CN102463675A

CN102463675A - 3d造型装置、3d造型方法和造型物体

Info

Publication number: CN102463675A
Application number: CN2011103581065A
Authority: CN
Inventors: 安河内裕之
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2031-11-11
Also published as: EP2455211B1; JP5724317B2; US8880209B2; EP2455211A3; JP2012106437A; US20120130530A1; EP2455211A2; CN102463675B

Abstract

本发明公开了3D造型装置、3D造型方法和造型物体。该3D造型装置包括：支持体，支持通过层叠树脂材料所形成的造型物体，树脂材料通过能量射线的能量而固化；照射机构，基于层叠的截面的图像数据用能量射线照射树脂材料以形成造型物体，其中图像数据构成作为造型对象的造型对象物的3D数据；以及供给机构，基于截面的图像数据，向被照射机构照射而固化的树脂材料供给构成造型物体的一部分并且不同于树脂材料的材料。

Description

3D造型装置、3D造型方法和造型物体

技术领域

本发明涉及使用通过诸如光的能量射线的照射而固化的材料来形成3D物体的3D造型装置、3D造型方法及其形成的造型物体。

背景技术

至今，形成3D物体的造型装置被公知为快速造型装置，并且被广泛地用于工作使用。通常，3D造型装置基于造型对象物的每个预定厚度的模型数据(即，每层的模型数据)来逐层形成造型物体。

作为3D造型装置的主要方法之一，例如，使用光作为能量射线的光造型方法是用激光部分地和选择性地照射光固化树脂以将树脂的期望部分固化和描画从而形成造型的物体的方法。

在光造型方法中，例如，存在自由液面法和限制液面法。在自由液面方法中，液体的光固化树脂的液面暴露在空气中，并且通过将激光会聚在空气与液面之间的界面上来进行描画。在限制液面方法中，液体的光固化树脂的液面被玻璃等限制，并且通过透过玻璃将光会聚在固化树脂(和玻璃之间的界面)上来进行描画。

此外，作为用于形成着色的造型物体的装置，存在日本未审查专利申请公开No.2000-280356中所述的3D造型装置。该3D造型装置包括排出热塑性树脂的喷墨头。喷墨头根据造型对象物的截面的模型数据逐层地排出热塑性树脂的小液滴。由于排出的热塑性树脂放热、冷却并硬化，从而形成造型物体。着色的热塑性树脂从设置在喷墨头中用于着色的排放喷嘴中排出，并且白色热塑性树脂从设置在喷墨头中用于造型的排放喷嘴中排出。从用于着色的排放喷嘴和用于造型的排放喷嘴排出的热塑性树脂均用作构成造型物体的材料，并且具有不同颜色(白色作为基底基础)(例如，参照日本未审查专利申请公开第2000-280356号的[0030]～[0033]、[0053]和[0061]段)。

发明内容

在日本未审查专利申请公开No.2000-280356的3D造型装置中，造型物体由热塑性树脂或光固化树脂(UV墨)形成。因此，层压为造型物体的每层的树脂厚度小于10μm，并且非常薄，对于3D造型物体的形成时间，存在无法获得实用的速度的问题。

此外，还存在使用粉末作为用于构成3D造型物体的材料的方法。然而，在粉末的情形下，与上述使用树脂材料的情形相比，造型物体的形状变得粗糙。即，还存在高精细的效果不足的问题。

期望提供一种能够形成高精细的造型物体而又不需要花费长时间的3D造型装置、3D造型方法及由此形成的造型物体。

根据本发明实施方式的3D造型装置包括支持体、照射机构以及供给机构。

支持体支持通过层叠被能量射线的能量固化的树脂材料所形成的造型物体。

照射机构基于层叠的截面的图像数据，用能量射线照射树脂材料以形成造型物体，图像数据构成作为造型对象的造型对象物的3D数据。

供给机构基于截面的图像数据，向通过照射机构照射而固化的树脂材料供给构成造型物体的一部分并且不同于树脂材料的材料。

由于供给不同于作为造型物体的主要材料的树脂材料并构成造型体的一部分的材料，所以与如同根据现有技术的装置由例如UV墨形成造型物体并且然后进行着色的情形相比，可以在短时间内形成造型物体。此外，不同于粉末材料，使用由能量射线的能量固化的树脂材料作为造型物体的主要构成材料，从而可以形成高精细的造型物体。

供给机构可以具有排出作为不同于树脂材料的材料的墨以对造型物体着色的喷墨头。因此，造型物体可以以单色、灰度、彩色等进行着色。

例如，树脂材料是透射可见光的材料或白色材料。

供给机构可以供给具有特定特性的功能材料作为不同于树脂材料的材料。因此，根据造型物体的区域，可形成具有诸如磁特性或导电特性的性质的区域。

供给机构每次层叠树脂材料的至少单个层时就可供给不同于树脂材料的材料。

供给机构可以将不同于树脂材料的材料逐层交替地供给至在树脂材料的层叠方向上不重叠的区域。在这种情况下，照射机构逐层交替地向树脂材料的层叠方向上不重叠的区域照射能量射线。因此，可以节约能量射线所使用的能量。

3D造型装置还可以包括限制体、供给喷嘴和移动机构。

限制体具有含有沿第一方向的直线形的区域的表面，并被设置为面向支持体，使得表面中的直线形的区域最接近于支持体。

供给喷嘴向作为支持体侧与直线形态的区域之间的区域的狭缝区域供给树脂材料。

移动机构使支持体沿着不同于第一方向的第二方向相对于限制体移动，以形成树脂材料的单层固化层，并且使限制体和支持体沿着层叠方向相对于彼此移动，以通过能量射线层叠材料的固化层。

照射机构经由限制体向由供给喷嘴供给至狭缝区域的树脂材料照射能量射线。

由于设置限制体使得限制体的直线形的区域最接近于支持体，所以用能量射线照射狭缝区域或其附近区域中的材料，从而固化树脂材料。即，实际上在支持体侧与直线形的区域之间的狭缝区域中的材料被固化，并且通过移动机构二者相对于彼此移动，使得限制体的表面与支持体在限制体的下游侧上分离。因此，可以从限制体干净地剥离材料的固化层。

此外，狭缝区域形成为限制体的直线形的区域而不是宽平面状的区域。因此，如上所述可以容易地从限制体剥离材料。此外，即使固化树脂材料时所产生的收缩力施加至限制体上，限制体也不可能变形或歪曲。因此，可提高每层固化层的平面度，并且可以高精度控制每层固化层的厚度。

根据本发明另一实施方式的3D造型方法包括基于构成作为造型对象的造型对象物的3D数据的层叠截面图像数据向树脂材料照射能量射线，从而根据树脂材料的区域选择性地固化树脂材料。

基于截面图像数据，将构成造型物体的一部分并且不同于树脂材料的材料供给至通过能量射线照射而固化的树脂材料。

由于供给与作为造型物体的主要材料的树脂材料不同并构成造型物体的一部分的材料，所以与如同根据现有技术的装置由例如UV墨形成造型物体并进行着色的情形相比，可以在短时间内形成造型物体。此外，不同于粉末材料，由能量射线的能量固化的树脂材料可用作造型物体的主要构成材料，使得可以形成高精细的造型物体。

根据本发明又一实施方式的造型物体是通过3D造型方法形成的造型物体。

根据本发明的上述实施方式，可以形成高精细的造型物体，而且不需要花费很长时间。

附图说明

图1是示出了根据本发明第一实施方式的3D造型装置的侧视图。

图2是图1所示的3D造型装置的平面视图。

图3是3D造型装置的前视图。

图4是示出了在垂直于鼓轮的纵向方向上所观看的支持鼓轮的机构的实例。

图5A至图5C是顺序示出了3D造型装置的操作的示图。

图6A和图6B是顺序示出了图5A至图5C之后的3D造型装置的操作的示图。

图7是示出了狭缝区域及其附近的状态的示图。

图8是示出了图5C所示的造型台上的树脂材料R和固化层的放大视图。

图9A至图9E是顺序示出了着色的造型物体的形成过程。

图10是示出了根据本发明第二实施方式的3D造型装置的侧视图。

图11是示出了图10所示的3D造型装置的平面视图。

图12A和图12B是示出了根据另一实施方式的造型物体的透视图。

图13是示出了根据又一实施方式的造型物体的透视图。

具体实施方式

下文中，将参照附图描述本发明的实施方式。

第一实施方式

3D造型装置的构成

图1是示出了根据本发明第一实施方式的3D造型装置的侧视图。图2是图1中所示的3D造型装置100的平面视图，图3是其前视图。

3D造型装置100利用限制液面方法中将液面限制在1D区域的1D限制液面方法，该方法不同于根据现有技术的将液面限制在2D区域的方法。

3D造型装置100包括基底11、设置在基底11上的造型台15以及设置为在垂直方向(Z轴方向)上面向造型台15的鼓轮10。此外，3D造型装置100包括设置在鼓轮10下方并向鼓轮10的表面供给树脂材料的供给喷嘴17以及用作为能量射线的激光照射由供给喷嘴供给的树脂材料的照射机构20(参见图3)。如图1和图2所示，在Y轴方向邻近鼓轮10，设置将彩色墨排出到构成造型物体的树脂材料的固化层上的喷墨头30。

鼓轮10形成为实际上圆柱形并且是空心的。鼓轮10具有沿着X轴方向设置的纵向方向。如稍后所述，具有限制体功能的鼓轮10将从供给喷嘴17供给至在造型台15与鼓轮10之间的材料的高度(厚度)限制在如上所述的1D区域。如图7中所示，1D区域是可被认为是沿着鼓轮10的纵向方向(即，X轴方向)的一维的直线形的区域A1。

鼓轮10由例如玻璃、亚克力(acryl)或其他透明树脂形成。鼓轮10不必限于这些材料，而是可以利用透射从照射机构20照射的能量射线的任何材料。

图4是示出了从垂直于鼓轮10的纵向方向的Y轴方向所观看的支持鼓轮10的机构的实例的示图。

如图4所示，在鼓轮10的两侧，在X方向上在鼓轮10的周围设置支持鼓轮10的且可旋转的多个导辊6和7。在图4之外的图中，未示出导辊6和7。导辊6和7由辊支持单元8支持从而可旋转。导辊7向下按压鼓轮10的内周面，而导辊6从下方支持作为鼓轮10的表面的外周面10a。例如，还可以在图4中所观看的深度方向上设置多个导辊6。这样，鼓轮10通过由导辊6和7夹住而被支持为可旋转。

导辊6和7在Z轴方向上在预定的高度位置上支持鼓轮10以在造型台15侧与鼓轮10的外周面10a之间形成稍后描述的狭缝区域S(参见图7)。即，由于造型台15的表面面向作为鼓轮10的外周面10a的最低部的直线形的区域A1(鼓轮10最接近于造型台15的位置)，所以形成狭缝区域S。

此外，除了这种由导辊6和7支持的形态以外，具有旋转轴的支持部件可以经由轴承连接至X轴方向上的鼓轮10的端部。

造型台15具有用于支持由每层树脂材料形成的造型物体的支持部件的功能。造型台15由升降机构16支持从而可升降。如图1中所示，Y轴移动机构14沿Y轴方向移动造型台15和升降机构16。

Y轴移动机构14包括装配有升降机构16的移动基底12、电机(未示出)以及设置在基底11上并引导移动基底12的移动的导轨13。导轨13被布置为具有在Y轴方向上覆盖鼓轮10和喷墨头30的长度。造型台15可以通过Y轴移动机构14沿着Y轴方向连续地移动，从而设置在鼓轮10和喷墨头30中的每个的下方。

如图1和4所示，供给喷嘴17设置在例如鼓轮10的下部的离开直线形的区域A1的位置。对于供给喷嘴17，沿纵向方向设置用于排出树脂材料R的多个孔或切口(未示出)。多个孔或切口向鼓轮10侧开口。

在能量射线是光的情况中，光固化树脂通常用作树脂材料R。如稍后所述，根据该实施方式的3D造型装置100形成着色的造型物体，使得透明或半透明材料(即，(基本全部或部分地)透射可见光的材料)用作树脂材料R。例如，使用丙烯酸固化树脂。另外，白色(白色或奶白色)材料也可用作树脂材料R。

如图3中所示，照射机构20具有激光光源22以及设置为可旋转的以反射和扫描从激光光源22发出的激光的棱镜21。此外，照射机构20具有将从激光光源22发出的激光导向至棱镜21的光学系统23以及反射来自棱镜21的激光以导向狭缝区域S的反射镜24。

反射镜24具有长形形状并且被倾斜地设置在鼓轮10的内部以将来自棱镜21的扫描光向下反射。UV激光光束可用作激光。鼓轮10由透射UV光的材料，例如上述的玻璃制成。激光UVL从鼓轮10的内部经由鼓轮10照射鼓轮10外部的狭缝区域S中的树脂材料R(参加图7)。

此外，在图1、图2等中，在照射机构20的元件中，仅示出了设置在鼓轮10内部的反射镜24。

喷墨头30具有用于供给作为不同于树脂材料R的彩色墨的供给机构的功能。喷墨头30是线性头，并且如图2中所示被形成为较长以沿X轴方向覆盖造型台15上的造型区域(形成造型物体的区域)。喷墨头30连接至墨盒(未示出)。喷墨头30具有排出通常具有包括C(青色)、M(紫色)、Y(黄色)以及K(黑色)的四种颜色的颜料墨的头31至34。四个头31至34沿着Y轴方向设置，并且头31至34中的每个具有沿着X轴方向设置的多个喷嘴(未示出)并排出墨。除了四个头31至34之外，喷墨头30还可以包括排出白色墨等的头。

墨可以是UV固化墨以及颜料墨。

尽管未示出，但是3D造型装置100包括驱动升降机构16内的电机、Y轴移动机构14内的电机、驱动棱镜21的电机以及激光光源22的驱动器。驱动器连接至主控制器(未示出)，并且每个单元的操作的定时等由主控制器控制。此外，特别地，主控制器基于存储器等(未示出)中存储的层叠截面的图像数据来控制激光光源22的驱动器以及驱动棱镜21的电机的驱动器，其中图像数据构成造型对象物的3D数据。

另外，还可以设置用以控制每个单元的控制器。

驱动器或控制器可以由硬件、或硬件和软件(即，计算机)来构造。

3D造型装置的操作

接下来，将描述上述构造的3D造型装置100的操作。图5A至图5C是顺序示出操作的示图。

图5A示出了3D造型装置100的停止状态并示出了移动基底12处于初始位置的状态。在实际执行造型之前，经由主控制器设定由树脂材料R制成的固化层的单层厚度。例如，通过驱动升降机构16来使造型台15上升。此外，当造型台15与作为鼓轮10的最底部的直线形的区域A1接触时的造型台15的高度位置设定为Z轴方向上的原点。

在设定原点期间，可以适当地设定造型台15在Y轴方向上的位置。

当设定原点时，将造型台15降低预先设定的树脂材料R的单层的厚度。树脂材料R的单层厚度为例如10μm至100μm。

在使造型台15下降后，通过Y轴移动机构14将造型台15移动到作为图5B所示的预定位置的造型开始位置。造型开始位置是在造型台15与鼓轮10的直线形的区域A1间可形成狭缝区域S的造型台15的位置。只要造型开始位置是造型台15上可形成狭缝区域S的位置，造型开始位置的设定可以适当地通过要在Y轴方向上形成造型物体的大小来改变。

当将造型台15设置在造型开始位置时，液体的树脂材料R从供给喷嘴17供给至鼓轮10的下表面侧。

当以这种方式将树脂材料R转印至鼓轮10上时，树脂材料R在其重力下沿着鼓轮10的外周面10a流向下侧上的直线形的区域A1。此时狭缝区域S及其周边的状态在图7中示出并被放大。从该状态，通过照射机构20用激光UVL对树脂材料R的照射，即，曝光开始。

导辊6或7(参见图4)也可以构造为由电机驱动。在树脂材料R具有高粘性且树脂材料R在其重力下不向下流动的情况下，旋转导辊6或7以使鼓轮10旋转，使得粘附有树脂材料R的部分变为最底部。

如图5B所示，照射机构20发出激光UVL。由激光光源22产生的激光UVL被棱镜21沿着X轴方向扫描，并经由鼓轮10入射至狭缝区域S的树脂材料R上。这里，基于造型对象物的单层的截面数据中的X轴方向的单行的数据来控制激光光源22的功率，以选择性地曝光树脂材料R的区域。树脂材料R的曝光区域被固化。在通过用激光UVL照射的曝光期间，停止鼓轮10。

当沿着X轴方向的树脂材料R的单行的曝光结束时，停止激光的照射操作，并且通过Y轴移动机构14使造型台15在沿Y轴的方向移动预定间距到后侧(图5B的右侧)。此外，以这种方式执行第一行的下一单行(与初始单行相邻的单行)的选择性曝光。

通过重复以上沿着X轴方向进行的激光的扫描和照射以及造型台15沿着Y轴方向的单步移动，3D造型装置100形成树脂材料的单层的选择性固化层，即，图5C所示的造型物体的单层。造型台15在沿Y轴的方向上的间歇性移动的节距取决于激光束的光斑直径，即，形成造型物体时的分辨率，并且可以适宜地设定移动的节距。

图8是示出了图5C中所示的造型台15上的树脂材料R和固化层R1的放大视图。在图8中，以黑色示出了单层的固化层R1。

这里，当沿着X轴方向的单行曝光结束并且通过Y轴移动机构14在沿Y轴的方向移动造型台15时，鼓轮10由鼓轮10与造型台15侧之间的摩擦力牵引，从而在图8中逆时针旋转。

当树脂材料R的单行曝光结束并且造型台15移动单个预定节距时，在狭缝区域S的下游侧(例如，图7中从狭缝区域的右侧)，造型台15的移动使得鼓轮10与造型台15在Z轴方向上分离。因此，刚刚形成的固化层R1(粘附在鼓轮10的外周面10a的固化层)被从鼓轮10干净地剥离。

在该实施方式中，鼓轮10的外周面10a的形状具有曲面(圆柱面)，而液面由直线形的区域A1限制。因此，即使在固化树脂材料R时所产生的收缩力施加至鼓轮10上，鼓轮10也不可能变形或歪曲，并且可以防止由曝光前树脂材料R的粘性所导致的鼓轮10的变形。因此，可提高固化树脂R1的平面度，并且可以高精度控制其厚度。

当树脂材料R的单层曝光结束时，如图6A中所示，造型台15上的固化层R1移动到喷墨头30下方的位置。此外，在造型台15按照原样在Y轴方向上移动期间，根据包含有色彩信息的截面图像数据从喷墨头30排出彩色墨。不对固化层R1之外的部位(即，未固化部分)排放墨。以这种方式，固化层R1被着色从而彩色印刷。

当对固化层R1的单层的排放墨结束时，造型台15返回到其原始位置，并通过升降机构16被降低单层的厚度。此外，3D造型装置100顺序执行图5A至图5C以及图6A和图6B的操作，从而形成第二固化层R1。

通过重复这些操作，可形成每层着色的造型体。

此外，可以对单层的每个曝光、多层的每个曝光定期地或经常地执行来自供给喷嘴17的树脂材料R的供给。

图9A至图9E是顺序示出了由彩色墨I着色的造型物体的形成过程的示意图。此外，与该实例相关的造型物体40的实例由包括多个柱部41a的支持层41和造型物体的主体42构成，并且主体42被形成为具有三层(R1、R2和R3)。

在完成造型物体之后，将支持层41从造型物体的主体42切离。例如，当主体42的最底面不平坦时，通过形成支持层41，可以支持造型物体的主体42的姿势以在造型台15上维持不变的姿势。

由于即使对以这种方式形成的造型物体40的内部着色，用户也可以在例如切断完成的造型物体40时检查内部的色彩。例如，造型物体40用作医学领域中的器官的模型(例如，用在外科仿真或医学教学中)。

通常，树脂材料R(固化层)的单层的厚度是数十微米，并且墨I的单层厚度等于或小于10μm。尽管层厚度不同，但宏观上看到造型物体40被整体着色。

在该实施方式中，描述了墨I被排出到每层以进行着色的形态。然而，只要该区域是根据截面图像数据的区域，可以将多个层的区域或随机区域着色。

如上所述，根据实施方式，由于供给作为不同于树脂材料R(其是构成造型物体的主要材料)的墨，所以与如同根据现有技术的装置通过例如具有较小厚度的单层UV墨形成造型物体并然后进行着色的情况相比，可以在短时间内形成造型物体。

此外，在该实施方式中，不同于在粉末造型方法中使用的粉末材料，光固化树脂材料(液体的树脂材料)用作造型物体的主要构成材料，使得可以形成高精细的造型物体。

第二实施方式

图10是示出了根据本发明第二实施方式的3D造型装置的侧视图。图11是示出了图10所示的3D造型装置200的平面视图。与包括在根据图1所示的实施方式的3D造型装置中的部件、功能等相同的描述等被简化或省略，并且基于不同之处给出以下描述。

根据第一实施方式的喷墨头30具有线型。根据第二实施方式的喷墨头130为在X轴方向的扫描的类型。即，3D造型装置200包括驱动喷墨头130以沿着X轴方向扫描的X轴扫描机构25。例如，喷墨头130由固定器26保持，并且连接固定器26以可沿X轴扫描机构25的导向部27移动。

如图11所示，在喷墨头130中，青色、紫色、黄色和黑色的头131～134的纵向方向在Y轴方向上，并且其多个排出喷嘴(未示出)沿Y轴方向布置。

通常，交替地重复喷墨头130在X轴方向的移动和支持造型物体的固化层的造型台15在Y轴方向的移动，从而根据单层截面图像数据对单层固化层进行着色。即，以所谓的光栅扫描方式执行印刷。喷墨头130可以在X轴方向上的正向路径和返回路径两个方向上排出墨，或可以在任一方向上排出墨。

第三实施方式

接下来，将描述本发明的另一实施方式。图12A示出了形成期间造型物体的实例，以及图12B示出了完成的造型物体的实例。如图12A所示，具有预定图案的槽140a的平板状的造型物体140由从供给喷嘴17(参见图1和图10)供给的树脂材料形成。如图12B所示，具有不同于平板状的造型物体140的材料的特定性质的功能材料141被供给至槽140a。功能材料141是例如导电材料。功能材料141还可以由具有与喷墨头30或130相同结构的头供给，或还可以由具有与其不同结构的供给机构供给。

这样构造的造型物体140’可用作功能材料141的部分是导线的电路装置。

作为功能材料141，除了导电材料之外，还存在磁性材料、橡胶等、亲水材料或疏水材料。此外，该实施方式并不限于具有图12A和图12B所示的形状的造型物体。

第四实施方式

图13是示出了根据又一实施方式的造型物体的透视图。

在该造型物体中，从树脂材料(固化层)的层叠方向观看，着色部分A(图中的灰色部分)是逐层交替的。

首先，在给定的第一层241，仅着色的部分A被激光照射并被固化，而光固化墨从喷墨头排出到例如白色部分B上。在与这样构造的第一层相邻形成的下一第二层242中，转换用激光照射的部分，使得光经由第二层242甚至到达第一层241中墨所排出至的区域，并且固化该墨。

即，墨逐层交替地排出到树脂材料的层叠方向上的不重叠的区域，类似地，激光逐层交替地照射到树脂材料的层叠方向上的不重叠的区域。

在这样形成的国际象棋式图案中的点足够微小的情况下，在肉眼可见的视野中，可看到墨排出至的区域和墨未排出至的区域的混合色彩。

如上所述，通过以所谓的交错方法用激光执行照射，可以通过使用激光在层叠方向进行单次照射来形成两个固化层，使得可以节约造型物体240的每单位体积用于驱动激光的电能(即，能量)。

在该实施方式中，还可以使用如第三实施方式中的功能材料代替墨。

其他实施方式

本发明的实施方式不限于上述实施方式，而是可实现其他各种实施方式。

喷墨头30和130是全彩色喷墨头。然而，还可以以单色(二元的)或灰度来对造型物体着色。

对于供给用于执行印刷的材料的供给机构，在上述实施方式中，使用非接触型喷墨头。然而，升华型打印头也可用作非接触型。此外，还可以以诸如激光印刷机的接触型印刷法印刷固化层。

造型物体的材料不限于光固化树脂材料，还可以使用由热能量、电子束或超声波固化的材料。此外，其中混合对于特定的波长具有不同于树脂材料的折射率的填料的材料也可以用作树脂材料。

此外，从照射机构20发出的照射树脂材料的能量射线还可以适当地改变。作为能量射线，除了UV光之外，还存在红外光、可见光、电子束、热射线、超声波等。热射线可以是红外光，并且在该情况下，通过使用红外激光束进行局部加热来执行固化处理。在以相对较低的造型精度形成造型物体的情况下，可以使用热射线、超声波等。

根据每个实施方式的3D造型装置还可包括将粘附至固化层的未固化树脂材料除去的除去机构。除去机构可以是例如鼓风机、利用清洁液的清洁及其组合等。除去机构可以设置在例如造型台15沿着Y轴方向的移动路径上的鼓轮10与喷墨头30(或130)之间。此外，除去机构还可以设置在喷墨头30(或130)的更下游侧。

照射机构不限于这些实施方式。例如，可以设置平面镜来代替棱镜21，使得平面镜驱动激光光源22来扫描。此外，照射机构不限于使用棱镜21的扫描机构，还可以具有设置在鼓轮10内部的光源单元和用于移动光源单元以在X轴方向上进行扫描的机构。

作为根据实施方式的造型方法，使用利用1D区域的限制液面方法，然而，当然，还可以使用利用2D区域的限制液面方法。另外，这些实施方式并不限于限制液面方法，可以使用自由液面方法。

本申请包含于2010年11月18日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-257726中所公开的主题，其全部内容结合于此作为参考。

本领域的技术人员应当理解，根据设计需求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变形，均应包含在所附权利要求或其等同物的范围之内。

Claims

1.一种3D造型装置，包括：

支持体，支持通过层叠树脂材料所形成的造型物体，所述树脂材料通过能量射线的能量而固化；

照射机构，基于层叠的截面的图像数据，用所述能量射线照射所述树脂材料以形成所述造型物体，所述图像数据构成作为造型对象的造型对象物的3D数据；以及

供给机构，基于所述截面的图像数据，向通过所述照射机构照射而固化的所述树脂材料供给构成所述造型物体的一部分并且不同于所述树脂材料的材料。

2.根据权利要求1所述的3D造型装置，其中，所述供给机构具有喷墨头，所述喷墨头排出作为不同于所述树脂材料的所述材料的墨以对所述造型物体着色。

3.根据权利要求2所述的3D造型装置，其中，所述树脂材料是透射可见光的材料或白色材料。

4.根据权利要求1所述的3D造型装置，其中，所述供给机构供给具有特定性质的功能材料作为不同于所述树脂材料的所述材料。

5.根据权利要求1所述的3D造型装置，其中，每当层叠至少一层所述树脂材料时，所述供给机构就供给不同于所述树脂材料的所述材料。

6.根据权利要求1所述的3D造型装置，

其中，所述供给机构将不同于所述树脂材料的所述材料逐层交替地供给至在所述树脂材料的层叠方向上不重叠的区域，以及

所述照射机构逐层交替地向在所述树脂材料的层叠方向上不重叠的区域照射所述能量射线。

7.根据权利要求1所述的3D造型装置，还包括：

限制体，具有含有沿第一方向的直线形的区域的表面，并被设置为面向所述支持体，使得所述表面中的所述直线形的区域最接近于所述支持体；

供给喷嘴，向作为所述支持体侧与所述直线形的区域之间的区域的狭缝区域供给所述树脂材料；以及

移动机构，使所述支持体沿着不同于所述第一方向的第二方向相对于所述限制体移动，以形成所述树脂材料的单个固化层，并且使所述限制体和所述支持体沿着层叠方向相对于彼此移动，以通过所述能量射线层叠所述材料的固化层，

其中，所述照射机构经由所述限制体向由所述供给喷嘴供给至所述狭缝区域的所述树脂材料照射所述能量射线。

8.一种3D造型方法，包括：

基于层叠的截面的图像数据，用能量射线照射树脂材料，从而根据所述树脂材料的区域选择性地固化所述树脂材料，所述图像数据构成作为造型对象的造型对象物的3D数据；以及

基于所述截面的图像数据，向通过所述能量射线的照射而固化的所述树脂材料供给构成造型物体的一部分并且不同于所述树脂材料的材料。

9.一种由3D造型方法形成的造型物体，所述方法包括：

基于层叠的截面的图像数据，用能量射线照射树脂材料，以根据所述树脂材料的区域选择性地固化所述树脂材料，所述图像数据构成作为造型对象的造型对象物的3D数据；以及

基于所述截面的图像数据，向通过所述能量射线的照射而固化的所述树脂材料供给构成所述造型物体的一部分并且不同于所述树脂材料的材料。