JP6504064B2 - 金属部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属部材の製造方法に関するものであり、例えば、三次元造形装置、いわゆる３Ｄプリンタを用いた金属部材の製造方法に関する。

金属粉末や光硬化性樹脂などの原料に光ビームを照射し、三次元形状の部材を造形する三次元造形装置、いわゆる３Ｄプリンタが、脚光を浴びている。具体的には、原料層の所定領域に光ビームを照射して、選択的に溶融・凝固もしくは硬化させた造形層を繰り返し形成することによって、多数の造形層が積層一体化された三次元形状の部材を製造することができる。

このような三次元造形装置を用いてオーバーハング部を有する部材を製造する場合、製品である部材と共にオーバーハング部を支持するサポート部材を造形した後、サポート部材を分離除去する必要がある。サポート部材は、除去作業を容易にするために、中空状のハニカム構造を有している。しかしながら、サポート部材の除去作業は、手作業である場合が多く、時間を要する。そのため、サポート部材の除去作業をさらに容易にし、時間を短縮する手法が模索されている。

特許文献１には、三次元造形装置によって造形された樹脂部材におけるサポート部材の除去作業を容易にするために、サポート部材と樹脂部材との間にギャップを設けるサポート形成方法が開示されている。

特開平０８−０２５４８７号公報

特許文献１に開示された方法を金属部材の造形に適用した場合、金属部材は樹脂部材に比べて重いため、サポート部材と金属部材との間のギャップにより、金属部材が造形中に傾いてしまう問題が発生する虞がある。なお、ギャップは原料である金属粉末で満たされている。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、オーバーハング部が傾くことがなく、しかも、サポート部材を容易に分離除去することができる金属部材の製造方法を提供する。

本発明の一態様に係る金属部材の製造方法は、台座上に敷き詰めた金属粉末層の所定領域に光ビームを照射して、選択的に溶融・凝固させた造形層を繰り返し形成することによって、オーバーハング部を有する金属部材を、前記オーバーハング部を支持するサポート部材と共に造形する、金属部材の製造方法であって、前記オーバーハング部と前記サポート部材との境界面の略全体に0.3〜0.8mmのギャップを設ける。このような構成によって、オーバーハング部が傾くことがなく、しかも、サポート部材を容易に分離除去することができる。
また、前記サポート部材を複数に分割して形成することが好ましい。このような構成によって、サポート部材の分離除去をさらに容易にすることができる。

本発明により、オーバーハング部が傾くことがなく、しかも、サポート部材を容易に分離除去することができる金属部材の製造方法を提供する。

実施形態１に係る金属部材の製造方法において、金属部材及びサポート部材を例示した断面図である。 実施形態１に係るオーバーハング部の歪を例示したグラフであり、横軸は、オーバーハング部とサポート部材との間のギャップの設定値の大きさを示し、縦軸は、オーバーハング部の歪によるギャップの変化量を示す。 （ａ）は、実施形態１の変形例１に係る金属部材の製造方法において、金属部材及びサポート部材を例示した断面図であり、（ｂ）は、実施形態１の変形例２に係る金属部材の製造方法において、金属部材及びサポート部材を例示した断面図である。 実施形態２に係る金属部材の製造方法において、金属部材及びサポート部材を例示した図であり、（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、上面図であり、（ｃ）は、側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施形態２に係るサポート部材の除去方法を例示した側面図である。 実施形態３に係る金属部材の製造方法において、金属部材及びサポート部材を例示した図であり、（ａ）は、正面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡの拡大図であり、（ｃ）は、上面図であり、（ｄ）は、側面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（実施形態１）
実施形態１に係る金属部材の製造方法を説明する。本実施形態は、例えば、三次元造形装置（３Ｄプリンタ）によるオーバーハング部を有する金属部材の製造方法についてのものである。

図１は、実施形態１に係る金属部材の製造方法において、金属部材及びサポート部材を例示した断面図である。

図１に示すように、本実施形態では、金属部材１０の製造過程において、金属部材１０と共に、金属部材１０におけるオーバーハング部１１を支持するためのサポート部材２０を形成する。なお、図１では、金属部材１０におけるオーバーハング部１１を含む部分のみが図示されており、金属部材１０における他の部位については省略されている。

なお、オーバーハング部１１とは、金属部材１０において、下面１１ａが水平面に対して所定の角度以下、例えば、30°以下となる部分であり、金属部材１０の3Dプリンタによる製造過程において、サポート部材２０により下方から支持することが必要な部分である。

本実施形態に係る金属部材１０の製造方法を、金属部材１０及びサポート部材２０の形成方法、並びに、サポート部材２０の除去方法に分けて説明する。まず、金属部材１０及びサポート部材２０の形成方法を説明する。

金属部材１０及びサポート部材２０の製造方法では、まず、図１に示すように、台座４０（ベースともいう。）を準備する。台座４０は、例えば、板状の部材である。台座４０の上面４０ａは水平である。図１において、説明の便宜上、ＸＹＺ直交座標系を導入する。Ｚ方向が鉛直方向であり、台座４０の上面４０ａと垂直な方向である。Ｘ方向及びＹ方向が水平方向であり、台座４０の上面４０ａと平行な方向である。

次に、台座４０上に金属部材１０の原料となる金属粉末を層状に敷き詰める。金属粉末は、例えば、マルエージング鋼、インコネル７１８等である。リコータを用いて台座４０上に金属粉末を薄く、例えば、0.04mmの厚さの層状にして緻密に敷き詰める。そして、台座４０上に敷き詰めた金属粉末層の所定領域に光ビームを照射し、選択的に溶融・凝固させた造形層を形成する。

溶融・凝固させた造形層には、金属部材１０及びサポート部材２０のうちの少なくともいずれか１つの部材の断面形状が形成される。溶融・凝固させる部分は、STL形式の3Dデータをもとに、3Dプリンタにより制御する。溶融・凝固しない部分には、原料の金属粉末が残留する。

次に、造形層及び未溶融・未凝固の金属粉末上に、金属粉末を敷き詰める。そして、所定領域に光ビームを照射して造形層を形成する。このように、金属粉末の敷き詰め、及び、光ビームの照射を繰り返して造形層を積層させる。数十ミクロン単位で上方に造形層を積み上げる。所定の高さまで造形層を積み上げる。造形層を繰り返し形成することによって、オーバーハング部１１を有する金属部材１０を、オーバーハング部１１を支持するサポート部材２０と共に造形する。

本実施形態では、台座４０上に造形層を積み上げて、金属部材１０及びサポート部材２０を形成するにあたって、まず、台座４０の上面４０ａ上に、正方ハニカム構造のサポート部材２１を層状に形成する。正方ハニカム構造のサポート部材２１は、上方に延びた複数個の中空の角柱が正方ハニカム構造となるように配列して一体形成されたものである。各角柱の一辺の長さは、例えば、1mmである。

次に、層状に形成したサポート部材２１上に、金属部材１０及び中実のサポート部材２２を形成する。中実のサポート部材２２は、内部に中空の部分を含まないサポート部材２０である。なお、サポート部材２０とは、ハニカム構造のサポート部材２１及び中実のサポート部材２２を総称したものをいう。

中実のサポート部材２２は、金属部材１０のオーバーハング部１１を支えるように、予め、オーバーハング部１１の下方に位置するように形成する。この場合にも、中実のサポート部材２２の形成位置を、STL形式の3Dデータをもとに、3Dプリンタにより制御する。このようにして、金属部材１０の製造過程において、中実のサポート部材２２を、台座４０とオーバーハング部１１との間に形成する。

オーバーハング部１１の形成においては、オーバーハング部１１とサポート部材２０との境界面の略全体に0.3〜0.8mmのギャップ３０を設ける。すなわち、オーバーハング部１１の下面１１ａと、オーバーハング部１１の下方に位置するサポート部材２２の上面２２ａとの間の略全体に0.3〜0.8mmのギャップ３０を設ける。ギャップ３０が小さいため、ギャップ３０は原料である金属粉末によって満たされている。金属粉末は未溶融・未凝固のままで残留している。したがって、オーバーハング部１１は、未溶融・未凝固の金属粉末により支持される。このため、オーバーハング部１１が殆ど傾くことがない。また、ギャップ３０によりオーバーハング部１１とサポート部材２２とが分離されているため、サポート部材２２を極めて容易に分離除去することができる。

図２は、実施形態１に係るオーバーハング部の歪を例示したグラフであり、横軸は、オーバーハング部とサポート部材との間のギャップの設定値の大きさを示し、縦軸は、オーバーハング部の歪によるギャップの変化量を示す。位置１及び位置２は、オーバーハング部１１における２つの異なる位置におけるギャップ３０の変化量を示している。

図２に示すように、オーバーハング部１１とサポート部材２０との間のギャップ３０の設定値が大きくなるほど、オーバーハング部１１の歪によるギャップ３０の変化量が大きくなっている。逆に、ギャップ３０の設定値が小さくなると、オーバーハング部１１の歪によるギャップ３０の変化量が小さくなる。

通常、金属粉末の粒径は数十μmである。ギャップ３０における金属粉末の層の厚さが小さければ、ギャップ３０内の金属粉末の層は、オーバーハング部１１の造形時に、溶融部分の重力による下方への移動を抑制することができる。よって、ギャップ３０の変化量を小さくすることができる。オーバーハング部１１の歪による変形量（形状の変位、すなわち、3Dデータの設定値からのズレ）の許容値は、金属部材１０全体の寸法精度との関係から、300μm以下が好ましい。よって、図２に示すように、オーバーハング部１１とサポート部材２０との間のギャップ３０は、0.8mm以下が好ましい。

一方、オーバーハング部１１とサポート部材２０との間のギャップ３０の設定値が0.3mmよりも小さいと、オーバーハング部１１の造形時の溶融熱により、オーバーハング部１１がサポート部材２０に焼き付いてしまう。これにより、サポート部材２０をオーバーハング部１１から分離除去することが困難となる。よって、オーバーハング部１１とサポート部材２０との境界面の略全体に設けるギャップは、0.3〜0.8mmが好ましい。

ギャップの設定値は、形成条件（金属粉末の金属の種類、粒度、レーザ出力、スキャン速度等）に応じて事前テストにより設定する。例えば、金属粉末がマルエージング鋼の場合には、平均粒径は、例えば30μmであり、レーザ出力は、例えば195Wである。ビーム径は、例えばφ0.1mmであり、レーザビームのスキャン速度は、例えば750mm/secである。

このように、台座４０上に敷き詰めた金属粉末層の所定領域に光ビームを照射して、選択的に溶融・凝固させた造形層を繰り返し形成することによって、オーバーハング部１１を有する金属部材１０を、オーバーハング部１１を支持するサポート部材２０と共に造形する。これにより、金属部材１０及びサポート部材２０を台座４０上に形成することができる。

次に、サポート部材２０の除去方法を説明する。まず、未溶融・未凝固の金属粉末を台座４０上の金属部材１０及びサポート部材２０から払い出す。次に、金属部材１０及びサポート部材２０を台座４０から切り離す。例えば、台座４０の上面４０ａに沿ってバンドソー（平鋸）を配置させる。そして、バンドソーを、台座４０の上面４０ａに沿って移動させる。これにより、一体形成された金属部材１０及びサポート部材２０を台座４０から切り離す。次に、金属部材１０からサポート部材２０を分離除去する。例えば、把持用のペンチでサポート部材２０を把持して引き剥がす。このようにして金属部材１０が製造される。

本実施形態によれば、オーバーハング部１１とサポート部材２２との境界面の略全体に0.3〜0.8mmのギャップ３０を設けるようにしている。ギャップ３０が小さいため、金属粉末によりオーバーハング部１１を支持することができる。そのため、オーバーハング部１１が傾くことがない。また、ギャップ３０により、オーバーハング部１１とサポート部材２２とが分離されているため、サポート部材２２を極めて容易に分離除去することができる。

また、本実施形態では、サポート部材２２を、金属部材１０と同じ金属粉末層から形成している。したがって、金属部材１０及びサポート部材２２を連続的に一体形成することができる。

さらに、本実施形態では、ギャップ３０を挟んでオーバーハング部１１と対向するサポート部材２０を中実のサポート部材２２としている。よって、ギャップ３０を満たす金属粉末を、中実のサポート部材２２の上面２２ａで支持している。中実のサポート部材２２の上面２２ａには、未溶融・未凝固の金属粉末の部分が少ないので、ギャップ３０内の金属粉末の流動を抑制することができる。よって、オーバーハング部１１の造形時に溶融部分が重力によって下方に移動し、オーバーハング部１１が変形することを抑制することができる。

さらに、正方ハニカム構造のサポート部材２１を、台座４０と金属部材１０との間に形成している。これにより、金属部材１０及びサポート部材２０を台座４０から容易に切り離すことができる。

（変形例１）
次に、実施形態１の変形例１に係る金属部材１０の製造方法を説明する。
図３（ａ）は、実施形態１の変形例１に係る金属部材の製造方法おいて、金属部材及びサポート部材を例示した断面図である。実施形態１において、オーバーハング部１１を支持するサポート部材２０は、中実のサポート部材２２であったが、本変形例１では、オーバーハング部１１を支持するサポート部材２０は、正方ハニカム構造のサポート部材２１としている。

本変形例１の金属部材１０の製造方法において、台座４０の上面４０ａ上に、正方ハニカム構造のサポート部材２１を層状に形成することは、実施形態１と同様である。次に、層状に形成したサポート部材２１上に、金属部材１０及び正方ハニカム構造のサポート部材２１を形成する。

正方ハニカム構造のサポート部材２１は、金属部材１０のオーバーハング部１１を支えるように、予め、オーバーハング部１１の下方に位置するように形成する。この場合にも、STL形式の3Dデータをもとに、3Dプリンタにより制御する。

このようにして、正方ハニカム構造のサポート部材２１を、台座４０とオーバーハング部１１との間に形成する。そして、オーバーハング部１１とサポート部材２１との境界面の略全体に0.3〜0.8mmのギャップ３０を設ける。

ハニカム構造のサポート部材２１は、中実のサポート部材２２に比べて、金属粉末をレーザで照射して溶融させる部分を小さくすることができる。よって、レーザの照射時間を短縮することができる。これにより、変形例１においては、製造に要する時間を短縮することができる。

サポート部材２０を正方ハニカム構造のサポート部材２１とすることにより、サポート部材２１に、剛性を持たせ、オーバーハング部１１を支持させることができる。それと同時に、サポート部材２１を除去しやすいものとすることができる。

なお、正方ハニカム構造を細かなもの（角柱の一辺の長さを1mm以下）とすれば、ギャップ３０内の金属粉末の流動を、中実のサポート部材２２の場合と同様程度まで抑制することができる。そして、オーバーハング部１１の造形時に溶融部分が重力によって下方に移動し、オーバーハング部１１が変形することを抑制することができる。その他の効果は、実施形態１と同様である。

（変形例２）
次に、実施形態１の変形例２に係る金属部材１０の製造方法を説明する。
図３（ｂ）は、実施形態１の変形例２に係る金属部材の製造方法おいて、金属部材及びサポート部材を例示した断面図である。実施形態１において、オーバーハング部１１を支持するサポート部材２０は、中実のサポート部材２２であった。しかしながら、図３（ｂ）に示すように、本変形例２では、オーバーハング部１１を支持するサポート部材２０は、正方ハニカム構造のサポート部材２１と、中実のサポート部材２２とを含んでいる。ギャップ３０を挟んでオーバーハング部１１と対向する部分には、中実のサポート部材２２を配置する。これにより、オーバーハング部１１の造形時に溶融部分が重力によって下方に移動し、ギャップ３０内の金属粉末が流動すること、及び、オーバーハング部１１が変形することを抑制することができる。

一方、ギャップ３０を挟んでオーバーハング部１１と対向する部分以外の部分、例えば、中実のサポート部材２２の下方には、正方ハニカム構造のサポート部材２１を形成する。これにより、製造に要する時間を短縮することができる。その他の効果は、実施形態１と同様である。

（実施形態２）
次に、実施形態２に係る金属部材１０の製造方法を説明する。本実施形態は、中空部分を有する金属部材の製造方法についてのものである。中空部分の上方にもオーバーハング部１１が形成されている。

図４は、実施形態２に係る金属部材の製造方法において、金属部材及びサポート部材を例示した図であり、（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、上面図であり、（ｃ）は、側面図である。

図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、金属部材１０は、中空部分１２を有している。中空部分１２は、例えば、中心軸がＹ軸方向に延びた円柱の形状となっている。中空部分１２の上方には、オーバーハング部１１が形成されている。なお、図４（ａ）〜（ｃ）では、金属部材１０におけるオーバーハング部１１を含む部分のみが図示されており、金属部材１０における他の部位については省略されている。

中空部分１２の内部には、中実のサポート部材２２が設けられている。サポート部材２２は、上面２２ａ及び下面が、中空部分１２の内面に嵌合した略直方体の形状をしている。サポート部材２２は、オーバーハング部１１の下方に配置されている。サポート部材２２の＋Ｘ軸方向側及び−Ｘ軸方向側は中空のままとなっている。サポート部材２２の上面２２ａは、ギャップ３０を介してオーバーハング部１１の下面１１ａに対向している。オーバーハング部１１とサポート部材２２との境界面の略全体に0.3〜0.8mmのギャップが設けられている。オーバーハング部１１とサポート部材２２と間のギャップ３０は、金属粉末で満たされている。

また、サポート部材２２と、中空部分１２の下方の金属部材１０との間にもギャップ３２が設けられている。ギャップ３２は、例えば、0.3〜0.8mmとなっている。ギャップ３２は、例えば、ハニカム構造もしくはハニカム構造以外の任意の構造のサポート部材２０を含むアンカー膜（図示せず）により構成されている。

図４（ｂ）に示すように、サポート部材２２には、Ｙ軸方向に垂直な面で構成された４つの分割溝３１が設けられている。分割溝３１は、0.3〜0.8mm、例えば、0.5mmのギャップ３０となっている。これにより、サポート部材２２は上方から見て５つの部分２３に分割されている。このように、各部分２３は、分割溝３１を介して層状に形成されている。

さらに、図４（ａ）及び（ｃ）に示すように、分割された各部材２３は、上部２３ａ、中部２３ｂ、下部２３ｃにそれぞれ分割溝３１により分割されている。中部２３ｂは、正面側（−Ｙ軸方向側）から取り出しやすいように、正面側の面が、奥側（＋Ｙ軸方向側）の面よりも広くなった楔形の形状となっている。上部２３ａ及び下部２３ｃは、奥側の面が正面側の面より広くなった台形の形状となっている。上部２３ａ、中部２３ｂ、下部２３ｃにおいて、＋Ｘ軸方向側の面及び−Ｘ軸方向側の面には、引き剥がし用のフランジ２４が設けられている。

次に、実施形態２に係る金属部材１０の製造方法を説明する。まず、金属部材１０及びサポート部材２２の形成方法を説明する。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、造形層を繰り返し形成することによって、中空部分１２及びオーバーハング部１１を有する金属部材１０を、オーバーハング部１１を支持するサポート部材２２と共に造形する。これにより、台座４０上に、金属部材１０及びサポート部材２２を形成する。サポート部材２２を形成する際には、分割溝３１を含むように形成する。このようにして、サポート部材２２を複数に分割して形成する。上述の実施形態１と同様に、STL形式の3Dデータをもとに、3Dプリンタにより制御する。

次に、サポート部材２２の除去方法を説明する。まず、未溶融・未凝固の金属粉末を台座４０上の金属部材１０及びサポート部材２０から払い出す。次に、金属部材１０及びサポート部材２０を台座４０から切り離す。次に、金属部材１０からサポート部材２０を分離除去する。なお、中空部分１２の内部のサポート部材２２を金属部材１０から分離除去した後に、金属部材１０及びサポート部材２０を台座４０から切り離してもよい。

図５（ａ）〜（ｃ）は、実施形態２に係るサポート部材の除去方法を例示した側面図である。

図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、サポート部材２２の＋Ｘ軸方向側及び−Ｘ軸方向側の隙間より、把持用のペンチで中部２３ｂに設けられたフランジ２４を掴み、中部２３ｂをサポート部材２２から引き剥がす。中部２３ｂを一つ引き剥がすと、その部分が隙間となる。

次に、図５（ｂ）に示すように、中部２３ｂを引き剥がした後は、同様に、上部２３ａのフランジ２４を把持用のペンチで掴み、上部２３ａを引き剥がす。その後で、図５（ｃ）に示すように、下部２３ｃのフランジ２４を把持用のペンチで掴み、下部２３ｃを引き剥がす。なお、上部２３ａと下部２３ｃとの引き剥がす順番を逆にしてもよい。

本実施形態によれば、中空部分１２を有する金属部材１０を、3Dプリンタにより形成することができる。また、中空部分１２の上方に位置するオーバーハング部１１を、オーバーハング部１１を支持するサポート部材２２と共に形成することができる。

例えば、指向性エネルギー堆積法（Direct Metal Deposition）で焼成しながら、焼成体を、専用機のＢ軸及びＣ軸で変位させ、オーバーハング状態にならないように焼成させる方法がある。しかし、そのような方法では、中空部分１２を有する金属部材１０や、立体交差を有する金属部材１０を形成することができない。

しかしながら、本実施形態では、上述のように、中空部分１２を有する金属部材１０を形成することができ、この製造方法を応用すれば、立体交差を有する金属部材１０も形成することができる。自動車部品等では、機能上、中空部分１２や立体交差形状が必要となるので、本実施形態を、自動車部品の製造に適用することができる。

また、本実施形態では、サポート部材２２を複数に分割して形成している。すなわち、サポート部材２２を、分割溝３１により、小さな部分２３に分割している。そして、正面側の部分２３から、順番に引き剥がすことにより、サポート部材２２を小さな部分２３として引き剥がすことができる。よって、サポート部材２２の分離除去をさらに容易にすることができる。また、引き剥がす際に必要な力を小さくすることができる。これ以外の効果は、実施形態１と同様である。

（実施形態３）
図６は、実施形態３に係る金属部材の製造方法において、金属部材及びサポート部材を例示した図であり、（ａ）は、正面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡの拡大図であり、（ｃ）は、上面図であり、（ｄ）は、側面図である。

図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、金属部材１０は、中央に中空部分１２を有し、中空部分１２の上方には、オーバーハング部１１が形成されている。中空部分１２の内部には、中実のサポート部材２２が設けられている。

オーバーハング部１１とサポート部材２２との境界面の略全体には、0.3〜0.8mmのギャップ３０が設けられている。オーバーハング部１１とサポート部材２２と間のギャップ３０は、金属粉末で満たされている。

サポート部材２２と、中空部分１２の下方の金属部材１０との間にもギャップ３２が設けられている。ギャップ３２は、例えば、0.3〜0.8mmとなっている。ギャップ３２は、例えば、ハニカム構造もしくはハニカム構造以外の任意の構造のサポート部材２０を含むアンカー膜２５により構成されている。

図６（ｃ）及び（ｄ）に示すように、サポート部材２２は、実施形態２と同様に、分割溝３１により、上方から見て５つの部分２３に分割されている。図６（ａ）及び（ｄ）に示すように、分割された各部材２３は、分割溝３１によって、上部２３ａと下部２３ｃとに分割されている。上部２３ａ及び下部２３ｃにはフランジ２４が設けられていない。

しかしながら、上部２３ａ及び下部２３ｃの正面側の面には凹部２６が設けられている。凹部２６は正面から見て、例えば、四角形の形状をしている。四角形の対角線がＸ軸方向及びＺ軸方向を向いている。よって、凹部２６の側面の内、下方に向いた面２６ａと、水平面との角度は、例えば、30°以上となっており、オーバーハング部１１とならないようになっている。その他の構成は実施形態２と同様である。なお、凹部２６の形状は、四角形に限らない。六角穴、星型穴でもよい。

次に、実施形態３に係る金属部材１０の製造方法を説明する。まず、金属部材１０及びサポート部材２２の形成方法を説明する。図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、造形層を繰り返し形成することによって、中空部分１２及びオーバーハング部１１を有する金属部材１０を、オーバーハング部１１を支持するサポート部材２２と共に造形する。これにより、台座４０上に、金属部材１０及びサポート部材２２を形成する。サポート部材２２を形成する際には、分割溝３１及び凹部２６を含むように形成する。本実施形態でも、サポート部材２２を複数に分割して形成する。上述の実施形態１と同様に、STL形式の３Ｄデータをもとに、3Dプリンタにより制御する。

次に、サポート部材２２の除去方法を説明する。まず、未溶融・未凝固の金属粉末を台座４０上の金属部材１０及びサポート部材２０から払い出し、金属部材１０及びサポート部材２０を台座４０から切り離すまでは実施形態２と同様である。

次に、金属部材１０からサポート部材２０を分離除去する。サポート部材２２に形成された凹部２６にレンチ等を挿入する。そして、レンチを捩ることにより、サポート部材２２を金属部材１０から分離除去する。なお、中空部分１２の内部のサポート部材２２を金属部材１０から分離除去した後に、金属部材１０及びサポート部材２０を台座４０から切り離してもよい。

本実施形態によれば、サポート部材２２に形成させた凹部２６にレンチ等を挿入し、レンチを捩ることにより、サポート部材２２の各部分を分離除去することができる。よって、サポート部材２２を極めて容易に分離除去することができる。また、フランジ２４を形成する必要がないので、製造時間を短縮することができる。それ以外の効果は、実施形態１及び２と同様である。

以上、本発明に係る金属部材の製造方法についての実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。

例えば、サポート部材２０として、ハニカム構造のサポート部材２１及び中実のサポート部材２２を示したが、これらに限らない。オーバーハング部１１を支持できれば、任意の形状のサポート部材２０を用いてもよい。また、上述の実施形態において、ハニカム構造のサポート部材２１の代わりに、中実のサポート部材２２を用いてもよいし、その逆でもよい。

１０ 金属部材
１１ オーバーハング部
１１ａ 下面
１２ 中空部分
２０、２１、２２ サポート部材
２２ａ 上面
２３ 部分
２３ａ 上部
２３ｂ 中部
２３ｃ 下部
２４ フランジ
２５ アンカー膜
２６ 凹部
２６ａ 面
３０、３２ ギャップ
３１ 分割溝
４０ 台座
４０ａ 上面

Claims (2)

1. 台座上に敷き詰めた金属粉末層の所定領域に光ビームを照射して、選択的に溶融・凝固させた造形層を繰り返し形成することによって、オーバーハング部を有する金属部材を、前記オーバーハング部を支持するサポート部材と共に造形する、金属部材の製造方法であって、
   前記金属部材は、中央に中空部分を有し、前記中空部分の上方に、前記オーバーハング部を有し、
   前記中空部分の内部に、中実の前記サポート部材を形成し、
   前記オーバーハング部と前記サポート部材との境界面の略全体に0.3〜0.8mmのギャップを設け、
   前記サポート部材と、前記中空部分の下方の前記金属部材との間に、ハニカム構造を含むアンカー膜を形成し、
   前記サポート部材に、前記サポート部材を前記金属部材から分離除去するための凹部を形成する、
   金属部材の製造方法。
2. 前記サポート部材を複数に分割して形成する請求項１に記載の金属部材の製造方法。

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