JP2001301044A - 線形熱切断システムを用いた可変積層高速造形方法及び高速造形装置 - Google Patents
線形熱切断システムを用いた可変積層高速造形方法及び高速造形装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 造形時間と精度を画期的に向上させ、材料の
損失もやはり顕著に減少させることができる高速造形方
法及び装置を提供する。 【解決手段】 建築モデル、造形物、キャラクター商
品、試作品、及びロストフォーム鋳造コアを製作する高
速造形装置において、切断が可能な板材ストリップ形状
の材料を貯蔵する貯蔵手段と、貯蔵手段に貯蔵された板
材ストリップを水平移送させる移送手段と、移送される
板材ストリップの下面に接着剤を塗布する塗布手段と、
移送された板材ストリップを、製作物の３次元ＣＡＤデ
ータに従って線形熱源を用い、可変幅、可変傾斜及び可
変長さに切断する切断手段と、切断手段によって切断さ
れる板材ストリップを、その垂直方向で固定して垂直方
向へ移動させる固定手段と、切断された板材ストリップ
が３次元製作物の各位置に積層されるように３次元的に
移動する移動手段とを含む。
損失もやはり顕著に減少させることができる高速造形方
法及び装置を提供する。 【解決手段】 建築モデル、造形物、キャラクター商
品、試作品、及びロストフォーム鋳造コアを製作する高
速造形装置において、切断が可能な板材ストリップ形状
の材料を貯蔵する貯蔵手段と、貯蔵手段に貯蔵された板
材ストリップを水平移送させる移送手段と、移送される
板材ストリップの下面に接着剤を塗布する塗布手段と、
移送された板材ストリップを、製作物の３次元ＣＡＤデ
ータに従って線形熱源を用い、可変幅、可変傾斜及び可
変長さに切断する切断手段と、切断手段によって切断さ
れる板材ストリップを、その垂直方向で固定して垂直方
向へ移動させる固定手段と、切断された板材ストリップ
が３次元製作物の各位置に積層されるように３次元的に
移動する移動手段とを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高速造形装置に関
し、特に、発泡性樹脂、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂
などの材料を様々な幅及び厚さで供給した後、４自由度
を有する線形熱切断システムを用いて可変幅、可変傾斜
及び可変長さに切断し、接着及び積層して３次元形状の
製品を製作する可変積層高速造形装置に関するものであ
る。また、本発明は試作品やモルドを製作する既存の高
速造形方法に対して表面寸法精度を向上させることによ
り後処理工程（特に、デキュービング（Decubing)）を
ほとんど不要とさせ、所要時間を画期的に向上させた高
速造形方法に関するものである。本発明は建築モデルの
製作、造形物の製作、試作品の形状／設計／機能検討
（例：航空機タービンブレード、遠心圧縮機のインペラ
ー、ハンディーホン等）、キャラクター商品の製作
（例：ピカチュー人形、ドリー人形等）及びロストフォ
ーム（Lost Foam）鋳造のコアなど、様々な産業分野で
活用され得る。特に、本発明は、３軸または５軸切削加
工による製作が不可能な複雑な３次元形状を短時間内に
迅速に製作するのに使用される。
し、特に、発泡性樹脂、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂
などの材料を様々な幅及び厚さで供給した後、４自由度
を有する線形熱切断システムを用いて可変幅、可変傾斜
及び可変長さに切断し、接着及び積層して３次元形状の
製品を製作する可変積層高速造形装置に関するものであ
る。また、本発明は試作品やモルドを製作する既存の高
速造形方法に対して表面寸法精度を向上させることによ
り後処理工程（特に、デキュービング（Decubing)）を
ほとんど不要とさせ、所要時間を画期的に向上させた高
速造形方法に関するものである。本発明は建築モデルの
製作、造形物の製作、試作品の形状／設計／機能検討
（例：航空機タービンブレード、遠心圧縮機のインペラ
ー、ハンディーホン等）、キャラクター商品の製作
（例：ピカチュー人形、ドリー人形等）及びロストフォ
ーム（Lost Foam）鋳造のコアなど、様々な産業分野で
活用され得る。特に、本発明は、３軸または５軸切削加
工による製作が不可能な複雑な３次元形状を短時間内に
迅速に製作するのに使用される。
【０００２】
【従来の技術】従来の高速造形方法は、液体状態の材料
をレーザー光線を照射して硬化させ、３次元形状を造形
する硬化法と、粒状、或は層状からなった固体素材を所
望の形態に接合させて作る方法など、大きく二つに分け
ることができる。
をレーザー光線を照射して硬化させ、３次元形状を造形
する硬化法と、粒状、或は層状からなった固体素材を所
望の形態に接合させて作る方法など、大きく二つに分け
ることができる。
【０００３】ここで、高速造形方法とは、紙、ワック
ス、ＡＢＳ及びプラスチックなど種々の非金属、金属材
料を使用して３次元ＣＡＤデータから直接的に３次元形
状の試作品またはモルドを造形する方法を称するもので
あり、最近は金属粉末及び金属ワイヤー（wire）の材料
を使用するなど多様な方法が開発されているのが実情で
ある。
ス、ＡＢＳ及びプラスチックなど種々の非金属、金属材
料を使用して３次元ＣＡＤデータから直接的に３次元形
状の試作品またはモルドを造形する方法を称するもので
あり、最近は金属粉末及び金属ワイヤー（wire）の材料
を使用するなど多様な方法が開発されているのが実情で
ある。
【０００４】まず、上記の硬化法のうちの一つである光
造形（stereolithography, SLA; 3DSystems社）方法
は、液体状態の光硬化性樹脂すなわち感光性樹脂に選択
的にレーザービームを照射して凝固させる方式であっ
て、一層ずつ続けて積層していく方式である。このよう
な光造形方法はレーザービームを局所的に照射する方法
（3D Systems社−SLA, Quadrax社, Sony社, Dupont社な
ど）と、紫外線ランプを用いて一度に一層ずつを照射す
る方法（Cubital社−SGC, Light Sculpting社など）な
どの二つの方式がある。
造形（stereolithography, SLA; 3DSystems社）方法
は、液体状態の光硬化性樹脂すなわち感光性樹脂に選択
的にレーザービームを照射して凝固させる方式であっ
て、一層ずつ続けて積層していく方式である。このよう
な光造形方法はレーザービームを局所的に照射する方法
（3D Systems社−SLA, Quadrax社, Sony社, Dupont社な
ど）と、紫外線ランプを用いて一度に一層ずつを照射す
る方法（Cubital社−SGC, Light Sculpting社など）な
どの二つの方式がある。
【０００５】しかし、このような光造形方法は作業工程
中、凝固された光硬化性樹脂が硬化時に収縮し、これに
より捩じれ現象が発生するという短所がある。また、突
出部がある製品を製作する場合には、このような突出部
を形成するために使用される光硬化性樹脂が下方に落ち
ないように支持する支持台が必要であるという短所があ
る。なお、樹脂が材料として使用されるため、強度が劣
って機能性材料としての利用が難しいという短所もあ
る。
中、凝固された光硬化性樹脂が硬化時に収縮し、これに
より捩じれ現象が発生するという短所がある。また、突
出部がある製品を製作する場合には、このような突出部
を形成するために使用される光硬化性樹脂が下方に落ち
ないように支持する支持台が必要であるという短所があ
る。なお、樹脂が材料として使用されるため、強度が劣
って機能性材料としての利用が難しいという短所もあ
る。
【０００６】そして、粉末材料を用いて形状を造形する
方法には、選択的レーザー焼結造形（selective laser
sintering, SLS; DTM社）方法と、３次元プリンティン
グ（three dimension printing; Solingen社, Z Corp.
など−MIT開発）方法などがある。
方法には、選択的レーザー焼結造形（selective laser
sintering, SLS; DTM社）方法と、３次元プリンティン
グ（three dimension printing; Solingen社, Z Corp.
など−MIT開発）方法などがある。
【０００７】このような、選択的レーザー焼結造形方法
はプラスチック類の粉末材料を塗布し、レーザービーム
を照射して粉末を結合する方式により製品を製作する。
また、このような選択的レーザー焼結造形方法はプラス
チックを表面にコーティングした鉄粉末を用いて金属製
品やモルドを製作するのに使用されることもある。
はプラスチック類の粉末材料を塗布し、レーザービーム
を照射して粉末を結合する方式により製品を製作する。
また、このような選択的レーザー焼結造形方法はプラス
チックを表面にコーティングした鉄粉末を用いて金属製
品やモルドを製作するのに使用されることもある。
【０００８】しかしながら、このようにプラスチックを
表面にコーティングした鉄粉末を用いて金属製品やモル
ドを製作する場合には、表面にコーティングされたプラ
スチックを除去し、鉄粉末などを互いに結合できるよう
に焼結しなければならない。また、鉄粉末などの間に形
成された空隙を埋めることができるように銅溶浸をする
など、後処理が必要となる。ところが、このような選択
的レーザー焼結造形方法は後処理過程で熱変形による収
縮が起こるため、寸法精度を合わせるのが難しいという
短所がある。
表面にコーティングした鉄粉末を用いて金属製品やモル
ドを製作する場合には、表面にコーティングされたプラ
スチックを除去し、鉄粉末などを互いに結合できるよう
に焼結しなければならない。また、鉄粉末などの間に形
成された空隙を埋めることができるように銅溶浸をする
など、後処理が必要となる。ところが、このような選択
的レーザー焼結造形方法は後処理過程で熱変形による収
縮が起こるため、寸法精度を合わせるのが難しいという
短所がある。
【０００９】そして、３次元プリンティング方法は、塗
布された粉末に液体状態の結合剤を選択的に振りまいて
製品を作る。即ち、このような３次元プリンティング方
法を用いることにより、セラミックス粉末からインベス
トメント鋳造用セラミックスシェルを直接作ったり、澱
粉成分を基本とする粉末材料を使用して製品を製作する
こともできる。しかし、このような３次元プリンティン
グ方法は製品の密度及び強度の増加のために後処理が必
須的であるので、熱変形による収縮が発生するという短
所がある。
布された粉末に液体状態の結合剤を選択的に振りまいて
製品を作る。即ち、このような３次元プリンティング方
法を用いることにより、セラミックス粉末からインベス
トメント鋳造用セラミックスシェルを直接作ったり、澱
粉成分を基本とする粉末材料を使用して製品を製作する
こともできる。しかし、このような３次元プリンティン
グ方法は製品の密度及び強度の増加のために後処理が必
須的であるので、熱変形による収縮が発生するという短
所がある。
【００１０】また、紙積層造形（laminated object man
ufacturing, LOM; Helisys社）方法は、薄い薄板形状の
紙を加熱されたローラを使用して接着し、レーザーで切
断する過程を繰り返して製品を製作する。しかしなが
ら、このような紙積層方法は材料として紙を使用するた
め、運転費が安いという長所はあるが、製品の製作後、
製品を取り出すのに長い時間が所要されるという短所が
ある。
ufacturing, LOM; Helisys社）方法は、薄い薄板形状の
紙を加熱されたローラを使用して接着し、レーザーで切
断する過程を繰り返して製品を製作する。しかしなが
ら、このような紙積層方法は材料として紙を使用するた
め、運転費が安いという長所はあるが、製品の製作後、
製品を取り出すのに長い時間が所要されるという短所が
ある。
【００１１】例えば、球形状の製品を製作する場合にお
いて、紙を順次的に積層及び切断する過程を通じて球形
状の製品が製作されると、球形状製品以外の残留紙部分
が製作された球形状製品の周りを囲んでおり、このよう
な残留紙部分から球形状製品を取り出すのに長い時間が
所要される。また、現在、プラスチック薄板材料が開発
されてプラスチック製品を製作することもできるが、紙
の場合と同じように製品を取り出す工程が難しいという
短所がある。
いて、紙を順次的に積層及び切断する過程を通じて球形
状の製品が製作されると、球形状製品以外の残留紙部分
が製作された球形状製品の周りを囲んでおり、このよう
な残留紙部分から球形状製品を取り出すのに長い時間が
所要される。また、現在、プラスチック薄板材料が開発
されてプラスチック製品を製作することもできるが、紙
の場合と同じように製品を取り出す工程が難しいという
短所がある。
【００１２】なお、熱溶解積層（fused deposition mod
eling, FDM; Stratasys社）方法は、フィラメント（fil
ament）形態のプラスチック類の材料を押出し金型と類
似した形態の加熱されたノズル間に通過させ、溶融状態
にして接着する方式により製品を製作する。しかし、こ
のような熱溶解積層方法はフィラメント形態の材料を使
用するため、表面が粗いという短所がある。
eling, FDM; Stratasys社）方法は、フィラメント（fil
ament）形態のプラスチック類の材料を押出し金型と類
似した形態の加熱されたノズル間に通過させ、溶融状態
にして接着する方式により製品を製作する。しかし、こ
のような熱溶解積層方法はフィラメント形態の材料を使
用するため、表面が粗いという短所がある。
【００１３】下記では金属のような機能性材料の製品や
モルドを直接製作する高速造形方法について説明する。
モルドを直接製作する高速造形方法について説明する。
【００１４】最近、商用化されたＬＥＮＳ（Laser Engi
neered Net Shaping; Optomec社−Sandia National La
b.開発）方法は、レーザービームを用いて金属基底（su
bstrate）を局部的に加熱して小さい溶湯プール（melt
pool）を作り、ガスを用いてここに金属粉末を落とす方
式により製品を製作する。
neered Net Shaping; Optomec社−Sandia National La
b.開発）方法は、レーザービームを用いて金属基底（su
bstrate）を局部的に加熱して小さい溶湯プール（melt
pool）を作り、ガスを用いてここに金属粉末を落とす方
式により製品を製作する。
【００１５】しかし、このようなＬＥＮＳ方法は金属を
完全に溶かして製品を製作するため、凝固時に変形が激
しく、寸法精度が劣るという短所がある。また、このよ
うなＬＥＮＳ方法は溶融物を用いた製品の製作方法であ
るため、突出部や片持ち形態を有した製品を製作するの
が不可能であるという短所がある。
完全に溶かして製品を製作するため、凝固時に変形が激
しく、寸法精度が劣るという短所がある。また、このよ
うなＬＥＮＳ方法は溶融物を用いた製品の製作方法であ
るため、突出部や片持ち形態を有した製品を製作するの
が不可能であるという短所がある。
【００１６】そして、ＳＤＭ（Shape Deposition Manuf
acturing; Stanford大学、 Carnegie Mellon大学）方法
は金属溶着（deposition）とＣＮＣ（コンピュータ数値
制御）機械加工を結合した方法である。このようなＳＤ
Ｍ方法は、先に金属を溶着した後、多軸ＣＮＣミリング
を用いて所望する厚さと境界形状を有するように加工
し、同じ層の残りの部分は他の金属材料で埋めた後、さ
らにＣＮＣ加工をして一層を完成する。このように一層
が完成した後には、残留応力を除去するためにショット
ピーニング作業をする。このような一連の過程を遂行す
ることにより所望する製品を製作することになる。しか
し、このようなＳＤＭ方法はいろんな過程を反復的に遂
行しなければならないため、製品を製作するのに長い時
間が所要されるという短所がある。
acturing; Stanford大学、 Carnegie Mellon大学）方法
は金属溶着（deposition）とＣＮＣ（コンピュータ数値
制御）機械加工を結合した方法である。このようなＳＤ
Ｍ方法は、先に金属を溶着した後、多軸ＣＮＣミリング
を用いて所望する厚さと境界形状を有するように加工
し、同じ層の残りの部分は他の金属材料で埋めた後、さ
らにＣＮＣ加工をして一層を完成する。このように一層
が完成した後には、残留応力を除去するためにショット
ピーニング作業をする。このような一連の過程を遂行す
ることにより所望する製品を製作することになる。しか
し、このようなＳＤＭ方法はいろんな過程を反復的に遂
行しなければならないため、製品を製作するのに長い時
間が所要されるという短所がある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は前述
したような従来の技術の問題点を解決するために案出さ
れたものであって、発泡性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化
性樹脂などの材料を様々な厚さの板材ストリップ（Stri
p）形態で連続的に供給した後、この板材ストリップを
４自由度線形熱切断システムでＣＡＤデータから要求さ
れる幅、傾斜及び長さに自由に切断し、接着及び積層す
ることにより造形時間と精度を画期的に向上させ、材料
の損失もやはり顕著に減少させることができる高速造形
方法及び高速造形装置を提供することにその目的があ
る。
したような従来の技術の問題点を解決するために案出さ
れたものであって、発泡性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化
性樹脂などの材料を様々な厚さの板材ストリップ（Stri
p）形態で連続的に供給した後、この板材ストリップを
４自由度線形熱切断システムでＣＡＤデータから要求さ
れる幅、傾斜及び長さに自由に切断し、接着及び積層す
ることにより造形時間と精度を画期的に向上させ、材料
の損失もやはり顕著に減少させることができる高速造形
方法及び高速造形装置を提供することにその目的があ
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によれば、建築モデル、造形物、キャラクタ
ー商品、試作品、及びロストフォーム鋳造コアを製作す
る高速造形方法において、切断が可能な板材ストリップ
形状の材料を移送しながら、前記板材ストリップの下面
に接着剤を塗布する段階と、製作物の３次元ＣＡＤデー
タに従って線形熱源を用いて、移送される板材ストリッ
プを可変幅、可変傾斜及び可変長さに切断する段階と、
切断された板材ストリップを３次元製作物の各位置に位
置するように移動テーブルに積層する段階と、順次的に
積層されて接着される切断された板材ストリップによっ
て３次元製作物が完成したか否かを判断する段階とを含
む可変積層高速造形方法が提供される。
めの本発明によれば、建築モデル、造形物、キャラクタ
ー商品、試作品、及びロストフォーム鋳造コアを製作す
る高速造形方法において、切断が可能な板材ストリップ
形状の材料を移送しながら、前記板材ストリップの下面
に接着剤を塗布する段階と、製作物の３次元ＣＡＤデー
タに従って線形熱源を用いて、移送される板材ストリッ
プを可変幅、可変傾斜及び可変長さに切断する段階と、
切断された板材ストリップを３次元製作物の各位置に位
置するように移動テーブルに積層する段階と、順次的に
積層されて接着される切断された板材ストリップによっ
て３次元製作物が完成したか否かを判断する段階とを含
む可変積層高速造形方法が提供される。
【００１９】また、本発明によれば、前記線形熱源によ
って切断され、残留する残余材料を切断した後、貯蔵す
る段階をさらに含む可変積層高速造形方法が提供され
る。そして、本発明によれば、前記線形熱源は、熱線、
レーザー、プラズマ、熱ビーム、高温ガス（heat gas）
のうちのいずれかであることが望ましい。なお、本発明
によれば、前記板材ストリップは、発泡性樹脂、熱可塑
性樹脂、または熱硬化性樹脂から形成されることが望ま
しい。
って切断され、残留する残余材料を切断した後、貯蔵す
る段階をさらに含む可変積層高速造形方法が提供され
る。そして、本発明によれば、前記線形熱源は、熱線、
レーザー、プラズマ、熱ビーム、高温ガス（heat gas）
のうちのいずれかであることが望ましい。なお、本発明
によれば、前記板材ストリップは、発泡性樹脂、熱可塑
性樹脂、または熱硬化性樹脂から形成されることが望ま
しい。
【００２０】さらにまた、上記の目的を達成するための
本発明によれば、建築モデル、造形物、キャラクター商
品、試作品、及びロストフォーム鋳造コアを製作する高
速造形方法において、切断が可能な板材ストリップ（st
rip）形状の材料を貯蔵する貯蔵手段と、前記貯蔵手段
に貯蔵された板材ストリップを水平移送させる移送手段
と、移送される板材ストリップの下面に接着剤を塗布す
る塗布手段と、製作物の３次元ＣＡＤデータに従って線
形熱源を用い、移送された板材ストリップを可変幅、可
変傾斜及び可変長さに切断する切断手段と、前記切断手
段によって切断される板材ストリップをその垂直方向で
固定して垂直方向へ移動させる固定手段と、切断された
板材ストリップが３次元製作物の各位置に積層されるよ
うに３次元的に移動する移動手段とを含む可変積層高速
造形装置が提供される。
本発明によれば、建築モデル、造形物、キャラクター商
品、試作品、及びロストフォーム鋳造コアを製作する高
速造形方法において、切断が可能な板材ストリップ（st
rip）形状の材料を貯蔵する貯蔵手段と、前記貯蔵手段
に貯蔵された板材ストリップを水平移送させる移送手段
と、移送される板材ストリップの下面に接着剤を塗布す
る塗布手段と、製作物の３次元ＣＡＤデータに従って線
形熱源を用い、移送された板材ストリップを可変幅、可
変傾斜及び可変長さに切断する切断手段と、前記切断手
段によって切断される板材ストリップをその垂直方向で
固定して垂直方向へ移動させる固定手段と、切断された
板材ストリップが３次元製作物の各位置に積層されるよ
うに３次元的に移動する移動手段とを含む可変積層高速
造形装置が提供される。
【００２１】また、本発明によれば、前記線形熱源によ
って切断され、残留する残余材料を切断して貯蔵する切
断貯蔵手段をさらに含む可変積層高速造形装置が提供さ
れる。そして、本発明によれば、下面に接着剤が塗布さ
れた残余材料が前記移送手段を通る時に、前記移送手段
に付かないように残余材料の下面に付着される薄い紙を
提供する供給ローラを含む可変積層高速造形装置が提供
される。
って切断され、残留する残余材料を切断して貯蔵する切
断貯蔵手段をさらに含む可変積層高速造形装置が提供さ
れる。そして、本発明によれば、下面に接着剤が塗布さ
れた残余材料が前記移送手段を通る時に、前記移送手段
に付かないように残余材料の下面に付着される薄い紙を
提供する供給ローラを含む可変積層高速造形装置が提供
される。
【００２２】なお、本発明によれば、前記切断手段は並
進運動及び回転運動が可能な４自由度線形熱切断機であ
ることが望ましい。さらにまた、本発明によれば、前記
移動手段に順次的に積層される板材ストリップの上面を
押して下層の板材ストリップと密着接合させ得るように
する接着補助装置を含む可変積層高速造形装置を提供す
る。
進運動及び回転運動が可能な４自由度線形熱切断機であ
ることが望ましい。さらにまた、本発明によれば、前記
移動手段に順次的に積層される板材ストリップの上面を
押して下層の板材ストリップと密着接合させ得るように
する接着補助装置を含む可変積層高速造形装置を提供す
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
本発明による線形熱切断システムを用いた可変積層高速
造形方法及び高速造形装置の好ましい実施例を詳細に説
明する。図面において、図１は本発明の一実施例による
線形熱切断システムを用いた可変積層高速造形方法の全
体的な概略図であり、図２は本発明の線形熱切断システ
ムを用いた可変積層高速造形装置の全体的な概略図であ
る。そして、図３乃至図６は図２に図示されている高速
造形装置の材料貯蔵ロール及び材料貯蔵ロールの支持部
の概略図であり、図７乃至図１０は図２に図示されてい
る高速造形装置の熱線切断機の概略図であり、図１１は
図２に図示されている高速造形装置の熱線切断機の制御
システムの構成図である。また、図１２及び図１３は図
２に図示されている高速造形装置の切断製品固定装置の
概略図及びその制御システムの構成図であり、図１４は
図２に図示された高速造形装置のＸＹＺ移動テーブルの
制御システムの構成図である。そして、図１５及び図１
６は図２に図示されている高速造形装置の接着剤付着装
置の概略図であり、図１７は図２に図示されている高速
造形装置の接着補助装置の概略図である。また、図１８
は図２に図示されている高速造形装置の残余材料除去及
び貯蔵装置の概略図であり、図１９は本発明により単位
形状片の積層時に結合を効果的に遂行するために上面と
下面に傾斜を付与する方法に関する概略図である。
本発明による線形熱切断システムを用いた可変積層高速
造形方法及び高速造形装置の好ましい実施例を詳細に説
明する。図面において、図１は本発明の一実施例による
線形熱切断システムを用いた可変積層高速造形方法の全
体的な概略図であり、図２は本発明の線形熱切断システ
ムを用いた可変積層高速造形装置の全体的な概略図であ
る。そして、図３乃至図６は図２に図示されている高速
造形装置の材料貯蔵ロール及び材料貯蔵ロールの支持部
の概略図であり、図７乃至図１０は図２に図示されてい
る高速造形装置の熱線切断機の概略図であり、図１１は
図２に図示されている高速造形装置の熱線切断機の制御
システムの構成図である。また、図１２及び図１３は図
２に図示されている高速造形装置の切断製品固定装置の
概略図及びその制御システムの構成図であり、図１４は
図２に図示された高速造形装置のＸＹＺ移動テーブルの
制御システムの構成図である。そして、図１５及び図１
６は図２に図示されている高速造形装置の接着剤付着装
置の概略図であり、図１７は図２に図示されている高速
造形装置の接着補助装置の概略図である。また、図１８
は図２に図示されている高速造形装置の残余材料除去及
び貯蔵装置の概略図であり、図１９は本発明により単位
形状片の積層時に結合を効果的に遂行するために上面と
下面に傾斜を付与する方法に関する概略図である。
【００２４】図２に示すように、本発明の高速造形装置
は発泡性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などの板材
ストリップ形態の材料を巻いて保管する材料貯蔵ロール
１２を含む。このような材料貯蔵ロール１２は貯蔵ロー
ル支持部１１によって上下移動も可能に支持されてい
る。このように配置された材料貯蔵ロール１２に巻かれ
た材料は移送される材料の高さを平衡に維持する調節ロ
ーラ１３を通過し、前方移送装置１５及び後方移送装置
１４によって連続または断続的に供給される。
は発泡性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などの板材
ストリップ形態の材料を巻いて保管する材料貯蔵ロール
１２を含む。このような材料貯蔵ロール１２は貯蔵ロー
ル支持部１１によって上下移動も可能に支持されてい
る。このように配置された材料貯蔵ロール１２に巻かれ
た材料は移送される材料の高さを平衡に維持する調節ロ
ーラ１３を通過し、前方移送装置１５及び後方移送装置
１４によって連続または断続的に供給される。
【００２５】後方移送装置１４の側面には接着剤付着装
置２３が設けられているが、このような接着剤付着装置
２３は後方移送装置１４によって供給される板材ストリ
ップの下部面の全体に接着ローラ２４で接着剤を連続的
に塗布する。そうすると、移送される板材ストリップの
下部面の全体に接着剤が均等に塗布される。
置２３が設けられているが、このような接着剤付着装置
２３は後方移送装置１４によって供給される板材ストリ
ップの下部面の全体に接着ローラ２４で接着剤を連続的
に塗布する。そうすると、移送される板材ストリップの
下部面の全体に接着剤が均等に塗布される。
【００２６】また、前方移送装置１５と後方移送装置１
４との間には移送される板材ストリップを切断する熱線
切断機１６が設けられている。このような熱線切断機１
６はＸ、Ｙ、θx、θy方向に移動及び調節され得るよう
に構成されたものであり、高温の熱線１７を用いて供給
された板材ストリップ形態の材料をＣＡＤデータと同一
の形状を有した単位形状片に切断する。このような熱線
切断機１６による単位形状片の切断の際、ＣＡＤデータ
によって可変幅、可変側面傾斜及び可変長さが工程中に
制御される。
４との間には移送される板材ストリップを切断する熱線
切断機１６が設けられている。このような熱線切断機１
６はＸ、Ｙ、θx、θy方向に移動及び調節され得るよう
に構成されたものであり、高温の熱線１７を用いて供給
された板材ストリップ形態の材料をＣＡＤデータと同一
の形状を有した単位形状片に切断する。このような熱線
切断機１６による単位形状片の切断の際、ＣＡＤデータ
によって可変幅、可変側面傾斜及び可変長さが工程中に
制御される。
【００２７】なお、熱線切断機１６によって板材ストリ
ップが切断される場合、このような板材ストリップを固
定する切断製品固定装置１８が、移送される板材ストリ
ップの上部面に設けられる。即ち、板材ストリップが熱
線切断機１６によって切断されるとき、切断製品固定装
置１８の切断製品吸引器１９が垂直に移動して切断中で
ある単位形状片を固定し、単位形状片が最終的に切断さ
れる瞬間、左右に揺れないように固定する。そして、単
位形状片が完全に生成されたら、切断製品吸引器１９が
追加的な垂直方向移動を行い、移送される板材ストリッ
プの下部面に位置するＸＹＺ移動テーブル２１上に単位
形状片を位置させる。このとき、切断された単位形状片
はＣＡＤデータの定められた３次元座標に沿ってＸＹＺ
移動テーブル２１上に位置する。
ップが切断される場合、このような板材ストリップを固
定する切断製品固定装置１８が、移送される板材ストリ
ップの上部面に設けられる。即ち、板材ストリップが熱
線切断機１６によって切断されるとき、切断製品固定装
置１８の切断製品吸引器１９が垂直に移動して切断中で
ある単位形状片を固定し、単位形状片が最終的に切断さ
れる瞬間、左右に揺れないように固定する。そして、単
位形状片が完全に生成されたら、切断製品吸引器１９が
追加的な垂直方向移動を行い、移送される板材ストリッ
プの下部面に位置するＸＹＺ移動テーブル２１上に単位
形状片を位置させる。このとき、切断された単位形状片
はＣＡＤデータの定められた３次元座標に沿ってＸＹＺ
移動テーブル２１上に位置する。
【００２８】また、ＸＹＺ移動テーブル２１は、切断製
品吸引器１９により垂直移動された単位形状片が目的物
のＣＡＤデータと一致する３次元空間上に位置できるよ
うに、造形の際に、移動テーブル２１の同一層内でＸＹ
位置を移動させ、層間移動として材料の厚さだけＺ軸移
動させて３次元座標に位置させる。
品吸引器１９により垂直移動された単位形状片が目的物
のＣＡＤデータと一致する３次元空間上に位置できるよ
うに、造形の際に、移動テーブル２１の同一層内でＸＹ
位置を移動させ、層間移動として材料の厚さだけＺ軸移
動させて３次元座標に位置させる。
【００２９】そして、ＸＹＺ移動テーブル２１の側面に
は接着補助装置２２が設けられている。このような接着
補助装置２２は切断製品吸引器１９によってＸＹＺ移動
テーブル２１上に位置した単位形状片の上面を加圧し、
接着剤付着装置２３により底面に塗布された接着剤とし
て下層に位置する単位形状片と良く接着され得るように
する。
は接着補助装置２２が設けられている。このような接着
補助装置２２は切断製品吸引器１９によってＸＹＺ移動
テーブル２１上に位置した単位形状片の上面を加圧し、
接着剤付着装置２３により底面に塗布された接着剤とし
て下層に位置する単位形状片と良く接着され得るように
する。
【００３０】また、前方移送装置１５の前方には熱線切
断機１６によって一定形態に切断されて残った残余材
料、即ち、下面に接着剤が付いている残余材料が前方移
送装置１５を通る時に、接着剤が前方移送装置１５に付
かないように薄い紙を連続的に供給するアイドルローラ
２０が設けられている。
断機１６によって一定形態に切断されて残った残余材
料、即ち、下面に接着剤が付いている残余材料が前方移
送装置１５を通る時に、接着剤が前方移送装置１５に付
かないように薄い紙を連続的に供給するアイドルローラ
２０が設けられている。
【００３１】なお、前方移送装置１５の後方には熱線切
断機１６によって単位形状片に切断されたもの以外の残
余板材ストリップを切断する残余材料切断機２５が設け
られている。この時、残余板材ストリップは前方移送装
置１５と残余材料切断機２５との間に位置する移動ガイ
ド２６に沿って移動する。
断機１６によって単位形状片に切断されたもの以外の残
余板材ストリップを切断する残余材料切断機２５が設け
られている。この時、残余板材ストリップは前方移送装
置１５と残余材料切断機２５との間に位置する移動ガイ
ド２６に沿って移動する。
【００３２】そして、残余材料切断機２５の後方には切
断された材料を残余材料除去機２７に沿って移動させた
後、貯蔵する残余材料貯蔵装置２８が設けられている。
断された材料を残余材料除去機２７に沿って移動させた
後、貯蔵する残余材料貯蔵装置２８が設けられている。
【００３３】下記には前述したように構成された本発明
の可変積層高速造形装置を用いた高速造形方法を図１及
び図２を参照して詳細に説明する。
の可変積層高速造形装置を用いた高速造形方法を図１及
び図２を参照して詳細に説明する。
【００３４】製作しようとする製品に対するＣＡＤデー
タ（*.DTL, *.IGES, *.dxf等）が入力されると、制御装
置により全体的に制御する。即ち、制御装置が材料貯蔵
ロール１２に巻かれている板材ストリップの移送速度を
後方移送装置１４及び前方移送装置１５を用いて制御す
る（材料供給部）。移送された板材ストリップは熱線切
断機１６によって切断され、切断された単位形状片は切
断製品固定装置１８によってＸＹＺ移送テーブル２１へ
移送される（トリミング部）。即ち、制御装置が板材ス
トリップの切断速度Ｖｓ、切断温度Ｔ及び切断形状情報
などを制御する。ここで、切断形状情報とは、切断する
板材ストリップの厚さ方向の中間部位のポイントデータ
ｘ，ｙ，ｚ、切断角θ1，θ2及びマスタ／スラブ情報を
意味し、マスタ／スラブ情報は切断形状によって熱線切
断機１６の２個の熱線１７のうちいずれをマスタまたは
スラブに決めるかを決定するものである（形状情報
部）。
タ（*.DTL, *.IGES, *.dxf等）が入力されると、制御装
置により全体的に制御する。即ち、制御装置が材料貯蔵
ロール１２に巻かれている板材ストリップの移送速度を
後方移送装置１４及び前方移送装置１５を用いて制御す
る（材料供給部）。移送された板材ストリップは熱線切
断機１６によって切断され、切断された単位形状片は切
断製品固定装置１８によってＸＹＺ移送テーブル２１へ
移送される（トリミング部）。即ち、制御装置が板材ス
トリップの切断速度Ｖｓ、切断温度Ｔ及び切断形状情報
などを制御する。ここで、切断形状情報とは、切断する
板材ストリップの厚さ方向の中間部位のポイントデータ
ｘ，ｙ，ｚ、切断角θ1，θ2及びマスタ／スラブ情報を
意味し、マスタ／スラブ情報は切断形状によって熱線切
断機１６の２個の熱線１７のうちいずれをマスタまたは
スラブに決めるかを決定するものである（形状情報
部）。
【００３５】また、ＸＹＺ移送テーブル２１へ移送され
る単位形状片は制御装置の接着部位情報に従って原点が
設定された移送テーブル２１に沿って順次的に積層及び
接着される（積層／接着部）。そして、残余材料は残余
材料切断機２５によって切断され、残余材料貯蔵装置２
８に貯蔵される（残余材料切断／貯蔵部）。上記のよう
な一連の順序に従って所望する形状が製作される時まで
進行される。
る単位形状片は制御装置の接着部位情報に従って原点が
設定された移送テーブル２１に沿って順次的に積層及び
接着される（積層／接着部）。そして、残余材料は残余
材料切断機２５によって切断され、残余材料貯蔵装置２
８に貯蔵される（残余材料切断／貯蔵部）。上記のよう
な一連の順序に従って所望する形状が製作される時まで
進行される。
【００３６】下記には前述したように構成された本発明
の可変積層高速造形装置の作動関係及び高速造形方法を
さらに具体的に説明する。
の可変積層高速造形装置の作動関係及び高速造形方法を
さらに具体的に説明する。
【００３７】まず、板材ストリップ形態の発泡性樹脂、
熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を図３乃至図６に図示さ
れているように構成された材料貯蔵ロール支持部１１に
よって支持される材料貯蔵ロール１２から調節ローラ１
３へ移動させて板材ストリップに欠陥（小皺、曲がりな
ど）が発生しないようにした後、このような板材ストリ
ップを後方移送装置１４及び前方移送装置１５を用いて
連続及び断続的に移送させる。このとき、移送速度と移
送長さなどは図１の制御装置によって決定される。
熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を図３乃至図６に図示さ
れているように構成された材料貯蔵ロール支持部１１に
よって支持される材料貯蔵ロール１２から調節ローラ１
３へ移動させて板材ストリップに欠陥（小皺、曲がりな
ど）が発生しないようにした後、このような板材ストリ
ップを後方移送装置１４及び前方移送装置１５を用いて
連続及び断続的に移送させる。このとき、移送速度と移
送長さなどは図１の制御装置によって決定される。
【００３８】このような板材ストリップが後方移送装置
１４を通る瞬間、図１５及び図１６に図示されているよ
うに移送される板材ストリップの下部面に位置する接着
付着装置２３の接着ローラ２４により板材ストリップの
下部面に接着剤が均等に塗布される。
１４を通る瞬間、図１５及び図１６に図示されているよ
うに移送される板材ストリップの下部面に位置する接着
付着装置２３の接着ローラ２４により板材ストリップの
下部面に接着剤が均等に塗布される。
【００３９】このように下部面に接着剤が均等に塗布さ
れた板材ストリップは熱線切断機１６によって単位形状
片に切断される。この時、熱線切断機１６の切断速度Ｖ
ｓ、切断温度Ｔ及び切断形状情報などは制御装置によっ
て制御される。
れた板材ストリップは熱線切断機１６によって単位形状
片に切断される。この時、熱線切断機１６の切断速度Ｖ
ｓ、切断温度Ｔ及び切断形状情報などは制御装置によっ
て制御される。
【００４０】このような熱線切断機１６は板材ストリッ
プを切断するために２台が設けられるが、図７乃至図１
０に図示されているように、両端部にワイヤーカトリッ
ジがそれぞれ設けられ、このようなカトリッジにより熱
線１７が連結されている。そして、このような熱線切断
機１６は４自由度を有する並進運動及び回転運動が可能
なように構成されたものであって、ｘ軸及びｙ軸方向に
並進運動し、θx、θyに回転運動できるように構成され
ている。即ち、熱線切断機１６は両端部に位置する熱線
１７が所望する形状を自由に切断できるように構成され
ている。
プを切断するために２台が設けられるが、図７乃至図１
０に図示されているように、両端部にワイヤーカトリッ
ジがそれぞれ設けられ、このようなカトリッジにより熱
線１７が連結されている。そして、このような熱線切断
機１６は４自由度を有する並進運動及び回転運動が可能
なように構成されたものであって、ｘ軸及びｙ軸方向に
並進運動し、θx、θyに回転運動できるように構成され
ている。即ち、熱線切断機１６は両端部に位置する熱線
１７が所望する形状を自由に切断できるように構成され
ている。
【００４１】このように構成された熱線切断機１６を使
用して単位形状片を切断するためには、図１１に図示さ
れた制御システムによって熱線切断機１６が作動されな
ければならない。即ち、熱線切断機の制御システムは図
５のＳ／Ｗ部のように単位形状片の上面と下面に対する
形状情報(STLファイル）を用いて中間断面に対する位置
座標Ｘ、Ｙと側面傾斜θx、θyとを演算し、この結果を
用いて形状複雑度を演算する。ここで、演算された形状
複雑度からマスタ／スラブ及び熱線切断機の移動経路を
設定し、熱線切断機１６の移送速度Ｖcut、材料の移送
速度ＶFを演算した後、熱線１７の移送速度と材料の移
送速度との相対速度Ｖcut−ＶFを演算する。この相対速
度を経験的に得られた熱線１７の温度対相対速度の関係
から相対速度に該当する熱線温度Ｔhを求める。この結
果をすべて図１１のＨ／Ｗ部の各制御システムの入力値
に入れて熱線切断機１６を作動させる。
用して単位形状片を切断するためには、図１１に図示さ
れた制御システムによって熱線切断機１６が作動されな
ければならない。即ち、熱線切断機の制御システムは図
５のＳ／Ｗ部のように単位形状片の上面と下面に対する
形状情報(STLファイル）を用いて中間断面に対する位置
座標Ｘ、Ｙと側面傾斜θx、θyとを演算し、この結果を
用いて形状複雑度を演算する。ここで、演算された形状
複雑度からマスタ／スラブ及び熱線切断機の移動経路を
設定し、熱線切断機１６の移送速度Ｖcut、材料の移送
速度ＶFを演算した後、熱線１７の移送速度と材料の移
送速度との相対速度Ｖcut−ＶFを演算する。この相対速
度を経験的に得られた熱線１７の温度対相対速度の関係
から相対速度に該当する熱線温度Ｔhを求める。この結
果をすべて図１１のＨ／Ｗ部の各制御システムの入力値
に入れて熱線切断機１６を作動させる。
【００４２】そして、単位形状片切断時に、単位形状片
のＸ方向の上面と下面は図１９のように傾斜θ1、θ2を
与えて切断し、接着時に単位形状片の席を取ることが容
易であるばかりでなく、接着能力を向上させることがで
きるようにした。
のＸ方向の上面と下面は図１９のように傾斜θ1、θ2を
与えて切断し、接着時に単位形状片の席を取ることが容
易であるばかりでなく、接着能力を向上させることがで
きるようにした。
【００４３】この原理に従って熱線切断機１６により単
位形状片が切断される工程中に切断製品固定装置１８の
切断製品吸引器１９が垂直方向に移動し、Ｘ方向に１／
２以上切断された単位形状片の既に切断された面を吸引
して支持する。そして、単位形状片の切断完了後、単位
形状片をＸＹＺ移動テーブル２１上の定められた位置に
定着させる。このような切断製品固定装置１８の垂直移
動と単位形状固定のためには、図１３に図示された制御
システムによって切断製品固定装置１８が作動されなけ
ればならない。
位形状片が切断される工程中に切断製品固定装置１８の
切断製品吸引器１９が垂直方向に移動し、Ｘ方向に１／
２以上切断された単位形状片の既に切断された面を吸引
して支持する。そして、単位形状片の切断完了後、単位
形状片をＸＹＺ移動テーブル２１上の定められた位置に
定着させる。このような切断製品固定装置１８の垂直移
動と単位形状固定のためには、図１３に図示された制御
システムによって切断製品固定装置１８が作動されなけ
ればならない。
【００４４】即ち、切断製品固定装置１８の制御システ
ムは図１２及び図１３に図示されているように、Ｓ／Ｗ
部で単位形状片の上面ＣＡＤデータを獲得し上面の輪郭
を演算した後、この輪郭内に位置した切断製品吸引器１
９を選択する。そうした後、選択された切断製品吸引器
１９などの単位形状片の固定順序を演算する。そして、
材料の厚さ、装備の３次元配置などを考慮して切断製品
吸引器１９の垂直移動距離を演算する。この結果をすべ
て図７のＨ／Ｗ部の各制御システムに入力値に入れて切
断製品固定装置１８及び切断製品吸引器１９を作動させ
る。
ムは図１２及び図１３に図示されているように、Ｓ／Ｗ
部で単位形状片の上面ＣＡＤデータを獲得し上面の輪郭
を演算した後、この輪郭内に位置した切断製品吸引器１
９を選択する。そうした後、選択された切断製品吸引器
１９などの単位形状片の固定順序を演算する。そして、
材料の厚さ、装備の３次元配置などを考慮して切断製品
吸引器１９の垂直移動距離を演算する。この結果をすべ
て図７のＨ／Ｗ部の各制御システムに入力値に入れて切
断製品固定装置１８及び切断製品吸引器１９を作動させ
る。
【００４５】このように切断された単位形状片はＸＹＺ
移動テーブル２１上に積層されるが、この時には図１４
のような制御システムによって作動されなければならな
い。即ち、ＸＹＺ移動テーブル２１の制御システムは図
１４のように、Ｓ／Ｗ部で単位形状片の下面ＣＡＤデー
タを取り入れて各単位形状片の下面の中心座標ＸC、ＹC
を演算した後、この点をＸＹ移動テーブル上の座標に変
換し、各単位形状片の下面の中心座標ＸCT、ＹCTを演算
する。また、ＣＡＤデータから積層方向Ｘdi rまたはＹ
dir、供給材料の厚さｔ及び装備の３次元配置Ｐtzなど
を考慮してＸＹＺ移動テーブル２１の移動距離を演算す
る。このように座標変換を通じて単位形状片の下面の中
心座標を演算するのは、積層座標が一致しないことによ
り発生する積層エラーを未然に予防するためである。こ
の結果をすべて図１４のＸＹ移動テーブルの制御システ
ムに入力値に入れてＸＹＺ移動テーブル２１を作動させ
る。
移動テーブル２１上に積層されるが、この時には図１４
のような制御システムによって作動されなければならな
い。即ち、ＸＹＺ移動テーブル２１の制御システムは図
１４のように、Ｓ／Ｗ部で単位形状片の下面ＣＡＤデー
タを取り入れて各単位形状片の下面の中心座標ＸC、ＹC
を演算した後、この点をＸＹ移動テーブル上の座標に変
換し、各単位形状片の下面の中心座標ＸCT、ＹCTを演算
する。また、ＣＡＤデータから積層方向Ｘdi rまたはＹ
dir、供給材料の厚さｔ及び装備の３次元配置Ｐtzなど
を考慮してＸＹＺ移動テーブル２１の移動距離を演算す
る。このように座標変換を通じて単位形状片の下面の中
心座標を演算するのは、積層座標が一致しないことによ
り発生する積層エラーを未然に予防するためである。こ
の結果をすべて図１４のＸＹ移動テーブルの制御システ
ムに入力値に入れてＸＹＺ移動テーブル２１を作動させ
る。
【００４６】このようにＸＹＺ移動テーブル２１上に単
位形状片が積層されたら、単位形状片の下面と前層の上
面とが良く接着されるように図１７のように構成された
接着補助装置２２を付加して単位形状片の上面を少しず
つ押してくれる。これにより、所望する製品の形状が順
次形成される。
位形状片が積層されたら、単位形状片の下面と前層の上
面とが良く接着されるように図１７のように構成された
接着補助装置２２を付加して単位形状片の上面を少しず
つ押してくれる。これにより、所望する製品の形状が順
次形成される。
【００４７】そして、供給された板材ストリップのう
ち、単位形状片に切断された領域を除外した残余材料な
どは前方移送装置１５によって図１８のような残余材料
切断機２５において切断され、残余材料貯蔵装置２８に
貯蔵される。即ち、残余材料が移動ガイド２６を通過す
るとき、残余材料切断機２５が垂直運動をして残余材料
を切断し、このように切断された残余材料は残余材料除
去器２７によって導かれて残余材料貯蔵装置２８に貯蔵
される。
ち、単位形状片に切断された領域を除外した残余材料な
どは前方移送装置１５によって図１８のような残余材料
切断機２５において切断され、残余材料貯蔵装置２８に
貯蔵される。即ち、残余材料が移動ガイド２６を通過す
るとき、残余材料切断機２５が垂直運動をして残余材料
を切断し、このように切断された残余材料は残余材料除
去器２７によって導かれて残余材料貯蔵装置２８に貯蔵
される。
【００４８】本発明は上記のような一連の過程を順次的
に繰り返すことにより、所望する製品の形状を作るもの
である。前述した実施例では、熱線を用いて板材ストリ
ップを切断するように構成したが、レーザー、プラズ
マ、熱ビーム、高温ガス（heat gas）などのような線形
熱源を使用して板材ストリップを切断することもでき
る。
に繰り返すことにより、所望する製品の形状を作るもの
である。前述した実施例では、熱線を用いて板材ストリ
ップを切断するように構成したが、レーザー、プラズ
マ、熱ビーム、高温ガス（heat gas）などのような線形
熱源を使用して板材ストリップを切断することもでき
る。
【００４９】前述したような過程を通じて造形される本
発明の可変積層高速造形方法は従来の紙積層ＬＯＭ方法
と熱溶解積層ＦＤＭ方法に比べて次のような相異点があ
る。第１に、発泡性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂
及び線形熱切断システムとして切断可能なあらゆる材料
に対して適用可能である。
発明の可変積層高速造形方法は従来の紙積層ＬＯＭ方法
と熱溶解積層ＦＤＭ方法に比べて次のような相異点があ
る。第１に、発泡性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂
及び線形熱切断システムとして切断可能なあらゆる材料
に対して適用可能である。
【００５０】第２に、造形幅及び造形長さを造形中に制
御することができ、複雑な形状をただ一度で造形可能で
ある。第３に、造形面の傾斜を工程中に制御することが
でき、最終製品の外観の幾何学的な精度を画期的に向上
させることができる。
御することができ、複雑な形状をただ一度で造形可能で
ある。第３に、造形面の傾斜を工程中に制御することが
でき、最終製品の外観の幾何学的な精度を画期的に向上
させることができる。
【００５１】第４に、板材ストリップの厚さをいろいろ
と供給することによって造形時間が既存の任意の工程と
比較できないくらいに早い。第５に、領域分割によって
単位形状片などを組合わせることにより一層を形成した
後、次の層の積層にも同じような方法を繰り返して３次
元形状を生成することにより、残余材料処理（Decubin
g）がほとんど要求されず、ＬＯＭ方法に比べて材料損
失率が顕著に減ることになる。
と供給することによって造形時間が既存の任意の工程と
比較できないくらいに早い。第５に、領域分割によって
単位形状片などを組合わせることにより一層を形成した
後、次の層の積層にも同じような方法を繰り返して３次
元形状を生成することにより、残余材料処理（Decubin
g）がほとんど要求されず、ＬＯＭ方法に比べて材料損
失率が顕著に減ることになる。
【表１】
【００５２】
【発明の効果】上述したしたように、本発明の可変積層
高速造形装置はいろんな厚さと幅を有した板材ストリッ
プを供給し、連続又は不連続モードで４自由度線形熱切
断システムとして幅、傾斜、長さを変化させながら切断
し、このように切断された単位形状片の組合せで３次元
形状を造形するので、生産速度が画期的に向上される。
高速造形装置はいろんな厚さと幅を有した板材ストリッ
プを供給し、連続又は不連続モードで４自由度線形熱切
断システムとして幅、傾斜、長さを変化させながら切断
し、このように切断された単位形状片の組合せで３次元
形状を造形するので、生産速度が画期的に向上される。
【００５３】また、本発明の可変積層高速造形装置は４
自由度線形熱切断システムとして幅、長さ、側面傾斜を
調節して供給された板材ストリップを切断するので、最
終製品の外観の精度を大幅向上させることができる。な
お、本発明の可変積層高速造形装置は一層をいろんな単
位形状片の組合せで構成するので、材料に対する損失を
画期的に減少させることができ、残余材料の除去作業を
遂行する必要がなく、追加的な後処理工程がほとんど所
要されない。
自由度線形熱切断システムとして幅、長さ、側面傾斜を
調節して供給された板材ストリップを切断するので、最
終製品の外観の精度を大幅向上させることができる。な
お、本発明の可変積層高速造形装置は一層をいろんな単
位形状片の組合せで構成するので、材料に対する損失を
画期的に減少させることができ、残余材料の除去作業を
遂行する必要がなく、追加的な後処理工程がほとんど所
要されない。
【００５４】さらにまた、本発明の可変積層高速造形装
置は発泡性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び熱線
切断機システムとして切断可能なあらゆる材料を使用し
て建築モデルの製作、造形物の製作、試作品の形状／設
計／機能検討、キャラクター商品の製作及びロストフォ
ーム鋳造のコアなど、いろんな産業分野において活用す
ることができる。
置は発泡性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び熱線
切断機システムとして切断可能なあらゆる材料を使用し
て建築モデルの製作、造形物の製作、試作品の形状／設
計／機能検討、キャラクター商品の製作及びロストフォ
ーム鋳造のコアなど、いろんな産業分野において活用す
ることができる。
【００５５】以上から、本発明の線形熱切断システムを
用いた可変積層高速造形方法及び高速造形装置に対する
技術事項を添付図面と共に叙述したが、これは本発明の
最も好ましい実施例を例示的に説明したものであり、本
発明を限定するものではない。また、本技術分野の通常
の知識を持つ者であれば誰でも、本発明の技術思想の範
疇を離脱しない範囲内において変形及び模倣が可能であ
ることは明白な事実である。
用いた可変積層高速造形方法及び高速造形装置に対する
技術事項を添付図面と共に叙述したが、これは本発明の
最も好ましい実施例を例示的に説明したものであり、本
発明を限定するものではない。また、本技術分野の通常
の知識を持つ者であれば誰でも、本発明の技術思想の範
疇を離脱しない範囲内において変形及び模倣が可能であ
ることは明白な事実である。
【図１】本発明の一実施例による線形熱切断システムを
用いた可変積層高速造形方法の全体的な概略図である。
用いた可変積層高速造形方法の全体的な概略図である。
【図２】本発明の線形熱切断システムを用いた可変積層
高速造形装置の全体的な概略図である。
高速造形装置の全体的な概略図である。
【図３】図２に図示されている高速造形装置の材料貯蔵
ロールの概略図である。
ロールの概略図である。
【図４】図３の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図５】図２の材料貯蔵ロール支持部の概略図である。
【図６】図５の部分Ｂの詳細斜視図である。
【図７】図２に図示されている高速造形装置の熱線切断
機の概略図である。
機の概略図である。
【図８】図２に図示されている高速造形装置の熱線切断
機の概略図である。
機の概略図である。
【図９】図８の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図１０】図８の線Ｄ−Ｄに沿った断面図である。
【図１１】図２に図示されている高速造形装置の熱線切
断機の制御システムの構成図である。
断機の制御システムの構成図である。
【図１２】図２に図示されている高速造形装置の切断製
品固定装置の概略図である。
品固定装置の概略図である。
【図１３】図２に図示されている高速造形装置の切断製
品固定装置の制御システムの構成図である。
品固定装置の制御システムの構成図である。
【図１４】図２に図示されている高速造形装置のＸＹＺ
移動テーブルの制御システムの構成図である。
移動テーブルの制御システムの構成図である。
【図１５】図２に図示されている高速造形装置の接着剤
付着装置の概略図である。
付着装置の概略図である。
【図１６】図２に図示されている高速造形装置の接着剤
付着装置の概略図である。
付着装置の概略図である。
【図１７】図２に図示されている高速造形装置の接着補
助装置の概略図である。
助装置の概略図である。
【図１８】図２に図示されている高速造形装置の残余材
料の除去及び貯蔵装置の概略図である。
料の除去及び貯蔵装置の概略図である。
【図１９】本発明で単位形状片の積層の際、結合を効果
的に行うように上面と下面に傾斜を付与する方法に関す
る概略図である。
的に行うように上面と下面に傾斜を付与する方法に関す
る概略図である。
１１…貯蔵ロール支持部 １２…材料貯蔵ロール １３…調節ローラ １４…後方移送装置 １５…前方移送装置 １６…熱線切断機 １７…熱線 １８…切断製品固定装置 １９…切断製品吸引器 ２０…アイドルローラ ２１…ＸＹＺ移動テーブル ２２…接着補助装置 ２３…接着剤付着装置 ２４…接着ローラ ２５…残余材料切断機 ２６…移動ガイド ２７…残余材料除去器 ２８…残余材料貯蔵装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アン ドン ギュ 大韓民国，テジョン 302−122，セオ− グ，ドゥンサン ２−ドン 909，スチョ ン タウン アパートメント 18−306 (72)発明者 シン ボ スン 大韓民国，テジョン 302−282，セオ− グ，ウォルピョン ２−ドン，ベクハプ アパートメント 107−803 (72)発明者 リー サン ホ 大韓民国，プサン 609−321，ケウムチョ ン−グ，ブゴク １−ドン，シヨン アパ ートメント 120−901
Claims (9)
- 【請求項１】 建築モデル、造形物、キャラクター商
品、試作品、及びロストフォーム鋳造コアを製作する高
速造形方法において、 切断が可能な板材ストリップ形状の材料を移送しなが
ら、前記板材ストリップの下面に接着剤を塗布する段階
と、製作物の３次元ＣＡＤデータに従って線形熱源を用
いて、移送される前記板材ストリップを可変幅、可変傾
斜及び可変長さに切断する段階と、切断された前記板材
ストリップを３次元製作物の各位置に位置するように移
動テーブルに積層する段階と、順次的に積層されて接着
される、切断された前記板材ストリップによって３次元
製作物が完成したか否かを判断する段階とを含むことを
特徴とする可変積層高速造形方法。 - 【請求項２】 前記線形熱源によって切断され、残留す
る残余材料を切断した後、貯蔵する段階をさらに含むこ
とを特徴とする請求項１に記載の可変積層高速造形方
法。 - 【請求項３】 前記線形熱源は、熱線、レーザー、プラ
ズマ、熱ビーム、高温ガスのうちのいずれかであること
を特徴とする請求項１または２に記載の可変積層高速造
形方法。 - 【請求項４】 前記板材ストリップは、発泡性樹脂、熱
可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂から形成されることを
特徴とする請求項１または２に記載の可変積層高速造形
方法。 - 【請求項５】 建築モデル、造形物、キャラクター商
品、試作品、及びロストフォーム鋳造コアを製作する高
速造形装置において、 切断が可能な板材ストリップ形状の材料を貯蔵する貯蔵
手段と、前記貯蔵手段に貯蔵された前記板材ストリップ
を水平移送させる移送手段と、移送される前記板材スト
リップの下面に接着剤を塗布する塗布手段と、製作物の
３次元ＣＡＤデータに従って線形熱源を用い、移送され
た前記板材ストリップを可変幅、可変傾斜及び可変長さ
に切断する切断手段と、前記切断手段によって切断され
る前記板材ストリップをその垂直方向で固定して垂直方
向へ移動させる固定手段と、切断された前記板材ストリ
ップが３次元製作物の各位置に積層されるように３次元
的に移動する移動手段とを含むことを特徴とする可変積
層高速造形装置。 - 【請求項６】 前記線形熱源によって切断され、残留す
る残余材料を切断して貯蔵する切断貯蔵手段をさらに含
むことを特徴とする請求項５に記載の可変積層高速造形
装置。 - 【請求項７】 下面に接着剤が塗布された前記残余材料
が前記移送手段を通る時に、前記移送手段に付かないよ
うに前記残余材料の下面に付着される薄い紙を提供する
供給ローラを含むことを特徴とする請求項６に記載の可
変積層高速造形装置。 - 【請求項８】 前記切断手段は並進運動及び回転運動が
可能な４自由度線形熱切断機であることを特徴とする請
求項５〜７のいずれか一項に記載の可変積層高速造形装
置。 - 【請求項９】 前記移動手段に順次的に積層される板材
ストリップの上面を押して下層の板材ストリップと密着
接合させ得るようにする接着補助装置を含むことを特徴
とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の可変積層高
速造形装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR18175/2000 | 2000-04-07 | ||
| KR1020000018175A KR100362737B1 (ko) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 선형 열절단 시스템을 이용한 가변 적층 쾌속조형방법 및쾌속조형장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001301044A true JP2001301044A (ja) | 2001-10-30 |
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| DE10155366B4 (de) * | 2001-03-20 | 2004-04-08 | Imig International Management And Innovation Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Formkörpern |
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| WO2002098624A1 (en) | 2001-06-05 | 2002-12-12 | Mikro Systems Inc. | Methods for manufacturing three-dimensional devices and devices created thereby |
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| FR2845492B1 (fr) * | 2002-10-07 | 2004-11-26 | Cirtes Src | Piece mecanique avec au moins un circuit de transport de fluide et son procede de conception par strates |
| WO2004079463A1 (fr) | 2003-02-06 | 2004-09-16 | Cirtes Src | Procede pour l'opitimisation des joints de strates dans une modelisation ou prototypage par decomposition en strates et pieces ainsi obtenues |
| KR100708353B1 (ko) * | 2004-08-13 | 2007-04-18 | 한국과학기술원 | 대형 조형물 제작용 가변 적층 쾌속조형장치 |
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