層上に形成する
 付記1から44のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記46]
 エネルギビームを照射する照射装置と、
 材料を供給する供給装置と
 を備え、
 第1の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第1の溶融池を形成することで第1構造層を形成し、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向におけるサイズが前記第1の溶融池と異なる第2の溶融池を形成することで前記第2構造層を前記第1構造層上に形成する
 造形システム。
[付記47]
 前記少なくとも1つの方向における前記第2の溶融池のサイズは、前記少なくとも1つの方向における前記第1の溶融池のサイズよりも大きい
 付記45又は46に記載の造形システム。
[付記48]
 前記第1構造層を形成するときに、前記第1の溶融池を前記第1の造形面内の第1方向に移動させ、
 前記第2構造層を形成するときに、前記第2の溶融池を前記第2の造形面内の第2方向に移動させ、
 前記第1方向及び前記第2方向は互いに平行であり、
 前記少なくとも1つの方向は前記第1方向及び前記第2方向と交差する
 付記45から47のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記49]
 第1のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射して前記第1の溶融池を形成し、
 前記第1のビーム特性とは異なる第2のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射して前記第2の溶融池を形成する
 付記45から48のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記50]
 前記ビーム特性は、単位面積当たりの前記エネルギビームの強度又はエネルギを含む
 付記49に記載の造形システム。
[付記51]
 単位面積当たりに第1の強度又は第1のエネルギを有する前記エネルギビームを照射して前記第1の溶融池を形成し、
 単位面積当たりに前記第1の強度と異なる第2の強度又は前記第1のエネルギと異なる第2のエネルギを有する前記エネルギビームを照射して前記第2の溶融池を形成する
 付記50に記載の造形システム。
[付記52]
 単位面積当たりの前記第2の強度は、単位面積当たりの前記第1の強度よりも大きい
 付記51に記載の造形システム。
[付記53]
 単位面積当たりの前記第2のエネルギは、単位面積当たりの前記第1のエネルギよりも大きい
 付記51又は52に記載の造形システム。
[付記54]
 前記ビーム特性は、前記エネルギビームのデフォーカス量を含む
 付記49から53のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記55]
 前記第1の造形面に対するデフォーカス量が第1設定量に設定された前記エネルギビームを照射して前記第1の溶融池を形成し、
 前記第2の造形面に対するデフォーカス量が前記第1設定量と異なる第2設定量に設定された前記エネルギビームを照射して前記第2の溶融池を形成する
 付記54に記載の造形システム。
[付記56]
 前記第2設定量は、前記第1設定量よりも小さい
 付記55に記載の造形システム。
[付記57]
 前記ビーム特性は、前記エネルギビームが照射される照射時間を含む
 付記49から56のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記58]
 前記第1の造形面上の単位面積領域に対して第1の照射時間だけ前記エネルギビームが照射される状態で前記エネルギビームを照射して前記第1の溶融池を形成し、
 前記第2の造形面上の単位面積領域に対して前記第1の照射時間と異なる第2の照射時間だけ前記エネルギビームが照射される状態で前記エネルギビームを照射して前記第2の溶融池を形成する
 付記57に記載の造形システム。
[付記59]
 前記第2の照射時間は、前記第1の照射時間よりも長い
 付記58に記載の造形システム。
[付記60]
 前記エネルギビームを断続的に又はパルス状に照射して前記第1の溶融池を形成し、
 前記エネルギビームを連続的に照射して前記第2の溶融池を形成する
 付記57から59のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記61]
 前記第1のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記第2のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとが異なるように、前記第1及び第2のビーム特性を設定する
 付記49から60のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記62]
 前記第1のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギが、前記第2のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなるように、前記第1及び第2のビーム特性を設定する
 付記61に記載の造形システム。
[付記63]
 前記供給装置は、前記エネルギビームの照射位置に材料を供給する
 付記45から62のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記64]
 前記照射装置は、前記供給装置によって供給された前記材料に前記エネルギビームを照射する
 付記45から63のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記65]
 前記エネルギビームを照射し且つ第1の供給態様で前記材料を供給して前記第1の溶融池を形成し、
 前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の供給態様とは異なる第2の供給態様で前記材料を供給して前記第2の溶融池を形成する
 付記45から64のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記66]
 前記供給態様は、単位時間当たりの又は単位面積当たりの前記材料の供給量を含む
 付記65に記載の造形システム。
[付記67]
 前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに第1の供給量で前記材料を供給して前記第1の溶融池を形成し、
 前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに前記第1の供給量と異なる第2の供給量で前記材料を供給して前記第2の溶融池を形成する
 付記66に記載の造形システム。
[付記68]
 エネルギビームを照射する照射装置と、
 材料を供給する供給装置と
 を備え、
 第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに第1の供給量で前記材料を供給して第1の溶融池を形成することで第1構造層を形成し、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに前記第1の供給量と異なる第2の供給量で前記材料を供給して第2の溶融池を前記第2の造形面に形成することで第2構造層を前記第1構造層上に形成する
 造形システム。
[付記69]
 前記第2の供給量は、前記第1の供給量よりも少ない
 付記67又は68に記載の造形システム。
[付記70]
 前記供給態様は、前記材料の供給タイミングを含む
 付記65から69のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記71]
 前記第1の造形面に前記材料を供給した後に前記エネルギビームを照射して前記第1の溶融池を形成し、
 前記第2の造形面に前記材料を局所的に供給し前記エネルギビームを照射して前記第2の溶融池を形成する
 付記70に記載の造形システム。
[付記72]
 前記第1の造形面に前記材料を供給した後に前記材料を供給することなく前記エネルギビームを照射して前記第1の溶融池を形成する
 付記71に記載の造形システム。
[付記73]
 前記第1の造形面に前記材料を供給した後に前記エネルギビームを照射して前記第1の溶融池を形成することで、前記第1の造形面と一体化した前記第1構造層を形成する
 付記71又は72に記載の造形システム。
[付記74]
 前記材料の少なくとも一部を、前記エネルギビームを遮蔽する遮蔽物として用いる
 付記65から73のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記75]
 前記第1の供給態様で前記材料を供給する場合に前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記第2の供給態様で前記材料を供給する場合に前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとが異なるように、前記第1及び第2の供給態様を設定する
 付記65から74のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記76]
 前記第1の供給態様で前記材料を供給する場合に前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギが、前記第2の供給態様で前記材料を供給する場合に前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなるように、前記第1及び第2の供給態様を設定する
 付記75に記載の造形システム。
[付記77]
 前記第1及び第2の造形面の少なくとも一方と前記エネルギビームの照射位置との相対的な位置関係を変更するように、前記第1の造形面、第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一つを移動させる移動装置を更に備え、
 前記エネルギビームを照射し且つ第1の移動態様で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて前記第1の溶融池を形成し、
 前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の移動態様とは異なる第2の移動態様で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて前記第2の溶融池を形成する
 付記45から74のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記78]
 前記移動態様は、前記第1の造形面、第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一つの移動速度を含む
 付記77に記載の造形システム。
[付記79]
 前記エネルギビームを照射し且つ第1の移動速度で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方を移動させて前記第1の溶融池を形成し、
 前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の移動速度と異なる第2の移動速度で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方を移動させて前記第2の溶融池を形成する
 付記78に記載の造形システム。
[付記80]
 前記第2の移動速度は、前記第1の移動速度よりも遅い
 付記79に記載の造形システム。
[付記81]
 前記第1の移動態様で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方が移動する場合に前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記第2の移動態様で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方が移動する場合に前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとが異なるように、前記第1及び第2の移動態様を設定する
 付記77から80のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記82]
 前記第1の移動態様で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方が移動する場合に前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギが、前記第2の移動態様で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方が移動する場合に前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなるように、記第1及び第2の移動態様を設定する
 付記81に記載の造形システム。
[付記83]
 前記第1の造形面に形成された前記第1構造層の表面の少なくとも一部を新たな第1の造形面に設定して、形成済みの前記第1構造層上に新たな前記第1構造層を形成することで、積層された複数の前記第1構造層を形成し、
 前記複数の第1構造層のうち最上層に位置する一の第1構造層の表面の少なくとも一部を前記第2の造形面に設定して前記第2構造層を前記一の第1構造層上に形成する
 付記1から82のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記84]
 前記複数の第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向における前記複数の第1構造層のサイズが、上層に向かうにつれて大きくなるように、前記複数の第1構造層を形成する
 付記83に記載の造形システム。
[付記85]
 前記第1の造形面に前記エネルギビームを照射して第1の溶融池を形成することで前記第1構造層を形成し、
 前記複数の第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向における前記第1の溶融池のサイズが、上層に向かうにつれて大きくなるように、前記第1の溶融池を形成する
 付記83又は84に記載の造形システム。
[付記86]
 前記複数の第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向における前記複数の第1構造層のサイズが、上層に向かうにつれて小さくなるように、前記複数の第1構造層を形成する
 付記83に記載の造形システム。
[付記87]
 前記第1の造形面に前記エネルギビームを照射して第1の溶融池を形成することで前記第1構造層を形成し、
 前記複数の第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向における前記第1の溶融池のサイズが、上層に向かうにつれて小さくなるように、前記第1の溶融池を形成する
 付記83又は86に記載の造形システム。
[付記88]
 前記第1構造層の破壊に対する抵抗力を、前記第2構造層の破壊に対する抵抗力よりも低くする
 付記1から87のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記89]
 エネルギビームを照射する照射装置と、
 材料を供給する供給装置と
 を備え、
 第1の造形面に前記エネルギビームを照射して第1構造層を形成し、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射して第2構造層を前記第1構造層上に形成し、
 前記第1構造層の破壊に対する抵抗力を、前記第2構造層の破壊に対する抵抗力よりも低くする
 造形システム。
[付記90]
 前記第1構造層の内部に前記第2構造層よりも多くの空隙を形成することで、前記第1構造層の脆性を前記第2構造層の脆性よりも高くする
 付記88又は89に記載の造形システム。
[付記91]
 前記第2構造層を形成するために前記材料として供給される第2材料よりも脆性が高い第1材料を前記材料として供給して前記第1構造層を形成することで、前記第1構造層の脆性を前記第2構造層の脆性よりも高くする
 付記88から90のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記92]
 第1のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射して前記第1構造層を形成し、
 前記第1のビーム特性とは異なる第2のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射して前記第2構造層を形成する
 付記88から91のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記93]
 前記ビーム特性は、単位面積当たりの前記エネルギビームの強度又はエネルギを含む
 付記92に記載の造形システム。
[付記94]
 単位面積当たりに第3の強度又は第3のエネルギを有する前記エネルギビームを照射して前記第1構造層を形成し、
 単位面積当たりに前記第3の強度よりも大きい第4の強度又は前記第3のエネルギよりも小さい第4のエネルギを有する前記エネルギビームを照射して前記第2構造層を形成する
 付記93に記載の造形システム。
[付記95]
 前記材料を蒸発させることが可能な強度又はエネルギを有する前記エネルギビームを照射して前記第1構造層を形成する
 付記92から94のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記96]
 前記エネルギビームを照射し且つ第3の供給態様で前記材料を供給して前記第1構造層を形成し、
 前記エネルギビームを照射し且つ前記第3の供給態様とは異なる第4の供給態様で前記材料を供給して前記第2構造層を形成する
 付記88から95のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記97]
 前記供給態様は、単位時間当たりの又は単位面積当たりの前記材料の供給量を含む
 付記96に記載の造形システム。
[付記98]
 前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに第3の供給量で前記材料を供給して前記第1構造層を形成し、
 前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに前記第3の供給量よりも多い第4の供給量で前記材料を供給して前記第2構造層を形成する
 付記97に記載の造形システム。
[付記99]
 第1材料を前記材料として供給して前記第1構造層を形成し、
 第2材料を前記材料として供給して前記第2構造層を形成し、
 前記第1材料は、前記第2材料よりも前記第1の造形面との間の結合力が弱い
 付記1から98のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記100]
 エネルギビームを照射する照射装置と、
 材料を供給する供給装置と
 を備え、
 第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第1材料を前記材料として供給して第1構造層を形成し、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第2材料を前記材料として供給して第2構造層を前記第1構造層上に形成し、
 前記第1材料は、前記第2材料よりも前記第1の造形面との間の結合力が弱い
 造形システム。
[付記101]
 前記第1材料の前記第1の造形面に対する濡れ性が、前記第2材料の前記第1の造形面に対する濡れ性よりも低い
 付記99又は100に記載の造形システム。
[付記102]
 前記第1の造形面を表面の少なくとも一部に有する物体は、ステンレスを含み、
 前記第1材料は、アルミニウム、チタン、銅及びタングステンの少なくとも一つを含み、
 前記第2材料は、前記物体と同じ材料を含む
 付記99から100のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記103]
 前記第1の造形面に形成された前記第1構造層の表面の少なくとも一部を新たな第1の造形面に設定して形成済みの前記第1構造層上に新たな前記第1構造層を形成することで、積層された複数の前記第1構造層を形成し、
 前記複数の第1構造層のうち最上層に位置する一の第1構造層の表面の少なくとも一部を前記第2の造形面に設定して前記第2構造層を前記一の第1構造層上に形成する
 付記88から102のいずれか一項に記載の造形システム。
[付記104]
 第1の造形面にエネルギビームを照射して第1構造層を形成することと、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射して第2構造層を前記第1構造層上に形成することと
 を含み、
 前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとを異ならせる
 造形方法。
[付記105]
 前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギは、前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少ない
 付記104に記載の造形方法。
[付記106]
 第1の造形面にエネルギビームを照射して第1構造層を形成することと、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射して前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向におけるサイズが前記第1構造層と異なる第2構造層を前記第1構造層上に形成することと
 を含む造形方法。
[付記107]
 前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向において、前記第2構造層のサイズは前記第1構造層よりも大きい
 付記106に記載の造形方法。
[付記108]
 第1の造形面にエネルギビームを照射して第1の溶融池を形成することで第1構造層を形成することと、
 第2の造形面に前記エネルギビームを照射して前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向におけるサイズが前記第1の溶融池と異なる第2の溶融池を形成することで前記第2構造層を前記第1構造層上に形成することと
 を含む造形方法。
[付記109]
 前記第2の溶融池は、前記第1の溶融池よりも大きい
 付記108に記載の造形方法。
[付記110]
 第1の造形面にエネルギビームを照射して第1構造層を形成することと、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射して第2構造層を前記第1構造層上に形成することと
 を含み、
 前記第1構造層の破壊に対する抵抗力を、前記第2構造層の破壊に対する抵抗力よりも高くする
 造形方法。
[付記111]
 第1の造形面にエネルギビームを照射し且つ第1材料を供給して第1構造層を形成することと、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第2材料を供給して第2構造層を前記第1構造層上に形成することと
 を含み、
 前記第1材料は、前記第2材料よりも前記第1の造形面との間の結合力が弱い
 造形方法。
[付記112]
 前記第2構造層を前記第1の造形面から分離することを更に含む
 付記104から111のいずれか一項に記載の造形方法。
[付記113]
 前記第2構造層を分離することは、前記第1構造層を破壊する又は前記第1の造形面から分離することで、前記第2構造層を前記第1の造形面から切り離すことを含む
 付記112に記載の造形方法。
[付記114]
 少なくとも第1の造形面及び第2の造形面に材料を供給することと、
 前記第1の造形面に第1のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第1構造層を形成することと、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である前記第2の造形面に前記第1のビーム特性と異なる第2のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第2構造層を前記第1構造層上に形成することとを含む
 造形方法。
[付記115]
 少なくとも第1の造形面及び第2の造形面に材料を供給することと、
 前記第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第1の供給態様で前記材料を供給して第1構造層を形成することと、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である前記第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の供給態様とは異なる第2の供給態様で前記材料を供給して第2構造層を前記第1構造層上に形成することとを含む
 造形方法。
[付記116]
 造形面にエネルギビームを照射することと、
 材料を供給することと、
 前記エネルギビームの照射位置と前記造形面との相対的な位置関係を変更するように、前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させることと、
 第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第1の移動態様で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて第1構造層を形成することと、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の移動態様とは異なる第2の移動態様で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて第2構造層を前記第1構造層上に形成することとを含む
 造形方法。
[付記117]
 エネルギビームを照射することと、
 材料を供給することと、
 第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに第1の供給量で前記材料を供給して第1の溶融池を形成することで第1構造層を形成することと、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに前記第1の供給量と異なる第2の供給量で前記材料を供給して第2の溶融池を前記第2の造形面に形成することで第2構造層を前記第1構造層上に形成することとを含む
 造形方法。
[付記118]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御する制御装置であって、
 第1の造形面にエネルギビームを照射して第1構造層を形成する処理と、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射して第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理とが前記造形システムによって実行されるように制御し、
 前記制御では、前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとを異ならせる
 制御装置。
[付記119]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御する制御装置であって、
 第1の造形面にエネルギビームを照射して第1構造層を形成する処理と、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射して前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向におけるサイズが前記第1構造層と異なる第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理とが前記造形システムによって実行されるように制御する
 制御装置。
[付記120]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御する制御装置であって、
 少なくとも第1の造形面及び第2の造形面に材料を供給する処理と、
 前記第1の造形面に第1のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第1構造層を形成する処理とが前記造形システムによって実行されるように制御し、
 前記制御では、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である前記第2の造形面に前記第1のビーム特性と異なる第2のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第2構造層を前記第1構造層上に形成する
 制御装置。
[付記121]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御する制御装置であって、
 少なくとも第1の造形面及び第2の造形面に材料を供給する処理と、
 前記第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第1の供給態様で前記材料を供給して第1構造層を形成する処理と、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である前記第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の供給態様とは異なる第2の供給態様で前記材料を供給して第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理とが前記造形システムによって実行されるように制御する
 制御装置。
[付記122]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御する制御装置であって、
 造形面にエネルギビームを照射する処理と、
 材料を供給する処理と、
 前記エネルギビームの照射位置と前記造形面との相対的な位置関係を変更するように、前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させる処理と、
 第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第1の移動態様で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて第1構造層を形成する処理と、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の移動態様とは異なる第2の移動態様で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理とが前記造形システムによって実行されるように制御する
 制御装置。
[付記123]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御する制御装置であって、
 第1の造形面にエネルギビームを照射して第1の溶融池を形成することで第1構造層を形成する処理と、
 第2の造形面に前記エネルギビームを照射して前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向におけるサイズが前記第1の溶融池と異なる第2の溶融池を形成することで前記第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理とが前記造形システムによって実行されるように制御する
 制御装置。
[付記124]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御する制御装置であって、
 第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに第1の供給量で前記材料を供給して第1の溶融池を形成することで第1構造層を形成する処理と、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに前記第1の供給量と異なる第2の供給量で前記材料を供給して第2の溶融池を前記第2の造形面に形成することで第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理とが前記造形システムによって実行されるように制御する
 制御装置。
[付記125]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御する制御装置であって、
 第1の造形面にエネルギビームを照射して第1構造層を形成する処理と、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射して第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理とが前記造形システムによって実行されるように制御し、
 前記第1構造層の破壊に対する抵抗力を、前記第2構造層の破壊に対する抵抗力よりも高くする
 制御装置。
[付記126]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御する制御装置であって、
 第1の造形面にエネルギビームを照射し且つ第1材料を供給して第1構造層を形成する処理と、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第2材料を供給して第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理とが前記造形システムによって実行されるように制御し、
 前記第1材料は、前記第2材料よりも前記第1の造形面との間の結合力が弱い
 制御装置。
[付記127]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
 第1の造形面にエネルギビームを照射して第1構造層を形成する処理と、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射して第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理と、
 前記制御では、前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとを異ならせる処理とをコンピュータに実行させる
 プログラム。
[付記128]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
 第1の造形面にエネルギビームを照射して第1構造層を形成する処理と、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射して前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向におけるサイズが前記第1構造層と異なる第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理とをコンピュータに実行させる
 プログラム。
[付記129]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
 少なくとも第1の造形面及び第2の造形面に材料を供給する処理と、
 前記第1の造形面に第1のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第1構造層を形成する処理と、
 前記制御では、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である前記第2の造形面に前記第1のビーム特性と異なる第2のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理とをコンピュータに実行させる
 プログラム。
[付記130]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
 少なくとも第1の造形面及び第2の造形面に材料を供給する処理と、
 前記第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第1の供給態様で前記材料を供給して第1構造層を形成する処理と、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である前記第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の供給態様とは異なる第2の供給態様で前記材料を供給して第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理とをコンピュータ実行させる
 プログラム。
[付記131]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
 造形面にエネルギビームを照射する処理と、
 材料を供給する処理と、
 前記エネルギビームの照射位置と前記造形面との相対的な位置関係を変更するように、前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させる処理と、
 第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第1の移動態様で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて第1構造層を形成する処理と、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の移動態様とは異なる第2の移動態様で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理とをコンピュータ実行させる
 プログラム。
[付記132]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
 第1の造形面にエネルギビームを照射して第1の溶融池を形成することで第1構造層を形成する処理と、
 第2の造形面に前記エネルギビームを照射して前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向におけるサイズが前記第1の溶融池と異なる第2の溶融池を形成することで前記第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理とをコンピュータに実行させる
 プログラム。
[付記133]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
 第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに第1の供給量で前記材料を供給して第1の溶融池を形成することで第1構造層を形成する処理と、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに前記第1の供給量と異なる第2の供給量で前記材料を供給して第2の溶融池を前記第2の造形面に形成することで第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理とをコンピュータに実行させる
 プログラム。
[付記134]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
 第1の造形面にエネルギビームを照射して第1構造層を形成する処理と、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射して第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理と、
 前記第1構造層の破壊に対する抵抗力を、前記第2構造層の破壊に対する抵抗力よりも高くする処理とをコンピュータに実行させる
 プログラム。
[付記135]
 エネルギビームを照射する照射装置と、材料を供給する供給装置とを備える造形システムを制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
 第1の造形面にエネルギビームを照射し且つ第1材料を供給して第1構造層を形成する処理と、
 前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第2材料を供給して第2構造層を前記第1構造層上に形成する処理とをコンピュータに実行させ、
 前記第1材料は、前記第2材料よりも前記第1の造形面との間の結合力が弱い
 プログラム。
[付記136]
 付記127から135のいずれか一項に記載のコンピュータプログラムが記録された記録媒体。
 上述の各実施形態の構成要件の少なくとも一部は、上述の各実施形態の構成要件の少なくとも他の一部と適宜組み合わせることができる。上述の各実施形態の構成要件のうちの一部が用いられなくてもよい。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態で引用した全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
 本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う造形システム、造形方法、制御装置、コンピュータプログラム及び記録媒体もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
 1 造形システム
 11 造形ヘッド
 111 照射系
 112 材料ノズル
 13 ステージ
 W ワーク
 M 造形材料
 SL 構造層
 ST 3次元構造物
 EL 光
 EA 照射領域
 MA 供給領域
 MP 溶融池
 MS 造形面

Claims (71)

  1.  エネルギビームを照射する照射装置と、
     材料を供給する供給装置と
     を備え、
     第1の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第1構造層を形成し、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第2構造層を前記第1構造層上に形成し、
     前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとが異なる
     造形システム。
  2.  前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギを、前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくする
     請求項1に記載の造形システム。
  3.  前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向における前記第2構造層のサイズは、前記少なくとも1つの方向における前記第1構造層のサイズと異なる
     請求項1又は2に記載の造形システム。
  4.  前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向における前記第2構造層のサイズは、前記少なくとも1つの方向における前記第1構造層のサイズよりも大きい
     請求項1から3のいずれか一項に記載の造形システム。
  5.  エネルギビームを照射する照射装置と、
     材料を供給する供給装置と
     を備え、
     第1の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第1構造層を形成し、前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向におけるサイズが前記第1構造層と異なる第2構造層を前記第1構造層上に形成する
     造形システム。
  6.  前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向において、前記第2構造層のサイズは前記第1構造層よりも大きい
     請求項5に記載の造形システム。
  7.  前記第1及び第2構造層は、前記第1構造層の表面内で前記少なくとも1つの方向と交差する方向に延びた形状を有する
     請求項3から6のいずれか一項に記載の造形システム。
  8.  前記第1構造層から前記第2構造層へ向かう方向において、前記第1構造層のサイズと前記第2構造層のサイズとが互いに異なる
     請求項1から7のいずれか一項に記載の造形システム。
  9.  第1のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射して前記第1構造層を形成し、
     前記第1のビーム特性とは異なる第2のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射して前記第2構造層を形成する
     請求項1から8のいずれか一項に記載の造形システム。
  10.  エネルギビームを照射する照射装置と、
     材料を供給する供給装置と
     を備え、
     第1の造形面に第1のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第1構造層を形成し、
     前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記第1のビーム特性と異なる第2のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第2構造層を前記第1構造層上に形成する
     造形システム。
  11.  前記ビーム特性は、単位面積当たりの前記エネルギビームの強度又はエネルギを含む
     請求項9又は10に記載の造形システム。
  12.  単位面積当たりに第1の強度又は第1のエネルギを有する前記エネルギビームを照射して前記第1構造層を形成し、
     単位面積当たりに前記第1の強度と異なる第2の強度又は前記第1のエネルギと異なる第2のエネルギを有する前記エネルギビームを照射して前記第2構造層を形成する
     請求項11に記載の造形システム。
  13.  前記第2の強度は、単位面積当たりに前記第1の強度よりも大きい
     請求項12に記載の造形システム。
  14.  前記第2のエネルギは、単位面積当たりに前記第1のエネルギよりも大きい
     請求項12又は13に記載の造形システム。
  15.  前記ビーム特性は、前記エネルギビームのデフォーカス量を含む
     請求項9から14のいずれか一項に記載の造形システム。
  16.  前記第1の造形面に対するデフォーカス量が第1設定量に設定された前記エネルギビームを照射して前記第1構造層を形成し、
     前記第2の造形面に対するデフォーカス量が前記第1設定量と異なる第2設定量に設定された前記エネルギビームを照射して前記第2構造層を形成する
     請求項9から15のいずれか一項に記載の造形システム。
  17.  前記第2設定量は前記第1設定量よりも小さい
     請求項16に記載の造形システム。
  18.  前記ビーム特性は、前記エネルギビームが照射される照射時間を含む
     請求項9から17のいずれか一項に記載の造形システム。
  19.  前記第1の造形面上の単位面積領域に対して第1の照射時間だけ前記エネルギビームが照射される状態で前記エネルギビームを照射して前記第1構造層を形成し、
     前記第2の造形面上の単位面積領域に対して前記第1の照射時間と異なる第2の照射時間だけ前記エネルギビームが照射される状態で前記エネルギビームを照射して前記第2構造層を形成する
     請求項18に記載の造形システム。
  20.  前記第2の照射時間は前記第1の照射時間よりも長い
     請求項19に記載の造形システム。
  21.  前記エネルギビームを断続的に又はパルス状に照射して前記第1構造層を形成し、
     前記エネルギビームを連続的に照射して前記第2構造層を形成する
     請求項18から20のいずれか一項に記載の造形システム。
  22.  前記第1のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記第2のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとが異なるように、前記第1及び第2のビーム特性を設定する
     請求項9から21のいずれか一項に記載の造形システム。
  23.  前記第1のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギが、前記第2のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなるように、前記第1及び第2のビーム特性を設定する
     請求項22に記載の造形システム。
  24.  前記供給装置は、前記エネルギビームの照射位置に材料を供給する
     請求項1から23のいずれか一項に記載の造形システム。
  25.  前記照射装置は、前記供給装置によって供給された前記材料に前記エネルギビームを照射する
     請求項1から24のいずれか一項に記載の造形システム。
  26.  前記エネルギビームを照射し且つ第1の供給態様で前記材料を供給して前記第1構造層を形成し、
     前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の供給態様とは異なる第2の供給態様で前記材料を供給して前記第2構造層を形成する
     請求項1から25のいずれか一項に記載の造形システム。
  27.  エネルギビームを照射する照射装置と、
     材料を供給する供給装置と
     を備え、
     第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第1の供給態様で前記材料を供給して第1構造層を形成し、
     前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の供給態様とは異なる第2の供給態様で前記材料を供給して第2構造層を前記第1構造層上に形成する
     造形システム。
  28.  前記供給態様は、単位時間当たりの又は単位面積当たりの前記材料の供給量を含む
     請求項26又は27に記載の造形システム。
  29.  前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに第1の供給量で前記材料を供給して前記第1構造層を形成し、
     前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに前記第1の供給量と異なる第2の供給量で前記材料を供給して前記第2構造層を形成する
     請求項26又は27に記載の造形システム。
  30.  前記第2の供給量は、前記第1の供給量よりも少ない
     請求項29に記載の造形システム。
  31.  前記供給態様は、前記材料の供給タイミングを含む
     請求項26から29のいずれか一項に記載の造形システム。
  32.  前記第1の造形面に前記材料を供給した後に前記エネルギビームを照射して前記第1構造層を形成し、
     前記第2の造形面に前記材料を局所的に供給し前記エネルギビームを照射して前記第2構造層を形成する
     請求項31に記載の造形システム。
  33.  前記第1の造形面に前記材料を供給した後に前記材料を供給することなく前記エネルギビームを照射して前記第1構造層を形成する
     請求項32に記載の造形システム。
  34.  前記第1の造形面に前記材料を供給した後に前記エネルギビームを照射して、前記第1の造形面と一体化した前記第1構造層を形成する
     請求項32又は33に記載の造形システム。
  35.  前記材料の少なくとも一部を、前記エネルギビームを遮蔽する遮蔽物として用いる
     請求項26から34のいずれか一項に記載の造形システム。
  36.  前記第1の供給態様で前記材料を供給する場合に前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記第2の供給態様で前記材料を供給する場合に前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとが異なるように、前記第1及び第2の供給態様を設定する
     請求項26から35のいずれか一項に記載の造形システム。
  37.  前記第1の供給態様で前記材料を供給する場合に前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギが、前記第2の供給態様で前記材料を供給する場合に前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなるように、前記第1及び第2の供給態様を設定する
     請求項36に記載の造形システム。
  38.  前記第1及び第2の造形面の少なくとも一方と前記エネルギビームの照射位置との相対的な位置関係を変更するように、前記第1の造形面、第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一つを移動させる移動装置を更に備え、
     前記エネルギビームを照射し且つ第1の移動態様で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて前記第1構造層を形成し、
     前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の移動態様とは異なる第2の移動態様で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて前記第2構造層を形成する
     請求項1から37のいずれか一項に記載の造形システム。
  39.  造形面にエネルギビームを照射する照射装置と、
     材料を供給する供給装置と、
     前記エネルギビームの照射位置と前記造形面との相対的な位置関係を変更するように、前記造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させる移動装置と
     を備え、
     第1の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第1の移動態様で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて第1構造層を形成し、
     前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の移動態様とは異なる第2の移動態様で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一方を移動させて第2構造層を前記第1構造層上に形成する
     造形システム。
  40.  前記移動態様は、前記第1の造形面、第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置のうちの少なくとも一つの移動速度を含む
     請求項38又は39に記載の造形システム。
  41.  前記エネルギビームを照射し且つ第1の移動速度で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方を移動させて前記第1構造層を形成し、
     前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の移動速度と異なる第2の移動速度で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方を移動させて前記第2構造層を形成する
     請求項40に記載の造形システム。
  42.  前記第2の移動速度は、前記第1の移動速度よりも遅い
     請求項41に記載の造形システム。
  43.  前記第1の移動態様で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方が移動する場合に前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記第2の移動態様で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方が移動する場合に前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとが異なるように、前記第1及び第2の移動態様を設定する
     請求項38から42のいずれか一項に記載の造形システム。
  44.  前記第1の移動態様で前記第1の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方が移動する場合に前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギが、前記第2の移動態様で前記第2の造形面及び前記エネルギビームの照射位置の少なくとも一方が移動する場合に前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなるように、前記第1及び第2の移動態様を設定する
     請求項43に記載の造形システム。
  45.  前記第1の造形面に前記エネルギビームを照射して第1の溶融池を形成することで前記第1構造層を形成し、前記第2の造形面に前記エネルギビームを照射して前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向におけるサイズが前記第1の溶融池と異なる第2の溶融池を形成することで前記第2構造層を前記第1構造層上に形成する
     請求項1から44のいずれか一項に記載の造形システム。
  46.  エネルギビームを照射する照射装置と、
     材料を供給する供給装置と
     を備え、
     第1の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して第1の溶融池を形成することで第1構造層を形成し、
     前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射することによって前記供給された前記材料を溶融して前記第1構造層の表面に沿った方向のうち少なくとも1つの方向におけるサイズが前記第1の溶融池と異なる第2の溶融池を形成することで第2構造層を前記第1構造層上に形成する
     造形システム。
  47.  前記少なくとも1つの方向における前記第2の溶融池のサイズは、前記少なくとも1つの方向における前記第1の溶融池のサイズよりも大きい
     請求項45又は46に記載の造形システム。
  48.  前記第1構造層を形成するときに、前記第1の溶融池を前記第1の造形面内の第1方向に移動させ、
     前記第2構造層を形成するときに、前記第2の溶融池を前記第2の造形面内の第2方向に移動させ、
     前記第1方向及び前記第2方向は互いに平行であり、
     前記少なくとも1つの方向は前記第1方向及び前記第2方向と交差する
     請求項45から47のいずれか一項に記載の造形システム。
  49.  第1のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射して前記第1の溶融池を形成し、
     前記第1のビーム特性とは異なる第2のビーム特性を有する前記エネルギビームを照射して前記第2の溶融池を形成する
     請求項45から48のいずれか一項に記載の造形システム。
  50.  前記ビーム特性は、単位面積当たりの前記エネルギビームの強度又はエネルギを含む
     請求項49に記載の造形システム。
  51.  単位面積当たりに第1の強度又は第1のエネルギを有する前記エネルギビームを照射して前記第1の溶融池を形成し、
     単位面積当たりに前記第1の強度と異なる第2の強度又は前記第1のエネルギと異なる第2のエネルギを有する前記エネルギビームを照射して前記第2の溶融池を形成する
     請求項50に記載の造形システム。
  52.  単位面積当たりの前記第2の強度は、単位面積当たりの前記第1の強度よりも大きい
     請求項51に記載の造形システム。
  53.  単位面積当たりの前記第2のエネルギは、単位面積当たりの前記第1のエネルギよりも大きい
     請求項51又は52に記載の造形システム。
  54.  前記ビーム特性は、前記エネルギビームのデフォーカス量を含む
     請求項49から53のいずれか一項に記載の造形システム。
  55.  前記第1の造形面に対するデフォーカス量が第1設定量に設定された前記エネルギビームを照射して前記第1の溶融池を形成し、
     前記第2の造形面に対するデフォーカス量が前記第1設定量と異なる第2設定量に設定された前記エネルギビームを照射して前記第2の溶融池を形成する
     請求項54に記載の造形システム。
  56.  前記第2設定量は、前記第1設定量よりも小さい
     請求項55に記載の造形システム。
  57.  前記ビーム特性は、前記エネルギビームが照射される照射時間を含む
     請求項49から56のいずれか一項に記載の造形システム。
  58.  前記第1の造形面上の単位面積領域に対して第1の照射時間だけ前記エネルギビームが照射される状態で前記エネルギビームを照射して前記第1の溶融池を形成し、
     前記第2の造形面上の単位面積領域に対して前記第1の照射時間と異なる第2の照射時間だけ前記エネルギビームが照射される状態で前記エネルギビームを照射して前記第2の溶融池を形成する
     請求項57に記載の造形システム。
  59.  前記第2の照射時間は、前記第1の照射時間よりも長い
     請求項58に記載の造形システム。
  60.  前記エネルギビームを断続的に又はパルス状に照射して前記第1の溶融池を形成し、
     前記エネルギビームを連続的に照射して前記第2の溶融池を形成する
     請求項57から59のいずれか一項に記載の造形システム。
  61.  前記第1のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギと、前記第2のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギとが異なるように、前記第1及び第2のビーム特性を設定する
     請求項49から60のいずれか一項に記載の造形システム。
  62.  前記第1のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第1の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギが、前記第2のビーム特性を有する前記エネルギビームから前記第2の造形面に対して単位面積当たり又は単位時間当たりに伝達されるエネルギよりも少なくなるように、前記第1及び第2のビーム特性を設定する
     請求項61に記載の造形システム。
  63.  前記供給装置は、前記エネルギビームの照射位置に材料を供給する
     請求項45から62のいずれか一項に記載の造形システム。
  64.  前記照射装置は、前記供給装置によって供給された前記材料に前記エネルギビームを照射する
     請求項45から63のいずれか一項に記載の造形システム。
  65.  前記エネルギビームを照射し且つ第1の供給態様で前記材料を供給して前記第1の溶融池を形成し、
     前記エネルギビームを照射し且つ前記第1の供給態様とは異なる第2の供給態様で前記材料を供給して前記第2の溶融池を形成する
     請求項45から64のいずれか一項に記載の造形システム。
  66.  前記供給態様は、単位時間当たりの又は単位面積当たりの前記材料の供給量を含む
     請求項65に記載の造形システム。
  67.  前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに第1の供給量で前記材料を供給して前記第1の溶融池を形成し、
     前記エネルギビームを照射し且つ単位時間当たりに又は単位面積当たりに前記第1の供給量と異なる第2の供給量で前記材料を供給して前記第2の溶融池を形成する
     請求項66に記載の造形システム。
  68.  第1の造形面にエネルギビームを照射して第1構造層を形成することと、
     前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射して第2構造層を前記第1構造層上に形成することと
     を含み、
     前記第1構造層の破壊に対する抵抗力を、前記第2構造層の破壊に対する抵抗力よりも高くする
     造形方法。
  69.  第1の造形面にエネルギビームを照射し且つ第1材料を供給して第1構造層を形成することと、
     前記第1構造層の表面の少なくとも一部である第2の造形面に前記エネルギビームを照射し且つ第2材料を供給して第2構造層を前記第1構造層上に形成することと
     を含み、
     前記第1材料は、前記第2材料よりも前記第1の造形面との間の結合力が弱い
     造形方法。
  70.  前記第2構造層を前記第1の造形面から分離することを更に含む
     請求項68又は69に記載の造形方法。
  71.  前記第2構造層を分離することは、前記第1構造層を破壊する又は前記第1の造形面から分離することで、前記第2構造層を前記第1の造形面から切り離すことを含む
     請求項70に記載の造形方法。
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