CN116890457A - 三维造型物的制造方法以及三维造型装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维造型物的制造方法以及三维造型装置。本发明的课题在于，通过粘合剂而被固化了的状态下的造型物的机械强度不充分，从而尤其有可能在轮廓部分处产生缺口等。所述三维造型物的制造方法具有：粉末层形成工序，将包含三维造型物的形成材料的粉末配置成层状以形成预定厚度的粉末层；成形体形成工序，向粉末层喷出包含使粉末彼此粘结的粘合剂的粘合剂液，以形成粉末彼此被粘结在一起的成形体。在成形体形成工序中，将针对于粉末层内的成形体的形成区域之中的作为形成区域的轮廓部的第一形成区域的每单位面积的粘合剂液的喷出量、和针对于所述轮廓部以外的第二形成区域的每单位面积的所述粘合剂液的喷出量设为互不相同的喷出量。

Description

三维造型物的制造方法以及三维造型装置

技术领域

本发明涉及一种三维造型物的制造方法以及三维造型装置。

背景技术

一直以来，例如像专利文献1所记载的那样，已知一种形成粉末层并从喷嘴向该粉末层中的三维造型物的造型区域喷出包含粘合剂的液体从而制造三维造型物的方法。

通过粘合剂而被固化了的状态下的造型物的机械强度并不充分，尤其是可能会在轮廓部分处产生缺口等。

专利文献1：日本特开2005-120475号公报

发明内容

根据本发明的一个方式，提供一种三维造型物的制造方法，其具有：粉末层形成工序，将包含三维造型物的形成材料的粉末配置成层状，以形成预定厚度的粉末层；成形体形成工序，向所述粉末层喷出包含使所述粉末彼此粘结的粘合剂的粘合剂液，以形成所述粉末彼此被粘结在一起的成形体，在所述成形体形成工序中，将针对于所述粉末层内的成形体的形成区域之中的作为所述形成区域的轮廓部的第一形成区域的每单位面积的所述粘合剂液的喷出量、和针对于所述轮廓部以外的第二形成区域的每单位面积的所述粘合剂液的喷出量设为互不相同的喷出量。

根据本发明的其他的一个方式，提供一种三维造型装置，其具备：造型台；粉末层形成部，其在所述造型台上形成粉末层；头，其向所述粉末层内的成形体的形成区域中喷出包含粘合剂的粘合剂液；控制部，其对所述头相对于所述造型台的移动以及喷出动作进行控制，所述控制部在向所述粉末层喷出所述粘合剂液而形成成形体的动作中，将针对于所述粉末层内的所述成形体的形成区域之中的作为所述形成区域的轮廓部的第一形成区域的每单位面积的所述粘合剂液的喷出量、和针对于所述轮廓部以外的第二形成区域的每单位面积的所述粘合剂液的喷出量设为互不相同的喷出量。

附图说明

图1为实施方式的三维造型装置的概要结构图。

图2为实施方式的三维造型物的制造方法的工序图。

图3为实施方式的三维造型物的制造方法的流程图。

图4为表示造型数据和从头3喷出的液滴之间的关系的示意图。

图5为表示粉末层500内的粘合剂液的分布状态的示意俯视图。

图6为表示补正造型数据MD1的图。

图7为表示使用了图6所示的补正造型数据MD1的情况下的粉末层500内的粘合剂液的分布状态的示意俯视图。

图8为表示补正造型数据的其他示例的示意图。

图9为表示配置有数据D11、D12、D13、D14的点及其周围的点的图。

图10为利用实施例而制作出的造型物的样品的截面照片。

具体实施方式

以下，利用附图而对三维造型物的制造方法的实施方式进行说明。

另外，本发明的范围并未被限定为以下的实施方式，而是能够在本发明的技术思想的范围内任意地进行变更。此外，在以下的附图中，为了使各个结构易于理解，从而使实际的结构与各个结构中的比例尺和数量等有所不同。

图1为本实施方式的三维造型装置的概要结构图。

图1以及后述的各个图上的图中的X方向为水平方向，并对应于供给单元8的往返移动方向。X方向中的X1方向对应于去程方向，X2方向对应于返程方向。Y方向为水平方向且为与X方向正交的方向，并对应于辊6的旋转轴的延伸方向。Z方向为铅直方向，并对应于粉末层500的层叠方向。

本说明书中的“三维造型”是指，表示形成所谓的立体造型物的方式，例如也包括形成平板状、以及尽管是所谓的二维形状的形状但具有厚度的形状。

三维造型装置1为通过使多个粉末层500层叠从而对三维造型物进行制造的三维造型装置。如图1所示，本实施例的三维造型装置1具备具有造型台9的台单元10、向造型台9供给三维造型物的造型材料的供给单元8、以及对台单元10以及供给单元8的动作进行控制的控制部12。三维造型装置1与个人计算机等外部装置20电连接。三维造型装置1能够经由外部装置20而受理来自用户的指示。

造型台9通过控制部12的控制而能够在Z方向上进行移动。造型台9的上表面被设为造型面9a。三维造型装置1将造型面9a配置在相对于台单元10的上表面部10a而在Z方向上降低了预定的距离的位置上，并从供给单元8向造型面9a供给包含三维造型物的形成材料的粉末50，以形成一层的量的粉末层500。然后，通过反复实施造型台9以预定的距离量而向下方的移动和粉末50从供给单元8的供给，从而对粉末层进行层叠。图1示出了反复实施粉末层501、502、503、504这四层的量的粉末层形成动作从而在造型面9a之上形成了三维造型物的成形体S的状况。

供给单元8能够沿着导杆11而在X方向上进行往返移动。供给单元8具备粉末供给部2，所述粉末供给部2向造型台9供给包含金属或陶瓷、树脂等三维结构物的形成材料的粉末50。本实施方式的供给单元8作为粉末供给部2而具备位于供给单元8的X1方向的顶头侧端部的粉末供给部2A、和位于X2方向的顶头侧端部的粉末供给部2B。

供给单元8具备辊6。辊6能够对被供给至造型台9的粉末50进行压缩及平整。作为辊6，本实施方式的供给单元8具备位于X轴方向上的粉末供给部2A的附近的辊6A、和位于X轴方向上的粉末供给部2B的附近的辊6B。在本实施方式中，两个粉末供给部2A、2B和两个辊6A、6B构成了在造型台9上形成粉末层500的粉末层形成部。供给单元8也可以代替辊6而具备能够对供给至造型台9的造型材料进行平整的刮板。

供给单元8具备头3，所述头3从喷嘴向三维造型物的形成区域P中喷出包含使由粉末供给部2供给的粉末50粘合的粘合剂的粘合剂液。在本实施方式中，作为头3而具备位于X轴方向上的辊6A的旁边的头3A、和位于X轴方向上的辊6B的旁边的头3B。在本实施方式的情况下，从头3A以及头3B喷出的液体为共用的液体。

从头3喷出的粘合剂液为，作为粘合剂而包含紫外线固化树脂的液体。粘合剂液并未被限定于包含紫外线固化树脂的液体，也可以使用作为粘合剂而包含热固化树脂的液体、或使作为粘合剂的固体的树脂被溶解于挥发性的溶剂中而得到的液体等。

供给单元8具备紫外线照射部4，所述紫外线照射部4向X轴方向上的头3A与头3B之间的位置照射能够使紫外线固化树脂固化的紫外线。虽然本实施例的供给单元8为具备一个紫外线照射部4的结构，但也可以为具备两个以上的紫外线照射部4的结构。供给单元8也能够根据所使用的液体的种类等而设为不具备紫外线照射部4的结构。供给单元8也能够设为，代替紫外线照射部4而具备用于使热固化树脂固化的加热器或用于使粘合剂液中的溶剂挥发的加热器的结构。

如图1所示，在本实施方式的供给单元8中，各个结构部件在X轴方向上排列，并且以关于供给单元8的X轴方向的中心而左右对称的方式被配置。通过设为该结构，从而本实施方式的三维造型装置1能够执行使供给单元8向X1方向移动以形成成形体S的工序、和使供给单元8向X2方向移动以形成成形体S的工序的双方。

作为在三维造型装置1中可使用的造型材料的粉末，能够使用例如镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)的单体粉末、或者包含一种以上的这些金属的合金(马氏体时效钢、不锈钢(SUS)、钴铬钼、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金)的粉末、它们的混合粉末。

此外，造型材料的粉末也可以包含陶瓷粉末。作为陶瓷粉末，能够优选地使用例如二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、氮化硅等的粉末。

作为可用作造型材料的树脂粉末、或者粘合剂液中所含有的粘合剂，例如能够优选地使用PMMA(亚克力)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、ASA(丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯)、PLA(聚乳酸)、PEI(聚醚酰亚胺)、PC(聚碳酸酯)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PA(聚酰胺)、EP(环氧树脂)、PPS(聚苯硫醚)、PS(聚苯乙烯)、石蜡、PVA(聚乙烯醇)、羧甲基纤维素、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯等。此外，例如能够将烯酸树脂、环氧树脂、硅树脂、纤维素类树脂或其他的合成树脂等单独或进行组合来使用。而且，能够使用热固化树脂或紫外线固化树脂，所述紫外线固化树脂为如丙烯酸等那样的使用不饱和双键的自由基聚合的类型或环氧树脂等使用阳离子聚合的类型的紫外线固化树脂。

作为粘合剂液中所含有的溶剂，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、乙酸异丁酯等醋酸酯类；苯、甲苯、二甲苯等芳烃类；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；四烷基醋酸铵类；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；四烷基醋酸铵(例如，四丁基醋酸铵等)等离子液体等，能够使用从这些溶剂中选出的一种、或将两种以上组合来使用。

接下来，参照图2至图9而对能够使用图1的三维造型装置1来执行的三维造型物的制造方法的一个示例进行说明。图2示出了形成成形体S中的粉末层500中的粉末层502的工序的一个示例。图3为本实施方式的三维造型物的制造方法的流程图。

如图3所示，本实施方式的三维造型物的制造方法具有步骤S110、S10、S130、S140、S150、S160、S170这七个工序。

首先，在步骤S110的造型数据输入工序中，输入所制造的三维造型物的造型数据。虽然三维造型物的造型数据的输入源并未被特别限定，但是能够使用外部装置20而将造型数据输入至三维造型装置1中。从外部装置20被供给的造型数据被输入至控制部12。

接下来，在步骤S120的粉末层形成工序中，三维造型装置1在控制部12的控制下从粉末供给部2向造型台9的造型面9a供给粉末50，并且，通过利用辊6而对材料进行压缩以使之平整，从而形成粉末层500。图2的最上方的状态表示向X1方向移动供给单元8以形成了粉末层502的状态。在此，在向X1方向移动供给单元8以形成粉末层500的情况下，通过从粉末供给部2A供给粉末，并且利用辊6A而对粉末进行压缩以使之平整，从而形成粉末层500。另一方面，在向X方向移动供给单元8以形成粉末层500的情况下，通过从粉末供给部2B供给粉末，并且利用辊6B而对粉末进行压缩以使之平整，从而形成粉末层500。

接下来，通过步骤S130的粘合剂液喷出工序以及步骤S140的粉末粘结工序而在粉末层502上形成成形体S。即，步骤S130以及S140构成本实施方式中的成形体形成工序。成形体S为构成粉末层502的粉末彼此通过粘合剂被粘结而成的预定形状的结构体、且为所谓的生体。

在步骤S130的粘合剂液喷出工序中，从头3的喷嘴向粉末层500中的成形体S的形成区域P喷出包含粘合剂的粘合剂液。从图2的上方起第二个的状态表示在向X1方向移动供给单元8的同时从头3的喷嘴向粉末层502的形成区域P喷出粘合剂液的状态。在此，在向X1方向移动供给单元8以形成粉末层500的情况下，从头3A喷出粘合剂液。另一方面，在向X2方向移动供给单元8以形成粉末层500的情况下，从头3B喷出粘合剂液。

在步骤S140的粉末粘结工序中，对喷出到粉末层500中的三维造型物的形成区域P上的粘合剂液进行处理，并使粉末50与粘合剂一起进行粘结。在本实施方式中，从紫外线照射部4向粉末层500中的三维造型物的形成区域P照射紫外线，并使粘合剂液所包含的粘合剂固化。图2的最下方的状态表示在向X1方向移动供给单元8的同时从紫外线照射部4朝向粉末层502中的三维造型物的形成区域P照射紫外线的状态。

另外，粉末的粘结并未被限定为利用紫外线而使粘合剂液所包含的紫外线固化树脂固化并使粉末50粘结的情况。如上文所述，也可以使用作为粘合剂而包含热固化树脂的液体、或作为粘合剂的固体的树脂被溶解于挥发性的溶剂中而得到的液体等。在使用热固化树脂或被溶解于溶剂中的树脂的情况下，供给单元8也可以代替紫外线照射部4而具备用于使热固化树脂固化的加热器、或用于使粘合剂液中的溶剂挥发的加热器，并对所喷出的粘合剂液进行热处理，从而使粉末50与粘合剂一起进行粘结。

然后，在步骤S150的造型数据是否结束的判断工序中，在三维造型装置1的控制部12中，对基于在步骤S110中所输入的造型数据而进行的粉末层500的形成是否全部结束进行判断。在判断为粉末层500的形成尚未全部结束的情况下，返回至步骤S120的粉末层形成工序，并形成下一个粉末层500。另一方面，在判断为粉末层500的形成全部结束了的情况下，前进至步骤S160的脱脂工序。

在此，参照图4至图9而进一步对本实施方式中的步骤S130的粘合剂液喷出工序进行详细说明。

图4为表示造型数据与从头3喷出的液滴的关系的示意图。

在粘合剂液喷出工序中，三维造型装置1的控制部12执行如下的处理，即，根据从外部装置20被输入的造型数据MD并通过对头3进行控制而使粘合剂液喷出，从而形成粉末层一层的量的成形体S。在本实施方式中，控制部12通过所谓的光栅扫描方式而实施成形体形成处理，所述光栅扫描方式为，在使头3在X方向上移动的同时实施粘合剂液的喷出并在液滴以一行的量向X方向的喷出结束后使头3向Y方向移动一个点的量、从而针对该行而实施液滴的喷出的方式。

在图4中，上部表示造型数据MD，下部表示基于造型数据MD而被形成的一层的量的成形体S。造型数据MD的各个网格表示成形体S的各个坐标。当从头3喷出的粘合剂液喷落在由造型数据MD指定的坐标上时，也会润湿扩散至其周围的坐标。因此，喷落在各个坐标上的粘合剂液在分别与周围的坐标的粘合剂液重合的同时形成成形体S。被形成在各个坐标上的点的直径例如为每一点50μm。

在此，图5为表示粉末层500内的粘合剂液的分布状态的示意俯视图。在图5中，示出了粉末层500中的成形体S的形成区域P。被喷出至形成区域P上的粘合剂液B渗透到粉末50的间隙中，并将多个粉末50包入其中而对它们进行保持。如图4所示，由于在形成区域P的轮廓部中相邻的点彼此重叠的面积较小，因此，若和与轮廓部相比靠内侧的区域的点相比，则存在于一个点内的粘合剂液变少。其结果为，如图5所示，若对位于成为形成区域P的轮廓部的第一形成区域P1中的粉末50和位于与轮廓部相比靠内侧的第二形成区域P2中的粉末50进行比较，则附着在第一形成区域P1的粉末50上的粘合剂液B少于附着在第二形成区域P2的粉末50上的粘合剂液B。由此，在第一形成区域P1中，使粉末50彼此粘结的粘合剂的量相对变少。

当成为成形体S的轮廓部的第一形成区域P1中的粘合剂量变少时，在成形体S的表面附近，粉末50彼此的粘结力会变弱。在成形体S的形成之后，执行从成形体S的表面上去除未粘结的粉末50的工序、以及将成形体S搬运至烧结炉的工序。当在成形体S的表面附近粉末50的粘结力较弱时，有可能会因粉末50从成形体S的表面上被过度地去除、或者成形体S的表层部分欠缺而使成形体S的形状被损坏。

因此，在本实施方式的三维造型物的制造方法中，将针对于粉末层500内的成形体S的形成区域P之中的作为形成区域P的轮廓部的第一形成区域P1的每单位面积的粘合剂液B的喷出量、和针对于轮廓部以外的第二形成区域P2的每单位面积的粘合剂液B的喷出量设为互不相同的喷出量。根据该方法，能够在第一形成区域P1和第二形成区域P2中相互独立地对粘合剂液B的喷出量进行控制。因此，能够使针对于第一形成区域P1而供给的粘合剂的量相对地增加。

例如，在步骤S130的粘合剂液喷出工序中，使用图6所示的补正造型数据MD1。补正造型数据MD1为与图5所示的形成区域P对应的造型数据。在补正造型数据MD1中，在与形成区域P的最外周相距两个点的量的轮廓部中，配置有使相对较多量的粘合剂液B从头3喷出的数据D1，且在与轮廓部相比靠内侧的区域中，配置有使相对较少量的粘合剂液B从头3喷出的数据D2。在补正造型数据MD1中，与最外周相距两个点的量的框状的区域对应于第一形成区域P1，补正造型数据MD1的中央部的4点×4点的区域对应于第二形成区域P2。

补正造型数据MD1在控制部12中通过对从外部装置20输入的造型数据MD进行补正从而被生成。即，控制部12对被输入的造型数据MD中的成形体的形成区域进行检测，并对形成区域的轮廓部进行检测。然后，在成形体的形成区域之中，在与轮廓部对应的区域上配置使头3喷出相对较多量的数据D1，且在与轮廓部以外的区域对应的区域上配置使头3喷出相对较少量的数据D2。控制部12既可以基于原始的造型数据MD而生成数据D1、D2双方的数据，也可以仅生成任意一方的数据。此外，补正造型数据MD1也可以在外部装置20中被生成。

图7为表示使用了图6所示的补正造型数据MD1的情况下的粉末层500内的粘合剂液的分布状态的示意俯视图。

如图7所示，通过基于补正造型数据MD1而使粘合剂液B向粉末层500喷出，从而能够在作为形成区域P的轮廓部的第一形成区域P1中配置较多的粘合剂液B。由此，能够使适当的量的粘合剂液B也附着在位于第一形成区域P1的粉末50上。其结果为，能够在成形体S的表面附近使粉末50彼此充分牢固地粘结。由于能够提高成形体S的表面上的机械强度，因此，能够抑制由粉末50从成形体S的表面上脱落而引起的形状不良的发生。由于提高了成形体S自身的强度，因此，易于从成形体S上去除未粘结的粉末50。此外，成形体S的操作性变得容易。而且，由于在整个成形体S上粘合剂量变得更加均匀，因此，能够在成形体S的脱脂工序以及烧成工序中抑制热变形以及密度不均。其结果为，能够制造在强度、精度、质感等的品质上较为优异的三维造型物。

在图7所示的示例中，与图5所示的示例相比，通过使第一形成区域P1中的每单位面积的粘合剂液B的喷出量增加，从而优化了第一形成区域P1和第二形成区域P2中的粘合剂液B的分布。并不限于该方法，也可以通过使第二形成区域P2中的每单位面积的粘合剂液B的喷出量减少，从而优化第一形成区域P1和第二形成区域P2的粘合剂液B的分布。例如，在粘合剂液B的粘合剂浓度过高的情况下，有时会在轮廓部以外的第二形成区域P2中产生因粘合剂过多而引起的缺陷。在这样的情况下，通过减少第二形成区域P2中的粘合剂量，从而能够在成形体S的整体上抑制缺陷的发生。

在本实施方式中，每单位面积的粘合剂液B向粉末层500的喷出量能够通过使粘合剂液B的液滴的大小发生变化而进行变动。或者，每单位面积的粘合剂液B向粉末层500的喷出量能够通过使粘合剂液B的液滴的滴落数量发生变化而进行变动。

粘合剂液B的喷出量的调节方法能够基于粉末50以及粘合剂液B的物理性质、供给单元8的扫描速度等来进行选择。即使是上述的任意的调节方法，也能够容易地对粘合剂液B的喷出量进行调节。

在本实施方式的三维造型物的制造方法中，也可以进一步基于形成区域P的形状而在轮廓部内的各个位置上使每单位面积的粘合剂液B的喷出量有所不同。以下，参照图8来进行说明。图8为表示补正造型数据的其他示例的示意图。

图8所示的补正造型数据MD2基于同一平面形状的造型数据而被生成。在补正造型数据MD2的形成区域P中，除去中央部的3点×3点的区域以外的区域为作为轮廓部的第一形成区域P1。中央部的3点×3点的区域为轮廓部以外的第二形成区域P2。

而且，在补正造型数据MD2中，根据第一形成区域P1内的位置而配置有使每单位面积的粘合剂液B的喷出量进行增减的数据。在补正造型数据MD2中，在第一形成区域P1上配置有使头3的喷出量相对增加的数据D1。而且，如图8所示，数据D1包括四种数据D11、D12、D13、D14。四种数据D11～D14根据第一形成区域P1内的点的位置而被分配至各个点。

在四种数据D11～D14之中，从头3被喷出的粘合剂液B的量互不相同。虽然在本实施方式中对数据D1包括四种数据D11～D14的情况进行了说明，但并未被限定于该结构，也可以将喷出量的阶段设为三个阶段以下、或者五个阶段以上。

图9为表示配置有数据D11、D12、D13、D14的点及其周围的点的图。

配置有数据D11的点为，在形成区域P的轮廓部之中周围的粘合剂液B最少的点。例如为，位于以一个点的量的宽度而向形成区域P的外侧突出的部分的顶端的点。在该点中，在周围的8个点中的7个点上配置有不喷出粘合剂液B的数据D0。由于从相邻的点的液滴被供给的粘合剂液B的量最少，因此，与其他的数据D12～D14相比，数据D11被设为从头3喷出的粘合剂液B的量最多的数据。

配置有数据D12的点为，在形成区域P的轮廓部之中周围的粘合剂液B最多的点。例如为，在形成区域P的外周缘中位于向形成区域P的内侧凹陷的凹部的最深的位置、或者凹角的顶部处的点。在该点中，在周围的8个点中的7个点上配置有喷出粘合剂液B的数据D1。由于从相邻的点的液滴被供给的粘合剂液B的量最多，因此，与其他的数据D11、D13、D14，数据D12被设为从头3喷出的粘合剂液B的量最少的数据。但是，若对数据D12和第二形成区域P2的数据D2进行比较，则数据D12的一方从头3喷出的粘合剂液B的量更多。

配置有数据D13的点为，在形成区域P的轮廓部之中在周围的点的三分之一左右被喷出粘合剂液B的点。例如为，在形成区域P的外周缘中位于向形成区域P的外侧突出的角部处的点。在该点中，仅在周围的8个点中的3个点上被喷出粘合剂液B。由于从相邻的点的液滴被供给的粘合剂液B的量较少，因此，对应于数据D13而从头3被喷出的粘合剂液B的量少于对应于数据D11的喷出量、且多于对应于数据D12的喷出量。

配置有数据D14的点为，在形成区域P的轮廓部之中在周围的点的三分之二左右被喷出粘合剂液B的点。例如为，在形成区域P的外周缘中位于直线上的边缘的点。在该点中，在周围的8个点中的5个点上被喷出粘合剂液B。由于从相邻的点的液滴被供给的粘合剂液B的量较多，因此，对应于数据D14而从头3被喷出的粘合剂液B的量少于对应于数据D11的喷出量，且多于对应于数据D13的喷出量。数据D14对应于数据D11～D14中的平均喷出量。当设定数据D11～D13中的喷出量时，也可以以数据D14的喷出量为基准来进行增减。

根据以上内容，对应于数据D11～D14的喷出量以数据D11为最多，并按照数据D13、D14、D12的顺序而变少。即，使用补正造型数据MD2的三维造型物的制造方法为，在作为形成区域P的轮廓部的第一形成区域P1内的各个位置上根据该位置的周围的被喷出了粘合剂液B的区域和未被喷出粘合剂液B的区域之间的面积比率而使粘合剂液B的喷出量有所不同的制造方法。

根据该制造方法，能够将适量的粘合剂液B供给至成形体S的轮廓部中的微细的形状部分。由此，即使关于微细的形状部分，也能够形成具有足够强度的成形体S。

以上说明的上述的步骤S110至步骤S150利用图1表示的三维造型装置1而被执行，在造型台9上形成了作为生体的成形体S。

接下来，在步骤S160的脱脂工序中，利用烧结炉等而对成形体S所包含的粘合剂等树脂成分进行脱脂。步骤S160的脱脂工序也可以利用烧结炉以外的装置来执行。此外，脱脂的方法除了通过加热而使树脂成分挥发的方法之外，也能够采用将成形体S浸渍在溶剂中而使树脂成分溶解的方法等。在制造树脂制的三维造型物的情况下等，也可以根据制造的三维造型物的种类等而省略步骤S160的脱脂工序。

在步骤S170的烧结工序中，在烧结炉等中对在步骤S160的脱脂工序中被实施了脱脂的成形体S进行加热，以对材料进行烧结。即使在执行了步骤S160的脱脂工序之后还残留有成形体S的粘合剂等树脂成分的情况下，该树脂成分也会伴随着步骤S170的烧结工序的执行而被去除。随着步骤S170的烧结工序的结束，而使本实施方式的三维造型物的制造方法结束。

以上，虽然参照附图而对该公开的实施方式进行了详细叙述，但具体的结构并不限于该实施方式，只要不脱离该公开的主旨，则也可以进行变更、置换、删除等。

虽然在上述的说明中，以粘合剂液的粘合剂浓度为固定的情况作为前提，并通过对粘合剂液的喷出量进行调节从而适当地调节了粘合剂的量，但并未被限定于此。也可以通过喷出对例如作为粘合剂的紫外线固化树脂或热固化树脂、被熔解在溶剂中的固体的树脂的浓度进行改变而得到的粘合剂液，来对粘合剂的量进行调节。

实施例

通过粘合剂喷射金属3D打印机(三维造型装置)，从而实施了金属制三维造型物的制作。

所使用的金属粉末为，爱普生原子公司制的不锈钢粉末(组分：17-4PH、粒径：直径大约7μm、组分：铬16％、铜4％、镍4％、锰0.5％、硅0.5％、铌0.3％、钴0.25％、钼0.10％、铁剩余部分)。粘合剂油墨使用了包含7％的丙烯酸类树脂、表面活性剂等的水系油墨。打印头使用了喷嘴密度为300dpi的精工爱普生公司制喷墨头。

通过上述的装置以及条件而实施了长方体形状(长40mm×宽16mm×高8mm)的生体样品的造型。各层的形状为长方形(长40mm×宽16mm)，且将粘合剂液的液滴配置成网格状。关于粘合剂液的喷出量，准备三个标准，且针对于粉末层的粉末非占有体积，而以60％、68％、76％这三种填充条件而实施了造型。每层的粉末层厚度设为30μm。所制作出的生体能够经过脱脂、烧结工序(脱脂：450℃、氮气中、2小时、烧成：1250℃、氩气氛中、3小时)而最终得到金属长方体。

在图10中，示出了将三种样品在长度方向上的中央部(距两端大约20mm)切断而实施了截面观察的结果。

在粘合剂量为填充60％的样品1的情况下，边缘部分变圆，且为不完整的造型。作为其原因，可以考虑生体的操作性、以及粉末层形成时的粉末层形成稳定性等几个因素。

在粘合剂量为填充68％的样品2以及粘合剂量为填充76％的样品3中，边缘形状接近矩形，从而能够实现形状稳定性较高的造型。样品3获得了与样品2相比而更稳定的形状。

另一方面，在用显微镜观察了造型物的内部结构时，填充68％的样品2的空位等缺陷最少，而在填充60％的样品1和填充76％的样品3的情况下，在内部确认到了空位、或被认为是粉末层形成时的缺陷的部分。

根据以上的结果可以认为，在造型物的内部中存在粘合剂填充量的适当值，与此相对，在造型物的轮廓部中，粘合剂填充量优选为高于上述的适当值，并且期望在轮廓部处多喷出粘合剂液。

考虑到以上的结果，在粘合剂喷射金属3D打印机中准备了针对每个场所而变更粘合剂液的喷出量的控制功能。作为改变喷出量的方法，能够选择改变油墨液滴的体积的方法和改变微小的油墨液滴的液滴数量的方法。

使用上述的补正功能，将造型物的轮廓部3个网格的量(63μm)的区域以相当于76％的粘合剂填充量而进行补正处理，并将除此以外的区域以68％的粘合剂填充量而进行了颗粒粘合。在与之前的实验同样地实施了截面切断以及显微镜观察时，在造型物的内部几乎未确认到缺陷等，而且，边缘部的形状被形成为矩形形状，从而能够确认本发明的效果。

符号说明

50…粉末；500、501、502、503、504…粉末层；B…粘合剂液；P…形成区域；P1…第一形成区域；P2…第二形成区域；S…成形体。

Claims (12)

1.一种三维造型物的制造方法，具有：

粉末层形成工序，将包含三维造型物的形成材料的粉末配置成层状，以形成预定厚度的粉末层；

成形体形成工序，向所述粉末层喷出包含使所述粉末彼此粘结的粘合剂的粘合剂液，以形成所述粉末彼此被粘结在一起的成形体，

在所述成形体形成工序中，将针对于所述粉末层内的成形体的形成区域之中的作为所述形成区域的轮廓部的第一形成区域的每单位面积的所述粘合剂液的喷出量、和针对于所述轮廓部以外的第二形成区域的每单位面积的所述粘合剂液的喷出量设为互不相同的喷出量。

2.如权利要求1所述的三维造型物的制造方法，其中，

在所述成形体形成工序中，基于所述形成区域的形状而在所述轮廓部内的各个位置上使每单位面积的所述粘合剂液的喷出量有所不同。

3.如权利要求2所述的三维造型物的制造方法，其中，

在所述轮廓部内的各个位置处，根据所述位置的周围的被喷出所述粘合剂液的区域与不被喷出所述粘合剂液的区域之间的面积比率，而使所述粘合剂液的喷出量有所不同。

4.如权利要求1至3中的任意一项所述的三维造型物的制造方法，其中，

在所述成形体形成工序中，通过使所述粘合剂液的液滴的大小发生变化从而使每单位面积的所述粘合剂液的喷出量进行变动。

5.如权利要求1至3中的任意一项所述的三维造型物的制造方法，其中，

在所述成形体形成工序中，通过使所述粘合剂液的滴落数量发生变化从而使每单位面积的所述粘合剂液的喷出量进行变动。

6.如权利要求1所述的三维造型物的制造方法，其中，

在所述成形体形成工序中，使所述第二形成区域中的每单位面积的所述粘合剂液的喷出量少于所述第一形成区域中的每单位面积的所述粘合剂液的喷出量。

7.一种三维造型装置，具备：

造型台；

粉末层形成部，其在所述造型台上形成粉末层；

头，其向所述粉末层内的成形体的形成区域中喷出包含粘合剂的粘合剂液；

控制部，其对所述头相对于所述造型台的移动以及喷出动作进行控制，

所述控制部在向所述粉末层喷出所述粘合剂液以形成成形体的动作中，将针对于所述粉末层内的所述成形体的形成区域之中的作为所述形成区域的轮廓部的第一形成区域的每单位面积的所述粘合剂液的喷出量、和针对于所述轮廓部以外的第二形成区域的每单位面积的所述粘合剂液的喷出量设为互不相同的喷出量。

8.如权利要求7所述的三维造型装置，其中，

所述控制部基于所述形成区域的形状而在所述轮廓部内的各个位置上使每单位面积的所述粘合剂液的喷出量有所不同。

9.如权利要求8所述的三维造型装置，其中，

所述控制部在所述轮廓部内的各个位置处，根据所述位置的周围的被喷出所述粘合剂液的区域和不被喷出所述粘合剂液的区域之间的面积比率，而使所述粘合剂液的喷出量有所不同。

10.如权利要求7至9中的任意一项所述的三维造型装置，其中，

所述控制部通过使所述粘合剂液的液滴的大小发生变化从而使每单位面积的所述粘合剂液的喷出量进行变动。

11.如权利要求7所述的三维造型装置，其中，

所述控制部通过使所述粘合剂液的滴落数量发生变化从而使每单位面积的所述粘合剂液的喷出量进行变动。

12.如权利要求7所述的三维造型装置，其中，

所述控制部使所述第二形成区域中的每单位面积的所述粘合剂液的喷出量少于所述第一形成区域中的每单位面积的所述粘合剂液的喷出量。