CN110774578A - 三维造型装置以及三维造型物的制造方法 - Google Patents

三维造型装置以及三维造型物的制造方法 Download PDF

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齐藤功一
中村和英
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Abstract

本发明公开了三维造型装置以及三维造型物的制造方法，能够提高三维造型装置的三维造型物的生产率。三维造型装置具备：材料熔融部，将材料熔融而作为造型材料；供给流路，从材料熔融部供给的造型材料在供给流路流通；第一分支流路以及第二分支流路，从供给流路向所述第一分支流路以及所述第二分支流路供给造型材料；连接部，将供给流路和第一分支流路以及第二分支流路连接；第一喷嘴，与第一分支流路连通；第二喷嘴，与第二分支流路连通；及阀机构，设置在连接部。通过阀机构切换到供给流路与第一分支流路之间连通且供给流路与第二分支流路之间被断开的第一状态和供给流路与第二分支流路之间连通且供给流路与第一分支流路之间被断开的第二状态。

Description

三维造型装置以及三维造型物的制造方法
技术领域
本发明涉及三维造型装置以及三维造型物的制造方法。
背景技术
例如，专利文献1公开了将熔融的热塑性材料从按照预先设定的形状数据扫描的挤压喷嘴挤压到基座上，在该基座上固化的材料上进一步层叠熔融的材料，从而制作三维造型物的三维造型装置。
专利文献1：日本特开2006-192710号公报
发明内容
根据上述的三维造型装置，从一个喷嘴挤压熔融材料。因此，在喷嘴由于喷出不良等发生故障的情况下，为了喷嘴的修理或者更换等，需要中断三维造型物的制作，降低三维造型物的生产率。为此，本发明的目的在于提高基于三维造型装置的三维造型物的生产率。
根据本发明的一方式，提供三维造型装置。该三维造型装置具备：材料熔融部，将材料熔融而作为造型材料；供给流路，从所述材料熔融部供给的所述造型材料在所述供给流路流通；第一分支流路以及第二分支流路，从所述供给流路向所述第一分支流路以及所述第二分支流路供给所述造型材料；连接部，将所述供给流路和所述第一分支流路以及所述第二分支流路连接；第一喷嘴，与所述第一分支流路连通；第二喷嘴，与所述第二分支流路连通；以及阀机构，设置在所述连接部，通过所述阀机构切换到第一状态和第二状态，所述第一状态是如下状态：所述供给流路与所述第一分支流路之间连通且所述供给流路与所述第二分支流路之间被断开，所述第二状态是如下状态：所述供给流路与所述第二分支流路之间连通且所述供给流路与所述第一分支流路之间被断开。
附图说明
图1是示出第一实施方式中的三维造型装置的构成概要的说明图。
图2是示出第一吸引部的构成概要的说明图。
图3是示出平头螺杆的下表面侧构成的简要立体图。
图4是示出螺杆对面部的上表面侧的简要俯视图。
图5是示出第一状态下的阀机构的简要构成的剖面示意图。
图6是示出第二状态下的阀机构的简要构成的剖面示意图。
图7是示出第一实施方式中的阀部的简要构成的立体图。
图8是示出第一实施方式中的三维造型处理内容的流程图。
图9是示出第二实施方式中的三维造型装置的构成概要的说明图。
图10是示出第二实施方式中的三维造型处理内容的流程图。
图11是示出第三实施方式中的三维造型装置的构成概要的说明图。
图12是示出第三实施方式中的阀部的简要构成的立体图。
附图标记说明：
10、10B、10C…三维造型装置；20…材料供给部；22…连通路；30…造型材料生成部；31…螺杆壳体；32…驱动电机；40…平头螺杆；42…槽部；43…山部；44…材料流入口；46…中央部；50…螺杆对面部；54…引导槽；56…连通孔；58…加热器；60…喷出部；61…供给流路；62…连接部；63…第一分支流路；64…第二分支流路；65…第一喷嘴；66…第二喷嘴；67…第一吸引部；68…第二吸引部；70、70C…阀机构；71、71C…阀部；72、72C…流通路；73…操作部；80…移动机构；81…造型台；90…控制部；100…造型单元；111…柱塞；112…汽缸；113…柱塞驱动部；121…流量传感器。
具体实施方式
A.第一实施方式：
图1是示出第一实施方式的三维造型装置10的简要构成的说明图。图1示出了示出彼此正交的X、Y、Z方向的箭头。X方向以及Y方向是平行于水平面的方向，Z方向是与竖直方向相反的方向。在其他的参照图中也以图中示出的方向与图1对应的方式适宜地图示表示X、Y、Z方向的箭头。
本实施方式中的三维造型装置10具备控制部90、造型单元100、造型台81以及移动机构80。三维造型装置10通过造型单元100在通过移动机构80移动的造型台81上经由造型单元100层叠后述的造型材料，从而进行三维造型物的造型。
控制部90是控制造型单元100和移动机构80的动作从而执行制作三维造型物的造型处理的控制装置。动作包括造型单元100相对于造型台81的三维相对位置的移动。在本实施方式中，控制部90由具备一个以上的处理器、主存储装置以及与外部进行信号输入输出的输入输出接口的计算机构成。控制部90通过使处理器执行读入主存储装置内的程序或指令，从而发挥各种功能。需要说明的是，作为这样的由计算机构成的代替，控制部90还可以由组合用于实现各种功能中的至少一部分的多个电路的构成来实现。
造型单元100将固体状态的材料中的至少一部分熔融成糊状的造型材料配置在造型台81上。除了喷出部60之外，造型单元100具备材料供给部20以及造型材料生成部30。将造型材料生成部30还称为“材料熔融部”。
材料供给部20向造型材料生成部30供给材料。材料供给部20由例如收容材料的料斗构成。材料供给部20在下方具有排出口。该排出口经由连通路22连接于造型材料生成部30。材料以颗粒或粉末等形态投入到材料供给部20。在本实施方式中，利用颗粒状的ABS树脂材料。
造型材料生成部30生成将从材料供给部20供给的材料中的至少一部分熔融且具有流动性的糊状的造型材料，并且导向喷出部60。造型材料生成部30具有螺杆壳体31、驱动电机32、平头螺杆40以及螺杆对面部50。在后述的图3以及图4分别示出了平头螺杆40以及螺杆对面部50的具体的构成。
平头螺杆40具有沿其中心轴的高度比直径更小的大致圆柱形。平头螺杆40配置为其中心轴平行于Z方向，以中心轴为中心旋转。平头螺杆40的中心轴与其旋转轴RX一致。在图1中以一点虚线示出了平头螺杆40的旋转轴RX。
平头螺杆40收容在螺杆壳体31内。平头螺杆40的上表面Fa侧连结于驱动电机32，平头螺杆40通过驱动电机32产生的旋转驱动力，在螺杆壳体31内旋转。驱动电机32在控制部90的控制下进行驱动。
平头螺杆40在作为与旋转轴RX交叉的面的下表面Fb形成有槽部42。平头螺杆40的下表面Fb面向螺杆对面部50的上表面Ga，从材料供给部20向设置在平头螺杆40的下表面Fb的槽部42内供给材料。对于平头螺杆40及其槽部42的具体构成，利用图3在后面说明。
螺杆对面部50埋设有用于加热材料的加热器58。被供给至旋转的平头螺杆40的槽部42内的材料中的至少一部分通过平头螺杆40的旋转熔融，并且沿槽部42流动，被导向平头螺杆40的中央部46。流入中央部46的糊状的材料经由设置在螺杆对面部50中心的连通孔56，作为造型材料供给至喷出部60。
喷出部60具备与螺杆对面部50的连通孔56连通且从造型材料生成部30供给的造型材料通过的供给流路61、从供给流路61供给造型材料的第一分支流路63以及第二分支流路64、连接供给流路61和第一分支流路63和第二分支流路64的连接部62、与第一分支流路63连通的第一喷嘴65、与第二分支流路64连通的第二喷嘴66以及设置在连接部62的阀机构70。供给至喷出部60的造型材料从第一喷嘴65和第二喷嘴66中的任意一个向造型台81喷出。在本实施方式中，第二喷嘴66的直径Dn2比第一喷嘴65的直径Dn1大。对于造型材料是从第一喷嘴65喷出还是从第二喷嘴66喷出，通过阀机构70进行切换。对于阀机构70的详细，利用图5以及图6在后面说明。
本实施方式的喷出部60具备连接于第一分支流路63的第一吸引部67以及连接于第二分支流路64的第二吸引部68。第一吸引部67构成为可以吸引第一分支流路63内的造型材料。第二吸引部68构成为可以吸收第二分支流路64内的造型材料。
图2是示出第一吸引部67的简要构成的说明图。本实施方式的第一吸引部67具备连接于第一分支流路63的汽缸112、收容在汽缸112内的柱塞111以及驱动柱塞111的柱塞驱动部113。柱塞驱动部113由例如电磁机构或压电元件、电机等致动器构成。柱塞驱动部113在控制部90的控制下，产生使柱塞111在汽缸112内瞬间性进行往返移动的驱动力。如在图2中用箭头表示，通过柱塞111向远离第一分支流路63的方向移动，从而汽缸112内变为负压，第一分支流路63内的造型材料被吸引到汽缸112内。需要说明的是，第二吸引部68的构成以及动作与第一吸引部67相同，所以在此省略说明。
返回图1，移动机构80改变造型台81与第一喷嘴65以及第二喷嘴66的相对位置。在本实施方式中，移动机构80使造型台81相对于第一喷嘴65以及第二喷嘴66进行移动。移动机构80由通过三个电机M的驱动力使造型台81向X、Y、Z方向的三轴方向移动的三轴定位装置构成。移动机构80在控制部90的控制下变更第一喷嘴65以及第二喷嘴66与造型台81的相对的位置关系。
需要说明的是，在三维造型装置10中，作为通过移动机构80使造型台81移动的构成的代替，还可以采用在造型台81的位置被固定的状态下移动机构80使造型单元100相对于造型台81进行移动的构成，还可以采用分别使造型单元100和造型台81移动的构成。即使是这样的构成，也可以变更第一喷嘴65以及第二喷嘴66与造型台81的相对的位置关系。
图3是示出平头螺杆40的下表面Fb侧的构成的简要立体图。为了便于理解，以将图1示出的上表面Fa与下表面Fb的位置关系在竖直方向上颠倒的状态示出了图3所示的平头螺杆40。在图3中以一点虚线示出了在造型材料生成部30中旋转时的平头螺杆40的旋转轴RX的位置。参照图1说明，与螺杆对面部50相对的平头螺杆40的下表面Fb设置有槽部42。下面，将下表面Fb称为“槽形成面Fb”。
平头螺杆40的槽形成面Fb的中央部46构成为凹陷部，槽部42的一端连接于该凹陷部。中央部46与图1示出的螺杆对面部50的连通孔56相对。在本实施方式中，中央部46与旋转轴RX交叉。
平头螺杆40的槽部42构成所谓的滚动槽。槽部42从中央部46向平头螺杆40的外周以描绘圆弧的方式涡状延伸。槽部42还可以构成为以内旋曲线状或螺旋状延伸。槽形成面Fb设置有山部43，山部43构成槽部42的侧壁部，并且沿各槽部42延伸。
槽部42连续至形成在平头螺杆40的侧面的材料流入口44。材料流入口44是接受通过材料供给部20的连通路22供给的材料的部分。
平头螺杆40旋转时，从材料流入口44供给的材料中的至少一部分在槽部42内通过后述的加热器58被加热，并且熔融，流动性增加。而且，该材料通过槽部42流动到中央部46，集中在中央部46，通过在中央部46产生的内压，被挤出到螺杆对面部50的连通孔56。
如图3示出，平头螺杆40具有三个槽部42、三个山部43以及三个材料流入口44。设置在平头螺杆40的槽部42、山部43以及材料流入口44的数量不限定于三个。平头螺杆40可以仅设置有一个槽部42，还可以设置有两个以上的多个槽部42。并且，还可以设置有与槽部42的数量匹配的数量的山部43以及材料流入口44。
图4是示出螺杆对面部50的上表面Ga侧的简要俯视图。如上所述，螺杆对面部50的上表面Ga与平头螺杆40的槽形成面Fb相对。下面，将该上表面Ga称为“螺杆相对面Ga”。
螺杆相对面Ga形成有多个引导槽54。该引导槽54连接于形成在螺杆相对面Ga中心的连通孔56，从连通孔56向外周涡状延伸。多个引导槽54具有将造型材料导向连通孔56的功能。如参照图1说明，螺杆对面部50埋设有用于加热材料的加热器58。造型材料生成部30中的材料的熔融通过加热器58的加热和平头螺杆40的旋转实现。被熔融的材料经由螺杆对面部50的连通孔56被挤出到喷出部60的供给流路61，从而被导向第一分支流路63或者第二分支流路64。被导向第一分支流路63或者第二分支流路64的材料最终从与第一分支流路63连通的第一喷嘴65或者与第二分支流路64连通的第二喷嘴66喷出。
在造型单元100中，如图3示出，通过利用在Z方向具有小尺寸的平头螺杆40，从而减少用于熔融材料的至少一部分后导向第一喷嘴65或第二喷嘴66的路径在Z方向上占有的范围。这样，在造型单元100中，通过利用平头螺杆40，可以实现造型材料的生成机构的小型化。并且，通过利用平头螺杆40，提高从第一喷嘴65或第二喷嘴66的造型材料的喷出控制的精度，可以容易且高效率地进行基于喷出工序进行的三维造型物的造型。
在造型单元100中，通过利用平头螺杆40，简单地实现了将形成为具有流动性的状态的造型材料压力输送到第一喷嘴65或第二喷嘴66的构成。通过该构成，可以通过平头螺杆40的旋转数的控制来实现从第一喷嘴65或第二喷嘴66的造型材料的喷出量的控制，使得从第一喷嘴65或第二喷嘴66的造型材料的喷出控制变得容易。“从第一喷嘴65或第二喷嘴66的造型材料的喷出量”表示从第一喷嘴65或第二喷嘴66流出的造型材料的流量。
图5是示出第一状态下的阀机构70的简要构成的剖面示意图。图6是示出第二状态下的阀机构70的简要构成的剖面示意图。在本说明书中，第一状态表示供给流路61与第一分支流路63之间连通，而且供给流路61与第二分支流路64之间被断开的三维造型装置10的状态。并且，第二状态表示供给流路61与第二分支流路64之间连通于供给流路61，而且供给流路61与第一分支流路63之间被断开的三维造型装置10的状态。
阀机构70是构成为可以切换到第一状态和第二状态的阀。阀机构70具备阀部71，所述阀部71构成为在连接部62内能够旋转，并且具有造型材料能够流通的流通路72。根据阀部71的旋转，第一分支流路63和第二分支流路64中的任意一个经由流通路72与供给流路61连通，而且另一个通过阀部71与供给流路61断开，从而切换为第一状态和第二状态。并且，本实施方式的阀机构70构成为可以调节阀部71的旋转角度，从而构成为可以调节在第一状态下流入第一分支流路63的造型材料的第一流量和在第二状态下流入第二分支流路64的造型材料的第二流量。
图7是示出本实施方式的阀部71的立体图。本实施方式的阀部71具有具备中心轴CA的圆柱形形态。流通路72由对阀部71的侧面的一部分进行开槽而设置。阀部71的一端部设置有操作部73。操作部73连接有在控制部90的控制下驱动的电机。电机的旋转驱动力施加于操作部73，从而阀部71旋转。
图8是示出用于实现三维造型物的造型的三维造型处理的内容的流程图。在对于设置在三维造型装置10的操作面板或连接于三维造型装置10的计算机，通过用户进行了预定的造型开始操作时执行该处理。首先，在步骤S110中控制部90获取三维造型物的形状数据。形状数据从例如连接于三维造型装置10的计算机或存储介质获取。这时，形状数据作为工具轨迹数据被获取，所述工具轨迹数据是将表示三维造型物的形状的STL形式或AMF形式的数据由切片器转换而得到的。接下来，在步骤S120中，控制部90开始三维造型物的造型。开始三维造型物的造型后，经过通过造型材料生成部30熔融材料而变成造型材料的材料熔融工序和熔融的造型材料被供给至供给流路61的供给工序，从第一喷嘴65或者第二喷嘴66喷出造型材料。
在步骤S130中，控制部90判断造型的三维造型物的部位是不是外观形状。外观形状表示三维造型物的完成形状中可以从外部确认的部位。将除了外观形状之外的三维造型物的部位称为内部形状。控制部90能够利用例如在步骤S110中获取的工具轨迹数据，判断造型的三维造型物的部位是不是外观形状。对于外观形状，对尺寸精度和表面粗糙度要求比内部形状更高的品质，所以优选从小口径的喷嘴喷出造型材料，从而精密地造型外观形状。另一方面，对于内部形状，对尺寸精度和表面粗糙度不要求比外观形状更高的品质，所以优选从大口径的喷嘴喷出造型材料，从而短时间内造型内部形状。
当在步骤S130中判断为造型的三维造型物的部位是外观形状时，在步骤S140中，控制部90通过控制阀机构70，在第一状态下造型三维造型物。另一方面，当在步骤S130中未判断为造型中的三维造型物的部位是外观形状时，控制部90在步骤S150中通过控制阀机构70，在第二状态下造型三维造型物。换言之，控制部90根据所造型的三维造型物的部位，切换到第一状态或者第二状态。需要说明的是，将从第一喷嘴65喷出造型材料进行造型的情况称为第一造型工序，将从第二喷嘴66喷出造型材料进行造型的情况称为第二造型工序。在第一造型工序以及第二造型工序中，还可以根据喷嘴的移动速度来调节喷出的造型材料的流量。例如，对于构成三维造型物的直线部分，控制阀机构70将造型材料的流量设为多，对于曲折部分，将造型材料的流量设为少，从而能够使三维造型物的厚度均匀。
在步骤S140或者步骤S150后，在步骤S160中，控制部90判断是否结束了三维造型物的造型。控制部90例如利用在步骤S110中获取的工具轨迹数据，能够判断是否结束了三维造型物的造型。当在步骤S160中未判断为结束了三维造型物的造型时，控制部90返回步骤S130的处理，继续三维造型物的造型。控制部90例如在进行三维造型物的第一层的外观形状的造型后，进行第一层的内部形状的造型。控制部90在进行三维造型物的第一层的造型后，在第一层上进行第二层的造型。需要说明的是，控制部90还可以在进行外观形状的多层的造型之后，进行内部形状的多层的造型。这样，控制部90通过层叠造型材料，进行三维造型物的造型。另一方面，当在步骤S160中判断为结束了三维造型物的造型时，控制部90结束该处理。需要说明的是，在造型时，将造型材料的喷出位置移动到分开的位置时，控制部90通过移动柱塞111，将造型材料吸入汽缸112内。通过将造型材料吸入汽缸112内，从而在不停止平头螺杆40的旋转的情况下，能够抑制在喷嘴与三维造型物之间造型材料拉丝。
根据以上说明的本实施方式的三维造型装置10，通过阀机构70，能够切换到第一状态和第二状态。因此，通过一台三维造型装置10，能够分开使用两个喷嘴从而进行三维造型物的造型，所以能够提高三维造型物的生产率。尤其是，在本实施方式中，控制部90根据造型的三维造型物的部位，驱动阀机构70切换到第一状态和第二状态。因此，对于尺寸精度和表面粗糙度不要求比三维造型物的外观形状更高品质的三维造型物的内部形状，通过从比第一喷嘴65大口径的第二喷嘴66喷出造型材料，从而能够缩短三维造型物的造型的时间。
并且，在本实施方式中，阀机构70构成为能够切换到第一状态和第二状态，并且构成为可以调节第一流量和第二流量。因此，与分别设置进行第一状态和第二状态的切换的阀和进行第一流量和第二流量的调节的阀的情况相比，能够实现三维造型装置10的小型化。
并且，在本实施方式中，阀机构70构成为通过圆柱形的阀部71的旋转可以切换到第一状态和第二状态。因此，通过简单构成的阀机构70能够切换到第一状态和第二状态。
并且，在本实施方式中，第二喷嘴66的直径Dn2比第一喷嘴65的直径Dn1更大。因此，通过一台三维造型装置10，能够分开使用口径不同的两个喷嘴进行造型，从而能够提高三维造型物的生产率。
并且，在本实施方式中，第一吸引部67在第一分支流路63内形成负压，从而能够迅速停止从第一喷嘴65的造型材料的喷出。并且，第二吸引部68在第二分支流路64内形成负压，从而能够迅速停止从第二喷嘴66的造型材料的喷出。
并且，在本实施方式中，造型材料生成部30通过Z方向的长度短的平头螺杆40生成造型材料，所以能够实现三维造型装置10的小型化。
需要说明的是，在本实施方式中，使用了颗粒状的ABS树脂材料，但是，作为在造型单元100中使用的材料，还可以采用例如以具有热塑性的材料或金属材料、陶瓷材料等各种材料为主材料的进行三维造型物的造型的材料。其中，“主材料”是指形成三维造型物的形状的中心材料，表示在三维造型物中含量占据50重量％以上的材料。上述的造型材料包括将这些主材料单独熔融的材料或者与主材料一起被包含的一部分的成分熔融成糊状的材料。
当使用具有热塑性的材料作为主材料时，在造型材料生成部30中，通过塑化该材料生成造型材料。“塑化”是指对具有热塑性的材料加热，从而熔融。
作为具有热塑性的材料，例如能够利用下面的任意一个或组合了两个以上的热塑性树脂材料。
热塑性树脂材料的例子
聚丙烯树脂(PP)、聚乙烯树脂(PE)、聚缩醛树脂(POM)、聚氯乙烯树脂(PVC)、聚酰胺树脂(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)、聚乳酸树脂(PLA)、聚苯硫醚树脂(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等通用工程塑料、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮等工程塑料。
具有热塑性的材料中可以混合颜料或金属、陶瓷、除此之外蜡、阻燃剂、抗氧化剂、热稳定及等添加剂等。具有热塑性的材料在造型材料生成部30中通过平头螺杆40的旋转和加热器58的加热被塑化，转化为熔融的状态。并且，这样生成的造型材料从第一喷嘴65或第二喷嘴66喷出后，由于温度的下降固化。
具有热塑性的材料最好是被加热到其玻璃转移点以上后以完全熔融的状态从第一喷嘴65或第二喷嘴66射出。例如，ABS树脂的玻璃转移点为约120℃，从第一喷嘴65或第二喷嘴66喷出时最好达到约200℃。为了以这样的高温状态喷出造型材料，第一喷嘴65和第二喷嘴66周围还可以设置有加热器。
在造型单元100中，作为上述的具有热塑性的材料的代替，例如还可以使用如下的金属材料作为主材料的材料。在这种情况下，最好是在使下面的金属材料形成为粉末状的粉末材料中混合在生成造型材料时熔融的成分，从而投入到造型材料生成部30。
金属材料的例子
镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)或铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)的单一金属或者包含一个以上的这些金属的合金。
合金的例子
马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金。
在造型单元100中，作为上述金属材料的代替，可以将陶瓷材料作为主材料使用。作为陶瓷材料，可以使用例如二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆等氧化物陶瓷或氮化铝等非氧化物陶瓷等。在作为主材料使用上述的金属材料或陶瓷材料时，配置在造型台81的造型材料还可以通过例如激光的照射或温风等烧结固化。
投入到材料供给部20的金属材料或陶瓷材料的粉末材料可以是单一的金属的粉末或者合金的粉末、将陶瓷材料的粉末多个种类混合的混合材料。并且，金属材料或陶瓷材料的粉末材料还可以是例如上面示例的热塑性树脂或者由除此之外的热塑性树脂涂布的材料。在这种情况下，在造型材料生成部30中，该热塑性树脂熔融并呈现出流动性。
投入到材料供给部20的金属材料或陶瓷材料的粉末材料中能够添加例如下面的溶剂。溶剂可以选自下面中的一种或将两种以上组合进行使用。
溶剂的例子
水；乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚等(聚)亚烷基二醇单烷基醚类；乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯等醋酸酯类；苯、甲苯、二甲苯等芳香烃类；甲基乙基酮、丙酮、甲基异丁基酮、乙基正丁基酮、二异丙基酮、乙酰丙酮等酮类；乙醇、丙醇、丁醇等醇类；四烷基铵乙酸盐类；二甲基亚砜、二乙基亚砜等亚砜系溶剂；吡啶、γ-甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶等吡啶系溶剂；四烷基铵乙酸盐(例如，四丁基乙酸铵等)；丁基卡必醇醋酸酯等离子液体等。
除此之外，投入到材料供给部20的金属材料或陶瓷材料的粉末材料中还可以添加例如如下粘结剂。
粘结剂的例子
丙烯酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂、纤维素系树脂或者其他的合成树脂或者PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)或其他的热塑性树脂。
B.第二实施方式：
图9是示出第二实施方式的三维造型装置10B的简要构成的说明图。在第二实施方式的三维造型装置10B中，与第一实施方式的区别在于，第一喷嘴65的直径Dn1与第二喷嘴66的直径Dn2相同，以及三维造型处理的内容。除此之外的构成与图1示出的第一实施方式相同。在第二实施方式中，第二喷嘴66被用作预备的喷嘴。换言之，只有在第一喷嘴65出现喷出不良时，从第二喷嘴66喷出造型材料。喷出不良表示喷嘴出现堵塞或者喷嘴损坏，从而从喷嘴的造型材料的喷出出现异常。
图10是示出第二实施方式中的三维造型处理的内容的流程图。在对于设置在三维造型装置10B的操作面板或连接于三维造型装置10B的计算机，通过用户进行了预定的造型开始操作时执行该处理。控制部90在步骤S210中获取三维造型物的形状数据，在步骤S220中，开始三维造型物的造型。步骤S210和步骤S220的内容与第一实施方式的三维造型处理中的步骤S110和步骤S120的内容相同。步骤S220之后，控制部90在步骤S230中判断三维造型装置10B是不是第一状态。
当在步骤S230中判断为第一状态时，控制部90在步骤S240中判断第一喷嘴65是否出现喷出不良。在本实施方式中，检测从第一喷嘴65喷出的造型材料的流量的流量传感器121设置在第一喷嘴65，控制部90获取通过该流量传感器121检测的流量的值。控制部90判断获取的流量的值是否在预先存储在控制部90的流量的正常值范围内，从而判断第一喷嘴65是否出现喷出不良。
当在步骤S240中判断为第一喷嘴65出现喷出不良时，控制部90在步骤S250中驱动阀机构70，将三维造型装置10B从第一状态切换到第二状态。另一方面，当在步骤S240中未判断为第一喷嘴65出现喷出不良时，控制部90省略步骤S250，将处理进入到步骤S260。之后，控制部90在步骤S260中判断是否结束了三维造型物的造型。步骤S260的内容与第一实施方式的三维造型处理中的步骤S160的内容相同。当在步骤S260中未判断为结束了三维造型物的造型时，控制部90返回步骤S230的处理，继续三维造型物的造型。另一方面，当在步骤S260中判断为结束了三维造型物的造型时，控制部90结束该处理。
当在步骤S230中未判断为第一状态时，换言之，处于第二状态时，控制部90在步骤S245判断第二喷嘴66是否出现喷出不良。控制部90与在步骤S240中判断第一喷嘴65是否出现喷出不良的情况相同地判断第二喷嘴66是否出现喷出不良。当在步骤S245中未判断为第二喷嘴66出现喷出不良时，控制部90将处理进入到上述的步骤S260。另一方面，当在步骤S245中判断为第二喷嘴66出现喷出不良时，控制部90省略步骤S260，结束三维造型处理。换言之，在这种情况下，控制部90中止三维造型处理。需要说明的是，出现喷出不良的第一喷嘴65或第二喷嘴66在中止三维造型处理后修理或者更换即可。
根据以上说明的本实施方式的三维造型装置10B，在从第一喷嘴65喷出造型材料来进行三维造型物的造型时，即使第一喷嘴65出现喷出不良，也无需为了第一喷嘴65的修理或者更换等而中断三维造型物的造型，能够从第二喷嘴66喷出造型材料来继续三维造型物的造型。因此，能够提高三维造型物的生产率。
需要说明的是，在本实施方式中，设定为第一喷嘴65的直径Dn1与第二喷嘴66的直径Dn2相同来进行了说明，但是，第一喷嘴65的直径Dn1与第二喷嘴66的直径Dn2还可以不同。
C.第三实施方式：
图11是示出第三实施方式中的三维造型装置10C的简要构成的说明图。在第三实施方式的三维造型装置10C中，阀机构70C的构成与第一实施方式不同。除此之外的构成与图1示出的第一实施方式相同。图11中示出了第一状态下的阀机构70C。
图12是示出第三实施方式中的阀部71C的简要构成的立体图。第三实施方式的阀部71C具有具备中心轴CA的圆柱形形态。流通路72C设置为设在阀部71C的漏斗状的贯通孔。
根据以上说明的本实施方式的三维造型装置10C，也能够通过阀部71C的旋转切换到第一状态和第二状态。
D.其他的实施方式：
(D1)在上述的各实施方式的三维造型装置10、10B、10C中，阀机构70、70C具备构成为在连接部62内能够旋转的圆柱形的阀部71、71C。相对于此，阀机构70、70C还可以具备构成为在连接部62内能够旋转的半球状的阀部71、71C。
(D2)在上述的各实施方式的三维造型装置10、10B、10C中，阀机构70、70C构成为可以调节在第一状态下流入第一分支流路63的造型材料的第一流量和在第二状态下流入第二分支流路64的造型材料的第二流量。相对于此，阀机构70、70C还可以构成为不调节在第一状态下流入第一分支流路63的造型材料的第一流量和在第二状态下流入第二分支流路64的造型材料的第二流量，仅进行第一状态和第二状态的切换。
(D3)在上述的各实施方式的三维造型装置10、10B、10C中，第一吸引部67以及第二吸引部68具备在汽缸112内往返移动的柱塞111。相对于此，第一吸引部67以及第二吸引部68还可以构成为通过泵等而不是通过柱塞111，从第一分支流路63或第二分支流路64吸引造型材料。被吸引的造型材料可以排出到第一分支流路63外部或者第二分支流路64外部。并且，三维造型装置10、10B、10C还可以不具备第一吸引部67以及第二吸引部68。
(D4)上述的各实施方式的三维造型装置10、10B、10C具备第一喷嘴65和第二喷嘴66。相对于此，三维造型装置10、10B、10C还可以具备第三喷嘴，阀机构70、70C可以构成为从第一喷嘴65和第二喷嘴66和第三喷嘴中的任意一个喷嘴喷出造型材料。
(D5)在上述的各实施方式的三维造型装置10、10B、10C中，造型材料生成部30具备平头螺杆40。相对于此，造型材料生成部30还可以具备在Z方向上比平头螺杆40更长的直插式螺杆，以此来代替平头螺杆40。
(D6)在上述的各实施方式的三维造型装置10、10B、10C中，连接于阀机构70的操作部73，并且在控制部90的控制下驱动的电机切换到第一状态和第二状态。相对于此，还可以通过用户手动操作操作部73，从而切换到第一状态和第二状态。
(D7)在上述的第二实施方式的三维造型装置10B中，检测从第一喷嘴65喷出的造型材料的流量的流量传感器121设置在第一喷嘴65，控制部90利用通过该流量传感器121检测的流量的值，判断第一喷嘴65是否出现喷出不良。相对于此，还可以是检测第一分支流路63内的造型材料的压力的压力传感器设置在第一分支流路63内，控制部90利用通过该压力传感器检测的压力的值，判断第一喷嘴65是否出现喷出不良。并且，还可以是检测装载在造型台81上的重量的重量传感器设置在造型台81，控制部90利用通过该重量传感器检测的重量的值，判断第一喷嘴65是否出现喷出不良。还可以是在第一喷嘴65的侧面设置摄像头，控制部利用通过该摄像头拍摄的图像，判断从第一喷嘴65是否适当地喷出造型材料，从而控制部90判断第一喷嘴65是否出现喷出不良。还可以是利用三维数字化仪测量三维造型物从而制作三维的形状数据，与生成工具轨迹数据时使用的形状数据核对，从而判断第一喷嘴65是否出现喷出不良。
(D8)在上述的第二实施方式的三维造型装置10B中，由控制部90判断第一喷嘴65是否出现喷出不良。相对于此，还可以是用户用眼观察从第一喷嘴65的造型材料的喷出状况，由用户判断第一喷嘴65是否出现喷出不良。在这种情况下，可以是例如设置驱动与阀机构70的操作部73连接的电机的开关，通过由判断出第一喷嘴65出现喷出不良的用户操作该开关，从而切换到第一状态和第二状态。并且，还可以是用户手动操作操作部73，从而切换到第一状态和第二状态。
(D9)在上述的各实施方式的三维造型装置10、10B、10C中，可以将第一实施方式的三维造型处理和第二实施方式的三维造型处理组合。在这种情况下，控制部90根据进行造型的三维造型物的部位，切换到第一状态和第二状态，当判断为第一喷嘴65出现喷出不良的情况下，控制部90从第一状态切换到第二状态。并且，在这种情况下，还可以在判断为第二喷嘴66出现喷出不良时，控制部90从第二状态切换到第一状态，在判断为第一喷嘴65和第二喷嘴66两个出现喷出不良时，控制部90可以中止三维造型处理。
(D10)在上述的第一实施方式的三维造型装置10中，如图8示出，在步骤S130中控制部90判断进行造型的三维造型物的部位是不是外观形状，在判断为是外观形状时，控制部90以第一状态进行三维造型物的造型，在未判断为是外观形状时，控制部90以第二状态进行三维造型物的造型。相对于此，还可以是不根据是外观形状还是内部形状，根据三维造型物的部位，缩小从喷嘴喷出的造型材料的线宽度时，控制部90以第一状态进行三维造型物的造型，扩大线宽度时，以第二状态进行三维造型物的造型。
(D11)在上述的第二实施方式的三维造型装置10B中，如图10示出，当在步骤S245中判断为第二喷嘴66出现喷出不良时，控制部90省略步骤S260，中止三维造型处理。相对于此，还可以在步骤S245中判断为第二喷嘴66出现喷出不良时，控制部90驱动阀机构70，将三维造型装置10B从第二状态切换到第一状态。在这种情况下，在第二喷嘴66进行三维造型物的造型的过程中，进行第一喷嘴65的修理或者更换，从而即使在第二喷嘴66出现喷出不良的情况下也能够通过第一喷嘴65继续三维造型物的造型。
E.其他方式：
本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离其宗旨的范围内可以以各种方式实现。例如，本发明还可以通过如下方式实现。为了解决本发明要解决的技术问题中的一部分或者全部、或者为了实现本发明的效果的一部分或者全部，可以适当地替换或组合与下面记载的各方式中的技术特征对应的上述实施方式中的技术特征。并且，只要没有记载为技术特征是本说明书中必须的特征，则可以适当地删除。
(1)根据本发明的一方式，提供三维造型装置。该三维造型装置具备：材料熔融部，将材料熔融而作为造型材料；供给流路，从所述材料熔融部供给的所述造型材料在所述供给流路流通；第一分支流路以及第二分支流路，从所述供给流路向所述第一分支流路以及所述第二分支流路供给所述造型材料；连接部，将所述供给流路和所述第一分支流路以及所述第二分支流路连接；第一喷嘴，与所述第一分支流路连通；第二喷嘴，与所述第二分支流路连通；以及阀机构，设置在所述连接部，通过所述阀机构切换到第一状态和第二状态，所述第一状态是如下状态：所述供给流路与所述第一分支流路之间连通且所述供给流路与所述第二分支流路之间被断开，所述第二状态是如下状态：所述供给流路与所述第二分支流路之间连通且所述供给流路与所述第一分支流路之间被断开。
根据该方式的三维造型装置，通过阀机构可以切换到第一状态和第二状态。因此，即使在一个喷嘴由于喷出不良等发生故障时，也无需为了喷嘴的修理或者更换等中断三维造型物的造型，通过另一个喷嘴可以继续三维造型物的造型，所以能够提高三维造型物的生产率。
(2)在上述方式的三维造型装置中，所述阀机构构成为能够调节流入所述第一分支流路或者所述第二分支流路的流量。
根据该方式的三维造型装置，通过一个阀机构，能够进行第一状态和第二状态的切换以及第一流量和第二流量的调节。因此，与分别设置进行第一状态和第二状态的切换的阀和进行第一流量和第二流量的调节的阀的情况相比，能够实现三维造型装置的小型化。
(3)在上述方式的三维造型装置中，所述阀机构还可以具备阀部，所述阀部构成为在所述连接部内能够旋转且具有所述造型材料能够流通的流通路，根据所述阀部的所述旋转，所述第一分支流路和所述第二分支流路中的任意一个流路经由所述流通路与所述供给流路连通，并且另一个流路通过所述阀部与所述供给流路断开，从而切换到所述第一状态和所述第二状态。
根据该方式的三维造型装置，通过简单构成的阀机构能够切换到第一状态和第二状态。
(4)上述方式的三维造型装置还可以具备控制所述阀机构的控制部，所述控制部在所述第一状态下判断为所述第一喷嘴出现喷出不良时，从所述第一状态切换到所述第二状态。
根据该方式的三维造型装置，即使在第一喷嘴出现造型材料的喷出不良，通过控制部控制阀机构，可以从第一状态切换到第二状态，所以可以从第二喷嘴喷出造型材料继续三维造型物的造型。因此，能够提高三维造型物的生产率。
(5)上述方式的三维造型装置还可以具备：第一吸引部，连接于所述第一分支流路，构成为能够吸引所述第一分支流路内的所述造型材料；以及第二吸引部，连接于所述第二分支流路，构成为能够吸引所述第二分支流路内的所述造型材料。
根据该方式的三维造型装置，第一吸引部在第一分支流路内产生负压，从而能够迅速停止从第一喷嘴的造型材料的喷出。并且，第二吸引部在第二分支流路内产生负压，从而能够迅速停止从第二喷嘴的造型材料的喷出。
(6)在上述方式的三维造型装置中，所述材料熔融部还可以具有平头螺杆，通过旋转的所述平头螺杆熔融所述材料而作为所述造型材料。
根据该方式的三维造型装置，通过小型的平头螺杆生成造型材料，所以能够实现三维造型装置的小型化。
本发明还可以通过除了三维造型装置之外的各种方式实现。例如可以以三维造型物的制造方法、实现该方法的计算机程序、存储该计算机程序的非临时性存储介质等方式实现。

Claims (7)

1.一种三维造型装置，其特征在于，具备：
材料熔融部，将材料熔融而作为造型材料；
供给流路，从所述材料熔融部供给的所述造型材料在所述供给流路流通；
第一分支流路以及第二分支流路，从所述供给流路向所述第一分支流路以及所述第二分支流路供给所述造型材料；
连接部，将所述供给流路和所述第一分支流路以及所述第二分支流路连接；
第一喷嘴，与所述第一分支流路连通；
第二喷嘴，与所述第二分支流路连通；以及
阀机构，设置在所述连接部，
通过所述阀机构切换到第一状态和第二状态，
所述第一状态是如下状态：所述供给流路与所述第一分支流路之间连通且所述供给流路与所述第二分支流路之间被断开，
所述第二状态是如下状态：所述供给流路与所述第二分支流路之间连通且所述供给流路与所述第一分支流路之间被断开。
2.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，
所述阀机构构成为能够调节流入所述第一分支流路或者所述第二分支流路的流量。
3.根据权利要求1或2所述的三维造型装置，其特征在于，
所述阀机构具备阀部，所述阀部构成为在所述连接部内能够旋转且具有所述造型材料能够流通的流通路，
根据所述阀部的所述旋转，所述第一分支流路和所述第二分支流路中的任意一个流路经由所述流通路与所述供给流路连通，并且另一个流路通过所述阀部与所述供给流路断开，从而切换到所述第一状态和所述第二状态。
4.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，
所述三维造型装置具备控制所述阀机构的控制部，
所述控制部在所述第一状态下判断为所述第一喷嘴出现喷出不良时，从所述第一状态切换到所述第二状态。
5.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，
所述三维造型装置具备：
第一吸引部，连接于所述第一分支流路，构成为能够吸引所述第一分支流路内的所述造型材料；以及
第二吸引部，连接于所述第二分支流路，构成为能够吸引所述第二分支流路内的所述造型材料。
6.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，
所述材料熔融部具有平头螺杆，通过旋转的所述平头螺杆熔融所述材料而作为所述造型材料。
7.一种三维造型物的制造方法，其特征在于，具备：
材料熔融工序，熔融材料而作为造型材料；
供给工序，将所述造型材料供给至供给流路；
第一造型工序，将供给至所述供给流路的所述造型材料经由第一分支流路从第一喷嘴喷出，从而进行所述三维造型物的造型；
第二造型工序，将供给至所述供给流路的所述造型材料经由第二分支流路从第二喷嘴喷出，从而进行所述三维造型物的造型；以及
切换工序，利用设置在将所述供给流路和所述第一分支流路以及所述第二分支流路连接的连接部的阀机构，通过切换到第一状态和第二状态，从而切换所述第一造型工序和所述第二造型工序，所述第一状态是如下状态：所述供给流路与所述第一分支流路之间连通于所述供给流路且所述供给流路与所述第二分支流路之间被断开，所述第二状态是如下状态：所述供给流路与所述第二分支流路之间连通且所述供给流路与所述第一分支流路之间被断开。
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