CN111745950A - 三维造型装置及三维造型物的造型方法 - Google Patents

Abstract

一种三维造型装置及三维造型物的造型方法，抑制造型材料从喷嘴拉丝、喷嘴内造型材料变质。其具备：将材料熔融以使材料成为造型材料的熔融部、供造型材料流动的供给流路、喷出造型材料的喷嘴、对从喷嘴喷出的造型材料的流量进行调节的喷出量调节机构、从第一部分流路分支并与第二部分流路连通的分支流路、将第二部分流路内的造型材料经由分支流路向第一部分流路运送的运送机构、及控制喷出量调节机构和运送机构的控制部。控制部在配合第一期间与第二期间的期间内控制运送机构以将第二部分流路内的造型材料向第一部分流路运送，第一期间为从停止从喷嘴喷出造型材料开始到重新开始为止的期间，第二期间为在重新开始从喷嘴喷出造型材料之后的期间。

Description

三维造型装置及三维造型物的造型方法

技术领域

本公开涉及三维造型装置及三维造型物的造型方法。

背景技术

例如，专利文献1中记载了一种装置，其将熔融的热可塑性造型材料从依照预先设定的形状数据进行扫描的喷嘴向基座上挤出，并进一步在硬化在基座上的造型材料之上层叠熔融的造型材料以制作三维造型物。

专利文献1：日本特开2006-192710号公报

像上述装置那样，在从喷嘴喷出造型材料的装置中，由于在停止从喷嘴喷出造型材料之后，有时造型材料从喷嘴以丝状垂下，或者残留于喷嘴的造型材料发生变质，所以，为了提高三维造型物的质量，要求进一步下工夫。

发明内容

一种三维造型装置，其特征在于，具备：熔融部，将材料熔融以使所述材料成为造型材料；供给流路，与所述熔融部连通，并供所述造型材料流动；喷嘴，与所述供给流路连通，并喷出所述造型材料；喷出量调节机构，设置于所述供给流路，并对从所述喷嘴喷出的所述造型材料的流量进行调节；分支流路，从第一部分流路分支并与第二部分流路连通，所述第一部分流路是所述供给流路中的在所述熔融部与所述喷出量调节机构之间的流路，所述第二部分流路是所述供给流路中的在所述喷出量调节机构与所述喷嘴之间的流路；运送机构，经由所述分支流路将所述第二部分流路内的所述造型材料向所述第一部分流路运送；以及控制部，控制所述喷出量调节机构和所述运送机构，所述控制部在配合第一期间与第二期间的期间内，控制所述运送机构以将所述第二部分流路内的所述造型材料向所述第一部分流路运送，所述第一期间为从控制所述喷出量调节机构以停止从所述喷嘴喷出所述造型材料开始到控制所述喷出量调节机构以重新开始从所述喷嘴喷出所述造型材料为止的期间，所述第二期间为在控制所述喷出量调节机构以重新开始从所述喷嘴喷出所述造型材料之后的期间。

一种三维造型物的造型方法，其特征在于，将材料熔融以使所述材料成为造型材料，向第一部分流路供给所述造型材料，从所述第一部分流路向与所述第一部分流路连通的第二部分流路供给所述造型材料，使所述造型材料从与所述第二部分流路连通的喷嘴喷出，在停止从所述第一部分流路向所述第二部分流路供给所述造型材料之后，经由分支流路将所述第二部分流路内的所述造型材料向所述第一部分流路运送，所述分支流路从所述第二部分流路分支并与所述第一部分流路连通。

附图说明

图1是示出第一实施方式的三维造型装置的简要构成的说明图。

图2是示出平螺旋的槽形成面侧的构成的简要立体图。

图3是示出缸筒的螺旋相对面的构成的俯视图。

图4是示出喷出量调节机构和运送机构的构成的说明图。

图5是示出阀部的构成的立体图。

图6是示出阀部的动作的第一说明图。

图7是示出阀部的动作的第二说明图。

图8是示出拉出柱塞时的造型材料的流动的说明图。

图9是示出推入柱塞时的造型材料的流动的说明图。

图10是示出第一实施方式的造型处理的内容的流程图。

图11是示出第二实施方式的造型处理的内容的流程图。

图12是示出第三实施方式的造型处理的内容的流程图。

图13是示出第三实施方式的运送处理的内容的流程图。

附图标记说明

20…材料供给部；22…供给路；30…熔融部；31…螺旋外壳；32…驱动电动机；40…平螺旋；41…上面；42…槽形成面；43…侧面；44…材料导入口；45…槽部；46…凸条部；47…中央部；50…缸筒；52…螺旋相对面；54…引导槽；56…连通孔；58…加热器；60…喷出部；61…喷嘴；62…供给流路；63…第一部分流路；64…第二部分流路；65…第一供给口；66…贯通孔；67…第二供给口；68…喷嘴流路；69…喷嘴孔；70…喷出量调节机构；73…阀部；75…凹部；76…连通部；77…操作部；81…第一驱动部；82…第二驱动部；90…运送机构；91…分支流路；92…第一分支口；93…第二分支口；94…止回阀；95…缸体；96…柱塞；100、100b、100c…三维造型装置；160…喷嘴加热器；200…造型单元；300…台；310…造型面；400…移动机构；500…控制部。

具体实施方式

A.第一实施方式：

图1是示出第一实施方式中的三维造型装置100的简要构成的说明图。在图1中示出了沿彼此正交的X、Y、Z方向的箭头。X方向和Y方向是沿水平方向的方向，Z方向是沿垂直方向的方向。在其他图中也适时地示出沿X、Y、Z方向的箭头。在图1中的X、Y、Z方向与在其他图中的X、Y、Z方向表示相同的。

本实施方式中的三维造型装置100具备造型单元200、台300、移动机构400以及控制部500。三维造型装置100在控制部500的控制下，一边从设置于造型单元200的喷嘴61朝向台300的造型面310喷出造型材料，一边驱动移动机构400以使喷嘴61和造型面310之间的相对位置变化，由此在造型面310上造型希望的形状的三维造型物。

移动机构400使喷嘴61和造型面310之间的相对位置变化。在本实施方式中，移动机构400通过使台300相对于造型单元200移动来使喷嘴61与造型面310之间的相对位置变化。本实施方式中的移动机构400由三轴定位器构成，所述三轴定位器通过三个电动机的驱动力使台300在X、Y、Z方向的三个轴向上移动。各电动机在控制部500的控制下进行驱动。需要说明的是，移动机构400也可以不是使台300移动的构成，而是不使台300移动而通过使造型单元200移动来使喷嘴61与造型面310之间的相对位置变化的构成。另外，移动机构400也可以是通过使台300和造型单元200两者移动来使喷嘴61与造型面310之间的相对位置变化的构成。

控制部500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的输入输出的输入输出接口的计算机构成。在本实施方式中，控制部500通过处理器执行读取到主存储装置上的程序、命令，来控制造型单元200和移动机构400的动作，以执行用于造型三维造型物的造型处理。在动作中包括造型单元200与台300之间的三维的相对位置移动。需要说明的是，控制部500也可以不是计算机，而是由多个电路的组合构成。

造型单元200具备作为材料的供给源的材料供给部20、将从材料供给部20供给的材料进行熔融以使所述材料成为造型材料的熔融部30、以及具有喷出从熔融部30供给的造型材料的喷嘴61的喷出部60。

在材料供给部20中收容有颗粒、粉末等状态的材料。在本实施方式中，将形成为颗粒状的ABS树脂用作材料。本实施方式中的材料供给部20由料斗构成。在材料供给部20的下方设置有对材料供给部20和熔融部30之间进行连接的供给路22。材料供给部20经由供给路22向熔融部30供给材料。

熔融部30具备螺旋外壳31、驱动电动机32、平螺旋4以及缸筒50。熔融部30使从材料供给部20供给的固体状态的材料的至少一部分熔融以使其为具有流动性的糊状造型材料，并向喷出部60供给。

螺旋外壳31是用于收容平螺旋40的壳体。在螺旋外壳31的下面固定有缸筒50，在由螺旋外壳31和缸筒50包围的空间中收容有平螺旋40。在螺旋外壳31的上面固定有驱动电动机32。驱动电动机32的旋转轴与平螺旋40的上面41侧连接。驱动电动机32在控制部500的控制下被驱动。

平螺旋40具有沿中心轴RX的方向上的高度比直径小的大致的圆柱形状。平螺旋40以中心轴RX平行于Z方向的方式配置在螺旋外壳31内。平螺旋40通过驱动电动机32产生的扭矩在螺旋外壳31内以中心轴RX为中心进行旋转。

平螺旋40在与沿中心轴RX的方向上的上面41相反的一侧具有形成有槽部45的槽形成面42。需要说明的是，关于平螺旋40和槽部45的具体构成后述。

缸筒50配置在平螺旋40的下方。缸筒50具有与平螺旋40的槽形成面42相对的螺旋相对面52。在缸筒50中，在平螺旋40的中心轴RX上设置有与喷出部60连通的连通孔56。在缸筒50中，在与平螺旋40的槽部45相对的位置处内置有加热器58。加热器58的温度由控制部500控制。需要说明的是，关于螺旋相对面52的具体构成后述。

喷出部60固定在缸筒50的下面。喷出部60具备：与熔融部30连通并且供从熔融部30供给的造型材料流动的供给流路62、与供给流路62连通并喷出造型材料的喷嘴61、以及设置在供给流路62并调节从喷嘴61喷出的造型材料的流量的喷出量调节机构70。供给流路62具有第一部分流路63和第二部分流路64，所述第一部分流路63是熔融部30与喷出量调节机构70之间的部分，所述第二部分流路64是在喷出量调节机构70与喷嘴61之间的部分。在本实施方式中，第一部分流路63由第一供给口65、贯通孔66构成。第二部分流路64由第二供给口67构成。第一供给口65在垂直方向上延伸。第一供给口65的上端与缸筒50的连通孔56连接，第一供给口65的下端与贯通孔66连接。第二供给口67在垂直方向上延伸。第二供给口67的上端与贯通孔66连接，第二供给口67的下端与喷嘴61连接。从缸筒50的连通孔56向第一供给口65供给的造型材料按照贯通孔66、第二供给口67、喷嘴61的顺序流动。

在喷嘴61中设置有喷嘴流路68和喷嘴孔69。喷嘴流路68是设置在喷嘴61内的流路。喷嘴流路68与第二供给口67连接。喷嘴孔69是由设置在喷嘴流路68与大气连通的一侧的端部的流路剖面缩小而成的部分。从第二供给口67向喷嘴流路68供给的造型材料从喷嘴孔69喷出。在本实施方式中，喷嘴孔69的开口形状是圆形。需要说明的是，喷嘴孔69的开口形状不限于圆形，也可以是四边形等。

喷出量调节机构70具备配置在贯通孔66内的阀部73和使阀部73旋转的第一驱动部81。第一驱动部81由步进电动机等致动器构成，并在控制部500的控制下，使阀部73在贯通孔66内旋转。喷出量调节机构70使阀部73旋转，以调节从第一供给口65向第二供给口67流入的造型材料的流量，由此来调节从喷嘴61喷出的造型材料的流量。也会将从喷嘴61喷出的造型材料的流量称为喷出量。需要说明的是，关于喷出量调节机构70的具体构成后述。

在第二供给口67的外周设置有喷嘴加热器160。喷嘴加热器160加热第二供给口67内的造型材料。喷嘴加热器160的温度由控制部500控制。需要说明的是，有时也会将喷嘴加热器160称为加热部。

图2是示出平螺旋40的槽形成面42侧的构成的简要立体图。在图2中，用单点划线示出平螺旋40的中心轴RX的位置。如参照图1所说明的，在槽形成面42中设置有槽部45。

平螺旋40的槽形成面42的中央部47构成为连接有槽部45的一端的凹部。中央部47与图1所示的缸筒50的连通孔56相对。中央部47与中心轴RX相交。

平螺旋40的槽部45构成所谓的旋涡槽。槽部45以从中央部47朝向平螺旋40的外周画圆弧的方式以旋涡状延伸。槽部45也可以构成为以螺旋状延伸。在槽形成面42中设置有构成槽部45的侧壁部并沿各槽部45延伸的凸条部46。

槽部45一直连续到形成于平螺旋40的侧面43的材料导入口44。该材料导入口44是接收经由材料供给部20的供给路22供给的材料的部分。

在图2中示出了具有三个槽部45和三个凸条部46的平螺旋40的例子。设置于平螺旋40的槽部45和凸条部46的数量不限于三个。在平螺旋40中，既可以只设置一个槽部45，也可以设置两个以上的多个槽部45。另外，也可以配合槽部45的数量设置任意数量的凸条部46。

在图2中图示了在三处形成有材料导入口44的平螺旋40的例子。设置于平螺旋40的材料导入口44的数量不限于三处。在平螺旋40中，既可以只在一处设置材料导入口44，也可以在两处以上的多处设置。

图3使示出本实施方式中的缸筒50的螺旋相对面52的构成的俯视图。如上述，在螺旋相对面52的中央形成有与喷出部60连通的连通孔56。在螺旋相对面52中的连通孔56的周围形成有多个引导槽54。各引导槽54一端与连通孔56连接，并从连通孔56朝向螺旋相对面52的外周以旋涡状延伸。各引导槽54具有将造型材料向连通孔56引导的功能。

图4是示出本实施方式中的喷出量调节机构70和运送机构90的构成的说明图。图5是示出本实施方式中的喷出量调节机构70的阀部73的构成的立体图。在喷出部60设置有上述的喷出量调节机构70和运送机构90。正如上所述，设置于喷出部60的第一供给口65和第二供给口67分别在垂直方向上延伸。贯通孔66在水平方向上延伸。第一供给口65和第二供给口67在水平方向上不同的位置处与贯通孔66连接。

正如上所述，喷出量调节机构70具备配置在贯通孔66内的圆柱状的阀部73。阀部73具有中心轴AX1。在阀部73中，以将圆柱状的外周的一部分开槽成半月状的方式设置有凹部75。凹部75沿中心轴AX1从第一供给口65的下方一直延伸到第二供给口67的上方。在阀部73中，在圆柱状的外周，从对凹部75进行划分的阀部73的壁面到阀部73的-Y方向侧的前端部分沿中心轴AX1设置有槽状的连通部76。连通部76对第一供给口65与后述的第二分支口93之间进行连通。在阀部73的+Y方向侧的端部设置有操作部77。在操作部77连接有第一驱动部81。将由第一驱动部81产生的扭矩施加于操作部77，由此阀部73进行旋转。需要说明的是，连通部76可以不是槽，而是是从划分凹部75的阀部73的壁面贯通到阀部73的-Y方向侧的前端部分的孔。有时也会将凹部75称为流通路。

图6是示出阀部73的动作的第一说明图。图7是示出阀部73的动作的第二说明图。如图6所示，若阀部73以凹部75位于上方的方式旋转，则第二供给口67被阀部73堵塞，从而切断造型材料从第一供给口65向第二供给口67流入。另一方面，如图7所示，若阀部73以凹部75朝向+X方向或者-X方向的方式旋转，则第一供给口65和第二供给口67之间连通，造型材料以最大的流量从第一供给口65向第二供给口67流入。也就是说，对应于阀部73的旋转，第一供给口65和第二供给口67之间的流路剖面积变化，并且从第一供给口65流入第二供给口67的造型材料的流量变化。

参照图4，就运送机构90进行说明。在喷出部60设置有分支流路91。分支流路91具有：从第二供给口67分支的第一分支口92和与贯通孔66的-Y方向侧的端部连接的第二分支口93。第一分支口92与设置于缸体95的一端的开口部连接。第二分支口93与设置于缸体95的侧面的开口部连接。需要说明的是，在第一分支口92和第二分支口93之间的缸体95的一部分也包括在分支流路91中。

运送机构90具备：上述的缸体95、配置在缸体95内的轴状的柱塞96、使柱塞96在缸体95内平移移动的第二驱动部82、以及配置于第一分支口92的止回阀94。缸体95具有中心轴AX2。柱塞96的一端与图1示出的第二驱动部82连接。第二驱动部82由步进电动机和齿轮齿条机构或者滚珠螺杆机构等构成。第二驱动部82在控制部500的控制下使柱塞96沿缸体95的中心轴AX2平移移动。将使柱塞96以远离第一分支口92所连接的一侧的缸体95的端部的方式移动称为拉出柱塞96。另一方面，将使柱塞96以接近第一分支口92所连接的一侧的缸体95的端部的方式移动称为推入柱塞96。止回阀94通过从第二供给口67朝向缸体95的压力打开阀，通过从缸体95朝向第二供给口67的压力关闭阀。因此，止回阀94允许造型材料从第二供给口67向缸体95流入，并限制造型材料从缸体95向第二供给口67流出。

图8是示出拉出柱塞96时的造型材料的流动的说明图。在图8中，用箭头表示造型材料流动的方向。控制部500控制第二驱动部82以拉出柱塞96。当拉出柱塞96时，由于在缸体95内产生负压，所以止回阀94打开阀，喷嘴61内、第二供给口67内的造型材料经由第一分支口92被吸引到缸体95内。需要说明的是，通过该动作，从喷嘴61喷出的造型材料被灌输到喷嘴61内，从而能够进行造型材料的断尾。

图9是示出推入柱塞96时的造型材料的流动的说明图。在图9中用箭头表示造型材料的流动方向。控制部500驱动第二驱动部82以推入柱塞96。当推入柱塞96时，由于缸体95内被加压，所以止回阀94关闭阀，缸体95内的造型材料从第二分支口93穿过连通部76以向凹部75内排出。因此，运送机构90能够在拉出柱塞96以将造型材料吸入到缸体95内之后，通过推入柱塞96以将喷嘴61内、第二供给口67内的造型材料运送到凹部75内。

图10是示出本实施方式中的造型处理的内容的流程图。当由用户在设置于三维造型装置100的操作面板或与三维造型装置100连接的计算机执行预定的开始操作时，该处理通过控制部500来执行。

首先，控制部500在步骤S110中获取三维造型物的造型数据。例如从与三维造型装置100连接的计算机、存储介质获取造型数据。造型数据指的是用于通过三维造型装置100造型三维造型物的数据。在造型数据中表达有喷嘴61相对于台300的移动路径、从移动中的喷嘴61喷出的造型材料的喷出量等。例如在与三维造型装置100连接的计算机上，将使用三维CAD软件、三维CG软件制作的、表达三维造型物的形状的形状数据读取到切片软件中，以制作造型数据。可以将STL、AMF格式等数据用于读取到切片软件中的形状数据中。

接下来，在步骤S120中，控制部500开始造型材料的生成。控制部500通过对平螺旋40的旋转、以及内置在缸筒50中的加热器58的温度进行控制来使材料熔融以生成造型材料。通过平螺旋40的旋转，从材料供给部20供给的材料被从平螺旋40的材料导入口44导入到槽部45内。导入到槽部45内的材料被沿槽部45向中央部47运送。在槽部45内运送的材料通过由平螺旋40和缸筒50之间的相对旋转进行的切断、以及由加热器58进行的加热，其至少一部分被熔融，成为具有流动性的糊状造型材料。收集在中央部47的造型材料通过在中央部47产生的内压被从连通孔56向喷出部60供给。需要说明的是，造型材料在该处理进行期间持续生成。

在步骤S130中，控制部500通过控制喷出量调节机构70来使第一供给口65和第二供给口67之间连通，从而使造型材料开始从喷嘴61喷出。通过开始从喷嘴61喷出造型材料三维造型物开始造型。

在步骤S140中，控制部500判定是否停止从喷嘴61喷出造型材料。当在步骤S140中未判断停止从喷嘴61喷出造型材料时，在控制部500在步骤S140中判断停止从喷嘴61喷出造型材料之前，一边重复步骤S140的处理，一边继续使三维造型物造型。另一方面，当在步骤S140中判断停止从喷嘴61喷出造型材料时，在步骤S150中，控制部500通过控制喷出量调节机构70来切断造型材料从第一供给口65向第二供给口67流入。通过切断造型材料从第一供给口65流入第二供给口67，造型材料停止从喷嘴61喷出。

在切断造型材料从第一供给口65向第二供给口67流入之后，在步骤S160中，控制部500控制第二驱动部82以拉出柱塞96，由此将残留在喷嘴61内、第二供给口67内的造型材料吸入到缸体95内。在步骤S170中，控制部500控制第二驱动部82以推入柱塞96，由此将吸入到缸体95内的造型材料排出到凹部75内。

然后，在步骤S180中，控制部500判定三维造型物的造型是否完成。当在步骤S180中未判断三维造型物的造型完成时，在步骤S190中，控制部500判定是否重新开始从喷嘴61喷出造型材料。当在步骤S190中判断重新开始从喷嘴61喷出造型材料时，控制部500使处理返回到步骤S130，并通过控制喷出量调节机构70来使第一供给口65与第二供给口67之间连通，从而重新开始从喷嘴61喷出造型材料。通过重新从喷嘴61喷出造型材料，来重新开始三维造型物的造型。另一方面，当在步骤S190中未判断重新开始从喷嘴61喷出造型材料时，控制部500在判断重新开始从喷嘴61喷出造型材料之前，一边重复步骤S190的处理，一边等待造型三维造型物。

当在步骤S180中判断三维造型物的造型完成时，控制部500结束该处理。如此三维造型物造型在台300上。

根据以上说明的本实施方式的三维造型装置100，在从控制喷出量调节机构70以停止从喷嘴61喷出造型材料开始到重新开始为止的期间，控制部500将喷嘴61内、第二供给口67内的造型材料运送到凹部75内。因此能够抑制造型材料从喷嘴61以丝状垂下、即产生所谓的拉丝、以及残留在喷嘴61内、第二供给口67内的造型材料变质。尤其是，在本实施方式中，控制部500控制第二驱动部82以拉出柱塞96，由此将喷嘴61内、第二供给口67内的造型材料吸引到缸体95内，一边通过止回阀94抑制造型材料从缸体95内流出到第二供给口67内，一边通过推入柱塞96将吸引到缸体95内的造型材料排出到凹部75内。因此，通过柱塞96的往返移动能够有效地将喷嘴61内、第二供给口67内的造型材料运送到凹部75内。

另外，在本实施方式中，控制部500控制第一驱动部81以使阀部73旋转从而使第一供给口65与第二供给口67之间连通，由此能够使造型材料开始和停止从喷嘴61喷出。因此，通过简易的构成能够使造型材料开始和停止从喷嘴61喷出。

另外，在本实施方式中，通过喷嘴加热器160能够加热喷嘴61内、第二供给口67内的造型材料。因此，能够提高从喷嘴61喷出的造型材料的流动性。尤其是，在本实施方式中，能够通过运送机构90将靠近喷嘴加热器160的喷嘴61内、第二供给口67内的造型材料运送到远离喷嘴加热器160的凹部75内。因此，在停止从喷嘴61喷出造型材料期间，能够抑制喷嘴61内、第二供给口67内的造型材料因长期受到来自喷嘴加热器160的热而变质。

需要说明的是，虽然在本实施方式中将颗粒状的ABS树脂作为材料来使用，但是，例如可以采用将以具有热可塑性的材料、金属材料、陶瓷材料等各种材料作为主材料来造型三维造型物的材料来作为在造型单元200中使用的材料。在这里，“主材料”指的是，作为形成三维造型物的形状的中心的材料，并且指的是在三维造型物中占有50重量％以上的含有率的材料。在上述造型材料中，包括以单体熔融这些主材料而得到的材料、将含有的一部分成分与主材料一起熔融以使其为糊状而得到的材料。

当将具有热可塑性的材料作为主材料使用时，在熔融部30中，通过该材料进行可塑化来生成造型材料。“可塑化”指的是对具有热可塑性的材料施加热并进行熔融。另外，“熔融”也指通过将具有热可塑性的材料加热到玻璃转移点以上的温度使其软化并表现流动性。

例如可以将下述任一种或组合两种以上而得到的热可塑性树脂材料用作具有热可塑性的材料。

<热可塑性树脂材料的例子>

聚丙烯树脂(PP)、聚乙烯树脂(PE)、聚甲醛树脂(POM)、聚氯乙烯树脂(PVC)、聚酰胺树脂(PA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物树脂(ABS)、聚乳酸树脂(PLA)、聚苯硫醚树脂(PPS)、聚碳酸脂(PC)、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯对苯二甲酸酯等泛用工程塑料、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚酰胺亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮等工程塑料。

在具有热可塑性的材料中除了可以混入颜料、金属、陶瓷，此外还可以混入蜡、防燃剂、抗氧化剂、热稳定剂等添加剂等。具有热可塑性的材料在熔融部30中，通过平螺旋40的旋转和加热器58的加热而被可塑化进而转化为熔融的状态。另外，如此生成的造型材料在从喷嘴孔69喷出之后，因温度的降低而硬化。

优选，将具有热可塑性的材料在被加热至其玻璃转移点以上而完全熔融的状态下从喷嘴孔69喷射出。需要说明的是，“完全熔融的状态”指的是不存在未熔融的具有热可塑性材料的状态，例如，当将颗粒状的热可塑性树脂用于材料时，指的是没有颗粒状的固态物质残存的状态。

在造型单元200中，代之以上述具有热可塑性的材料，例如也可以将以下金属材料作为主材料使用。在这种情况下，优选，在通过使下述金属材料为粉末状而得到的粉末材料中，混合在生成造型材料时熔融的成分，并投入到熔融部30。

<金属材料的例子>

单一金属：镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)，或者包含这些金属中的一种以上的合金。

<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200中，代之以上述金属材料，可以将陶瓷材料作为主材料来使用。例如可以将二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆等氧化物陶瓷、氮化铝等非氧化物陶瓷等作为陶瓷材料来使用。当将上述这样的金属材料、陶瓷材料来作为主材料来使用时，配置于台300的造型材料例如也可以通过经激光照射、热风等实现的烧结来硬化。

投入到材料供给部20中的金属材料、陶瓷材料的粉末材料也可以是通过将单一金属粉末、合金粉末、陶瓷材料粉末多种混合而得到的混合材料。另外，金属材料、陶瓷材料的粉末材料例如也可以用上面所例示的那样的热可塑性树脂、或者除此以外的热可塑性树脂涂镀。在这种情况下，也可以设为，在熔融部30中，该热可塑性树脂进行熔融以表现流动性。

在投入到材料供给部20中的金属材料、陶瓷材料的粉末材料中，例如也可以添加以下那样的溶剂。溶剂可以从下述中选择的一种或者将两种以上进行组合来使用。

<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、乙酸异丁酯等乙酸酯类；苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类；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；四烷基胺乙酸酯类；二甲基亚砜、二乙基亚砜等亚砜系溶剂；吡啶、γ-甲吡啶、2,6-二甲基吡啶等吡啶系溶剂；乙酸四烷基铵类(例如、乙酸四丁铵等)；丁基卡必醇乙酸酯等离子液体等。

除此之外，在投入至材料供给部20的金属材料、陶瓷材料的粉末材料中，例如也可以添加以下那样的粘合剂。

<粘合剂的例子>

丙烯树脂、环氧树脂、硅树脂、纤维素类树脂或者其他合成树脂或PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)或者其他的热可塑性树脂。

B.第二实施方式：

图11是示出在第二实施方式的三维造型装置100b中执行的造型处理的内容的流程图。在第二实施方式中，造型处理的内容与第一实施方式不同。其他构成只要不特别说明，则与图1示出的第一实施方式相同。

从步骤S210到步骤S260的处理的内容与第一实施方式相同。在步骤S260中，在控制部500控制第二驱动部82以拉出柱塞96之后，在步骤S280中，判定三维造型物的造型是否完成。当在步骤S280中判断三维造型物的造型已经完成时，控制部500结束该处理。另一方面，当在步骤S280中未判断出三维造型物的造型已经完成时，在步骤S290中，控制部500判定是否重新开始从喷嘴61喷出造型材料。

当在步骤S290中未判断出重新开始从喷嘴61喷出造型材料时，控制部500则在判断重新开始从喷嘴61喷出造型材料之前，一边重复步骤S290的处理，一边等待三维造型物的造型。另一方面，当在步骤S290中判断重新开始从喷嘴61喷出造型材料时，控制部500在步骤S295中，通过控制喷出量调节机构70，使第一供给口65与第二供给口67之间连通，以在步骤S296中，控制第二驱动部82以推入柱塞96。在第一供给口65与第二供给口67之间连通之后，由于通过推入柱塞96来将缸体95内的造型材料排出到凹部75内，所以对流入到第二供给口67内的造型材料加压以快速重新开始从喷嘴61喷出造型材料。因此，快速地重新开始三维造型物的造型。

根据以上说明的本实施方式的三维造型装置100b，在控制喷出量调节机构70以切断造型材料从第一供给口65内向第二供给口67内流入之后，控制部500控制第二驱动部82以拉出柱塞96，由此将喷嘴61内、第二供给口67内的造型材料吸引到缸体95内。然后，控制部500在控制喷出量调节机构70以使第一供给口65和第二供给口67之间连通之后，控制第二驱动部82以推入柱塞96，由此将吸引到缸体95内的造型材料排出到凹部75内。即、控制部500在重新开始将造型材料从第一供给口65向第二供给口67供给之后，结束通过运送机构90运送造型材料。由于在第一供给口65与第二供给口67之间连通之后，将缸体95内的造型材料排出到凹部75内，由此能够对流入第二供给口67的造型材料进行加压，所以，快速地重新开始从喷嘴61喷出造型材料。因此，能够提高重新开始从喷嘴61喷出造型材料时的、从喷嘴61喷出造型材料的响应性。

C.第三实施方式：

图12是示出在第三实施方式的三维造型装置100c中执行的造型处理的内容的流程图。在第三实施方式中，造型处理的内容与第一实施方式不同。其他的构成只要未特别说明，则与图1所示的第一实施方式相同。

从步骤S310到步骤S360的处理的内容与第一实施方式相同。控制部500在步骤S350中，控制喷出量调节机构70以停止从喷嘴61喷出造型材料，在步骤S360中，在控制第二驱动部82以拉出柱塞96之后，在步骤S380中，判定三维造型物的造型是否已经完成。当在步骤S380中判断三维造型物的造型已经完成时，控制部500结束该处理。另一方面，当在步骤S380中未判断出三维造型物的造型已经完成时，在步骤S400中，控制部500执行运送处理。

图13是示出本实施方式中的运送处理的内容的流程图。在步骤S410中，控制部500判定从控制喷出量调节机构70以停止从喷嘴61喷出造型材料之后是否经过了预定时间。预定时间可以通过借助预先进行的试验来调查从控制喷出量调节机构70以停止从喷嘴61喷出造型材料之后到喷嘴61内、第二供给口67内的造型材料变质之前的时间，来将其设定为造型材料在喷嘴61内、第二供给口67内不变质的范围内的时间。

当在步骤S410中，未判断出从控制喷出量调节机构70以停止从喷嘴61喷粗造型材料之后经过了预定时间时，在步骤S420中，控制部500判定是否重新开始从喷嘴61喷出造型材料。在步骤S420中，当未判断出重新开始从喷嘴61喷出造型材料时，控制部500使处理返回到步骤S410，以再次判定从控制喷出量调节机构70以停止从喷嘴61喷出造型材料之后是否经过了预定时间。另一方面，当在步骤S420中判断重新开始从喷嘴61喷出造型材料时，即、当从控制喷出量调节机构70以停止从喷嘴61喷出造型材料之后到经过预定时间之前，判断重新开始从喷嘴61喷出造型材料时，控制部500在步骤S430中，通过控制喷出量调节机构70，在使第一供给口65和第二供给口67之间连通之后，在步骤S440中，控制第二驱动部82以推入柱塞96。在第一供给口65与第二供给口67之间连通之后，通过推入柱塞96，对流入到第二供给口67的造型材料进行加压，以快速地重新开始从喷嘴61喷出造型材料。因此，快速地重新开始造型三维造型物。

当在步骤S410中，判断从控制喷出量调节机构70以停止从喷嘴61喷出造型材料之后经过了预定时间时，即、从控制喷出量调节机构70以停止从喷嘴61喷出造型材料之后到经过预定时间之前，当未判断出重新开始从喷嘴61喷出造型材料时，在步骤S450中，控制部500通过控制第二驱动部82以推入柱塞96。通过推入柱塞96将缸体95内的造型材料向凹部75内排出。然后，在步骤S460中，控制部500判定是否重新开始从喷嘴61喷出造型材料。当在步骤S460中未判断出重新开始从喷嘴61喷出造型材料时，控制部500在判断重新开始从喷嘴61喷出造型材料之前，一边重复步骤S460的处理，一边等待造型三维造型物。另一方面，当在步骤S460中判断重新开始从喷嘴61喷出造型材料时，在步骤S470中，控制部500通过控制喷出量调节机构70以使第一供给口65与第二供给口67之间连通，以重新开始从喷嘴61喷出造型材料。通过重新开始从喷嘴61喷出造型材料以重新开始造型三维造型物。

根据以上说明的本实施方式的三维造型装置100c，当从控制喷出量调节机构70以停止从喷嘴61喷出造型材料之后到经过预定时间之前，未判断出重新开始从喷嘴61喷出造型材料时，控制部500推入柱塞96以将造型材料从缸体95内排出到凹部75内。因此，能够抑制缸体95内的造型材料变质。另一方面，在从控制喷出量调节机构70以停止从喷嘴61喷出造型材料之后到经过预定时间之前，判断重新开始从喷嘴61喷出造型材料时，控制部500在控制喷出量调节机构70以使第一供给口65与第二供给口67之间连通之后推入柱塞96，以将造型材料从缸体95内排出到凹部75内。在第一供给口65与第二供给口67之间连通之后，通过将缸体95内的造型材料排出到凹部75内，能够对流入到第二供给口67的造型材料进行加压，由此迅速地重新开始从喷嘴61喷出造型材料。因此，能够提高重新开始从喷嘴61喷出造型材料时的、从喷嘴61喷出造型材料的响应性。因此，能够一边提高从喷嘴61喷出造型材料的响应性，一边抑制缸体95内的造型材料变质。

D.其他实施方式：

(D1)在上述的各实施方式的三维造型装置100、100b、100c中，运送机构90由缸体95、柱塞96以及止回阀94构成。相对于此，运送机构90也可以由对第一分支口92和第二分支口93进行连接的泵构成。

(D2)在上述的各实施方式的三维造型装置100、100b、100c中，运送机构90具备配置于第一分支口92的止回阀94。相对于此，运送机构90也可以不具备止回阀94。在这种情况下，例如，也可以如下构成，即、当通过将第一分支口92的压力损失设定地比第二分支口93与连通部76之间的压力损失大，以在推入柱塞96时，将缸体95内的造型材料排出到第二分支口93。

(D3)在上述的各实施方式的三维造型装置100、100b、100c中，在第一分支口92配置有止回阀94。相对于此，也可以不在第一分支口92配置止回阀94，而在第二分支口93配置限制造型材料从第一供给口65向缸体95流入的止回阀。在这种情况下，例如也可以如下构成，即、通过将第一分支口92的压力损失设定得比第二分支口93与连通部76之间的压力损失大，以在推入柱塞96时，将缸体95内的造型材料排出到第二分支口93。另外，通过在第二分支口93配置止回阀能够抑制第一供给口65内的造型材料从第二分支口93向缸体95流入。

(D4)在上述的各实施方式的三维造型装置100、100b、100c中，在第一分支口92配置有止回阀94。相对于此，也可以在第一分支口92配置止回阀94，并且在第二分支口93配置限制造型材料从第一供给口65向缸体95流入的止回阀。在这种情况下，能够抑制造型材料从第一供给口65向缸体95流入，并且能够抑制造型材料从缸体95向第二供给口67流出。

(D5)在上述的各实施方式的三维造型装置100、100b、100c中，第一分支口92与第二分支口93经由缸体95连接。相对于此，第一分支口92与第二分支口93也可以直接连接。在这种情况下，通过使缸体95同第一分支口92与第二分支口93之间的连接部连接，能够将喷嘴61、第二供给口67内的造型材料经由第一分支口92吸引到缸体95内，并且能够将缸体95内的造型材料经由第二分支口93排出到凹部75内。

(D6)在上述的各实施方式的三维造型装置100、100b、100c中，第一分支口92与第二供给口67连接。相对于此，第一分支口92也可以与喷嘴流路68连接。

(D7)在上述的各实施方式的三维造型装置100、100b、100c中，第二分支口93与第一供给口65连接。相对于此，第二分支口93也可以与缸筒50的连通孔56连接。在这种情况下，也可以不在喷出量调节机构70的阀部73设置连通部76。

(D8)在上述的各实施方式的三维造型装置100、100b、100c中，喷出量调节机构70也可以由闸阀、截止阀、球阀等构成。

(D9)在上述的各实施方式的三维造型装置100、100b、100c中，也可以不设置喷嘴加热器160。

(D10)在上述的各实施方式的三维造型装置100、100b、100c中，熔融部30具备平螺旋40，并使用平螺旋40的旋转来熔融材料。相对于此，熔融部30可以不具备平螺旋40，而是具备在细长轴形成有螺旋槽的管线式螺旋，并使用管线式螺旋的旋转来熔融材料。

E.其他方式:

本公开不限于上述实施方式，能够在不脱离其宗旨的范围内以各种方式实现。例如，本公开也可以通过以下方式实现。为解决本公开的技术问题的一部分或者全部，或者为了达到本公开的效果的一部分或者全部，可以对与以下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进行适当的替换、组合。另外，该技术特征只要未在本说明书中说明是必须的，则可以适当地删除。

(1)根据本公开的第一方式，提供三维造型装置。该三维造型装置具备：将材料熔融以使所述材料成为造型材料的熔融部、与所述熔融部连通并供所述造型材料流动的供给流路、与所述供给流路连通并喷出所述造型材料的喷嘴、设置于所述供给流路并调节从所述喷嘴喷出的所述造型材料的流量的喷出量调节机构、从第一部分流路分支并与第二部分流路连通的分支流路、经由所述分支流路将所述第二部分流路内的所述造型材料向所述第一部分流路运送的运送机构、以及控制所述喷出量调节机构和所述运送机构的控制部，其中，所述第一部分流路是所述供给流路中的在所述熔融部与所述喷出量调节机构之间的流路，所述第二部分流路是所述供给流路中的在所述喷出量调节机构与所述喷嘴之间的流路。所述控制部在配合第一期间与第二期间的期间内，控制所述运送机构以将所述第二部分流路内的所述造型材料向所述第一部分流路运送，其中，所述第一期间从控制所述喷出量调节机构以停止从所述喷嘴喷出所述造型材料之后到控制所述喷出量调节机构以重新开始从所述喷嘴喷出所述造型材料之前，所述第二期间在控制所述喷出量调节机构以重新开始从所述喷嘴喷出所述造型材料之后。

根据该方式的三维造型装置，在停止从第一部分流路向喷嘴供给造型材料之后，由于控制部经由分支流路将喷嘴内、第二部分流路内的造型材料向第一部分流路运送，所以能够抑制造型材料从喷嘴拉丝、喷嘴内、第二部分流路内的造型材料变质。

(2)在上述方式的三维造型装置中，所述控制部也可以在所述第一期间，控制所述运送机构以将所述第二部分流路内的所述造型材料向所述第一部分流路运送。

根据该方式的三维造型装置，能够切实的抑制造型材料从喷嘴拉丝、喷嘴内、第二部分流路内的造型材料变质。

(3)在上述方式的三维造型装置中，也可以是，所述控制部在所述第一期间，控制所述运送机构以使所述第二部分流路内的所述造型材料向所述分支流路流出，并且在所述第二期间，控制所述运送机构以使所述分支流路内的所述造型材料向所述第一部分流路流入。

根据该方式的三维造型装置，当重新开始从第一部分流路向第二部分流路供给造型材料时，由于能够对流入到第二部分流路的造型材料加压，所以能够提高从喷嘴喷出造型材料的响应性。

(4)在上述方式的三维造型装置中，也可以是，所述控制部在所述第一期间，控制所述运送机构以使所述第二部分流路内的所述造型材料向所述分支流路流出，并且当所述第一期间为预定的期间以上时，控制部在所述第一期间，控制所述运送机构以使所述分支流路内的所述造型材料向所述第一部分流路流入，当所述第一期间不足预定的期间时，控制部在所述第二期间，控制所述运送机构以使所述分支流路内的所述造型材料向所述第一部分流路流入。

根据该方式的三维造型装置，能够在提高从喷嘴喷出造型材料的响应性的同时，还能够抑制喷嘴内、第二部分流路内的造型材料的变质。

(5)在上述方式的三维造型装置中，所述运送机构也可以具有：与所述分支流路连通的筒状的缸体、在所述缸体内往复移动的柱塞、以及设置在所述分支流路中的所述第二部分流路与所述缸体之间的部分处并抑制所述造型材料从所述缸体向所述第二部分流路流出的止回阀。

根据该方式的三维造型装置，能够一边通过止回阀抑制造型材料从缸体向第二部分流路流出，一边通过柱塞往复移动有效地将第二部分流路的造型材料第一部分流路运送。

(6)在上述方式的三维造型装置中，所述喷出量调节机构也具备构成为能够在所述供给流路内旋转，且具有供所述造型材料流动的流通路的阀部，并且根据所述阀部的旋转使经由所述流通路从所述第一部分流路向所述第二部分流路流入的所述造型材料的流量变化。

根据该方式的三维造型装置，通过简易的构成能够调节从喷嘴喷出的造型材料的流量。

(7)上述方式的三维造型装置也可以具备对所述第二部分流路内的所述造型材料进行加热的加热部。

根据该方式的三维造型装置，使用加热部来加热第二部分流路内的造型材料，由此能够提高从喷嘴喷出的造型材料的流动性。

本公开也可以通过三维造型装置以外的各种方式实现。例如，能够以三维造型装置的控制方法、三维造型物的造型方法等方式实现。

Claims (8)

1.一种三维造型装置，其特征在于，具备：

熔融部，将材料熔融以使所述材料成为造型材料；

供给流路，与所述熔融部连通，并供所述造型材料流动；

喷嘴，与所述供给流路连通，并喷出所述造型材料；

喷出量调节机构，设置于所述供给流路，并对从所述喷嘴喷出的所述造型材料的流量进行调节；

分支流路，从第一部分流路分支并与第二部分流路连通，所述第一部分流路是所述供给流路中的在所述熔融部与所述喷出量调节机构之间的流路，所述第二部分流路是所述供给流路中的在所述喷出量调节机构与所述喷嘴之间的流路；

运送机构，经由所述分支流路将所述第二部分流路内的所述造型材料向所述第一部分流路运送；以及

控制部，控制所述喷出量调节机构和所述运送机构，

所述控制部在配合第一期间与第二期间的期间内，控制所述运送机构以将所述第二部分流路内的所述造型材料向所述第一部分流路运送，所述第一期间为从控制所述喷出量调节机构以停止从所述喷嘴喷出所述造型材料开始到控制所述喷出量调节机构以重新开始从所述喷嘴喷出所述造型材料为止的期间，所述第二期间为在控制所述喷出量调节机构以重新开始从所述喷嘴喷出所述造型材料之后的期间。

2.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

所述控制部在所述第一期间控制所述运送机构以将所述第二部分流路内的所述造型材料向所述第一部分流路运送。

3.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

所述控制部在所述第一期间控制所述运送机构以使所述第二部分流路内的所述造型材料向所述分支流路流出，

所述控制部在所述第二期间控制所述运送机构以使所述分支流路内的所述造型材料向所述第一部分流路流入。

4.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

所述控制部在所述第一期间控制所述运送机构以使所述第二部分流路内的所述造型材料向所述分支流路流出，

在所述第一期间为预定的期间以上的情况下，所述控制部在所述第一期间控制所述运送机构以使所述分支流路内的所述造型材料向所述第一部分流路流入，

在所述第一期间不足预定的期间的情况下，所述控制部在所述第二期间控制所述运送机构以使所述分支流路内的所述造型材料向所述第一部分流路流入。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的三维造型装置，其特征在于，

所述运送机构具有：

筒状的缸体，与所述分支流路连通；

柱塞，在所述缸体内往复移动；以及

止回阀，设置在所述分支流路中的所述第二部分流路与所述缸体之间的部分处，并抑制所述造型材料从所述缸体向所述第二部分流路流出。

6.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

所述喷出量调节机构具备阀部，所述阀部构成为能够在所述供给流路内旋转，并且具有供所述造型材料流动的流通路，

所述喷出量调节机构根据所述阀部的旋转使经由所述流通路从所述第一部分流路向所述第二部分流路流入的所述造型材料的流量变化。

7.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加热部，所述加热部对所述第二部分流路内的所述造型材料进行加热。

8.一种三维造型物的造型方法，其特征在于，

将材料熔融以使所述材料成为造型材料，

向第一部分流路供给所述造型材料，

从所述第一部分流路向与所述第一部分流路连通的第二部分流路供给所述造型材料，

使所述造型材料从与所述第二部分流路连通的喷嘴喷出，

在停止从所述第一部分流路向所述第二部分流路供给所述造型材料之后，经由分支流路将所述第二部分流路内的所述造型材料向所述第一部分流路运送，所述分支流路从所述第二部分流路分支并与所述第一部分流路连通。

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