层叠造型用支承构件、基于层叠造型的立体物的制造方法及制造装置、造型模型生成装置、控制装置以及造型物的造型方法

摘要

本发明的层叠造型用支承构件是在层叠造型立体物(41)时在立体物(41)的需要支承件的特定的悬伸部的造型部位的下方配设的支承件，该层叠造型用支承构件具备：支承件主体(5A)；以及研磨用流路(51)，其在支承件主体(5A)的内部以在研磨用流路(51)与立体物(41)的边界面(44)不露出的方式形成，且供用于研磨并去除支承件主体(5A)的磨料(61)流通。

说明书

技术领域

本发明涉及层叠造型用支承构件、基于层叠造型的立体物的制造方法及制造装置、造型模型生成装置、控制装置以及造型物的造型方法。

本申请基于在2016年4月13日向日本申请的日本特愿2016-080538号、以及在2017年2月20日向日本申请的日本特愿2017-029060而主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

近年来，层叠造型立体物的层叠造型法(3D层叠造型法)的开发不断发展。

在这样的层叠造型法中，例如有粉末床激光层叠熔敷(选择性激光熔敷；Selective Laser Melting，SLM)等各种方式。另外，在金属造型的领域，层叠造型法(所谓的金属层叠造型法)也正在开发。

在为SLM方式的情况下，对于将材料粉末(材料粉体)以层状铺满而成的粉末床，仅对所需部分选择性地照射激光而使之熔融从而进行造型，将该造型反复进行多层从而进行三维地造型，由此能够得到立体物。

然而，在欲像这样层叠层而得到立体物的情况下，在悬伸的部位，由其下方没有进行支承的层，因此无法层叠为适当的形状，无法确保造型的立体物的形状精度。在该情况下，例如如专利文献1所公开的那样，在悬伸部位的衬底部分设置成为基座的支承件(支承构件)即可。

例如，在对图14的(a)所示那样的具有悬伸的制品形状M1进行造型的情况下，如图14的(b)所示，对于没有悬伸的层(在此为直到第八层)能够无障碍地层叠，但在层叠的层具有悬伸部位的情况下，(在此为第九层以上)，如果其下方没有支承构件则无法适当地造型该层〔参照图14的(c)〕。

于是，成为基座的支承件也与造型物同时地形成。

在该情况下，也需要从最下层起连续地(即从第一层至第八层)层叠造型支承件自身〔参照图14的(d)〕。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-123687号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，作为材料粉末的性质，通常，若悬伸的程度小，则即使其正下方没有支承件，也不会给上层的造型带来障碍，从而不需要支承件。

例如，如图15所示，在制品形状中存在悬伸角度不同的悬伸的情况下，以图15的(b)所示的规定的悬伸角度(基准角度)θ₀(例如45度)为基准，在图15的(a)所示那样悬伸角度θ小于基准角度θ₀的情况下，即使其正下方没有支承件也能够适当地造型该层，从而不需要支承件。

另一方面，如图15的(c)所示，在悬伸角度θ大于基准角度θ₀的情况下，在其正下方需要支承件。支承件在层叠完成后需要去除，该支承件的去除通过使用工具的手工作业、机械加工等，是非常花费工夫的工序。

另外，在例如在管状构造内的流路那样的狭窄的空间设置支承件的情况下，在层叠完成后去除支承件时，难以进行使用工具的手工作业、机械加工等。

于是，期待既能够使用支承件高精度地造型立体物，又能够在层叠完成后能将包含形成于狭窄的空间的支承构件在内的所有支承件可靠地去除。

在去除该支承件时，也需要不给造型的立体物(制品)带来损伤。

本发明是鉴于这样的课题而完成的，其目的在于提供在使用层叠造型法制造立体物时，使用支承件适当地造型立体物，并且在层叠完成后能够以不给立体物带来损伤的方式将支承件可靠且容易地去除的层叠造型用支承构件、基于层叠造型的立体物的制造方法以及制造装置、造型模型生成装置、控制装置以及造型物的造型方法。

用于解决课题的方案

为了实现上述的目的，本发明包括以下的方式。

(1)本发明的第一方式的层叠造型用支承构件在对立体物进行层叠造型时配设在所述立体物的需要支承件的造型部位的下方，其中，所述层叠造型用支承构件具备：支承件主体；以及流路，其在所述支承件主体的内部以在所述支承件主体与所述立体物的边界面不露出的方式形成，且供用于去除所述支承件主体的流体流通。

(2)根据本发明的第二方式，在上述第一方式的层叠造型用支承构件中，优选为，所述流路的内径被设定为基准直径以下。

该情况下的基准直径是指即使具有所述流路这样的中空孔也能够层叠造型支承件主体的最大直径。

(3)根据本发明的第三方式，在上述第一或第二方式的层叠造型用支承构件中，优选为，在所述造型部位的下方形成有闭合截面形状的空间，所述支承件主体在所述空间内以在闭合截面的整周范围内与所述立体物接触的方式配设。

(4)根据本发明的第四方式，在上述第三方式的层叠造型用支承构件中，优选为，所述闭合截面形状的空间为形成管状流路的管状流路空间，所述支承件主体形成在所述管状流路空间的至少长度方向的一部分的整周范围内，所述流路沿着所述管状流路空间的周壁面形成。

(5)根据本发明的第五方式，在上述第四方式的层叠造型用支承构件中，优选为，所述流路形成有多条，多条所述流路形成为朝向所述管状流路空间的长度方向而相互平行或大致平行。

(6)根据本发明的第六方式，在上述第五方式的层叠造型用支承构件中，优选为，多条所述流路配置为相邻的所述流路的相互间的距离比各所述流路与所述边界面之间的距离短。

(7)根据本发明的第七方式，在上述第四至第六方式中的任一方式的层叠造型用支承构件中，优选为，在所述管状流路空间的长度方向的一端形成有未形成所述支承件主体的一端侧空间，所述流路具有向所述一端侧空间开口的入口以及向所述管状流路空间的长度方向的另一端侧开口的出口，以与所述一端侧空间的形成有所述支承件主体的部位相邻的方式附设有对所述流体的流动进行控制的第一流路控制支承件。

(8)根据本发明的第八方式，在上述第七方式的层叠造型用支承构件中，优选为，在所述管状流路空间的长度方向的另一端形成有未形成所述支承件主体的另一端侧空间，以与所述另一端侧空间的形成有所述支承件主体的部位相邻的方式附设有对所述流体的流动进行控制的第二流路控制支承件。

(9)根据本发明的第九方式，上述第一至第八方式中的任一方式的层叠造型用支承构件优选使用与所述立体物相同的材料粉末形成为密度比所述立体物的密度低。

(10)根据本发明的第十方式，在上述第一至第九方式中的任一方式的层叠造型用支承构件中，优选为，所述立体物为由金属粉末造型的金属制立体物。

(11)本发明的第十一方式的基于层叠造型的立体物的制造方法的特征在于，具有：层叠造型工序，在该层叠造型工序中，对具备需要支承件的造型部位的立体物与在所述造型部位的下方配设的上述第一至第十方式中的任一方式的层叠造型用支承件进行层叠造型；以及支承件去除工序，在该支承件去除工序中，对于在所述层叠造型工序中一体地层叠造型有所述层叠造型用支承构件的所述立体物，使所述流体在所述层叠造型用支承构件的所述流路中流通从而去除所述层叠造型用支承构件。

(12)根据本发明的第十二方式，在上述第十一方式的立体物的制造方法中，优选为，在所述层叠造型工序中，利用粉末床激光层叠熔敷方式对所述立体物与所述层叠造型用支承件进行层叠造型。

(13)本发明的第十三方式的基于层叠造型的立体物的制造装置的特征在于，具有：层叠造型装置，其对具备需要支承件的造型部位的立体物与在所述造型部位的下方配设的上述第一至第十方式中的任一方式的层叠造型用支承构件进行层叠造型；以及支承件去除装置，其对于在所述层叠造型装置中一体地层叠造型有所述层叠造型用支承构件的所述立体物，使所述流体在所述层叠造型用支承构件的所述流路中流通从而去除所述层叠造型用支承件。

(14)根据本发明的第十四方式，在上述第十三方式的立体物的制造装置中，优选为，在所述层叠造型装置中，利用粉末床激光层叠熔敷方式对所述立体物与所述支承件进行层叠造型。

(15)本发明的第十五方式的造型模型生成装置用于生成在三维形状的造型物的造型控制中使用的三维图形数据即造型模型，其中，所述造型模型生成装置具备：获取部，其获取由表示立体物的形状的立体物图形构成的三维图形数据即立体物模型；确定部，其确定出所述立体物图形中的需要支承件的造型部位即悬伸部；以及生成部，其向所述立体物图形中追加表示与所述悬伸部的下方相接的上述第一至第十方式中的任一方式的层叠造型用支承构件的形状的支承构件图形，由此生成所述造型模型。

(16)本发明的第十六方式的层叠造型装置的控制装置为使材料层叠而对三维形状的造型物进行造型的层叠造型装置的控制装置，其中，所述控制装置具备：分割部，其通过将造型模型在高度方向上分割来生成多个分割造型模型，所述造型模型包括表示立体物的形状的立体物图形以及表示层叠造型用支承构件的形状的支承构件图形，所述层叠造型用支承构件具备支承件主体以及流路，所述支承件主体对所述立体物中的向水平方向伸出的部分即悬伸部从下方进行支承，所述流路在所述支承件主体的内部以在所述支承件主体与所述立体物的边界面不露出的方式形成，且供用于去除所述支承件主体的流体流通；选择部，其从所述多个分割造型模型的下方侧依次选择分割造型模型；第一指示生成部，其生成向铺设于底座上的材料层中的、相当于选择出的所述分割造型模型的所述立体物图形的部分照射激光的第一照射指示；以及第二指示生成部，其生成以形成密度比通过基于所述第一照射指示的激光的照射形成的烧结层的密度低的烧结层的方式向所述材料中的、相当于选择出的所述分割造型模型的所述支承构件图形的部分照射激光的第二照射指示。

(17)本发明的第十七方式的造型方法是通过层叠造型装置使材料层叠而对三维形状的造型物进行造型的造型方法，其中，所述造型物的造型方法包括如下工序：通过将造型模型在高度方向上分割来生成多个分割造型模型，所述造型模型包括表示立体物的形状的立体物图形以及表示层叠造型用支承构件的形状的支承构件图形，所述层叠造型用支承构件具备支承件主体以及流路，所述支承件主体对所述立体物中的向水平方向伸出的部分即悬伸部从下方进行支承，所述流路在所述支承件主体的内部以在所述支承件主体与所述立体物的边界面不露出的方式形成，且供用于去除所述支承件主体的流体流通；从所述多个分割造型模型的下方侧依次选择分割造型模型；向铺设于底座上的材料层中的、相当于选择出的所述分割造型模型的所述立体物图形的部分照射激光，从而形成相当于所述立体物的烧结层；以及向所述材料中的、相当于选择出的所述分割造型模型的所述支承构件图形的部分照射激光，从而形成密度比相当于所述立体物的烧结层的密度低的相当于所述层叠造型用支承构件的烧结层。

发明效果

根据上述方式中的至少一个，在层叠造型立体物时，能够通过在具有需要支承件的条件的造型部位的下方配设的层叠造型用支承件来确保立体物的形状精度。

另外，在造型后，能够通过使流体在支承件主体的内部的流路流通而去除层叠造型用支承件。流体的流通能够利用机械来进行，因此能够容易地去除层叠造型用支承件。

流路在支承件主体的内部以在支承件主体与立体物的边界面不露出的方式形成，因此流体难以直接流通至立体物的表面，能够抑制立体物的表面被流体切削而受到损伤的情况。

附图说明

图1A是示出本发明的第一实施方式的支承件以及立体物的主要部分的纵剖视图。

图1B是示出本发明的第一实施方式的支承件以及立体物的主要部分的图，是图1A的A1-A1向视剖视图。

图1C是示出本发明的第一实施方式的支承件以及立体物的主要部分的图，是使磨料流通的状态的纵剖视图。

图1D是示出本发明的第一实施方式的支承件以及立体物的主要部分的图，是图1C的A2-A2向视剖视图。

图1E是示出本发明的第一实施方式的支承件以及立体物的主要部分的图，是示出通过磨料对支承件进行研磨的过程的与图1D对应的剖视图。

图2是对本发明的各实施方式的层叠造型手法进行说明的示意图，以(a)～(c)的顺序示出层叠进展的状态。

图3是示出本发明的第一实施方式的立体物的主要部分形状的立体图。

图4A是示出作为本发明的第一实施方式的对比例而例示的本支承件的开发前阶段的支承件以及立体物的主要部分的纵剖视图。

图4B是示出作为本发明的第一实施方式的对比例而例示的本支承件的开发前阶段的支承件以及立体物的主要部分的图，是图4A的B1-B1向视剖视图。

图4C是示出作为本发明的第一实施方式的对比例而例示的本支承件的开发前阶段的支承件以及立体物的主要部分的图，是使磨料流通后的状态的纵剖视图。

图4D是示出作为本发明的第一实施方式的对比例而例示的本支承件的开发前阶段的支承件以及立体物的主要部分的图，是图4C的B2-B2向视剖视图。

图5是示出本发明的第二实施方式的支承件以及立体物的主要部分的纵剖视图。

图6是示出本发明的第三实施方式的支承件以及立体物的主要部分的横剖视图。

图7是示出本发明的第四实施方式的支承件的立体图。

图8是示出本发明的第五实施方式的支承件以及立体物的主要部分的纵剖视图。

图9是示出本发明的第六实施方式的支承件以及立体物的主要部分的纵剖视图。

图10是图9所示的B3-B3向视剖视图。

图11是示出控制装置的软件结构的概略框图。

图12是示出控制装置的动作的流程图。

图13是示出至少一个实施方式的计算机的结构的概略框图。

图14是对层叠造型法中的支承件进行说明的图，(a)是示出具有需要支承件的悬伸部的制品形状的图，(b)～(d)是对悬伸部需要支承件的情况进行说明的图。

图15是对基于悬伸角度是否需要支承件进行说明的图，(a)示出不需要支承件的悬伸角度，(b)示出作为是否需要支承件的基准的悬伸角度(基准角度)θ₀，(c)示出需要支承件的悬伸角度。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

需要说明的是，以下所示的各实施方式只不过是例示而已，并不意图将在以下的实施方式中未明示的各种变形、技术应用排除在外。以下的实施方式的各构成能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形而实施，并且能够根据需要进行取舍选择，或者能够适当组合。

〔3D层叠造型手法〕

首先，对在各实施方式中用于立体物的层叠造型(3D层叠造型)的层叠造型手法(3D层叠造型手法)进行说明。

在各实施方式中，使用金属材料(例如镍基超合金)的材料粉末，通过粉末床激光层叠熔敷(选择性激光熔敷；Selective Laser Melting，SLM)的方式(SLM方式)进行金属制立体物的层叠造型。

如图2所示，在SLM方式中，对于在底座(在此为升降的升降底座)1上以层状铺满材料粉末而形成的粉末床10，仅对所需部分从激光装置2选择性地照射激光3，使粉末床10的主要部分的材料粉末熔融从而造型出该层〔参照图2的(a)〕。

以使底座1一层一层地下降的方式造型出各层，如图2的(b)所示那样逐渐层叠，从而制造图2的(c)所示那样的立体物4。

此时，若增高激光3的照射密度则得到高密度的造型，若降低激光3的照射密度则得到低密度的造型。低密度的造型部分的强度比高密度的造型部分的强度低，因此容易切削去除。于是，如图2所示，通过高密度的造型部分形成立体物4，通过低密度的造型部分形成层叠造型用支承件(支承构件，以下也仅称为支承件)5。

支承件5在立体物4中形成在需要支承件的特定的悬伸部的造型部位的下方。特定的悬伸部是指悬伸角为基准角度θ₀以上的悬伸部。悬伸角的基准角度是指成为是否即使其正下方没有支承件也能够造型出该层的基准的边界角度，基准角度θ₀例如为45度。需要说明的是，有时在悬伸角的基准角度θ₀小于45度的情况下也设置支承件，或者根据装置也存在通过在材料粉末的铺满方式方面下功夫而直至基准角度θ₀到60度左右为止都不需要支承件的情况。

对于在此例示的立体物4，由顶部的附图标记4OH示出的部位的下方形成为空洞，相当于需要支承件的特定的悬伸部。因此，在该特定的悬伸部4OH的造型部位的下方形成有支承件5。

支承件5需要在与立体物4一起层叠造型之后从立体物4去除，因此为了能以不给立体物4带来损伤的方式可靠且容易地进行该去除而具有特有的构造。

以下，对关于支承件5以及利用了该支承件5的立体物的制造方法及制造装置的各实施方式进行说明。另外，以下将由层叠造型装置生成的具备立体物4和支承件5的结构物称作造型物9。

〔第一实施方式〕

(层叠造型用支承构件的结构)

如图3所示，本实施方式的立体物4A的一部分具备管状部分41，该管状部分41在内部具有作为闭合截面形状的空间的管状流路(管状流路空间)42。管状流路42的轴心形成为圆弧状，在一端侧42a以及另一端侧42b急剧倾斜，在中间部倾斜平缓。在位于在管状流路42的中间部倾斜平缓的部分的铅垂上方的上壁部，存在相当于应由支承件支承的特定的悬伸部的部分。

图4A、图4B是对该管状部分41中的特定的悬伸部进行说明的图。如图4A、图4B所示，管状部分41的上侧的管壁部中的需要支承件5’的区域是悬伸角为基准角度θ₀以上的特定的悬伸部的正下方的区域43。管状流路42中的、流路的内壁在流路方向以及与流路方向正交的方向上均以基准角度θ₀以上倾斜的部分的正下方相当于该区域43。

在该区域43需要形成支承件5’，但悬伸部中的悬伸角小于基准角度θ₀的管状流路42的一端侧42a、另一端侧42b的部分、以及虽然在流路方向上以基准角度θ₀以上倾斜但在与该流路方向正交的方向上倾斜小于基准角度θ₀的管状流路42的中间部的侧部区域42c、42c不相当于特定的悬伸部的正下方，因此不需要形成支承件5’。

相对于此，在本实施方式中，如图1A、图1B所示，支承件(支承件主体)5A在其整周范围内形成于悬伸角在流路方向上为基准角度θ₀以上的管状流路42的中间部的区域。即，如图1B所示，不仅在特定的悬伸部的正下方的区域43，在其侧方的特定的悬伸部的并非正下方的侧部区域42c、42c〔图4B参照〕也形成有支承件5A。

这样，在包含侧部区域42c、42c在内的特定的悬伸部的正下方的管状流路42的整周范围内形成支承件5A，是考虑到了使磨料(流体)在管状流路42内流通而进行支承件5A的削除。

需要说明的是，在上侧的管壁部的悬伸角小于基准角度θ₀的管状流路42的一端侧42a、另一端侧42b的部分未形成支承件5A。

如图1A、图1B所示，在支承件5A形成有使磨料在内部流通的研磨用流路51(流路)。该研磨用流路51以在立体物4A的管状部分41与支承件5A的边界面(管状部分41的内壁)44不露出的方式形成。在此，多个研磨用流路51沿着边界面44的内侧并朝向管状流路42的长度方向而相互平行地形成。

研磨用流路51的内径D被设定为基准直径D0以下。这是由于，研磨用流路51以空洞状态形成于支承件5A，因此，若如上述那样悬伸角为基准角度θ₀以上，则需要用于形成支承件5A的支承件。然而，在为内径D微小的孔的情况下，即使悬伸角为基准角度θ₀以上、例如为90度，也能够无衬底地进行层叠造型。

基准直径D0是指成为是否即使其正下方没有支承件也能够造型出空洞的基准的直径。基准直径D0也与材料粉末的性质有关，例如在作为材料粉末的金属材料而使用镍基超合金的情况下，基准直径D0为5～10mm左右。

另外，多个研磨用流路51在边界面44的内侧以等间隔配置为环状，相邻的研磨用流路51的相互间的距离d1配置为比各研磨用流路51与边界面44之间的距离d2短。

(层叠造型用支承构件的作用以及效果)

接下来，对基于使用了该支承件5A的层叠造型的立体物4A的制造方法以及制造装置进行说明，且对支承件5A的作用以及效果进行说明。

如上述那样，首先，通过具备底座1、激光装置2等的层叠造型装置(参照图2)并利用SLM方式使层状的粉末床10的主要部分的材料粉末熔融，从而对立体物4A与支承件5A进行层叠造型(层叠造型工序)。其结果是，如图3所示，形成有立体物4A，且如图1A、图1B所示，在立体物4A的管状部分41的内部的管状流路42形成有具有研磨用流路51的支承件5A。即，层叠造型装置生成具备立体物4A和支承件5A的造型物9A。

接下来，使用图1C所示那样的具有磨料供给回收装置6的支承件去除装置，对于在管状部分41的内部一体地层叠造型有支承件5A的立体物4A即造型物9A，使磨料61在形成于支承件5A的研磨用流路51中流通从而研磨并去除支承件5A(支承件去除工序)。需要说明的是，磨料供给回收装置6根据动作指令而将规定特性的磨料61以规定量以及规定速度向管状部分41的内部供给，且对从管状部分41的内部排出的磨料61进行回收。

即，通过磨料供给回收装置6将包含磨料61的流体(液体或气体，以下也称为研磨用流体)从管状流路42的一端侧42a供给，并从另一端侧42b回收。由此，如图1D所示，磨料61在研磨用流路51的内部流通，因此研磨用流路51的内壁被研磨从而研磨用流路51的内径增大。

相邻的研磨用流路51的相互间的距离d1比各研磨用流路51与边界面44之间的距离d2短，因此，当研磨用流路51的内径逐渐增大时，在研磨用流路51到达边界面44之前，如图1E所示，相邻的研磨用流路51的相互间连通，多个研磨用流路51成为环状的研磨用流路52。

在此，支承件5A中的研磨速度根据磨料的粘度、磨料所包含的磨粒的量、材料、形状、大小等条件而设定。另外，由于也影响研磨部分的流速，因此由上述的研磨速度、以及制品中的所容许的损伤的程度来决定流路直径、流路间距离(研磨余量)。

并且，通过增加流路数而容易分割，能够进一步减小支承件5A的去除片。

由此，环状的研磨用流路52内的支承件5A的一部分5A1与研磨用流体一起朝向另一端侧42b排出而去除。然后，在边界面44的附近残留的支承件5A的余部5A2被磨料61研磨并排出而去除。这样，通过设置基于多个研磨用流路51的流路组，从而如上述那样形成环状的研磨用流路52，因此能够去除位于该研磨用流路52的内侧的支承件5A的大部分(一部分5A1)。

从而，能够使用包含磨料61的研磨用流体来从造型物9A可靠且容易地去除支承件5A。

另外，在去除该支承件5A时，磨料61与立体物4A接触是在对支承件5A进行研磨并排出去除的最终阶段，因此能够消除或减轻磨料61给立体物(制品)4A带来损伤的可能性。

在此，作为本实施方式的比较例，设想了如下的情况：在参照前述的图4A、图4B而说明的支承件5’的构造中，由于不相当于特定的悬伸部的正下方，因此不需要形成支承件5’，使研磨用流体在形成为空间的管状流路42的中间部的侧部区域42c、42c流通，从而进行基于支承件5’的研磨的削除。

在该情况下，例如，如图4C、图4D所示，磨料61在侧部区域42c、42c流通。如图4D中的双点划线所示，与侧部区域42c、42c面对的是支承件5’的侧面以及立体物4A的管状部分41的内壁面，磨料61沿上述的面流通而进行研磨。

管状部分41的强度虽然比支承件5’的强度高，但在磨料61流通时，虽然不像支承件5’的研磨那样严重，但管状部分41的内壁面也被磨料61研磨。

若磨料61从支承件去除工序的初期起与立体物4A接触，则立体物4A的管状部分41被长时间地研磨，从而受到的损伤容易变大。

关于这一点，在本支承件5A中，磨料61仅在支承件去除工序的末期与立体物4A接触，因此立体物4A难以受到来自磨料61的损伤。

〔第二实施方式〕

(层叠造型用支承构件的结构)

如图5所示，本实施方式的层叠造型用支承件5B在第一实施方式的层叠造型用支承件(将其设为支承件主体)5A的基础上附设了控制磨料的流动的第一流路控制支承件53、第二流路控制支承件54。

研磨用流路51具有向管状流路42的一端侧42a的空间开口的入口51a、以及向管状流路42的另一端侧42b的空间开口的出口51b。第一流路控制支承件53与一端侧42a的空间的形成有支承件主体5A的部位相邻地配置。另外，第二流路控制支承件54与另一端侧42b的空间的形成有支承件主体5的部位相邻地配置。

第一流路控制支承件53在管状流路42的一端侧42a配置在管状部分41的内壁44的支承件主体5A的正前方部分。第一流路控制支承件53以使管状部分41的内壁44朝向支承件主体5A逐渐变厚而隆起的方式形成为环状。

当在管状流路42的一端侧42a向支承件主体5A的研磨用流路51供给研磨用流体时，研磨用流体的一部分在研磨用流路51的入口51a的正前方与支承件主体5A的端壁50a的台阶碰撞而产生紊流，从而磨料61可能会与端壁50a的附近的管状部分41的内壁44碰撞而对内壁44进行研磨。

因此，为了保护该支承件主体5A的端壁50a附近的内壁44，并且在一端侧42a使研磨用流体顺畅地从入口51a流入研磨用流路51的内部而附设第一流路控制支承件53。第一流路控制支承件53的内周面形成为从内壁44直至研磨用流路51的外侧端缘使流动平缓地缩小的圆锥筒状。

第二流路控制支承件54在管状流路42的另一端侧42b配置在管状部分41的内壁44的支承件主体5A的正后方部分。第二流路控制支承件54以使管状部分41的内壁44隆起、且在支承件主体5A处最厚、随着远离支承件主体5A而逐渐变薄的方式形成为环状。

在管状流路42的另一端侧42b，从支承件主体5A的研磨用流路51的出口51b排出的研磨用流体由于研磨用流路51的出口51b的正后方的支承件主体5A的端壁50b的台阶而急剧地扩径，因此产生紊流，从而磨料61可能会与端壁50b的附近的内壁44碰撞而对内壁44进行研磨。

因此，为了保护该支承件主体5A的端壁50b附近的内壁44，并且在另一端侧42b使研磨用流体顺畅地从出口51b向研磨用流路51的内部流出而附设第二流路控制支承件54。第二流路控制支承件54的内周面形成为从研磨用流路51的外侧端缘直至内壁44而使流动平缓地扩大的圆锥筒状。

(层叠造型用支承构件的作用以及效果)

接下来，对该支承件5B的作用以及效果进行说明。

需要说明的是，关于基于使用了该支承件5B的层叠造型的立体物4A的制造方法以及制造装置与第一实施方式相同，因而省略说明。

根据该支承件5B，在管状流路42的一端侧42a，研磨用流体在沿着在支承件主体5B的端壁50a附近的内壁44配备的第一流路控制支承件53的内周面平缓地缩小的状态下流入各研磨用流路51的入口51a。因此，能保护支承件主体5B的端壁50a附近的内壁44免受磨料61的损伤，并且向各研磨用流路51顺畅地供给研磨用流体从而提高研磨效率。

另外，在管状流路42的另一端侧42b，从各研磨用流路51的出口51b流出的研磨用流体在沿着在支承件主体5A的端壁50b附近的内壁44配备的第二流路控制支承件54的内周面平缓地扩大的状态下流出。因此，能保护支承件主体5A的端壁50b附近的内壁44免受磨料61的损伤，并且从各研磨用流路51顺畅地排出研磨用流体从而提高研磨效率。

〔第三实施方式〕

(层叠造型用支承构件的结构)

如图6所示，本实施方式的立体物(图示略)具备管状部分41C，该管状部分41C具有内径微小的管状流路。层叠造型用支承件5C形成于管状部分41C的内部的管状流路的至少一部分。管状流路的内径微小，因此在管状流路的轴心部分仅形成有一条研磨用流路51C。当然，研磨用流路51C的内径被设定为所述的基准直径以下。

(层叠造型用支承构件的作用以及效果)

这样，形成有层叠造型用支承件5C，因此在研磨而去除支承件5C时，与第一实施方式同样地使研磨用流体在形成于其轴心部分的研磨用流路51C流通从而对支承件5C进行研磨。研磨用流路51C的内径随着研磨的进行而逐渐扩大，在支承件5C几乎全部被研磨而去除的阶段，管状部分41C的内壁才露出，因此管状部分41C难以受到来自磨料61的损伤。

〔第四实施方式〕

如图7所示，本实施方式的层叠造型用支承件5D的研磨用流路51D在支承件5D的外周面(支承件5D与未图示的管状部分的边界面)的附近从入口51Da朝向出口51Db而形成为螺旋状。

根据这样的结构，也能够使研磨用流体在研磨用流路51D中流通，从而以管状部分难以受到来自磨料61的损伤的方式对支承件5D进行研磨。

〔第五实施方式〕

如图8所示，本实施方式的立体物(图示略)具备前端封闭为死胡同状的管状部分41E，层叠造型用支承件5E配置在管状部分41E的死胡同状的里侧部。支承件5E的研磨用流路51E在管状部分41E的开放端侧具有入口51Ea以及出口51Eb，形成为从入口51Ea进入死胡同状的里侧部并U形转弯而返回出口51Eb。

研磨用流路51E在支承件5E的内部形成在其外周面(支承件5E与管状部分41E的边界面)的附近。在此，仅示出一条研磨用流路51E，但研磨用流路51E并列地形成有多条。在该情况下，采用各研磨用流路51E在U形转弯部位单独地进行U形转弯的结构。

或者，也可以将从入口51Ea朝向里侧部的研磨用流路51E的去路设为穿过支承件5E的外周面的附近的多条，使该多条去路在U形转弯部位集合，且将从里侧部朝向出口51Eb的研磨用流路51E的回路设为仅穿过支承件5E的轴心附近的一条。

另外，也可以将图7所示的螺旋结构应用于像这样在支承件5E的一端具有入口51Ea以及出口51Eb的结构。

根据这样的结构，对于前端封闭为死胡同状的管状部分41E的支承件5E，也能够使研磨用流体在研磨用流路51E中流通，从而以管状部分难以受到来自磨料61的损伤的方式对支承件5E进行研磨。

〔第六实施方式〕

(层叠造型用支承构件的结构)

如图9所示，本实施方式的立体物(图示略)代替第一实施方式的研磨用流路而在层叠造型用支承件5F中形成供制冷剂72(流体)流通的制冷剂用流路71(流路)。即，在本实施方式中，具备具有内径微小的管状流路的管状部分41，支承件5F形成于管状部分41的内部的管状流路42的至少一部分。而且，如图10所示，在管状流路42的轴心部分仅形成有一条三角形剖面的制冷剂用流路71。制冷剂用流路71以将任一顶部(顶部71a)在剖视观察时朝向管状部分41的最上部的方式配置。

(层叠造型用支承构件的作用以及效果)

接下来，对基于使用了该支承件5F的层叠造型的立体物的制造方法进行说明，且对支承件5F的作用以及效果进行说明。

首先，如图9所示，与上述的第一实施方式同样地通过层叠造型装置(参照图2)对立体物与支承件5F进行层叠造型，形成立体物，在立体物的管状部分41的内部的管状流路42中形成具有制冷剂用流路71的支承件5F。

接下来，使用具有制冷剂供给装置7的支承件去除装置，对于在管状部分41的内部一体地层叠造型有支承件5F的立体物，使例如液氮等制冷剂72在形成于支承件5F的制冷剂用流路71中流通，从而剥离并去除支承件5F。需要说明的是，制冷剂供给装置7根据动作指令而将规定特性的制冷剂72以规定量以及规定速度向管状部分41的内部供给，且对从管状部分41的内部排出的制冷剂72进行回收。

即，通过制冷剂供给装置7将制冷剂72从管状流路42的一端侧42a供给，并从另一端侧42b回收。

由此，如图10所示，制冷剂72在制冷剂用流路71的内部流通，因此制冷剂用流路71的内壁(支承件5F)热收缩而产生热应力，从而支承件5F自然剥离。即，与管状部分41相比，支承件5F形成为低密度的造型，因此制冷剂72所接触的支承件5F的热传递变快，支承件5F比管状部分41先冷却而产生热收缩，在与基于制冷剂72的热传递慢的管状部分41的边界处发生剥离。

需要说明的是，在第六实施方式中，作为流体而以制冷剂72为对象，但也可以是上述的实施方式那样的磨料。

另外，在本实施方式中，通过将制冷剂用流路71的流路截面设为三角形状，能够减小制冷剂用流路71的顶部71a的角度，因此顶部71a的形成变得容易。需要说明的是，作为本实施方式的制冷剂用流路71的截面形状，并不限于三角形状，也可以是菱形、椭圆的截面形状。

〔层叠造型装置的控制方法〕

在此，对用于制造各实施方式的造型物9的层叠造型装置的控制方法进行说明。

上述的层叠造型装置具备控制装置100。控制装置100受理表示立体物4的形状的三维图形数据即立体物模型的输入，并根据立体物模型来控制激光装置2的动作。

(控制装置的构成)

图11是示出控制装置的软件结构的概略框图。

控制装置100具备获取部101、确定部102、模型生成部103、分割部104、选择部105、第一指示生成部106、第二指示生成部107以及输出部108。

获取部101获取立体物模型，该立体物模型是由表示作为目的的立体物4的形状的立体物图形构成的三维图形数据。立体物模型例如也可以是利用CAD(Computer-AidedDesign)软件作成的三维图形数据。

确定部102确定出立体物模型所包含的立体物图形中的、相当于应由支承构件支承的悬伸部的部分的位置。

模型生成部103向立体物模型所包含的立体物图形中在悬伸部的下方追加表示支承件5的形状的支承件图形，由此生成造型模型。造型模型是造型物9的造型控制所用的三维图形数据。需要说明的是，立体物图形以及支承件图形具有容纳对该图形是立体物图形还是支承件图形进行识别的标识符等、能够通过控制装置100来判别是哪一图形那样的数据结构。

第一实施方式的控制装置100是造型模型生成装置的一例。

分割部104通过将模型生成部103生成的造型模型在高度方向上分割来生成多个分割造型模型。由分割部104分割的宽度(分割造型模型的高度)是相当于单位堆叠宽度的长度。

选择部105选择多个分割造型模型中的、相当于应由激光装置2形成的堆叠层的分割造型模型。

第一指示生成部106生成向铺设于底座1上的粉末床10中的、相当于由选择部105选择出的分割造型模型的立体物图形的部分照射激光3的第一照射指示。例如，第一指示生成部106将相当于分割造型模型的立体物图形的部分切分为多个格子区域，并基于随机数决定向各格子区域照射激光3的顺序，由此生成第一照射指示。

第二指示生成部107生成使照射密度比第一照射指示的照射密度低的激光3向铺设于底座2上的粉末床10中的、相当于由选择部105选择出的分割造型模型的支承件图形的部分照射的第二照射指示。

输出部108将第一指示生成部106生成的第一照射指示、以及第二指示生成部107生成的第二照射指示向激光装置2输出。

(控制装置的动作)

对控制装置的动作进行说明。

图12是示出控制装置的动作的流程图。

在使层叠造型装置造型造型物9的情况下，首先利用者向控制装置100输入立体物模型。控制装置100的获取部101从利用者获取立体物模型(步骤S1)。接下来，确定部102确定出立体物模型所包含的立体物图形的悬伸部的位置(步骤S2)。接着，模型生成部103向立体物模型所包含的立体物图形追加表示与悬伸部的下方相接的支承件5的形状的支承件图形，由此生成造型模型(步骤S3)。在此，模型生成部103根据生成的立体物图形的形状来确定应形成流路(研磨用流路51或制冷剂用流路71)的部位(步骤S4)。然后，模型生成部103将立体物图形中的应形成流路的部位设为空洞(步骤S5)。例如在立体物模型为体素数据的情况下，模型生成部103将相当于应形成流路的部位的体素去除。另外，例如在立体物模型为多边形数据的情况下，模型生成部103通过在应形成流路的部位形成相当于内壁的多边形，由此将该部位设为空洞。接下来，分割部104通过将模型生成部103生成的造型模型在高度方向上分割来生成多个分割造型模型(步骤S6)。

接着，选择部105选择多个分割造型模型中的、相当于尚未造型的堆叠层中的位于最下方的堆叠层的分割造型模型(步骤S7)。第一指示生成部106生成使激光3向相当于在步骤S7中选择出的分割造型模型的立体物图形的部分照射的第一照射指示(步骤S8)。接着，输出部108将第一照射指示向激光装置2输出(步骤S9)。激光装置2按照第一照射指示向粉末材料P照射密度相对较高的激光3。由此，形成相当于立体物4的烧结层。

第二指示生成部107生成使密度比第一照射指示的密度低的激光3向相当于分割造型模型的支承件图形的部分照射的第二照射指示(步骤S10)。接着，输出部108将第二照射指示向激光装置2输出(步骤S11)。激光装置2按照第二照射指示向粉末材料P照射密度相对较低的激光3。由此，形成相当于支承件5的烧结层。

接下来，选择部105判断在步骤S7中选择出的分割造型模型是否构成造型模型的最上部(步骤S12)。该判断与是否对相当于全部多个分割造型模型的堆叠层完成了激光3的照射的判断等价。

在步骤S7中选择出的分割造型模型不构成造型模型的最上部的情况下(步骤S12：否)，输出部108向层叠造型装置输出使底座1上形成新的粉末床10的层叠指示(步骤S13)。当输出层叠指示时，底座1下降粉末床10的厚度。然后，从未图示的供给部供给粉末材料，通过未图示的再涂器使粉末材料均匀，由此在底座1上形成新的粉末床10。控制装置100在输出层叠指示时，使处理返回步骤S7，选择下一堆叠层的分割造型模型。

另一方面，在步骤S7中选择出的分割造型模型构成造型模型的最上部的情况下(步骤S12：是)，控制装置100结束层叠造型装置的控制。由此，层叠造型装置能够造型出通过流体能容易地去除支承件5的造型物9。

〔其他〕

以上，对本发明的各实施方式进行了说明，但任一实施方式的立体物及其主要部分的形状均为一例，本发明能够应用于各种形状的立体物。

在各实施方式中，例示了作为闭合截面形状的空间的管状流路空间，但只要是闭合截面形状的空间，即使不是管状流路空间而是研磨用流路的环状配置也是有效的，另外，即使不是闭合截面形状的空间而是在支承件的内部设置研磨用流路的结构也是有效的。

另外，在各实施方式中，作为层叠造型法的一例而例示了SLM方式，但本发明不限于此，能够广泛地应用于需要支承件的层叠造型。

另外，在第一至第五实施方式中，作为流体而将磨料作为对象，但在其他实施方式中，在具有第一至第五实施方式的构造的造型物9中流动的流体也可以是第六实施方式那样的制冷剂。另外，作为流体，并不限于磨料、制冷剂，也能够采用电解液等其他流体。

并且，就各实施方式的研磨用流路51、51C、51D、51E而言，例示了截面圆形的形状，但在其他实施方式中，也可以与第六实施方式的制冷剂用流路71同样地为截面三角形、菱形、或第二圆形状。

另外，在上述的实施方式的层叠造型装置的控制方法中，使激光3的照射密度针对立体物4与支承件5而不同，由此使得支承件5的密度比立体物4的密度小，但并不限于此。例如，在其他实施方式中，也可以使激光3的照射密度相同，并且使向相当于支承件5的部位照射的激光3的照射时间比向相当于立体物4的部位照射的激光3的照射时间短。另外，在其他实施方式中，也可以使激光3的照射密度相同，并且通过不向相当于支承件5的部位的一部分照射激光3，从而将支承件5形成为中空。

另外，例如，在上述的实施方式中，控制装置100进行造型模型的生成以及层叠造型装置的控制，但在其他实施方式中并不限于此。例如，其他实施方式的控制装置100也可以不进行造型模型的生成。在该情况下，控制装置100从利用者、外部的装置(造型模型生成装置)获取造型模型。

〔计算机结构〕

图13是示出至少一个实施方式的计算机的结构的概要框图。

计算机900具备CPU901、主存储装置902、辅助存储装置903以及接口904。

上述的控制装置100安装于计算机900。而且，上述的各处理部的动作以程序的形式存储于辅助存储装置903。CPU901从辅助存储装置903读取程序并在主存储装置902中展开，按照该程序执行上述处理。

作为辅助存储装置903的例，可以举出HDD(Hard Disk Drive；硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive；固态硬盘)、磁盘、光磁盘、CD-ROM(Compact Disc Read OnlyMemory；光盘只读存储器)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory；数字多功能光盘只读存储器)、半导体存储器等。辅助存储装置903可以是与计算机900的母线直接连接的内部介质，也可以是经由接口904或通信线路与计算机900连接的外部介质。另外，在通过通信线路向计算机900发送该程序的情况下，接受了该发信的计算机900也可以将该程序在主存储装置902中展开，并执行上述处理。在至少一个实施方式中，辅助存储装置903是非暂时性的有形的存储介质。

另外，该程序也可以用于实现所述功能的一部分。

进一步，该程序也可以通过与已存储于辅助存储装置903的其他程序的组合来实现前述的功能，即也可以是所谓的差分文件(差分程序)。

工业实用性

根据上述方式中的至少一个，在层叠造型立体物时，能够通过在具有需要支承件的条件的造型部位的下方配设的层叠造型用支承件来确保立体物的形状精度。

另外，在造型后，能够使流体在支承件主体的内部的流路中流通从而去除层叠造型用支承件。流体的流通能够利用机械来进行，因此能够容易地去除层叠造型用支承件。

流路在支承件主体的内部以在支承件主体与立体物的边界面不露出的方式形成，因此流体难以直接流通至立体物的表面，能够抑制立体物的表面被流体切削而受到损伤的情况。

附图标记说明

1底座

2激光装置

3激光

4、4A 立体物

4OH立体物4的特定的悬伸部

5、5’、5A～5E层叠造型用支承构件(支承件主体、支承件)

6磨料供给回收装置

10 粉末床

41、41C、41E 管状部分

42 管状流路

42a管状流路42的一端侧

42b管状流路42的另一端侧

42c管状流路42的中间部的侧部区域

43 特定的悬伸部的正下方的区域

44 管状部分41与支承件5A的边界面(管状部分41的内壁)

50a、50b支承件主体5A的端壁

51、51C、51D、51E 研磨用流路(流路)

51a、51Da、51Ea研磨用流路51、51D、51E的入口

51b、51Db、51Eb研磨用流路51、51D、51E的出口

52 环状的研磨用流路(流路)

53 第一流路控制支承件

54 第二流路控制支承件

61 磨料(流体)

71 制冷剂用流路(流路)

72 制冷剂(流体)

D研磨用流路51的内径

D0 基准直径

d1 研磨用流路51的相互间的距离

d2 研磨用流路51与边界面44的距离

θ₀>