CN117621447A - 三维造型系统及三维造型物的制造方法 - Google Patents

三维造型系统及三维造型物的制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种三维造型系统以及三维造型物的制造方法,能够增大造型面与从第一喷出部及第二喷出部喷出的造型材料的界面的强度,并能够减少第一造型物和第二造型物的翘曲。一种三维造型系统,包括第一喷出部和第二喷出部、工作台、加热部及控制部,所述控制部进行:造型处理,使塑化温度互不相同的造型材料从第一喷出部和第二喷出部喷出,从而在造型面对第一造型物和第二造型物进行造型;及加热处理,以互不相同的温度对从第一喷出部喷出的造型材料和从第二喷出部喷出的造型材料进行加热,所述造型处理以从第一喷出部喷出的造型材料堆积于造型面的期间和从第二喷出部喷出的造型材料堆积于造型面的期间重叠的方式进行。

Description

三维造型系统及三维造型物的制造方法
技术领域
本发明涉及三维造型系统以及三维造型物的制造方法。
背景技术
已知有一种三维造型系统,该三维造型系统通过朝向工作台喷出塑化后的材料并使其固化而对三维造型物进行造型。
例如,在专利文献1中记载有下述的造型装置:具备用于将利用预热器加热并熔融后的热塑性的材料挤出到基台上的挤出喷嘴,并且,挤出喷嘴构成为能够根据预先设定的形状数据进行扫描,在基台上固化的材料上进一步层叠熔融的材料来制作三维物体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-192710号公报
已知有搭载多个上述那样的挤出喷嘴并同时对多个造型物进行造型的被称为复制造型的技术。在喷出互不相同的材料而同时对多个造型物进行造型的情况下,由于材料的塑化温度不同,因此基台与所喷出的材料的界面的强度、造型物的翘曲成为问题。
发明内容
本发明所涉及的三维造型系统的一方面为,
包括:
第一喷出部和第二喷出部,具有塑化部和喷嘴,该塑化部使材料塑化而生成造型材料,该喷嘴喷出所述造型材料;
工作台,具有造型面,在所述造型面堆积所述造型材料;
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,控制所述第一喷出部和所述第二喷出部,
所述控制部进行下述的处理:
造型处理,控制所述第一喷出部和所述第二喷出部而使塑化温度互不相同的所述造型材料从所述第一喷出部和所述第二喷出部喷出,从而在所述造型面对第一造型物和第二造型物进行造型;以及
加热处理,控制所述加热部,从而使其以互不相同的温度对从所述第一喷出部喷出的所述造型材料和从所述第二喷出部喷出的所述造型材料进行加热,
所述造型处理以如下方式进行:从所述第一喷出部喷出的所述造型材料堆积于所述造型面的期间和从所述第二喷出部喷出的所述造型材料堆积于所述造型面的期间重叠。
本发明所涉及的三维造型物制造方法的一方面为,
进行下述的工序:
造型工序,从使材料塑化而生成造型材料并喷出所述造型材料的第一喷出部和第二喷出部喷出塑化温度互不相同的所述造型材料,从而在工作台的造型面上对第一造型物和第二造型物进行造型;以及
加热工序,以互不相同的温度对从所述第一喷出部喷出的所述造型材料和从所述第二喷出部喷出的所述造型材料进行加热,
以如下方式进行所述造型工序:从所述第一喷出部喷出的所述造型材料堆积于所述造型面的期间和从所述第二喷出部喷出的所述造型材料堆积于所述造型面的期间重叠。
附图说明
图1是示意性地表示本实施方式所涉及的三维造型系统的立体图。
图2是示意性地表示本实施方式所涉及的三维造型系统的剖视图。
图3是示意性地表示本实施方式所涉及的三维造型系统的平头螺旋件的立体图。
图4是示意性地表示本实施方式所涉及的三维造型系统的桶形件的俯视图。
图5是示意性地表示本实施方式所涉及的三维造型系统的俯视图。
图6是示意性地表示本实施方式所涉及的三维造型系统的俯视图。
图7是用于说明本实施方式所涉及的三维造型系统的动作的流程图。
图8是用于说明本实施方式所涉及的三维造型系统的造型层形成处理的剖视图。
图9是示意性地表示本实施方式的第一变形例所涉及的三维造型系统的剖视图。
图10是用于说明本实施方式的第一变形例所涉及的三维造型系统的动作的流程图。
图11是示意性地表示本实施方式的第二变形例所涉及的三维造型系统的剖视图。
图12是用于说明本实施方式的第二变形例所涉及的三维造型系统的动作的流程图。
图13是示意性地表示本实施方式的第三变形例所涉及的三维造型系统的俯视图。
图14是示意性地表示本实施方式的第四变形例所涉及的三维造型系统的俯视图。
图15是用于说明本实施方式的第四变形例所涉及的三维造型系统的动作的流程图。
图16是示意性地表示本实施方式的第五变形例所涉及的三维造型系统的俯视图。
附图标记说明
10…喷出部;10a…第一喷出部;10b…第二喷出部;20…工作台;22…造型面;22a…第一区域;22b…第二区域;23…长边;24…对角线;30…移动部;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…控制部;70…清洁机构;72…第一清洁部;74…第二清洁部;80…旋转机构;100…三维造型系统;110…材料供给部;120…塑化部;122…螺旋件罩;124…驱动电机;126…轴;130…平头螺旋件;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…桶形件;142…相对面;144…第二槽;146…连通孔;148…外周;150…加热器;160…喷嘴;162…喷嘴流路;164…喷嘴开口;170…第一加热部;172…隔热部件;174…下部板;176…加热器;176a…第一部分;176b…第二部分;178…上部板;180…第二加热部;182a…第一贯通孔;182b…第二贯通孔;184…加热器;184a…第一部分;184b…第二部分;184c…第三部分;186…隔热部件;200、300、400、500、600…三维造型系统
具体实施方式
以下,使用附图对本发明的优选的实施方式进行详细说明。需要说明的是,以下说明的实施方式并非对权利要求书所记载的本发明的内容进行不当限定。另外,以下说明的全部结构并不一定都是本发明的必需构成要件。
1.三维造型系统
1.1.整体的结构
首先,一边参照附图,一边对本实施方式所涉及的三维造型系统进行说明。图1是示意性表示本实施方式所涉及的三维造型系统100的立体图。图2是示意性地表示本实施方式所涉及的三维造型系统100的图1的II-II线剖视图。
需要说明的是,在图1和图2中,作为相互正交的三个轴而示出了X轴、Y轴以及Z轴。X轴方向和Y轴方向例如是水平方向。Z轴方向例如是铅垂方向。
如图1和图2所示,三维造型系统100例如包括喷出部10、工作台20、移动部30、支承部件40、加热部50以及控制部60。
三维造型系统100一边从喷出部10朝向工作台20喷出塑化后的造型材料,一边驱动移动部30而使喷出部10与工作台20的相对位置变化。由此,三维造型系统100在工作台20上对第一造型物M1和第二造型物M2进行造型作为所期望的形状的三维造型物。三维造型系统100例如是材料挤出方式(MEX)的三维造型系统。
三维造型系统100包括第一喷出部10a和第二喷出部10b作为喷出部10。在图示的例子中,第一喷出部10a和第二喷出部10b在X轴方向上排列。第一喷出部10a和第二喷出部10b的结构例如相同。第一喷出部10a例如喷出构成第一造型物M1的造型材料。第二喷出部10b例如喷出构成第二造型物M2的造型材料。
喷出部10例如具有材料供给部110、塑化部120和喷嘴160。
在材料供给部110中投入颗粒状或粉末状的材料。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。
如图2所示,材料供给部110和塑化部120通过设置于材料供给部110的下方的供给路径112而连接。投入到材料供给部110的材料经由供给路径112供给到塑化部120。
塑化部120例如具有螺旋件罩122、驱动电机124、平头螺旋件130、桶形件140以及加热器150。塑化部120对从材料供给部110供给的固体状态的材料进行塑化,生成具有流动性的膏状的造型材料,并供给至喷嘴160。
需要说明的是,所谓塑化,是包含熔融的概念,就是使其从固体变化为具有流动性的状态。具体而言,在为发生玻璃化转变的材料的情况下,所谓塑化就是使材料的温度为玻璃化转变温度以上。在为不发生玻璃化转变的材料的情况下,所谓塑化就是使材料的温度为熔点以上。
螺旋件罩122是收纳平头螺旋件130的壳体。在螺旋件罩122的下表面设置有桶形件140。在由螺旋件罩122和桶形件140包围的空间内收纳有平头螺旋件130。
驱动电机124设置于螺旋件罩122的上表面。驱动电机124例如是伺服电机。驱动电机124的轴126与平头螺旋件130的上表面131连接。驱动电机124由控制部60控制。需要说明的是,虽未进行图示,但也可以经由减速器将驱动电机124的轴126与平头螺旋件130的上表面131连接。
平头螺旋件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。利用驱动电机124产生的转矩,平头螺旋件130以旋转轴R为中心旋转。
平头螺旋件130具有上表面131、与上表面131相反的一侧的槽形成面132、以及将上表面131与槽形成面132连接的侧面133。在槽形成面132形成有第一槽134。侧面133例如相对于槽形成面132垂直。在此,图3是示意性地表示平头螺旋件130的立体图。需要说明的是,为了方便起见,在图3中,示出了将上下的位置关系设为与图2所示的状态相反的状态。
如图3所示,在平头螺旋件130的槽形成面132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与形成于桶形件140的连通孔146相对。中央部135与连通孔146连通。连接部136将中央部135与材料导入部137连接。在图示的例子中,连接部136从中央部135朝向槽形成面132的外周呈旋涡状设置。材料导入部137设置于槽形成面132的外周。即,材料导入部137设置于平头螺旋件130的侧面133。从材料供给部110供给的材料从材料导入部137被导入到第一槽134,通过连接部136和中央部135后,被输送到形成于桶形件140的连通孔146。第一槽134例如设置有两个。
需要说明的是,第一槽134的数量没有特别限定。虽然未进行图示,但第一槽134可以设置有三个以上,也可以仅设置有一个。
另外,虽未进行图示,但塑化部120也可以具有在侧面具有螺旋槽的长条的同轴螺旋件而不是平头螺旋件130。并且,塑化部120也可以通过同轴螺旋件的旋转来使材料塑化。
如图2所示,桶形件140设置在平头螺旋件130的下方。桶形件140具有与平头螺旋件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。在此,图4是示意性地表示桶形件140的俯视图。
如图4所示,在桶形件140的相对面142形成有第二槽144和连通孔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,但第二槽144的数量没有特别限定。从Z轴方向观察,多个第二槽144形成于连通孔146的周围。第二槽144的一端与连通孔146连接,从连通孔146朝向桶形件140的外周148呈旋涡状延伸。第二槽144具有将塑化后的造型材料引导至连通孔146的功能。
需要说明的是,第二槽144的形状没有特别限定,也可以是例如直线状。另外,第二槽144的一端也可以不与连通孔146连接。而且,第二槽144也可以不形成于相对面142。但是,若考虑将塑化后的材料高效地引导至连通孔146这点,则优选第二槽144形成于相对面142。
如图2所示,加热器150设置于桶形件140。加热器150对供给至平头螺旋件130与桶形件140之间的材料进行加热。加热器150的输出由控制部60控制。塑化部120通过平头螺旋件130、桶形件140以及加热器150而一边将材料朝向连通孔146输送一边进行加热,从而生成塑化的造型材料。然后,塑化部120使所生成的造型材料从连通孔146流出。
需要说明的是,从Z轴方向观察,加热器150的形状也可以是环形状。另外,加热器150也可以不设置于桶形件140,而是设置于例如桶形件140的下方。
喷嘴160设置于桶形件140的下方。在喷嘴160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。喷嘴开口164形成于喷嘴160的前端。在图示的例子中,喷嘴开口164形成于喷嘴160的-Z轴方向的端部。喷嘴160从喷嘴开口164朝向工作台20喷出造型材料。
如图1和图2所示,工作台20设置在喷嘴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具有供造型材料堆积的造型面22。造型面22是工作台20的上表面的区域。在此,图5是示意性地表示工作台20的俯视图。
如图5所示,从与造型面22垂直的方向观察,工作台20的造型面22具有第一区域22a和第二区域22b。在图5所示的例子中,第一区域22a和第二区域22b的形状为长方形。在图示的例子中,与造型面22垂直的方向是Z轴方向。如图2所示,在第一区域22a对第一造型物M1进行造型。第一造型物M1例如是由从第一喷出部10a喷出的造型材料构成的造型物。在第二区域22b对第二造型物M2进行造型。第二造型物M2例如是由从第二喷出部10b喷出的造型材料构成的造型物。
工作台20的材质例如是铝等金属。工作台20也可以由金属板和设置于金属板的紧贴薄片构成。在该情况下,造型面22由紧贴薄片构成。紧贴薄片能够提高工作台20与从喷出部10喷出的造型材料的紧贴性。
移动部30支承工作台20。在图示的例子中,移动部30经由加热部50的第一加热部170支承工作台20。移动部30变更喷嘴160与工作台20的相对位置。第一喷出部10a和第二喷出部10b构成为在将各个喷嘴160的喷嘴开口164的中心间的距离维持为规定的距离的状态下联动地移动。在图示的例子中,移动部30通过使工作台20在X轴方向和Y轴方向上移动,从而在X轴方向和Y轴方向上变更喷嘴160与工作台20的相对位置。而且,移动部30通过使喷出部10在Z轴方向上移动,从而在Z轴方向上变更喷嘴160与工作台20的相对位置。
移动部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使喷出部10在Z轴方向上移动。
需要说明的是,移动部30只要能够使喷嘴160与工作台20的相对位置变化,则其结构没有特别限定。移动部30例如可以是使工作台20在Z轴方向上移动、使喷出部10在X轴方向和Y轴方向上移动的结构。或者,移动部30也可以是使工作台20或者喷出部10在X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向上移动的结构。
支承部件40与第三电动致动器36连接。支承部件40支承喷出部10。移动部30通过利用第三电动致动器36使支承部件40在Z轴方向上移动,从而使喷出部10在Z轴方向上移动。
加热部50对堆积于工作台20的造型面22上的造型材料进行加热。加热部50以互不相同的温度对在造型面22上造型出的第一造型物M1和第二造型物M2进行加热。
如图1和图2所示,加热部50例如具有第一加热部170和第二加热部180。
第一加热部170与喷嘴开口164相比位于下方。第一加热部170与造型面22相比设置于下方。第一加热部170支承于移动部30。第一加热部170设置于移动部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和上部板178。
隔热部件172设置在移动部30上。隔热部件172设置在移动部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(注册商标)。隔热部件172能够降低向隔热部件172的下方传递的加热器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的上表面和下表面例如是经研磨处理的镜面。由此,下部板174能够将来自加热器176的辐射热向工作台20侧反射。
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通过被下部板174和上部板178夹持而被固定。加热器176例如是板状的加热板。作为加热器176,例如使用橡胶加热器。加热器176经由上部板178对工作台20进行加热。
如图2和图5所示,加热器176具有第一部分176a和第二部分176b。在图示的例子中,第一部分176a和第二部分176b相互隔离。虽未进行图示,但第一部分176a和第二部分176b也可以相互连接而一体地设置。第一部分176a和第二部分176b的平面形状例如为长方形。在图5所示的例子中,从Z轴方向观察,造型面22的第一区域22a与第一部分176a重叠。第一部分176a对第一区域22a进行加热。从Z轴方向观察,造型面22的第二区域22b与第二部分176b重叠。第二部分176b对第二区域22b进行加热。
加热器176以互不相同的温度对第一区域22a和第二区域22b进行加热。加热器176以互不相同的温度对第一造型物M1和第二造型物M2进行加热。
上部板178设置在加热器176上。上部板178设置于加热器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的上表面和下表面设置有例如氧化膜。通过氧化膜,能够容易蓄积来自加热器176的辐射热,能够高效地加热工作台20。工作台20例如构成为能够装卸。上部板178能够防止在卸下了工作台20时加热器176露出的情况。
第二加热部180在造型物M1、M2的造型时与喷嘴开口164相比位于上方。第二加热部180与造型面22相比设置于上方。第二加热部180支承于支承部件40。第二加热部180与喷出部10联动地移动。第二加热部180的形状为板状。从Z轴方向观察,第二加热部180与工作台20的造型面22重叠。
在第二加热部180形成有第一贯通孔182a和第二贯通孔182b。贯通孔182a、182b在Z轴方向上贯通第二加热部180。在造型时,第一喷出部10a的喷嘴160位于第一贯通孔182a。第二喷出部10b的喷嘴160位于第二贯通孔182b。在此,图6是示意性地表示第二加热部180的俯视图。
如图6所示,与第一贯通孔182a重叠的喷嘴开口164的中心和与第二贯通孔182b重叠的喷嘴开口164的中心之间的距离D为将造型面22的假想直线B的方向上的长度L除以2而得到的长度以下。距离D既可以比将长度L除以2后的长度小,也可以与将长度L除以2后的长度相同。假想直线B是通过第一喷出部10a的喷嘴开口164和第二喷出部10b的喷嘴开口164的直线。在图示的例子中,假想直线B通过第一喷出部10a的喷嘴开口164的中心和第二喷出部10b的喷嘴开口164的中心。假想直线B的方向是X轴方向。
如图2所示,第二加热部180例如具有加热器184和隔热部件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例如是板状的加热板。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。
如图2和图6所示,加热器184具有第一部分184a和第二部分184b。在图示的例子中,第一部分184a和第二部分184b相互隔离。虽未进行图示,但第一部分184a和第二部分184b也可以相互连接而一体地设置。在第一部分184a形成有第一贯通孔182a。在第二部分184b形成有第二贯通孔182b。
加热器184的第一部分184a和第二部分184b的平面形状例如为长方形。在图6所示的例子中,从Z轴方向观察,造型面22的第一区域22a与第一部分184a重叠。第一部分184a和第二部分184b能够通过控制部60来单独地进行温度控制。第一部分184a和第二部分184b在造型时温度彼此不同。第一部分184a例如对第一区域22a进行加热。从Z轴方向观察,造型面22的第二区域22b与第二部分184b重叠。第二部分184b例如对第二区域22b进行加热。
加热器184例如以互不相同的温度对第一区域22a和第二区域22b进行加热。加热器184例如以互不相同的温度对第一造型物M1和第二造型物M2进行加热。
需要说明的是,虽未进行图示,但第二加热部180也可以在加热器184的下方具有金属板。金属板的材质例如为铝。
隔热部件186设置在加热器184上。隔热部件186例如与支承部件40连接。隔热部件186能够降低向隔热部件186的上方传递的加热器184的热。
控制部60例如由计算机构成,该计算机具有处理器、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。控制部60例如通过处理器执行读入到主存储装置的程序来发挥各种功能。具体而言,控制部60控制喷出部10a及10b、移动部30以及加热部50。需要说明的是,控制部60也可以不是由计算机构成,而是由多个电路的组合构成。
1.2.第一造型物M1和第二造型物M2
如图2所示,第一造型物M1被造型于造型面22的第一区域22a。第二造型物M2被造型于造型面22的第二区域22b。第一造型物M1和第二造型物M2的形状既可以相同,也可以不同。第一造型物M1和第二造型物M2的大小既可以相同,也可以不同。
从第一喷出部10a喷出的造型材料的塑化温度与从第二喷出部10b喷出的造型材料的塑化温度不同。构成第一造型物M1的造型材料的塑化温度与构成第二造型物M2的造型材料的塑化温度也可以不同。
从第一喷出部10a喷出的造型材料例如是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂。从第二喷出部10b喷出的造型材料例如是聚苯乙烯(PS)。需要说明的是,在为发生玻璃化转变的材料的情况下,塑化温度是指玻璃化转变温度。在为不发生玻璃化转变的材料的情况下,塑化温度是指熔点。
1.3.动作
图7是用于说明三维造型系统100的动作的流程图。具体而言,图7是用于说明控制部60的处理的流程图。
用户例如操作未图示的操作部而向控制部60输出用于开始处理的处理开始信号。操作部例如由鼠标、键盘、触摸面板等构成。控制部60当接收到处理开始信号时开始处理。
首先,如图7所示,控制部60进行造型数据获取处理作为步骤S1,该造型数据获取处理获取用于对第一造型物M1和第二造型物M2进行造型的造型数据。
造型数据例如包括与向材料供给部110供给的材料的种类、喷出部10a及10b相对于工作台20的移动路径、从喷出部10a、10b喷出的造型材料的量等相关的信息。
造型数据例如通过使安装于三维造型系统100所包含的计算机的切片器软件读入形状数据来制作。形状数据是表示使用三维CAD(Computer Aided Design:计算机辅助设计)软件或三维CG(Computer Graphics:计算机图形学)软件等来制作出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)形式或AMF(Additive Manufacturing File Format:增材制造文件格式)等数据。切片器软件将三维造型物的目标形状分割为规定厚度的层后,按每层制作造型数据。造型数据由G代码、M代码等表示。控制部60从与三维造型系统100连接的计算机、USB(UniversalSerial Bus:通用串行总线)存储器等记录介质获取造型数据。
接着,控制部60进行加热处理作为步骤S2,在该加热处理中,控制部60控制加热部50,从而以互不相同的温度对造型面22的第一区域22a和第二区域22b进行加热。
具体而言,控制部60驱动第一加热部170的加热器176和第二加热部180的加热器184,从而将第一区域22a的温度设为第一温度、将第二区域22b的温度设为与第一温度不同的第二温度。第一温度既可以比第二温度高,也可以比第二温度低。控制部60持续进行加热处理,直至后述的步骤S4的判定处理结束并进行步骤S5的加热停止处理为止。
接着,控制部60进行造型层形成处理作为步骤S3,在该造型层形成处理中,控制部60使造型材料从第一喷出部10a和第二喷出部10b喷出,从而在工作台20的造型面22形成造型层。
具体而言,控制部60对驱动电机124和加热器150进行驱动,使供给至平头螺旋件130与桶形件140之间的材料塑化而生成造型材料。然后,控制部60使造型材料从喷出部10a、10b的喷嘴160喷出。控制部60例如持续使其生成造型材料直至造型层形成处理结束为止。在此,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60基于所获取的造型数据,一边控制移动部30而使喷嘴160与工作台20的相对位置变化,一边控制喷出部10a、10b而使造型材料从喷嘴160朝向工作台20喷出。
具体而言,当开始造型层形成处理时,如图8所示,控制部60通过控制移动部30,从而例如使喷嘴160相对于工作台20在+x轴方向上相对移动。在喷嘴160通过工作台20上的规定的位置时,从喷嘴160喷出造型材料。由此,形成造型层L1。在图8中,将n设为任意的自然数而图示到第n层的造型层Ln为止。
在步骤S3的处理中,从第一喷出部10a的喷嘴160喷出的时机和从第二喷出部10b的喷嘴160喷出的时机可以相同。在步骤S3的处理中,从第一喷出部10a的喷嘴160喷出的时机和从第二喷出部10b的喷嘴160喷出的时机也可以不同。
控制部60在步骤S3的处理中,若以相同的时机使第一喷出部10a和第二喷出部10b喷出,则来自第一喷出部10a的造型材料和来自第二喷出部10b的造型材料都堆积于造型面22的第一区域22a,在该情况下,也可以使第一喷出部10a与第二喷出部10b的喷出部的时机不同。
控制部60在步骤S3的处理中检测到第一喷出部10a或第二喷出部10b的错误的情况下,可以停止由检测到错误的喷出部进行的造型,并由未检测到错误的喷出部进行造型。例如,控制部60在步骤S3的处理中检测到第二喷出部10b的错误的情况下,既可以停止由检测到错误的第二喷出部10b进行的造型,并继续由未检测到错误的第一喷出部10a进行的造型而不对第二造型物M2进行造型就对第一造型物M1进行造型,也可以利用未检测到错误的第一喷出部10a对第一造型物M1和第二造型物M2这两方进行造型。控制部60可以基于分别设置于第一喷出部10a和第二喷出部10b的温度传感器、压力传感器、检测材料的枯竭的材料传感器等来检测错误。
接着,如图7所示,控制部60进行判定处理作为步骤S4,在该判定处理中,控制部60基于造型数据来对是否完成了全部造型层的形成进行判定。
在判定为未完成全部造型层的形成的情况下(在步骤S4中为“否”),控制部60使处理返回到步骤S3。控制部60重复步骤S3和步骤S4,直到在步骤S4中判定为完成了全部造型层的形成为止。
另一方面,在判定为完成了全部造型层的形成的情况下(在步骤S4中为“是”),控制部60转移到步骤S5的处理。
如上述的步骤S3和步骤S4那样,控制部60进行下述的造型处理:控制第一喷出部10a和第二喷出部10b,从而使塑化温度互不相同的造型材料从第一喷出部10a和第二喷出部10b喷出,由此在造型面22上对第一造型物M1和第二造型物M2进行造型。
造型处理以如下方式进行:从第一喷出部10a喷出的造型材料堆积于造型面22的期间与从第二喷出部10b喷出的造型材料堆积于造型面22的期间重叠。
在步骤S3和步骤S4的处理中,通过驱动加热器176、184,控制部60以互不相同的温度对从第一喷出部10a喷出的造型材料和从第二喷出部10b喷出的造型材料进行加热。控制部60驱动加热器176、184而以互不相同的温度对第一造型物M1和第二造型物M2进行加热。
控制部60进行加热停止处理作为步骤S5,在该加热停止处理中,控制部60控制加热部50,从而使对加热器176、184的驱动停止来使其停止加热。然后,控制部60结束处理。
需要说明的是,如果能够以互不相同的温度对从第一喷出部10a喷出的造型材料和从第二喷出部10b喷出的造型材料进行加热,则也可以在步骤S3的处理结束后或步骤S4的处理结束后开始驱动加热器176、184而开始加热处理。但是,若考虑从喷出部10a、10b喷出的造型材料与造型面22的紧贴性以及造型物M1、M2的翘曲,则优选的是,如图7所示在步骤S3的处理之前开始加热处理,并在步骤S4的处理之后进行加热停止处理。
另外,在造型处理中,若从第一喷出部10a喷出的造型材料堆积于造型面22的期间的一部分与从第二喷出部10b喷出的造型材料堆积于造型面22的期间重叠,则从第一喷出部10a喷出的造型材料堆积于造型面22的期间与从第二喷出部10b喷出的造型材料堆积于造型面22的期间也可以不完全重叠。
1.4.作用效果
在三维造型系统100中,控制部60进行下述的造型处理:控制第一喷出部10a和第二喷出部10b来使塑化温度互不相同的造型材料从第一喷出部10a和第二喷出部10b喷出,从而在造型面22上对第一造型物M1和第二造型物M2进行造型。而且,控制部60进行下述的加热处理:控制加热部50,从而使其以互不相同的温度对从第一喷出部10a喷出的造型材料和从第二喷出部10b喷出的造型材料进行加热。
因此,在三维造型系统100中,能够根据从第一喷出部10a喷出的造型材料的塑化温度和从第二喷出部10b喷出的造型材料的塑化温度而对从第一喷出部10a喷出的造型材料和从第二喷出部10b喷出的造型材料进行加热。由此,能够增大造型面22与从喷出部10a、10b喷出的造型材料的界面的强度。进一步,能够减少第一造型物M1和第二造型物M2的翘曲。
而且,在三维造型系统100中,造型处理以如下方式进行:从第一喷出部10a喷出的造型材料堆积于造型面22的期间与从第二喷出部10b喷出的造型材料堆积于造型面22的期间重叠。因此,在三维造型系统100中,能够缩短造型时间。
在三维造型系统100中,加热部50具有第一加热部170,该第一加热部170与喷嘴160的喷嘴开口164相比位于下方,且对工作台20进行加热。从Z轴方向观察,造型面22具有供第一造型物M1进行造型的第一区域22a和供第二造型物M2进行造型的第二区域22b。第一加热部170以互不相同的温度对第一区域22a和第二区域22b进行加热。因此,在三维造型系统100中,能够通过第一加热部170而以互不相同的温度对第一造型物M1和第二造型物M2进行加热。
在三维造型系统100中,加热部50具有在造型时与喷嘴160的喷嘴开口164相比位于上方的板状的第二加热部180。第二加热部180与喷嘴160联动地移动。从Z轴方向观察,第二加热部180具有能够单独地进行温度控制的第一部分184a和第二部分184b。因此,在三维造型系统100中,能够通过第二加热部180而以互不相同的温度对从第一喷出部10a喷出的造型材料和从第二喷出部10b喷出的造型材料进行加热。
在三维造型系统100中,控制部60在造型处理中检测到第一喷出部10a或第二喷出部10b的错误的情况下,停止由检测到错误的喷出部进行的造型,并由未检测到错误的喷出部进行造型。因此,在三维造型系统100中,即使检测到错误,也能够使用第一喷出部10a和第二喷出部10b中的一方进行造型。
在三维造型系统100中,第一喷出部10a和第二喷出部10b构成为在将各个喷嘴160的喷嘴开口164的中心间的距离D维持为规定的距离的状态下联动地移动。规定的距离是将造型面22的假想直线B的方向上的长度L除以2而得到的长度以下,该假想直线B通过第一喷出部10a的喷嘴开口164的中心和第二喷出部10b的喷嘴开口164的中心。因此,在三维造型系统100中,能够使第一喷出部10a的喷嘴开口164和第二喷出部10b的喷嘴开口164在造型中从Z轴方向观察时不位于工作台20之外。由此,不需要进行由于喷嘴开口164位于工作台20之外而使从喷出部10a、10b的喷出停止的处理,控制变得容易。
2.三维造型系统的变形例
2.1.第一变形例
接着,边参照附图边对本实施方式的第一变形例所涉及的三维造型系统进行说明。图9是示意性地表示本实施方式的第一变形例所涉及的三维造型系统200的剖视图。图10是用于说明本实施方式的第一变形例所涉及的三维造型系统200的动作的流程图。
以下,在本实施方式的第一变形例所涉及的三维造型系统200中,对具有与上述的本实施方式所涉及的三维造型系统100的构成部件相同的功能的部件标注相同的附图标记,并省略其详细的说明。这点在后述的第二~第六变形例所涉及的三维造型系统中是同样的。
在上述的三维造型系统100中,如图2所示,第一造型物M1和第二造型物M2被直接造型于工作台20的造型面22。
与此相对,在三维造型系统200中,如图9所示,第一造型物M1和第二造型物M2经由剥离层E而造型于造型面22。第一造型物M1和第二造型物M2被造型在剥离层E上。
构成剥离层E的造型材料的塑化温度也可以比构成第一造型物M1的造型材料的塑化温度以及构成第二造型物M2的造型材料的塑化温度低。在构成第一造型物M1的造型材料为ABS树脂、构成第二造型物M2的造型材料为聚苯乙烯的情况下,构成剥离层E的造型材料例如为丙烯酸类(PMMA)。
构成剥离层E的造型材料的塑化温度也可以比构成第一造型物M1的所述造型材料的塑化温度以及构成第二造型物M2的所述造型材料的塑化温度高。在构成第一造型物M1的造型材料为ABS树脂、构成第二造型物M2的造型材料为聚苯乙烯的情况下,构成剥离层E的造型材料例如为聚碳酸酯(PC)。
如图10所示,控制部60在步骤S12的加热处理之后且步骤S14的造型层形成处理之前进行剥离层形成处理作为步骤S13,在该剥离层形成处理中,控制部60控制第一喷出部10a和第二喷出部10b中的一个喷出部来使造型材料从一个喷出部喷出,从而在造型面22形成剥离层E。一个喷出部可以是第一喷出部10a和第二喷出部10b中的喷出塑化温度低的造型材料的喷出部。或者,一个喷出部也可以是第一喷出部10a和第二喷出部10b中的喷出塑化温度高的造型材料的喷出部。例如,控制部60控制第一喷出部10a来使造型材料从第一喷出部10a喷出,从而在造型面22形成剥离层E。
具体而言,控制部60对驱动电机124和加热器150进行驱动,将供给至平头螺旋件130与桶形件140之间的材料塑化而生成造型材料。然后,控制部60使造型材料从第一喷出部10a喷出而形成剥离层E。剥离层E的形状基于造型数据。
需要说明的是,控制部60也可以控制第一喷出部10a和第二喷出部10b这两方来使造型材料从第一喷出部10a和第二喷出部10b这两方喷出,从而在造型面22形成剥离层E。
控制部60在步骤S14的造型层形成处理和步骤S15的判定处理中,在剥离层E上对第一造型物M1和第二造型物M2进行造型。
需要说明的是,图10所示的步骤S11的造型数据获取处理、步骤S12的加热处理、步骤S14的造型层形成处理、步骤S15的判定处理、步骤S16的加热停止处理分别是与图7所示的步骤S1的造型数据获取处理、步骤S2的加热处理、步骤S3的造型层形成处理、步骤S4的判定处理、步骤S5的加热停止处理基本相同的处理。
在控制部60结束了处理之后,用户将剥离层E从工作台20的造型面22剥离而得到由剥离层E和造型物M1、M2构成的结构体。接着,用户将剥离层E从造型物M1、M2剥离而得到第一造型物M1和第二造型物M2。
在三维造型系统200中,控制部60在造型处理之前进行剥离层形成处理,在该剥离层形成处理中,控制部60控制第一喷出部10a和第二喷出部10b中的一个喷出部来使造型材料从一个喷出部喷出,从而在造型面22形成剥离层E。控制部60将第一造型物M1和第二造型物M2造型在剥离层E上。一个喷出部可以是第一喷出部10a和第二喷出部10b中的喷出塑化温度低的造型材料的喷出部。如果一个喷出部是第一喷出部10a和第二喷出部10b中的喷出塑化温度低的造型材料的喷出部,则能够容易地将剥离层E从造型面22剥离。而且,当剥离一层剥离层E时带有两个造型物M1、M2,因此与针对每个造型物M1、M2形成专用的剥离层的情况相比,节省了用户的工夫。
在三维造型系统200中,一个喷出部也可以是第一喷出部10a和第二喷出部10b中的喷出塑化温度高的造型材料的喷出部。若一个喷出部是第一喷出部10a和第二喷出部10b中的喷出塑化温度高的造型材料的喷出部,则能够容易地将剥离层E从第一造型物M1和第二造型物M2剥离。
需要说明的是,在上述中,示出了在造型物M1、M2形成共用的剥离层E的例子,但也可以在造型物M1、M2分别形成剥离层。具体而言,也可以是,控制部60使造型材料从第一喷出部10a喷出而在造型面22形成第一剥离层、使造型材料从第二喷出部10b喷出而在造型面22形成第二剥离层,并将第一造型物M1造型于第二剥离层上、将第二造型物M2造型于第一剥离层上。由此,能够对由塑化温度与造型物M1、M2的塑化温度不同的材料构成的剥离层E进行造型,能够容易地将剥离层E从造型物M1、M2剥离。
2.2.第二变形例
接着,边参照附图边对本实施方式的第二变形例所涉及的三维造型系统进行说明。图11是示意性地表示本实施方式的第二变形例所涉及的三维造型系统300的剖视图。图12是用于说明本实施方式的第二变形例所涉及的三维造型系统300的动作的流程图。
如图11所示,三维造型系统300在包括清洁机构70这一点上与上述的三维造型系统100不同。
清洁机构70对喷嘴160进行清洁。清洁机构70例如具有第一清洁部72和第二清洁部74。第一清洁部72对第一喷出部10a的喷嘴160进行清洁。第二清洁部74对第二喷出部10b的喷嘴160进行清洁。具体而言,清洁部72、74消除喷嘴160的喷嘴开口164处的造型材料的堵塞。清洁部72、74例如构成为包括与喷嘴160接触的刷子、以及收纳由刷子除去的造型材料的收纳部等。
第一清洁部72和第二清洁部74例如能够通过未图示的清洁移动部而在Y轴方向上移动。在清洁喷嘴160的情况下,清洁部72、74通过清洁移动部而移动到从Z轴方向观察时与喷嘴开口164重叠的位置。清洁移动部例如构成为包括轨道、电机等。清洁移动部由控制部60控制。
如图12所示,例如在进行了步骤S25的加热停止处理之后,作为步骤S26,控制部60控制清洁机构70,进行清洁第一喷出部10a的喷嘴160和第二喷出部10b的喷嘴160的清洁处理。
具体而言,在从步骤S23的造型层形成处理的开始起经过了规定时间的情况下,控制部60控制移动部30而使喷出部10a、10b相对于第二加热部180向上方移动。由此,如图11所示,喷嘴160位于贯通孔182a、182b的上方。接着,控制部60控制清洁机构70的清洁移动部,从Z轴方向观察,使第一清洁部72移动到与第一喷出部10a的喷嘴开口164重叠的位置,使第二清洁部74移动到与第二喷出部10b的喷嘴开口164重叠的位置。由此,第一清洁部72与第一喷出部10a的喷嘴160接触,且第二清洁部74与第二喷出部10b的喷嘴160接触,从而喷嘴160被清洁。
步骤S26的处理中的规定时间例如基于第一喷出部10a和第二喷出部10b中的喷出塑化温度低的造型材料的喷出部中的清洁的时机来决定。例如在第一喷出部10a与第二喷出部10b相比喷出塑化温度低的造型材料的情况下,步骤S26的处理中的规定时间基于第一喷出部10a中的清洁的时机来决定。与该规定时间相关的信息包含在造型数据中。一般而言,塑化温度低的造型材料容易碳化,喷嘴160容易被污染。
需要说明的是,图12所示的步骤S21的造型数据获取处理、步骤S22的加热处理、步骤S23的造型层形成处理、步骤S24的判定处理、步骤S25的加热停止处理分别是与图7所示的步骤S1的造型数据获取处理、步骤S2的加热处理、步骤S3的造型层形成处理、步骤S4的判定处理、步骤S5的加热停止处理基本相同的处理。
在三维造型系统300中,在从造型处理的开始起经过了规定时间的情况下,控制部60控制清洁机构70,进行清洁第一喷出部10a的喷嘴160和第二喷出部10b的喷嘴160的清洁处理。规定时间基于第一喷出部10a和第二喷出部10b中的喷出塑化温度低的造型材料的喷出部中的清洁的时机来决定。因此,在三维造型系统300中,能够配合第一喷出部10a和第二喷出部10b中的清洁次数多的喷出部的清洁而同时进行清洁次数少的喷出部的清洁。由此,不需要仅进行清洁次数少的喷出部的清洁。
2.3.第三变形例
接着,边参照附图边对本实施方式的第三变形例所涉及的三维造型系统进行说明。图13是示意性地表示本实施方式的第三变形例所涉及的三维造型系统400的俯视图。需要说明的是,为了方便起见,在图13中,省略了除工作台20和第二加热部180以外的部件的图示。
在上述的三维造型系统100中,如图6所示,从Z轴方向观察,第一喷出部10a的喷嘴开口164与第二喷出部10b的喷嘴开口164之间的距离D为将造型面22的假想直线B的方向上的长度L除以2而得到的长度以下。
与此相对,在三维造型系统400中,如图13所示,从Z轴方向观察,距离D为将造型面22的假想直线B的方向上的长度L除以2而得到的长度以上。因此,在三维造型系统400中,能够使第一喷出部10a的喷嘴开口164在造型中从Z轴方向观察时不与造型面22的第二区域22b重叠。由此,无需进行例如由于第一喷出部10a的喷嘴开口164与第二区域22b重叠而使从第一喷出部10a的喷出停止的处理,控制变得容易。而且,能够使第二喷出部10b的喷嘴开口164在造型中从Z轴方向观察时不与造型面22的第一区域22a重叠。
2.4.第四变形例
接着,边参照附图边对本实施方式的第四变形例所涉及的三维造型系统进行说明。图14是示意性地表示本实施方式的第四变形例所涉及的三维造型系统500的俯视图。图15是用于说明本实施方式的第四变形例所涉及的三维造型系统500的动作的流程图。需要说明的是,为了方便起见,在图14中,省略了除工作台20、控制部60、旋转机构80以及第二加热部180以外的部件的图示。
如图14所示,三维造型系统500在包括旋转机构80这一点上与上述的三维造型系统100不同。
旋转机构80以Z轴方向为中心使工作台20与第一喷出部10a以及第二喷出部10b相对旋转。旋转机构80也可以通过使工作台20旋转来使工作台20与喷出部10a、10b相对旋转。或者,旋转机构80也可以通过使喷出部10a、10b旋转来使工作台20与喷出部10a、10b相对旋转。旋转机构80也可以通过使支承部件40旋转来使喷出部10a、10b旋转。旋转机构80例如构成为包括电机。旋转机构80由控制部60控制。
在图示的例子中,从Z轴方向观察,旋转机构80使工作台20旋转。工作台20例如以工作台20的中心为旋转轴进行旋转。旋转轴例如与Z轴平行。假想直线B例如相对于造型面22的长边23倾斜了角度θ。角度θ是由旋转机构80产生的旋转角度。在图示的例子中,造型面22的形状为长方形。从Z轴方向观察,造型面22的一条对角线24与假想直线B平行。
如图15所示,控制部60例如在进行了步骤S31的造型数据获取处理之后进行旋转处理作为步骤S32,在该旋转处理中,控制部60控制旋转机构80而使工作台20旋转。
具体而言,控制部60基于造型数据所包含的与造型物M1、M2的形状相关的数据来决定由旋转机构80产生的旋转角度θ。然后,控制部60使工作台20旋转角度θ。例如,在对从Z轴方向观察时规定方向的长度较大的造型物M1、M2进行造型的情况下,以规定方向的长度与造型面22的对角线24平行的方式使工作台20旋转。由此,能够减小造型物M1、M2从工作台20溢出的可能性。
需要说明的是,控制部60也可以在正在进行步骤S34的造型层形成处理时进行旋转处理。由此,能够提高从第一喷出部10a喷出的造型材料在造型面22上的位置、以及从第二喷出部10b喷出的造型材料在造型面22上的位置的自由度。也可以对包含从第一喷出部10a喷出的造型材料和从第二喷出部10b喷出的造型材料的第一造型物M1以及第二造型物M2进行造型。
另外,图15所示的步骤S31的造型数据获取处理、步骤S33的加热处理、步骤S34的造型层形成处理、步骤S35的判定处理、步骤S36的加热停止处理分别是与图7所示的步骤S1的造型数据获取处理、步骤S2的加热处理、步骤S3的造型层形成处理、步骤S4的判定处理、步骤S5的加热停止处理基本相同的处理。
在三维造型系统500中包括旋转机构80,该旋转机构80以Z轴方向为中心使工作台20与第一喷出部10a以及第二喷出部10b相对旋转。因此,在三维造型系统500中,能够提高从第一喷出部10a喷出的造型材料在造型面22上的位置、以及从第二喷出部10b喷出的造型材料在造型面22上的位置的自由度。
在三维造型系统500中,控制部60基于第一造型物M1和第二造型物M2的形状来决定由旋转机构80产生的旋转角度θ。因此,在三维造型系统500中,能够根据第一造型物M1和第二造型物M2的形状来决定旋转角度θ。由此,例如,能够减小第一造型物M1和第二造型物M2从工作台20溢出的可能性。
2.5.第五变形例
接着,边参照附图边对本实施方式的第五变形例所涉及的三维造型系统进行说明。图16是示意性地表示本实施方式的第四变形例所涉及的三维造型系统600的俯视图。需要说明的是,为了方便起见,在图16中,省略了除第二加热部180以外的部件的图示。
在上述的三维造型系统100中,如图6所示,第二加热部180的加热器184具有第一部分184a和第二部分184b。
与此相对,在三维造型系统600中,如图16所示,具有第一部分184a、第二部分184b以及第三部分184c。
从Z轴方向观察,第一部分184a和第二部分184b具有包围第三部分184c这样的形状。在图示的例子中,第三部分184c为正方形。贯通孔182a、182b形成于第三部分184c。第一部分184a、第二部分184b以及第三部分184c在造型时温度彼此不同。
在三维造型系统600中,例如与三维造型系统100相比,能够更精密地进行造型面22的温度控制。
2.6.第六变形例
接着,对本实施方式的第六变形例所涉及的三维造型系统进行说明。
在上述的三维造型系统100中,从第一喷出部10a喷出的造型材料是ABS树脂,从第二喷出部10b喷出的造型材料是聚苯乙烯。
与此相对,在本实施方式的第六变形例所涉及的三维造型系统中,从第一喷出部10a喷出的造型材料和从第二喷出部10b喷出的造型材料只要塑化温度不同则就没有特别限定。从第一喷出部10a喷出的造型材料和从第二喷出部10b喷出的造型材料既可以是阻燃性的等级不同的材料,也可以是颜色不同的材料,还可以是规定的材料和在规定的材料中添加了玻璃、碳纤维的材料。以下,更具体地进行说明。
作为从喷出部10a、10b喷出的造型材料,能够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”是指成为形成造型物M1、M2的形状的中心的材料,是指在造型物M1、M2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形式熔融而成的材料、和将与主材料一起含有的一部分成分熔融而形成为糊状的材料。
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等。
作为超级工程塑料,例如可以举出聚砜(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,可以除了颜料、金属、陶瓷以外还混入有蜡、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中通过平头螺旋件130的旋转和加热器150的加热而被塑化并转化为熔融的状态。另外,这样生成的造型材料在从喷嘴160堆积后,由于温度的降低而固化。具有热塑性的材料优选在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喷出。
在塑化部120中,也可以使用例如金属材料作为主材料来代替上述的具有热塑性的材料。在该情况下,优选的是,在将金属材料制成粉末状得到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120。
作为金属材料,例如可举出镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)等单一金属,或者包含一种以上这些金属的合金,或马氏体时效钢、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。
从喷出部10a、10b喷出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、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、陶瓷材料的粉末材料也可以用例如上述的热塑性树脂或者除其以外的热塑性树脂进行涂覆。在该情况下,也可以是在塑化部120中该热塑性树脂熔融而表现出流动性的材料。
在从喷出部10a、10b喷出的金属材料、陶瓷材料的粉末材料中,也能够添加例如溶剂。作为溶剂,例如可举出: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。
除此以外,在从喷出部10a、10b喷出的金属材料、陶瓷材料的粉末材料中也可以添加例如粘合剂。作为粘合剂,例如可举出丙烯酸树脂、环氧树脂、硅酮树脂、纤维素系树脂或其他合成树脂或者PLA、PA、PPS、PEEK或其他热塑性树脂。
上述的实施方式和变形例是一个例子,并不限定于这些。例如,也能够将各实施方式和各变形例适当进行组合。
本发明包括与在实施方式中说明过的结构实质上相同的结构例如功能、方法以及结果相同的结构、或者目的和效果相同的结构。另外,本发明包括对在实施方式中说明过的结构的非本质部分进行置换后的结构。另外,本发明包括起到与在实施方式中说明过的结构相同的作用效果的结构或者能够实现相同目的的结构。另外,本发明包括在实施方式中说明过的结构中附加了公知技术的结构。
从上述的实施方式和变形例可导出以下的内容。
三维造型系统的一方面为,
包括:
第一喷出部和第二喷出部,具有塑化部和喷嘴,该塑化部使材料塑化而生成造型材料,该喷嘴喷出所述造型材料;
工作台,具有造型面,在所述造型面堆积所述造型材料;
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,控制所述第一喷出部和所述第二喷出部,
所述控制部进行下述的处理:
造型处理,控制所述第一喷出部和所述第二喷出部而使塑化温度互不相同的所述造型材料从所述第一喷出部和所述第二喷出部喷出,从而在所述造型面对第一造型物和第二造型物进行造型;以及
加热处理,控制所述加热部,从而使其以互不相同的温度对从所述第一喷出部喷出的所述造型材料和从所述第二喷出部喷出的所述造型材料进行加热,
所述造型处理以如下方式进行:从所述第一喷出部喷出的所述造型材料堆积于所述造型面的期间和从所述第二喷出部喷出的所述造型材料堆积于所述造型面的期间重叠。
根据该三维造型系统,能够增大造型面与从第一喷出部以及第二喷出部喷出的造型材料的界面的强度,并且能够减少第一造型物和第二造型物的翘曲。
在三维造型系统的一方面中,也可以是,
所述加热部具有第一加热部,该第一加热部与所述喷嘴的喷嘴开口相比位于下方,并对所述工作台进行加热,
从与所述造型面垂直的方向观察,所述造型面具有:
第一区域,供所述第一造型物进行造型;以及
第二区域,供所述第二造型物进行造型,
所述第一加热部以互不相同的温度对所述第一区域和所述第二区域进行加热。
根据该三维造型系统,能够通过第一加热部而以互不相同的温度对第一造型物和第二造型物进行加热。
在三维造型系统的一方面中,也可以是,
所述加热部具有板状的第二加热部,该第二加热部在造型时与所述喷嘴的喷嘴开口相比位于上方,
所述第二加热部与所述喷嘴联动地移动,
从与所述造型面垂直的方向观察,所述第二加热部具有能够单独地进行温度控制的第一部分和第二部分。
根据该三维造型系统,通过第二加热部,能够以互不相同的温度对从第一喷出部喷出的造型材料和从第二喷出部喷出的造型材料进行加热。
在三维造型系统的一方面中,也可以是,
所述控制部在所述造型处理之前进行剥离层形成处理,在该剥离层形成处理中,所述控制部对所述第一喷出部和所述第二喷出部中的一个喷出部进行控制来使所述造型材料从所述一个喷出部喷出,从而在所述造型面上形成剥离层,
所述控制部将所述第一造型物和所述第二造型物造型在所述剥离层上,
所述一个喷出部是所述第一喷出部和所述第二喷出部中的喷出塑化温度低的所述造型材料的喷出部。
根据该三维造型系统,能够容易地将剥离层从造型面剥离。
在三维造型系统的一方面中,也可以是,
所述控制部在所述造型处理之前进行剥离层形成处理,在该剥离层形成处理中,所述控制部对所述第一喷出部和所述第二喷出部中的一个喷出部进行控制来使所述造型材料从所述一个喷出部喷出,从而在所述造型面上形成剥离层,
所述控制部将所述第一造型物和所述第二造型物造型在所述剥离层上,
所述一个喷出部是所述第一喷出部和所述第二喷出部中的喷出塑化温度高的所述造型材料的喷出部。
根据该三维造型系统,能够容易地将剥离层从第一造型物和第二造型物剥离。
在三维造型系统的一方面中,也可以是,
所述控制部在所述造型处理之前进行下述的处理:使所述造型材料从所述第一喷出部喷出而在所述造型面上形成第一剥离层的处理;以及使所述造型材料从所述第二喷出部喷出而在所述造型面上形成第二剥离层的处理,
所述控制部将所述第一造型物造型在所述第二剥离层上,并将所述第二造型物造型在所述第一剥离层上。
根据该三维造型系统,能够对由塑化温度与第一造型物以及第二造型物的塑化温度不同的材料构成的剥离层进行造型。
在三维造型系统的一方面中,也可以是,
所述控制部在所述造型处理中检测到所述第一喷出部或所述第二喷出部的错误的情况下,停止由检测到错误的喷出部进行的造型,并由未检测到错误的喷出部进行造型。
根据该三维造型系统,即使检测到错误,也能够使用第一喷出部和第二喷出部中的一方进行造型。
在三维造型系统的一方面中,也可以是,
包括对所述喷嘴进行清洁的清洁机构,
在从所述造型处理的开始起经过了规定时间的情况下,在该清洁处理中,所述控制部控制所述清洁机构,进行清洁所述第一喷出部的所述喷嘴以及所述第二喷出部的所述喷嘴的清洁处理,
所述规定时间基于所述第一喷出部和所述第二喷出部中的喷出塑化温度低的所述造型材料的喷出部中的清洁的时机来决定。
根据该三维造型系统,能够配合第一喷出部和第二喷出部中的清洁次数多的喷出部的清洁同时进行清洁次数少的喷出部的清洁。
在三维造型系统的一方面中,也可以是,
所述第一喷出部和所述第二喷出部构成为,在将各个所述喷嘴的喷嘴开口的中心间的距离维持为规定的距离的状态下联动地移动,
所述规定的距离是将所述造型面的通过所述第一喷出部的所述喷嘴开口的中心和所述第二喷出部的所述喷嘴开口的中心的假想直线的方向上的长度除以2而得到的长度以上。
根据该三维造型系统,能够使第一喷出部的喷嘴开口在造型中不与造型面的第二区域重叠。
在三维造型系统的一方面中,也可以是,
所述第一喷出部和所述第二喷出部构成为,在将各个所述喷嘴的喷嘴开口的中心间的距离维持为规定的距离的状态下联动地移动,
所述规定的距离是将所述造型面的通过所述第一喷出部的所述喷嘴开口的中心和所述第二喷出部的所述喷嘴开口的中心的假想直线的方向上的长度除以2而得到的长度以下。
根据该三维造型系统,能够使第一喷出部的喷嘴开口和第二喷出部的喷嘴开口在造型中从与造型面垂直的方向观察时不位于工作台之外。
在三维造型系统的一方面中,也可以是,
包括旋转机构,该旋转机构以与所述造型面垂直的方向为中心而使所述工作台与所述第一喷出部以及所述第二喷出部相对地旋转。
根据该三维造型系统,能够提高从第一喷出部喷出的造型材料在造型面上的位置、以及从第二喷出部喷出的造型材料在造型面上的位置的自由度。
在三维造型系统的一方面中,也可以是,
所述控制部基于所述第一造型物和所述第二造型物的形状来决定由所述旋转机构产生的旋转角度。
根据该三维造型系统,能够根据第一造型物和第二造型物的形状来决定旋转角度。
三维造型物的制造方法的一方面为,
进行下述的工序:
造型工序,从使材料塑化而生成造型材料并喷出所述造型材料的第一喷出部和第二喷出部喷出塑化温度互不相同的所述造型材料,从而在工作台的造型面上对第一造型物和第二造型物进行造型;以及
加热工序,以互不相同的温度对从所述第一喷出部喷出的所述造型材料和从所述第二喷出部喷出的所述造型材料进行加热,
以如下方式进行所述造型工序:从所述第一喷出部喷出的所述造型材料堆积于所述造型面的期间和从所述第二喷出部喷出的所述造型材料堆积于所述造型面的期间重叠。
根据该三维造型物的制造方法,能够增大造型面与从第一喷出部以及第二喷出部喷出的造型材料的界面的强度,并且能够减少第一造型物和第二造型物的翘曲。

Claims (13)

1.一种三维造型系统,其特征在于,包括:
第一喷出部和第二喷出部,具有塑化部和喷嘴,该塑化部使材料塑化而生成造型材料,该喷嘴喷出所述造型材料;
工作台,具有造型面,在所述造型面堆积所述造型材料;
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,控制所述第一喷出部和所述第二喷出部,
所述控制部进行下述的处理:
造型处理,控制所述第一喷出部和所述第二喷出部而使塑化温度互不相同的所述造型材料从所述第一喷出部和所述第二喷出部喷出,从而在所述造型面对第一造型物和第二造型物进行造型;以及
加热处理,控制所述加热部,从而以互不相同的温度对从所述第一喷出部喷出的所述造型材料和从所述第二喷出部喷出的所述造型材料进行加热,
所述造型处理以如下方式进行:从所述第一喷出部喷出的所述造型材料堆积于所述造型面的期间和从所述第二喷出部喷出的所述造型材料堆积于所述造型面的期间重叠。
2.根据权利要求1所述的三维造型系统,其特征在于,
所述加热部具有第一加热部,该第一加热部与所述喷嘴的喷嘴开口相比位于下方,并对所述工作台进行加热,
从与所述造型面垂直的方向观察,所述造型面具有:
第一区域,供所述第一造型物进行造型;以及
第二区域,供所述第二造型物进行造型,
所述第一加热部以互不相同的温度对所述第一区域和所述第二区域进行加热。
3.根据权利要求1所述的三维造型系统,其特征在于,
所述加热部具有板状的第二加热部,该第二加热部在造型时与所述喷嘴的喷嘴开口相比位于上方,
所述第二加热部与所述喷嘴联动地移动,
从与所述造型面垂直的方向观察,所述第二加热部具有能够单独地进行温度控制的第一部分和第二部分。
4.根据权利要求1所述的三维造型系统,其特征在于,
所述控制部在所述造型处理之前进行剥离层形成处理,在该剥离层形成处理中,所述控制部对所述第一喷出部和所述第二喷出部中的一个喷出部进行控制来使所述造型材料从所述一个喷出部喷出,从而在所述造型面上形成剥离层,
所述控制部将所述第一造型物和所述第二造型物造型在所述剥离层上,
所述一个喷出部是所述第一喷出部和所述第二喷出部中的喷出塑化温度低的所述造型材料的喷出部。
5.根据权利要求1所述的三维造型系统,其特征在于,
所述控制部在所述造型处理之前进行剥离层形成处理,在该剥离层形成处理中,所述控制部对所述第一喷出部和所述第二喷出部中的一个喷出部进行控制来使所述造型材料从所述一个喷出部喷出,从而在所述造型面上形成剥离层,
所述控制部将所述第一造型物和所述第二造型物造型在所述剥离层上,
所述一个喷出部是所述第一喷出部和所述第二喷出部中的喷出塑化温度高的所述造型材料的喷出部。
6.根据权利要求1所述的三维造型系统,其特征在于,
所述控制部在所述造型处理之前进行下述的处理:使所述造型材料从所述第一喷出部喷出而在所述造型面上形成第一剥离层的处理;以及使所述造型材料从所述第二喷出部喷出而在所述造型面上形成第二剥离层的处理,
所述控制部将所述第一造型物造型在所述第二剥离层上,并将所述第二造型物造型在所述第一剥离层上。
7.根据权利要求1所述的三维造型系统,其特征在于,
所述控制部在所述造型处理中检测到所述第一喷出部或所述第二喷出部的错误的情况下,停止由检测到错误的喷出部进行的造型,并由未检测到错误的喷出部进行造型。
8.根据权利要求1所述的三维造型系统,其特征在于,
包括对所述喷嘴进行清洁的清洁机构,
在从所述造型处理的开始起经过了规定时间的情况下,所述控制部控制所述清洁机构,进行清洁所述第一喷出部的所述喷嘴以及所述第二喷出部的所述喷嘴的清洁处理,
所述规定时间基于所述第一喷出部和所述第二喷出部中的喷出塑化温度低的所述造型材料的喷出部中的清洁的时机来决定。
9.根据权利要求1所述的三维造型系统,其特征在于,
所述第一喷出部和所述第二喷出部构成为,在将各个所述喷嘴的喷嘴开口的中心间的距离维持为规定的距离的状态下联动地移动,
所述规定的距离是将所述造型面的通过所述第一喷出部的所述喷嘴开口的中心和所述第二喷出部的所述喷嘴开口的中心的假想直线的方向上的长度除以2而得到的长度以上。
10.根据权利要求1所述的三维造型系统,其特征在于,
所述第一喷出部和所述第二喷出部构成为,在将各个所述喷嘴的喷嘴开口的中心间的距离维持为规定的距离的状态下联动地移动,
所述规定的距离是将所述造型面的通过所述第一喷出部的所述喷嘴开口的中心和所述第二喷出部的所述喷嘴开口的中心的假想直线的方向上的长度除以2而得到的长度以下。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的三维造型系统,其特征在于,
包括旋转机构,该旋转机构以与所述造型面垂直的方向为中心而使所述工作台与所述第一喷出部以及所述第二喷出部相对地旋转。
12.根据权利要求11所述的三维造型系统,其特征在于,
所述控制部基于所述第一造型物和所述第二造型物的形状来决定由所述旋转机构产生的旋转角度。
13.一种三维造型物的制造方法,其特征在于,
进行下述的工序:
造型工序,从使材料塑化而生成造型材料并喷出所述造型材料的第一喷出部和第二喷出部喷出塑化温度互不相同的所述造型材料,从而在工作台的造型面上对第一造型物和第二造型物进行造型;以及
加热工序,以互不相同的温度对从所述第一喷出部喷出的所述造型材料和从所述第二喷出部喷出的所述造型材料进行加热,
以如下方式进行所述造型工序:从所述第一喷出部喷出的所述造型材料堆积于所述造型面的期间和从所述第二喷出部喷出的所述造型材料堆积于所述造型面的期间重叠。
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