CN116476378A - 三维造型装置 - Google Patents

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桥本大毅
中村和英
合津昌幸
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Abstract

本申请提供能够减小堆积于第二区域的造型材料产生翘曲、变形的可能性的三维造型装置。一种三维造型装置，包括：喷吐部，具有从喷嘴开口喷吐造型材料的喷嘴；工作台，具有造型面，所述造型材料堆积于所述造型面；加热部，对堆积于所述工作台的所述造型材料进行加热；以及控制部，对所述加热部进行控制，当从所述造型面的垂线方向观察时，所述加热部具有：第一区域；以及第二区域，比所述第一区域更靠近所述加热部的外周，所述控制部控制所述加热部，使所述第二区域的温度高于所述第一区域的温度。

Description

三维造型装置
技术领域
本发明涉及三维造型装置。
背景技术
已知有通过喷吐经塑化后的材料并使其层叠、固化来对三维造型物造型的三维造型装置。
例如专利文献1中记载有如下所述的方法：从按照预先设定的形状数据进行扫描的挤出喷嘴向基台上的特定区域挤出通过预热器加热而熔融的热塑性的材料，在该基台上固化的材料之上进一步层叠熔融的材料来制作三维物体。
专利文献1:日本特开2006-192710号公报
如上所述，在层叠材料来制作三维物体的情况下，由于层叠在基台上的材料被冷却而收缩，从而层叠的材料会产生翘曲、变形，有时会对造型精度造成影响。特别是，层叠于基台的外周侧的材料容易冷却，因此，容易产生翘曲、变形。
发明内容
本发明所涉及的三维造型装置的一方面包括：
喷吐部，具有从喷嘴开口喷吐造型材料的喷嘴；
工作台，具有造型面，所述造型材料堆积于所述造型面；
加热部，对堆积于所述工作台的所述造型材料进行加热；以及
控制部，对所述加热部进行控制，
当从所述造型面的垂线方向观察时，所述加热部具有：
第一区域；以及
第二区域，比所述第一区域更靠近所述加热部的外周，
所述控制部控制所述加热部，使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是示意性地示出第一实施方式所涉及的三维造型装置的立体图。
图2是示意性地示出第一实施方式所涉及的三维造型装置的剖视图。
图3是示意性地示出第一实施方式所涉及的三维造型装置的扁平螺杆的立体图。
图4是示意性地示出第一实施方式所涉及的三维造型装置的机筒的俯视图。
图5是示意性地示出第一实施方式所涉及的三维造型装置的第一加热部的俯视图。
图6是示意性地示出第一实施方式所涉及的三维造型装置的第二加热部的立体图。
图7是用于说明第一实施方式所涉及的三维造型装置的控制部的处理的流程图。
图8是用于说明第一实施方式所涉及的三维造型装置的造型层形成处理的剖视图。
图9是示意性地示出第二实施方式所涉及的三维造型装置的第二加热部的立体图。
图10是示意性地示出第二实施方式的变形例所涉及的三维造型装置的第二加热部的立体图。
图11是示意性地示出第三实施方式所涉及的三维造型装置的第二加热部的剖视图。
图12是示意性地示出第三实施方式的变形例所涉及的三维造型装置的第二加热部的剖视图。
附图标记说明
2…空隙，10…喷吐部，20…工作台，22…造型面，30…移动机构，32…第一电动致动器，34…第二电动致动器，36…第三电动致动器，40…支承部件，50…加热部，60…第一温度传感器，62…第二温度传感器，64…第三温度传感器，70…控制部，100…三维造型装置，110…材料供给部，112…供给通道，120…塑化部，122…螺杆壳体，124…驱动电机，126…轴，130…扁平螺杆，131…上表面，132…槽形成面，133…侧面，134…第一槽，135…中央部，136…连接部，137…材料导入部，140…机筒，142…相对面，144…第二槽，146…连通孔，148…外周，150…机筒加热器，160…喷嘴，162…喷嘴流路，164…喷嘴开口，170…第一加热部，170a…第一区域，170b…第二区域，172…隔热部件，174…下部板，176…加热器，178…上部板，179…外周，180…第二加热部，180a…第一区域，180b…第二区域，182…贯通孔，184…加热器，184a…第一部分，184b…第二部分，186…隔热部件，186a…第三部分，186b…第四部分，188…外周，200、210、300、310…三维造型装置，380…下部板，382…上部板，384…增强件，386…辐射热抑制部件，388…盖。
具体实施方式
下面，使用附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要指出，下面说明的实施方式并非对权利要求书中记载的本发明的内容进行不当限定。此外，下面说明的构成并非全部都是本发明的必要构成要件。
1.第一实施方式
1.1.三维造型装置
1.1.1.整体构成
首先，参照附图对第一实施方式所涉及的三维造型装置进行说明。图1是示意性地示出第一实施方式所涉及的三维造型装置100的立体图。图2是示意性地示出第一实施方式所涉及的三维造型装置100的图1的II-II线剖视图。
需要指出，在图1及图2中，作为彼此正交的三个轴，示出了X轴、Y轴以及Z轴。X轴方向及Y轴方向例如为水平方向。Z轴方向例如为铅直方向。
如图1及图2所示，三维造型装置100例如包括喷吐部10、工作台20、移动机构30、支承部件40、加热部50、第一温度传感器60、第二温度传感器62、第三温度传感器64以及控制部70。需要指出，为了方便起见，在图1中，省略了温度传感器60、62、64的图示。
三维造型装置100一面从喷吐部10向工作台20喷吐经塑化后的造型材料，一面对移动机构30进行驱动，使喷吐部10与工作台20的相对位置发生变化。由此，三维造型装置100在工作台20上对期望形状的三维造型物进行造型。
需要指出，虽然没有图示，但是，也可以设置有多个喷吐部10。例如，也可以设置有两个喷吐部10。在这种情况下，两个喷吐部10可以均喷吐构成三维造型物的造型材料，也可以一个喷吐造型材料，另一个喷吐支承三维造型物的支承材料。
喷吐部10例如具有材料供给部110、塑化部120以及喷嘴160。
向材料供给部110投入颗粒状、粉末状的材料。材料供给部110向塑化部120供给作为原料的材料。材料供给部110例如由料斗构成。由材料供给部110供给的材料例如为丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)树脂。
如图2所示，材料供给部110与塑化部120通过设置于材料供给部110的下方的供给通道112而连接。投入材料供给部110的材料经由供给通道112被供给至塑化部120。在图示的例子中，“下方”是指-Z轴方向。“上方”是指+Z轴方向。
塑化部120例如具有螺杆壳体122、驱动电机124、扁平螺杆130、机筒140以及机筒加热器150。塑化部120使从材料供给部110供给的固体状态的材料塑化，生成具有流动性的糊状的造型材料，并向喷嘴160供给。
需要指出，塑化是包括熔融的概念，是从固体变化为具有流动性的状态。具体而言，在产生玻璃化转变的材料的情况下，塑化是指使材料的温度成为玻璃化转变温度以上。在不产生玻璃化转变的材料的情况下，塑化是指使材料的温度成为熔点以上。
螺杆壳体122是容纳扁平螺杆130的框体。机筒140设置于螺杆壳体122的下表面。在由螺杆壳体122与机筒140所包围的空间中容纳有扁平螺杆130。
驱动电机124设置于螺杆壳体122的上表面。驱动电机124例如为伺服电机。驱动电机124的轴126与扁平螺杆130的上表面131连接。驱动电机124由控制部70控制。需要指出，虽然没有图示，但是，也可以经由减速器将驱动电机124的轴126与扁平螺杆130的上表面131连接。
扁平螺杆130具有旋转轴R方向的大小比与旋转轴R方向正交的方向的大小小的大致圆柱形状。在图示的例子中，旋转轴R与Z轴平行。通过驱动电机124产生的转矩，扁平螺杆130以旋转轴R为中心进行旋转。
扁平螺杆130具有上表面131、与上表面131相反一侧的槽形成面132以及连接上表面131与槽形成面132的侧面133。在槽形成面132上形成有第一槽134。侧面133例如垂直于槽形成面132。这里，图3是示意性地示出扁平螺杆130的立体图。需要指出，为了方便起见，在图3中示出了与图2所示的状态相比颠倒了上下的位置关系的状态。
如图3所示，在扁平螺杆130的槽形成面132上形成有第一槽134。第一槽134例如具有中央部135、连接部136以及材料导入部137。中央部135与形成于机筒140的连通孔146相对。中央部135与连通孔146连通。连接部136连接中央部135与材料导入部137。在图示的例子中，连接部136从中央部135朝向槽形成面132的外周呈涡旋状设置。材料导入部137设置于槽形成面132的外周。即、材料导入部137设置于扁平螺杆130的侧面133。从材料供给部110供给的材料由材料导入部137导入第一槽134，通过连接部136及中央部135向形成于机筒140的连通孔146输送。第一槽134例如设置有两个。
需要指出，第一槽134的数量并没有特别的限定。虽然没有图示，但是，第一槽134也可以设置有三个以上，还可以仅设置有一个。此外，虽然没有图示，但是，三维造型装置100也可以具有同轴螺杆来取代扁平螺杆130。
如图2所示，机筒140设置于扁平螺杆130的下方。机筒140具有与扁平螺杆130的槽形成面132相对的相对面142。在相对面142的中心形成有与第一槽134连通的连通孔146。这里，图4是示意性地示出机筒140的俯视图。
如图4所示，在机筒140的相对面142上形成有第二槽144以及连通孔146。第二槽144形成有多个。在图示的例子中，形成有六个第二槽144，但是，第二槽144的数量并没有特别的限定。当从Z轴方向观察时，多个第二槽144形成于连通孔146的周围。第二槽144其一端与连通孔146连接，从连通孔146朝向机筒140的外周148呈涡旋状地延伸。第二槽144具有将经塑化后的造型材料向连通孔146引导的功能。
需要指出，第二槽144的形状并没有特别的限定，例如也可以是直线状。此外，第二槽144的一端也可以未与连通孔146连接。而且，第二槽144也可以未形成于相对面142。不过，如果考虑到将经塑化后的造型材料高效地引导至连通孔146，则优选第二槽144形成于相对面142。
如图2所示，机筒加热器150设置于机筒140。机筒加热器150对供给至扁平螺杆130与机筒140之间的材料进行加热。由控制部70控制机筒加热器150的输出。塑化部120通过扁平螺杆130、机筒140以及机筒加热器150将材料边向连通孔146输送边进行加热，生成经塑化后的造型材料，并使所生成的造型材料从连通孔146流出。需要指出，当从Z轴方向观察时，机筒加热器150的形状也可以是环状。需要指出，也可以没有机筒加热器150，在这种情况下，也可以在与机筒140不同的位置处配置加热器。
喷嘴160设置于机筒140的下方。在喷嘴160中形成有喷嘴流路162。喷嘴流路162与连通孔146连通。从连通孔146向喷嘴流路162供给造型材料。喷嘴流路162具有喷嘴开口164。喷嘴160从喷嘴开口164向工作台20喷吐造型材料。
如图1及图2所示，工作台20设置于喷嘴160的下方。在图示的例子中，工作台20的形状为长方体。工作台20具有堆积造型材料的造型面22。造型面22是工作台20的上表面的区域。在图示的例子中，造型面22的垂线P与Z轴平行。
工作台20的材质例如为铝等金属。工作台20也可以由金属板和设置于金属板的密合片构成。在这种情况下，造型面22由密合片构成。密合片能够提高工作台20与从喷吐部10喷吐的造型材料的密合性。
虽然没有图示，但是，工作台20也可以由形成有槽的金属板和以填埋槽的方式而设置的基底层构成。在这种情况下，造型面22由基底层构成。基底层的材质例如与造型材料相同。基底层能够提高工作台20与从喷吐部10喷吐的造型材料的密合性。
移动机构30支承工作台20。在图示的例子中，移动机构30隔着加热部50的第一加热部170支承工作台20。移动机构30使喷嘴160与工作台20的相对位置产生变更。在图示的例子中，移动机构30通过使工作台20在X轴方向及Y轴方向上移动，从而在X轴方向及Y轴方向上使喷嘴160与工作台20的相对位置产生变更。而且，移动机构30通过使喷吐部10在Z轴方向上移动，从而在Z轴方向上使喷嘴160与工作台20的相对位置产生变更。
移动机构30例如具有第一电动致动器32、第二电动致动器34以及第三电动致动器36。第一电动致动器32使工作台20在X轴方向上移动。第二电动致动器34使工作台20在Y轴方向上移动。第三电动致动器36使喷吐部10在Z轴方向上移动。需要指出，移动机构30只要能够使喷嘴160与工作台20的相对位置产生变更即可，例如，也可以构成为使工作台20在Z轴方向上移动，使喷吐部10在X轴方向及Y轴方向上移动，还可以构成为使工作台20或喷吐部10在X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向上移动。
支承部件40与第三电动致动器36连接。支承部件40支承喷吐部10及加热部50的第二加热部180。移动机构30通过第三电动致动器36使支承部件40在Z轴方向上移动，从而使喷吐部10及第二加热部180在Z轴方向上移动。
1.1.2.加热部
1.1.2.1.第一加热部
加热部50对堆积于工作台20的造型面22的造型材料进行加热。如图1及图2所示，加热部50具有第一加热部170。第一加热部170设置于比喷嘴开口164更靠下方的位置。第一加热部170设置于比造型面22更靠下方的位置。第一加热部170由移动机构30支承。第一加热部170设置在移动机构30与工作台20之间。第一加热部170与工作台20联动地移动。第一加热部170对工作台20进行加热。
如图2所示，第一加热部170例如具有隔热部件172、下部板174、加热器176以及上部板178。
隔热部件172设置于移动机构30上。隔热部件172设置在移动机构30与下部板174之间。隔热部件172的形状例如为板状。作为隔热部件172，例如使用ROSLIM Board(ロスリムボード)(注册商标)。隔热部件172能够减少向比隔热部件172更靠下方的位置传递的加热器176的热。
下部板174设置在隔热部件172上。下部板174设置在隔热部件172与加热器176之间。下部板174的材质例如为铝。下部板174的上表面及下表面例如是经研磨处理后的镜面。由此，下部板174能够将来自加热器176的辐射热反射至工作台20侧。
加热器176设置在下部板174上。加热器176设置在下部板174与上部板178之间。加热器176通过被夹在下部板174与上部板178之间而被固定。加热器176未通过粘结剂与下部板174粘结。加热器176未通过粘结剂与上部板178粘结。加热器176通过自重、上部板178的载荷而被固定。加热器176例如为板状的加热板。作为加热器176，例如使用橡胶加热器。加热器176隔着上部板178对工作台20进行加热。
上部板178设置在加热器176上。上部板178设置在加热器176与工作台20之间。工作台20设置在上部板178上。上部板178的材质例如为铝。在上部板178的上表面及下表面例如设置有氧化膜。通过氧化膜，能够容易积蓄来自加热器176的辐射热，能够高效地对工作台20进行加热。工作台20构成为能够装卸。在拆除了工作台20的情况下，上部板178能够防止加热器176露出。
这里，图5是示意性地示出第一加热部170的俯视图。需要指出，为了方便起见，在图5中省略了第一加热部170的加热器176之外的部件的图示。
如图5所示，当从Z轴方向观察时，第一加热部170具有第一区域170a以及比第一区域170a更靠近第一加热部170的外周179的第二区域170b。第一加热部170的平面形状例如为长方形、正方形等四边形。
当从Z轴方向观察时，第一区域170a具有第一加热部170的中心。第一区域170a的平面形状例如为长方形、正方形等四边形。在图示的例子中，第一区域170a的平面形状为正方形。第一区域170a的X轴方向的大小及Y轴方向的大小例如为150mm左右。
第一区域170a不具有加热器176。在图2所示的例子中，第一区域170a由隔热部件172、下部板174以及上部板178构成。加热器176未构成第一区域170a。第一区域170a在下部板174与上部板178之间形成有空隙2。空隙2的平面形状与第一区域170a的平面形状相同。
第二区域170b与第一区域170a邻接。当从Z轴方向观察时，如图5所示，第二区域170b包围第一区域170a。第二区域170b具有外周179。第二区域170b的X轴方向的大小及Y轴方向的大小例如为300mm左右。第二区域170b具有加热器176。在图2所示的例子中，第二区域170b由隔热部件172、下部板174、加热器176以及上部板178构成。
在造型时，第二区域170b的温度高于第一区域170a的温度。即、第二区域170b的造型面22侧的面的温度高于第一区域170a的造型面22侧的面的温度。在图示的例子中，第一区域170a的造型面22侧的面以及第二区域170b的造型面22侧的面由上部板178构成。
1.1.2.2.第二加热部
如图2所示，加热部50具有第二加热部180。第二加热部180设置于比造型面22更靠上方的位置。第二加热部180由支承部件40支承。第二加热部180与喷嘴160联动地移动。
第二加热部180设置于比造型时的喷嘴开口164的位置更靠上方的位置。在第二加热部180设置有贯通孔182。贯通孔182在Z轴方向上贯通第二加热部180。在造型时，喷嘴160位于贯通孔182。
在从Z轴方向观察时喷嘴开口164位于工作台20的中心的情况下，第二加热部180覆盖造型面22的至少一部分。在从Z轴方向观察时，喷嘴开口164位于工作台20的中心的情况下，第二加热部180可以仅覆盖造型面22的一部分，也可以覆盖造型面22的全部。第二加热部180对造型面22进行加热。
第二加热部180例如具有加热器184以及隔热部件186。
加热器184与造型面22相对。加热器184设置在造型面22与隔热部件186之间。加热器184例如为板状的加热板。作为加热器184，例如使用橡胶加热器。加热器184对造型面22进行加热。
隔热部件186设置在加热器184上。隔热部件186与支承部件40连接。隔热部件186的形状例如为板状。隔热部件186能够减少向比隔热部件186更靠上方的位置传递的加热器184的热。
这里，图6是示意性地示出第二加热部180的立体图。如图6所示，当从Z轴方向观察时，第二加热部180具有第一区域180a以及比第一区域180a更靠近第二加热部180的外周188的第二区域180b。第二加热部180的平面形状例如为长方形、正方形等四边形。
如图2及图6所示，加热器184例如具有第一部分184a以及第二部分184b。第一部分184a为第一区域180a的加热器184。第二部分184b为第二区域180b的加热器184。在图示的例子中，第一部分184a及第二部分184b彼此连接。
在图示的例子中，第一区域180a由第一部分184a及隔热部件186构成。第二区域180b由第二部分184b及隔热部件186构成。
第一区域180a的平面形状例如为长方形、正方形等四边形。在图6所示的例子中，第一区域180a的平面形状为正方形。第一区域180a的平面形状与第一部分184a的平面形状相同。第一区域180a的X轴方向的大小及Y轴方向的大小例如为300mm左右。贯通孔182形成于第一区域180a。
第二区域180b与第一区域180a邻接。当从Z轴方向观察时，如图6所示，第二区域180b包围第一区域180a。第二区域180b的平面形状与第二部分184b的平面形状相同。第二区域180b具有外周188。第二区域180b的X轴方向的大小例如为600mm左右。第二区域180b的Y轴方向的大小例如为700mm左右。
在造型时，第二区域180b的温度高于第一区域180a的温度。即、第二区域180b的造型面22侧的面的温度高于第一区域180a的造型面22侧的面的温度。在图2所示的例子中，第一区域180a的造型面22侧的面以及第二区域180b的造型面22侧的面由加热器184构成。
1.1.3.温度传感器
如图2所示，第一温度传感器60例如设置于加热器176的-X轴方向。第一温度传感器60由未图示的支承部支承。第一温度传感器60检测加热器176的温度。
第二温度传感器62由隔热部件186支承。例如，当从Z轴方向观察时，第二温度传感器62与第二加热部180的加热器184的第一部分184a重叠。第二温度传感器62检测加热器184的第一部分184a的温度。
第三温度传感器64由隔热部件186支承。例如，当从Z轴方向观察时，第三温度传感器64与第二加热部180的加热器184的第二部分184b重叠。第三温度传感器64检测加热器184的第二部分184b的温度。温度传感器60、62、64例如为非接触式的温度计。
1.1.4.控制部
控制部70例如由具有处理器、主存储装置以及进行与外部的信号的输入输出的输入输出接口的计算机构成。控制部70例如通过处理器执行读入到主存储装置的程序而发挥各种功能。具体而言，控制部70对喷吐部10、移动机构30、加热部50进行控制。需要指出，控制部70也可以不是由计算机构成，而是通过多个电路的组合来构成。
这里，图7是用于说明控制部70的处理的流程图。
首先，如图7所示，作为步骤S1，控制部70进行获取用于对三维造型物进行造型的造型数据的造型数据获取处理。
造型数据包括关于材料供给部110中贮存的材料的种类、喷嘴160相对于工作台20的移动路径、从喷嘴160喷吐的造型材料的量等的信息。
造型数据例如通过使安装于与三维造型装置100连接的计算机中的切片软件读入形状数据而创建。形状数据是表示使用三维CAD(Computer Aided Design：计算机辅助设计)软件、三维CG(Computer Graphics：计算机图形)软件等而创建的三维造型物的目标形状的数据。作为形状数据，例如使用STL(Standard Triangulated Language：标准三角语言)格式、AMF(Additive Manufacturing File Format：增材制造文件格式)等的数据。切片软件将三维造型物的目标形状分割为规定厚度的层，按照各个层来创建造型数据。造型数据通过G代码、M代码等来表示。控制部70从与三维造型装置100连接的计算机、USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)存储器等记录介质获取造型数据。
接着，作为步骤S2，控制部70进行向工作台20的造型面22喷吐造型材料来形成造型层的造型层形成处理。
具体而言，控制部70使供给至扁平螺杆130与机筒140之间的材料塑化来生成造型材料，并使造型材料从喷嘴160喷吐。控制部70例如使造型材料持续生成，直至造型层形成处理结束。
而且，控制部70控制第一加热部170，使第二区域170b的温度高于第一区域170a的温度。控制部70例如基于第一温度传感器60的检测值控制加热器176的输出。
控制部70控制第二加热部180，使第二区域180b的温度高于第一区域180a的温度。控制部70能够单独地控制加热器184的第一部分184a的输出及第二部分184b的输出。控制部70例如进行控制以使加热器184的第二部分184b的输出大于加热器184的第一部分184a的输出。控制部70例如进行控制，以使加热器184的第二部分184b的电力密度大于加热器184的第一部分184a的电力密度。控制部70例如基于第二温度传感器62的检测值控制第一部分184a的输出。控制部70例如基于第三温度传感器64的检测值控制第二部分184b的输出。
这里，图8是用于说明造型层形成处理的剖视图。
如图8所示，控制部70基于所获取的造型数据，一面控制移动机构30使喷嘴160与工作台20的相对位置产生变化，一面控制喷吐部10使造型材料从喷嘴160向工作台20喷吐。
具体而言，在开始造型层形成处理之前，即在开始形成作为第一层的造型层的造型层L1之前，喷嘴160配置于比工作台20的-X轴方向的端部更靠-X轴方向的初始位置。当开始造型层形成处理时，如图7所示，控制部70通过控制移动机构30，例如使喷嘴160相对于工作台20向+X轴方向相对移动。当喷嘴160通过工作台20上时，从喷嘴160喷吐造型材料。由此，形成造型层L1。在图8中，将n设为任意的自然数，图示出了直至第n层的造型层Ln。
接着，如图7所示，作为步骤S3，控制部70基于造型数据，进行判定所有的造型层的形成是否完成的判定处理。
在判定为未完成所有的造型层的形成的情况下(在步骤S3中为“否”)，控制部70使处理返回步骤S2。控制部70反复进行步骤S2和步骤S3，直至在步骤S3中判定为完成所有的造型层的形成。
另一方面，在判定为完成了所有的造型层的形成的情况下(在步骤S3中为“是”)，控制部70结束处理。
1.1.5.作用效果
在三维造型装置100中，当从Z轴方向观察时，加热部50具有第一区域180a以及比第一区域180a更靠近加热部50的外周188的第二区域180b，控制部70对加热部50进行控制，使第二区域180b的温度高于第一区域180a的温度。
因此，在三维造型装置100中，例如相比于第二区域的温度与第一区域的温度相同的情况，能够抑制堆积于第二区域180b的造型材料由于外部空气而冷却从而使堆积于第二区域180b的造型材料的温度低于堆积于第一区域180a的造型材料的温度。由此，能够减小堆积于第二区域180b的造型材料产生翘曲、变形的可能性。
在三维造型装置100中，加热部50具有设置于比喷嘴开口164更靠下方的位置的第一加热部170，第一加热部170对工作台20进行加热，第一加热部170的第二区域170b具有加热器176，第一加热部170的第一区域170a不具有加热器176。因此，在三维造型装置100中，能够使第一加热部170的第二区域170b的温度高于第一加热部170的第一区域170a的温度。
在三维造型装置100中，加热部50具有设置于比造型时的喷嘴开口164的位置更靠上方的位置的第二加热部180，第二加热部180与喷嘴开口164联动地移动，在从Z轴方向观察时喷嘴开口164位于工作台20的中心的情况下，第二加热部180覆盖造型面22的至少一部分。因此，在三维造型装置100中，能够通过第二加热部180对造型面22的至少一部分进行加热。
在三维造型装置100中，第二加热部180的第一区域180a及第二区域180b具有加热器184，控制部70进行控制，以使第二区域180b的加热器184的输出大于第一区域180a的加热器184的输出。因此，在三维造型装置100中，能够使第二加热部180的第二区域180b的温度高于第二加热部180的第一区域180a的温度。
在三维造型装置100中，包括检测加热器176的温度的第一温度传感器60，控制部70基于第一温度传感器60的检测值控制加热器176的输出。因此，在三维造型装置100中，能够基于加热器176的温度控制加热器176的输出。
在三维造型装置100中，第一加热部170具有下部板174以及上部板178，作为加热板的加热器176通过被夹在下部板174与上部板178之间而被固定。因此，在三维造型装置100中，由于未通过粘结剂固定加热器176，因此，能够降低通过双金属材料形成的加热器176的翘曲。
2.第二实施方式
2.1.三维造型装置
接着，参照附图对第二实施方式所涉及的三维造型装置进行说明。图9是示意性地示出第二实施方式所涉及的三维造型装置200的立体图。下面，在第二实施方式所涉及的三维造型装置200中，对于与上述的三维造型装置100的构成部件具有同样的功能的部件标注相同的附图标记，并省略其详细说明。
在三维造型装置200中，如图9所示，隔热部件186的第四部分186b的厚度大于第三部分186a的厚度，在这一点上与上述的三维造型装置100不同。在图示的例子中，“厚度”是指Z轴方向的大小。
隔热部件186具有第三部分186a以及第四部分186b。第三部分186a的平面形状例如与第一部分184a的平面形状相同。第四部分186b的平面形状例如与第二部分184b的平面形状相同。在图示的例子中，第一区域180a由第一部分184a及第三部分186a构成。第二区域180b由第二部分184b及第四部分186b构成。第三部分186a为第一区域180a的隔热部件186。第四部分186b为第二区域180b的隔热部件186。在图示的例子中，第三部分186a及第四部分186b彼此连接。
在三维造型装置200中，第二区域180b中的隔热部件186的厚度大于第一区域180a中的隔热部件186的厚度。因此，在三维造型装置200中，例如相比于第二区域中的隔热部件的厚度与第一区域中的隔热部件的厚度相同的情况，能够使第二加热部180的第二区域180b的温度高于第二加热部180的第一区域180a的温度。例如，即便未通过控制部70使第二区域180b的加热器184的输出大于第一区域180a的加热器184的输出，也能够使第二区域180b的温度高于第一区域180a的温度。
需要指出，虽然没有图示，但是，第一加热部170的第二区域170b中的隔热部件172的厚度也可以大于第一加热部170的第一区域170a中的隔热部件172的厚度。
2.2.变形例
接着，参照附图对第二实施方式的变形例所涉及的三维造型装置进行说明。图10是示意性地示出第二实施方式的变形例所涉及的三维造型装置210的剖视图。下面，在第二实施方式的变形例所涉及的三维造型装置210中，对于与上述的三维造型装置100、200的构成部件具有同样的功能的部件标注相同的附图标记，并省略其详细说明。
在三维造型装置210中，如图10所示，第四部分186b的热导率低于第三部分186a的热导率，在这一点上与上述的三维造型装置200不同。
作为第三部分186a，例如使用Insultex Cloth(インサルテックスクロス)(注册商标)。作为第四部分186b，例如使用ROSLIM Board。第三部分186a的厚度与第四部分186b的厚度例如相同。虽然没有图示，但是，第四部分186b的厚度可以大于第三部分186a的厚度，也可以小于第三部分186a的厚度。
在三维造型装置210中，加热部50具有隔热部件186以及设置在隔热部件186与造型面22之间的作为加热板的加热器184，第二区域180b中的隔热部件186的热导率低于第一区域180a中的隔热部件186的热导率。因此，在三维造型装置210中，相比于第二区域中的隔热部件的热导率与第一区域中的隔热部件的热导率相同的情况，能够使第二加热部180的第二区域180b的温度高于第二加热部180的第一区域180a的温度。例如，即便未通过控制部70使第二区域180b的加热器184的输出大于第一区域180a的加热器184的输出，也能够使第二区域180b的温度高于第一区域180a的温度。
需要指出，第一加热部170的第二区域170b中的隔热部件172的热导率也可以低于第一加热部170的第一区域170a中的隔热部件172的热导率。
3.第三实施方式
3.1.三维造型装置
接着，参照附图对第三实施方式所涉及的三维造型装置进行说明。图11是示意性地示出第三实施方式所涉及的三维造型装置300的剖视图。下面，在第三实施方式所涉及的三维造型装置300中，对于与上述的三维造型装置100的构成部件具有同样的功能的部件标注相同的附图标记，并省略其详细说明。
在三维造型装置300中，如图11所示，第二加热部180的构成与上述的三维造型装置100不同。
如图11所示，三维造型装置300的第二加热部180例如具有下部板380、加热器184、上部板382、隔热部件186、增强件384以及辐射热抑制部件386。
下部板380与工作台20的造型面22相对。下部板380的材质例如为铝。在下部板380的上表面及下表面例如设置有氧化膜。通过氧化膜，能够容易积蓄来自加热器184的辐射热，能够高效地对堆积于造型面22的造型材料进行加热。
加热器184设置在下部板380上。加热器184设置在下部板380与上部板382之间。加热器184通过被夹在下部板380与上部板382之间而被固定。加热器184未通过粘结剂与下部板380粘结。加热器184未通过粘结剂与上部板382粘结。加热器184通过自重、上部板382的载荷而被固定。
上部板382设置在加热器184上。上部板382设置在加热器184与隔热部件186之间。上部板382的材质例如为铝。上部板382的上表面及下表面例如为经研磨处理后的镜面。由此，能够将来自加热器184的辐射热反射到造型面22侧。
隔热部件186设置在上部板382上。隔热部件186设置在上部板382与辐射热抑制部件386之间。隔热部件186的形状例如为絮状。通过使用絮状的隔热部件186，例如与使用板状的隔热部件的情况相比，能够实现轻量化。作为隔热部件186，例如使用AES(碱土硅酸盐)羊毛。
增强件384设置在上部板382上。增强件384设置在上部板382与辐射热抑制部件386之间。增强件384与上部板382及辐射热抑制部件386连接。增强件384的材质例如为SUS(Steel Use Stainless：不锈钢)。增强件384对第二加热部180进行增强。
辐射热抑制部件386设置在隔热部件186上及增强件384上。作为辐射热抑制部件386，例如使用铝箔。加热器184设置在造型面22与辐射热抑制部件386之间。辐射热抑制部件386抑制来自加热器184的辐射热传递至与造型面22相反的一侧。辐射热抑制部件386的下表面例如为经研磨处理后的镜面。由此，辐射热抑制部件386能够使来自加热器184的辐射热反射到造型面22侧。也可以在辐射热抑制部件386的上表面设置氧化膜。
在三维造型装置300中，加热部50具有下部板380以及上部板382，作为加热板的加热器184通过被夹在下部板380与上部板382之间而被固定。因此，在三维造型装置300中，未通过粘结剂来固定加热器184，因而能够降低通过双金属材料形成的加热器184的翘曲。
在三维造型装置300中，加热部50具有辐射热抑制部件386，该辐射热抑制部件386抑制来自作为加热板的加热器184的辐射热传递至与造型面22相反的一侧，加热器184设置在造型面22与辐射热抑制部件386之间。因此，在三维造型装置300中，与不具有辐射热抑制部件的情况相比，能够高效地对堆积于造型面22的造型材料进行加热。
需要指出，虽然没有图示，但是，第一加热部170也可以具有抑制来自加热器176的辐射热传递至与造型面22相反的一侧的辐射热抑制部件。
3.2.变形例
接着，参照附图对第三实施方式的变形例所涉及的三维造型装置进行说明。图12是示意性地示出第三实施方式的变形例所涉及的三维造型装置310的剖视图。下面，在第三实施方式的变形例所涉及的三维造型装置310中，对于与上述的三维造型装置100、300的构成部件具有同样的功能的部件标注相同的附图标记，并省略其详细说明。
在三维造型装置310中，如图12所示，第二加热部180的构成与上述的三维造型装置300不同。
如图12所示，三维造型装置310的第二加热部180例如具有下部板380、加热器184、辐射热抑制部件386、隔热部件186以及盖388。
加热器184设置在下部板380与辐射热抑制部件386之间。辐射热抑制部件386设置在加热器184上。辐射热抑制部件386设置在加热器184与隔热部件186之间。隔热部件186设置在辐射热抑制部件386上。隔热部件186设置在辐射热抑制部件386与盖388之间。隔热部件186的形状为板状。作为隔热部件186，例如使用ROSLIM Board。盖388设置在隔热部件186上。盖388的材质例如为塑料。
4.第四实施方式
接着，对第四实施方式所涉及的三维造型装置进行说明。
下面，在第四实施方式所涉及的三维造型装置中，对与上述的第一实施方式所涉及的三维造型装置100的例子的不同点进行说明，关于同样的点，则省略说明。
在上述的三维造型装置100中，从材料供给部110供给的材料为ABS树脂。
针对于此，在第四实施方式所涉及的三维造型装置中，从材料供给部110所供给的材料是ABS树脂之外的材料或者在ABS树脂中加入其它成分而得到的材料。
作为从材料供给部110供给的材料，能够列举出以具有热塑性的材料、金属材料、陶瓷材料等各种材料为主材料的材料。在此，“主材料”意指成为形成造型物的形状的中心的材料，意指在造型物中占50质量％以上的含有率的材料。上述的材料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成分熔融而成为糊状的材料。
作为具有热塑性的材料，例如能够使用热塑性树脂。作为热塑性树脂，例如可以列举出通用工程塑料、超级工程塑料。
作为通用工程塑料，例如可以列举出聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚缩醛(POM)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、聚乳酸(PLA)、聚苯硫醚(PPS)、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。
作为超级工程塑料，例如可以列举出聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚(PPS)、聚芳酯(PAR)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)。
在具有热塑性的材料中，也可以混入颜料、金属、陶瓷，除此之外，还可以混入蜡、阻燃剂、抗氧化剂、热稳定剂等添加剂等。具有热塑性的材料在塑化部120中通过扁平螺杆130的旋转以及机筒加热器150的加热而塑化，转化为熔融的状态。此外，这样生成的造型材料在从喷嘴160堆积之后，由于温度的降低而固化。具有热塑性的材料希望是在被加热至其玻璃化转变温度以上而完全熔融的状态下从喷嘴160喷吐。
在塑化部120中，也可以例如将金属材料用作主要材料来取代上述具有热塑性的材料。在这种情况下，希望在使金属材料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，并投入塑化部120。
作为金属材料，例如可以列举出镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)的单一金属、或者包含一种以上这些金属的合金，另外，可以列举出马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金。
在塑化部120中，能够将陶瓷材料用作主要材料来取代上述的金属材料。作为陶瓷材料，例如可以列举出二氧化硅、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。
从材料供给部110供给的金属材料、陶瓷材料的粉末材料也可以是将单一的金属的粉末或合金的粉末、陶瓷材料的粉末多种混合的混合材料。另外，金属材料或陶瓷材料的粉末材料例如也可以被上述的热塑性树脂或其以外的热塑性树脂涂覆。在该情况下，在塑化部120中，该热塑性树脂也可以熔融而表现出流动性。
在从材料供给部110供给的金属材料或陶瓷材料的粉末材料中例如也能够添加溶剂。作为溶剂，例如可以列举出水；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、乙酸异丁酯等乙酸酯类；苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类；甲乙酮、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，在从材料供给部110供给的金属材料或陶瓷材料的粉末材料中例如也可以添加粘合剂。作为粘合剂，例如可以列举出丙烯酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂、纤维素系树脂或其他合成树脂或PLA、PA、PPS、PEEK或其他热塑性树脂。
上述的实施方式及变形例为一个例子，并非限定于此。例如，也能够将各实施方式及各变形例适当组合。
本发明包括与实施方式中说明过的构成实质上相同的构成，例如包括功能、方法及结果相同的构成、或者目的及效果相同的构成。此外，本发明包括替换实施方式中说明过的构成的非本质部分后的构成。此外，本发明包括能够起到与实施方式中说明过的构成相同的作用效果的构成或者能够达到相同目的的构成。此外，本发明包括在实施方式中说明过的构成中添加公知技术的构成。
从上述实施方式及变形例导出下面的内容。
三维造型装置的一方面包括：
喷吐部，具有从喷嘴开口喷吐造型材料的喷嘴；
工作台，具有造型面，所述造型材料堆积于所述造型面；
加热部，对堆积于所述工作台的所述造型材料进行加热；以及
控制部，对所述加热部进行控制，
当从所述造型面的垂线方向观察时，所述加热部具有：
第一区域；以及
第二区域，比所述第一区域更靠近所述加热部的外周，
所述控制部控制所述加热部，使所述第二区域的温度高于所述第一区域的温度。
根据该三维造型装置，能够减小堆积于第二区域的造型材料产生翘曲、变形的可能性。
也可以在三维造型装置的一方面中，
所述加热部具有设置于比所述喷嘴开口更靠下方的位置的第一加热部，
所述第一加热部对所述工作台进行加热，
所述第一加热部的所述第二区域具有加热器，
所述第一加热部的所述第一区域不具有加热器。
根据该三维造型装置，能够使第一加热部的第二区域的温度高于第一加热部的第一区域的温度。
也可以在三维造型装置的一方面中，
所述加热部具有设置于比造型时的所述喷嘴开口的位置更靠上方的位置的第二加热部，
所述第二加热部与所述喷嘴开口联动地移动，在从所述垂线方向观察时所述喷嘴开口位于所述工作台的中心的情况下，所述第二加热部覆盖所述造型面的至少一部分。
根据该三维造型装置，能够通过第二加热部对造型面的至少一部分进行加热。
也可以在三维造型装置的一方面中，
所述第二加热部的所述第一区域及所述第二区域具有加热器，
所述控制部进行控制，以使所述第二区域的所述加热器的输出大于所述第一区域的所述加热器的输出。
根据该三维造型装置，能够使第二加热部的第二区域的温度高于第二加热部的第一区域的温度。
也可以在三维造型装置的一方面中，包括：
温度传感器，检测所述加热器的温度，
所述控制部基于所述温度传感器的检测值来控制所述加热器的输出。
根据该三维造型装置，能够基于加热器的温度控制加热器的输出。
也可以在三维造型装置的一方面中，
所述加热部具有：
隔热部件；以及
加热板，设置在所述隔热部件与所述造型面之间，
所述第二区域中的所述隔热部件的厚度大于所述第一区域中的所述隔热部件的厚度。
根据该三维造型装置，能够使第二加热部的第二区域的温度高于第二加热部的第一区域的温度。
也可以在三维造型装置的一方面中，
所述加热部具有：
隔热部件；以及
加热板，设置在所述隔热部件与所述造型面之间，
所述第二区域中的所述隔热部件的热导率低于所述第一区域中的所述隔热部件的热导率。
根据该三维造型装置，能够使第二加热部的第二区域的温度高于第二加热部的第一区域的温度。
也可以在三维造型装置的一方面中，
所述加热部具有第一板以及第二板，
所述加热板通过被夹在所述第一板与所述第二板之间而被固定。
根据该三维造型装置，能够降低通过双金属材料形成的加热器的翘曲。
也可以在三维造型装置的一方面中，
所述加热部具有辐射热抑制部件，该辐射热抑制部件抑制来自所述加热板的辐射热传递至与所述造型面相反的一侧，
所述加热板设置在所述造型面与所述辐射热抑制部件之间。
根据该三维造型装置，能够高效地对堆积于造型面的造型材料进行加热。

Claims (9)

1.一种三维造型装置，其特征在于，包括：
喷吐部，具有从喷嘴开口喷吐造型材料的喷嘴；
工作台，具有造型面，所述造型材料堆积于所述造型面；
加热部，对堆积于所述工作台的所述造型材料进行加热；以及
控制部，对所述加热部进行控制，
当从所述造型面的垂线方向观察时，所述加热部具有：
第一区域；以及
第二区域，比所述第一区域更靠近所述加热部的外周，
所述控制部控制所述加热部，使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所述的三维造型装置，其特征在于，
所述加热部具有设置于比所述喷嘴开口更靠下方的位置的第一加热部，
所述第一加热部对所述工作台进行加热，
所述第一加热部的所述第二区域具有加热器，
所述第一加热部的所述第一区域不具有加热器。
3.根据权利要求1或2所述的三维造型装置，其特征在于，
所述加热部具有设置于比造型时的所述喷嘴开口的位置更靠上方的位置的第二加热部，
所述第二加热部与所述喷嘴开口联动地移动，在从所述垂线方向观察时所述喷嘴开口位于所述工作台的中心的情况下，所述第二加热部覆盖所述造型面的至少一部分。
4.根据权利要求3所述的三维造型装置，其特征在于，
所述第二加热部的所述第一区域及所述第二区域具有加热器，
所述控制部进行控制，以使所述第二区域的所述加热器的输出大于所述第一区域的所述加热器的输出。
5.根据权利要求2或4所述的三维造型装置，其特征在于，
所述三维造型装置包括温度传感器，所述温度传感器检测所述加热器的温度，
所述控制部基于所述温度传感器的检测值来控制所述加热器的输出。
6.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，
所述加热部具有：
隔热部件；以及
加热板，设置在所述隔热部件与所述造型面之间，
所述第二区域中的所述隔热部件的厚度大于所述第一区域中的所述隔热部件的厚度。
7.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，
所述加热部具有：
隔热部件；以及
加热板，设置在所述隔热部件与所述造型面之间，
所述第二区域中的所述隔热部件的热导率低于所述第一区域中的所述隔热部件的热导率。
8.根据权利要求6或7所述的三维造型装置，其特征在于，
所述加热部具有第一板以及第二板，
所述加热板通过被夹在所述第一板与所述第二板之间而被固定。
9.根据权利要求6或7所述的三维造型装置，其特征在于，
所述加热部具有辐射热抑制部件，所述辐射热抑制部件抑制来自所述加热板的辐射热传递至与所述造型面相反的一侧，
所述加热板设置在所述造型面与所述辐射热抑制部件之间。
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