CN112659561B - 三维造型物的制造方法和数据处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的三维造型物的制造方法和数据处理装置，能够提高三维造型物的造型精度。三维造型物的制造方法通过利用流量调节机构控制从喷出部喷出的造型材料的喷出开始和喷出停止，并层叠造型材料，从而制造三维造型物，其包括：第一工序，生成包含部分路径和部分路径中的喷出部的移动速度的中间数据，部分路径是喷出部连续喷出造型材料并移动的路径；第二工序，当在部分路径中控制流量调节机构所需的控制时间比喷出部在部分路径中移动的移动时间长时，变更移动速度以使控制时间变为移动时间以下，并根据中间数据生成造型数据；以及第三工序，按照造型数据控制喷出部，从而造型三维造型物。

Description

三维造型物的制造方法和数据处理装置
技术领域
本发明涉及三维造型物的制造方法和数据处理装置。
背景技术
关于三维造型物的制造方法，例如在专利文献1中公开了通过具备蝶阀的流量调节机构来控制从喷嘴喷出的造型材料的喷出量的技术。
专利文献1：日本特开2019-81263号公报
发明内容
在专利文献1所记载的技术中，在使用流量调节机构来控制喷出的开始和停止的情况下，有可能由于喷嘴的移动速度或喷嘴的移动路径的长度，而流量调节机构的控制赶不上造型中的喷嘴的动作，从而无法准确地进行造型。
根据本发明的一方式，提供一种三维造型物的制造方法。三维造型物的制造方法通过利用流量调节机构控制从喷出部喷出的造型材料的喷出开始和喷出停止，并层叠所述造型材料，从而制造三维造型物，所述三维造型物的制造方法包括：第一工序，生成包含部分路径和所述部分路径中的所述喷出部的移动速度的中间数据，所述部分路径是所述喷出部连续喷出所述造型材料并移动的路径；第二工序，当在所述部分路径中控制所述流量调节机构所需的控制时间比所述喷出部在所述部分路径中移动的移动时间长时，变更所述移动速度以使所述控制时间变为所述移动时间以下，并根据所述中间数据生成造型数据；以及第三工序，按照所述造型数据控制所述喷出部，从而造型所述三维造型物。
附图说明
图1是表示第一实施方式中的三维造型装置的概略构成的说明图。
图2是表示平头螺杆的槽形成面侧的构成的概略立体图。
图3是表示筒形件的螺杆对置面侧的构成的俯视图。
图4是表示第一实施方式中的三维造型物的制造工序的工序图。
图5是表示造型处理中的路径的说明图。
图6是表示第一部分路径中的控制时间与移动时间的关系的说明图。
图7是表示第二部分路径中的控制时间与移动时间的关系的说明图。
图8是表示第二实施方式中的三维造型物的制造工序的工序图。
图9是表示控制距离与第一部分路径的长度之间的关系的说明图。
图10是表示控制距离与第二部分路径的长度之间的关系的说明图。
图11是表示第三实施方式中的三维造型物的制造工序的工序图。
图12是表示第四实施方式中的三维造型装置的概略构成的说明图。
图13是表示吸引机构的概略构成的说明图。
附图标记说明
20…材料供给部；22…供给路；30…熔融部；31…螺杆箱；32…驱动电机；40…平头螺杆；41…上表面；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…筒形件；52…螺杆对置面；54…引导槽；56…连通孔；58…加热器；60、60d…喷出部；61…喷嘴；62…供给流路；65…第一供给口；66…交叉孔；67…第二供给口；68…喷嘴流路；69…喷嘴孔；70…喷出量调节机构；71…驱动轴；72…阀芯；80…吸引机构；81…缸体；82…柱塞；83…柱塞驱动部；100、100d…三维造型装置；200、200d…造型单元；300…载置台；311…造型面；400…移动机构；500…控制部；610…第一部分路径；620…第二部分路径；700…临时造型物。
具体实施方式
A.第一实施方式：
图1是表示第一实施方式中的三维造型装置100的概略构成的说明图。图1中示出了沿着相互正交的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方向是沿铅垂方向的方向。在其他图中，也适当地示出了沿着X、Y、Z方向的箭头。图1中的X、Y、Z方向与其他图中的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、载置台300、移动机构400以及控制部500。三维造型装置100在控制部500的控制下从设置于造型单元200中的喷出部60向载置台300喷出造型材料，并驱动移动机构400而改变喷出部60与载置台300的相对位置，从而在载置台300的造型面311上造型所希望形状的三维造型物。此外，有时也将造型材料称为熔融材料。关于造型单元200的详细构成，之后进行说明。
移动机构400改变喷出部60与造型面311的相对位置。在本实施方式中，移动机构400通过使载置台300相对于造型单元200移动，从而改变喷出部60与造型面311的相对位置。此外，有时也将喷出部60相对于造型面311的相对位置的变化称为喷出部60的移动。在本实施方式中，例如也可以将使载置台300向+X方向移动改称为使喷出部60向-X方向移动。
本实施方式中的移动机构400由通过三个电机的驱动力使载置台300在X、Y、Z方向的三个轴向上移动的三轴定位器构成。各电机在控制部500的控制下进行驱动。此外，移动机构400也可以不是使载置台300移动的构成，而是通过使造型单元200移动而不使载置台300移动，从而改变喷出部60与造型面311的相对位置的构成。另外，移动机构400也可以是通过使载置台300和造型单元200双方移动，从而改变喷出部60与造型面311的相对位置的构成。
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通过由处理器执行读出至主存储装置中的程序或指令，从而控制造型单元200和移动机构400的动作，执行用于造型三维造型物的造型处理。动作包括改变造型单元200和载置台300之间的三维相对位置。此外，控制部500也可以不是由计算机构成，而是由多个电路的组合构成。此外，如后所述，控制部500也作为对用于造型三维造型物的数据进行处理的数据处理装置发挥功能。在其他方式中，也可以具备与控制部500分开的数据处理装置。
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供给的材料熔融形成造型材料的熔融部30、具有喷出从熔融部30供给的造型材料的喷嘴孔69的喷出部60、以及调节从喷嘴孔69喷出的造型材料的流量的喷出量调节机构70。
材料供给部20中收纳有粒状或粉末等状态的材料。在本实施方式中，作为材料而使用形成为粒状的树脂。本实施方式中的材料供给部20由料斗构成。材料供给部20的下方设置有连接材料供给部20与熔融部30之间的供给路22。材料供给部20经由供给路22向熔融部30供给材料。此外，关于材料的详细情况，之后进行说明。
熔融部30具备螺杆箱31、驱动电机32、平头螺杆40以及筒形件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形成为具有流动性的糊状的造型材料，并供给至喷出部60。此外，“熔融”不仅指具有热塑性的材料被加热至熔点以上的温度而变为液状，还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而使其软化，从而表现出流动性的“塑化”。
螺杆箱31是用于收纳平头螺杆40的框体。螺杆箱31的下表面上固定有筒形件50，平头螺杆40收纳在由螺杆箱31和筒形件50包围的空间内。螺杆箱31的上表面上固定有驱动电机32。驱动电机32的旋转轴与平头螺杆40的上表面41侧连接。驱动电机32在控制部500的控制下进行驱动。
平头螺杆40具有沿中心轴RX的方向上的高度比直径小的大致圆柱形状。平头螺杆40以中心轴RX与Z方向平行的方式配置于螺杆箱31内。通过驱动电机32产生的转矩，使平头螺杆40在螺杆箱31内以中心轴Rx为中心进行旋转。平头螺杆40在沿中心轴RX的方向上的上表面41的相反侧具有形成有槽部45的槽形成面42。此外，关于平头螺杆40的槽形成面42侧的具体构成，之后进行说明。
筒形件50配置于平头螺杆40的下方。筒形件50具有与平头螺杆40的槽形成面42相对的螺杆对置面52。在筒形件50上，在平头螺杆40的中心轴RX上设置有与喷出部60连通的连通孔56。在筒形件50中，在与平头螺杆40的槽部45相对的位置内置有加热器58。加热器58的温度通过控制部500进行控制。此外，关于筒形件50的螺杆对置面52侧的具体构成，之后进行说明。
喷出部60固定于筒形件50的下表面。喷出部60具备供给流路62和喷嘴61。供给流路62将熔融部30与喷嘴61之间连通，从而从熔融部30向喷嘴61供给造型材料。
供给流路62具有第一供给口65、交叉孔66以及第二供给口67。第一供给口65和第二供给口67沿铅垂方向延伸。交叉孔66沿与第一供给口65和第二供给口67交叉的水平方向延伸。第一供给口65的上端与筒形件50的连通孔56连接，第一供给口65的下端与交叉孔66连接。第二供给口67的上端与交叉孔66连接，第二供给口67的下端与喷嘴61连接。交叉孔66中收纳有后述的喷出量调节机构70。从筒形件50的连通孔56供给至第一供给口65的造型材料按照交叉孔66、第二供给口67、喷嘴61的顺序流动。
喷嘴61中设置有喷嘴流路68和喷嘴孔69。喷嘴流路68是设置于喷嘴61内的流路。喷嘴流路68与第二供给口67连接。喷嘴孔69是设置于喷嘴流路68的与大气连通侧的端部上的流路截面缩小的部分。从第二供给口67供给至喷嘴流路68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。此外，喷嘴孔69的开口形状并不限于圆形，例如也可以是四边形、四边形以外的多边形。
喷出量调节机构70设置于供给流路62内，调节从喷嘴61喷出的造型材料的量。有时也将每单位时间从喷嘴61喷出的造型材料的量称为喷出量。本实施方式中的喷出量调节机构70由蝶阀构成。喷出量调节机构70具备作为轴状部件的驱动轴71和随着驱动轴71的旋转而旋转的板状的阀芯72。驱动轴71以沿着驱动轴71的中心轴的方向与供给流路62中的造型材料的流动方向交叉的方式插通于交叉孔66内。
喷出量调节机构70作为调节供给流路62内流动的造型材料的流量的流量调节机构发挥功能。具体而言，喷出量调节机构70使阀芯72的旋转角变化，从而调节供给流路62内流动的造型材料的流量。通过调节供给流路62内流动的造型材料的流量，从而调节喷出量。有时也将控制喷出量调节机构70而使喷出量增加的情况称为打开喷出量调节机构70。另外，有时也将控制喷出量调节机构而使喷出量减少的情况称为关闭喷出量调节机构70。另外，有时也将阀芯72的旋转程度称为开度。通过驱动轴71进行旋转，使阀芯72的板状的面与供给流路62中的造型材料的流动方向垂直的情况下，开度变为0，熔融部30与喷嘴61不连通，停止从喷嘴61喷出造型材料。在阀芯72的板状的面与供给流路62中的造型材料的流动方向平行的情况下，开度为100，熔融部30与喷嘴61连通，喷出造型材料。这样，喷出量调节机构70也控制从喷嘴61喷出造型材料的开始和停止。
图2是表示平头螺杆40的槽形成面42侧的构成的概略立体图。在图2中，用单点划线示出了平头螺杆40的中心轴RX的位置。如参照图1所说明那样，槽形成面42上设置有槽部45。
平头螺杆40的槽形成面42的中央部47构成为与槽部45的一端连接的凹部。中央部47与图1所示的筒形件50的连通孔56相对。中央部47与中心轴线RX交叉。
平头螺杆40的槽部45构成所谓的漩涡槽。槽部45以从中央部47朝向平头螺杆40的外周画弧的方式呈漩涡状延伸。槽部45也可以构成为呈螺旋状延伸。槽形成面42上设置有构成槽部45的侧壁部，并沿着各槽部45延伸的凸条部46。
槽部45延续至形成于平头螺杆40的侧面43上的材料导入口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。
图2中示出了具有三个槽部45和三个凸条部46的平头螺杆40的例子。设置于平头螺杆40上的槽部45、凸条部46的数量并不限定于三个。平头螺杆40上既可以仅设置一个槽部45，也可以设置两个以上的多个槽部45。另外，也可以与槽部45的数量相应地设置任意数量的凸条部46。
图2中图示了在三个部位形成有材料导入口44的平头螺杆40的例子。设置于平头螺杆40上的材料导入口44的数量并不限定于三个部位。在平头螺杆40上，材料导入口44既可以仅设置于一个部位处，也可以设置于两个以上的多个部位处。
图3是表示筒形件50的螺杆对置面52侧的构成的俯视图。如上所述，螺杆对置面52的中央形成有与喷出部60连通的连通孔56。在螺杆对置面52上的连通孔56的周围形成有多个引导槽54。各引导槽54的一端与连通孔56连接，并从连通孔56朝向螺杆对置面52的外周呈旋涡状地延伸。各引导槽54具有将造型材料引导至连通孔56的功能。
图4是表示本实施方式中的三维造型物的制造工序的工序图。在用户对设置于三维造型装置100的操作面板、或者与三维造型装置100连接的计算机进行了规定的开始操作时，通过控制部500执行造型处理。通过执行造型处理，开始通过三维造型装置100制造三维造型物。在造型处理中，控制部500适当地控制造型单元200和移动机构400，在造型面311上层叠造型材料，从而造型三维造型物。
在步骤S110的中间数据生成工序中，控制部500生成中间数据。中间数据是用于造型造型物的一层的数据，且是包含部分路径以及喷出部60的移动速度的数据。部分路径是指喷出部60连续喷出造型材料并移动的路径。移动速度是喷出部60沿着部分路径移动的速度。此外，有时也将步骤S110称为第一工序。
在本实施方式中，控制部500读入表示使用三维CAD软件或三维CG软件制作的三维造型物的形状的形状数据，并将三维造型物的形状分割为规定厚度的层，从而生成造型数据。形状数据例如使用STL形式、AMF形式等的数据。通过切片机软件制作的造型数据由G代码或M代码等表示。控制部500从与三维造型装置100连接的计算机或USB存储器等的记录介质获取造型数据。此外，在具备与控制部500分开的数据处理装置的情况下，也可以由数据处理装置生成上述中间数据。
图5是表示本实施方式的造型处理中的路径的说明图。图5中示出了根据包含第一部分路径610和第二部分路径620的中间数据从喷出部60喷出造型材料时造型出的临时造型物700。在本实施方式中，控制部500生成包含第一部分路径610和第二部分路径620的两个部分路径的中间数据。本实施方式中的第二部分路径620是比第一部分路径610短的路径。此外，在步骤S110中，控制部500既可以生成仅包含单个部分路径的中间数据，也可以生成包含三个以上的多个部分路径的中间数据。
在步骤S120中，控制部500对控制时间与移动时间进行比较，判断控制时间是否比移动时间长。控制时间是指在部分路径中控制喷出量调节机构70所需的时间。移动时间是指喷出部60在部分路径中移动所需的时间。
在本实施方式中，控制时间包括：包含在开始喷出时喷出量调节机构70进行开始动作的时间在内的喷出开始时间、包含停止喷出时喷出量调节机构进行停止动作的时间在内的喷出停止时间、以及在开始动作后喷出量调节机构70无法执行喷出停止的不能控制时间。开始动作是指用于开始从喷出部60喷出造型材料的动作，在本实施方式中是指打开喷出量调节机构70的动作。停止动作是指用于停止从喷出部60喷出造型材料的动作，在本实施方式中是指关闭喷出量调节机构70的动作。
此外，在本实施方式中，喷出开始时间与阀芯72的开度无关，被设定为将喷出量调节机构70从开度0打开至开度100为止所需的时间。另外，停止时间与阀芯72的开度无关，被设定为将喷出量调节机构70从开度100关闭至开度0为止所需要的时间。另外，在本实施方式中，不能控制时间是在喷出量调节机构70开始动作后无法从控制部500接收用于执行停止动作的信号的时间，因而与阀芯72的开度无关而固定。因此，在本实施方式中，控制时间与阀芯72的开度无关而固定。
图6是表示第一部分路径610中的控制时间与移动时间的关系的说明图。图7是表示第二部分路径620中的控制时间与移动时间的关系的说明图。以下，使用图6和图7对步骤S120的工序具体进行说明。此外，在本实施方式的造型处理中，控制部500在使喷出部60开始移动的同时，使喷出量调节机构70的开始动作开始。
参照图6，在本实施方式的第一部分路径610中，控制时间Tc比移动时间Tm1短。此外，控制时间Tc是喷出开始时间t1、不能控制时间t2以及喷出停止时间t3之和。该情况下，在步骤S120中，控制部500判断为控制时间Tc不比移动时间Tm1长。参照图7，在本实施方式的第二部分路径620中，控制时间Tc比移动时间Tm2长。该情况下，在步骤S120中，控制部500判断为控制时间Tc比移动时间Tm2长。
当在步骤S120中判断为控制时间比移动时间长时，在步骤S130中，控制部500减小移动速度以使控制时间变为移动时间以下。此外，在本实施方式中，在变更移动速度时，控制部500使从部分路径的起点至终点的移动速度以一定的比例变化。参照图7，在本实施方式中，控制部500通过以一定比例减小从第二部分路径620的起点到终点的移动速度，从而使移动时间Tm2比控制时间Tc长。
在步骤S140中，控制部500通过控制喷出量调节机构70，根据在步骤S130中变小的移动速度减少喷出量。具体而言，控制部500根据在步骤S130中变小的移动速度，以减小喷出量调节机构70的开度的方式进行控制。更为具体而言，优选以作为喷出部60在每单位移动量中喷出的造型材料的量的堆积量在变更移动速度前后不发生变化的方式控制喷出量调节机构70。通过抑制堆积量随着移动速度的变更而变化，能够抑制从喷出部60喷出的造型材料的线宽的变化。
当在步骤S120中判断为控制时间不比移动时间长时，在步骤S150的层叠工序中，控制部500不变更移动速度而维持原来的移动速度。
通过在上述步骤S120之后执行步骤S130和步骤S140、或者步骤S150，从而根据中间数据生成造型数据。将步骤S120和步骤S130的、判断为控制时间比移动时间长时变更移动速度以使控制时间变为移动时间以下的工序也称为第二工序。在本实施方式中，步骤S140和步骤S150也包含在第二工序中。
在步骤S160中，控制部500判断是否对全部的部分路径进行了处理。在未对全部的部分路径进行处理的情况下，为了对下一个部分路径进行处理而返回步骤S120。此外，“对全部的部分路径进行处理”是指对于全部的中间数据所包含的全部的部分路径执行步骤S120所示的控制时间与移动时间的比较。
在步骤S170中，控制部500根据造型数据从喷出部60向造型面311喷出造型材料，并使喷出的造型材料层叠，从而完成造型物。此外，有时也将步骤S170称为第三工序。
根据以上说明的本实施方式的三维造型物的制造方法，在控制时间比移动时间长的情况下，变更中间数据所包含的移动速度以使控制时间变为移动时间以下，从而根据中间数据生成造型数据。由此，在喷出部60在部分路径中开始移动并停止之前，喷出量调节机构70能够使来自喷出部60的造型材料的喷出开始、停止。因此，能够高精度地控制来自喷出部60的造型材料的喷出的开始和停止，从而能够提高造型精度。
另外，在本实施方式中，在第二工序中，在控制时间为移动时间以下的情况下，不变更中间数据所包含的移动速度。因此，能够通过简单的控制提高造型精度。
另外，在本实施方式中，在第二工序中，根据变更后的移动速度变更从喷出部60喷出的造型材料的量。由此，能够抑制变更了移动速度的部分中造型材料的线宽的变化，从而能够提高造型精度。
另外，在本实施方式中，包括开始时间、停止时间以及不能控制时间。因此，即使在造型期间存在控制部500无法控制喷出量调节机构70的动作的时刻的情况下，也能够高精度地控制造型材料的喷出的开始和停止，从而能够提高造型精度。
在此，对于上述三维造型装置100中使用的三维造型物的材料进行说明。在三维造型装置100中，可以将例如具有热塑性的材料、金属材料、陶瓷材料等各种材料作为主材料来造型三维造型物。在此，“主材料”是指成为形成三维造型物的形状的中心的材料，且是指三维造型物中占50重量％以上的含有率的材料。上述造型材料中包含将这些主材料单独熔融后的材料、或者与主材料一同含有的一部分成分熔融成为糊状的材料。
在主材料使用具有热塑性的材料的情况下，通过在熔融部30中使该材料塑化而生成造型材料。
作为具有热塑性的材料，例如可以使用下述热塑性树脂材料。
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的通用工程塑料、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、聚醚醚酮等的工程塑料。
在具有热塑性的材料中，除了颜料、金属、陶瓷以外，还可以混入蜡、阻燃剂、抗氧化剂、热稳定剂等的添加剂等。具有热塑性的材料在熔融部30中通过平头螺杆40的旋转和加热器58的加热而被可塑化，转化为熔融的状态。通过具有热塑性的材料的熔融而生成的造型材料在从喷嘴61喷出之后，因温度降低而固化。
具有热塑性的材料最好是以加热至其玻璃转变温度以上而完全熔融的状态从喷嘴61射出。例如，在使用ABS树脂的情况下，从喷嘴61喷出时最好为约200℃。
在三维造型装置100中，也可以取代上述具有热塑性的材料而使用例如以下的金属材料作为主材料。该情况下，最好在将下述金属材料形成为粉末状而成的粉末材料中混合在生成造型材料时熔融的成分后作为材料MR投入熔融部30中。
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、或者含有一种以上这些金属的合金。
所述合金的例子
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。
在三维造型装置100中，能够取代上述金属材料而使用陶瓷材料作为主材料。作为陶瓷材料，可以使用例如二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆等的氧化物陶瓷、或者氮化铝等的非氧化物陶瓷等。在作为主材料而使用上述那样的金属材料或陶瓷材料的情况下，喷出至造型面311上的造型材料也可以通过烧结而固化。
作为材料MR投入材料供给部20的金属材料或陶瓷材料的粉末材料，也可以是将单一金属的粉末或合金的粉末、陶瓷材料的粉末多种混合而成的混合材料。另外，金属材料或陶瓷材料的粉末材料例如也可以通过以上例示那样的热塑性树脂或其以外的热塑性树脂涂敷。该情况下，也可以在熔融部30中，使该热塑性树脂熔融而呈现出流动性。
在作为材料MR投入材料供给部20的金属材料或陶瓷材料的粉末材料中，例如也可以添加以下的溶剂。溶剂可以使用选自下述溶剂中的一种或者组合使用两种以上。
溶剂的例子
水；乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚等的(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、乙酸异丁酯等的乙酸酯类；苯、甲苯、二甲苯等的芳族烃类；甲乙酮、丙酮、甲基异丁酮、乙基正丁酮、二异丙基酮、乙酰丙酮等的酮类；乙醇、丙醇、丁醇等的醇类；四烷基乙酸铵类；二甲基亚砜、二乙基亚砜等的亚砜类溶剂；吡啶、γ-甲基吡啶、2，6-二甲基吡啶等的吡啶类溶剂；四烷基乙酸铵(例如四丁基乙酸铵等)；二乙二醇丁醚乙酸酯等的离子液体等。
此外，在作为材料MR投入材料供给部20的金属材料或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
丙烯酸树脂、环氧树脂、硅酮树脂、纤维素类树脂或者其他的合成树脂或PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)或者其他的热塑性树脂。
B.第二实施方式：
图8是表示第二实施方式中的三维造型物的制造工序的工序图。此外，关于第二实施方式中的三维造型装置100的结构，由于与第一实施方式相同，因而省略说明。
在第二实施方式中，在步骤S220中，对控制距离与部分路径的长度进行比较，判断控制距离是否比部分路径的长度长这一点与第一实施方式不同。控制距离是在控制部500控制喷出量调节机构70所需的控制时间的期间，作为设想喷出部60移动的距离而求出的。此外，关于本实施方式中的造型处理中未特别说明的部分，与第一实施方式中的造型处理相同。
在本实施方式中，控制部500根据控制喷出量调节机构70所需的控制时间和喷出部60的平均移动速度求出控制距离。具体而言，控制部500通过对控制时间的合计值乘以在构成部分路径的所有路径中移动的喷出部60的平均移动速度，从而算出控制距离。由此，在控制时间期间喷出部60以平均移动速度持续移动的情况下，算出设想喷出部60移动的距离作为控制距离。在其他实施方式中，在与第一实施方式同样地控制时间包含喷出开始时间、喷出停止时间以及不能控制时间的情况下，控制部500也可以对这些各个时间乘以各时间的平均移动速度而得到的值进行合计，从而算出控制距离。平均移动速度例如也可以根据喷出部60的加速度求出，还可以将部分路径的长度除以喷出部60的移动时间而求出。
图9是表示控制距离Dc与第一部分路径610的长度Dm1的关系的说明图。图10是表示控制距离Dc与第二部分路径620的长度Dm2的关系的说明图。以下，使用图9和图10对步骤S220的工序具体进行说明。
参照图9，控制距离Dc比第一部分路径610的长度Dm1短。此外，控制距离Dc是喷出开始距离d1、不能控制距离d2以及喷出停止距离d3之和。该情况下，在步骤S220中，控制部500判断为控制距离Dc不比第一部分路径610的长度Dm1长。参照图10，控制距离Dc比第二部分路径620的长度Dm2长。该情况下，在步骤S220中，控制部500判断为控制距离Dc比第二部分路径620的长度Dm2长。此外，喷出开始距离d1、不能控制距离d2以及喷出停止距离d3分别是根据喷出开始时间、不能控制时间以及喷出停止时间算出的距离。
当在步骤S220中判断为控制距离比部分路径的长度长时，在步骤S230中，控制部500减小移动速度以使控制距离变为部分路径的长度以下。参照图10，具体而言，通过以从第二部分路径620的起点到终点的移动速度变小的方式变更移动速度，从而将控制距离Dc设为第二部分路径620的长度Dm2以下。通过以使控制距离Dc变为移动距离Dm2以下的方式变更移动速度，控制部500能够在实际层叠造型材料的工序中，在喷出部60在第二部分路径620上移动的期间完成喷出量调节机构70的控制。
此外，在本实施方式的步骤S260中，控制部500判断是否针对全部中间数据所包含的所有部分路径执行了步骤S220所示的控制距离与部分路径的长度的比较。
通过以上说明的第二实施方式的三维造型物的制造方法，也能够高精度地控制来自喷出部60的造型材料的喷出的开始和停止，从而能够提高造型精度。尤其是在本实施方式中，不对控制时间与移动时间进行比较，而是对控制距离与部分路径的长度进行比较，从而能够判断是否变更移动速度。
此外，在步骤S220中，控制部500也可以不使用喷出部60的平均移动速度，而使用中间数据所包含的喷出部60的移动速度求出控制距离。具体而言，控制部500也可以通过对控制时间的合计值乘以由中间数据指定的喷出部60的移动速度的最高值而求出控制距离。即使是这样的方式，控制部500也能够在实际层叠造型材料的工序中，在喷出部60在第二部分路径620上移动的期间完成喷出量调节机构70的控制。
C.第三实施方式：
图11是表示第三实施方式中的三维造型物的制造工序的工序图。此外，关于第三实施方式中的三维造型装置100的构成，由于与第一实施方式相同，因而省略说明。
在第三实施方式的造型处理中，在步骤S320中通过控制部500判断为控制时间不比移动时间长时的处理与图4所示的第一实施方式中的造型处理不同。此外，对于第三实施方式的造型处理中未特别说明的部分，与第一实施方式中的造型处理相同。
当在步骤S320中判断为控制时间不比移动时间长时，在步骤S350中，控制部500在控制时间不超过移动时间的范围内增大移动速度以使移动时间变短。参照图6，具体而言，以使第一部分路径610中的移动速度增大后的移动时间在控制时间Tc以上且小于移动时间Tm1的方式增大移动速度。
在步骤S355中，控制部500通过控制喷出量调节机构70，从而根据步骤S350中变更后的移动速度来变更喷出量。具体而言，控制部500根据在步骤S350中增大的移动速度，以增大喷出量调节机构70的开度的方式进行控制。此时，与第一实施方式的造型处理中的步骤S140同样地，优选以堆积量在变更移动速度前后不会变化的方式控制喷出量调节机构70。
通过以上说明的第三实施方式的三维造型物的制造方法，也能够高精度地控制来自喷出部60的造型材料的喷出的开始和停止，从而能够提高造型精度。尤其是在本实施方式中，在判断为控制时间不比移动时间长的情况下，控制部500在控制时间不超过移动时间的范围内变更移动速度以使移动时间变短。因此，能够高精度地控制来自喷出部60的造型材料的喷出的开始和停止，并且能够更快速地造型造型物。
D.第四实施方式：
图12是表示第四实施方式中的三维造型装置100d的概略构成的说明图。在本实施方式中，设置于造型单元200d的喷出部60d的构成与第一实施方式的喷出部60不同。第一实施方式的喷出部60具备喷出量调节机构70作为流量调节机构。相对于此，本实施方式的喷出部60d作为流量调节机构除了喷出量调节机构70之外还具备吸引机构80。此外，关于三维造型装置100d的未特别记载的点，与第一实施方式的三维造型装置100相同。
图13是表示吸引机构80的概略构成的说明图。吸引机构80具备与第二供给口67连接的圆筒状的缸体81、收纳于缸体81内的柱塞82、以及驱动柱塞82的柱塞驱动部83。在本实施方式中，柱塞驱动部83由在控制部500的控制下进行驱动的电机、和将电机的旋转转换为沿缸体81的轴向的平移方向的移动的齿条小齿轮构成。此外，柱塞驱动部83也可以由在控制部500的控制下进行驱动的电机、和将电机的旋转转换为沿缸体81的轴向的平移方向的移动的滚珠螺杆构成，还可以由螺线管机构、压电元件等的致动器构成。
如图13中箭头所示，在柱塞82朝向远离第二供给口67的+Y方向移动时，缸体81内变为负压，因此，从第二供给口67至喷嘴61为止的造型材料被吸引到缸体81内。另一方面，在柱塞82朝向靠近第二供给口67的-Y方向移动时，缸体81内的造型材料被柱塞82推出至第二供给口67中。此外，有时也将使柱塞82朝向远离第二供给口67的方向移动称为拉动柱塞82。另外，有时也将使柱塞82朝向靠近第二供给口67的方向移动称为推动柱塞82。
在本实施方式中，在停止从喷嘴孔69喷出造型材料时，通过拉动柱塞82而朝向第二供给口67吸引从喷嘴孔69喷出的造型材料，从而能够抑制造型材料如同拉丝那样从喷嘴孔69垂下的拖尾。此外，有时也将该拖尾的抑制称为断尾。控制部500通过控制喷出量调节机构70和吸引机构80，能够高精度地控制来自喷出部60d的造型材料的喷出的开始和停止。例如，控制部500能够控制喷出量调节机构70而使从第一供给口65向第二供给口67流动的造型材料停止流动，进而控制吸引机构80而进行断尾。
如上所述，即使在控制部500控制多个流量调节机构的情况下，也能够与图4所示的第一实施方式中的造型工序同样地造型三维造型物。例如，在拉动柱塞82的动作在喷出量调节机构70的停止动作之后完成的情况下，在步骤S120中，控制部500对从喷出量调节机构70的开始动作的开始至拉动柱塞82的动作完成为止所需的控制时间与移动时间进行比较。
通过以上说明的第四实施方式的三维造型物的制造方法，也能够高精度地控制来自喷出部60d的造型材料的喷出的开始和停止，从而能够提高造型精度。尤其是在本实施方式中，即使在控制部500控制多个流量调节机构的情况下，也能够高精度地控制来自喷出部60d的造型材料的喷出的开始和停止。
E：其他实施方式：
(E-1)在上述实施方式中，在变更了中间数据所包含的移动速度的情况下，根据变更后的移动速度变更喷出量。相对于此，在变更了移动速度的情况下，也可以不变更喷出量。
(E-2)在上述实施方式中，开始时间和停止时间与喷出量调节机构70的开度的变化的大小无关而固定。相对于此，也可以使开始时间与停止时间根据喷出量调节机构70的开度的变化的大小而变化。此时，在根据移动速度的变更而变更喷出量的情况下，也可以根据与变更后的喷出量相应的喷出量调节机构70的开度算出开始时间、停止时间，并对控制时间与移动时间进行比较。
(E-3)在上述实施方式中，控制时间包括开始时间、停止时间以及不能控制时间。相对于此，例如在不存在不能控制时间的情况下，控制时间也可以不包含不能控制时间。另外，例如在喷出量调节机构70的开始动作的中途使喷出部60开始移动的情况下，也可以将喷出部60开始在部分路径中移动至喷出量调节机构70的停止动作完成为止的时间作为控制时间。该情况下，开始时间中仅一部分包含在控制时间内。
(E-4)在上述实施方式中，控制部500在变更移动速度的情况下，使部分路径的起点到终点的移动速度以一定的比例变化。相对于此，控制部500也可以不使移动速度以一定的比例变化。此时，在根据移动速度的变更而变更喷出量的情况下，优选以在变更移动速度的前后堆积量不发生变化的方式控制喷出量调节机构70。
(E-5)在上述实施方式中，作为流量调节机构，设置有喷出量调节机构70。相对于此，例如也可以仅设置吸引机构80作为流量调节机构，而不设置喷出量调节机构70。即使在该情况下，控制部500也能够通过推动吸引机构80所具备的柱塞82来控制喷出的开始，通过拉动柱塞82来控制喷出的停止。另外，控制部500可以对吸引机构80的控制所需的时间与移动时间进行比较。
F.其他方式：
本发明并不限于上述各实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内提供各种方式实现。例如，本发明能够以如下方式实现。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，为了解决本发明的问题的一部分或全部、或者为了实现本发明的效果的一部分或全部，可以适当地进行替换或组合。另外，只要在本说明书中未说明该技术特征为必须特征，便能够适当地删除。
(1)根据本发明的第一方式，提供一种三维造型物的制造方法。该三维造型物的制造方法通过利用流量调节机构控制从喷出部喷出的造型材料的喷出开始和喷出停止，并层叠所述造型材料，从而制造三维造型物，其包括：第一工序，生成包含部分路径和所述部分路径中的所述喷出部的移动速度的中间数据，所述部分路径是所述喷出部连续喷出所述造型材料并移动的路径；第二工序，当在所述部分路径中控制所述流量调节机构所需的控制时间比所述喷出部在所述部分路径中移动的移动时间长时，变更所述移动速度以使所述控制时间变为所述移动时间以下，并根据所述中间数据生成造型数据；以及第三工序，按照所述造型数据控制所述喷出部，从而造型所述三维造型物。
根据这样的方式，在喷出部在部分路径中开始移动并停止之前，喷出量调节机构能够使来自喷出部的造型材料的喷出开始、停止。因此，能够高精度地控制来自喷出部的造型材料的喷出的开始和停止，从而能够提高造型精度。
(2)在上述方式的三维造型物的制造方法中，也可以在所述第二工序中，当所述控制时间为所述移动时间以下时，不变更所述中间数据的所述移动速度。根据这样的方式，能够通过简单的控制提高造型精度。
(3)在上述方式的三维造型物的制造方法中，也可以在所述第二工序中，当所述控制时间比所述移动时间短时，在所述控制时间不超过所述移动时间的范围内变更所述移动速度以使所述移动时间变短。根据这样的方式，能够高精度地控制来自喷出部的造型材料的喷出的开始和停止，并且能够更快速地对造型物进行造型。
(4)在上述方式的三维造型物的制造方法中，也可以在所述第二工序中，根据变更后的所述移动速度变更每单位时间从所述喷出部喷出的所述造型材料的量。根据这样的方式，能够抑制变更了移动速度的部分中的造型材料的线宽的变化，从而能够提高造型精度。
(5)在上述方式的三维造型物的制造方法中，也可以是所述控制时间包括：在所述喷出开始时所述流量调节机构开始动作所需的时间、在所述喷出停止时所述流量调节机构停止动作所需的时间、以及在所述开始动作后所述流量调节机构无法执行所述喷出停止的时间。根据这样的方式，即使在造型期间存在控制部无法控制喷出量调节机构的动作的时刻的情况下，也能够高精度地控制造型材料的喷出的开始和停止，从而能够提高造型精度。
(6)在上述方式的三维造型物的制造方法中，也可以是所述流量调节机构具备设置于向所述喷出部供给所述造型材料的供给流路中的蝶阀、和具有将所述造型材料吸引至与所述供给流路连接的缸体内的柱塞的吸引机构中的至少任意一方。根据这样的方式，即使在作为流量调节机构而设置有蝶阀或吸引机构的情况下，也能够高精度地控制造型材料的喷出的开始和停止，从而能够提高造型精度。另外，在设置有多个流量调节机构的情况下，也能够高精度地控制造型材料的喷出的开始和停止。
(7)根据本发明的第二方式，提供一种三维造型物的制造方法。该三维造型物的制造方法通过利用流量调节机构来控制从喷出部喷出的造型材料的喷出开始和喷出停止，并层叠所述造型材料，从而制造三维造型物，其包括：第一工序，生成包含部分路径和所述部分路径中的所述喷出部的移动速度的中间数据，所述部分路径是所述喷出部连续喷出所述造型材料并移动的路径；第二工序，当在控制所述流量调节机构所需的时间的期间，作为设想为所述喷出部移动的距离而求出的控制距离比所述部分路径的长度长时，变更所述移动速度以使所述控制距离成为所述部分路径的长度以下，并根据所述中间数据生成造型数据；以及第三工序，按照所述造型数据控制所述喷出部，从而造型所述三维造型物。
根据这样的方式，在喷出部在部分路径中开始移动并停止之前，喷出量调节机构能够使来自喷出部的造型材料的喷出开始、停止。因此，能够高精度地控制来自喷出部的造型材料的喷出的开始和停止，从而能够提高造型精度。
本发明并不限于上述的三维造型物的制造方法，能够以各种方式实现。例如，能够以处理用于造型三维造型物的数据的数据处理装置、三维造型装置、三维造型装置的控制方法、用于造型三维造型物的计算机程序、记录计算机程序的永久性有形的记录介质等方式来实现。

Claims (7)

1.一种三维造型物的制造方法，其特征在于，通过利用流量调节机构来控制从喷出部喷出的造型材料的喷出开始和喷出停止，并层叠所述造型材料，从而制造三维造型物，所述三维造型物的制造方法包括：
第一工序，生成包含部分路径和所述部分路径中的所述喷出部的移动速度的中间数据，所述部分路径是所述喷出部连续喷出所述造型材料并移动的路径；
第二工序，当在所述部分路径中控制所述流量调节机构所需的控制时间比所述喷出部在所述部分路径中移动的移动时间长时，变更所述移动速度以使所述控制时间变为所述移动时间以下，并根据所述中间数据生成造型数据；以及
第三工序，按照所述造型数据控制所述喷出部，从而造型所述三维造型物,
所述控制时间包含：
在所述喷出开始时所述流量调节机构开始动作所需的时间；
在所述喷出停止时所述流量调节机构停止动作所需的时间；以及
在所述开始动作后所述流量调节机构无法执行所述喷出停止的时间。
2.根据权利要求1所述的三维造型物的制造方法，其特征在于，
在所述第二工序中，当所述控制时间为所述移动时间以下时，不变更所述中间数据的所述移动速度。
3.根据权利要求1所述的三维造型物的制造方法，其特征在于，
在所述第二工序中，当所述控制时间比所述移动时间短时，在所述控制时间不超过所述移动时间的范围内变更所述移动速度以使所述移动时间变短。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的三维造型物的制造方法，其特征在于，
在所述第二工序中，根据变更后的所述移动速度变更每单位时间从所述喷出部喷出的所述造型材料的量。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的三维造型物的制造方法，其特征在于，
所述流量调节机构具备：
设置于向所述喷出部供给所述造型材料的供给流路中的蝶阀；和
具有将所述造型材料吸引至与所述供给流路连接的缸体内的柱塞的吸引机构
中的至少任意一方。
6.一种三维造型物的制造方法，其特征在于，通过利用流量调节机构来控制从喷出部喷出的造型材料的喷出开始和喷出停止，并层叠所述造型材料，从而制造三维造型物，所述三维造型物的制造方法包括：
第一工序，生成包含部分路径和所述部分路径中的所述喷出部的移动速度的中间数据，所述部分路径是所述喷出部连续喷出所述造型材料并移动的路径；
第二工序，当在控制所述流量调节机构所需的时间的期间，作为设想为所述喷出部移动的距离而求出的控制距离比所述部分路径的长度长时，变更所述移动速度以使所述控制距离成为所述部分路径的长度以下，并根据所述中间数据生成造型数据；以及
第三工序，按照所述造型数据控制所述喷出部，从而造型所述三维造型物。
7.一种数据处理装置，其特征在于，对用于造型三维造型物的数据进行处理，所述三维造型物通过利用流量调节机构控制从喷出部喷出的造型材料的喷出开始和喷出停止，并层叠所述造型材料而进行造型，
生成包含部分路径和所述部分路径中的所述喷出部的移动速度的中间数据，所述部分路径是所述喷出部连续喷出所述造型材料并移动的路径；
当在所述部分路径中控制所述流量调节机构所需的控制时间比所述喷出部在所述部分路径中移动的移动时间长时，变更所述移动速度以使所述控制时间变为所述移动时间以下，并根据所述中间数据生成造型数据。
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