JP2001334580A - Apparatus and method for three-dimensional molding - Google Patents

Apparatus and method for three-dimensional molding

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JP2001334580A
JP2001334580A JP2000153160A JP2000153160A JP2001334580A JP 2001334580 A JP2001334580 A JP 2001334580A JP 2000153160 A JP2000153160 A JP 2000153160A JP 2000153160 A JP2000153160 A JP 2000153160A JP 2001334580 A JP2001334580 A JP 2001334580A
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Japan
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modeling
dimensional
layer
powder
binder
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JP2000153160A
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Japanese (ja)
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Naoki Kubo
直樹 久保
Shigeaki Tochimoto
茂昭 栃本
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a time required for molding and an amount of a powder in the case of three-dimensional molding for generating a three-dimensional molding by using the powder. SOLUTION: An apparatus 100 for three-dimensional molding generates the three-dimensional molding 91 in a molding space 300 in a molding body 31 by discharging a binder from a nozzle head 22 at each time of forming a powder layer by a molding unit 30, and can horizontally move a moving wall member 312 by a driver 35. A size of an upper surface of a molding stage 32 of a layer forming region on which a layer is laminated in the space 300 is changed in association with a movement of the member 312. Thus, the size of the layer forming region can be altered to match the size or the shape of the molding 91, and the time required for molding and the amount of the powder can be reduced.

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、三次元造形技術に
関するものであって、特に、結合剤を付与して粉末を結
合させることにより、三次元造形物を生成する三次元造
形技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional printing technique, and more particularly to a three-dimensional printing technique for producing a three-dimensional printing article by applying a binder to bind powder. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、立体的な造形対象物を平行な
複数の面で切断した各断面に対応する粉末の薄層を結合
剤により順次結合させることによって、造形対象物の三
次元モデルとなる造形物を生成する技術が知られてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a three-dimensional model of a modeling object has been obtained by sequentially bonding thin layers of powder corresponding to respective cross sections obtained by cutting a three-dimensional modeling object by a plurality of parallel surfaces with a binder. 2. Description of the Related Art A technique for generating a shaped object is known.

【0003】このような技術は、ラピッドプロトタイピ
ングと呼ばれる部品試作に利用することができ、例えば
特許2729110号公報に開示されたものがある。こ
の立体造形の具体的な手順を以下で説明する。
[0003] Such a technique can be used for component prototyping called rapid prototyping, such as that disclosed in Japanese Patent No. 2729110. The specific procedure of this three-dimensional modeling will be described below.

【0004】まず、ブレード機構により粉末の薄層を平
らな表面上に均一に拡げる。次に、この粉末の薄層にお
ける所定の領域に対して、ノズルヘッドを走査させてバ
インダ(結合剤)を吐出する。バインダが吐出された領
域の粉末材料は、接合状態となるとともに、既に形成済
の下層とも結合する。そして、造形物全体が完成するま
で、粉末層を上部に順次沈積させて、バインダを吐出す
る工程を繰り返す。最終的に、バインダが付着されなか
った領域は、粉末が個々に独立した状態、すなわち、互
いに非結合な状態であるため、造形物を装置から取り出
す際に落下させることで分離する。以上により、所望の
三次元造形物が得られることとなる。
First, a thin layer of powder is spread evenly on a flat surface by a blade mechanism. Next, a binder (binder) is discharged by scanning the nozzle head to a predetermined region in the thin layer of the powder. The powder material in the region from which the binder has been discharged is brought into a bonding state and is also bonded to the already formed lower layer. Then, the steps of sequentially depositing the powder layer on the upper portion and discharging the binder are repeated until the entire model is completed. Finally, the region to which the binder has not been adhered is separated by dropping when the molded object is taken out of the apparatus, since the powder is in an independent state, that is, in a state of being unbonded to each other. As described above, a desired three-dimensional structure can be obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の三次
元造形装置では、粉末の層が順次積層される造形空間の
水平方向の大きさは装置固有の大きさとして固定されて
いた。すなわち、造形物の大きさや形状に関わらず、水
平方向に関して一定の大きさ(広さ)の粉末層を積層し
て造形を行っていた。したがって、造形物の水平面への
投影面積が小さい場合であっても、一定の大きさ有する
粉末層を形成する必要があった。その結果、小さな造形
物を生成する場合であっても、必要以上に大きい粉末層
を形成する必要があり、造形に時間を要したり、造形に
寄与しない粉末を多く使用する場合があった。
By the way, in the conventional three-dimensional modeling apparatus, the horizontal dimension of the modeling space in which the powder layers are sequentially stacked is fixed as a size inherent to the apparatus. That is, regardless of the size or shape of the modeled object, the modeling is performed by laminating a powder layer having a constant size (width) in the horizontal direction. Therefore, it is necessary to form a powder layer having a fixed size even when the projected area of the model on the horizontal plane is small. As a result, even when a small molded object is generated, it is necessary to form an unnecessarily large powder layer, which sometimes takes a long time for molding or uses a large amount of powder that does not contribute to molding.

【0006】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、粉末を用いる三次元造形において造形時間およ
び粉末の使用量の削減を図ることを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to reduce the molding time and the amount of powder used in three-dimensional molding using powder.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、粉末
材料に結合剤を付与して結合させることにより造形対象
物に対応する三次元造形物を生成する三次元造形装置で
あって、三次元造形物の生成が行われる造形空間内にお
いて所定の積層方向に対して垂直に広がる層形成領域上
に粉末材料の層を順次積層して形成する層形成手段と、
前記層形成手段が前記層を形成するごとに前記層に対し
て結合剤を含む材料を付与することにより、造形対象物
を平行な複数の面で切断した切断面に対応する前記粉末
材料の結合体を順次形成する付与手段と、前記造形空間
を形成するとともに前記層形成領域の大きさを変更する
ことが可能とされた造形部とを備える。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional printing apparatus for producing a three-dimensional printing object corresponding to a printing object by applying a bonding agent to a powder material to bond the powder material. Layer forming means for sequentially stacking and forming layers of the powder material on a layer forming region extending perpendicularly to a predetermined stacking direction in a forming space in which a three-dimensional structure is generated,
By applying a material containing a binder to the layer each time the layer forming means forms the layer, bonding of the powder material corresponding to a cut surface obtained by cutting the modeling object along a plurality of parallel surfaces. An applying means for sequentially forming a body, and a shaping portion capable of forming the shaping space and changing the size of the layer forming region are provided.

【0008】請求項2の発明は、請求項1に記載の三次
元造形装置であって、前記造形部が、前記層形成領域の
大きさを変更する領域変更手段を有する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the three-dimensional modeling apparatus according to the first aspect, wherein the modeling section has a region changing means for changing a size of the layer forming region.

【0009】請求項3の発明は、請求項1または2に記
載の三次元造形装置であって、前記層形成手段が、前記
層形成領域の大きさに応じて前記層の形成に用いられる
前記粉末材料の供給量を変更する。
The invention according to claim 3 is the three-dimensional printing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the layer forming means is used for forming the layer according to the size of the layer forming region. Change the supply of powder material.

【0010】請求項4の発明は、請求項1ないし3のい
ずれかに記載の三次元造形装置であって、前記三次元造
形物の生成に必要な前記層形成領域の大きさが最小とな
るように、前記造形空間内において前記積層方向を向く
軸を中心とする回転方向に対する前記三次元造形物の姿
勢を決定する姿勢決定手段をさらに備える。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the three-dimensional printing apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the size of the layer forming region required for generating the three-dimensional structure is minimized. As described above, the image forming apparatus further includes posture determining means for determining a posture of the three-dimensional structure in a rotation direction about the axis facing the stacking direction in the modeling space.

【0011】請求項5の発明は、請求項1ないし4のい
ずれかに記載の三次元造形装置であって、前記造形部
が、前記層が積層されるステージと、前記ステージの周
囲を前記ステージに対して垂直な壁にて囲む壁部とを有
し、前記壁部が、固定設置された主壁部材と、前記積層
方向に垂直な方向に移動可能な移動壁部材とを有する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the modeling portion includes a stage on which the layers are stacked, and a stage surrounding the stage. And a wall portion surrounded by a wall perpendicular to the stacking direction. The wall portion has a main wall member fixedly installed and a movable wall member movable in a direction perpendicular to the stacking direction.

【0012】請求項6の発明は、請求項5に記載の三次
元造形装置であって、前記ステージが前記壁部に沿って
前記積層方向に移動し、前記移動壁部材の移動に従って
前記ステージの大きさが変化する。
The invention according to claim 6 is the three-dimensional printing apparatus according to claim 5, wherein the stage moves in the stacking direction along the wall, and the stage moves in accordance with the movement of the moving wall member. The size changes.

【0013】請求項7の発明は、粉末材料に結合剤を付
与して結合させることにより造形対象物に対応する三次
元造形物を生成する三次元造形方法であって、(a)三次
元造形物の生成が行われる造形空間内において所定の積
層方向に対して垂直に広がる層形成領域の大きさを変更
する工程と、(b)前記層形成領域上に粉末材料の層を形
成する工程と、(c)前記層に対して結合剤を含む材料を
付与することにより、造形対象物を一の面で切断した切
断面に対応する前記粉末材料の結合体を形成する工程
と、(d)前記工程(b)および(c)を繰り返すことにより、
前記造形対象物を平行な複数の面で切断した切断面に対
応する前記粉末材料の結合体を順次積層形成して前記三
次元造形物を生成する工程とを有する。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional molding method for generating a three-dimensional molded object corresponding to an object to be molded by applying a binder to a powder material and binding the same. A step of changing the size of a layer forming region extending perpendicularly to a predetermined stacking direction in a molding space in which a product is generated; and (b) a step of forming a layer of a powder material on the layer forming region. (C) applying a material containing a binder to the layer to form a combined body of the powdered material corresponding to a cut surface obtained by cutting the modeling object on one surface; (d) By repeating the steps (b) and (c),
A step of sequentially forming and laminating a combined body of the powder material corresponding to a cut surface obtained by cutting the modeling object by a plurality of parallel surfaces to generate the three-dimensional modeling object.

【0014】請求項8の発明は、請求項7に記載の三次
元造形方法であって、前記工程(a)の前に、(e)前記三次
元造形物の生成に必要な前記層形成領域の大きさが最小
となるように、前記造形空間内において前記積層方向を
向く軸を中心とする回転方向に対する前記三次元造形物
の姿勢を決定する工程をさらに有する。
The invention according to claim 8 is the three-dimensional printing method according to claim 7, wherein before the step (a), (e) the layer forming area necessary for generating the three-dimensional printing object is provided. And determining a posture of the three-dimensional structure with respect to a rotation direction about an axis facing the stacking direction in the modeling space so that the size of the three-dimensional structure is minimized.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】<1. 第1の実施の形態> <1.1 三次元造形装置の要部構成>図1は、第1の実
施の形態に係る三次元造形装置100を示す概略図であ
る。なお、図1では説明の便宜上定めたXYZ方向も矢
印にて示している。また、平行斜線を付すことなく細部
の断面を図示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS <1. First Embodiment><1.1 Main Configuration of Three-Dimensional Modeling Apparatus> FIG. 1 is a schematic view showing a three-dimensional modeling apparatus 100 according to a first embodiment. In FIG. 1, XYZ directions defined for the sake of explanation are also indicated by arrows. In addition, the detailed cross section is illustrated without parallel diagonal lines.

【0016】三次元造形装置100は、制御部10、並
びに、制御部10にそれぞれ電気的に接続されたバイン
ダ付与部20、造形部30、粉末供給部40、粉末拡散
部50および赤外線ランプ60を備えて構成される。
The three-dimensional modeling apparatus 100 includes a control unit 10 and a binder providing unit 20, a modeling unit 30, a powder supply unit 40, a powder diffusion unit 50, and an infrared lamp 60, which are electrically connected to the control unit 10, respectively. It is configured with.

【0017】制御部10は、コンピュータ11と、コン
ピュータ11に電気的に接続された駆動制御部12とを
備える。
The control unit 10 includes a computer 11 and a drive control unit 12 electrically connected to the computer 11.

【0018】コンピュータ11は、内部にCPUやメモ
リ等を備えて構成される一般的な卓上型コンピュータ等
である。このコンピュータ11は、三次元の造形物の形
状をモデルデータとしてデータ化し、それを平行な幾層
もの薄い断面体にスライスして得られる断面データを駆
動制御部12に対して出力する。
The computer 11 is a general desk-top type computer or the like which is internally provided with a CPU, a memory and the like. The computer 11 converts the shape of the three-dimensional object into model data as model data, and outputs to the drive control unit 12 cross-sectional data obtained by slicing the data into thin parallel cross-sections.

【0019】駆動制御部12は、バインダ付与部20、
造形部30、粉末供給部40および粉末拡散部50のそ
れぞれを駆動する制御手段である。駆動制御部12は、
コンピュータ11から断面データを取得すると、断面デ
ータに基づいて上記の各部に対して駆動指令を与えるこ
とにより造形部30において粉末材料の一層ごとの粉末
の結合体を順次形成する動作を統括制御する。
The drive control unit 12 includes a binder applying unit 20,
This is control means for driving each of the modeling unit 30, the powder supply unit 40, and the powder diffusion unit 50. The drive control unit 12
When the section data is acquired from the computer 11, a drive command is given to each of the above-described sections based on the section data, so that an operation of sequentially forming a combined body of powders for each layer of the powder material in the modeling section 30 is generally controlled.

【0020】バインダ付与部20は、液状のバインダ
(結合材を含む材料であり、通常の接着剤が用いられて
もよい。)を収容するタンク部21、タンク部21内の
バインダを吐出させるノズルヘッド22、ノズルヘッド
22を水平XY平面で移動させるXY方向移動部23、
および、XY方向移動部23を駆動する駆動部24を備
える。
The binder applying section 20 includes a tank section 21 for storing a liquid binder (a material containing a binder and may be an ordinary adhesive), and a nozzle for discharging the binder in the tank section 21. An XY-direction moving unit 23 for moving the head 22 and the nozzle head 22 on a horizontal XY plane,
And a driving unit 24 for driving the XY direction moving unit 23.

【0021】タンク部21は、それぞれ異なる色のバイ
ンダを収容する複数のタンク(この例では4つのタン
ク)211を備える。具体的には、それぞれのタンク2
11には、Y(イエロー)、M(マジェンタ)、C(シ
アン)の色料の3原色およびW(ホワイト)に着色され
たバインダ(以下では、「着色バインダ」と呼ぶ)が収
容されている。ここで、着色バインダは、粉末と結合し
ても変色しないものであり、長時間経過しても変色・退
色しないものを使用するのが望ましい。
The tank section 21 includes a plurality of tanks (four tanks in this example) 211 each containing a binder of a different color. Specifically, each tank 2
11 stores three primary colors of Y (yellow), M (magenta) and C (cyan) colorants and a binder colored in W (white) (hereinafter referred to as “colored binder”). . Here, the colored binder does not discolor even when combined with the powder, and it is desirable to use a binder that does not discolor or fade even after a long time.

【0022】ノズルヘッド22は、XY方向移動部23
の下部に固定されており、XY方向移動部23とともに
一体となってXY平面内で移動自在となっている。ま
た、ノズルヘッド22はタンク部21のタンク数と同数
の吐出ノズル221を備え、各吐出ノズル221はタン
ク211と4本のチューブ25で連結している。各吐出
ノズル221は、例えばインクジェット方式等で微小な
液滴として各バインダを吐出(噴出)するノズルであ
る。各吐出ノズル221によるバインダの吐出は、駆動
制御部12によって個別に制御され、各吐出ノズル22
1から吐出されるバインダはノズルヘッド22に対向す
る位置に設けられた造形部30の粉末層に付着する。
The nozzle head 22 includes an XY direction moving section 23
And is movable together with the XY-direction moving unit 23 in the XY plane. The nozzle head 22 has the same number of discharge nozzles 221 as the number of tanks in the tank unit 21, and each discharge nozzle 221 is connected to the tank 211 by four tubes 25. Each discharge nozzle 221 is a nozzle that discharges (spouts) each binder as minute droplets by, for example, an inkjet method. The discharge of the binder by each discharge nozzle 221 is individually controlled by the drive control unit 12, and each discharge nozzle 22
The binder discharged from 1 adheres to the powder layer of the modeling section 30 provided at a position facing the nozzle head 22.

【0023】XY方向移動部23は、移動部本体23a
およびガイドレール23bを備えている。移動部本体2
3aは、ガイドレール23bに沿ってX方向への往復移
動が可能であるとともに、Y方向への往復移動が可能と
なっている。すなわち、ノズルヘッド22は、XY方向
移動部23によりX軸およびY軸によって規定される平
面内で移動できる。これにより、駆動制御部12からの
駆動指令に基づいてノズルヘッド22を、その平面にお
ける駆動範囲内の任意の位置に移動させることができ
る。
The XY-direction moving unit 23 includes a moving unit main body 23a.
And a guide rail 23b. Moving unit body 2
3a is capable of reciprocating movement in the X direction along the guide rail 23b, and is capable of reciprocating movement in the Y direction. That is, the nozzle head 22 can be moved by the XY-direction moving unit 23 in a plane defined by the X axis and the Y axis. Thereby, the nozzle head 22 can be moved to an arbitrary position within the driving range on the plane based on the driving command from the driving control unit 12.

【0024】造形部30は、中央に凹状部を有する造形
部本体31、造形部本体31の凹状部の内部に設けられ
ている造形ステージ32、造形ステージ32をZ方向に
移動させる駆動部34を備える。
The shaping section 30 includes a shaping section main body 31 having a concave portion at the center, a shaping stage 32 provided inside the concave portion of the shaping section main body 31, and a driving section 34 for moving the shaping stage 32 in the Z direction. Prepare.

【0025】造形部本体31は、三次元造形物を生成す
るための作業領域を提供する役目を果たす。また、造形
部本体31は、その上部に、粉末供給部40から供給さ
れる粉末を一時的に保持する粉末仮置部31bを有す
る。
The modeling unit main body 31 serves to provide a work area for generating a three-dimensional modeled object. Moreover, the modeling part main body 31 has a powder temporary placement part 31b which temporarily holds the powder supplied from the powder supply part 40 at the upper part.

【0026】造形ステージ32は、XY断面において矩
形の形状を有し、その側面が造形部本体31における凹
状部の垂直内壁31aと接している。そして、造形ステ
ージ32と造形部本体31の垂直内壁31aとで形成さ
れる直方体状の三次元空間が、三次元造形物91の生成
が行われる造形空間300となる。すなわち、各吐出ノ
ズル221から吐出されたバインダにより、造形ステー
ジ32上にて粉末を接合させて造形物が作成される。な
お、造形部30の詳細については後述する。
The molding stage 32 has a rectangular shape in the XY section, and its side surface is in contact with the vertical inner wall 31 a of the concave portion in the molding portion main body 31. Then, the rectangular parallelepiped three-dimensional space formed by the modeling stage 32 and the vertical inner wall 31a of the modeling unit main body 31 becomes the modeling space 300 in which the three-dimensional modeled object 91 is generated. That is, the powder is joined on the modeling stage 32 by the binder discharged from each of the discharge nozzles 221 to form a modeled object. The details of the modeling unit 30 will be described later.

【0027】粉末供給部40は、タンク部41とタンク
部41の出口に設けられている締切板42と、駆動制御
部12の指令により締切板42をスライドさせる駆動部
43とを備える。
The powder supply section 40 includes a tank section 41, a cutoff plate 42 provided at the outlet of the tank section 41, and a drive section 43 for sliding the cutoff plate 42 according to a command from the drive control section 12.

【0028】タンク部41には白色の粉末が収容され
る。この粉末は、三次元造形物の形成における材料とな
るもので、例えば、(セルロース−)デンプン粉末、石
膏粉末、樹脂粉末等が使用される。
The tank 41 contains white powder. This powder is a material for forming a three-dimensional structure, and for example, (cellulose-) starch powder, gypsum powder, resin powder and the like are used.

【0029】締切板42は、水平方向(X方向)にスラ
イドできるようになっており、造形部30の粉末仮置部
31bに対して、タンク部41に収容される粉末の供給
および停止を行う。
The shut-off plate 42 is slidable in the horizontal direction (X direction), and supplies and stops the powder stored in the tank portion 41 to the powder temporary placing portion 31b of the modeling portion 30. .

【0030】粉末拡散部50は、ブレード51、ブレー
ド51の動作を規制するガイドレール52、および、ブ
レード51を移動させる駆動部53を備える。
The powder diffusion unit 50 includes a blade 51, a guide rail 52 for regulating the operation of the blade 51, and a driving unit 53 for moving the blade 51.

【0031】ブレード51は、Y方向に長く、下部先端
が尖った刃状の形状を有し、ブレード51のY方向の長
さは、造形空間300におけるY方向の幅をカバーでき
る長さとなっている。なお、ブレード51による粉末の
拡散が円滑に行えるように、ブレードに微小振動を与え
るバイブレーション機構を付加してもよい。
The blade 51 is elongated in the Y direction and has a blade-like shape with a sharp lower end. The length of the blade 51 in the Y direction is a length capable of covering the width of the molding space 300 in the Y direction. I have. In addition, a vibration mechanism for giving a minute vibration to the blade may be added so that the powder can be smoothly diffused by the blade 51.

【0032】駆動部53は、ブレード51を垂直方向
(Z方向)に昇降移動させる垂直駆動部53a、およ
び、ブレード51を水平方向(X方向)に往復移動させ
る水平駆動部53bを有する。そして、駆動制御部12
からの指令に基づいて垂直駆動部53aおよび水平駆動
部53bが駆動されることにより、ブレード51のX方
向およびZ方向の移動が行われる。
The drive unit 53 has a vertical drive unit 53a for vertically moving the blade 51 in the vertical direction (Z direction) and a horizontal drive unit 53b for reciprocating the blade 51 in the horizontal direction (X direction). Then, the drive control unit 12
The vertical drive unit 53a and the horizontal drive unit 53b are driven based on the command from the controller 51, and the blade 51 moves in the X and Z directions.

【0033】赤外線ランプ60は、バインダに含まれる
水分もしくは溶剤を蒸発させてバインダが付与された粉
末の結合を促進するためのものである。駆動制御部12
の指令により、赤外線ランプ60の点消灯が行なわれ
る。また、熱硬化性バインダを使用するように構成した
場合には、赤外線ランプ60は、バインダを硬化させる
手段として機能する。また、ランプ60に代えてマイク
ロ波発生装置を設けてもよい。
The infrared lamp 60 is for evaporating water or a solvent contained in the binder to promote the binding of the powder to which the binder has been applied. Drive control unit 12
, The infrared lamp 60 is turned on and off. When a thermosetting binder is used, the infrared lamp 60 functions as a means for curing the binder. Further, a microwave generator may be provided instead of the lamp 60.

【0034】<1.2 造形部の構成>図2および図3は
それぞれ造形部30の正面図および平面図である。図3
に示すように、造形部30は矩形状の造形ステージ32
および造形ステージ32を囲む造形部本体31を有し、
造形ステージ32の4つの辺に垂直に接する内壁31a
のうち、3つの面を形成する主壁部材311および1つ
の面を形成する移動壁部材312により造形部本体31
が構成される。
<1.2 Configuration of Modeling Portion> FIGS. 2 and 3 are a front view and a plan view of the modeling portion 30, respectively. FIG.
As shown in the figure, the modeling part 30 is a rectangular modeling stage 32.
And a modeling part main body 31 surrounding the modeling stage 32,
Inner wall 31a vertically contacting the four sides of modeling stage 32
Of the three parts, the main body member 311 forming three surfaces and the moving wall member 312 forming one surface form the shaping portion main body 31.
Is configured.

【0035】図2に示すように、主壁部材311はベー
スプレート313上に固定されており、三次元造形装置
100全体に対して固定設置される。一方、移動壁部材
312は駆動部35に軸35aを介して接続され、X方
向に移動可能とされる。
As shown in FIG. 2, the main wall member 311 is fixed on the base plate 313, and is fixedly installed on the entire three-dimensional printing apparatus 100. On the other hand, the moving wall member 312 is connected to the driving unit 35 via the shaft 35a, and is movable in the X direction.

【0036】造形ステージ32は主ステージ321およ
び副ステージ322を有し、副ステージ322は主ステ
ージ321に取り付けられた圧縮バネ323により移動
壁部材312に向かって付勢される。これにより、造形
ステージ32と内壁31aとの間に隙間が生じることは
なく、造形の際に粉末が造形ステージ32から漏れるこ
とが抑えられる。主ステージ321の下面には支持棒3
3が接続され、支持棒33は駆動部34によりZ方向に
昇降する。このような構成により、造形ステージ32と
造形部本体31とにより適切な造形空間300が形成さ
れるとともに造形ステージ32が内壁31aに沿って昇
降可能とされている。
The molding stage 32 has a main stage 321 and a sub-stage 322. The sub-stage 322 is urged toward the moving wall member 312 by a compression spring 323 attached to the main stage 321. As a result, there is no gap between the modeling stage 32 and the inner wall 31a, and the leakage of powder from the modeling stage 32 during modeling is suppressed. The support rod 3 is provided on the lower surface of the main stage 321.
The support rod 33 is moved up and down in the Z direction by the drive unit 34. With such a configuration, an appropriate modeling space 300 is formed by the modeling stage 32 and the modeling unit main body 31, and the modeling stage 32 can be moved up and down along the inner wall 31a.

【0037】図4および図5は、移動壁部材312が図
2および図3に示す状態から(−X)方向に移動した際
の様子を示す図である。移動壁部材312の移動は駆動
部35からの軸35aの繰り出し量を変更することによ
り行われる。移動壁部材312が(−X)方向に移動し
た場合、移動壁部材312が副ステージ322を押し、
バネ323が圧縮されて縮む。これにより、図3中に符
号301にて示す造形ステージ32のX方向の長さが図
5に示すように短くなる。その結果、主ステージ321
と副ステージ322との重なり合う面積が増大し、主ス
テージ321と副ステージ322とが形成する太線にて
囲む面302(粉末層が形成される面であり、以下、
「層形成領域」という。)の大きさが図3に示す大きさ
から図5に示す大きさへと縮小する。
FIGS. 4 and 5 are views showing a state where the moving wall member 312 has moved in the (-X) direction from the state shown in FIGS. 2 and 3. FIG. The movement of the moving wall member 312 is performed by changing the amount of extension of the shaft 35a from the driving unit 35. When the moving wall member 312 moves in the (-X) direction, the moving wall member 312 pushes the sub-stage 322,
The spring 323 is compressed and contracted. Thereby, the length in the X direction of the modeling stage 32 indicated by reference numeral 301 in FIG. 3 is reduced as shown in FIG. As a result, the main stage 321
The overlapping area between the main stage 321 and the sub-stage 322 increases, and a surface 302 (a surface on which a powder layer is formed, surrounded by a thick line formed by the main stage 321 and the sub-stage 322;
It is called a “layer formation region”. ) Is reduced from the size shown in FIG. 3 to the size shown in FIG.

【0038】このように、造形部30では造形ステージ
32上に粉末層が積層される方向であるZ方向に対して
垂直な方向に移動壁部材312を移動させることによ
り、移動壁部材312の移動に従って(移動壁部材31
2の位置に合わせて)造形ステージ32の大きさ(すな
わち、層形成領域302の大きさ)が容易に変更可能と
なっている。また、図4および図5に示す状態において
も、副ステージ322がバネ323により移動壁部材3
12側へと付勢されている状態が保たれるとともに、駆
動部34による支持棒33の昇降移動が行われると、造
形ステージ32が造形部本体31の内壁31aに沿って
滑らかに移動する。
As described above, in the shaping section 30, the moving wall member 312 is moved by moving the moving wall member 312 in the direction perpendicular to the Z direction, which is the direction in which the powder layer is stacked on the shaping stage 32. (Moving wall member 31
The size of the modeling stage 32 (that is, the size of the layer forming region 302) can be easily changed (in accordance with the position of No. 2). Also, in the state shown in FIGS. 4 and 5, the sub-stage 322 is
When the support rod 33 is moved up and down by the drive unit 34 while the state of being biased to the 12 side is maintained, the modeling stage 32 smoothly moves along the inner wall 31 a of the modeling unit main body 31.

【0039】<1.3 コンピュータの構成>図6は制御
部10のコンピュータ11の構成を周辺機器とともに示
すブロック図である。コンピュータ11は汎用のコンピ
ュータと同様の構成となっており、周辺機器として各種
情報を表示するためのディスプレイ111、並びに、使
用者の操作を受け付けるキーボードやマウス等の入力部
112が接続される。
<1.3 Configuration of Computer> FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the computer 11 of the control unit 10 together with peripheral devices. The computer 11 has a configuration similar to that of a general-purpose computer, and is connected to a display 111 for displaying various information as a peripheral device, and an input unit 112 such as a keyboard and a mouse for receiving a user's operation.

【0040】コンピュータ11には予め光ディスク、磁
気ディスク、光磁気ディスク、メモリカード等の記録媒
体8を介して三次元造形に係る各種動作をコンピュータ
11に実行させるプログラムがインストールされる。
In the computer 11, a program for causing the computer 11 to execute various operations related to three-dimensional printing via the recording medium 8 such as an optical disk, a magnetic disk, a magneto-optical disk, and a memory card is installed in advance.

【0041】図6に示すようにコンピュータ11は、各
種演算処理を行うCPU101、基本プログラムを記憶
するROM102、動作プログラム141や後述する設
定データ131、断面データ132等を記憶したり、演
算処理の作業領域となるRAM103等をバスラインに
接続した構成となっている。また、バスラインには、デ
ィスプレイ111、入力部112、プログラム141を
含む各種プログラムや造形対象物の形状を示すモデルデ
ータ142等を記憶する固定ディスク104、記録媒体
8からプログラム等を読み出す読出部105、および、
駆動制御部12との間で情報の受け渡しを行う通信部1
06が適宜インターフェイス(I/F)を介して接続さ
れる。
As shown in FIG. 6, the computer 11 stores a CPU 101 for performing various arithmetic processing, a ROM 102 for storing a basic program, an operation program 141, setting data 131 and section data 132 to be described later, and a work for the arithmetic processing. The configuration is such that the RAM 103 and the like as areas are connected to bus lines. The bus line includes a display 111, an input unit 112, a fixed disk 104 for storing various programs including the program 141, model data 142 indicating the shape of the object to be molded, and the like, and a reading unit 105 for reading programs and the like from the recording medium 8. ,and,
Communication unit 1 that exchanges information with drive control unit 12
06 is appropriately connected via an interface (I / F).

【0042】プログラム141は、読出部105から固
定ディスク104に取り込まれ、このプログラム141
がRAM103にコピーされる。そして、CPU101
がプログラム141に従って演算処理を行うことにより
コンピュータ11を中心とする構成が制御部10の一部
として機能する。
The program 141 is fetched from the reading unit 105 to the fixed disk 104, and the program 141
Is copied to the RAM 103. And the CPU 101
Performs arithmetic processing in accordance with the program 141, so that the configuration centered on the computer 11 functions as a part of the control unit 10.

【0043】図7はコンピュータ11の主要な機能構成
を示すブロック図である。図7において姿勢決定部18
1および断面データ生成部182が図6中のCPU10
1がプログラム141に従って演算処理を行うことによ
り実現される機能を示す。これらの機能構成の一部また
は全部が専用の電気的回路として構築され、コンピュー
タ11が三次元造形用の専用のコンピュータとなってい
てもよい。各機能構成の詳細については三次元造形装置
100の動作説明とととも後述する。
FIG. 7 is a block diagram showing a main functional configuration of the computer 11. In FIG. 7, the posture determining unit 18
1 and the cross-section data generation unit 182 correspond to the CPU 10 in FIG.
1 shows a function realized by performing arithmetic processing according to the program 141. Some or all of these functional components may be configured as a dedicated electric circuit, and the computer 11 may be a dedicated computer for three-dimensional printing. The details of each functional configuration will be described later together with the description of the operation of the three-dimensional printing apparatus 100.

【0044】<1.4 三次元造形装置の動作>図8およ
び図9は、三次元造形装置100の動作の概要を説明す
るフローチャートである。以下、図1並びに図7ないし
図9を参照して、三次元造形装置100の動作を説明す
る。
<1.4 Operation of Three-Dimensional Modeling Apparatus> FIGS. 8 and 9 are flowcharts for explaining the outline of the operation of the three-dimensional modeling apparatus 100. Hereinafter, the operation of the three-dimensional printing apparatus 100 will be described with reference to FIG. 1 and FIGS. 7 to 9.

【0045】ステップS11では、コンピュータ11
が、表面にカラー模様等が施された三次元の造形対象物
を表現したモデルデータ142を作成する。造形するた
めの基になるモデルデータ142には、一般の三次元C
ADモデリングソフトウェアで作成されるカラー三次元
モデルデータを使用することができる。また、三次元形
状入力装置で計測された3次元形状のデータおよびテク
スチャを利用することも可能である。生成されたモデル
データ142は、適宜、固定ディスク104に保存され
る。
In step S11, the computer 11
Creates model data 142 representing a three-dimensional object having a color pattern or the like on its surface. The model data 142 that is the basis for modeling includes a general three-dimensional C
Color three-dimensional model data created by AD modeling software can be used. It is also possible to use data and texture of a three-dimensional shape measured by the three-dimensional shape input device. The generated model data 142 is stored on the fixed disk 104 as appropriate.

【0046】モデルデータ142においては、色情報が
三次元モデルの表面にのみ付与されているもの、または
色情報がモデル内部まで付与されているものがある。後
者の場合でも造形に際してモデル表面の色情報のみを使
用することが可能であるし、モデル内部の色情報も使用
することが可能である。例えば、人体モデル等の三次元
造形物を生成する際、各内臓ごとに異なる色で彩色を施
したい場合もあり、その場合にはモデル内部の色情報を
使用する。
In the model data 142, there are data in which color information is provided only on the surface of the three-dimensional model or data in which color information is provided up to the inside of the model. In the latter case, it is possible to use only the color information of the model surface at the time of modeling, and it is also possible to use the color information inside the model. For example, when generating a three-dimensional structure such as a human body model, there is a case where it is desired to apply a different color to each internal organ, and in that case, color information inside the model is used.

【0047】モデルデータ142が準備されると、造形
対象物を造形する際の粉末の積層厚さ(断面データ作成
の際のスライスピッチ)および積層数(断面データセッ
トの数)に関する情報が設定データ131として入力部
112を介して入力され、RAM103に記憶される
(ステップS12)。なお、スライスするピッチは、所
定範囲内(粉末を結合可能な厚みの範囲)で変更可能と
されている。
When the model data 142 is prepared, information on the layer thickness of the powder (slice pitch at the time of generating the cross-sectional data) and the number of laminations (the number of cross-sectional data sets) at the time of forming the modeling object are set data. 131 is input via the input unit 112 and stored in the RAM 103 (step S12). Note that the pitch for slicing can be changed within a predetermined range (a range of a thickness capable of binding the powder).

【0048】続いて、図7に示すようにモデルデータ1
42が姿勢決定部181へと入力され、造形空間300
に生成される予定の三次元造形物91(図1参照)の姿
勢が決定される(ステップS13)。なお、ここでいう
造形空間300とは、造形が完了した際の造形空間30
0をいい、造形に必要な空間を指す。
Subsequently, as shown in FIG.
42 is input to the posture determination unit 181 and the modeling space 300
The posture of the three-dimensional structure 91 (see FIG. 1) to be generated is determined (step S13). In addition, the molding space 300 here is the molding space 30 when the molding is completed.
0 means space required for modeling.

【0049】図10および図11は姿勢決定部181に
おいて行われる処理の様子を説明する図である。なお、
図10および図11では、図示を容易とするためにモデ
ルデータ142が示すモデル901として直方体を例示
している。また、これらの図に示すX方向およびZ方向
は図1中のX方向およびZ方向に対応しており、Z方向
は造形空間300内にて粉末層が積層される方向であ
る。
FIGS. 10 and 11 are diagrams for explaining the state of the processing performed in the posture determining section 181. FIG. In addition,
FIGS. 10 and 11 illustrate a rectangular parallelepiped as the model 901 indicated by the model data 142 for ease of illustration. The X and Z directions shown in these figures correspond to the X and Z directions in FIG. 1, and the Z direction is the direction in which the powder layers are stacked in the modeling space 300.

【0050】図10は予め操作者によりモデル901の
上下方向の姿勢のみが決定された段階の様子を示してお
り、この姿勢ではX方向の幅がLとなっている。したが
って、この姿勢のモデル901をそのまま造形する場
合、図3に示した層形成領域302のX方向の長さ30
1として最低Lの長さが必要となる。
FIG. 10 shows a state in which only the vertical orientation of the model 901 has been determined in advance by the operator. In this orientation, the width in the X direction is L. Therefore, when the model 901 in this posture is directly formed, the length 30 in the X direction of the layer formation region 302 shown in FIG.
A minimum length of L is required as 1.

【0051】ここで、モデル901に対してZ方向を向
く回転軸902が適宜設定され、モデル901が軸90
2を中心に回転した際に、X方向の幅が最小となるモデ
ル901の姿勢およびX方向の幅の最小値が求められ
る。図11はX方向の幅が最小値Lminとなるように姿
勢が決定されたモデル901の様子を示している。これ
により、造形の際の層形成領域302のX方向の長さ3
01が少なくともLminだけ存在すればモデル901の
造形が理論上可能となる。
Here, a rotation axis 902 pointing in the Z direction with respect to the model 901 is appropriately set, and the model 901 is
When the model 2 is rotated about 2, the orientation of the model 901 and the minimum value of the width in the X direction that minimize the width in the X direction are obtained. FIG. 11 shows a state of the model 901 in which the posture is determined so that the width in the X direction becomes the minimum value Lmin. Thereby, the length 3 in the X direction of the layer forming region 302 at the time of modeling is
If 01 is at least Lmin, the model 901 can be theoretically formed.

【0052】姿勢決定部181において、さらに、X方
向の幅の最小値Lminから実際に必要な層形成領域30
2のX方向の長さが求められ、この情報が設定データ1
31に追加される。具体的には、最小値Lminに対して
所定のオフセット値の2倍の長さが加算された値が層形
成領域302のX方向の長さとして求められる(ステッ
プS13)。これにより、造形空間300内に生成され
る三次元造形物91の(+X)方向および(−X)方向
側にオフセット値の幅の隙間が設けられる。
The posture determining section 181 further calculates the actual required layer forming area 30 from the minimum value Lmin of the width in the X direction.
2 is determined in the X direction.
31 is added. Specifically, a value obtained by adding twice the length of the predetermined offset value to the minimum value Lmin is obtained as the length of the layer forming region 302 in the X direction (step S13). Thereby, a gap having a width of the offset value is provided on the (+ X) direction and the (−X) direction side of the three-dimensional structure 91 generated in the forming space 300.

【0053】以上のようにして、姿勢決定部181で
は、三次元造形物91の生成に必要な層形成領域302
の大きさが最小となるように、Z方向を向く軸902を
中心とする回転方向に対する三次元造形物91の姿勢が
決定される。
As described above, the posture determining section 181 determines the layer forming area 302 necessary for generating the three-dimensional structure 91.
The orientation of the three-dimensional structure 91 in the rotation direction about the axis 902 in the Z direction is determined so that the size of the three-dimensional object 91 is minimized.

【0054】次に、断面データ生成部182が、設定デ
ータ131、モデルデータ142および姿勢決定部18
1にて決定された姿勢の情報に基づいてモデルデータ1
42から造形対象物を水平方向にスライスした各断面ご
との断面データ132を生成し、RAM103に記憶す
る(ステップS14)。断面データ132は、モデルデ
ータから積層する粉末の一層分の厚みに相当するピッチ
でスライスされた断面体を切り出し、断面の存在する領
域を示す形状データおよび彩色データとして生成され
る。
Next, the section data generation unit 182 generates the setting data 131, the model data 142, and the posture determination unit 18
Model data 1 based on the posture information determined in 1.
Cross-sectional data 132 for each cross-section obtained by slicing the modeling object in the horizontal direction is generated from 42 and stored in the RAM 103 (step S14). The cross-sectional data 132 is generated from the model data by cutting out a cross-sectional body sliced at a pitch corresponding to the thickness of one layer of the powder to be laminated, and as shape data and coloring data indicating a region where the cross section exists.

【0055】図12は、ステップS14における断面デ
ータの生成の様子の一例を示す図である。まず、図12
(a)に示すモデルデータから色情報を含めて図12
(b)に示す断面体を切り出し、格子状に細分化する。
それを、2次元画像のビットマップと同様に扱い、図1
2(c)に示すように各色毎のビットマップ情報に変換
する。このビットマップ情報は階調等を考慮した情報と
なっている。図12(c)において、形状データは断面
の存在する領域を示すデータであり、Yデータ、Cデー
タ、MデータおよびWデータが彩色データに相当する。
FIG. 12 is a diagram showing an example of the state of the generation of the cross-sectional data in step S14. First, FIG.
FIG. 12 includes color information from the model data shown in FIG.
The cross section shown in (b) is cut out and subdivided into a grid.
It is treated in the same way as a two-dimensional image bitmap.
As shown in FIG. 2 (c), it is converted into bitmap information for each color. This bitmap information is information taking into account the gradation and the like. In FIG. 12C, shape data is data indicating an area where a cross section exists, and Y data, C data, M data, and W data correspond to chromatic data.

【0056】なお、本実施の形態では、粉末の色が白色
なので、白部分には彩色は不要である。しかし、造形の
ためにはバインダが必要であり、この部分には白色のバ
インダを塗布することとし、Wデータを付与した。ま
た、3次元モデル内部に色情報がない場合、その内部に
対応する部分にもWデータを付与するようにした。した
がって、YCMWのデータのORをとると、断面の形状
全面が埋まるようになっている。
In this embodiment, since the color of the powder is white, no coloring is necessary for the white portion. However, a binder was required for modeling, and a white binder was applied to this portion, and W data was given. When there is no color information inside the three-dimensional model, W data is also added to a portion corresponding to the inside. Therefore, when the OR of the YCMW data is ORed, the entire cross-sectional shape is filled.

【0057】図13(a)ないし(c)は、図12と同
様にステップS14における断面データの生成の様子の
一例を示す図である。なお、図13(c)では彩色デー
タの図示を省略していおり、形状データは断面が存在す
る領域のみを図示している。図13(c)では、モデル
データにおいて、三次元造形に寄与しない部分、つまり
外形に現れない内部領域に該当する部分を、造形不要部
分として形状データから削除している。これにより、造
形不要部分ではバインダにより粉末を結合する動作が行
われず、バインダが節約できる。
FIGS. 13 (a) to 13 (c) are views showing an example of a state of generation of cross-sectional data in step S14, similarly to FIG. In FIG. 13 (c), the illustration of the coloring data is omitted, and the shape data shows only the region where the cross section exists. In FIG. 13 (c), a part that does not contribute to three-dimensional modeling, that is, a part corresponding to an internal region that does not appear in the outer shape, is deleted from the shape data as a modeling unnecessary part in the model data. As a result, the operation of combining the powder with the binder is not performed in the modeling unnecessary part, and the binder can be saved.

【0058】設定データ131および断面データ132
の準備が完了すると、設定データ131がコンピュータ
11の通信部106から駆動制御部12に転送される
(ステップS15)。これにより、粉末供給部40から
の1回当たりの粉末供給量やブレード51の移動量等が
設定される。さらに、必要に応じて駆動制御部12から
駆動部35に信号が送られて移動壁部材312の移動が
行われ(ステップS16)、造形ステージ32の上面で
ある層形成領域302のX方向の幅が設定データ131
に従って変更される。
Setting data 131 and section data 132
Is completed, the setting data 131 is transferred from the communication unit 106 of the computer 11 to the drive control unit 12 (step S15). Thus, the amount of powder supplied from the powder supply unit 40 per one time, the amount of movement of the blade 51, and the like are set. Further, if necessary, a signal is sent from the drive control unit 12 to the drive unit 35 to move the movable wall member 312 (step S16), and the width in the X direction of the layer forming area 302, which is the upper surface of the modeling stage 32 Is the setting data 131
Will be changed according to

【0059】なお、1回の層形成に要する粉体の量は層
形成領域302の面積に応じて変化することから、移動
壁部材312の移動が行われるごとに設定データ131
に基づいて(すなわち、層形成領域302の大きさの変
更に応じて)粉末の供給量が変更されることとなる。
Since the amount of powder required for one layer formation changes according to the area of the layer formation area 302, the setting data 131 is set every time the moving wall member 312 is moved.
(That is, according to a change in the size of the layer forming region 302), the supply amount of the powder is changed.

【0060】次のステップS21以降については、駆動
制御部12が各部を制御することによって行われる造形
動作である。図14は、これらの動作を説明する概念図
である。なお、図14では造形ステージ32の構造を省
略して記載している。
The following steps S21 onward are modeling operations performed by the drive control unit 12 controlling each unit. FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating these operations. In FIG. 14, the structure of the modeling stage 32 is omitted.

【0061】ステップS21では、造形ステージ32に
おいて粉末の第N層目(N=1,2,・・)の結合体を形成
するために、造形ステージ32が支持棒33により図1
4(a)に示す矢印DNの方向に、所定距離だけ下降さ
れて保持される。下降する距離は、コンピュータ11か
ら入力された上記積層厚さに相当する距離である。これ
により、造形ステージ32上に堆積されて必要な結合が
完了した粉末層の上方に、新たな粉末の層を1層分形成
するためのスペースSPが形成される。ただし、N=1
の場合は、最初の層の形成に相当するため、造形ステー
ジ32の上面自身の上にスペースSPが形成されるよう
にする。
In step S 21, the molding stage 32 is supported by the support rod 33 to form a combined body of the Nth layer (N = 1, 2,...) Of the powder in the molding stage 32.
4 (a), it is lowered and held by a predetermined distance in the direction of arrow DN. The descending distance is a distance corresponding to the lamination thickness input from the computer 11. As a result, a space SP for forming one new powder layer is formed above the powder layer that has been deposited on the modeling stage 32 and has completed the necessary bonding. Where N = 1
In this case, the space SP is formed on the upper surface of the modeling stage 32 because it corresponds to the formation of the first layer.

【0062】ステップS22では、三次元造形物の造形
において材料となる粉末の供給を行う。ここでは、図1
4(a)のように、粉末供給部40の締切板42が閉止
位置からスライドしてタンク部41内の粉末を所定量だ
け造形部本体31の粉末仮置部31bに落下させる。こ
の所定量として上記のスペースSPの体積(造形におけ
る粉末の必要量)より若干多めの量が設定されている。
所定量の粉末の供給完了後、締切板42が閉止位置に戻
り粉末供給を停止する。
In step S22, a powder as a material in forming a three-dimensional structure is supplied. Here, FIG.
As shown in FIG. 4A, the shutoff plate 42 of the powder supply unit 40 slides from the closed position to drop a predetermined amount of powder in the tank unit 41 onto the powder temporary storage unit 31b of the modeling unit main body 31. As the predetermined amount, an amount slightly larger than the volume of the space SP (the required amount of powder in molding) is set.
After the supply of the predetermined amount of powder is completed, the shut-off plate 42 returns to the closed position and stops supplying the powder.

【0063】なお、図2に示すように造形ステージ32
の上面は多少の凹凸が存在するため、第1層目の層が形
成される際には設定値よりも多くの粉末が粉末供給部4
0により供給される。
Note that, as shown in FIG.
Since the upper surface of the first layer has some unevenness, more powder than the set value is supplied when the first layer is formed.
Provided by 0.

【0064】ステップS23では、ステップS22で供
給された粉末を用いて薄層が形成される。ここでは、図
14(a)および(b)に示すように、粉末仮置部31
b上に堆積された粉末をブレード51がX方向に移動す
ることで造形ステージ32上のスペースSPに粉末が入
り込み、薄い均一な粉末層が形成される。このとき、ブ
レード51の下部先端を造形部本体31の最上面31c
に沿って移動させる。これにより、所定の厚さの粉末の
薄層が、積層方向(Z方向)に対して垂直に広がる層形
成領域302上に正確に形成される。そして、粉末層が
形成された後、ブレード51は、垂直駆動部53a(図
1参照)によって最上面31cから離され、水平駆動部
53bによって粉末層の上方を通過して初期位置に復帰
する。
In step S23, a thin layer is formed using the powder supplied in step S22. Here, as shown in FIGS. 14A and 14B, the powder temporary placing section 31
By moving the powder deposited on b in the X direction by the blade 51, the powder enters the space SP on the modeling stage 32, and a thin uniform powder layer is formed. At this time, the lower end of the blade 51 is connected to the uppermost surface 31 c of the modeling unit main body 31.
Move along. As a result, a thin layer of powder having a predetermined thickness is accurately formed on the layer forming region 302 that extends perpendicularly to the laminating direction (Z direction). Then, after the powder layer is formed, the blade 51 is separated from the uppermost surface 31c by the vertical driving unit 53a (see FIG. 1), passes over the powder layer by the horizontal driving unit 53b, and returns to the initial position.

【0065】ステップS24では、ステップS14で作
成された形状データおよび彩色データに従ってXY方向
移動部23を駆動することにより、図14(c)に示す
ように、ノズルヘッド22をXY平面内にて移動させ
る。その際、形状データの存在する領域のみを走査する
ことにより時間が短縮される。そして、移動中に彩色デ
ータに基づいて各吐出ノズル221から着色バインダの
吐出を適宜に行わせる。これにより、粉末の結合体81
が生成される。なお、バインダが塗布されない粉末82
は個々に独立した状態を保つこととなる。
In step S24, the XY direction moving section 23 is driven in accordance with the shape data and coloring data created in step S14, so that the nozzle head 22 is moved in the XY plane as shown in FIG. Let it. At that time, the time is shortened by scanning only the area where the shape data exists. Then, during the movement, the discharge of the colored binder is appropriately performed from each discharge nozzle 221 based on the coloring data. As a result, the powder combination 81
Is generated. The powder 82 to which the binder is not applied
Will be kept independent of each other.

【0066】ステップS24では、三次元造形物の表面
部分に相当する部分について、バインダの吐出を行う際
に、造形対象物から導かれた彩色データに基づいてY、
M、CおよびWの着色バインダを選択的に吐出するよう
に制御が行われる。これにより、三次元造形物のカラー
造形が行える。一方、三次元造形物において彩色を施す
必要のない部分(彩色不要領域)では、彩色された部分
の着色状態を妨げることのないWの着色バインダを吐出
することにより、造形を行う。
In step S24, when discharging the binder for the portion corresponding to the surface portion of the three-dimensional modeled object, Y and Y are determined based on the coloring data derived from the modeled object.
Control is performed so as to selectively discharge the M, C, and W colored binders. Thereby, color modeling of a three-dimensional model can be performed. On the other hand, in a portion of the three-dimensional structure that does not need to be colored (coloring unnecessary region), the molding is performed by discharging a W colored binder that does not hinder the coloring state of the colored portion.

【0067】また、粉末層に付着したバインダの拡がり
を均一化して造形物の強度を確保するため、造形部分に
対して単位面積当たり同量のバインダを均一に付与する
ことが好ましい。例えば、XY方向移動部23による各
吐出ノズル221の移動速度に、単位時間当たりに各吐
出ノズル221から吐出されるバインダの量(例えば、
バインダ液滴の数)を乗じたものを一定にすれば、単位
面積当たり同量のバインダが均一に付与できることとな
る。
Further, in order to make the spread of the binder attached to the powder layer uniform and to secure the strength of the formed object, it is preferable to uniformly apply the same amount of binder per unit area to the formed portion. For example, the amount of binder discharged from each discharge nozzle 221 per unit time (for example,
If the value obtained by multiplying by the number of binder droplets is kept constant, the same amount of binder can be uniformly applied per unit area.

【0068】バインダの吐出完了後、バインダ吐出動作
を停止し、XY方向移動部23を駆動することにより、
ノズルヘッド22は初期位置に復帰する。
After the discharge of the binder is completed, the discharge operation of the binder is stopped, and the XY-direction moving unit 23 is driven.
The nozzle head 22 returns to the initial position.

【0069】ステップS25では、バインタが付着した
粉末を乾燥させて接合させる。薄く引き延ばされた粉末
の層の上方から、赤外線ランプ60の照射を行うことに
より乾燥が行われる。これにより、粉末に付着したバイ
ンダが迅速に乾燥する。なお、自然乾燥により迅速に硬
化する種類のバインダでは、赤外線ランプ等での照射は
不要となる。ステップS25により三次元造形物の一層
分の断面体の造形が完了する。
In step S25, the powder to which the binder has adhered is dried and joined. Drying is performed by irradiating the infrared lamp 60 from above the thinly stretched powder layer. Thereby, the binder adhering to the powder dries quickly. In the case of a binder that is quickly cured by natural drying, irradiation with an infrared lamp or the like is unnecessary. By step S25, the formation of the cross-section of one layer of the three-dimensional structure is completed.

【0070】一層分の造形が終了するとステップS26
に進んで、駆動制御部12が、設定データ131が示す
積層数に基づき、その積層数分の処理が完了したかどう
かを判断し(つまり、三次元造形物の造形が完了したか
どうかを判断し)、「NO」と判断された場合はステッ
プS21からの処理を繰り返し、「YES」と判断され
た場合は造形動作は終了する。そして、三次元造形物の
造形が完了すると、バインダが付与されていない粉末を
分離して、バインダにより結合された粉末の結合体(三
次元造形物)を取り出す。なお、結合されなかった粉末
は回収して、再度材料として利用してもよい。
When the formation of one layer is completed, step S26
The drive control unit 12 determines whether or not the processing for the number of layers is completed based on the number of layers indicated by the setting data 131 (that is, determines whether the modeling of the three-dimensional structure is completed). Then, if it is determined to be "NO", the processing from step S21 is repeated, and if it is determined to be "YES", the molding operation ends. When the shaping of the three-dimensional structure is completed, the powder to which the binder is not provided is separated, and a combined body (three-dimensional structure) of the powder bound by the binder is taken out. The unbound powder may be collected and reused as a material.

【0071】ステップS21に戻った場合には、第N層
目の上側に第N+1層目の新たな粉末の結合体を形成す
る動作が行われる。このような動作を積層数だけ繰り返
すことにより、ステージ32上に一層ごとのカラー化さ
れた結合体が順次積層されていき最終的に造形対象物の
三次元造形物が造形ステージ32上に造形される。
When the process returns to step S21, an operation of forming a new powder composite of the (N + 1) th layer on the upper side of the (N) th layer is performed. By repeating such an operation by the number of layers, the colorized combined body for each layer is sequentially stacked on the stage 32, and finally, a three-dimensional structure of the object to be formed is formed on the formation stage 32. You.

【0072】<1.5 層形成領域の縮小による効果>図
15は、図1に示す三次元造形物91よりも小さな三次
元造形物91が生成される場合の三次元造形装置100
の様子を例示する図である。なお、図15では造形動作
に係る主要構成のみを図示している。図15に示すよう
に、三次元造形物91が小さく、水平面への投影面積が
小さい場合、造形に際して造形ステージ32の面積(す
なわち、図3および図5に示す層形成領域302)が小
さくなるように移動壁部材312の移動が行われる。図
16は、仮に、図1に示す状態にて図15に示す三次元
造形物91の生成を行った場合の三次元造形装置100
の様子を例示する図である。
<1.5 Effect of Reduction of Layer Forming Area> FIG. 15 shows a three-dimensional printing apparatus 100 when a three-dimensional printing object 91 smaller than the three-dimensional printing object 91 shown in FIG. 1 is generated.
It is a figure which illustrates the situation of. FIG. 15 shows only the main components related to the molding operation. As shown in FIG. 15, when the three-dimensional structure 91 is small and the projected area on the horizontal plane is small, the area of the modeling stage 32 (that is, the layer forming region 302 illustrated in FIGS. 3 and 5) during modeling is reduced. Then, the moving wall member 312 is moved. FIG. 16 shows a three-dimensional printing apparatus 100 when the three-dimensional printing object 91 shown in FIG. 15 is generated in the state shown in FIG.
It is a figure which illustrates the situation of.

【0073】図16に示すように、層形成領域302の
縮小を行わなかった場合、図15に示す場合に比べて平
行斜線を付す空間303の全てにおいて造形に全く寄与
しない粉末が堆積されることとなる。すなわち、図2な
いし図5に示したように造形部30に層形成領域302
の大きさを変更する機構を設けることにより、本実施の
形態に係る三次元造形装置100では粉末の使用量の削
減が実現される。
As shown in FIG. 16, when the layer formation region 302 is not reduced, powder that does not contribute to the modeling is deposited in all of the parallel shaded spaces 303 compared to the case shown in FIG. Becomes That is, as shown in FIG. 2 to FIG.
By providing a mechanism for changing the size of the three-dimensional modeling apparatus 100 according to the present embodiment, the amount of powder used can be reduced.

【0074】また、ブレード51の移動量についても図
16に示す状態よりも図15に示す状態の方が移動量を
小さくすることができる。その結果、1つの粉末層を形
成する際に要する時間が削減され、三次元造形物91の
迅速な生成が実現される。
The movement amount of the blade 51 can be smaller in the state shown in FIG. 15 than in the state shown in FIG. As a result, the time required to form one powder layer is reduced, and rapid generation of the three-dimensional structure 91 is realized.

【0075】なお、バインダの吐出に際して移動部本体
23aが層形成領域302上の全体を走査するように制
御が行われる場合には、層形成領域302の縮小により
バインダの付与も速やかに行われ、三次元造形物91の
迅速な生成が実現される。
In the case where control is performed so that the moving section main body 23a scans the entire area on the layer forming area 302 when discharging the binder, the binder is quickly applied by reducing the size of the layer forming area 302. Rapid generation of the three-dimensional structure 91 is realized.

【0076】以上のように、三次元造形装置100で
は、三次元造形物91の大きさや形状に応じて造形に要
する時間や粉末の量を適切に削減することができる。
As described above, the three-dimensional modeling apparatus 100 can appropriately reduce the time required for modeling and the amount of powder in accordance with the size and shape of the three-dimensional model 91.

【0077】また、図10および図11を用いて説明し
たように、三次元造形物91の造形空間300における
Z方向に対する回転姿勢が変更可能とされているため、
三次元造形物91の上下方向が予め決定された条件の下
で層形成領域302の大きさが適切に縮小される。換言
すれば、造形に要する空間の体積を適切に縮小すること
ができる。その結果、造形に要する時間や粉末の量をさ
らに削減することができる。
Further, as described with reference to FIGS. 10 and 11, since the rotation posture of the three-dimensional structure 91 in the molding space 300 in the Z direction can be changed,
The size of the layer forming region 302 is appropriately reduced under conditions where the vertical direction of the three-dimensional structure 91 is determined in advance. In other words, the volume of the space required for modeling can be appropriately reduced. As a result, the time required for modeling and the amount of powder can be further reduced.

【0078】<2. 第2の実施の形態>次に、第2の
実施の形態として、造形部30の他の例について説明す
る。図17および図18は第2の実施の形態に係る三次
元造形装置の造形部30を示す平面図および正面側断面
図である。図18は図17中の矢印A−Aから造形部3
0を示す図である。なお、以下の説明において第1の実
施の形態の説明に用いた符号を適宜付して説明を行う。
<2. Second Embodiment> Next, as a second embodiment, another example of the shaping section 30 will be described. FIG. 17 and FIG. 18 are a plan view and a front side sectional view showing the modeling unit 30 of the three-dimensional modeling apparatus according to the second embodiment. FIG. 18 is a view of the modeling part 3 from the arrow AA in FIG.
FIG. In the following description, the description will be given with the reference numerals used in the description of the first embodiment appropriately attached.

【0079】第2の実施の形態における造形部30はX
およびY方向に関して層形成領域302の大きさが変更
可能とされている。図17に示すように、造形部本体3
1は造形ステージ32の周囲に接する4つの面のうち、
(+Y)方向および(−X)方向側の面を形成する主壁
部材314、(+X)方向側の面を形成する移動壁部材
315、および、(−Y)方向側の面を形成する移動壁
部材316から構成される。主壁部材314は図18に
示すようにベースプレート313上に固定される。
In the second embodiment, the shaping part 30 is
The size of the layer forming region 302 can be changed in the Y direction. As shown in FIG.
1 is one of four surfaces in contact with the periphery of the molding stage 32.
A main wall member 314 that forms a surface on the (+ Y) and (−X) directions side, a moving wall member 315 that forms a surface on the (+ X) direction side, and a movement that forms a surface on the (−Y) direction side. It is composed of a wall member 316. The main wall member 314 is fixed on the base plate 313 as shown in FIG.

【0080】移動壁部材315は駆動部351によりX
方向に移動可能とされ、移動壁部材316は駆動部35
2によりY方向に移動可能とされている。移動壁部材3
15は主移動壁部材3151、副移動壁部材3152
(図17においてL字状に屈曲している。)および圧縮
バネ3153を有し、副移動壁部材3152が移動壁部
材316側へと付勢されている。これにより、移動壁部
材316の移動に伴って主移動壁部材3151および副
移動壁部材3152により構成される内壁面の大きさが
変化する。その結果、移動壁部材315,316を移動
させても内壁間に隙間が生じることはない。
The moving wall member 315 is moved by the driving unit 351 to X
The movable wall member 316 is movable in the
2 allows movement in the Y direction. Moving wall member 3
15 is a main moving wall member 3151 and a sub moving wall member 3152
It has an L-shape in FIG. 17 and a compression spring 3153, and the sub-movement wall member 3152 is urged toward the movement wall member 316. Accordingly, the size of the inner wall surface formed by the main moving wall member 3151 and the sub moving wall member 3152 changes with the movement of the moving wall member 316. As a result, there is no gap between the inner walls even when the moving wall members 315 and 316 are moved.

【0081】図18に示すように、第1の実施の形態と
同様に、造形ステージ32は支持棒33を介して駆動部
34により造形部本体31の内壁に沿って昇降移動す
る。
As shown in FIG. 18, similarly to the first embodiment, the modeling stage 32 is moved up and down along the inner wall of the modeling section main body 31 by the driving section 34 via the support rod 33.

【0082】図19は造形ステージ32を構成する主要
部品を示す平面図である。造形ステージ32は2つの正
方形の板部材324,327および2つの二等辺三角形
の板部材325,326を有し、板部材327の下面
(裏面)が支持棒33に接続される。板部材324は2
つのピン3241,3242を裏面に有する。板部材3
25は長穴3251および裏面に設けられたピン325
2を有し、板部材326は長穴3261および裏面に設
けられたピン3262を有する。板部材327は2つの
長穴3271,3272が形成され、2つのピン327
3,3274を裏面に有する。
FIG. 19 is a plan view showing main components constituting the modeling stage 32. FIG. The modeling stage 32 has two square plate members 324 and 327 and two isosceles triangle plate members 325 and 326, and the lower surface (back surface) of the plate member 327 is connected to the support rod 33. The plate member 324 is 2
There are three pins 3241 and 3242 on the back surface. Plate member 3
25 is a long hole 3251 and a pin 325 provided on the back surface.
2, and the plate member 326 has an elongated hole 3261 and a pin 3262 provided on the back surface. The plate member 327 has two elongated holes 3271 and 3272 formed therein, and has two pins 327.
3,3274 on the back.

【0083】これらの板部材324〜327は、ピン3
241,3242,3252,3262がそれぞれ長穴
3251,3261,3271,3272に挿入される
ようにして組み合わされる。図20は板部材324〜3
27を組み合わせた様子を示す図である。図20に示す
ように、ピン3252とピン3273との間には圧縮バ
ネ3281が取り付けられ、ピン3262とピン327
2との間にも圧縮バネ3282が取り付けられる。これ
により、板部材327に対して板部材325,326が
それぞれ(+Y)方向および(+X)方向に付勢され
る。なお、ピン3241,3242を介して板部材32
4も板部材327に対して(+Y)方向および(+X)
方向に付勢される。
These plate members 324 to 327 are
241, 3242, 3252, 3262 are inserted into the slots 3251, 3261, 3271, 3272 respectively. FIG. 20 shows plate members 324-3.
FIG. 27 is a diagram showing a state in which No. 27 is combined. As shown in FIG. 20, a compression spring 3281 is attached between the pin 3252 and the pin 3273, and the pin 3262 and the pin 327 are attached.
2, a compression spring 3282 is also attached. Thereby, the plate members 325 and 326 are urged against the plate member 327 in the (+ Y) direction and the (+ X) direction, respectively. Note that the plate member 32 is provided via the pins 3241 and 3242.
4 with respect to the plate member 327 in the (+ Y) direction and (+ X)
Biased in the direction.

【0084】造形ステージ32をこのように構成するこ
とにより、図17に示す駆動部351により移動壁部材
315が(−X)方向に移動すると、図21に示すよう
に造形ステージ32のX方向の幅が縮まる。また、駆動
部352により移動壁部材316が(+Y)方向に移動
すると、図22に示すように造形ステージ32のY方向
の幅が縮まる。さらに、駆動部351,352により移
動壁部材315,316の双方が主壁部材314に近づ
くと、図23に示すように造形ステージ32のXおよび
Y方向の幅が縮まる。
By configuring the molding stage 32 in this manner, when the movable wall member 315 moves in the (-X) direction by the driving unit 351 shown in FIG. 17, the molding stage 32 in the X direction as shown in FIG. The width shrinks. When the moving wall member 316 is moved in the (+ Y) direction by the driving unit 352, the width of the modeling stage 32 in the Y direction is reduced as shown in FIG. Further, when both of the moving wall members 315 and 316 approach the main wall member 314 by the driving units 351 and 352, the width of the modeling stage 32 in the X and Y directions is reduced as shown in FIG.

【0085】このように、移動壁部材315,316の
移動に従って(移動壁部材の位置に合わせて)造形部3
0では造形ステージ32の大きさ、すなわち、層形成領
域302の大きさがXおよびY方向に可変とされる。こ
れにより、適切な造形空間300を形成しつつ三次元造
形物91の大きさや形状(正確には、垂直方向から水平
面に投影した際の投影面の大きさや形状)に応じて、さ
らに適切に層形成領域302の大きさを設定することが
できる。その結果、第1の実施の形態と同様の理由によ
り、造形に要する時間や粉末の量を削減することができ
る。
As described above, according to the movement of the movable wall members 315 and 316 (according to the position of the movable wall member), the modeling portion 3
At 0, the size of the modeling stage 32, that is, the size of the layer forming region 302, is variable in the X and Y directions. Thereby, the layer is formed more appropriately according to the size and shape of the three-dimensional structure 91 (more precisely, the size and shape of the projection surface when projected onto the horizontal plane from the vertical direction) while forming the appropriate formation space 300. The size of the formation region 302 can be set. As a result, for the same reason as in the first embodiment, the time required for molding and the amount of powder can be reduced.

【0086】<3. 変形例>以上、本発明の実施の形
態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に
限定されるものではなく様々な変形が可能である。
<3. Modifications> While the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-discussed preferred embodiments, but allows various modifications.

【0087】例えば、上記実施の形態では駆動部35
(駆動部351,352)を用いて層形成領域302の
大きさを自動的に変更するようになっているが、層形成
領域302の大きさは手動にて変更可能とされてもよ
い。例えば、移動壁部材の取り付け位置を複数の取り付
け位置の間で変更可能としてもよく、造形部本体31お
よび造形ステージ32が他の大きさのものに交換可能と
されてもよい。
For example, in the above embodiment, the driving unit 35
Although the size of the layer formation region 302 is automatically changed using the (drive units 351 and 352), the size of the layer formation region 302 may be manually changeable. For example, the mounting position of the moving wall member may be changeable between a plurality of mounting positions, and the modeling unit main body 31 and the modeling stage 32 may be replaceable with one having another size.

【0088】また、層形成領域302の形状は矩形に限
定されるものではなく、円形などの他の任意の形状であ
ってもよく、層形成領域302の形状や大きさの変更の
態様も任意であってよい。
The shape of the layer forming region 302 is not limited to a rectangle, but may be any other shape such as a circle, and the shape and size of the layer forming region 302 may be changed in any manner. It may be.

【0089】また、層形成領域302(すなわち、造形
ステージ32の上面)は、水平となっている必要はな
く、層形成を行うことが可能な範囲内で傾いていてもよ
い。
The layer formation region 302 (that is, the upper surface of the molding stage 32) does not need to be horizontal, and may be inclined within a range where layer formation can be performed.

【0090】また、上記実施の形態において、造形ステ
ージ32上に形成される最初の幾つかの粉末層にはバイ
ンダが吐出されなくてもよい。この場合、所定の数だけ
粉末層が積層された後において、粉末層が形成されるご
とに粉末の結合体の形成が行われることとなる。
In the above embodiment, the binder may not be discharged to the first several powder layers formed on the molding stage 32. In this case, after a predetermined number of powder layers are stacked, a powder combination is formed each time the powder layers are formed.

【0091】また、層形成領域の大きさを変更するとい
う技術は、粉末を積層形成しながら三次元造形物を生成
するあらゆる手法に利用することができる。例えば、粉
末層の形成はローラにより行われてもよく、造形空間の
底面が造形ステージとしての役割を果たすようになって
いてもよい(すなわち、造形ステージが固定されている
状態に相当する。)。また、上記実施の形態と異なり、
バインダは一種類であってもよく、インクとバインダと
が別々に粉末層に付与されるようになっていてもよい。
造形に用いられる粉末の色および材質も様々なものが利
用されてよい。例えば、粉末は無色透明や有彩色であっ
てもよく、樹脂、金属、ゴム、生分解性材料等が粉末の
材料として用いられてもよい。
The technique of changing the size of the layer forming region can be used for any method of generating a three-dimensional structure while laminating powder. For example, the formation of the powder layer may be performed by a roller, and the bottom surface of the modeling space may serve as a modeling stage (that is, a state where the modeling stage is fixed). . Also, unlike the above embodiment,
The binder may be one type, and the ink and the binder may be separately applied to the powder layer.
Various colors and materials of the powder used for modeling may be used. For example, the powder may be colorless, transparent or chromatic, and a resin, metal, rubber, biodegradable material, or the like may be used as the powder material.

【0092】また、三次元造形装置100のコンピュー
タ11にCAD/CAM/CAEのシステムを導入すれ
ば、造形の際のスピードアップ化とデザインの質的向上
をおしすすめることも可能である。
Further, if a CAD / CAM / CAE system is introduced into the computer 11 of the three-dimensional modeling apparatus 100, it is possible to speed up the modeling and improve the quality of the design.

【0093】[0093]

【発明の効果】請求項1ないし8の発明では、層形成領
域の大きさを変更することにより造形に要する時間およ
び粉末材料の量を削減することができる。
According to the first to eighth aspects of the present invention, the time required for molding and the amount of powder material can be reduced by changing the size of the layer forming region.

【0094】また、請求項2の発明では、層形成領域の
大きさを自動的に変更することができる。
According to the second aspect of the present invention, the size of the layer forming region can be automatically changed.

【0095】また、請求項3の発明では、層の形成に用
いられる粉末材料の量を削減することができる。
According to the third aspect of the present invention, the amount of the powder material used for forming the layer can be reduced.

【0096】また、請求項4および8の発明では、造形
に要する時間および粉末材料の量をさらに削減すること
ができる。
According to the fourth and eighth aspects of the present invention, the time required for molding and the amount of powder material can be further reduced.

【0097】また、請求項5の発明では、移動壁部材を
用いて容易に層形成領域の大きさを変更することがで
き、請求項6の発明では、移動可能なステージと壁部と
により適切な造形空間を形成することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the size of the layer forming region can be easily changed by using the movable wall member. According to the sixth aspect of the invention, the movable stage and the wall are more suitable. A simple molding space can be formed.

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

【図1】三次元造形装置の全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a three-dimensional printing apparatus.

【図2】造形部の構成を示す正面側断面図である。FIG. 2 is a front side sectional view showing a configuration of a modeling unit.

【図3】造形部の平面図である。FIG. 3 is a plan view of a modeling unit.

【図4】造形部の構成を示す正面側断面図である。FIG. 4 is a front side sectional view showing a configuration of a modeling unit.

【図5】造形部の平面図である。FIG. 5 is a plan view of a modeling unit.

【図6】コンピュータの構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a computer.

【図7】コンピュータの機能構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a functional configuration of a computer.

【図8】三次元造形装置の動作の流れを示すフローチャ
ートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of the operation of the three-dimensional printing apparatus.

【図9】三次元造形装置の動作の流れを示すフローチャ
ートである。
FIG. 9 is a flowchart showing a flow of the operation of the three-dimensional printing apparatus.

【図10】姿勢変更部における処理を説明するための図
である。
FIG. 10 is a diagram for describing processing in a posture changing unit.

【図11】姿勢変更部における処理を説明するための図
である。
FIG. 11 is a diagram for describing processing in a posture changing unit.

【図12】(a)ないし(c)は断面データの生成の様
子の一例を示す図である。
FIGS. 12A to 12C are diagrams illustrating an example of a state of generation of cross-sectional data.

【図13】(a)ないし(c)は断面データ(形状デー
タ)の他の例を示す図である。
FIGS. 13A to 13C are diagrams showing other examples of cross-sectional data (shape data).

【図14】(a)ないし(c)は三次元造形装置の動作
を説明する概念図である。
FIGS. 14A to 14C are conceptual diagrams illustrating the operation of the three-dimensional printing apparatus.

【図15】小さな三次元造形物を生成する際の三次元造
形装置の様子を示す図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a state of a three-dimensional printing apparatus when a small three-dimensional printing object is generated.

【図16】層形成領域を縮小することなく三次元造形物
を生成するものと仮定した場合の三次元造形装置の様子
を示す図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating a state of a three-dimensional printing apparatus when it is assumed that a three-dimensional printing object is generated without reducing a layer formation region.

【図17】造形部の他の例を示す平面図である。FIG. 17 is a plan view showing another example of the modeling unit.

【図18】造形部の他の例の正面側断面図である。FIG. 18 is a front side sectional view of another example of the shaping section.

【図19】造形ステージを構成する板部材を示す平面図
である。
FIG. 19 is a plan view showing a plate member constituting the modeling stage.

【図20】造形ステージを示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a modeling stage.

【図21】造形ステージを示す図である。FIG. 21 is a diagram showing a modeling stage.

【図22】造形ステージを示す図である。FIG. 22 is a diagram showing a modeling stage.

【図23】造形ステージを示す図である。FIG. 23 is a view showing a modeling stage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 バインダ付与部 30 造形部 31 造形部本体 32 造形ステージ 35 駆動部 40 粉末供給部 50 粉末拡散部 81 結合体 91 三次元造形物 100 三次元造形装置 101 CPU 102 ROM 103 RAM 181 姿勢決定部 300 造形空間 302 層形成領域 311,314 主壁部材 312,315,316 移動壁部材 321 主ステージ 322 副ステージ 324〜327 板部材 902 軸 S13,S16,S21〜S26 ステップ Z 方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Binder provision part 30 Modeling part 31 Modeling part main body 32 Modeling stage 35 Drive part 40 Powder supply part 50 Powder diffusion part 81 Combined body 91 Three-dimensional modeling 100 Three-dimensional modeling apparatus 101 CPU 102 ROM 103 RAM 181 Attitude determination part 300 Modeling Space 302 Layer forming area 311,314 Main wall member 312,315,316 Moving wall member 321 Main stage 322 Substage 324-327 Plate member 902 Axis S13, S16, S21-S26 Step Z direction

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Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 粉末材料に結合剤を付与して結合させる
ことにより造形対象物に対応する三次元造形物を生成す
る三次元造形装置であって、 三次元造形物の生成が行われる造形空間内において所定
の積層方向に対して垂直に広がる層形成領域上に粉末材
料の層を順次積層して形成する層形成手段と、 前記層形成手段が前記層を形成するごとに前記層に対し
て結合剤を含む材料を付与することにより、造形対象物
を平行な複数の面で切断した切断面に対応する前記粉末
材料の結合体を順次形成する付与手段と、 前記造形空間を形成するとともに前記層形成領域の大き
さを変更することが可能とされた造形部と、を備えるこ
とを特徴とする三次元造形装置。
1. A three-dimensional modeling apparatus for generating a three-dimensional modeled object corresponding to a modeling object by applying a binder to a powder material and binding the powdered material, wherein a three-dimensional modeled object is generated. A layer forming means for sequentially laminating and forming a layer of the powder material on a layer forming region which extends perpendicularly to a predetermined laminating direction within the layer forming means, and each time the layer forming means forms the layer, By applying a material containing a binder, applying means for sequentially forming a combination of the powder material corresponding to a cut surface obtained by cutting the modeling object by a plurality of parallel surfaces, and forming the modeling space and A modeling unit capable of changing the size of the layer forming region.
【請求項2】 請求項1に記載の三次元造形装置であっ
て、 前記造形部が、 前記層形成領域の大きさを変更する領域変更手段、を有
することを特徴とする三次元造形装置。
2. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the modeling unit includes a region changing unit configured to change a size of the layer formation region.
【請求項3】 請求項1または2に記載の三次元造形装
置であって、 前記層形成手段が、前記層形成領域の大きさに応じて前
記層の形成に用いられる前記粉末材料の供給量を変更す
ることを特徴とする三次元造形装置。
3. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the layer forming unit supplies the powder material used for forming the layer according to a size of the layer forming region. A three-dimensional printing apparatus characterized by changing the following.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の三
次元造形装置であって、 前記三次元造形物の生成に必要な前記層形成領域の大き
さが最小となるように、前記造形空間内において前記積
層方向を向く軸を中心とする回転方向に対する前記三次
元造形物の姿勢を決定する姿勢決定手段、をさらに備え
ることを特徴とする三次元造形装置。
4. The three-dimensional printing apparatus according to claim 1, wherein the shaping is performed such that a size of the layer forming region necessary for generating the three-dimensional printing object is minimized. A three-dimensional modeling apparatus, further comprising: attitude determination means for determining an attitude of the three-dimensional object in a rotation direction about an axis facing the stacking direction in a space.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の三
次元造形装置であって、 前記造形部が、 前記層が積層されるステージと、 前記ステージの周囲を前記ステージに対して垂直な壁に
て囲む壁部と、を有し、 前記壁部が、 固定設置された主壁部材と、 前記積層方向に垂直な方向に移動可能な移動壁部材と、
を有することを特徴とする三次元造形装置。
5. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the modeling unit includes: a stage on which the layers are stacked; and a periphery of the stage perpendicular to the stage. A wall portion surrounded by a wall, wherein the wall portion is a fixedly installed main wall member, and a movable wall member movable in a direction perpendicular to the stacking direction.
A three-dimensional printing apparatus characterized by having:
【請求項6】 請求項5に記載の三次元造形装置であっ
て、 前記ステージが前記壁部に沿って前記積層方向に移動
し、前記移動壁部材の移動に従って前記ステージの大き
さが変化することを特徴とする三次元造形装置。
6. The three-dimensional printing apparatus according to claim 5, wherein the stage moves in the stacking direction along the wall, and the size of the stage changes according to the movement of the moving wall member. A three-dimensional printing apparatus characterized by the following.
【請求項7】 粉末材料に結合剤を付与して結合させる
ことにより造形対象物に対応する三次元造形物を生成す
る三次元造形方法であって、 (a) 三次元造形物の生成が行われる造形空間内において
所定の積層方向に対して垂直に広がる層形成領域の大き
さを変更する工程と、 (b) 前記層形成領域上に粉末材料の層を形成する工程
と、 (c) 前記層に対して結合剤を含む材料を付与することに
より、造形対象物を一の面で切断した切断面に対応する
前記粉末材料の結合体を形成する工程と、 (d) 前記工程(b)および(c)を繰り返すことにより、前記
造形対象物を平行な複数の面で切断した切断面に対応す
る前記粉末材料の結合体を順次積層形成して前記三次元
造形物を生成する工程と、を有することを特徴とする三
次元造形方法。
7. A three-dimensional modeling method for generating a three-dimensional modeled object corresponding to an object to be modeled by applying a binder to a powder material and bonding the powdered material, wherein (a) the three-dimensional modeled object is generated. Changing the size of a layer forming region extending perpendicularly to a predetermined stacking direction in a molding space to be formed; (b) forming a layer of a powder material on the layer forming region; (c) By applying a material containing a binder to the layer, a step of forming a binder of the powder material corresponding to a cut surface obtained by cutting the modeling object on one surface, (d) the step (b) By repeating and (c), a step of sequentially forming and laminating a combination of the powder material corresponding to a cut surface obtained by cutting the modeling object by a plurality of parallel surfaces, and generating the three-dimensional model, A three-dimensional modeling method characterized by having:
【請求項8】 請求項7に記載の三次元造形方法であっ
て、 前記工程(a)の前に、 (e) 前記三次元造形物の生成に必要な前記層形成領域の
大きさが最小となるように、前記造形空間内において前
記積層方向を向く軸を中心とする回転方向に対する前記
三次元造形物の姿勢を決定する工程、をさらに有するこ
とを特徴とする三次元造形方法。
8. The three-dimensional structure forming method according to claim 7, wherein before the step (a), (e) the size of the layer forming region required for generating the three-dimensional structure is minimized. Determining a posture of the three-dimensional structure with respect to a rotation direction about an axis facing the stacking direction in the modeling space.
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