三维层叠装置及三维层叠方法

摘要

本发明提供一种高精度地制造三维形状物的三维层叠装置及三维层叠方法。三维层叠装置在基台部上层叠成形层而形成三维形状，具有：粉末供给部，朝向基台部喷射粉末材料，并供给粉末材料；光照射部，向从粉末供给部朝向基台部移动的粉末材料照射光束，使粉末材料熔融，使熔融了的粉末材料在基台部上固化而形成成形层；及控制装置，控制粉末供给部及光照射部的动作。

权利要求

1.一种三维层叠装置，在基台部上层叠成形层而形成三维形状，具有：粉末供给部，朝向所述基台部喷射粉末材料，并供给粉末材料；

光照射部，向从所述粉末供给部朝向所述基台部移动的所述粉末材料照射光束，使所述粉末材料熔融，使熔融了的所述粉末材料在所述基台部上固化而形成所述成形层；

控制装置，控制所述粉末供给部及所述光照射部的动作；

多个积存部，积存向所述粉末供给部供给的所述粉末材料；

粉末导入部，通过切换所述积存部来向所述粉末供给部导入多个种类的所述粉末材料；

分配部，被供给来自所述粉末导入部的所述粉末材料；及分支管，是与所述分配部和所述粉末供给部连接的多个管，从所述分配部供给所述粉末材料，将被供给的所述粉末材料向所述粉末供给部供给，多个所述积存部具有：

第一积存部，积存向所述粉末供给部供给的第一粉末材料；

第二积存部，积存向所述粉末供给部供给的第二粉末材料；及缓冲部，从所述第一积存部和所述第二积存部向该缓冲部暂时供给所述第一粉末材料和所述第二粉末材料中的至少一方，所述粉末导入部具有粉末切换部，所述粉末切换部对是否从所述第一积存部向所述缓冲部供给所述第一粉末材料进行切换，且对是否从所述第二积存部向所述缓冲部供给所述第二粉末材料进行切换，经由粉末供给管向所述分配部供给来自所述缓冲部的所述粉末材料。

2.根据权利要求1所述的三维层叠装置，其中，

所述粉末导入部具有三个以上的积存部，能够将三种以上的粉末材料向所述粉末供给部导入，所述控制装置在将向所述粉末供给部导入的所述粉末材料从第一粉末材料切换为第二粉末材料的情况下，在利用所述第一粉末材料形成所述成形层之后，利用与所述第一粉末材料和所述第二粉末材料这两方的亲和性高的中间粉末材料形成所述成形层之后，利用所述第二粉末材料形成所述成形层。

3.根据权利要求1所述的三维层叠装置，其中，

所述粉末导入部具有两个以上的积存部，能够将两种以上的粉末材料向所述粉末供给部导入，所述控制装置在将向所述粉末供给部导入的所述粉末材料从第一粉末材料切换为第二粉末材料的情况下，在利用所述第一粉末材料形成所述成形层之后，在将所述第一粉末材料供给到所述粉末供给部的状态下，开始所述第二粉末材料向所述粉末供给部的供给，使所述第一粉末材料的供给量减少并使所述第二粉末材料的供给量增加而使供给比率变化。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的三维层叠装置，其中，所述三维层叠装置具备机械加工部，该机械加工部具备工具，并利用所述工具对所述成形层进行机械加工。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的三维层叠装置，其中，所述粉末供给部呈同心圆状地配置在所述光照射部的外周，将所述光照射部的所述光束通过的路径包围的内管与覆盖所述内管的外管之间成为所述粉末材料流动的粉末流路。

6.根据权利要求5所述的三维层叠装置，其中，

所述三维层叠装置还具有保护气体供给部，该保护气体供给部在所述粉末供给部的外周侧呈同心圆状地配置在所述光照射部的外周，从比所述粉末流路靠外侧处包围喷射所述粉末材料的区域的外周，且供给朝向所述基台部喷射的保护气体。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的三维层叠装置，其中，所述三维层叠装置还具有焦点位置调整部，该焦点位置调整部调整由所述光照射部照射的所述光束的焦点位置。

8.根据权利要求7所述的三维层叠装置，其中，

所述焦点位置调整部是使所述光照射部的位置移动的机构。

9.根据权利要求7所述的三维层叠装置，其中，

所述焦点位置调整部是调整所述光照射部的聚光光学系统而调整焦距或使焦点位置移动的机构。

10.根据权利要求1～3中任一项所述的三维层叠装置，其中，所述三维层叠装置具有温度检测部，该温度检测部检测所述成形层的表面的温度，所述控制装置根据所述温度检测部产生的所述成形层的表面温度的计测结果，来控制从所述光照射部输出的光束的强度。

11.根据权利要求10所述的三维层叠装置，其中，所述控制装置基于所述温度检测部产生的所述成形层的表面温度的计测结果和所述基台部及所述成形层的特性，来确定要检测温度的位置，并基于确定了的位置的检测结果，来控制从所述光照射部输出的光束的强度。

12.根据权利要求1～3中任一项所述的三维层叠装置，其中，所述三维层叠装置具有等离子发光检测部，该等离子发光检测部检测所述成形层的表面的等离子发光，所述控制装置根据所述等离子发光检测部产生的计测结果，来控制从所述光照射部输出的光束的强度。

13.根据权利要求1～3中任一项所述的三维层叠装置，其中，所述三维层叠装置具有反射光检测部，该反射光检测部检测来自所述成形层的表面的反射光，所述控制装置根据所述反射光检测部产生的计测结果，来控制从所述光照射部输出的光束的强度。

14.根据权利要求1～3中任一项所述的三维层叠装置，其中，所述三维层叠装置具有移动机构，该移动机构使所述光照射部及所述粉末供给部与所述基台部相对移动，所述控制装置通过所述移动机构来决定所述光照射部及所述粉末供给部相对于所述基台部通过的路径。

15.根据权利要求14所述的三维层叠装置，其中，所述三维层叠装置具有形状计测部，该形状计测部计测所述成形层的表面形状，所述控制装置根据所述形状计测部产生的所述成形层的表面形状的计测结果，来控制所述粉末供给部、所述光照射部及所述移动机构的动作。

16.根据权利要求1～3中任一项所述的三维层叠装置，其中，所述光照射部能够调整所述光束的分布。

17.根据权利要求1～3中任一项所述的三维层叠装置，其中，所述光照射部能够切换以脉冲波照射所述光束的模式和以连续波照射所述光束的模式。

18.根据权利要求1～3中任一项所述的三维层叠装置，其中，所述三维层叠装置具有粉末回收部，该粉末回收部回收从所述粉末供给部供给且未被所述光束熔化的粉末材料。

19.根据权利要求18所述的三维层叠装置，其中，所述三维层叠装置还具有区分部，该区分部将由所述粉末回收部回收的回收物按照各粉末材料的特性进行分离。

20.根据权利要求1～3中任一项所述的三维层叠装置，其中，所述三维层叠装置具有粉末导入部，该粉末导入部具有积存向所述粉末供给部供给的所述粉末材料的积存部、及对积存于所述积存部的所述粉末材料进行识别的识别部，所述粉末导入部将由所述识别部识别的所述积存部的所述粉末材料向所述粉末供给部导入，所述控制装置根据所述识别部的所述粉末材料的识别结果，来控制所述粉末材料从所述粉末导入部向所述粉末供给部的导入。

21.根据权利要求20所述的三维层叠装置，其中，所述控制装置在判断为粉末是适当的粉末的情况下，从所述粉末导入部向所述粉末供给部导入所述粉末材料，根据所述识别部的所述粉末材料的识别结果，来决定成形层的形成条件。

22.根据权利要求21所述的三维层叠装置，其中，所述控制装置在将不同的粉末混合而喷射的情况下，还基于将不同的粉末混合而喷射的指令内容来决定成形层的形成条件。

23.根据权利要求21所述的三维层叠装置，其中，成形层的形成条件是成形层的各层的形状、粉末的种类、粉末的喷射速度、粉末的喷射压力、激光的照射条件、熔融体的温度、固化体的冷却温度、基台部的移动速度中的至少一个。

24.根据权利要求21所述的三维层叠装置，其中，所述控制装置通过通信线路与外部的设备连接，能够基于从外部的设备输入的指示，来变更成形层的形成条件。

25.根据权利要求20所述的三维层叠装置，其中，所述控制装置在判断为粉末不是适当的粉末的情况下，停止所述粉末材料从所述粉末导入部向所述粉末供给部的供给。

26.根据权利要求25所述的三维层叠装置，其中，所述控制装置将粉末不适当这一含义的信息或者是不适当的粉末的信息向外部的数据服务器传递。

27.一种三维层叠方法，在基台部层叠成形层而形成三维形状物，其中，通过粉末供给部将粉末材料朝向基台部喷射，并通过向所述粉末材料照射光束而使所述粉末材料熔融，使所述熔融了的粉末材料在所述基台部上固化，从而在所述基台部上形成成形层，并将该成形层层叠，利用粉末导入部，通过切换多个积存部来向所述粉末供给部导入多个种类的所述粉末材料，所述多个积存部积存向所述粉末供给部供给的所述粉末材料，向分配部供给来自所述粉末导入部的所述粉末材料，

通过与所述分配部和所述粉末供给部连接的多个管即分支管，从所述分配部向所述粉末供给部供给所述粉末材料，通过多个所述积存部中的第一积存部积存向所述粉末供给部供给的第一粉末材料，通过多个所述积存部中的第二积存部积存向所述粉末供给部供给的第二粉末材料，从所述第一积存部和所述第二积存部向缓冲部暂时供给所述第一粉末材料和所述第二粉末材料中的至少一方，通过所述粉末导入部具有的粉末切换部，对是否从所述第一积存部向所述缓冲部供给所述第一粉末材料进行切换，且对是否从所述第二积存部向所述缓冲部供给所述第二粉末材料进行切换，经由粉末供给管向分配部供给来自所述缓冲部的所述粉末材料。

28.根据权利要求27所述的三维层叠方法，其中，检测所述成形层的位置，根据所述成形层的位置来调整所述光束的焦点位置。

29.根据权利要求27或28所述的三维层叠方法，其中，检测所述成形层的表面的温度，根据所述成形层的表面温度的计测结果来控制要输出的光束的强度。

30.根据权利要求27或28所述的三维层叠方法，其中，检测所述成形层的表面的等离子发光，根据所述成形层的等离子发光的计测结果来控制要输出的光束的强度。

31.根据权利要求27或28所述的三维层叠方法，其中，检测所述成形层的表面的反射光，根据所述成形层的反射光的计测结果来控制要输出的光束的强度。

32.根据权利要求27或28所述的三维层叠方法，其中，根据要形成的所述成形层，来切换以脉冲波照射所述光束的模式和以连续波照射所述光束的模式。

说明书

三维层叠装置及三维层叠方法

技术领域

[0001] 本发明涉及通过层叠来制造三维形状物的三维层叠装置及三维层叠方法。

背景技术

[0002] 作为制造三维形状物的技术，已知有通过向金属粉末材料照射光束来制造三维形状物的层叠造形技术。例如，在专利文献1中记载有制造三维形状造形物的方法，该三维形状造形物通过向由金属粉末材料形成的粉末层照射光束来形成烧结层，并将其反复进行而将多个烧结层层叠成为一体而得到。而且，在专利文献2中记载有如下的装置：从形成在拆装自如的圆锥形管嘴的中央开口输出激光束和粉末化金属，向加工对象的工件照射激光，形成液化的金属的浅的积存处，通过向此位置供给粉末化金属而进行堆焊。

[0003] 【在先技术文献】

[0004] 【专利文献】

[0005] 【专利文献1】日本特开2009-1900号公报

[0006] 【专利文献2】日本特表平10-501463号公报

发明内容

[0007] 【发明要解决的课题】

[0008] 然而，在制造三维形状物的层叠造形技术中，要求高精度地制造三维形状物的技术。

[0009] 本发明目的在于提供一种高精度地制造三维形状物的三维层叠装置及三维层叠方法。

[0010] 【用于解决课题的方案】

[0011] 为了解决上述的课题，实现目的，本发明涉及一种三维层叠装置，在基台部上层叠成形层而形成三维形状，具有：粉末供给部，朝向所述基台部喷射粉末材料，并供给粉末材料；光照射部，向从所述粉末供给部朝向所述基台部移动的所述粉末材料照射光束，使所述粉末材料熔融，使熔融了的所述粉末材料在所述基台部上固化而形成所述成形层；及控制装置，控制所述粉末供给部及所述光照射部的动作。

[0012] 优选的是，所述三维层叠装置具有粉末导入部，该粉末导入部具备积存向所述粉末供给部供给的所述粉末材料的多个积存部，通过切换所述积存部来切换向所述粉末供给部导入的所述粉末材料。

[0013] 另外，优选的是，所述粉末导入部具有三个以上的积存部，能够将三种以上的粉末材料向所述粉末供给部导入，所述控制装置在将向所述粉末供给部导入的所述粉末材料从第一粉末材料切换为第二粉末材料的情况下，在利用所述第一粉末材料形成所述成形层之后，利用与所述第一粉末材料和所述第二粉末材料这两方的亲和性高的中间粉末材料形成所述成形层之后，利用所述第二粉末材料形成所述成形层。

[0014] 另外，优选的是，所述粉末导入部具有两个以上的积存部，能够将两种以上的粉末材料向所述粉末供给部导入，所述控制装置在将向所述粉末供给部导入的所述粉末材料从第一粉末材料切换为第二粉末材料的情况下，在利用所述第一粉末材料形成所述成形层之后，在将所述第一粉末材料供给到所述粉末供给部的状态下，开始所述第二粉末材料向所述粉末供给部的供给，使所述第一粉末材料的供给量减少并使所述第二粉末材料的供给量增加而使供给比率变化。

[0015] 另外，优选的是，所述三维层叠装置具备机械加工部，该机械加工部具备工具，并利用所述工具对所述成形层进行机械加工。

[0016] 另外，优选的是，所述粉末供给部呈同心圆状地配置在所述光照射部的外周，将所述光照射部的所述光束通过的路径包围的内管与覆盖所述内管的外管之间成为所述粉末材料流动的粉末流路。

[0017] 另外，优选的是，所述三维层叠装置还具有保护气体供给部，该保护气体供给部在所述粉末供给部的外周侧呈同心圆状地配置在所述光照射部的外周，从比所述粉末流路靠外侧处包围喷射所述粉末材料的区域的外周，且供给朝向所述基台部喷射的保护气体。

[0018] 另外，优选的是，所述三维层叠装置还具有焦点位置调整部，该焦点位置调整部调整由所述光照射部照射的所述光束的焦点位置。

[0019] 另外，优选的是，所述焦点位置调整部是使所述光照射部的位置移动的机构。

[0020] 另外，优选的是，所述焦点位置调整部是调整所述光照射部的聚光光学系统而使焦距或焦点位置移动的机构。

[0021] 另外，优选的是，所述三维层叠装置具有温度检测部，该温度检测部检测所述成形层的表面的温度，所述控制装置根据所述温度检测部产生的所述成形层的表面温度的计测结果，来控制从所述光照射部输出的光束的强度。

[0022] 另外，优选的是，所述控制装置基于所述温度检测部产生的所述成形层的表面温度的计测结果和所述基台部及所述成形层的特性，来确定要检测温度的位置，并基于确定了的位置的检测结果，来控制从所述光照射部输出的光束的强度。

[0023] 另外，优选的是，所述三维层叠装置具有等离子发光检测部，该等离子发光检测部检测所述成形层的表面的等离子发光，所述控制装置根据所述等离子发光检测部产生的计测结果，来控制从所述光照射部输出的光束的强度。

[0024] 另外，优选的是，所述三维层叠装置具有反射光检测部，该反射光检测部检测来自所述成形层的表面的反射光，所述控制装置根据所述反射光检测部产生的计测结果，来控制从所述光照射部输出的光束的强度。

[0025] 另外，优选的是，所述三维层叠装置具有移动机构，该移动机构使所述光照射部及所述粉末供给部与所述基台部相对移动，所述控制装置通过所述移动机构来决定所述光照射部及所述粉末供给部相对于所述基台部通过的路径。

[0026] 另外，优选的是，所述三维层叠装置具有形状计测部，该形状计测部计测所述成形层的表面形状，所述控制装置根据所述形状计测部产生的所述成形层的表面形状的计测结果，来控制所述粉末供给部、所述光照射部及所述移动机构的动作。

[0027] 另外，优选的是，所述光照射部能够调整所述光束的分布。

[0028] 另外，优选的是，所述光照射部能够切换以脉冲波照射所述光束的模式和以连续波照射所述光束的模式。

[0029] 另外，优选的是，所述三维层叠装置具有粉末回收部，该粉末回收部回收从所述粉末供给部供给且未被所述光束熔化的粉末材料。

[0030] 另外，优选的是，所述三维层叠装置还具有区分部，该区分部将由所述粉末回收部回收的回收物按照各粉末材料的特性进行分离。

[0031] 另外，优选的是，所述三维层叠装置具有粉末导入部，该粉末导入部具有积存向所述粉末供给部供给的所述粉末材料的积存部、及对积存于所述积存部的所述粉末材料进行识别的识别部，所述粉末导入部将由所述识别部识别的所述积存部的所述粉末材料向所述粉末供给部导入，所述控制装置根据所述识别部的所述粉末材料的识别结果，来控制所述粉末从所述粉末导入部向所述粉末供给部的导入。

[0032] 另外，优选的是，所述控制装置根据所述粉末导入部产生的所述粉末材料的识别结果，还控制所述粉末供给部及所述光照射部中的至少一方的动作。

[0033] 优选的是，所述控制装置基于所述识别部的所述粉末材料的识别结果及混合不同的粉末材料而从所述粉末供给部供给的指示，将从所述粉末导入部向所述粉末供给部的不同的所述粉末材料混合而供给。

[0034] 为了解决上述的课题，实现目的，本发明涉及一种三维层叠方法，在基台部层叠成形层而形成三维形状物，其中，将粉末材料朝向基台部喷射，并通过向所述粉末材料照射光束而使所述粉末材料熔融，使所述熔融的粉末材料在所述基台部上固化，从而在所述基台部上形成成形层，并将该成形层层叠。

[0035] 另外，优选的是，检测所述成形层的位置，根据所述成形层的位置来调整所述光束的焦点位置。

[0036] 另外，优选的是，检测所述成形层的表面的温度，根据所述成形层的表面温度的计测结果来控制要输出的光束的强度。

[0037] 另外，优选的是，检测所述成形层的表面的等离子发光，根据所述成形层的等离子发光的计测结果来控制要输出的光束的强度。

[0038] 另外，优选的是，检测所述成形层的表面的反射光，根据所述成形层的反射光的计测结果来控制要输出的光束的强度。

[0039] 另外，优选的是，根据要形成的所述成形层，来切换以脉冲波照射所述光束的模式和以连续波照射所述光束的模式。

[0040] 【发明效果】

[0041] 根据本发明，能够高精度地制造三维形状物。

附图说明

[0042] 图1是表示本实施方式的三维层叠装置的示意图。

[0043] 图2是表示层叠头的前端部的一例的剖视图。

[0044] 图3是表示层叠头的供给粉末材料的构造的概略结构的示意图。

[0045] 图4是表示层叠头的分配部和分支管的概略结构的展开图。

[0046] 图5是表示层叠头的管嘴周边的供给粉末材料的构造的概略结构的立体图。

[0047] 图6是表示混合部的概略结构的示意图。

[0048] 图7是表示混合部的剖面的迁移的说明图。

[0049] 图8是表示控制装置的结构的示意图。

[0050] 图9是表示设置在层叠头收纳室内的各部的概略结构的示意图。

[0051] 图10是表示机械加工部计测部的一例的示意图。

[0052] 图11A是表示粉末导入部的一例的示意图。

[0053] 图11B是表示粉末导入部的一例的示意图。

[0054] 图12是表示粉末回收部的一例的示意图。

[0055] 图13是表示本实施方式的三维层叠装置的三维形状物的制造方法的说明图。

[0056] 图14A是表示本实施方式的三维层叠装置的三维形状物的制造方法的说明图。

[0057] 图14B是表示本实施方式的三维层叠装置的三维形状物的制造方法的说明图。

[0058] 图14C是表示本实施方式的三维层叠装置的三维形状物的制造方法的说明图。

[0059] 图15是表示本实施方式的三维层叠装置的三维形状物的制造工序的流程图。

[0060] 图16是表示决定本实施方式的三维层叠装置的成形层的形成条件的工序的一例的流程图。

[0061] 图17是用于说明成形层的形成条件的一例的说明图。

[0062] 图18是用于说明成形层的形成条件的一例的说明图。

[0063] 图19是用于说明成形层的形成条件的一例的说明图。

[0064] 图20是用于说明成形层的形成条件的一例的说明图。

[0065] 图21是用于说明成形层的形成条件的一例的说明图。

[0066] 图22是用于说明成形层的形成条件的一例的说明图。

[0067] 图23是表示决定成形层的形成条件的工序的一例的流程图。

[0068] 图24是表示将本实施方式的三维层叠装置的层叠头的前端部进行更换的工序的一例的流程图。

[0069] 图25是表示本实施方式的三维层叠装置的粉末的识别工序的一例的流程图。

[0070] 图26是表示三维层叠装置的层叠头的周边部的另一例的示意图。

[0071] 图27是表示决定成形层的形成条件的工序的一例的流程图。

[0072] 图28是表示决定成形层的形成条件的工序的一例的流程图。

[0073] 图29是表示决定成形层的形成条件的工序的一例的流程图。

[0074] 图30是表示层叠头的另一例的示意图。

[0075] 图31是表示粉末导入部的一例的示意图。

[0076] 图32是表示粉末导入部的一例的示意图。

[0077] 图33是表示三维层叠装置的处理动作的一例的流程图。

[0078] 图34是表示通过三维层叠装置制造的成形层的一例的说明图。

[0079] 图35是表示三维层叠装置的处理动作的一例的流程图。

[0080] 图36是表示粉末材料的平衡的决定所使用的关系的一例的坐标图。

[0081] 图37是表示通过三维层叠装置制造的成形层的一例的说明图。

具体实施方式

[0082] 以下，参照附图，详细说明本发明的优选的实施方式。需要说明的是，没有通过该实施方式来限定本发明，而且，存在多个实施方式的情况下，也包括将各实施例组合而构成的情况。

[0083] 图1是表示本实施方式的三维层叠装置1的示意图。在此，在本实施方式中，将水平面内的一方向设为X轴方向，将在水平面内与X轴方向正交的方向设为Y轴方向，将与X轴方向及Y轴方向分别正交的方向(即铅垂方向)设为Z轴方向。

[0084] 图1所示的三维层叠装置1是在基台部100制造三维形状物的装置。基台部100是形成三维形状物的成为基座的构件，由三维层叠装置1搬运到规定的位置，在表面形成三维形成物。本实施方式的基台部100是板状的构件。需要说明的是，基台部100没有限定于此。基台部100可以使用成为三维形状物的基座的构件，也可以使用附加三维形状物的构件。通过在规定的位置形成三维形成物而将成为部件、产品的构件使用作为基台部100。

[0085] 三维层叠装置1具有三维层叠室2、预备室3、层叠头收纳室4、机械加工部收纳室5、床身10、台部11、层叠头12、机械加工部13、控制装置20、加热头31、机械加工部计测部32、工具更换部33、管嘴更换部34、粉末导入部35、空气排出部37、气体导入部38、粉末回收部39、温度检测部120、质量检测部130。

[0086] 三维层叠室2是将连接的配管等的除了设计的连通部分以外从外部进行密封的框体(腔室)。需要说明的是，设计的连通部分设有对密闭状态与开放状态进行切换的阀等，根据需要，能够使三维层叠室2为密闭状态。三维层叠室2在内部配置有床身10、台部11、层叠头12、机械加工部13的一部分、加热头31的一部分、机械加工部计测部32、工具更换部33、管嘴更换部34。

[0087] 预备室3与三维层叠室2相邻设置。预备室3将连接的配管等的除了设计的连通部分以外从外部进行密封。预备室3成为将外部与三维层叠室2连接的减压室。在预备室3内设有基台移动部36。在此，预备室3在三维层叠室2的连接部设有例如具有气密性的门6。而且，预备室3通过具有气密性的门7而与外部连接。而且，在预备室3设有从预备室3排出空气的空气排出部25。预备室3通过打开门7而能够从外部将所需的构件向内部搬入。而且，预备室3通过打开门6而与三维层叠室2之间能够进行构件的搬入、搬出。

[0088] 层叠头收纳室4设置在三维层叠室2的Z轴方向上侧的面上。层叠头收纳室4由Z轴滑动部4a支承为相对于三维层叠室2能够沿Z轴方向(箭头102)移动的状态。层叠头收纳室4的Z轴方向下侧的面通过波纹管18而与三维层叠室2相连。波纹管18将层叠头收纳室4的Z轴方向下侧的面与三维层叠室2相连，并将层叠头收纳室4的Z轴方向下侧的面作为三维层叠室2的一部分。而且，三维层叠室2在由波纹管18包围的区域形成开口。由层叠头收纳室4的Z轴方向下侧的面和波纹管18包围的空间与三维层叠室2相连，且与三维层叠室2一起被密闭。层叠头收纳室4对层叠头12、形状计测部30、加热头31进行支承。而且，层叠头收纳室4中，层叠头12的包含管嘴23的一部分和加热头31的包含前端部24的一部分从Z轴方向下侧的面朝向三维层叠室2突出。

[0089] 层叠头收纳室4通过Z轴滑动部4a而沿Z轴方向移动，由此使保持的层叠头12、形状计测部30、加热头31沿Z轴方向移动。而且，层叠头收纳室4经由波纹管18而与三维层叠室2连接，由此波纹管18对应于Z轴方向的移动而变形，能够维持三维层叠室2与层叠头收纳室4之间的密闭状态。

[0090] 机械加工部收纳室5设置在三维层叠室2的Z轴方向上侧的面上。而且，机械加工部收纳室5与层叠头收纳室4相邻配置。机械加工部收纳室5由Z轴滑动部5a支承为相对于三维层叠室2能够沿Z轴方向(箭头104的方向)移动的状态。机械加工部收纳室5的Z轴方向下侧的面通过波纹管19而与三维层叠室2相连。波纹管19将机械加工部收纳室5的Z轴方向下侧的面与三维层叠室2相连，并将机械加工部收纳室5的Z轴方向下侧的面作为三维层叠室2的一部分。而且，三维层叠室2在由波纹管19包围的区域形成开口。由机械加工部收纳室5的Z轴方向下侧的面和波纹管19包围的空间与三维层叠室2相连，且与三维层叠室2一起被密闭。机械加工部收纳室5对机械加工部13进行支承。而且，机械加工部收纳室5中，机械加工部13的包含工具22的一部分从Z轴方向下侧的面朝向三维层叠室2突出。

[0091] 机械加工部收纳室5通过Z轴滑动部5a而沿Z轴方向移动，由此使保持的机械加工部13沿Z轴方向移动。而且，机械加工部收纳室5经由波纹管19而与三维层叠室2连接，由此波纹管19对应于Z轴方向的移动而变形，能够维持三维层叠室2与机械加工部收纳室5之间的密闭状态。

[0092] 床身10设置在三维层叠室2内的Z轴方向的底部。床身10对台部11进行支承。床身10配置有各种配线或配管或驱动机构。

[0093] 台部11配置在床身10的上表面，对基台部100进行支承。台部11具有Y轴滑动部15、X轴滑动部16、旋转台部17。台部11安装有基台部100并使基台部100在床身10上移动。

[0094] Y轴滑动部15使X轴滑动部16相对于床身10沿Y轴方向(箭头106的方向)移动。X轴滑动部16固定在成为Y轴滑动部15的运转部的构件上，使旋转台部17相对于Y轴滑动部15沿X轴方向(箭头108的方向)移动。旋转台部17固定在成为X轴滑动部16的运转部的构件上，对基台部100进行支承。旋转台部17是例如倾斜圆台，具有固定台17a、旋转台17b、倾斜台17c、旋转台17d。固定台17a固定在成为X轴滑动部16的运转部的构件上。旋转台17b支承于固定台17a，以与Z轴方向平行的旋转轴110为旋转轴而旋转。倾斜台17c支承于旋转台17b，以旋转轴112为轴而转动，该旋转轴112与旋转台17b的被支承的面正交。旋转台17d支承于倾斜台17c，以旋转轴114为轴而旋转，该旋转轴114与倾斜台17c的被支承的面正交。倾斜台17d将基台部100固定。这样，旋转台部17以旋转轴110、112、114为轴而使各部旋转，由此能够使基台部100绕着正交的3个轴旋转。台部11通过Y轴滑动部15及X轴滑动部16，使固定于旋转台部17的基台部100沿Y轴方向及X轴方向移动。而且，台部11通过旋转台部17而以旋转轴110、112、114为轴使各部旋转，由此使基台部100绕着正交的3个轴旋转。台部11还可以使基台部100沿Z轴方向移动。

[0095] 层叠头12朝向基台部100喷射粉末材料，进而通过向喷射的粉末材料照射激光而使粉末熔融，使熔融的粉末在基台部100上固化而形成成形层。向层叠头12导入的粉末是成为三维形状物的原料的材料的粉末。在本实施方式中，粉末可以使用例如铁、铜、铝或钛等的金属材料等。需要说明的是，作为粉末，可以使用陶瓷等金属材料以外的材料。层叠头12设置在于床身10的Z轴方向的上侧的面相面对的位置，与台部11面对。层叠头12在Z轴方向的下部设置管嘴23。层叠头12在主体46上装配管嘴23。

[0096] 首先，使用图2来说明管嘴23。图2是表示层叠头12的管嘴23的一例的剖视图。如图2所示，管嘴23是双重管，具有外管41和插入到外管41的内部的内管42。外管41是管状的构件，朝向前端(Z轴方向下侧)而直径减小。内管42插入到外管41的内部。内管42也是管状的构件，为朝向前端(Z轴方向下侧)而直径减小的形状。管嘴23的外管41的内周与内管42的外周之间成为粉末材料(粉末)P通过的粉末流路43。内管42的内周面侧成为激光通过的激光路径44。在此，装配管嘴23的主体46与管嘴23同样是双重管，粉末流路43和激光路径44也同样地形成。层叠头12以包围激光路径44的周围的方式配置粉末流路43。在本实施方式中，粉末流路43成为喷射粉末的粉末喷射部。层叠头12使从粉末导入部35导入的粉末材料P在粉末流路43中流动，从外管41与内管42之间的端部的开口即管嘴喷射口部45喷射。

[0097] 另外，层叠头12具有光源47、光纤48、聚光部49。光源47输出激光L。光纤48将从光源47输出的激光L向激光路径44引导。聚光部49配置在激光路径44上，配置在从光纤48输出的激光L的光路上。聚光部49对从光纤48输出的激光L进行聚光。由聚光部49聚光的激光L从内管42的端部输出。层叠头12将聚光部49配置于主体46，但也可以将聚光部46的一部分或全部配置于管嘴23。在管嘴23配置有聚光部46的一部分或全部的情况下，通过更换管嘴23而能够使焦点位置成为不同的位置。

[0098] 三维层叠装置1具有焦点位置调整部140。焦点位置调整部140使聚光部49沿着激光L的行进方向移动。焦点位置调整部140通过使聚光部49的位置沿着激光L的行进方向移动，从而能够调整激光L的焦点位置。需要说明的是，作为焦点位置调整部140，也可以使用对聚光部49的焦距进行调整的机构。而且，三维层叠装置1的Z轴滑动部4a也成为焦点位置调整部之一。Z轴滑动部4a的激光L的焦点位置P1和喷射粉末材料的位置(例如喷射的粉末材料的焦点位置)P2一体移动，焦点位置调整部140相对于喷射粉末材料的位置P2也能够使激光L的焦点位置P1移动。三维层叠装置1根据调整的对象而能够切换控制的对象。

[0099] 层叠头12从粉末流路43喷射粉末P，从激光路径44输出激光L。从层叠头12喷射的粉末P向从层叠头12输出的激光L照射的区域侵入，由激光L加热。被照射激光L的粉末P熔融之后，到达基台部100上。以熔融的状态到达基台部100上的粉末P被冷却而固化。由此，在基台部100上形成成形层。

[0100] 在此，本实施方式的层叠头12将从光源47输出的激光L利用光纤48引导，但也可以利用光纤以外的光学构件引导。而且，聚光部49可以设置于主体46，也可以设置于管嘴23，还可以设置于这两方。本实施方式的层叠头12为了能够有效地加工而同轴地设置喷射粉末P的粉末流路43和照射激光L的激光路径44，但是没有限定于此。层叠头12也可以使喷射粉末P的机构与照射激光L的机构为分体。本实施方式的层叠头12向粉末材料照射激光L，但是只要能够使粉末材料熔化或烧结即可，也可以照射激光以外的光束。

[0101] 接下来，更详细地说明层叠头12的供给粉末材料的路径。图3是表示层叠头的供给粉末材料的构造的概略结构的示意图。图4是表示层叠头的分配部和分支管的概略结构的展开图。图5是表示层叠头的管嘴周边的供给粉末材料的构造的概略结构的立体图。图6是表示混合部的概略结构的示意图。图7是表示混合部的剖面的迁移的说明图。如图2所示，层叠头12从粉末导入部35经由粉末供给管150供给粉末材料。层叠头12具有分配部152和多个分支管154作为将供给的粉末材料向粉末流路43供给的机构。

[0102] 分配部(分配器)152使从粉末供给管150供给的粉末均匀化而向分支管154供给。多个分支管154是将分配部152与粉末流路43连接的管路，将从分配部152供给的粉末P向粉末流路43供给。本实施方式的层叠头12如图5所示将3根分支管154沿周向均等地即以120°间隔配置。

[0103] 分支管154在内部设有混合部156。混合部156是使在分支管154中流动的粉末P在分支管154内进行均匀化的机构，且配置有多个搅拌板156a、156b。如图4、图6及图7所示，搅拌板156a、156b是沿着分支管154的流动方向而绕着分支管154的轴向扭转的构造。而且，配置于范围155a的搅拌板156a与配置于范围155b的搅拌板156b扭转的方向相反。由此，通过混合部156的流体的流动如图7所示成为根据分支管154的轴向的位置而变化的流动。由此能促进搅拌。需要说明的是，图7从图中左侧开始示出图6的A-A线剖面、B-B线剖面、C-C线剖面的搅拌板156a侧、C-C线剖面的搅拌板156b侧、D-D线剖面、E-E线剖面的各自的形状。需要说明的是，在本实施方式中，分支管154设为3根，但是根数没有特别限定。分支管154优选沿周向均等地即以恒定角度间隔配置。

[0104] 另外，层叠头12在粉末流路43设置整流装置158。整流装置158对于从3根分支管154供给的包含粉末材料的流动进行整流。由此，层叠头12能够使从粉末流路43喷射的粉末材料的流动成为平整的流动，能够以更高的精度向目标的位置供给。

[0105] 机械加工部13例如对成形层等进行机械加工。如图1所示，机械加工部13设置在与床身10的Z轴方向的上侧的面相面对的位置，与台部11面对。机械加工部13在Z轴方向的下部装配工具22。需要说明的是，机械加工部13只要在比床身10靠Z轴方向上侧处设置在基于台部11的基台部100的可移动范围即可，配置位置并不局限于本实施方式的位置。

[0106] 图8是表示控制装置20的结构的示意图。控制装置20与三维层叠装置1的各部电连接，控制三维层叠装置1的各部的动作。控制装置20设置在三维层叠室2或预备室3的外部。如图8所示，控制装置20具有输入部51、控制部52、存储部53、输出部54、通信部55。输入部
51、控制部52、存储部53、输出部54、通信部55这各部被电连接。

[0107] 输入部51例如是操作面板。作业者向输入部51输入信息或指令等。控制部52例如是CPU(Central Processing Unit)及存储器。控制部52向三维层叠装置1的各部输出对三维层叠装置1的各部的动作进行控制的指令。而且，向控制部52输入来自三维层叠装置1的各部的信息等。存储部53例如是RAM(Random Access Memory)或ROM(Read Only Memory)等存储装置。在存储部53存储有通过利用控制部52执行而控制各部的动作的三维层叠装置1的运转程序、或三维层叠装置1的信息、或三维形状物的设计信息等。输出部54例如是显示器。输出部54例如显示来自三维层叠装置1的各部的信息等。通信部55例如与互联网或LAN(Local Area Network)等那样的通信线路进行通信，与通信线路之间交接信息。需要说明的是，控制装置20只要至少具有控制部52及存储部53即可。控制装置20若具有控制部52及存储部53，则能够向三维层叠装置1的各部输出指令。

[0108] 如图9所示，形状计测部30固定于层叠头收纳室4。形状计测部30与层叠头12相邻配置。形状计测部30计测形成在基台部100上的成形层的表面形状。形状计测部30可以使用例如3D扫描器或计测相对距离的装置。形状计测部30例如使激光在基台部100上的成形层的表面扫描(扫掠)，根据其反射光来算出成形层的表面的位置信息(箭头160的距离)，由此计测成形层的表面形状。而且，在本实施方式中，形状计测部30安装于层叠头收纳室4，但是只要能够计测形成在基台部100上的成形层的表面形状即可，也可以安装在其他的位置。

[0109] 加热头31对基台部100上的成形层或熔融的粉末P等进行加热。加热头31固定于层叠头收纳室4。加热头31与层叠头12相邻配置。加热头31例如照射激光、红外光或电磁波，对成形层或熔融的粉末P进行加热。通过利用加热头31对成形层或熔融的粉末P进行加热，从而能够控制成形层或熔融的粉末P的温度。由此，能够抑制成形层或熔融的粉末P的急剧的温度下降，或者能够形成粉末P容易熔融的气氛(高的温度环境)。

[0110] 温度检测部120与加热头31相邻配置。图9是表示设置于层叠头收纳室4的各部的概略结构的示意图。如图9所示，温度检测部120向照射激光L的位置和包含由加热头31照射激光162且加热的范围的范围内输出测定波164，并计测温度。温度检测部120可以使用对形成成形层的表面的温度进行计测的各种温度传感器。

[0111] 质量检测部130检测安装在旋转台部17的旋转台17d上的基台部100的质量。质量检测部130可以使用负载传感器。

[0112] 机械加工部计测部32计测机械加工部13的工具22的前端56的位置。图10是表示机械加工部计测部32的一例的示意图。如图10所示，机械加工部计测部32具有光源部57和摄像部58。机械加工部计测部32使机械加工部13的工具22的前端56位于光源部57与摄像部58之间。光源部57例如是LED。摄像部58例如是CCD(Charge CoupledDevice)相机。机械加工部计测部32在光源部57与摄像部58之间配置有工具22的前端56的状态下，从光源部57朝向摄像部58照射光LI，通过摄像部58取得图像。由此，能够取得由工具22的前端56遮挡了光的图像。机械加工部计测部32对由摄像部58取得的图像进行解析，具体而言，通过检测光入射的位置与光未入射的位置的交界，能够取得前端56的形状、位置。控制装置20基于取得的工具22的前端56的位置和机械加工部13的位置(机械加工部收纳室5的位置)，来检测装配于机械加工部13的工具22的前端的准确的位置。需要说明的是，机械加工部计测部32只要是计测机械加工部13的前端56的位置的结构即可，并不局限于此结构，例如可以通过激光进行计测。

[0113] 工具更换部33配置在三维层叠室2的内部。工具更换部33对装配于机械加工部13的工具22进行更换。工具更换部33使未把持工具22的部分移动到与机械加工部13面对的位置。然后，工具更换部33在与机械加工部13面对的位置移动到未把持工具22的部分。然后，执行将装配于机械加工部13的工具22拆卸的处理。然后，使对装配于机械加工部13的另一工具22进行把持的部分移动到与机械加工部13面对的位置，向机械加工部13安装另一工具22。这样，工具更换部33通过拆装机械加工部13的工具22，能够对机械加工部13的工具22进行更换。需要说明的是，工具更换部33只要能够对机械加工部13的工具22进行更换即可，并不局限于该结构。

[0114] 管嘴更换部34配置在三维层叠室2的内部。管嘴更换部34对装配于层叠头12的管嘴23进行更换。管嘴更换部34可以使用与工具更换部33同样的构造。

[0115] 粉末导入部35向层叠头12导入成为三维形状物的原料的粉末材料。图11A及图11B分别是表示粉末导入部的一例的示意图。如图11A所示，在本实施方式中，粉末P以封入到盒83内的状态进行管理。即，粉末P例如按照材料的各种类封入到盒83内而出库。在盒83设有材料显示部84。材料显示部84是例如表示材料的种类等的粉末的信息的显示。材料显示部
84没有限定为通过目视能够确认的信息，可以是IC芯片、二维码或标记等通过读取器进行读取而能够取得信息的显示。材料显示部84只要能够表示粉末的材料的种类即可，并不局限于此。材料显示部84除了表示粉末的材料的种类以外，还能够表示例如粉末的粒度、重量、纯度或氧含有量等的在三维形状物制造上所需的粉末的信息。而且，材料显示部84可以包含表示粉末是否为正规品的信息。

[0116] 粉末导入部35具有粉末收纳部81及粉末识别部82。粉末收纳部81是例如箱状的构件，在内部收纳有盒83。粉末收纳部81连接有用于搬出粉末的搬运空气供给部、将粉末向层叠头12搬运的搬运路径。粉末收纳部81在收纳有盒83的情况下，将积存于盒83的粉末向层叠头12导入。粉末识别部82检测到粉末收纳部81收纳有盒83的情况时，读取盒83的材料显示部84，并读取积存于盒83的粉末的信息。粉末导入部35通过利用粉末识别部82取得粉末的信息，能够向层叠头12供给已知的粉末。

[0117] 在此，粉末导入部35可以将未以封入到盒83内的状态管理的粉末向层叠头12供给。图11B表示粉末未封入到盒内的情况的粉末导入部35A。粉末导入部35A具有粉末收纳部81A、粉末识别部82A、将粉末收容部81A与粉末识别部82A相连的粉末引导管89。粉末收纳部
81A是例如箱状的构件，在内部收纳粉末P。粉末识别部82A对经由粉末引导管89供给的粉末P进行分析，计测粉末P的材料的种类、粒度、重量、纯度、氧化物覆膜或氧含有量等的在三维形状物制造上所需的粉末P的信息。作为粉末识别部82A，可以具有通过分光分析来识别粉末的材料的分光分析装置，使用通过粒度分析来计测粉末P的粒度的粒度分析装置、计测粉末的重量的重量计等。粉末识别部82A根据例如计测的粉末P的材料的种类、粒度及重量等，来计测粉末的纯度。而且，粉末识别部82A例如通过导电率来计测粉末的氧化物覆膜。粉末导入部35A也通过利用粉末识别部82A取得粉末的信息，能够向层叠头12供给已知的粉末。

[0118] 基台移动部36配置于预备室3。基台移动部36使基台部100a从预备室3内向三维层叠室2内移动，使三维层叠室2内的基台部100向预备室3内移动。基台移动部36安装有从外部向预备室3内搬入基台部100a。基台移动部36将安装的基台部100a从预备室3向三维层叠室2内搬入。更详细而言，基台移动部36使安装于基台移动部36的基台部100向三维层叠室2内移动，安装于旋转台部17。基台移动部36例如通过机械臂或正交轴搬运机构而使基台部100移动。

[0119] 空气排出部37例如是真空泵，将三维层叠室2内的空气排出。气体导入部38向三维层叠室2内导入规定成分的气体，例如氩、氮等惰性气体。三维层叠装置1通过空气排出部37排出三维层叠室2的空气，通过气体导入部38向三维层叠室2导入气体。由此，三维层叠装置1能够使三维层叠室2内成为所希望的气体气氛。在此，在本实施方式中，气体导入部38设置在比空气排出部37靠Z轴方向下方处。通过将气体导入部38设置在比空气排出部37靠Z轴方向下方处，在使用导入比重比空气中的氧等气体高的氩的气体的情况下，能够适当地使三维层叠室2内充满氩气。需要说明的是，在导入的气体是比空气轻的气体的情况下，只要使配管的配置相反即可。

[0120] 粉末回收部39回收从层叠头12的管嘴喷射口部45喷射的粉末P即未形成成形层的粉末P。粉末回收部39吸引三维层叠室2内的空气，对空气包含的粉末P进行回收。从层叠头12喷射的粉末P通过激光L而熔融固化，形成成形层。然而，存在粉末P的一部分例如未被照射激光L而仍残留在三维层叠室2内的情况。而且，通过机械加工部13切削而从成形层排出的切屑粉残留于三维层叠室2。粉末回收部39对残留于三维层叠室2的粉末P或切屑粉进行回收。粉末回收部39可以具备刷等机械性地回收粉末的机构。

[0121] 图12是表示粉末回收部39的一例的示意图。如图12所示，粉末回收部39具有导入部85、旋风分离器部86、气体排出部87、粉末排出部88。导入部85例如是管状的构件，一方的端部连接于例如三维层叠室2内。旋风分离器部86例如是中空的圆锥台形状的构件，例如朝向铅垂方向下方而直径减小。导入部85的另一方的端部沿着旋风分离器部86的外周的切线方向而与旋风分离器部86连接。气体排出部87是管状的构件，一方的端部与旋风分离器部86的铅垂方向上方的端部连接。粉末排出部88是管状的构件，一方的端部与旋风分离器部
86的铅垂方向下方的端部连接。

[0122] 在气体排出部87的另一方的端部连接有例如吸引气体的泵。因此，气体排出部87从旋风分离器部86吸引气体，使旋风分离器部86成为负压。由于旋风分离器部86成为负压，因此导入部85从三维层叠室2吸引气体。导入部85将未形成成形层的粉末P与三维层叠室2内的气体一起吸引。导入部85沿着旋风分离器部86的外周的切线方向而与旋风分离器部86连接。因此，由导入部85吸引的气体及粉末P沿着旋风分离器部86的内周回旋。粉末P的比重比气体高，因此向旋风分离器部86的内周的放射方向外侧被离心分离。粉末P因自重而朝向延伸方向下方的粉末排出部88，从粉末排出部88排出。而且，气体由气体排出部87排出。

[0123] 粉末回收部39对这样未形成成形层的粉末P进行回收。而且，本实施方式的粉末回收部39将粉末P按照各比重分开回收。例如比重低的粉末由于自重小，因此不朝向粉末排出部88而由气体排出部87吸引。因此，粉末回收部39能够按照各比重而分别回收粉末P。需要说明的是，粉末回收部39只要能够回收未形成成形层的粉末P即可，并不局限于这样的结构。

[0124] 接下来，说明三维层叠装置1的三维形状物的制造方法。图13是表示本实施方式的三维层叠装置1的三维形状物的制造方法的示意图。而且，通过控制装置20控制各部的动作而能够执行图13所示的制造方法。在本实施方式中，说明在底座91上制造三维形状物的情况。底座91例如是金属制的板状构件，但是只要在上部制造三维形状物即可，形状及材料任意。底座91安装在基台部100上。基台部100与底座91一起固定于台部11的旋转台部17。需要说明的是，也可以将底座91设为基台部100。

[0125] 控制装置20如步骤S1所示，通过台部11，以将基台部100上的底座91配置在层叠头12的Z轴方向下方的方式使基台部100移动。

[0126] 接下来，如步骤S2所示，控制装置20从粉末导入部35向层叠头12导入粉末P，从层叠头12将粉末P与气体一起喷射，并照射激光L。粉末P以规定的收敛径朝向基台部100上的底座91喷射。激光L在层叠头12与底座91之间，以规定的点径向粉末P照射。在此，相对于粉末P的收敛径的Z轴方向上的位置的激光L的点径的Z轴方向上的位置及粉末P的收敛径的Z轴方向上的位置的点径例如通过移动聚光部49的位置能够控制。

[0127] 控制装置20通过层叠头12照射激光L并喷射粉末P，由此如步骤S3所示，粉末P因激光L的照射而熔融。熔融的粉末P作为熔融体A，朝向基台部100上的底座91而向Z轴方向下方落下。

[0128] 向Z轴方向下方落下的熔融体A到达基台部100上的底座91的规定的位置。底座91上的熔融体A在底座91上的规定的位置，例如通过自然冷却而被冷却。冷却的熔融体A如步骤S4所示在底座91上作为固化体B而固化。

[0129] 控制装置20通过台部11而在基台部100上向规定的位置移动，并按照步骤S2至步骤S4所示的步骤通过层叠头12在基台部100上形成固化体B。通过反复上述的步骤，如步骤S5所示，固化体B在底座91上形成具有规定的形状的成形层92。

[0130] 控制装置20如步骤S6所示，以使形成于底座91的成形层92配置在机械加工部13的Z轴方向下方的方式，通过台部11使基台部100的底座91移动。此外，控制装置20通过机械加工部13对成形层92进行机械加工。控制装置20选择是否实施机械加工部13的机械加工，在不需要的情况下也可以不执行。因此，步骤S6所示的机械加工按照控制装置20的指令而存在不实施的情况。

[0131] 接下来，控制装置20如步骤S7所示，台部11按照控制装置20的指令，使基台部100以例如成形层92位于层叠头12的Z轴方向下方的方式移动。并且，反复步骤S2至步骤S6所示的步骤，在成形层92的上方依次层叠成形层93，来制造三维形状物。

[0132] 对以上进行总结的话，本实施方式的三维层叠装置1如下制造三维形状物。层叠头12的粉末喷射部将粉末P朝向基台部100上的底座91喷射。而且，层叠头12的内管42在层叠头12与底座91之间，向粉末P照射激光L。被照射激光L的粉末P熔融，在基台部100上的底座
91上固化，形成成形层92。三维层叠装置1在成形层92上依次层叠成形层93，通过机械加工部13向成形层92、93适当施加机械加工，来制造三维形状物。

[0133] 在本实施方式中，三维形状物在底座91上制造，但是三维形状物也可以不在底座91上制造。三维形状物例如可以在基台部100上直接制造。而且，三维层叠装置1可以通过在已存的造形物上层叠成形层而进行所谓堆焊。

[0134] 在本实施方式中，机械加工部13例如对成形层92的表面进行机械加工，但也可以进行除此以外的机械加工。图14A至图14C分别是表示本实施方式的三维层叠装置1的三维形状物的制造方法的说明图。图14A至图14C表示三维层叠装置1制造图14C所示的构件99的步骤。

[0135] 构件99具有圆板部95、轴部97、圆锥台部98。而且，构件99在圆板部95形成有螺纹孔部96。如图14C所示，圆板部95是圆板状的构件。轴部97是直径比圆板部95小的轴状的构件，从圆板部95的一方的面的中央部延伸。螺纹孔部96设置在比圆板部95的轴部97靠外侧处。圆锥台部98设置在轴部97的前端，随着朝向与圆板部95相反的方向而外径增大。圆锥台部98的长径例如是与圆板部95的外径相同的大小。即，螺纹孔部96位于比圆锥台部98的长径靠内侧处。

[0136] 接下来，说明三维层叠装置1的构件99的制造步骤。三维层叠装置1如图14A所示，通过层叠头12的成形层的层叠而形成圆板部95及轴部97。三维层叠装置1在制造了圆板部95及轴部97之后，如图14B所示，通过机械加工部13形成螺纹孔部96。三维层叠装置1在形成了螺纹孔部96之后，通过层叠头12的成形层的层叠，在轴部97上形成圆锥台部98。这样来制造构件99。

[0137] 在此，圆锥台部98的长径部分位于比螺纹孔部96靠外侧处。换言之，螺纹孔部96由圆锥台部98覆盖上部。因此，例如通过机械加工制造构件99的情况下，无法使螺纹孔部96的加工工具从圆锥台部98的上部朝向圆板部95移动。然而，三维层叠装置1在制造圆锥台部98之前，形成螺纹孔部96。这种情况下，螺纹孔部96的上部未被覆盖。因此，三维层叠装置1使机械加工部13从Z轴方向上部沿Z轴方向移动，由此能够加工螺纹孔部96。这样，机械加工部13通过调整成形层的形成和机械加工的定时，能够使机械加工容易。

[0138] 接下来，说明本实施方式的三维层叠装置1的三维形状物的制造的详细工序。图15是表示本实施方式的三维层叠装置1的三维形状物的制造工序的流程图。控制装置20例如读出存储在存储部53内的三维形状物的设计信息。

[0139] 接下来，控制装置20通过空气排出部37排出三维层叠室2内的空气(步骤S11)。在此，三维层叠室2将门6关闭，与预备室3分离。而且，三维层叠室2的其他的与外气连通的部分也关闭且密封。控制装置20例如通过空气排出部37排出空气，由此三维层叠室2内的氧浓度成为100ppm以下，优选成为10ppm以下。控制装置20通过使三维层叠室2内的氧浓度成为100ppm以下而能够为惰性状态，通过成为10ppm以下而能够更可靠地为惰性状态。

[0140] 接下来，将具有底座91的基台部100向预备室3内的基台移动部36安装(步骤S12)。需要说明的是，三维层叠装置1可以比步骤S11的处理先进行步骤S12的处理。

[0141] 控制装置20安装了预备室3内的基台移动部36之后，将预备室3的门7关闭，通过空气排出部25排出预备室3内的空气(步骤S13)。控制装置20通过空气排出部25排出空气，由此使预备室3内的氧浓度下降。预备室3内的氧浓度优选成为例如与三维层叠室2内相同的氧浓度。

[0142] 控制装置20在预备室3的空气的排出完成之后，将三维层叠室2的门6打开，通过基台移动部36向三维层叠室2内的旋转台部17安装基台部100(步骤S14)。基台部100固定于旋转台部17。控制装置20在将基台部100安装于旋转台部17之后，使基台移动部36返回预备室3内，将门6关闭。

[0143] 控制装置20在将基台部100设置于旋转台部17之后，通过气体导入部38向三维层叠室2内导入气体(步骤S15)。控制装置20通过气体导入部38，使三维层叠室2内成为导入的气体气氛。在实施方式1中，气体导入部38导入的气体是氮或氩等的惰性气体。气体导入部38导入惰性气体，以使三维层叠室2内的残留氧浓度成为100ppm以下。

[0144] 另外，三维层叠装置1根据粉末材料的种类，也可以省略步骤S11、步骤S13、步骤S15。例如在即使由于粉末材料的氧化而三维形状物的品质等也不会成为问题的情况下，可以省略这些步骤，使三维层叠室2及预备室3为大气气氛。

[0145] 控制装置20在惰性气体向三维层叠室2的导入完成之后，判断对于基台部100上的底座91是否进行机械加工(步骤S16)。例如，控制装置20使形状计测部30计测底座91的表面形状。控制装置20基于形状计测部30的计测结果，判断对于底座91是否进行机械加工。控制装置20例如在底座91的表面粗糙度大于规定的值的情况下，判断为进行底座91的机械加工。但是，是否需要控制装置20的底座91的机械加工的判断并不局限于此，可以不根据形状计测部30的计测结果。控制装置20例如可以在存储部53内存储底座91的信息，根据底座91的信息和三维形状物的设计信息来判断是否需要底座91的加工。而且，控制装置20可以设为始终对底座91进行加工的设定。

[0146] 控制装置20在判断为需要底座91的机械加工的情况下(步骤S16为“是”)，通过机械加工部13以规定的条件进行底座91的机械加工(步骤S17)。控制装置20例如基于形状计测部30的底座91的形状计测结果或底座91的信息、三维形状物的设计信息等，来决定底座91的机械加工的条件。

[0147] 控制装置20在判断为不需要底座91的加工的情况下(步骤S16为“否”)，或者以规定的条件进行了底座91的机械加工的情况下，例如基于从存储部53读出的三维形状物的设计信息，来决定成形层的形成条件(步骤S18)。成形层的形成条件是指例如成形层的各层的形状、粉末P的种类、粉末P的喷射速度、粉末P的喷射压力、激光L的照射条件、粉末P的收敛径与激光L的点径与成形层表面的位置关系、在气中熔融的粉末P的尺寸、温度、形成中的成形层表面熔融池的尺寸、冷却速度、或台部11的基台部100的移动速度等在形成成形层上所需的条件。

[0148] 控制装置20在决定了成形层的形成条件之后，通过层叠头12，将粉末P朝向基台部100上的底座91喷射，开始激光L的照射(步骤S19)。控制装置20喷射粉末P并照射激光L，由此通过激光L使粉末P熔融，能够使熔融的粉末P固化，从而在底座91上形成固化体B。

[0149] 控制装置20喷射粉末P并照射激光L，通过台部11使基台部100移动，由此在底座91上形成成形层92(步骤S20)。控制装置20可以通过加热头31对成形层92进行加热或者对固化体附着之前的部分进行加热。

[0150] 控制装置20在形成了成形层92之后，判断成形层92是否需要机械加工(步骤S21)。控制装置20例如使形状计测部30计测成形层92的表面形状。控制装置20基于形状计测部30的计测结果，判断是否需要成形层92的机械加工。例如，控制装置20在成形层92的表面粗糙度大于规定的值的情况下，判断为进行成形层92的机械加工。但是，是否需要成形层92的机械加工的判断的基准并不局限于此。控制装置20例如可以根据三维形状物的设计信息和成形层的形成条件来判断是否需要成形层92的机械加工。例如，控制装置20可以在根据成形层的形成条件而算出的成形层92的表面粗糙度比基于三维形状物的设计信息的所需的表面粗糙度大的情况下，判断为成形层92需要机械加工。

[0151] 控制装置20在判断为不需要成形层92的机械加工的情况下(步骤S21为“否”)，进入步骤S24。控制装置20在判断为需要成形层92的机械加工的情况下(步骤S21为“是”)，决定成形层92的机械加工的加工条件(步骤S22)。例如，控制装置20基于形状计测部30的计测结果或三维形状物的设计信息、成形层的形成条件等，来决定加工条件。控制装置20在决定了成形层加工条件之后，通过机械加工部13基于决定的加工条件对成形层92进行机械加工(步骤S23)。

[0152] 控制装置20在进行了成形层92的机械加工的情况下，或者判断为不需要成形层92的机械加工的情况下，判断为在成形层92的上方是否还需要层叠成形层93(步骤S24)。控制装置20例如基于从存储部53读出的三维形状物的设计信息，判断在成形层92的上方是否还需要层叠成形层93。

[0153] 控制装置20在判断为需要成形层93的层叠的情况下(步骤S24为“是”)，返回步骤S18，在成形层92上层叠成形层93。控制装置20在判断为不需要成形层93的层叠的情况下(步骤S24为“否”)，三维形状物的制造完成。

[0154] 三维层叠装置1这样制造三维形状物。本实施方式的三维层叠装置1通过层叠头12喷射粉末P，并向粉末P照射激光L，由此制造三维形状物。具体而言，三维层叠装置1向朝着对象物的粉末P照射激光L，使粉末P在到达对象物之前熔融，使熔融体A附着于对象物。由此，不会通过激光L使对象物熔化或者减少熔化的量而能够形成成形层。由此，能够减少激光对制造的对象物或成形层造成的影响，能够进行在形成的结构上再层叠固化体B的加工。通过以上所述，三维层叠装置1能够高精度地制造三维形状物。

[0155] 此外，三维层叠装置1通过机械加工部13能够对成形层92适当地施加机械加工。因此，三维层叠装置1能够高精度地制造三维形状物。需要说明的是，在上述实施方式中，使用机械加工部13，对成形层92或基台部100进行机械加工，由此能够进行更高精度的加工，但是也可以不设置机械加工部13而不进行机械加工。

[0156] 另外，基台移动部36使基台部100向三维层叠室2的内部移动。三维层叠室2的内部有时被排出空气。例如即使作业者未进入三维层叠室2的内部，基台移动部36也能够使基台部100向三维层叠室2的内部移动。

[0157] 在此，三维层叠装置1优选具有形状计测部30，由此来决定成形层的形成条件。图16使表示决定本实施方式的三维层叠装置1的成形层的形成条件的工序的一例的流程图。
图16的处理可以作为图15的步骤S18的处理的一部分而执行。控制装置20通过形状计测部
30，计测成形层92的形状(步骤S31)。控制装置20可以一边在层叠头12上形成成形层92，一边使形状计测部30测定成形层92的形状。形状计测部30能够计测层叠头12要形成固化体B的部位的形状和形成于该部位的固化体B的形状这双方的形状。即，形状计测部30能够计测成形层92的形成前后的表面形状。控制装置20在计测了成形层92的形状之后，基于形状计测部30的测定结果，来决定成形层92的形成条件(步骤S33)。

[0158] 控制装置20根据形状计测部30对成形层92的表面形状的计测结果，来决定成形层92的形成条件，控制层叠头12的动作。因此，三维层叠装置1能够使形成成形层的部位与层叠头12之间的距离恒定等更适当地进行成形层的形成。此外，三维层叠装置1能够一边通过层叠头12形成成形层，一边通过形状计测部30计测成形层92的形状。因此，三维层叠装置1能够使成形层的形成条件更适当，能够更高精度地制造三维形状物。在此，在上述实施方式中，说明了通过层叠头12进行加工的情况，但是机械加工部13的加工也可以同样进行。而且，在上述实施方式中决定的成形层的形成条件可以设为根据位置进行变动的条件，也可以设为恒定的条件。

[0159] 三维层叠装置1优选基于检测结果，决定层叠头12的移动路径，即，层叠头12的Z轴方向的位置与台部11的移动的相对关系作为成形性层的形成条件。由此，能够使层叠的成形层的厚度或凝固部温度、层叠速度均匀化。

[0160] 在此，控制装置20作为成形层的形成条件，可以控制从层叠头12照射的激光L。即，可以控制层叠头12的光照射部的动作。以下，使用图17至图22，说明控制的一例。图17及图18分别是用于说明成形层的形成条件的一例的说明图。图17和图18表示照射的激光的一例。控制装置20作为成形层的形成条件，可以决定将从层叠头12照射的激光L是设为脉冲波还是设为连续波。具体而言，可以基于各种检测结果或设定的条件，来切换如图17所示照射连续波的激光L1的模式与如图18所示照射脉冲波的激光L2的模式。控制装置20通过设为脉冲波的激光L2，能够减少比连续波的激光L1的每单位时间的激光的输出。而且，通过调整脉冲波的宽度(占空比)能够进一步调整输出。由此，根据供给的粉末材料或基台部100、底座
91的材料等能够调整照射的激光，能够以更高的精度进行加工。

[0161] 图19至图22分别是用于说明成形层的形成条件的一例的说明图。图19表示激光的输出分布的一例，图20表示以图19的输出分布形成的固化体的一例。控制装置20作为成形层的形成条件，可以决定从层叠头12照射的激光L的输出分布。控制装置20可以决定是照射图19所示的高斯型的分布的输出分布170的激光，是照射图21所示的中心附近的输出比周围低的喷火山口型的输出分布172、174的激光，还是照射中心吹出的输出恒定的礼帽型的输出分布176的激光。控制装置20例如通过使用图19所示的输出分布170的激光，能够如图20所示形成球面上的固化体B1。而且，控制装置20例如通过使用图21所示的输出分布176的激光，能够如图22所示形成平坦的形状的固化体B2。由此，三维层叠装置1例如通过决定要形成的成形层的厚度或宽度、激光的输出分布，能够以更高的精度形成成形层。

[0162] 三维层叠装置1可以基于由温度检测部120检测出的温度分布来决定处理动作。图23是表示决定成形层的形成条件的工序的一例的流程图。控制装置20通过温度检测部120检测成形层的表面的温度分布(步骤S42)。控制装置20通过台部11使基台部100移动，并通过温度检测部120进行计测，由此能够检测成形层的表面的整个区域的温度分布。控制装置
20可以在进行层叠头12的加工之前进行计测，也可以在进行层叠头23的加工器件进行计测。

[0163] 控制装置20在检测了温度分布之后，通过形状计测部30检测成形层的形状(表面形状)(步骤S44)。成形层的表面形状的检测和温度分布的检测可以同时进行。

[0164] 控制装置20在检测了成形层的形状之后，基于成形层的形状和温度分布，来确定通过温度检测部检测温度的检测位置(步骤S46)，并检测确定的位置的温度(步骤S48)。控制装置20基于检测的温度来决定加工条件(步骤S49)，结束本工序。

[0165] 三维层叠装置1对于确定的位置例如难以冷却的部位或容易发热的部位，计测温度而决定加工条件(形成条件)，由此能够进行更适当的加工。

[0166] 此外，三维层叠装置1基于温度分布和形状，决定层叠头12的移动路径作为加工条件，即也考虑温度分布地决定加工条件，由此能够使层叠的成形层的厚度或凝固部温度、层叠速度均匀化。即能够掌握难以冷却的部位或容易发热的部位，决定加工条件，进行更均匀的加工。

[0167] 在此，三维层叠装置1优选能够使温度检测部120及加热头31相对于层叠头12绕Z轴旋转。由此，根据台部11的移动方向，能够切换层叠头12与温度检测部120及加热头31的相对位置，或使层叠头12与温度检测部120及加热头31的相对位置恒定。而且，三维层叠装置1可以将温度检测部120及加热头31相对于层叠头12设置2个，以夹入层叠头12的方式配置。

[0168] 另外，三维层叠装置1也可以使用质量检测部130的检测结果来决定处理动作。例如，可以检测由于形成的成形物而产生的质量的变化，评价制造的三维层叠物。具体而言，通过检测形成的大小和质量的变化，能够算出三维层叠物的密度，能够判定在三维层叠物是否未形成空隙。而且，三维层叠装置1也可以基于质量检测部130的重量，来检测基台部100是否未附着异物，具体而言，未熔融的粉末材料或因机械加工部13的加工而生成的切屑粉。由此，能够使用于粉末回收部39的动作的控制。

[0169] 另外，三维层叠装置1通过具有管嘴更换部34，能够施加对层叠头12的管嘴23进行更换的工序。图24是表示对本实施方式的三维层叠装置1的层叠头12的管嘴23进行更换的工序的一例的流程图。首先，控制装置20决定成形层92的形成条件(步骤S61)。步骤S61中的加工条件的决定例如通过与图15的步骤S18中的成形层92的形成条件的决定同样的方法进行。

[0170] 控制装置20在决定了形成条件之后，基于决定的成形层92的形成条件，判断是否更换层叠头12的管嘴23(步骤S62)。控制装置20例如在决定的成形层92的形成条件是提高成形层92的形成精度的条件的情况下，判断为需要将机械加工部13的工具22更换为发出点径更小的激光L的工具，或者更换为进一步减小粉末P的喷射的收敛径的工具等。但是，判断是否更换层叠头12的管嘴23的条件并不局限于此。

[0171] 控制装置20在判断为对层叠头12的管嘴23进行更换(步骤S62为“是”)的情况下，通过管嘴更换部34对层叠头12的管嘴23进行更换(步骤S63)。

[0172] 控制装置20在对层叠头12的管嘴23进行了更换之后，通过更换了管嘴的层叠头12进行粉末P的喷射和激光L的照射(步骤S64)，进行成形层92的形成(步骤S65)，结束本工序。控制装置20在判断为不需要更换层叠头12的管嘴23的情况下(步骤S62为“否”)，通过未更换管嘴的层叠头12进行粉末P的喷射和激光L的照射(步骤S64)，进行成形层92的形成(步骤S65)，结束本工序。

[0173] 这样，三维层叠装置1基于通过管嘴更换部34决定的成形层92的形成条件，能够更换层叠头12的管嘴23。因此，本实施方式的三维层叠装置1能够更适当或更容易地进行成形层92的形成。在此，在上述实施方式中，说明了管嘴的更换，但是工具的更换也可以同样进行。

[0174] 此外，三维层叠装置1通过具有粉末导入部35，能够施加识别向层叠头12导入的粉末的工序。图25是表示本实施方式的三维层叠装置1的粉末的识别工序的一例的流程图。控制装置20检测在粉末导入部35设置有粉末的情况(步骤S71)，例如，检测在粉末收纳部81收纳有放入了粉末的盒83的情况。

[0175] 控制装置20在设置了粉末之后，通过粉末导入部35的粉末识别部82来识别粉末(步骤S72)。控制装置20例如通过粉末导入部35的粉末识别部82读取盒83的材料显示部84，来检测例如粉末的种类、粒度、重量、纯度或氧含有量等的在三维形状物制造上所需的粉末的信息。控制装置20可以通过粉末导入部35A的粉末识别部82A，识别粉末导入部35A内的粉末。

[0176] 控制装置20在识别了粉末之后，基于粉末的识别结果，判断粉末导入部35内的粉末是否为适当的粉末(步骤S73)。控制装置20例如基于三维形状物的设计信息，来判断粉末导入部35内的粉末是否适当。例如，粉末导入部35内的粉末是为了制造由其制造的三维形状物而不适当的材质的情况下，控制装置20判断为粉末导入部35内的粉末不适当。

[0177] 控制装置20在判断为粉末适当的情况下(步骤S73为“是”)，通过粉末导入部35将粉末向层叠头12导入(步骤S74)。

[0178] 接下来，控制装置20基于在步骤S72中识别的粉末的信息，来决定成形层92的形成条件(步骤S75)，结束本工序。在此，层叠头12存在例如混合不同的粉末而喷射的情况。这种情况下，控制装置20也基于混合不同的粉末而喷射的指令内容，来决定成形层92的形成条件。在此，成形层92的形成条件是与图15的步骤S18同样的条件，例如是成形层92的各层的形状、粉末的种类、粉末P的喷射速度、粉末P的喷射压力、激光L的照射条件、熔融体A的温度、固化体B的冷却温度或台部11的基台部100的移动速度等在形成成形层上所需的条件。

[0179] 控制装置20在判断为粉末不是适当的粉末的情况下(步骤S73为“否”)，经由通信部55，将粉末不适当的内容的信息或不适当的粉末的信息向外部的数据服务器等传递(步骤S76)，结束本处理。这种情况下，控制装置20从粉末导入部35向层叠头12不作出粉末导入的指令，本工序结束。即，三维层叠装置1在判断为粉末不是适当的粉末的情况下，停止向层叠头12的粉末的供给。

[0180] 这样，控制装置20根据粉末导入部35的粉末的识别结果，控制从粉末导入部35向层叠头12的粉末的导入。在粉末不是适当的粉末的情况下，制造的三维形状物的品质可能会下降。而且，向不适当的粉末照射了激光L的情况下，存在发火等安全性下降的可能性。粉末导入部35仅在粉末适当的情况下向层叠头12导入粉末。因此，本实施方式的三维层叠装置1能够抑制三维形状物的品质的下降，或者能够抑制安全性的下降。

[0181] 另外，在判断为粉末不是适当的粉末的情况下，控制装置20能够将粉末是不适当的粉末的内容的信息或不适当的粉末的信息向外部的数据服务器等传递。通过在外部的数据服务器蓄积上述的信息，能够使三维层叠装置1使用的粉末更加适当。因此，本实施方式的三维层叠装置1能够提高三维形状物的品质。

[0182] 另外，控制装置20根据粉末导入部35的粉末的识别结果，来决定成形层92的形成条件，控制层叠头12的动作。因此，本实施方式的三维层叠装置1能够更适当地形成成形层92。

[0183] 三维层叠装置还可以具备其他的检测部作为检测用于控制形成条件的参数的装置。图26是表示三维层叠装置的层叠头的周边部的另一例的示意图。图26所示的三维层叠装置在层叠头的激光的路径的周边具有温度检测传感器120a、半透半反镜182、等离子发光检测部190、反射光检测部192。半透半反镜182配置在光源47与聚光部49之间，使从光源47朝向聚光部49的激光透过，并反射从聚光部49朝向光源47的激光。即半透半反镜182将由基台部100或成形层反射的激光向规定的方向反射。

[0184] 等离子发光检测部190检测由于向基台部100或成形层照射激光L而产生的等离子。反射光检测部192检测由半透半反镜182反射的激光。而且，温度检测部120a基于由镜182反射而映照的激光的照射位置的状态来检测温度。

[0185] 接下来，使用图27至图29，说明使用各部执行的控制的一例。图27是表示决定成形层的形成条件的工序的一例的流程图。控制装置20通过温度检测部120a检测温度(步骤S102)，基于检测的温度(结果)，决定激光的强度(步骤S104)，结束本处理。控制装置20具有由温度检测部120a检测的结果来决定激光的输出，由此能够使成形层的温度更均匀，能够进行高精度的加工。

[0186] 图28是表示决定成形层的形成条件的工序的一例的流程图。控制装置20通过等离子发光检测部190检测等离子发光(步骤S112)，基于检测出的等离子发光来决定激光的强度(步骤S114)，结束本处理。控制装置20通过基于由等离子发光检测部190检测出的结果来决定激光的输出，也能够使成形层的温度更加均匀而进行更高精度的加工。在此，控制装置20通过利用等离子发光检测部190检测等离子发光，能够监控激光的焦点位置的温度。而且在喷射的粉末进入激光且熔融的情况下，通过检测发光的等离子能够监控气中的粉末熔融状态。

[0187] 图29是表示决定成形层的形成条件的工序的一例的流程图。控制装置20通过反射光检测部192检测反射光(步骤S122)，基于检测出的反射光来决定激光的强度(步骤S124)，结束本处理。控制装置20通过基于由反射光检测部192检测出的结果来决定激光的输出，也能够使成形层的温度更均匀并进行更高精度的加工。在此，控制装置20通过利用反射光检测部192检测反射光，能够监控熔融体A附着的位置的温度。而且，在图27至图29中，基于计测的结果而决定了激光的输出，但也可以决定激光的焦点位置，并调整成决定的焦点位置。这种情况下，可以使层叠头13移动，也可以通过焦点位置调整部140仅改换激光L的焦点的位置P1，来调整与喷射粉末材料的位置P2的相对位置。

[0188] 图30是表示层叠头的另一例的示意图。图30所示的层叠头12a在外管41的外侧还配置管路202。在管路202与外管41之间形成通路。在通路上经由流放气体供给管206而连接流放气体供给部204。层叠头12a在粉末流路43的外侧设置管路202，形成三重的管嘴，从粉末流路43的外侧供给流放气体214，由此能够抑制从粉末流路43供给的粉末的扩散，能够将粉末材料适当地喷射到目标的位置。

[0189] 另外，三维层叠装置优选从粉末导入部导入不同种类的粉末。图31是表示粉末导入部的一例的示意图。图31所示的粉末导入部35B具有粉末积存部240、242、缓冲部244、搬运空气供给部246、阀250、252。2个粉末积存部240和粉末积存部242分别积存不同的粉末。粉末积存部240、242具备与上述的粉末收纳部81、81A同样的功能。缓冲部244暂时积存从粉末积存部240、242供给的粉末。缓冲部244与粉末供给管150连接。搬运空气供给部246向缓冲部244供给搬运粉末的空气。阀250配置在粉末积存部240与缓冲部244之间，通过切换开闭，来切换供给从粉末积存部240向缓冲部244的粉末的状态与停止供给的状态。阀252配置在粉末积存部242与缓冲部244之间，通过切换开闭，来切换供给从粉末积存部242向缓冲部
244的粉末的状态与停止供给的状态。

[0190] 粉末导入部35B是以上那样的结构，通过切换阀250、252的开闭，能够控制向缓冲部244供给的粉末的种类。向缓冲部244供给的粉末与从搬运空气供给部246供给的搬运空气一起向粉末供给管150搬运，向层叠头12供给。粉末导入部35B能够供给2种粉末。

[0191] 图32是表示粉末导入部的一例的示意图。图32所示的粉末导入部35C具有粉末积存部240、242、247、缓冲部244a、搬运空气供给部246、阀250、252、254。3个粉末积存部240、粉末积存部242、粉末积存部244分别积存不同的粉末。积存于粉末积存部247的中间粉末是与积存于粉末积存部240的第一粉末和积存于粉末积存部242的第二粉末这两方具有亲和性的材料。粉末积存部240、242、247具备与上述的粉末收纳部81、81A同样的功能。缓冲部244a暂时积存从粉末积存部240、242、247供给的粉末。缓冲部244a与粉末供给管150连接。
搬运空气供给部246向缓冲部244a供给搬运粉末的空气。阀250配置在粉末积存部240与缓冲部244a之间，通过切换开闭，来切换供给从粉末积存部240向缓冲部244a的粉末的状态与停止供给的状态。阀252配置在粉末积存部242与缓冲部244a之间，通过切换开闭，来切换供给从粉末积存部242向缓冲部244a的粉末的状态与停止供给的状态。阀254配置在粉末积存部247与缓冲部244a之间，通过切换开闭，来切换供给从粉末积存部247向缓冲部244a的粉末的状态与停止供给的状态。

[0192] 粉末导入部35C为以上那样的结构，通过切换阀250、252、254的开闭，能够将向缓冲部244a供给的粉末的种类在3种之中进行控制。向缓冲部244a供给的粉末与从搬运空气供给部246供给的搬运空气一起向粉末供给管150搬运，向层叠头12供给。需要说明的是，通过粉末导入部能够供给的粉末的种类没有限定为2种、3种，也可以设为4种以上。而且，粉末导入部通过利用粉末识别部识别粉末，能够掌握供给的粉末的种类、特性。

[0193] 图33是表示三维层叠装置的处理动作的一例的流程图。图34是表示通过三维层叠装置制造的成形层的一例的说明图。图33、图34是使用了粉末导入部35C的处理动作的一例。控制装置20在检测到将从粉末导入部35C供给的粉末从第一粉末材料切换成第二粉末材料的指示之后(步骤S142)，确定中间粉末材料(步骤S144)。中间粉末材料是与切换的2个粉末这两方的亲和性高，且粘贴、紧贴容易的粉末。例如，在检测到从粉末积存部240的粉末向粉末积存部242的粉末的切换指示之后，将粉末积存部247的粉末确定为中间粉末。

[0194] 控制装置20在确定了中间粉末材料之后，将向层叠头12供给的粉末材料从第一粉末材料切换为中间粉末材料(步骤S146)。控制装置20切换为中间粉末材料之后，判定中间粉末材料的成形层的形成是否完成(步骤S148)。控制装置20在判定为中间粉末材料的成形层的形成未完成的情况下(步骤S148为“否”)，返回步骤S148。即控制装置20将中间粉末材料持续供给并反复步骤S148的处理直至中间粉末材料的成形层的形成完成为止。

[0195] 控制装置20在判定为中间粉末材料的成形层的形成完成的情况下(步骤S148为“是”)，将向层叠头12供给的粉末材料从中间粉末材料切换成第二粉末材料(步骤S149)，结束本处理。控制装置20进行图33的处理，对按照第一粉末材料、中间粉末材料、第二粉末材料的顺序供给的粉末材料进行切换，由此如图34所示，能够使第一粉末材料的成形层302、中间粉末材料的成形层304、第二粉末材料的成形层306依次层叠。由此，即便在层叠不同的种类的粉末的情况下，也能够提高各成形层间的紧贴力，能够形成高精度的三维构造。

[0196] 图35是表示三维层叠装置的处理动作的一例的流程图。图36是表示粉末材料的平衡的决定所使用的关系的一例的坐标图。图37是表示通过三维层叠装置制造的成形层的一例的说明图。图35至图37是使用了粉末导入部35B的处理动作的一例。控制装置20在检测到将从粉末导入部35B供给的粉末从第一粉末材料切换为第二粉末材料的指示之后(步骤S150)，算出第一粉末材料与第二粉末材料的比例(步骤S152)。在此控制装置20如图36所示是根据时间而第一粉末材料与第二粉末材料的比例变化的关系，具体而言，随着从时间t1朝向t2，第一粉末材料的比例减少，第二粉末材料的比例上升，在时间t2，第一粉末材料的比例成为0，第二粉末材料的比例成为100的关系。

[0197] 控制装置20在决定了比例之后，基于决定的比例来供给第一粉末材料和第二粉末材料(步骤S154)。控制装置20在供给了第一粉末材料和第二粉末材料之后，判定向第二粉末材料的切换是否完成完成，即，向层叠头12供给的粉末材料是否从第一粉末材料100％切换为第二粉末材料(步骤S156)。控制装置20在判定为切换未完成(步骤S156为“否”)的情况下，返回步骤S152。即控制装置20反复步骤S152至步骤S156的处理直至切换完成为止。

[0198] 控制装置20在判定为切换完成的情况下(步骤S156为“是”)，结束本处理。控制装置20进行图35的处理，使第一粉末材料与第二粉末材料的比例变化，将供给的粉末材料从第一粉末材料切换为第二粉末材料，由此如图37所示，能够依次层叠第一粉末材料的成形层312、比例从第一粉末材料多数的状态逐渐切换成第二粉末材料多数的状态的中间的成形层314、第二粉末材料的成形层316。通过这样设置中间的成形层314，能够提高成形层间的紧贴力，能够形成高精度的三维构造。

[0199] 以上，说明了本发明的实施方式，但是没有通过这些实施方式的内容来限定这些实施方式。而且，前述的构成要素包括本领域技术人员能够容易想到的要素、实质上相同的要素、所谓等同的范围的要素。此外，前述的构成要素可以适当组合。此外，在不脱离前述的实施方式等的主旨的范围内能够进行构成要素的各种省略、置换或变更。例如，三维层叠装置可以将控制装置20通过互联网等的通信线路而与外部的设备连接，基于从外部的设备输入的指示来变更、设定加工条件例如成形层的形成条件。即，三维层叠装置可以使用通信线路进行通信，能够根据外部的设备来变更加工条件。

[0200] 【标号说明】

[0201] 1 三维层叠装置

[0202] 2 三维层叠室

[0203] 3 预备室

[0204] 4 层叠头收纳室

[0205] 4a、5a Z轴滑动部

[0206] 5 机械加工部收纳室

[0207] 6、7 门

[0208] 10 床身

[0209] 11 台部

[0210] 12 层叠头

[0211] 13 机械加工部

[0212] 15 Y轴滑动部

[0213] 16 X轴滑动部

[0214] 17 旋转台部

[0215] 18、19 波纹管

[0216] 20 控制装置

[0217] 22 工具

[0218] 23 管嘴

[0219] 24 前端部

[0220] 25 空气排出部

[0221] 30 形状计测部

[0222] 31 加热头

[0223] 32 机械加工部计测部

[0224] 33 工具更换部

[0225] 34 管嘴更换部

[0226] 35、35A 粉末导入部

[0227] 36 基台移动部

[0228] 37 空气排出部

[0229] 38 气体导入部

[0230] 39 粉末回收部

[0231] 41 外管

[0232] 42 内管

[0233] 43 粉末流路

[0234] 44 激光路径

[0235] 46 主体

[0236] 47 光源

[0237] 48 光纤

[0238] 49 聚光部

[0239] 51 输入部

[0240] 52 控制部

[0241] 53 存储部

[0242] 54 输出部

[0243] 55 通信部

[0244] 56 前端

[0245] 57 光源部

[0246] 58 摄像部

[0247] 81、81A 粉末收纳部

[0248] 82、82A 粉末识别部

[0249] 83 盒

[0250] 84 材料显示部

[0251] 85 导入部

[0252] 86 旋风分离器部

[0253] 87 气体排出部

[0254] 88 粉末排出部

[0255] 91 底座

[0256] 92、93 成形层

[0257] 95 圆板部

[0258] 96 螺纹孔部

[0259] 97 轴部

[0260] 98 圆锥台部

[0261] 99 构件

[0262] 100 基台部

[0263] 102、104、106、108 箭头

[0264] 110、112、114 旋转轴

[0265] 120、120a 温度检测部

[0266] 130 质量检测部

[0267] 140 焦点位置调整部

[0268] 150 粉末供给管

[0269] 152 分配部

[0270] 154 分支管

[0271] 155a、155b 范围

[0272] 156 混合部

[0273] 156a、156b 搅拌板

[0274] 158 整流装置

[0275] A 熔融体

[0276] B 固化体

[0277] L 激光

[0278] P 粉末