CN116533515A - 塑化装置、三维造型装置以及注塑成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种稳定地使材料塑化的塑化装置、三维造型装置以及注塑成型装置。塑化装置具备：扁平螺旋件(40)，其具有沟槽形成面(48)，且旋转轴方向的长度短于与旋转轴方向垂直的方向的长度；机筒(50)，其具有与沟槽形成面(48)对置的对置面(52)，并形成有与对置面(52)连通的连通孔(56)；加热部(58)，其对被供给至沟槽(42)内的材料进行加热，在沟槽形成面(48)和对置面(52)对置的区域中，具有沟槽形成面(48)的表面自由能低于对置面(52)的表面自由能的区域。

Description

塑化装置、三维造型装置以及注塑成型装置

技术领域

本发明涉及一种塑化装置、三维造型装置以及注塑成型装置。

背景技术

一直以来，使用了使材料塑化的各种各样的塑化装置。例如，在专利文献1中，公开了一种具备形成有螺旋沟槽的叶轮、和在一端面处与叶轮的端面抵接并在中心处开口有材料流入通道的机筒的塑化送出装置。

在像专利文献1的塑化送出装置那样的具备具有在旋转轴方向的一端处形成有沟槽的沟槽形成面的叶轮、和在与该沟槽形成面对置的对置面上形成有连通孔的机筒的塑化装置中，存在无法稳定地使材料塑化的情况。这是因为如下情况而引起的，即，在沟槽形成面和对置面对置的区域中正在被塑化的材料以及被塑化后的材料贴附在叶轮侧处，从而变得难以被供给至机筒侧的连通孔中。

专利文献1：日本特开2010-241016号公报

发明内容

用于解决上述课题的本发明的一种塑化装置的特征在于，具备：扁平螺旋件，其能够以旋转轴为中心而进行旋转，并具有形成有沟槽的沟槽形成面，且所述扁平螺旋件沿着所述旋转轴的方向的长度短于与沿着所述旋转轴的方向垂直的方向的长度；机筒，其具有与所述沟槽形成面对置的对置面，并形成有与所述对置面连通的连通孔；加热部，其对被供给至所述沟槽内的材料进行加热，所述沟槽形成面包括具有与所述对置面的表面自由能相比而较低的表面自由能的区域。

附图说明

图1为具有作为本发明的一个实施例的塑化装置的三维造型装置的概要图。

图2为表示图1的三维造型装置的扁平螺旋件的下表面侧的概要结构的立体图。

图3为表示图1的三维造型装置的机筒的上表面侧的概要俯视图。

图4为具有作为本发明的一个实施例的塑化装置的注塑成型装置的概要图。

具体实施方式

首先，对本发明进行概要说明。

用于解决上述课题的本发明的第一方式的塑化装置的特征在于，具备：扁平螺旋件，其能够以旋转轴为中心而进行旋转，并具有形成有沟槽的沟槽形成面，且所述扁平螺旋件沿着所述旋转轴的方向的长度短于与沿着所述旋转轴的方向垂直的方向的长度；机筒，其具有与所述沟槽形成面对置的对置面，并形成有与所述对置面连通的连通孔；加热部，其对被供给至所述沟槽内的材料进行加热，所述沟槽形成面包括具有与所述对置面的表面自由能相比而较低的表面自由能的区域。

根据本方式，在沟槽形成面和对置面对置的区域中，具有沟槽形成面的表面自由能低于对置面的表面自由能的区域。通过设为这样的结构，从而使得在该区域中正在被塑化的材料以及被塑化后的材料与机筒相比而难以贴附在扁平螺旋件上，进而使材料易于去向连通孔。因此，能够抑制材料变得难以被供给至机筒侧的连通孔中的情况，从而能够稳定地使材料塑化。

本发明的第二方式的塑化装置的特征在于，在所述第一方式中，所述沟槽形成面具有第一形成面和第二形成面，所述第二形成面位于与所述第一形成面相比而靠中心侧处，所述对置面具有第一对置面和第二对置面，所述第一对置面与所述第一形成面对置，所述第二对置面与所述第二形成面对置并且位于与所述第一对置面相比而靠中心侧处，所述第一形成面的表面自由能低于所述第一对置面的表面自由能，并且，所述第二形成面的表面自由能低于所述第二对置面的表面自由能。

根据本方式，第一形成面的表面自由能低于第一对置面的表面自由能，且第二形成面的表面自由能低于第二对置面的表面自由能。通过设为这样的结构，从而使在沟槽形成面和对置面对置的区域整体、即第一形成面和第一对置面对置的外侧的区域、和第二形成面和第二对置面对置的中心侧的区域的双方中，材料与机筒相比而难以贴附在扁平螺旋件上。因此，能够在沟槽形成面和对置面对置的区域整体中提升材料去向连通孔的输送力。因此，例如能够在高压下从小直径的喷嘴注塑出被塑化后的材料。

本发明的第三方式的塑化装置的特征在于，在所述第一方式中，所述沟槽形成面具有第一形成面和第二形成面，所述第二形成面位于与所述第一形成面相比而靠中心侧处，所述对置面具有第一对置面和第二对置面，所述第一对置面与所述第一形成面对置，所述第二对置面与所述第二形成面对置并且位于与所述第一对置面相比而靠中心侧处，所述第一形成面的表面自由能低于所述第一对置面的表面自由能，并且，所述第二形成面的表面自由能高于所述第二对置面的表面自由能。

根据本方式，第一形成面的表面自由能低于第一对置面的表面自由能，且第二形成面的表面自由能高于第二对置面的表面自由能。通过设为这样的结构，从而在第一形成面和第一对置面对置的外侧的区域中，材料与机筒相比而难以贴附在扁平螺旋件上。因此，能够在第一形成面和第一对置面对置的外侧的区域中提升材料去向连通孔的输送力，此外，能够在第二形成面和第二对置面对置的中心侧的区域中使材料慢慢地塑化。因此，例如能够使用大直径的喷嘴而以较大的注塑量来注塑出被塑化后的材料。

本发明的第四方式的塑化装置的特征在于，在所述第一方式中，所述沟槽形成面具有第一形成面和第二形成面，所述第二形成面位于与所述第一形成面相比而靠中心侧处，所述对置面具有第一对置面和第二对置面，所述第一对置面与所述第一形成面对置，所述第二对置面与所述第二形成面对置并且位于与所述第一对置面相比而靠中心侧处，所述第一形成面的表面自由能高于所述第一对置面的表面自由能，并且，所述第二形成面的表面自由能低于所述第二对置面的表面自由能。

根据本方式，第一形成面的表面自由能高于第一对置面的表面自由能，且第二形成面的表面自由能低于第二对置面的表面自由能。通过设为这样的结构，从而使在第二形成面和第二对置面对置的中心侧的区域中，材料与机筒相比而难以贴附在扁平螺旋件上。因此，能够在第一形成面和第一对置面对置的外侧的区域中使材料慢慢地塑化，此外，能够在第二形成面和第二对置面对置的中心侧的区域中提升材料去向连通孔的输送力。因此，例如，能够使难以塑化的材料在外侧的区域中慢慢且充分地塑化之后进行注塑。

本发明的第五方式的塑化装置的特征在于，在所述第一至第四中的任意一个方式中，在所述沟槽形成面以及所述对置面中的至少一方上被实施了覆膜处理或者切削处理。

根据本方式，在沟槽形成面以及对置面中的至少一方上被实施了覆膜处理或者切削处理。因此，例如能够利用相同的素材来构成沟槽形成面和对置面等，从而能够增加为了制造扁平螺旋件以及机筒而能够使用的素材的种类。

本发明的第六方式的塑化装置的特征在于，在所述第五方式中，作为所述覆膜处理，所述对置面被实施了金刚石涂层处理、铬涂层处理或者钛涂层处理中的至少任意一种处理。

根据本方式，对置面被实施了金刚石涂层处理、铬涂层处理或者钛涂层处理中的至少任意一种处理。因此，能够简单并且高耐久性地形成表面自由能较高的对置面。

本发明的第七方式的塑化装置的特征在于，在所述第五或第六方式中，作为所述覆膜处理，所述沟槽形成面被实施了氟涂层处理。

根据本方式，沟槽形成面被实施了氟涂层处理。因此，能够简单地形成表面自由能特别低的沟槽形成面。

本发明的第八方式的塑化装置的特征在于，在所述第一至第七中的任意一个方式中，所述材料包含金属粒子以及陶瓷粒子中的至少任意一种。

根据本方式，材料包含金属粒子以及陶瓷粒子中的至少任意一种。虽然在使用了包含金属粒子以及陶瓷粒子中的至少任意一种的材料的情况下，会使得材料特别易于贴附在扁平螺旋件侧处，但是即使在这样的情况下也能够抑制材料贴附在扁平螺旋件侧处的情况，从而能够抑制材料变得难以被供给至机筒侧的连通孔中的情况。

本发明的第九方式的塑化装置的特征在于，在所述第一至第八中的任意一个方式中，所述沟槽形成面的表面自由能低于所述对置面的表面自由能的区域中的、表面自由能的差为4.6mJ/m²以上。

根据本方式，沟槽形成面的表面自由能低于所述对置面的表面自由能的区域中的表面自由能的差为4.6mJ/m²以上。通过设为这样的结构，从而能够特别有效地抑制材料变得难以被供给至机筒侧的连通孔中的情况，从而能够稳定地使材料塑化。

本发明的第十方式的三维造型装置的特征在于，具备：喷嘴，其喷出利用所述第一至第九方式中的任意一个方式的塑化装置而被塑化后的所述材料；工作台，其对从所述喷嘴被喷出的所述材料进行支承。

根据本方式，能够稳定地而使用被塑化后的材料来对三维造型物进行造型。

本发明的第十一方式的注塑成型装置的特征在于，具备：喷嘴，其喷出利用所述第一至第九中的任意一个方式的塑化装置而被塑化后的所述材料；固定部，其对承接从所述喷嘴被喷出的所述材料的成型模具进行固定。

根据本方式，能够稳定地而使用被塑化后的材料来进行注塑成型。

三维造型装置(塑化装置)

以下，参照附图，来对本发明所涉及的实施方式进行说明。首先，参照图1至图3而对本发明的一个实施例的三维造型装置100的整体结构进行说明。另外，以下的附图均为概要图，其以将一部分结构部件省略或者简化的方式来进行表示。此外，各附图中的X轴方向为水平方向，Y轴方向为水平方向并且与X轴方向正交的方向，Z轴方向为铅直方向。

三维造型装置100具备对三维造型装置100进行控制的控制部101、生成造型材料并将之喷出的造型部110、成为三维造型物的基台的造型用的载物台210、和对造型材料的喷出位置进行控制的移动机构230。造型部110在控制部101的控制下，将使固体状态的材料熔融成为糊状的造型材料喷出至载物台210上。造型部110具备，作为被转化为造型材料之前的原材料MR的供给源的材料供给部20、使原材料MR向造型材料进行转化的造型材料生成部30、和喷出造型材料的喷出部60。即，本实施例的三维造型装置100能够视为使材料塑化的塑化装置。此外，三维造型装置100具备由材料供给部20和造型材料生成部30所构成的塑化装置，从而其也能够视为将利用该塑化装置而被塑化后的材料(造型材料)从喷出部60喷出以对三维造型物进行造型的装置。在此，“塑化”为包括熔融在内的概念，在为具有玻璃化转变温度的材料的情况下，是指将材料加热至玻璃化转变温度以上以使之转化为具有流动性的状态，而在为不具有玻璃化转变温度的材料的情况下，是指将材料加热至熔点以上以使之转化为具有流动性的状态。

材料供给部20向造型材料生成部30供给用于生成造型材料的原材料MR。材料供给部20例如由对原材料MR进行收纳的料斗而构成。材料供给部20在下方处具有排出口。该排出口经由连通通道22而与造型材料生成部30被连接在一起。原材料MR以颗粒或粉末等的形态而被投入至材料供给部20中。

造型材料生成部30使从材料供给部20被供给的原材料MR发生熔融从而生成显现出流动性的糊状的造型材料，并将之向喷出部60引导。造型材料生成部30具有螺旋件壳体31、电机32、扁平螺旋件40和机筒50。

图2为表示扁平螺旋件40的沟槽形成面48侧的概要结构的立体图。为了易于理解技术，图2所示的扁平螺旋件40以将图1所示的上表面47和作为下表面的沟槽形成面48的位置关系设为在铅直方向上反向的状态来进行表示。图3为表示作为机筒50的上表面的对置面52侧的概要俯视图。扁平螺旋件40具有作为沿着其中心轴的方向的轴线方向上的高度小于直径的大致圆柱状。如果采用其他的表现形式，则扁平螺旋件40能够以沿着Z轴方向的旋转轴RX为基准而进行旋转，且其旋转轴方向的长度短于和旋转轴方向垂直的方向的长度。

扁平螺旋件40被收纳在螺旋件壳体31内。扁平螺旋件40的上表面47侧与电机32相连结，扁平螺旋件40通过由电机32所产生的旋转驱动力，从而在螺旋件壳体31内进行旋转。电机32在控制部101的控制下进行驱动。

在扁平螺旋件40的、作为与旋转轴RX交叉的面的沟槽形成面48上，形成有沟槽42。上述的材料供给部20的连通通道22从扁平螺旋件40的侧面与该沟槽42连通。如图2所示，在本实施方式中，沟槽42通过凸状部43被隔开而形成为三条的量。另外，沟槽42的数量并不限定于三条，其也可以为一条，还可以为两条以上。

扁平螺旋件40的沟槽形成面48面向机筒50的对置面52，在扁平螺旋件40的沟槽形成面48的沟槽42、与机筒50的对置面52之间形成有空间。造型部110将原材料MR从材料供给部20向材料流入口44地供给至扁平螺旋件40和机筒50之间的该空间中。

在机筒50中埋设有作为加热部的加热器58，所述加热器58对被供给至进行旋转的扁平螺旋件40的沟槽42内的原材料MR进行加热。但是，加热部也可以被设置在机筒50以外的场所。此外，在对置面52上形成有多个引导沟槽54，所述引导沟槽54与连通孔56被连接在一起，并且从连通孔56起朝向外周而呈漩涡状地延伸。但是，也可以设为并没有形成引导沟槽54的结构。被供给至扁平螺旋件40的沟槽42内的原材料MR在沟槽42内被熔融的同时，通过扁平螺旋件40的旋转而沿着沟槽42进行流动，并作为造型材料被引导向扁平螺旋件40的中央部46。流入至中央部46中的显现出流动性的糊状的造型材料，经由被设置在图3所示的机筒50的中心处的连通孔56而被供给至喷出部60。另外，在造型材料中，也可以不使构成造型材料的所有种类的物质发生熔融。造型材料只需通过使构成造型材料的物质之中的至少一部分种类的物质发生熔融，从而被转化为整体上具有流动性的状态即可。

喷出部60具有喷出造型材料的喷嘴61、被设置在扁平螺旋件40和喷嘴61之间的造型材料的流道65、和对流道65进行开闭的开闭机构70。喷嘴61通过流道65而与机筒50的连通孔56被连接在一起。喷嘴61将在造型材料生成部30中被生成的造型材料从顶端的喷出口62朝向载物台210而喷出。

开闭机构70对流道65进行开闭，从而对来自喷嘴61的造型材料的流出进行控制。在本实施方式中，开闭机构70由蝶形阀而构成。开闭机构70具备作为在一个方向上延伸的轴状部件的驱动轴72、通过驱动轴72的旋转而进行转动的阀体73、和产生驱动轴72的旋转驱动力的阀驱动部74。

驱动轴72以与造型材料的流动方向交叉的方式而被安装在流道65的中途处。更具体而言，驱动轴72以与作为垂直于流道65内的造型材料的流通方向的朝向的Y轴方向平行的方式而被安装。驱动轴72能够以沿着Y轴方向的中心轴为中心而进行旋转。

阀体73为在流道65内进行旋转的板状部件。在本实施方式中，阀体73通过将被配置在驱动轴72的流道65内的部位加工成为板状从而被形成。对阀体73在垂直于该板面的方向上进行观察时的形状与阀体73被配置的部位处的流道65的开口形状大致一致。

阀驱动部74在控制部101的控制下使驱动轴72进行旋转。阀驱动部74例如由步进电机构成。通过驱动轴72的旋转，从而阀体73在流道65内进行旋转。

使阀体73的板面相对于流道65中的造型材料的流通方向而成为垂直的状态为流道65被关闭了的状态。在该状态下，从流道65向喷嘴61的造型材料的流入被隔断，从而来自喷出口62的造型材料的流出被停止。当阀体73的板面通过驱动轴72的旋转而从该被成为垂直的状态发生旋转时，从流道65向喷嘴61的造型材料的流入被容许，从而使与阀体73的旋转角度相对应的喷出量的造型材料从喷出口62流出。如图1所示的那样，沿着流道65中的造型材料的流通方向的状态为流道65成为全开的状态。在该状态下，来自喷出口62的每单位时间的造型材料的喷出量成为最大。如此，开闭机构70能够与造型材料的流出的打开以及关闭一起地，实现造型材料的喷出量的调节。

载物台210被配置在与喷嘴61的喷出口62对置的位置处。在本实施方式中，与喷嘴61的喷出口62对置的载物台210的面211被配置在水平方向上。三维造型装置100通过从喷出部60朝向载物台210的面211而使造型材料喷出并使层重叠的方式来对三维造型物进行造型。

移动机构230使载物台210和喷嘴61的相对位置进行变化。在本实施方式中，喷嘴61的位置被固定，移动机构230使载物台210进行移动。移动机构230通过利用三个电机M的驱动力来使载物台210在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的三个轴方向上进行移动的三轴定位器而构成。移动机构230在控制部101的控制下，对喷嘴61和载物台210的相对位置关系进行变更。在本说明书中，只要没有事先特别说明，则喷嘴61的移动是指，使喷嘴61相对于载物台210而相对性地进行移动。

另外，也可以代替通过移动机构230来使载物台210进行移动的结构，而采用在载物台210的位置被固定的状态下、由移动机构230相对于载物台210而使喷嘴61进行移动的结构。此外，也可以采用通过移动机构230而使载物台210在Z轴方向上进行移动、并使喷嘴61在X轴方向以及Y轴方向上进行移动的结构，或者采用通过移动机构230而使载物台210在X轴方向以及Y轴方向上进行移动、并使喷嘴61在Z轴方向上进行移动的结构。即使为这些结构，也能够对喷嘴61和载物台210的相对位置关系进行变更。

控制部101为对三维造型装置100整体的动作进行控制的控制装置。控制部101由具备一个或者多个处理器、主存储装置、实施与外部的信号的输入输出的输入输出接口的计算机而构成。控制部101通过由处理器执行读入至主存储装置上的程序或命令，从而发挥各种各样的功能。控制部101也可以代替由计算机而构成的结构、而是通过对于实现各个功能的至少一部分的多个电路进行了组合用而成的结构来实现。

如此，本实施例的三维造型装置100具备扁平螺旋件40、机筒50和加热器58，所述扁平螺旋件40能够以旋转轴RX为基准而进行旋转，且具有在旋转轴方向的一端处形成有沟槽42的沟槽形成面48，所述机筒50具有与沟槽形成面48对置的对置面52，并形成有与对置面52连通的连通孔56，所述加热器58对被供给至沟槽42内的材料进行加热。在此，在下文中，对于作为本实施例的三维造型装置100的主要部分的扁平螺旋件40以及机筒50，进行更加详细的说明。

在本实施例的三维造型装置100的扁平螺旋件40以及机筒50中被构成为，在沟槽形成面48和对置面52对置的区域中，沟槽形成面48的表面自由能低于对置面52的表面自由能。具体而言，虽然本实施例的扁平螺旋件40以及机筒50共同由不锈钢(SUS)而构成，但是在对置面52上涂敷有与SUS相比而表面自由能较高的氮化钛(TiN)。

另外，表面自由能可以根据JIS R 3257(1999)的基板玻璃表面的湿润度实验方法来进行测量。在此，作为表1，示出了使用共和界面化学股份有限公司制的Drop Master 500来对水和正十六烷的接触角进行测量，并根据其测量结果而基于Kaelble Uy的理论公式来求取出的表面自由能。在表1中，聚硅氮烷为Merck股份有限公司制的NL120A，TaOx为使用了三(乙基甲酰胺基)(叔丁基酰亚氨)钽：TBTEMT的ALD成膜，SCA为大金工业股份有限公司制的OPTOOL DSX-E。另外，水和正十六烷的常数使用表2的值来进行计算。

表1

表2

如表1所示，由于沟槽形成面48为SUS，因此沟槽形成面48的表面自由能为24.3mJ/m²，由于对置面52被涂敷有TiN，因此对置面52的表面自由能为与SUS相比而高出4.6mJ/m²的28.9mJ/m²。另外，虽然在表1中作为SUS而使用了SUS303，但是例如对于SUS440等、其它的SUS而言也为同样的值。像本实施例的三维造型装置100的那样，优选为，在沟槽形成面48与对置面52对置的区域中，具有沟槽形成面48的表面自由能低于对置面52的表面自由能的区域。这是由于，通过设为这样的结构，从而在该区域中，使得正在被塑化的材料以及被塑化后的材料与机筒50相比而变得难以贴附在扁平螺旋件40上，从而使材料易于去向连通孔56的缘故。并且，通过设为这样的结构，从而能够抑制材料变得难以被供给至机筒50侧的连通孔56中的情况，进而能够稳定地使材料塑化。

此外，如上文所述，在本实施例的三维造型装置100中，沟槽形成面48的表面自由能和对置面52的表面自由能的差为4.6mJ/m²。如此，沟槽形成面48的表面自由能低于对置面52的表面自由能的区域中的表面自由能的差优选为4.6mJ/m²以上。这是由于，通过设为这样的结构，从而能够特别有效地抑制材料难以被供给至机筒50侧的连通孔56中的情况，进而能够稳定地使材料塑化的缘故。

此外，如上文所述，在本实施例的三维造型装置100中，在对置面52上实施覆膜处理。优选为，以此方式而在沟槽形成面48以及对置面52中的至少一方上实施覆膜处理，或者，在沟槽形成面48以及对置面52的至少一方上实施切削处理。这是由于，通过设为这样的结构，从而例如能够利用相同的素材来构成沟槽形成面48和对置面52，进而能够增加为了制造扁平螺旋件40以及机筒50而能够使用的素材的种类的缘故。另外，在此处的“切削处理”中，还包括纹理加工以及利用药品等对表面进行表面处理的处理等。

此外，如上文所述，在本实施例的三维造型装置100中，在对置面52上被实施了基于TiN的钛涂层处理。作为对于对置面52的优选的覆膜处理，除了钛涂层处理之外，还可列举出金刚石涂层处理或铬涂层处理等。通过在对置面52上实施金刚石涂层处理、铬涂层处理或者钛涂层处理中的至少任意一种处理，从而能够简单并且高耐久性地形成表面自由能较高的对置面52。

另一方面，也能够代替在对置面52上实施覆膜处理或者切削处理、或者除了在对置面52上实施覆膜处理或者切削处理之外，在沟槽形成面48上实施覆膜处理或者切削处理。在此，作为对于沟槽形成面48的优选的覆膜处理可列举出实施氟涂层处理。通过在沟槽形成面48上实施氟涂层处理，从而能够简单地形成表面自由能特别低的沟槽形成面48。

在此，如图2所示，沟槽形成面48将从Z轴方向进行观察时位于外侧处的区域设为第一形成面48A，并将与第一形成面48A相比而从Z轴方向进行观察时位位于中心侧处的区域设为第二形成面48B。此外，如图3所示，对置面52将从Z轴方向进行观察时位于外侧的区域并且与第一形成面48A对置的区域设为第一对置面52A，并将与第一对置面52A相比而从Z轴方向进行观察时位于中心侧的区域且与第二形成面48B对置的区域设为第二对置面52B。

并且，在本实施例的三维造型装置100中，沟槽形成面48的第一形成面48A以及第二形成面48B共同为没有被实施覆膜处理以及切削处理的SUS，对置面52的第一对置面52A以及第二对置面52B共同被实施了基于TiN的钛涂层处理。即，在本实施例的三维造型装置100中，第一形成面48A的表面自由能低于第一对置面52A的表面自由能，并且第二形成面48B的表面自由能低于第二对置面52B的表面自由能。通过设为这样的结构，从而使得在沟槽形成面48和对置面52对置的区域整体、即第一形成面48A和第一对置面52A对置的外侧的区域、与第二形成面48B和第二对置面52B对置的中心侧的区域的双方中，材料与机筒50相比而难以附着在扁平螺旋件40上。因此，能够在沟槽形成面48和对置面52对置的区域整体中提升材料去向连通孔56的输送力。因此，例如，在将喷嘴61设为小直径的情况下，能够在高压下从该喷嘴61注塑出被塑化后的材料。

但是，并不限定于成为上述那样的第一形成面48A以及第二形成面48B、以及第一对置面52A以及第二对置面52B的表面自由能关系这样的结构。例如，能够设为第一形成面48A的表面自由能低于第一对置面52A的表面自由能、且第二形成面48B的表面自由能高于第二对置面52B的表面自由能的结构。通过设为这样的结构，从而使得在第一形成面48A和第一对置面52A对置的外侧的区域中，材料与机筒50相比而难以附着在扁平螺旋件40上。因此，能够在第一形成面48A和第一对置面52A对置的外侧的区域中提升材料去向连通孔56的输送力，此外，能够在第二形成面48B和第二对置面52B对置的中心侧的区域中通过有意降低输送力而使材料慢慢地塑化。因此，例如，能够使用大直径的喷嘴61来作为喷嘴61，并且以大的注塑量来注塑出被塑化后的材料。

此外，例如，能够设为第一形成面48A的表面自由能高于第一对置面52A的表面自由能、且第二形成面48B的表面自由能低于第二对置面52B的表面自由能的结构。通过设为这样的结构，从而使在第二形成面48B和第二对置面52B对置的中心侧的区域中，材料与机筒50相比而难以附着在扁平螺旋件40上。因此，能够在第一形成面48A和第一对置面52A对置的外侧的区域中通过有意降低输送力而使材料慢慢地塑化，此外，能够在第二形成面48B和第二对置面52B对置的中心侧的区域中提升材料去向连通孔56的输送力。因此，例如，能够使难以塑化的材料在外侧的区域中慢慢且充分地塑化之后进行注塑。

另外，本实施例的三维造型装置100中，作为材料而能够使用包含金属粒子以及陶瓷粒子中的至少任意一种的物质。虽然在使用了包含金属粒子以及陶瓷粒子中的至少任意一种的材料的情况下，会使得材料特别易于贴附在扁平螺旋件40侧处，但是通过设为上述那样的结构，从而即使在这样的情况下也能够抑制材料贴附在扁平螺旋件40侧处的情况，进而能够抑制材料难以被供给至机筒50侧的连通孔56中的情况。另外，除了包含金属粒子以及陶瓷粒子中的至少任意一种的物质之外，还能够使用包含有聚乳酸(polylacticacid)、pararesin等生物降解性复合材料、或纤维素、或它们的复合物等的物质来作为材料。

注塑成型装置(塑化装置)

接下来，参照图4对本发明的一个实施例的注塑成型装置310的整体结构进行说明。另外，以下的附图均为概要图，其以将一部分结构部件省略或者简化的方式来进行表示。本实施例的注塑成型装置310具备具有与上述三维造型装置100的扁平螺旋件40同样的沟槽形成面的扁平螺旋件321、具有与上述三维造型装置100的机筒50同样的对置面的机筒325、和作为加热部的加热器324。即，本实施例的注塑成型装置310能够视为使材料塑化的塑化装置。此外，注塑成型装置310也能够视为具备塑化装置、并能够使用利用该塑化装置而被塑化后的材料来实施注塑成型的装置。

图4示意性地示出了在包含被形成于热流道400中的流道450的轴线AX的截面中，沿着铅直方向而将注塑成型装置310切断的截面。另外，轴线AX与扁平螺旋件321的旋转轴向相对应。在图4中，示出了相互正交的U轴、V轴以及W轴。注塑成型装置310将被塑化后的材料注塑至成型模具内，从而制造成形品。注塑成型装置310具备材料生成部320、注塑部330、成型模具340、对成型模具340进行固定的固定部360、成型模具开闭部350、和控制部390。

材料生成部320通过使从被配置在铅直上方处的未图示的料斗所供给的固体材料中的至少一部分塑化，从而生成具有流动性的成形材料，并将之向注塑部330侧进行供给。所述固体材料以颗粒或粉末等各种各样的粒状的形态而被投入至料斗中。材料生成部320具有扁平螺旋件321、机筒325、驱动电机329。

扁平螺旋件321与三维造型装置100的扁平螺旋件40同样地，具有沿着轴线AX的长度小于直径的大致圆柱状的外观形状。扁平螺旋件321以使被形成于热流道400中的流道450的轴线AX和扁平螺旋件321的轴线AX一致的方式被配置。在扁平螺旋件321的沟槽形成面311上形成有沟槽322，并且在扁平螺旋件321的外周面上形成有材料流入口23。沟槽322连续至材料流入口323为止。材料流入口323接受从料斗而被供给的固体材料。

机筒325具有大致圆板状的外观形状，且其与扁平螺旋件321的沟槽形成面311在对置面327处被对置地配置。在机筒325中，埋设有作为用于对材料进行加热的加热部的加热器324。但是，加热部也可以被设置在机筒325之外的场所。此外，在机筒325中形成有沿着轴线AX而贯穿的贯穿孔326。贯穿孔326作为将成形材料向热流道400引导的流道而发挥功能。在机筒325上，形成有沿着与轴线AX正交的轴而贯穿的注塑缸332。注塑缸332构成注塑部330的一部分，并与贯穿孔326连通。

驱动电机329与扁平螺旋件321的、和机筒325对置的一侧为相反侧的端面相连接。驱动电机329根据来自控制部390的指令而进行驱动，从而以轴线AX为旋转轴来使扁平螺旋件321进行旋转。

从材料流入口323所供给的材料中的至少一部分在扁平螺旋件321的沟槽322内通过被设置在机筒325上的加热器324而被加热，并且在通过扁平螺旋件321的旋转而塑化从而流动性被提高的同时被进行输送，进而被引导向贯穿孔326。通过扁平螺旋件321的旋转，从而也可以实现成形材料的压缩以及脱气。

注塑部330对从材料生成部320而被供给的成形材料进行计量，并将之向被形成于成型模具340的可动模具348中的空腔349进行注塑。注塑部330具有注塑缸332、注塑柱塞334、单向阀336、注塑电机338、和热流道400。

注塑缸332在机筒325的内部被形成为大致圆筒状，并与贯穿孔326连通。注塑柱塞334以能够在注塑缸332内滑动的方式而配置。通过使注塑柱塞334进行滑动，从而使贯穿孔326内的成形材料被引入注塑缸332内并被计量，此外，注塑缸332内的成形材料被压送向热流道400侧并被注塑至空腔349中。单向阀336在与注塑缸332和贯穿孔326的连通部位相比而靠扁平螺旋件321侧处，被配置在贯穿孔326内。单向阀336容许从扁平螺旋件321侧起向热流道400侧的成形材料的流动，并且抑制从热流道400侧起向扁平螺旋件321侧的成形材料的倒流。注塑电机38根据来自控制部390的指令而进行驱动，从而使注塑柱塞334在注塑缸332内进行滑动。注塑柱塞334的滑动速度以及滑动量根据成形材料的种类以及空腔349的大小等而被预先设定。热流道400具有对成形材料在进行了加热的状态下将之向空腔349引导的功能。

成型模具340具有固定模具341、和可动模具348。在固定模具341的内部，形成有沿着轴线AX而贯穿的热流道安装孔342。在热流道安装孔342中配置有热流道400。

热流道安装孔342以从材料生成部320侧起内径阶段性地缩小的方式而形成。热流道安装孔342的与材料生成部320侧为相反侧的端部作为供成形材料流入的浇口开口345而发挥功能。浇口开口345被构成为大致圆形的孔。

可动模具348以与固定模具341对置的方式而配置。可动模具348在包括成形材料的注塑时以及冷却时在内的闭模以及合模之际与固定模具341抵接，并且在包括成形品的脱模时在内的开模之际与固定模具341分离。通过使固定模具341和可动模具348进行抵接，从而在固定模具341和可动模具348之间形成了与浇口开口345连通的空腔349。空腔349被预先设计为要利用注塑成型而被成形出的成形品的形状。虽然在本实施例中空腔349以与浇口开口345直接相连的方式而形成，但是也可以以进一步经由流道来相连的方式而形成。

在本实施例中，成型模具340由殷钢材料而形成。殷钢材料具有热膨胀系数极小的这样的性质。此外，在成型模具340中形成有未图示的制冷剂流道。通过在制冷剂流道中流通有冷却水等制冷剂，从而成型模具340的温度被保持为树脂的熔融温度与相比而较低，从而使被注塑到空腔349中的成形材料被冷却并发生硬化。制冷剂在合模时以及开模时都进行流动。成形材料的冷却以及硬化也可以代替在制冷剂流道中流通有制冷剂的方式，而使用珀尔帖元件等任意的冷却机构来实现。

成型模具开闭部350实施固定模具341和可动模具348的开闭。成型模具开闭部350具有模具开闭电机358、和挤出销359。模具开闭电机358根据来自控制部390的指令而进行驱动，以使可动模具348沿着轴线AX而进行移动。由此，实现了成型模具340的闭模以及合模和开模。挤出销359被配置在与空腔349连通的位置处。挤出销359通过在开模之际将成形品挤出，从而使成形品脱模。

控制部390对注塑成型装置310整体的动作进行控制，从而执行注塑成型。控制部390由具有CPU、存储装置和输入输出接口的计算机而构成。CPU执行被预先存储在存储装置中的控制程序。控制部390对被埋设在热流道400中的加热器130的温度进行控制，从而对热流道400的温度进行调节。注塑成型装置310的使用者能够通过对作为控制部390的输入输出接口的控制器进行操作，来实施与注塑成型条件相关的各种设定。

热流道400将从注塑部330而被供给的成形材料在对其进行了加热的状态下向浇口开口345引导。热流道400被配置在固定模具341的热流道安装孔342中。另外，注塑成型装置310也可以代替热流道400，而具备形成有将成形材料向浇口开口345引导的流道的喷嘴。

如上文所述，本实施例的注塑成型装置310具备，具有与三维造型装置100的扁平螺旋件40同样的沟槽形成面的扁平螺旋件321、具有与上述三维造型装置100的机筒50同样的对置面的机筒325、和作为加热部的加热器324。因此，本实施例的注塑成型装置310具有与作为在三维造型装置100中所说明的塑化装置的特征同样的特征。此外，虽然将本实施例的注塑成型装置310设为了上述那样的整体结构，但并不限定于这样的结构，只需作为塑化装置而具有上述那样的特征即可。

本发明并不限定于上述的实施例，其能够在不脱离其主旨的范围内以各种各样的结构来实现。例如，为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了达成上述的效果的一部分或全部，能够对与在发明内容部分所记载的各方式中的技术特征相对应的实施例中的技术特征适当地进行替换或组合。此外，只要在本说明书中并未将该技术特征作为必要技术特征来进行说明，则能够适当地删除。

符号说明

20…材料供给部；22…连通通道；30…造型材料生成部；31…螺旋件壳体；32…电机；40…扁平螺旋件；42…沟槽；43…凸状部；44…材料流入口；46…中央部；47…上表面；48…沟槽形成面；50…机筒；52…对置面；54…引导沟槽；56…连通孔；58…加热器(加热部)；60…喷出部；61…喷嘴；62…喷出口；65…流道；70…开闭机构；72…驱动轴；73…阀体；74…阀驱动部；100…三维造型装置(塑化装置)；101…控制部；110…造型部；210…载物台；211…面；230…移动机构；310…注塑成型装置；311…沟槽形成面；320…材料生成部；321…扁平螺旋件；322…沟槽；23…材料流入口；324…加热器(加热部)；325…机筒；326…贯穿孔；327…对置面；329…驱动电机；330…注塑部；332…注塑缸；334…注塑柱塞；336…单向阀；338…注塑电机；340…成型模具；341…固定模具；342…热流道安装孔；345…浇口开口；348…可动模具；349…空腔；350…成型模具开闭部；358…模具开闭电机；359…挤出销；360…固定部；390…控制部；400…热流道；450…流道；AX…轴线(旋转轴)；M…电机；MR…原材料；RX…旋转轴。

Claims (11)

1.一种塑化装置，其特征在于，具备：

扁平螺旋件，其能够以旋转轴为中心而进行旋转，并具有形成有沟槽的沟槽形成面，且所述扁平螺旋件沿着所述旋转轴的方向的长度短于与沿着所述旋转轴的方向垂直的方向的长度；

机筒，其具有与所述沟槽形成面对置的对置面，并形成有与所述对置面连通的连通孔；

加热部，其对被供给至所述沟槽内的材料进行加热，

所述沟槽形成面包括具有与所述对置面的表面自由能相比而较低的表面自由能的区域。

2.如权利要求1所述的塑化装置，其特征在于，

所述沟槽形成面具有第一形成面和第二形成面，所述第二形成面位于与所述第一形成面相比而靠中心侧处，

所述对置面具有第一对置面和第二对置面，所述第一对置面与所述第一形成面对置，所述第二对置面与所述第二形成面对置并且位于与所述第一对置面相比而靠中心侧处，

所述第一形成面的表面自由能低于所述第一对置面的表面自由能，并且，所述第二形成面的表面自由能低于所述第二对置面的表面自由能。

3.如权利要求1所述的塑化装置，其特征在于，

所述沟槽形成面具有第一形成面、和位于与所述第一形成面相比而靠中心侧处的第二形成面，

所述对置面具有与所述第一形成面对置的第一对置面、和与所述第二形成面对置并且位于与所述第一对置面相比而靠中心侧处的第二对置面，

所述第一形成面的表面自由能低于所述第一对置面的表面自由能，并且，所述第二形成面的表面自由能高于所述第二对置面的表面自由能。

4.如权利要求1所述的塑化装置，其特征在于，

所述沟槽形成面具有第一形成面和第二形成面，所述第二形成面位于与所述第一形成面相比而靠中心侧处，

所述对置面具有第一对置面和第二对置面，所述第一对置面与所述第一形成面对置，所述第二对置面与所述第二形成面对置并且位于与所述第一对置面相比靠中心侧处，

所述第一形成面的表面自由能高于所述第一对置面的表面自由能，并且，所述第二形成面的表面自由能低于所述第二对置面的表面自由能。

5.如权利要求1至4中的任意一项所述的塑化装置，其特征在于，

在所述沟槽形成面以及所述对置面中的至少一方上被实施了覆膜处理或者切削处理。

6.如权利要求5所述的塑化装置，其特征在于，

作为所述覆膜处理，所述对置面被实施了金刚石涂层处理、铬涂层处理或者钛涂层处理中的至少任意一种处理。

7.如权利要求5所述的塑化装置，其特征在于，

作为所述覆膜处理，所述沟槽形成面被实施了氟涂层处理。

8.如权利要求1所述的塑化装置，其特征在于，

所述材料包含金属粒子以及陶瓷粒子中的至少任意一种。

9.如权利要求1所述的塑化装置，其特征在于，

所述沟槽形成面的表面自由能低于所述对置面的表面自由能的区域中的、表面自由能的差为4.6mJ/m²以上。

10.一种三维造型装置，其特征在于，具备：

喷嘴，其喷出利用权利要求1至9中的任意一项所述的塑化装置而被塑化后的所述材料；

工作台，其对从所述喷嘴被喷出的所述材料进行支承。

11.一种注塑成型装置，其特征在于，具备：

喷嘴，其喷出利用权利要求1至9中的任意一项所述的塑化装置而被塑化后的所述材料；

固定部，其对承接从所述喷嘴被喷出的所述材料的成型模具进行固定。