JP2000094530A - Apparatus and method for shaping - Google Patents

Apparatus and method for shaping

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JP2000094530A
JP2000094530A JP10288824A JP28882498A JP2000094530A JP 2000094530 A JP2000094530 A JP 2000094530A JP 10288824 A JP10288824 A JP 10288824A JP 28882498 A JP28882498 A JP 28882498A JP 2000094530 A JP2000094530 A JP 2000094530A
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molding
thermosetting
electromagnetic induction
electromagnet
magnetic force
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Shinji Ueda
伸治 上田
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify a constitution and to broaden a selecting width of a shaping material by generating an induced current in a material by electromagnetic induction, partly thermosetting the material with a Joule heat by the induced current, and shaping the material in a desired shape. SOLUTION: A thermosetting conductive material 1 is mounted on a base constituted of a non-thermally conductive material 3, and an electromagnet 2 is disposed at an upper side of the material 1. The electromagnet 2 is provided on an X-Y table to be movable to a desired position on the material 1. The electromagnet 2 is disposed at a position to be solidified of the material 1 based on CAD data or the like, a direction of a magnetic flux by the electromagnet 2 is inverted, and a magnetic field strength is changed to generate an eddycurrent in the material 1. The eddycurrent generates a Joule heat in the material 1 to cure the material 1. After the curing is continuously conducted and the material 1 is cured in a desired shape, an uncured conductive material 1 is removed, thereby obtaining a desired shaped material.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、造形装置及び造形
方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molding apparatus and a molding method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の造形装置として、積層造形装置に
ついて述べる。
2. Description of the Related Art As a conventional molding apparatus, a lamination molding apparatus will be described.

【0003】参考文献として光アライアンス1997.9 の
特集からの抜粋を以下に記す。
The following is an excerpt from a special feature of the Optical Alliance 1997.9 as a reference.

【0004】(造形原理)三次元CADで設計された立
体像からスライスデータを取り出し、順次積層すること
で立体像を取り出す方法である。言い換えれば、等高線
上に沿って切った厚紙を重ねて立体地図を作るのと同じ
手法である。これを三次元CADのデータを基にして各
層を自動的に作り、さらに積層も自動的に行うところに
積層造形法の特徴がある。次に各積層法の詳細を見てい
く。
(Principle of modeling) This is a method of extracting slice data from a three-dimensional image designed by three-dimensional CAD and sequentially stacking the slice data to extract a three-dimensional image. In other words, this is the same method as creating a three-dimensional map by overlapping cardboard cut along contour lines. There is a feature of the additive manufacturing method in that each layer is automatically created based on the data of the three-dimensional CAD, and further, the lamination is automatically performed. Next, details of each lamination method will be described.

【0005】(各造形法の特徴)各造形法の特徴を簡単
にまとめると、「光造形法」は一番古く発明されたもの
で、微細で高精度化できるが、装置がやや大きく、高価
であると言う欠点がある。「粉末焼結法」はダイレクト
に型ができる点が最大の特徴であるが、装置がやや大き
く、高価と言う欠点がある。
(Characteristics of each molding method) To briefly summarize the characteristics of each molding method, the "optical molding method" is the earliest invention, and can be made finer and more precise, but the apparatus is rather large and expensive. There is a disadvantage that it is. The greatest feature of the "powder sintering method" is that a mold can be directly formed, but it has the disadvantage that the apparatus is rather large and expensive.

【0006】「インクジェット法」は最も新しい方式で
あり、最大の特撒は装置が安いと言う点である。「樹脂
押し出し法」は近年装置価格を安くし、装置を小型化
し、特徴を出そうとしているが、精度及び強度に難があ
る。「シート積層法」は造形速度が速く、大型造形物に
適し、価格は適当と言う特徴がある。
[0006] The "ink-jet method" is the newest method, and the biggest special feature is that the apparatus is inexpensive. In recent years, the "resin extrusion method" has been trying to reduce the price of the apparatus, downsize the apparatus, and provide features, but it has difficulty in accuracy and strength. The "sheet laminating method" is characterized in that the molding speed is high, suitable for large molded objects, and the price is appropriate.

【0007】(光造形法)積層造形法を代表する造形法
である。「光造形法」とは、コンピュータ制御により、
紫外線レーザを感光材料(紫外線硬化樹脂)に照射し、
層状に硬化させ、積層することによって立体形状を生成
する技法である。
(Stereolithography) This is a molding method representative of the additive manufacturing method. "Stereolithography" means, by computer control,
Irradiate the photosensitive material (ultraviolet curing resin) with an ultraviolet laser,
This is a technique of creating a three-dimensional shape by curing in layers and laminating.

【0008】図8は、この光造形法の概念図である。FIG. 8 is a conceptual diagram of this stereolithography.

【0009】先ずデータに基づき紫外線レーザによって
タンク内の紫外線硬化樹脂表面に断面形状を描くように
走査する。該レーザ光線の当たった部分が液体から固体
に硬化し、エレベータ上に第一層分の断面体が形成され
る。次いでエレベータを一層分降下させ、第一層目と同
様に第二層目を形成する。この繰り返しにより最終層ま
で断面体を形成し、最後にエレベータを引き上げて後処
理することにより、目的とする三次元モデルが完成す
る。
First, based on the data, an ultraviolet laser scans the surface of the ultraviolet curable resin in the tank so as to draw a sectional shape. The portion hit by the laser beam hardens from a liquid to a solid, and a cross section for the first layer is formed on the elevator. Next, the elevator is lowered by one layer to form a second layer in the same manner as the first layer. By repeating this, a cross section is formed up to the final layer, and finally, the elevator is pulled up and post-processed, thereby completing the target three-dimensional model.

【0010】(粉末焼結法)原料として粉末を使用し、
ビーム加熱による粉末粒子を相互に結合し、積層造形を
行う方法である。
(Powder sintering method) Using powder as a raw material,
This is a method in which powder particles are combined with each other by beam heating to perform additive manufacturing.

【0011】図9は、この粉末焼結法の概念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram of the powder sintering method.

【0012】加熱用のCO2 またはNd−YAGなどの
レーザビームが粉末に照射されると、紛末の表面が溶解
し、互いに接する粉末同士が接合し、焼結された粉末簿
層を作る。次に焼結層を下降させ、再度上面に粉末の薄
層を供給する。この操作を繰り返すことにより立体造形
を行う。粉末材料としては、ワックス、樹脂のほかに樹
脂コーティングした金属や、セラミックス粉末も使用で
きる。
When the powder is irradiated with a laser beam such as CO 2 or Nd-YAG for heating, the surface of the powder is melted, and the powders in contact with each other are joined to form a sintered powder layer. Next, the sintered layer is lowered, and a thin layer of powder is supplied on the upper surface again. Three-dimensional modeling is performed by repeating this operation. As the powder material, besides wax and resin, resin-coated metal and ceramic powder can also be used.

【0013】(インクジェット法)図10は、インクジ
ェット法の概念図である。
(Ink Jet Method) FIG. 10 is a conceptual diagram of the ink jet method.

【0014】インクジェットのノズルより、加熱溶融し
たワックスのような液体を連続的に滴下させ堆積固化さ
せる。また、ノズルから結合用のバインダを滴下し、粉
末を結合する方式もある。
A liquid such as wax melted by heating is continuously dropped from an ink jet nozzle to be deposited and solidified. There is also a method in which a binder for binding is dropped from a nozzle to combine powder.

【0015】(樹脂押し出し法)図11は樹脂押し出し
法の概念図である。
(Resin Extrusion Method) FIG. 11 is a conceptual diagram of the resin extrusion method.

【0016】樹脂押し出し法は、細かいノズルよりワッ
クスや樹脂を押し出し、この細線状樹脂を固化させなが
ら面状の走査をさせることにより、積層造形を行うこと
ができる。原料はペレットまたは線材として供給され、
加熱溶解された後、ノズルより押し出される。この方法
の特徴はロストワックス鋳造用のワックスモデルを制作
できる他、ABSやナイロンなどの汎用樹脂が造形でき
る点にある。
In the resin extrusion method, wax or resin is extruded from a fine nozzle, and a planar scan is performed while solidifying the fine linear resin, thereby enabling lamination molding. Raw materials are supplied as pellets or wires,
After being heated and melted, it is extruded from the nozzle. The feature of this method is that a wax model for lost wax casting can be produced, and a general-purpose resin such as ABS or nylon can be formed.

【0017】(シート積層法)図12はシート積層法の
概念図である。
(Sheet Lamination Method) FIG. 12 is a conceptual diagram of the sheet lamination method.

【0018】シート積層法は、紙や樹脂などのシート材
料をスライスデータで切断しそれを積層する方法であ
る。接着剤の塗布されたロールシート材をCO2 レーザ
で切断する。切断する前に熱ロールで加熱接着し、表面
の一層のみをレーザ切断する重ね切りを行う。シート積
層法で、接着剤とその塗布にコピー機のトナーを使い、
ホットプレスで加熱接着した後、重ね切りにナイフ刃を
使用した方式も開発されている。
The sheet laminating method is a method in which a sheet material such as paper or resin is cut by slice data and laminated. The roll sheet material coated with the adhesive is cut by a CO 2 laser. Prior to cutting, heat bonding is performed with a hot roll, and multiple layers are cut by laser cutting only one surface. In the sheet lamination method, using the toner of the copier for the adhesive and its application,
A method using a knife blade for overlapping cutting after heating and bonding by a hot press has also been developed.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】従来例において述べた
各積層方法について、本発明が解決しようとしている課
題について述べる。
Problems to be solved by the present invention will be described for each laminating method described in the conventional example.

【0020】光造形法においては、紫外線レーザと紫外
線硬化樹脂との組み合わせで構成されるため、積層材料
が紫外線硬化樹脂などの光硬化型の樹脂に限定されるた
め、積層後に必要な強度特性、化学的特性が得られない
場合があった。
In the optical shaping method, since the laminated material is composed of a combination of an ultraviolet laser and an ultraviolet curable resin, the laminated material is limited to a photocurable resin such as an ultraviolet curable resin. Chemical properties could not be obtained in some cases.

【0021】粉末焼結法においてはCO2 やNd−YA
Gなどのレーザを用いるため、装置自体が大きくなり、
また高価でもあった。
In the powder sintering method, CO 2 or Nd-YA
Since a laser such as G is used, the device itself becomes large,
It was also expensive.

【0022】インクジェット法においてはインクジェッ
トのノズルにおいて加熱溶解するために、造形物自体の
耐熱性が問題となっていた。
In the ink jet method, since the ink is heated and melted in the nozzle of the ink jet, the heat resistance of the molded article itself has been a problem.

【0023】樹脂押し出し法は、押し出しノズルの形状
から微細モデルの造形には向かず、造形物自体の強度も
弱かった。
The resin extrusion method was not suitable for forming a fine model due to the shape of the extrusion nozzle, and the strength of the formed product itself was low.

【0024】シート積層法においては大型物の造形には
適しているものの小型造形物用の装置としては装置自体
が大きくなるなどの問題があった。
Although the sheet laminating method is suitable for shaping a large object, there is a problem that the apparatus itself for a small object is large.

【0025】特に、各積層方法においては造形材料が限
定されるため、積層方法によって造形物自体の特性も限
定されていた。
In particular, since the molding material is limited in each laminating method, the characteristics of the molded article itself are also limited by the laminating method.

【0026】そこで本発明では、簡易な構成で造形が行
えると共に造形材料の選択の幅が広い造形装置及び造形
方法の提供を目的としている。
Therefore, an object of the present invention is to provide a molding apparatus and a molding method which can perform molding with a simple configuration and have a wide range of choice of molding materials.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明の造形装置及び造
形方法は、以下の構成を特徴とする。
A molding apparatus and a molding method according to the present invention have the following features.

【0028】〔1〕:導電性でかつ熱硬化する材料、若
しくは導電性物質及び熱硬化物質を有する材料に、磁力
を作用させる電磁誘導発生手段と、該磁力を作用させる
位置を所望の場所に位置決めする位置決め手段を有する
造形装置であって、該電磁誘導発生手段による電磁誘導
によって該材料に誘導電流を発生させ、該誘導電流によ
るジュール熱で該材料を部分的に熱硬化させ、該熱硬化
を該位置決め手段により所望の位置で行なって該材料を
所望の形状に造形することを特徴とする造形装置。
[1]: An electromagnetic induction generating means for applying a magnetic force to a conductive and thermosetting material or a material having a conductive material and a thermosetting material, and a position for applying the magnetic force to a desired position. A molding apparatus having positioning means for positioning, wherein an induced current is generated in the material by electromagnetic induction by the electromagnetic induction generating means, and the material is partially thermoset by Joule heat by the induced current, and the thermosetting is performed. Is performed at a desired position by the positioning means to form the material into a desired shape.

【0029】〔2〕:前記材料が、強磁性体を含んでい
ることを特徴とする〔1〕記載の造形装置。
[2] The molding apparatus according to [1], wherein the material contains a ferromagnetic material.

【0030】〔3〕:〔1〕又は〔2〕に記載の造形装
置において、硬化させた材料を積層する手段を有し、該
積層により立体造形を行うことを特徴とする造形装置。
[3] The molding apparatus according to [1] or [2], further comprising means for laminating the cured material, and performing three-dimensional molding by the lamination.

【0031】〔4〕:〔1〕,〔2〕又は〔3〕に記載
の造形装置において、複数の電磁誘導発生手段を有する
ことを特徴とする造形装置。
[4] A molding apparatus according to [1], [2] or [3], comprising a plurality of electromagnetic induction generating means.

【0032】〔5〕:前記材料に対して複数の方向から
磁力を作用させて渦電流の発生を立体的に行うことを特
徴とする〔4〕記載の造形装置。
[5] The shaping apparatus according to [4], wherein eddy currents are generated three-dimensionally by applying magnetic forces to the material from a plurality of directions.

【0033】〔6〕:前記熱硬化による造形物を再加熱
する手段を有することを特徴とする〔1〕乃至〔5〕記
載の何れか1項に記載の造形装置。
[6] The molding apparatus according to any one of [1] to [5], further including means for reheating the molded article by the thermosetting.

【0034】〔7〕:導電性でかつ熱硬化する材料、若
しくは導電性物質及び熱硬化物質を有する材料に、磁力
を作用させる電磁誘導発生手段と、該磁力を作用させる
位置を所望の場所に位置決めする位置決め手段を有する
造形装置において、該電磁誘導発生手段による電磁誘導
によって該材料に誘導電流を発生させ、該誘導電流によ
るジュール熱で該材料を部分的に熱硬化させ、該熱硬化
を該位置決め手段により所望の位置で行なって該材料を
所望の形状に造形することを特徴とする造形方法。
[7]: An electromagnetic induction generating means for applying a magnetic force to a conductive and thermosetting material or a material having a conductive material and a thermosetting material, and a position for applying the magnetic force to a desired position. In a modeling apparatus having positioning means for positioning, an induced current is generated in the material by electromagnetic induction by the electromagnetic induction generating means, and the material is partially thermoset by Joule heat by the induced current, and the thermosetting is performed by the thermosetting. A shaping method characterized by shaping the material into a desired shape by performing the positioning at a desired position by a positioning means.

【0035】〔8〕:前記材料が、強磁性体を含んでい
ることを特徴とする〔7〕記載の造形方法。
[8] The molding method according to [7], wherein the material contains a ferromagnetic material.

【0036】[0036]

〔9〕:〔7〕又は〔8〕に記載の造形方
法において、硬化させた材料を積層して立体造形を行う
ことを特徴とする造形方法。
[9]: A molding method according to [7] or [8], wherein three-dimensional molding is performed by laminating cured materials.

【0037】〔10〕:〔7〕,〔8〕又は[10]: [7], [8] or

〔9〕に記
載の造形方法において、複数の電磁誘導発生手段を用い
たことを特徴とする造形方法。
The molding method according to [9], wherein a plurality of electromagnetic induction generating means are used.

【0038】〔11〕:前記材料に対して複数の方向か
ら磁力を作用させて渦電流の発生を立体的に行うことを
特徴とする〔10〕記載の造形方法。
[11] The molding method according to [10], wherein eddy currents are three-dimensionally generated by applying a magnetic force to the material from a plurality of directions.

【0039】〔12〕:前記熱硬化による造形物を再加
熱することを特徴とする〔7〕乃至〔11〕記載の何れ
か1項に記載の造形方法。
[12] The molding method according to any one of [7] to [11], wherein the molded object formed by the thermosetting is reheated.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】〈実施形態1〉図1は、本発明の
実施形態1をよく表わす図面である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS <Embodiment 1> FIG. 1 is a drawing which often shows Embodiment 1 of the present invention.

【0041】図1において、1は熱硬化性の導電材料、
2は電磁誘導発生手段としての電磁石、3は非熱伝導性
材料である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a thermosetting conductive material;
Reference numeral 2 denotes an electromagnet as an electromagnetic induction generating means, and 3 denotes a non-thermally conductive material.

【0042】本形態では、熱硬化性の導電材料1を非熱
伝導性材料3で構成された台の上に載置し、該導電材料
1の上側に電磁石2配置している。該電磁石2は不図示
のXYテーブル上に設けられており、該導電材料1と平
行な面内において互いに直交する2方向(矢印X,Y方
向)に移動され、導電材料1上の所望の位置に移動可能
となっている。
In this embodiment, the thermosetting conductive material 1 is placed on a table made of the non-thermally conductive material 3, and the electromagnet 2 is arranged above the conductive material 1. The electromagnet 2 is provided on an XY table (not shown). The electromagnet 2 is moved in two directions (arrows X and Y directions) orthogonal to each other in a plane parallel to the conductive material 1, and moves to a desired position on the conductive material 1. It is possible to move to.

【0043】而してCADデータ等に基づいて電磁石2
を導電材料1の固化すべき位置に配置し、該電磁石2に
よる磁束の向きを反転させ、磁界の強度を変化させるこ
とにより、熱硬化性の導電材料1に渦電流を発生させ
る。本形態では鉄心にコイルを巻いて電磁石2を構成
し、該コイルに高周波の交流電流を流すことにより磁束
の向きを高速に切り替えて、渦電流を導電材料上に発生
させている。該渦電流は、熱硬化性の導電材料1におい
て、ジュール熱を起こし、該熱硬化性の導電材料1を硬
化させる。そして該CADデータに基づく硬化を連続し
て行い所望の形状に硬化させたのち、未硬化の導電材料
1を除去することにより、所望の造形物を得ることがで
きる。
The electromagnet 2 based on the CAD data and the like
Is arranged at a position where the conductive material 1 is to be solidified, the direction of the magnetic flux by the electromagnet 2 is reversed, and the intensity of the magnetic field is changed, thereby generating an eddy current in the thermosetting conductive material 1. In the present embodiment, an electromagnet 2 is formed by winding a coil around an iron core, and the direction of magnetic flux is switched at high speed by flowing a high-frequency alternating current through the coil to generate an eddy current on the conductive material. The eddy current causes Joule heat in the thermosetting conductive material 1 to cure the thermosetting conductive material 1. Then, after the curing based on the CAD data is continuously performed to cure to a desired shape, the uncured conductive material 1 is removed, so that a desired molded article can be obtained.

【0044】本形態において、造形材料1は導電性でか
つ熱硬化する材料、若しくは導電性物質及び熱硬化物質
を有する材料であれば良く、例えば銀フィラ入りエポキ
シ樹脂、高導電性ポリマー等である。また、該造形材料
は磁力の作用によって誘導電流を生じさせるため、導電
性であり、強磁性体であることが望ましい。
In this embodiment, the molding material 1 may be a conductive and thermosetting material, or a material having a conductive material and a thermosetting material, such as an epoxy resin containing silver filler and a highly conductive polymer. . Further, since the molding material generates an induced current by the action of a magnetic force, it is preferable that the molding material is conductive and is a ferromagnetic material.

【0045】以上のように本形態によれば、電磁誘導の
渦電流を利用することにより、簡易な構成で造形が行う
ことができる。特に本形態の電磁石に交流電流を流して
電磁誘導を行う手段は、光造形法のレーザー装置と比べ
て簡易に構成でき、安価である。
As described above, according to the present embodiment, modeling can be performed with a simple configuration by using the eddy current of electromagnetic induction. In particular, the means for conducting an electromagnetic current by passing an alternating current through the electromagnet of the present embodiment can be configured simply and inexpensively as compared with a laser device of the stereolithography method.

【0046】また、本形態の造形材料は、磁性材料でか
つ導電性材料であればよいため造形材料の選択の幅が広
がった。これにより造形物に所望の物理的特性を選択で
きる幅が広がった。
Further, since the shaping material of the present embodiment only needs to be a magnetic material and a conductive material, the range of choice of the shaping material is widened. This broadens the range in which desired physical properties can be selected for the modeled object.

【0047】〈実施形態2〉本実施形態は、平面状の造
形を行った実施形態1に加え、該平面状の造形物を積層
する手段をもつことにより立体造形を行うものである。
該実施形態1と同一の要素は、同符番を付し、再度の説
明を省略する。
<Embodiment 2> In the present embodiment, in addition to Embodiment 1 in which planar molding is performed, three-dimensional molding is performed by having means for laminating the planar molded object.
The same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

【0048】図2は本実施形態の概念図である。同図に
おいて、4は熱硬化性の導電材料1で満たされた容器、
5は該容器内において上下方向(Z方向)に移動可能に
設けられたエレベータである。
FIG. 2 is a conceptual diagram of the present embodiment. In the figure, reference numeral 4 denotes a container filled with a thermosetting conductive material 1,
Reference numeral 5 denotes an elevator movably provided in the container in a vertical direction (Z direction).

【0049】先ず、CADで入力された形状データをS
TLフォーマットに変換し、造形物の高さを1回の走査
で硬化させる厚さdで割ったN層にスライスしたデータ
として取り出し、最下層のスライスデータに応じて、X
Yテーブル上の電磁石2を走査させ、電磁石2に流す電
流をコントロールすることにより渦電流の発生をコント
ロールし、導電材料1を硬化させてエレベータ上に第一
層分の断面体が形成される。次いでエレベータ5を一層
分降下させ、第1層目と同様に第二層目を形成する。こ
の繰り返しにより最終層(第N層)まで断面体を形成
し、最後にエレベータ5を引き上げて後処理することに
より、目的とする三次元モデルが完成する。
First, the shape data input by CAD is converted to S
Converted to the TL format, and taken out as data sliced into N layers obtained by dividing the height of the modeled object by the thickness d to be cured in one scan, and according to the slice data of the lowermost layer, X
By scanning the electromagnet 2 on the Y table and controlling the current flowing through the electromagnet 2, the generation of the eddy current is controlled, and the conductive material 1 is cured to form a cross section for the first layer on the elevator. Next, the elevator 5 is lowered by one layer to form a second layer similarly to the first layer. By repeating this, a cross-sectional body is formed up to the final layer (N-th layer), and finally, the elevator 5 is pulled up and post-processed, thereby completing a target three-dimensional model.

【0050】該後処理としては、未硬化の導電材料1の
除去、不要部分の切削、モデル全体の再加熱などを行
う。
As the post-processing, the uncured conductive material 1 is removed, unnecessary parts are cut, and the entire model is reheated.

【0051】〈実施形態3〉本形態は実施形態1と比べ
電磁石2をアレイ状に配置した点が異なっている。尚、
その他の構成は同一であるので、同一要素に同符番を付
し、再度の説明を省略している。
Embodiment 3 This embodiment is different from Embodiment 1 in that the electromagnets 2 are arranged in an array. still,
Since other configurations are the same, the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.

【0052】本形態では、該電磁石2をアレイ状に配置
したことにより、渦電流の発生を平面状において同時に
行い、ジュール熱による硬化速度を早める事ができる。
In the present embodiment, by arranging the electromagnets 2 in an array, eddy currents can be simultaneously generated in a plane and the curing speed by Joule heat can be increased.

【0053】また、該アレイ状に並べられた電磁石2を
コントロールすることにより、渦電流の発生を平面上に
自在にコントロールすることが可能である。
By controlling the electromagnets 2 arranged in an array, it is possible to freely control the generation of eddy currents on a plane.

【0054】この概念図を図3に示す。FIG. 3 shows this conceptual diagram.

【0055】渦電流は、磁界の変化に対して発生するも
のである。また、複数の電磁石2から誘起される磁界
は、各電磁石から誘起される磁界のベクトル和で表わさ
れる。そこで、各電磁石2から誘起される磁界の変化を
導電材料1の各点において算出することにより、渦電流
の大きさを求めることができる。該渦電流の大きさから
発生するジュール熱が求められ、造形材料の硬化を制御
することができる。
The eddy current is generated in response to a change in the magnetic field. Further, the magnetic field induced from the plurality of electromagnets 2 is represented by a vector sum of the magnetic fields induced from each electromagnet. Therefore, the magnitude of the eddy current can be obtained by calculating the change in the magnetic field induced by each electromagnet 2 at each point of the conductive material 1. Joule heat generated from the magnitude of the eddy current is required, and curing of the molding material can be controlled.

【0056】〈実施形態4〉本形態では、電磁石2を3
次元の方向に複数配置して渦電流の発生を立体的に自在
に制御することにより、一括して立体造形を行うもので
ある。
<Embodiment 4> In this embodiment, the electromagnet 2 is
By three-dimensionally controlling the generation of eddy currents in a three-dimensional manner by arranging a plurality of them in a three-dimensional direction, three-dimensional modeling is performed collectively.

【0057】図4は、本形態の概念図である。尚、同図
には、電磁石2の一部を省略して容器4の上面と右側面
にのみ電磁石2を示しているが、実際には前後面、左側
面、下面にも配置している。
FIG. 4 is a conceptual diagram of the present embodiment. Although FIG. 2 shows the electromagnet 2 only on the upper surface and the right side of the container 4 with a part of the electromagnet 2 omitted, the electromagnet 2 is actually arranged on the front and rear surfaces, the left side, and the lower surface.

【0058】実施形態3でも述べたように複数の電磁石
2から誘起される磁界の変化を求めることにより同様に
造形材料の硬化を制御することができる。
As described in the third embodiment, the curing of the molding material can be similarly controlled by determining the change in the magnetic field induced from the plurality of electromagnets 2.

【0059】以上のように本形態によれば、立体的に渦
電流を制御することにより立体物を一括して制作でき、
高速な立体造形が可能となる。これにより装置自体の小
型化が可能となった。また、一括して造形を行うため、
造形材料の選択によっては、積層造形装置によく見られ
る支え柱を省くことができ、無駄な造形材料の使用およ
び支え柱の切除および研磨などの後加工を大幅に削減す
ることを可能とした。
As described above, according to this embodiment, a three-dimensional object can be produced collectively by controlling the eddy current three-dimensionally.
High-speed three-dimensional modeling becomes possible. As a result, the size of the device itself can be reduced. Also, since the molding is performed in a lump,
Depending on the selection of the modeling material, the support column often seen in the additive manufacturing apparatus can be omitted, and use of useless modeling material and post-processing such as cutting and polishing of the column can be significantly reduced.

【0060】〈その他〉 (1)上記実施形態2では、容器上方に開放された水平
な気−液境界面に対して大気側から磁力を作用させる自
由液面法を示したが、これに限らず、図5に示すように
容器底面の下方から磁力を作用させて該底面とエレベー
タに挟まれた層状の導電材料1を硬化させ、この硬化後
にエレベータ4を上昇させて硬化した部分を底面から引
き離し、該硬化部分と底面との間に未硬化導電材料1を
侵入させて次の層を形成する規制液面法であっても良
い。
<Others> (1) In the second embodiment, the free liquid level method in which a magnetic force acts on the horizontal gas-liquid boundary surface opened above the container from the atmosphere side is described. Instead, as shown in FIG. 5, a magnetic force is applied from below the bottom of the container to cure the layered conductive material 1 sandwiched between the bottom and the elevator, and after this curing, the elevator 4 is raised to remove the cured portion from the bottom. A regulated liquid level method may be used in which the uncured conductive material 1 is separated between the cured portion and the bottom surface to form a next layer.

【0061】(2)図6は、粉末の導電性材料を用いた
場合の概念図である。
(2) FIG. 6 is a conceptual diagram when a powdered conductive material is used.

【0062】磁性材料で且つ熱硬化型の導電性材料とし
ての粉末1が粉末カートリッジ6よりシリンダ7上に供
給され、電磁誘導発生手段2による磁力の作用により該
粉末にジュール熱が生じ、該粉末1の表面が溶解して互
いに接合(硬化)して薄層を形成する。次ぎにこの薄層
を下降させ、再度上面に粉末の薄層を供給し、これを繰
り返すことにより立体造形を行う。
The powder 1 as a magnetic material and a thermosetting conductive material is supplied from the powder cartridge 6 onto the cylinder 7, and the magnetic force generated by the electromagnetic induction generating means 2 generates Joule heat in the powder. 1 are melted and joined (hardened) to each other to form a thin layer. Next, the thin layer is lowered, a thin layer of powder is supplied again to the upper surface, and this is repeated to perform three-dimensional modeling.

【0063】(3)図7は、インクジェット法の概念図
である。
(3) FIG. 7 is a conceptual diagram of the ink jet method.

【0064】インクジェットのノズルより、液状の熱硬
化型導電性材料1を連続的に滴下させ、該滴下した導電
性材料1に対し電磁誘導発生手段2により磁力を作用さ
せて加熱し、堆積硬化させる。
A liquid thermosetting conductive material 1 is continuously dropped from an ink jet nozzle, and the dropped conductive material 1 is heated by applying a magnetic force to the dropped conductive material 1 by an electromagnetic induction generating means 2 to be deposited and hardened. .

【0065】(4)上記実施形態では、電磁誘導発生手
段2をCADデータに基づいて走査させたが、本発明は
これに限らず、操作者が所望の形状となるように任意に
移動走査するものや、ならい盤のならい削りのように、
型に当てた触針の変位にならって電磁誘導発生手段2を
移動させるもの等であっても良い。
(4) In the above embodiment, the electromagnetic induction generating means 2 is scanned based on CAD data. However, the present invention is not limited to this, and the operator can arbitrarily move and scan so as to have a desired shape. Like the thing and the shaving of a copying board,
The electromagnetic induction generating means 2 may be moved according to the displacement of the stylus applied to the mold.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電磁誘導
の渦電流を利用することにより、簡易な構成で造形が行
えると共に造形材料の選択の幅が広い造形装置及び造形
方法を提供できる。
As described above, according to the present invention, by utilizing the eddy current of electromagnetic induction, it is possible to provide a molding apparatus and a molding method which can perform molding with a simple configuration and have a wide range of selection of molding materials. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施形態1の概略図FIG. 1 is a schematic diagram of Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 本発明の実施形態2の概略図FIG. 2 is a schematic diagram of Embodiment 2 of the present invention.

【図3】 本発明の実施形態3の概略図FIG. 3 is a schematic diagram of Embodiment 3 of the present invention.

【図4】 本発明の実施形態4の概略図FIG. 4 is a schematic diagram of Embodiment 4 of the present invention.

【図5】 本発明に係る他の形態の概略図FIG. 5 is a schematic view of another embodiment according to the present invention.

【図6】 本発明に係る他の形態の概略図FIG. 6 is a schematic view of another embodiment according to the present invention.

【図7】 本発明に係る他の形態の概略図FIG. 7 is a schematic view of another embodiment according to the present invention.

【図8】 従来の光造形法の概念図FIG. 8 is a conceptual diagram of a conventional stereolithography method.

【図9】 従来の粉末焼結法の概念図FIG. 9 is a conceptual diagram of a conventional powder sintering method.

【図10】 従来のインクジェット法の概念図FIG. 10 is a conceptual diagram of a conventional inkjet method.

【図11】 従来の樹脂押し出し法の概念図FIG. 11 is a conceptual diagram of a conventional resin extrusion method.

【図12】 従来のシート積層法の概念図FIG. 12 is a conceptual diagram of a conventional sheet laminating method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.熱硬化性の導電材料 2.電磁石 3.非熱伝導性材料 4.容器 5.エレベータ 1. 1. Thermosetting conductive material Electromagnet 3. 3. Non-thermally conductive material Container 5. elevator

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電性でかつ熱硬化する材料、若しくは
導電性物質及び熱硬化物質を有する材料に、磁力を作用
させる電磁誘導発生手段と、該磁力を作用させる位置を
所望の場所に位置決めする位置決め手段を有する造形装
置であって、 該電磁誘導発生手段による電磁誘導によって該材料に誘
導電流を発生させ、該誘導電流によるジュール熱で該材
料を部分的に熱硬化させ、該熱硬化を該位置決め手段に
より所望の位置で行なって該材料を所望の形状に造形す
ることを特徴とする造形装置。
1. An electromagnetic induction generating means for applying a magnetic force to a conductive and thermosetting material or a material having a conductive material and a thermosetting material, and a position for applying the magnetic force to a desired position. A shaping apparatus having positioning means, wherein an induced current is generated in the material by electromagnetic induction by the electromagnetic induction generating means, and the material is partially thermally cured by Joule heat by the induced current, and the thermal curing is performed by the thermal curing. A shaping apparatus, wherein the shaping is performed at a desired position by a positioning means to shape the material into a desired shape.
【請求項2】 前記材料が、強磁性体を含んでいること
を特徴とする請求項1記載の造形装置。
2. The molding apparatus according to claim 1, wherein the material includes a ferromagnetic material.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の造形装置におい
て、硬化させた材料を積層する手段を有し、該積層によ
り立体造形を行うことを特徴とする造形装置。
3. The molding apparatus according to claim 1, further comprising means for laminating a cured material, and performing three-dimensional molding by the lamination.
【請求項4】 請求項1,2又は3に記載の造形装置に
おいて、複数の電磁誘導発生手段を有することを特徴と
する造形装置。
4. The molding apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of electromagnetic induction generating means.
【請求項5】 前記材料に対して複数の方向から磁力を
作用させて渦電流の発生を立体的に行うことを特徴とす
る請求項4記載の造形装置。
5. The molding apparatus according to claim 4, wherein an eddy current is generated three-dimensionally by applying a magnetic force to the material from a plurality of directions.
【請求項6】 前記熱硬化による造形物を再加熱する手
段を有することを特徴とする請求項1乃至5記載の何れ
か1項に記載の造形装置。
6. The molding apparatus according to claim 1, further comprising a unit for reheating the molded article formed by the thermosetting.
【請求項7】 導電性でかつ熱硬化する材料、若しくは
導電性物質及び熱硬化物質を有する材料に、磁力を作用
させる電磁誘導発生手段と、該磁力を作用させる位置を
所望の場所に位置決めする位置決め手段を有する造形装
置において、 該電磁誘導発生手段による電磁誘導によって該材料に誘
導電流を発生させ、該誘導電流によるジュール熱で該材
料を部分的に熱硬化させ、該熱硬化を該位置決め手段に
より所望の位置で行なって該材料を所望の形状に造形す
ることを特徴とする造形方法。
7. An electromagnetic induction generating means for applying a magnetic force to a conductive and thermosetting material or a material having a conductive material and a thermosetting material, and a position for applying the magnetic force to a desired position. A shaping apparatus having positioning means, wherein an induction current is generated in the material by electromagnetic induction by the electromagnetic induction generation means, and the material is partially thermoset by Joule heat by the induction current, and the thermosetting is performed by the positioning means. And forming the material into a desired shape by performing at a desired position.
【請求項8】 前記材料が、強磁性体を含んでいること
を特徴とする請求項7記載の造形方法。
8. The molding method according to claim 7, wherein the material includes a ferromagnetic material.
【請求項9】 請求項7又は8に記載の造形方法におい
て、硬化させた材料を積層して立体造形を行うことを特
徴とする造形方法。
9. The molding method according to claim 7, wherein three-dimensional molding is performed by laminating cured materials.
【請求項10】 請求項7,8又は9に記載の造形方法
において、複数の電磁誘導発生手段を用いたことを特徴
とする造形方法。
10. The molding method according to claim 7, 8 or 9, wherein a plurality of electromagnetic induction generating means are used.
【請求項11】 前記材料に対して複数の方向から磁力
を作用させて渦電流の発生を立体的に行うことを特徴と
する請求項10記載の造形方法。
11. The molding method according to claim 10, wherein an eddy current is generated three-dimensionally by applying a magnetic force to the material from a plurality of directions.
【請求項12】 前記熱硬化による造形物を再加熱する
ことを特徴とする請求項7乃至11記載の何れか1項に
記載の造形方法。
12. The molding method according to claim 7, wherein the molded object formed by the thermosetting is reheated.
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