CN112297419A - 塑化装置及三维造型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塑化装置及三维造型装置。抑制材料在缸体中的材料的入口附近熔融而使基于螺旋件的旋转的材料的输送变得困难。用于三维造型装置的塑化装置具备：缸体，具有被供给材料的供给口；螺旋状的螺旋件，在缸体的内部旋转；第一加热部，设置于缸体的外周部；以及喷嘴，设置于缸体，并喷出通过螺旋件的旋转和基于第一加热部的加热而被塑化的材料。外周部在供给口和喷嘴之间，从供给口朝向喷嘴具有第一区域和第二区域，第一加热部被设置为使得第二区域的温度高于第一区域的温度。

Description

塑化装置及三维造型装置

技术领域

本公开涉及塑化装置及三维造型装置。

背景技术

例如，在专利文献1所记载的三维打印机中，从料斗供给至缸体的内部的颗粒状的树脂材料通过螺旋件的旋转和来自加热器的加热，从而在缸体的内部被一边朝向喷嘴输送一边熔融，并从喷嘴的前端喷出。

专利文献1：国际公开第2015/129733号

在上述装置中，若缸体中的材料的入口附近的温度变得过高，则材料在入口附近熔融，变得难以通过螺旋件的旋转而对材料进行输送。因此，有时从喷嘴的前端喷出的材料的量不足。

发明内容

根据本公开的一方式，提供一种用于三维造型装置的塑化装置。该塑化装置具备：缸体，具有供给材料的供给口；螺旋状的螺旋件，在所述缸体的内部旋转；第一加热部，设置于所述缸体的外周部；以及喷嘴，设置于所述缸体，并喷出通过所述螺旋件的旋转和基于所述第一加热部的加热而被塑化的所述材料。所述外周部在所述供给口与所述喷嘴之间，从所述供给口朝向所述喷嘴具有第一区域和第二区域，所述第一加热部被设置为所述第二区域的温度高于所述第一区域的温度。

根据本公开的一方式，提供一种三维造型装置。该三维造型装置具备：缸体，具有被供给材料的供给口；螺旋状的螺旋件，在所述缸体的内部旋转；螺旋件驱动部，使所述螺旋件旋转；加热部，设置于所述缸体的外周部；喷嘴，设置于所述缸体，将通过所述螺旋件的旋转和所述加热部的加热而被塑化的所述材料朝向工作台喷出；以及控制部，对所述螺旋件驱动部和所述加热部进行控制，所述外周部在所述供给口与所述喷嘴之间从所述供给口朝向所述喷嘴具有第一区域和第二区域，所述加热部被设置为使得所述第二区域的温度高于所述第一区域的温度。

附图说明

图1是示出第一实施方式的三维造型装置的示意结构的说明图。

图2是示出第一实施方式中的螺旋件的槽部的结构的立体图。

图3是示出第一实施方式中的第一加热部的结构的说明图。

图4是示出第一实施方式中的冷媒管道的结构的说明图。

图5是示出第一实施方式中的造型单元的各部分的尺寸的说明图。

图6是示出第一实施方式中的造型处理的内容的流程图。

图7是示意性示出对三维造型物进行造型的样子的说明图。

附图标记说明

20…材料供给部；22…供给管；30…塑化部；35…螺旋件驱动部；36…驱动电机；37…旋转轴；38…减速器；39…齿轮罩；40…螺旋件；43…前端部；45…槽部；46…螺纹部；50…缸体；51…主体部；53…喷嘴固定部；54…供给口；56…贯穿孔；61…喷嘴；69…喷嘴孔；71…第一加热部；76…第二加热部；81…隔热部；91…冷媒流路；96…冷媒供给部；100…三维造型装置；151…第一部分；152…第二部分；153…第一外周部；154…第二外周部；200…造型单元；300…工作台；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的示意结构的说明图。图1中表示有沿着互相正交的X、Y、Z方向的箭头。X方向及Y方向是沿着水平方向的方向，Z方向是沿着铅垂方向的方向。在其它的图中，也适当地表示有沿着X、Y、Z方向的箭头。图1中的X、Y、Z方向和其它的图中的X、Y、Z方向表示相同的方向。

本实施方式中的三维造型装置100具备造型单元200、工作台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，通过一边从设置于造型单元200的喷嘴孔69朝向工作台300的造型面310喷出造型材料，一边使移动机构400驱动而使喷嘴孔69和造型面310的相对的位置变化，从而对在造型面310上层叠有造型材料的层的三维造型物进行造型。此外，有时也将造型材料称为熔融材料。对于造型单元200的详细的结构，在后面进行记述。

如上所述，移动机构400使喷嘴孔69与造型面310的相对的位置变化。在本实施方式中，移动机构400对工作台300进行支承，并且通过使工作台300相对于造型单元200移动，从而使喷嘴孔69与造型面310的相对的位置变化。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机的驱动力而使工作台300在X、Y、Z方向的三轴方向上移动。各电机在控制部500的控制下被驱动。此外，移动机构400也可以不是使工作台300移动的结构，而是如下的结构：通过不使工作台300移动而使造型单元200移动，从而使喷嘴孔69与造型面310的相对的位置变化。另外，移动机构400也可以是如下的结构：通过使工作台300和造型单元200双方移动，从而使喷嘴孔69与造型面310的相对的位置变化。

控制部500由具备一个以上处理器、主存储装置以及输入输出接口的计算机构成，其中，所述输入输出接口进行与外部的信号的输入输出。在本实施方式中，控制部500通过处理器执行在主存储装置上所读取的程序、命令，从而对造型单元200和移动机构400的动作进行控制，并执行用于对三维造型物进行造型的造型处理。在动作中包括使造型单元200与工作台300的三维的相对的位置变化。此外，控制部500也可以不是计算机，而是由多个电路的组合而构成。

造型单元200具备：材料供给部20，作为材料的供给源；以及塑化部30，使从材料供给部20供给的材料塑化并作为造型材料从喷嘴孔69喷出。此外，“塑化”是指对具有热塑性的材料加热熔融。另外，“熔融”不仅是指将具有热塑性的材料加热到熔点以上的温度而变为液状，还意味着将具有热塑性的材料加热到玻璃化转变温度以上的温度而软化并表现出流动性。有时也将塑化部30称为塑化装置。

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树脂作为材料而使用。形成为颗粒状的材料具有直径为2.0mm，高度为3.0mm的圆柱形状。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的下方设置有将材料供给部20与塑化部30之间连接的供给管22。材料供给部20经由供给管22向塑化部30供给材料。在本实施方式中，材料供给部20和供给管22具有圆筒形状。材料供给部20和供给管22由铝合金形成。此外，材料供给部20和供给管22中的至少任意一方也可以不是由铝合金形成，例如由不锈钢等其它的金属材料形成，也可以由树脂材料、陶瓷材料形成。材料供给部20和供给管22也可以由不同的材料形成。

塑化部30具备：缸体50，具有从材料供给部20供给材料的供给口54；螺旋件40，在缸体50的内部旋转；螺旋件驱动部35，使螺旋件40旋转；第一加热部71，对供给至缸体50的内部的材料进行加热；以及喷嘴61，具有喷出造型材料的喷嘴孔69。在本实施方式中，从上侧朝向下侧依次配置有螺旋件驱动部35、缸体50、喷嘴61。塑化部30通过螺旋件40的旋转和基于第一加热部71的加热，从而使从材料供给部20供给的固体状态的材料的至少一部分熔融而制成具有流动性的糊状的造型材料，并从喷嘴孔69喷出。

缸体50具备主体部51以及设置于主体部51的下端的喷嘴固定部53。主体部51具有以中心轴AX1为中心的圆筒形状。主体部51被配置为中心轴AX1沿着Z方向。主体部51从上端开始依次具有第一部分151和第二部分152。将第一部分151的外周侧面称为第一外周部153，将第二部分152的外周侧面称为第二外周部154。在第一外周部153设置有供给材料的供给口54。供给管22与供给口54连接。第一部分151的上端形成为凸缘状。在第一部分151的上端固定有螺旋件驱动部35。在第二外周部154设置有后述的第一加热部71。在第二部分152的下端固定有喷嘴固定部53。喷嘴固定部53具有圆盘形状。在喷嘴固定部53的中央设置有贯穿孔56，所述贯穿孔56沿着Z方向贯穿喷嘴固定部53。喷嘴61与贯穿孔56的下端连接。

在本实施方式中，第一部分151、第二部分152以及喷嘴固定部53分别由不锈钢形成。在本实施方式中，第一部分151和第二部分152以一体的方式形成。例如，通过使用扩散接合、HIP(Hot Isostatic Press：热等静压)接合等金属接合技术将第一部分151和第二部分152接合，从而能够以一体的方式形成第一部分151和第二部分152。也可以使用三维造型技术以一体的方式形成第一部分151和第二部分152。此外，第一部分151和第二部分152也可以单独形成。例如，也可以是第一部分151的下端和第二部分152的上端分别形成为凸缘状，第一部分151的下端和第二部分152的上端通过螺栓等紧固。第一部分151和第二部分152中至少任意一方也可以不是由不锈钢形成，例如由钛合金等其它的金属材料形成，也可以由树脂材料、陶瓷材料形成。第一部分151和第二部分152也可以由不同的金属材料形成。

螺旋件40收容在缸体50的内部。更具体而言，螺旋件40收容于由缸体50的主体部51、缸体50的喷嘴固定部53以及后述的螺旋件驱动部35的齿轮罩39所包围的空间。螺旋件40具有以中心轴AX2为中心的轴形状。螺旋件40被配置为其中心轴AX2沿着缸体50的主体部51的中心轴AX1。螺旋件40的上端与螺旋件驱动部35连接。螺旋件40的前端部43位于贯穿孔56附近。在螺旋件40的侧面部分设置有以中心轴AX2为中心的螺旋状的槽部45。从位于螺旋件40中的供给口54上方的部分到螺旋件40的前端部43为止连续地设置有槽部45。在本实施方式中，螺旋件40由施加了淬火处理后的不锈钢形成。此外，螺旋件40也可以不是由施加了淬火处理后的不锈钢形成，例如由钛合金等其它的金属材料形成，也可以由树脂材料、陶瓷材料形成。对于螺旋件40的槽部45的具体的结构，在后面进行记述。

螺旋件驱动部35具备驱动电机36、减速器38及齿轮罩39。在齿轮罩39中收容有减速器38。齿轮罩39固定在缸体50的第一部分151的上端。在齿轮罩39的上表面固定有驱动电机36。在本实施方式中，针对驱动电机36使用伺服电机。在本实施方式中，减速器38由齿轮等构成。驱动电机36在控制部500的控制下被驱动。驱动电机36的旋转轴37经由减速器38与螺旋件40的上端部分连接。由于从驱动电机36经由减速器38所施加的转矩，螺旋件40在缸体50的内部以中心轴AX2为中心旋转。此外，驱动电机36例如也可以使用步进电机。减速器38也可以由带轮、带等构成。螺旋件驱动部35也可以不具备减速器38和齿轮罩39，而是使驱动电机36的旋转轴37与螺旋件40的上端部分连接。

第一加热部71设置于位于供给口54与喷嘴61之间的第二外周部154。设置于第二外周部154包括沿着第二外周部154的外周表面设置和埋设于第二外周部154这两种意思。在本实施方式中，第一加热部71沿着第二外周部154的外周表面设置。第一加热部71的温度由控制部500控制。例如，也可以在第一加热部71设置有温度传感器，并且控制部500使用由温度传感器获取的温度对第一加热部71的温度进行控制。此外，对于第一加热部71的详细结构，在后面进行记述。

在本实施方式中，在第一加热部71的与螺旋件40相反一侧设置有隔热部81。隔热部81被设置为至少覆盖第一加热部71的一部分。隔热部81的材料例如能够使用玻璃棉、陶瓷纤维。

在本实施方式中，在喷嘴固定部53埋设有对喷嘴61进行加热的第二加热部76。第二加热部76的温度由控制部500控制。例如，在第二加热部76设置有温度传感器，并且控制部500也可以使用由温度传感器获取的温度对第二加热部76的温度进行控制。

在本实施方式中，在缸体50设置有供冷媒流动的冷媒流路91。冷媒流路91以穿过供给口54附近的三维路径的方式设置在第一部分151的内部。通过在第一部分151中设置有具有三维路径的孔，从而构成有冷媒流路91。例如，能够使用三维造型技术来制作设置有具有三维路径的孔的第一部分151。冷媒流路91的两端经由管等与冷媒供给部96连接。冷媒供给部96由冷凝器构成，所述冷凝器一边使冷媒在冷媒流路91中循环，一边除去在冷媒流路91中流动的冷媒的热。冷媒供给部96在控制部500的控制下被驱动。在本实施方式中，使用水作为冷媒。此外，针对冷媒流路91的详细结构，在后面进行记述。也可以不是水而是例如使用油、空气作为冷媒。也可以不是冷媒流路91的两端而是只有冷媒流路91的一端与冷媒供给部96连接。在这种情况下，例如也可以是从冷媒流路91的另一端向外部排出冷媒。有时也将冷媒流路91称为冷却部。

喷嘴61设置在缸体50中的喷嘴固定部53的下表面。喷嘴61在前端部分设置有喷嘴孔69。喷嘴孔69与喷嘴固定部53的贯穿孔56连通。从贯穿孔56流入至喷嘴61的内部流路的造型材料从喷嘴孔69喷出。在本实施方式中，喷嘴孔69的开口形状为圆形。将喷嘴孔69的开口部的直径称为喷嘴直径Dn。在本实施方式中，喷嘴直径Dn设定为0.5mm。优选喷嘴直径Dn被设定为大于0.2mm。此外，喷嘴孔69的开口形状不限于圆形，例如也可以是正方形。当喷嘴孔69的开口形状是正方形时，将正方形的一边的长度称为喷嘴直径Dn。喷嘴孔69的开口形状也可以是除了正方形之外的多边形。

图2是示出本实施方式中的螺旋件40的槽部45的结构的立体图。在图2中，螺旋件40的中心轴AX2以点划线示出。在螺旋件40的侧面部分设置有以中心轴AX2为中心的螺旋状的槽部45。直到螺旋件40的前端部43为止连续地设置有槽部45。在槽部45彼此之间设置有将槽部45彼此之间隔开的螺旋状的螺纹部46。此外，也可以在螺旋件40的侧面部分设置多条槽部45。例如，也可以在螺旋件40的侧面部分以双重螺旋状的方式设置有两个槽部45。

图3是示出本实施方式中的第一加热部71的结构的说明图。在图3中，对第一加热部71施加阴影。在图3中，隔热部81由两点划线表示。缸体50在第二外周部154具有第一区域RG1和第二区域RG2。在从供给口54朝向喷嘴61的方向上依次配置第一区域RG1、第二区域RG2。第一加热部71被设置为使第二区域RG2的温度高于第一区域RG1的温度。在本实施方式中，第一加热部71由遍及第一区域RG1和第二区域RG2地设置为螺旋状的一个加热器构成。第一区域RG1中的加热器的螺旋的间隔d1被设定为宽于第二区域RG2中的加热器的螺旋的间隔d2。即相比于第一区域RG1，在第二区域RG2中构成第一加热部71的加热器配置得更密。隔热部81被设置为覆盖设置于第一加热部71中的第二区域RG2的部分的外周。此外，第一加热部71也可以由多个螺旋状的加热器构成。例如也可以由螺旋的间隔不同的两个加热器构成第一加热部71，并且两个加热器中的螺旋的间隔较宽的加热器配置于第一区域RG1，两个加热器中的螺旋的间隔较窄的加热器配置于第二区域RG2。第一加热部71也可以不由螺旋状的加热器构成。例如，也可以配置为第一加热部71由多个矩形状的加热器构成，并且第二区域RG2中的加热器彼此的间隔窄于第一区域RG1中的加热器彼此的间隔。隔热部81也可以设置为覆盖整个第一加热部71。

图4是示出本实施方式中的冷媒流路91的结构的说明图。在图4中表示有冷媒流路91和螺旋件40。在图4中省略了缸体50的外形的图示，而表示有形成冷媒流路91的缸体50的内壁面。在本实施方式中，一个冷媒流路91以三维的方式配置于缸体50的第一部分151。冷媒流路91通过将沿着Z方向延伸的部分和沿着以中心轴AX1为中心的圆的圆周方向延伸的部分连接而以三维的方式被配置。冷媒流路91遍及第一部分151的全周而均匀地被配置。此外，冷媒流路91也可以在第一部分151中的供给口54附近被配置得较密。冷媒流路91也可以在第一部分151中的靠近第二部分152附近被配置得较密。冷媒流路91也可以在第一部分151的内部进行分支。也可以在第一部分151的内部设置有多个冷媒流路91。冷媒流路91也可以延伸至第二部分152。

图5是示出本实施方式中的造型单元200的各部分的尺寸的说明图。在本实施方式中，缸体50的第一部分151的外径Do1被设定为43.0mm。第一部分151的内径Di1被设定为20.0mm。沿着中心轴AX1的第一部分151的长度L1被设定为50.0mm。第二部分152中的未设置有第一加热部71的部分的外径Do2a被设定为39.0mm。第二部分152中的设置有第一加热部71的部分的外径Do2b被设定为30.0mm。第二部分152的内径Di2被设定为20.0mm。沿着中心轴AX1的第二部分152的长度L2被设定为50.0mm。

在本实施方式中，螺旋件40的直径Do3被设定为20.0mm。螺旋件40的直径Do3是指螺纹部46的直径。在本实施方式中，螺旋件40的直径Do3和缸体50的第二部分152的内径Di2分别被设定为一定的，因此第一区域RG1中的第二部分152的内壁面与螺旋件40的间隔被设定为与第二区域RG2中的第二部分152的内壁面与螺旋件40的间隔相同。第一区域RG1中的第二部分152的内壁面与螺旋件40的间隔以及第二区域RG2中的第二部分152的内壁面与螺旋件40的间隔分别被设定为在0.1mm以下。在本实施方式中，槽部45的深度H3被设定为2.5mm。槽部45的宽度W3被设定为11.0mm。

供给管22的外径Do4被设定为18.0mm。供给管22的内径Di4被设定为16.0mm。供给管22的中心轴AX3与缸体50的主体部51的中心轴AX1之间的角度θ1被设定为35.0度。喷嘴固定部53的上表面凹陷呈以贯穿孔56为中心的研钵状，并且在穿过中心轴AX1的截面中，凹陷呈研钵状的部分中的对置的斜面彼此之间的角度θ2被设定为140.0度。螺旋件驱动部35的齿轮罩39的高度H5被设定为42.0mm。

图6是示出本实施方式中的造型处理的内容的流程图。在用户对设置于三维造型装置100的操作面板、与三维造型装置100连接的计算机进行预定的开始操作的情况下，由控制部500执行该处理。

首先，控制部500在步骤S110中获取用于对三维造型物OB进行造型的造型数据。造型数据是指表示与如下的内容相关的信息的数据：喷嘴孔69的相对于工作台300的移动路径、从喷嘴孔69喷出的造型材料的量、使螺旋件40旋转的驱动电机36的目标转速、以及第一加热部71的加热器的目标温度等。造型数据例如由安装于与三维造型装置100连接的计算机的切片软件生成。切片软件读取使用三维CAD软件、三维CG软件而作成的表示三维造型物OB的形状的形状数据，并且将三维造型物OB的形状分割成预定的厚度的层来生成造型数据。在切片软件所读取的形状数据中使用STL(Standard Template Library：标准模板库)格式、AMF(Action Message Format，网络协议)格式等的数据。通过切片软件作成的造型数据由G码、M码等表示。控制部500从与三维造型装置100连接的计算机、USB存储器等存储介质获取造型数据。

接着，在步骤S120中，控制部500开始造型材料的生成。控制部500通过对螺旋件40的旋转及第一加热部71的加热器的温度进行控制，从而使材料熔融而生成造型材料。由于螺旋件40的旋转，从供给口54供给至缸体50的内部的材料导入至螺旋件40的槽部45。导入至槽部45的材料以从供给口54朝向贯穿孔56的方式被沿着槽部45输送。材料在被沿着槽部45输送的期间，通过螺旋件40和缸体50相对旋转产生的剪切及基于第一加热部71的加热，使其至少一部分熔融并成为具有流动性的糊状的造型材料。第一加热部71的温度越高，材料越容易熔融。螺旋件40的转速越大，材料越容易熔融。螺旋件40的转速越大，材料越容易朝向喷嘴61输送。集合于螺旋件40的前端部43附近的造型材料由于内压而经由贯穿孔56供给至喷嘴61。此外，在进行该处理期间持续生成造型材料。

图7是示意性示出对三维造型物OB进行造型的样子的说明图。参照图6和图7，在步骤S130中，控制部500根据造型数据对三维造型物OB的第一层LY1进行造型。此外，也可以在喷嘴固定部53中设置有对贯穿孔56的内部中的造型材料的压力进行测定的压力传感器。控制部500也可以通过在步骤S130中根据由压力传感器测定出的压力的值对驱动电机36进行控制，从而对螺旋件40的转速进行调节。另外，也可以在喷嘴固定部53中设置有对贯穿孔56的内部中的造型材料的流量进行测定的流量传感器。控制部500也可以通过在步骤S130中根据由流量传感器测定的流量的值对驱动电机36进行控制，从而对螺旋件40的转速进行调节。

在第一层LY1的造型完成后，在步骤S140中，控制部500判定三维造型物OB的所有层的造型是否完成。控制部500能够使用造型数据来判断三维造型物OB的所有层的造型是否完成。在步骤S140中，在判断为完成了三维造型物OB的所有层的造型的情况下，控制部500结束该处理。另一方面，在步骤S140中，在未判断为完成了三维造型物OB的所有层的造型的情况下，控制部500将处理返回至步骤S130，并且对三维造型物OB的第二层LY2进行造型。控制部500重复从步骤S130到步骤S140的处理并对层叠有多层的三维造型物OB进行造型，直到在步骤S140中判断为完成了三维造型物OB的所有层的造型为止。此外，也可以在造型处理后对三维造型物OB施加切削加工。

根据以上所说明的本实施方式的三维造型装置100，由于以使与缸体50的第一区域RG1的温度相比第二区域RG2的温度更高的方式设置有第一加热部71，因此能够将缸体50的温度设定为随着从供给口54朝向喷嘴61而变高。因此，能够一边抑制材料在供给口54附近熔融而使基于螺旋件40的旋转的材料的输送变得困难，一边使材料在喷嘴61附近充分地熔融。由于能够抑制基于螺旋件40的旋转的材料的输送变得困难，因此能够抑制从喷嘴孔69喷出的材料的量不足。

另外，在本实施方式中，第一加热部71由遍及第一区域RG1和第二区域RG2并设置为螺旋状的加热器构成，并且第一区域RG1中的加热器的螺旋的间隔d1被设定为宽于第二区域RG2中的加热器的螺旋的间隔d2。因此，能够使第二区域RG2的温度高于第一区域RG1的温度。

另外，在本实施方式中，由于以覆盖第一加热部71的外周的方式设置有隔热部81，因此能够抑制第一加热部71产生的热向外部扩散。因此，能够易于将第一加热部71的热传递至缸体50。特别是能够易于使聚醚醚酮(PEEK)等熔点高的材料熔融。

另外，在本实施方式中，由于将对喷嘴61进行加热的第二加热部76埋设于喷嘴固定部53，因此能够提高喷嘴61附近的材料的温度。因此，能够提高从喷嘴孔69喷出的材料的流动性。

另外，在本实施方式中，在具有供给口54的第一部分151设置有供冷媒流动的冷媒流路91，并且在第二部分152设置有第一加热部71。因此，能够进一步抑制供给口54附近的温度变得过高。

此外，在本实施方式中，使用颗粒状的ABS树脂作为材料，但作为在造型单元200中所使用的材料，例如也可以采用将具有热塑性的材料、金属材料、陶瓷材料等各种材料作为主材料而对三维造型物进行造型的材料。这里，“主材料”是指成为形成三维造型物的形状的中心的材料，并且是指在三维造型物中占50重量％以上的含量的材料。在上述的造型材料中包括将这些主材料以单体熔融的材料、与主材料一起含有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，在塑化部30中，通过将该材料塑化从而生成造型材料。“塑化”是指对具有热塑性的材料加热并进行熔融。另外，“熔融”不仅是指将具有热塑性的材料加热至熔点以上的温度而成为液状，也是指通过将具有热塑性的材料加热至玻璃化转变温度以上的温度，从而软化并表现出流动性。

作为具有热塑性的材料，例如可以使用下述任意一种或组合两种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)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯等通用工程塑料、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(PEEK)等工程塑料。

在具有热塑性的材料中除了颜料、金属、陶瓷之外，还可以混入蜡、阻燃剂、抗氧化剂、热稳定剂等添加剂等。在塑化部30中，具有热塑性的材料通过螺旋件40的旋转和第一加热部71的加热而被塑化并转化成熔融的状态。另外，这样生成的造型材料从喷嘴孔69喷出后，因温度降低而固化。

优选的是，具有热塑性的材料在被加热到其玻璃化转变温度以上并完全熔融的状态下从喷嘴孔69喷出。此外，“完全熔融的状态”是指不存在具有未熔融的热塑性的材料的状态，例如在将颗粒状的热塑性树脂用于材料时，是指颗粒状的固体物质没有残存的状态。

在造型单元200中，例如也可以使用以下的金属材料作为主材料来代替具有上述的热塑性的材料。在这种情况下，优选的是，在将下述金属材料制成粉末状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塑化部30。

金属材料的例子

镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)的单一金属或包含一种以上这些金属的合金。

合金的例子

马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼合金、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金。

在造型单元200中，可以使用陶瓷材料作为主材料来代替上述的金属材料。作为陶瓷材料，例如可以使用二氧化硅、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。作为主材料，在使用上述那样的金属材料、陶瓷材料时，配置于工作台300的造型材料例如也可以通过激光的照射、基于热风等的烧结而被固化。

投入至材料供给部20的金属材料、陶瓷材料的粉末材料也可以是将单一的金属的粉末、合金粉末、陶瓷材料的粉末混合多种而得的混合材料。另外，金属材料、陶瓷材料的粉末材料例如也可以被上文所例示的热塑性树脂或者除此之外的热塑性树脂涂层。在这种情况下，也可以设为在塑化部30中该热塑性树脂熔融而表现出流动性。

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，例如可以添加以下那样的溶剂。溶剂可以从下述中选择一种或组合两种以上来使用。

溶剂的例子

水；乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚等(聚)亚烷基二醇单烷基醚类；醋酸乙酯、醋酸正丙酯、醋酸异丙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯等醋酸酯类；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；四烷基乙酸铵类；二甲基亚砜、二乙基亚砜等亚砜类溶剂；吡啶、γ－甲基吡啶、2，6－二甲基吡啶等吡啶类溶剂；四烷基乙酸铵(例如四丁基乙酸铵等)；丁基卡必醇乙酸酯等离子液体等。

除此之外，也可以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添加以下的粘合剂。

粘合剂的例子

丙烯酸树脂、环氧树脂、硅树脂、纤维素系树脂或其它合成树脂或PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)或其它热塑性树脂。

B.其它的实施方式：

(B1)在上述实施方式中的三维造型装置100中，相比于第一区域RG1，在第二区域RG2中将构成第一加热部71的加热器配置得较密。与此相对，也可以在第一区域RG1和第二区域RG2中均匀地配置有构成第一加热部71的加热器。在这种情况下，例如第一加热部71也可以由在第一区域RG1和第二区域RG2中等间隔地配置的多个加热器构成，并且控制部500对各加热器的温度进行控制以使得第二区域RG2的温度高于第一区域RG1的温度。

(B2)在上述实施方式中的三维造型装置100中，在第一加热部71的与螺旋件40相反一侧设置有隔热部81。与此相对，也可以不在第一加热部71的与螺旋件40相反一侧设置隔热部81。在这种情况下，也能够通过第一加热部71使第二区域RG2的温度高于第一区域RG1的温度。

(B3)在上述实施方式中的三维造型装置100中，在喷嘴固定部53设置有第二加热部76。与此相对，在喷嘴固定部53也可以不设置第二加热部76。

(B4)在上述实施方式中的三维造型装置100中，在缸体50的第一部分151的内部设置有冷媒流路91。与此相对，在第一部分151的内部也可以不设置冷媒流路91。

(B5)在上述实施方式中的三维造型装置100中，第一区域RG1中的缸体50的内壁面与螺旋件40的间隔被设定为与第二区域RG2中的缸体50的内壁面与螺旋件40的间隔相等。与此相对，也可以将第二区域RG2中的缸体50的内壁面与螺旋件40的间隔设定为宽于第一区域RG1中的缸体50的内壁面与螺旋件40的间隔。在这种情况下，热难以从缸体50的第二区域RG2传递至螺旋件40，因此能够抑制热经由螺旋件40传递给供给口54附近的材料。例如，通过将第二区域RG2中的缸体50的内径设定为大于第一区域RG1中的缸体50的内径，从而能够将第二区域RG2中的缸体50的内壁面与螺旋件40的间隔设定为宽于第一区域RG1中的缸体50的内壁面与螺旋件40的间隔。也可以通过将第二区域RG2的螺旋件40的直径设定为小于第一区域RG1的螺旋件40的直径，从而将第二区域RG2中的缸体50的内壁面与螺旋件40的间隔设定为宽于第一区域RG1中的缸体50的内壁面与螺旋件40的间隔。也可以使螺旋件40的直径和缸体50的内径双方在第一区域RG1和第二区域RG2中不同，以使得第二区域RG2中的缸体50的内壁面与螺旋件40的间隔宽于第一区域RG1中的缸体50的内壁面与螺旋件40的间隔。

(B6)在上述实施方式中的三维造型装置100中，缸体50的第一部分151和第二部分152分别具有圆筒形状，在与中心轴AX1垂直的截面中，第一部分151的外侧的轮廓线的形状和第一部分151的内侧的轮廓线的形状分别为圆形，第二部分152的外侧的轮廓线的形状和第二部分152的内侧的轮廓线的形状分别为圆形。与此相对，在与中心轴AX1垂直的截面中，第一部分151的外侧的轮廓线的形状和第二部分152的外侧的轮廓线的形状中至少任意一方也可以不是圆形。例如，在与中心轴AX1垂直的截面中，第一部分151的外侧的轮廓线的形状和第二部分152的外侧的轮廓线的形状中至少任意一方也可以是四边形、六边形等多边形。

C.其它的方式：

本公开不限于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内通过各种方式实现。例如，本公开也能够通过以下的方式实现。为了解决本公开的技术问题的一部分或全部、或者为了达到本公开的效果的一部分或全部，能够将与以下所记载的各方式中的技术的特征对应的上述实施方式中的技术的特征进行适当替换、组合。另外，如果该技术特征在本说明书中未说明是必须的，则可以适当地删除。

(1)根据本发明的一方式，提供一种用于三维造型装置的塑化装置。该塑化装置具备：缸体，具有被供给材料的供给口；螺旋状的螺旋件，在所述缸体的内部旋转；第一加热部，设置于所述缸体的外周部；以及喷嘴，设置于所述缸体，并喷出通过所述螺旋件的旋转和基于所述第一加热部的加热而被塑化的所述材料。所述外周部在所述供给口与所述喷嘴之间，从所述供给口朝向所述喷嘴具有第一区域和第二区域，所述第一加热部被设置为使得所述第二区域的温度高于所述第一区域的温度。

根据该方式的塑化装置，由于能够将缸体的温度设定为随着从供给口朝向喷嘴而变高，因此能够通过抑制材料在供给口附近熔融而使基于螺旋件的旋转的材料的输送变得困难。因此，能够抑制从喷嘴的前端喷出的材料的量不足。

(2)也可以是，在上述方式的塑化装置中，所述第一加热部遍及所述第一区域和所述第二区域地设置为螺旋状，所述第一区域中的所述第一加热部的螺旋的间隔宽于所述第二区域中的所述第一加热部的螺旋的间隔。

根据该方式的塑化装置，能够使第二区域的温度高于第一区域的温度。

(3)也可以是，在上述方式的塑化装置中，在所述第一加热部的与所述螺旋件相反一侧设置有隔热部。

根据该方式的塑化装置，能够易于将第一加热部的热传递至缸体。

(4)也可以是，在上述方式的塑化装置中，设置有对所述喷嘴进行加热的第二加热部。

根据该方式的塑化装置，能够提高喷嘴附近的材料的温度。因此，能够提高从喷嘴喷出的材料的流动性。

(5)也可以是，在上述方式的塑化装置中，在所述外周部从所述喷嘴朝向所述供给口设置有所述第一加热部和冷却部。

根据该方式的塑化装置，能够抑制供给口附近的温度变得过高。

(6)也可以是，在上述方式的塑化装置中，所述第二区域中的所述缸体的内壁面与所述螺旋件的间隔宽于所述第一区域中的所述缸体的内壁面与所述螺旋件的间隔。

根据该方式的塑化装置，热难以从缸体的第一区域传递至螺旋件，因此能够抑制热经由螺旋件传递给供给口附近的材料。

本公开也可以通过除塑化装置之外的各种方式实现。例如，可以通过三维造型装置等方式实现。

Claims (7)

1.一种塑化装置，其特征在于，用于三维造型装置，并具备：

缸体，具有被供给材料的供给口；

螺旋状的螺旋件，在所述缸体的内部旋转；

第一加热部，设置于所述缸体的外周部；以及

喷嘴，设置于所述缸体，并喷出通过所述螺旋件的旋转和所述第一加热部的加热而被塑化的所述材料，

所述外周部在所述供给口与所述喷嘴之间从所述供给口朝向所述喷嘴具有第一区域和第二区域，

所述第一加热部被设置为使得所述第二区域的温度高于所述第一区域的温度。

2.根据权利要求1所述的塑化装置，其特征在于，

所述第一加热部遍及所述第一区域和所述第二区域地设置为螺旋状，

所述第一区域中的所述第一加热部的螺旋的间隔宽于所述第二区域中的所述第一加热部的螺旋的间隔。

3.根据权利要求1或2所述的塑化装置，其特征在于，

在所述第一加热部的与所述螺旋件相反一侧设置有隔热部。

4.根据权利要求1所述的塑化装置，其特征在于，

所述塑化装置设置有对所述喷嘴进行加热的第二加热部。

5.根据权利要求1所述的塑化装置，其特征在于，

在所述外周部从所述喷嘴朝向所述供给口设置有所述第一加热部和冷却部。

6.根据权利要求1所述的塑化装置，其特征在于，

所述第二区域中的所述缸体的内壁面与所述螺旋件的间隔宽于所述第一区域中的所述缸体的内壁面与所述螺旋件的间隔。

7.一种三维造型装置，其特征在于，具备：

缸体，具有被供给材料的供给口；

螺旋状的螺旋件，在所述缸体的内部旋转；

螺旋件驱动部，使所述螺旋件旋转；

加热部，设置于所述缸体的外周部；

喷嘴，设置于所述缸体，将通过所述螺旋件的旋转和所述加热部的加热而被塑化的所述材料朝向工作台喷出；以及

控制部，对所述螺旋件驱动部和所述加热部进行控制，

所述外周部在所述供给口与所述喷嘴之间从所述供给口朝向所述喷嘴具有第一区域和第二区域，

所述加热部被设置为使得所述第二区域的温度高于所述第一区域的温度。

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