JP2006248039A - Three-dimensional shaping method - Google Patents

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JP2006248039A JP2005067704A JP2005067704A JP2006248039A JP 2006248039 A JP2006248039 A JP 2006248039A JP 2005067704 A JP2005067704 A JP 2005067704A JP 2005067704 A JP2005067704 A JP 2005067704A JP 2006248039 A JP2006248039 A JP 2006248039A
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Koji Kowada
功二 小和田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely manufacture a three-dimensionally shaped article by preventing the dissociation between a part formed from an auxiliary material and a part formed from a shaping material in cutting. <P>SOLUTION: In a three-dimensional shaping method for manufacturing the three-dimensionally shaped article comprising a shaping material layer, an auxiliary material layer is removed after a process for cutting the auxiliary material layer formed from the auxiliary material and a process for cutting the shaping material layer formed from the shaping material are repeated. A part or the whole of an area formed from one of the auxiliary material and the shaping material is supported by supplying the other different from the material forming the area to cut part of the area. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、三次元造形方法に関し、さらに詳細には、補助材料により形成される補助材層と造形材料により形成される造形材層とを積層しながら三次元造形物を作製する三次元造形方法に関する。   The present invention relates to a three-dimensional modeling method, and more specifically, a three-dimensional modeling method for producing a three-dimensional modeled object while laminating an auxiliary material layer formed of an auxiliary material and a modeling material layer formed of a modeling material. About.

従来より、補助材料で形成された補助材層の所定部分を、エンドミルなどの切削ツールなどで切削して除去した後、当該除去された部分に造形材料によって造形材層を形成して、これらを繰り返し行うことにより、二次元的な断面形状が積層させるようにして所望の三次元造形物を得ることができるようにした三次元造形装置が知られている(例えば、特許文献1)。   Conventionally, after a predetermined portion of the auxiliary material layer formed of the auxiliary material is removed by cutting with a cutting tool such as an end mill, a modeling material layer is formed on the removed portion with a modeling material, and these are removed. A three-dimensional modeling apparatus is known in which a desired three-dimensional modeled object can be obtained by repeatedly performing a two-dimensional cross-sectional shape by laminating (for example, Patent Document 1).

上記したような三次元造形装置においては、既に形成された第一層(図1(a)参照)上に第二層が積層される為、第二層の補助材層は、第一層の造形材層に対する相互接着力でもって固定される(図1(b)参照)。そして、第二層の補助材層が切削ツールたるエンドミルによって切削成形されるものである(図1(c)参照)。   In the 3D modeling apparatus as described above, since the second layer is laminated on the already formed first layer (see FIG. 1A), the second auxiliary layer is the first layer. They are fixed with mutual adhesive strength to the modeling material layer (see FIG. 1B). Then, the auxiliary material layer of the second layer is cut and formed by an end mill as a cutting tool (see FIG. 1C).

しかしながら、作製する三次元造形物の形状や大きさ、造形材料ならびに補助材料の種類などによっては、相互接着力が切削ツールによる切削の切削抵抗に負けてしまい、造形材層上に積層された補助材層を切削成形する過程で第一層の造形材層と第二層の補助材層とが解離してしまい(図1(d)に示す破線参照)、結果的に三次元造形物を造形することができないという恐れがあった。
特開平8−318573号公報
However, depending on the shape and size of the three-dimensional structure to be produced, the type of modeling material and auxiliary material, etc., the mutual adhesive force is lost to the cutting resistance of the cutting by the cutting tool, and the auxiliary layer laminated on the modeling material layer. In the process of cutting and molding the material layer, the first modeling material layer and the second auxiliary material layer are dissociated (see the broken line shown in FIG. 1 (d)), and as a result, a three-dimensional structure is formed. There was a fear of not being able to.
JP-A-8-318573

本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、切削の際に補助材料によって形成された部分と造形材料によって形成された部分とが解離するのを防止して、三次元造形物を確実に作製できるようにした三次元造形方法を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of the various problems of the conventional techniques as described above. The object of the present invention is to form a part formed by an auxiliary material and a modeling material at the time of cutting. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional modeling method that prevents a dissociated portion from being dissociated and enables a three-dimensional model to be reliably produced.

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、補助材料によって形成された補助材層を切削する工程と造形材料によって形成された造形材層を切削する工程とを繰り返し行った後、上記補助材層を除去して上記造形材層からなる三次元造形物を作製する三次元造形方法において、補助材料と造形材料とのいずれか一方の材料によって形成された領域の一部もしくは全部を、上記領域を形成する材料とは異なる他方の材料を供給して支持し、上記領域の一部を切削するようにしたものである。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention includes a step of cutting an auxiliary material layer formed of an auxiliary material and a step of cutting a modeling material layer formed of a modeling material. After repeatedly performing, in the three-dimensional modeling method of removing the auxiliary material layer and producing a three-dimensional modeled object composed of the modeling material layer, the region formed by one of the auxiliary material and the modeling material A part or the whole is supplied and supported by another material different from the material forming the region, and a part of the region is cut.

また、本発明のうち請求項2に記載の発明は、第1の材料によって形成された第1の領域上に、上記第1の材料とは異なる第2の材料を供給し、第2の領域を形成する第1の段階と、上記第1の段階で形成された上記第2の領域の一部もしくは全部の表面と接するとともに上記第1の領域と連結するようにして上記第1の材料を供給する第2の段階と、上記第2の領域の一部を切削する第3の段階とを有するようにしたものである。   According to a second aspect of the present invention, the second material different from the first material is supplied onto the first region formed of the first material, and the second region The first material is formed so as to be in contact with and connected to a part or all of the surface of the second region formed in the first step. A second stage of supply and a third stage of cutting a part of the second region are provided.

また、本発明のうち請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、上記第1の材料は補助材料と造形材料とのいずれか一方であり、上記第2の材料は上記第1の材料とは異なるいずれか他方であるようにしたものである。   Moreover, invention of Claim 3 among this invention WHEREIN: The invention of Claim 2 WHEREIN: The said 1st material is either one of an auxiliary material and a modeling material, The said 2nd material is the above-mentioned. The first material is different from the other.

また、本発明のうち請求項4に記載の発明は、請求項1または請求項3のいずれか1項に記載の発明において、上記補助材料と上記造形材料との少なくともいずれか一方を、略ドット状で供給するようにしたものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the first or third aspect of the present invention, at least one of the auxiliary material and the modeling material is substantially a dot. It is made to supply in the form.

本発明は、切削の際に補助材料によって形成された部分と造形材料によって形成された部分とが解離するのを防止して、三次元造形物を確実に作製できるという優れた効果を奏する。   The present invention has an excellent effect that a part formed by an auxiliary material and a part formed by a modeling material can be prevented from dissociating at the time of cutting, and a three-dimensional structure can be reliably manufactured.

以下、添付の図面に基づいて、本発明による三次元造形方法の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。   Hereinafter, an example of an embodiment of a three-dimensional modeling method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

はじめに、図2乃至図6を参照しながら、本発明の第1の実施の形態による三次元造形方法について説明する。   First, a three-dimensional modeling method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図2には、本発明による三次元造形方法を実現する三次元造形装置の実施の形態の一例の概略構成説明図が示されている。この図2に示す三次元造形装置10は、上下方向に延長した略四角柱状の一対の支持部12L、12Rと、当該支持部12L、12Rを連結する底部12Bとにより構成されたU字型状の門型アーム部12を備えている。さらに一対の支持部12L、12Rの各々の上端部に支持されたレール部14と、レール部14にXYZ直交座標系におけるX軸方向(図2の座標系を示す参考図参照)に所定範囲内で移動自在に配設されたキャリッジ16を有する。   FIG. 2 shows a schematic configuration explanatory diagram of an example of an embodiment of a three-dimensional modeling apparatus that realizes a three-dimensional modeling method according to the present invention. The three-dimensional modeling apparatus 10 shown in FIG. 2 is formed in a U-shape formed by a pair of substantially quadrangular columnar support portions 12L and 12R extending in the vertical direction and a bottom portion 12B connecting the support portions 12L and 12R. The gate-type arm portion 12 is provided. Furthermore, the rail part 14 supported by the upper ends of each of the pair of support parts 12L and 12R, and the rail part 14 are within a predetermined range in the X-axis direction in the XYZ orthogonal coordinate system (see the reference diagram showing the coordinate system in FIG. 2). The carriage 16 is disposed so as to be freely movable.

また、キャリッジ16に対してZ軸方向に所定範囲内で移動自在に設けられたヘッド(図2および図3参照)に、スピンドル28と、補助材料を吐出するディスペンサー24と、造形材料を吐出するディスペンサー26とが併設されている。   Further, a spindle 28, a dispenser 24 for discharging an auxiliary material, and a modeling material are discharged to a head (see FIGS. 2 and 3) provided movably within a predetermined range in the Z-axis direction with respect to the carriage 16. A dispenser 26 is also provided.

また、フレーム部18上には、Y軸方向に所定範囲内で移動自在な上面が平面状のテーブル22が配設されており、この上面22aにおいて、補助材料により形成される補助材層と造形材料により形成される造形材層とが積層されて三次元造形物が形作られるものである。   Further, on the frame portion 18, a table 22 having a flat upper surface that is movable within a predetermined range in the Y-axis direction is disposed. On the upper surface 22a, an auxiliary material layer formed by an auxiliary material and a modeling process are provided. A modeling material layer formed of the material is laminated to form a three-dimensional modeled object.

なお、三次元造形装置10は、全体の動作をマイクロコンピュータにより制御されており、ディスペンサー24、ディスペンサー26ならびにスピンドル28は、ヘッドの移動に伴ってZ軸方向に、キャリッジ16の移動に伴ってX軸方向に、またテーブル22は、Y軸方向に移動される。   Note that the entire operation of the three-dimensional modeling apparatus 10 is controlled by a microcomputer. The dispenser 24, the dispenser 26, and the spindle 28 are moved in the Z-axis direction along with the movement of the head and X along with the movement of the carriage 16. The table 22 is moved in the axial direction and in the Y-axis direction.

従って、ディスペンサー24、ディスペンサー26ならびにスピンドル28に支持されたエンドミル30と、テーブル上面22aにおいて形作られる三次元造形物との相対的な位置関係は、X,Y,Z軸方向の任意の方向で移動可能となっている。   Accordingly, the relative positional relationship between the end mill 30 supported by the dispenser 24, the dispenser 26 and the spindle 28 and the three-dimensional structure formed on the table upper surface 22a moves in any direction in the X, Y, and Z axis directions. It is possible.

次に、図3には、図2に示す三次元造形装置10のキャリッジ16部分を拡大して示した概略構成説明図(斜視図)が示されており、以下に詳細な説明を示す。   Next, FIG. 3 shows a schematic configuration explanatory view (perspective view) in which the carriage 16 portion of the three-dimensional modeling apparatus 10 shown in FIG. 2 is enlarged, and detailed description will be given below.

ディスペンサー24は、図示しないタンクに収容された補助材料がヒーターを内蔵したシリンジ24bに供給されるように設計されており、シリンジ内部に貯留された補助材料を所定の温度に加熱することができる。   The dispenser 24 is designed so that auxiliary material accommodated in a tank (not shown) is supplied to the syringe 24b with a built-in heater, and can heat the auxiliary material stored in the syringe to a predetermined temperature.

なお、この実施の形態においては、補助材料として金属、特に、低融点合金を用いている。例えば、半田などである。   In this embodiment, a metal, particularly a low melting point alloy is used as an auxiliary material. For example, solder.

所定の温度まで加熱された低融点合金は、シリンジ24b内で溶融し、シリンジ24bと連結されてディスペンサー24の先端に位置する吐出口24aから1滴1滴吐出され、飛滴となって所定の位置に所定量塗布されるように制御されている。   The low melting point alloy heated to a predetermined temperature is melted in the syringe 24b, connected to the syringe 24b and discharged from the discharge port 24a located at the tip of the dispenser 24, and drops into a predetermined droplet. It is controlled so that a predetermined amount is applied to the position.

ディスペンサー26は、図示しないタンクに収容された造形材料がシリンジ26bに供給されるように設計されており、シリンジ26bと連結されてディスペンサー26の先端に位置する吐出口26aから、造形材料が1滴1滴吐出され、飛滴となって所定の位置に所定量塗布されるように制御されている。   The dispenser 26 is designed so that the modeling material accommodated in a tank (not shown) is supplied to the syringe 26b. One drop of the modeling material is connected to the syringe 26b from the discharge port 26a located at the tip of the dispenser 26. It is controlled so that a single droplet is ejected and applied to a predetermined position as a flying droplet.

なお、この実施の形態においては、造形材料としては紫外線が照射されると硬化する紫外線硬化樹脂を用いている。   In this embodiment, an ultraviolet curable resin that cures when irradiated with ultraviolet rays is used as the modeling material.

さらに、ディスペンサー26の吐出口26aの外周側に位置するようにしてライトガイド部材42が配設されている。このライトガイド部材42は、導入管部42cから引き込まれた紫外線を照射するための光ファイバー50が連結部42bを経てその先端部を傾斜面42sに位置させるように設計されている。このため、光ファイバー50の先端部から照射される紫外線は360°リング状に照射されて、本体部42aの略中央部位に穿設された貫通口42hの直下にスポット状に集光される(図6(b)参照)。   Further, a light guide member 42 is disposed so as to be positioned on the outer peripheral side of the discharge port 26a of the dispenser 26. The light guide member 42 is designed such that the optical fiber 50 for irradiating the ultraviolet rays drawn from the introduction tube portion 42c is positioned on the inclined surface 42s through the connecting portion 42b. For this reason, the ultraviolet rays irradiated from the front end portion of the optical fiber 50 are irradiated in a 360 ° ring shape, and are condensed in a spot shape directly below the through-hole 42h drilled in a substantially central portion of the main body portion 42a (see FIG. 6 (b)).

従って前述のように、ディスペンサー26の吐出口26aより所定の位置に塗布された紫外線硬化樹脂は、ライトガイド部材42より照射する紫外線により硬化させることができるように制御されている。   Therefore, as described above, the ultraviolet curable resin applied at a predetermined position from the discharge port 26a of the dispenser 26 is controlled so as to be cured by the ultraviolet rays irradiated from the light guide member 42.

エンドミル30は回転するスピンドル28に連結され、切削部30aによって補助材層や造形材層を切削成形するものである。   The end mill 30 is connected to a rotating spindle 28 and cuts an auxiliary material layer and a modeling material layer by a cutting portion 30a.

以上の構成において、図4乃至図6を参照しながら、上記した三次元造形装置10を用いて本発明の三次元造形方法により、図4(h)に示す略半球状体の三次元造形物100を作製する工程を詳細に説明する。なお、図4乃至図6においては適宜、補助材料によって形成された部分に薄墨を付して表すこととする。   In the above configuration, a three-dimensional structure having a substantially hemispherical shape shown in FIG. 4H is obtained by the three-dimensional modeling method of the present invention using the three-dimensional modeling apparatus 10 described above with reference to FIGS. The process of manufacturing 100 will be described in detail. Note that in FIGS. 4 to 6, the portion formed of the auxiliary material is appropriately shown with light ink.

まずマイクロコンピュータの制御によって、テーブル22の上面22aと所定の間隔を開けて位置するディスペンサー24の吐出口24aから、補助材料である低融点合金の飛滴は、テーブル上面22aの所定の位置に略ドット状で供給され、エンドミル30による切削量が最小限に抑えられる三次元形状となり(図5(a)参照)、自然冷却して固化し補助材層102が形成される(図4(a)参照)。   First, under the control of the microcomputer, the droplets of the low-melting-point alloy, which is an auxiliary material, are ejected from the discharge port 24a of the dispenser 24 located at a predetermined distance from the upper surface 22a of the table 22 to a predetermined position on the table upper surface 22a. The three-dimensional shape is supplied in the form of dots and the amount of cutting by the end mill 30 is minimized (see FIG. 5A), and is naturally cooled and solidified to form the auxiliary material layer 102 (FIG. 4A). reference).

こうして補助材料たる低融点合金により形成された補助材層102(図4(a)参照)は、エンドミル30によって切削され、所望の形状102’を得る(図4(b)参照)。   The auxiliary material layer 102 (see FIG. 4A) formed of the low melting point alloy as the auxiliary material is cut by the end mill 30 to obtain a desired shape 102 '(see FIG. 4B).

次に、マイクロコンピュータの制御によって、補助材層102’の上面102’aと所定の間隔を開けて位置するディスペンサー26の吐出口26aから、造形材料である紫外線硬化樹脂の飛滴は、補助材層102’上の所定の位置に略ドット状で供給されてエンドミル30による切削量が最小限に抑えられる三次元形状となる(図6(a)参照)。   Next, under the control of the microcomputer, the droplets of UV curable resin, which is a modeling material, are ejected from the discharge port 26a of the dispenser 26 located at a predetermined distance from the upper surface 102'a of the auxiliary material layer 102 '. A three-dimensional shape in which the amount of cutting by the end mill 30 is minimized is supplied to a predetermined position on the layer 102 ′ in a substantially dot shape (see FIG. 6A).

この際、前述のようにライトガイド部42により紫外線が照射され、紫外線硬化樹脂の硬化も同時に行われる(図6(b)参照)。   At this time, as described above, the light guide portion 42 irradiates the ultraviolet rays and simultaneously cures the ultraviolet curable resin (see FIG. 6B).

こうして図4(c)に示すようにして補助材層102’上に造形材層104が積層されたならば、当該造形材層104の切削に先立って、補助材層102を形成する場合と同様の方法で、造形材層104をブリッジ状にサポートするようにして補助材料領域202が形成される(図4(d−1)ならびに図5(b)参照)。なお、図4(d−2)には、図4(d−1)のA矢視図が示されている。   When the modeling material layer 104 is thus laminated on the auxiliary material layer 102 ′ as shown in FIG. 4C, the auxiliary material layer 102 is formed prior to the cutting of the modeling material layer 104. By this method, the auxiliary material region 202 is formed so as to support the modeling material layer 104 in a bridge shape (see FIG. 4D-1 and FIG. 5B). FIG. 4 (d-2) shows a view taken along arrow A in FIG. 4 (d-1).

より詳細には、この補助材料領域202は、所定の幅を有する帯状であり、造形材層104の下層に位置する補助材層102’の上面102’aから、造形材層104を通って、再び補助材層102’の上面102’aに至るアーチ様に形成されている。つまり、補助材材料領域202は、内面202aが造形材層104の表面104aに接着しているとともに、その両端部202b,202cは造形材層104の下層に位置する同一の材料である低融点合金からなる補助材層102’と連結して所定の相互接着力を有するので、当該補助材料領域202によって、補助材層102’上に積層された造形材層104は、安定的に補助材層上面102’aに固定された状態で補助材層102’と一体化している。   More specifically, the auxiliary material region 202 has a band shape having a predetermined width, and passes through the modeling material layer 104 from the upper surface 102′a of the auxiliary material layer 102 ′ positioned below the modeling material layer 104. It is formed in an arch shape reaching the upper surface 102'a of the auxiliary material layer 102 'again. That is, in the auxiliary material region 202, the inner surface 202a is bonded to the surface 104a of the modeling material layer 104, and both end portions 202b and 202c thereof are the same material located in the lower layer of the modeling material layer 104. Since the auxiliary material layer 102 ′ is connected to the auxiliary material layer 102 ′ and has a predetermined mutual adhesive force, the modeling material layer 104 laminated on the auxiliary material layer 102 ′ is stably formed on the upper surface of the auxiliary material layer by the auxiliary material region 202. It is integrated with the auxiliary material layer 102 'while being fixed to 102'a.

次に、造形材層104の補助材料領域202によって覆われていない部分が、エンドミル30によって切削され、切削された後の造形材層104’は所望の形状である外表面104’bを有するようになる(図4(e)参照)。   Next, a portion of the modeling material layer 104 that is not covered by the auxiliary material region 202 is cut by the end mill 30 so that the modeling material layer 104 ′ after cutting has an outer surface 104 ′ b having a desired shape. (See FIG. 4E).

この際、前述のように造形材層104は安定的に補助材層上面102’aに固定されており、即ち、造形材層104の切削は正確に行うことができる。   At this time, as described above, the modeling material layer 104 is stably fixed to the auxiliary material layer upper surface 102'a, that is, the modeling material layer 104 can be accurately cut.

こうして、造形材層104’が形成されたならば、外表面104b’を被覆するようにして、同様に補助材料領域204,206が形成される(図4(f)参照)。   When the modeling material layer 104 ′ is thus formed, the auxiliary material regions 204 and 206 are similarly formed so as to cover the outer surface 104 b ′ (see FIG. 4F).

より詳細には、この補助材料領域204,206は、その内面が造形材層104’の外表面104’bに接着しているとともに、その下端部204a,206aは造形材層104’の下層に位置する同一の材料である低融点合金からなる補助材層102’と連結して所定の相互接着力を有するので、当該補助材料領域204,206によって、補助材層102’上の造形材層104’は、安定的に補助材層上面102’aに固定された状態で補助材層102’と一体化している。   More specifically, the auxiliary material regions 204 and 206 have their inner surfaces bonded to the outer surface 104′b of the modeling material layer 104 ′ and their lower end portions 204a and 206a under the modeling material layer 104 ′. Since the auxiliary material layer 102 ′ made of a low melting point alloy which is the same material is connected and has a predetermined mutual adhesive force, the modeling material layer 104 on the auxiliary material layer 102 ′ is formed by the auxiliary material regions 204 and 206. 'Is integrated with the auxiliary material layer 102' while being stably fixed to the upper surface 102'a of the auxiliary material layer.

次に、従前の切削において切削が行われていない部分、即ち、造形材層104’の補助材料領域202によって覆われた部分が、エンドミル30によって所望の形状である外周面104’cに切削成形される(図4(g)参照)。   Next, a portion that has not been cut in the previous cutting, that is, a portion covered with the auxiliary material region 202 of the modeling material layer 104 ′ is cut and formed into an outer peripheral surface 104 ′ c having a desired shape by the end mill 30. (See FIG. 4G).

また、この造形材層104’も前回と同様に、安定した固定により、正確な切削成形を行うことができる。   In addition, the modeling material layer 104 ′ can be accurately cut and formed by stable fixation as in the previous case.

次に前述の三次元造形物100’(図4(g)参照)を、テーブル22の上面22aから取り外すなどして、所定の温度に加温する。すると、補助材層102’と補助材料領域204,206とを形成する補助材料たる低融点合金が熱溶解除去され、造形材層104’によって構成される三次元造形物100(図4(h)参照)が得られる。   Next, the above-described three-dimensional structure 100 ′ (see FIG. 4G) is heated to a predetermined temperature, for example, by removing it from the upper surface 22 a of the table 22. Then, the low-melting-point alloy that is the auxiliary material forming the auxiliary material layer 102 ′ and the auxiliary material regions 204 and 206 is removed by heat dissolution, and the three-dimensional structure 100 constituted by the modeling material layer 104 ′ (FIG. 4H). Reference) is obtained.

上記したように、本発明の第1の実施の形態による三次元造形方法においては、補助材層102’に積層された造形材層104の切削に際しては、造形材層104,104’の一部に補助材料を供給して補助材料領域202,204,206を形成し、エンドミル30の切削抵抗に対して、造形材料からなる造形材層104,104’が補助材料によって安定的に固定されるようにしたため、正確な三次元造形物を作製することができる。   As described above, in the three-dimensional modeling method according to the first embodiment of the present invention, when the modeling material layer 104 laminated on the auxiliary material layer 102 ′ is cut, a part of the modeling material layers 104 and 104 ′. Auxiliary material is supplied to form auxiliary material regions 202, 204, and 206 so that the modeling material layers 104 and 104 ′ made of the modeling material are stably fixed to the cutting resistance of the end mill 30 by the auxiliary material. Therefore, an accurate three-dimensional structure can be produced.

従って、作製する三次元造形物の形状や大きさ、あるいは、造形材料ならびに補助材料の種類やその組み合わせなどによっては、相互接着力が乏しい条件となるような場合であっても、本発明による三次元造形方法によれば、三次元造形物の作製途中に、切削ツールによる切削の切削抵抗に負けて補助材料によって形成された部分と造形材料によって形成された部分とが解離するのを防止することができる。つまり、本発明は高い汎用性を有するものであり、本発明によれば、使用できる材料の幅や形状が大きく広がり、多様な三次元造形物を作製することができるようになる。   Therefore, even if it is a case where the mutual adhesive force is poor depending on the shape and size of the three-dimensional structure to be manufactured, or the type and combination of the modeling material and auxiliary material, the tertiary according to the present invention. According to the original modeling method, it is possible to prevent the part formed by the auxiliary material and the part formed by the modeling material from being dissociated in the middle of the production of the three-dimensional modeled object by losing the cutting resistance of the cutting by the cutting tool. Can do. In other words, the present invention has high versatility, and according to the present invention, the width and shape of usable materials are greatly expanded, and various three-dimensional structures can be produced.

次に、図7を参照しながら、本発明の第2の実施の形態による三次元造形方法について説明する。   Next, a three-dimensional modeling method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図7は、本発明の第2の実施の形態による三次元造形方法により、図7(h)に示す三次元造形物を作製する工程を順次示した説明図である。なお、図7においては適宜、補助材料によって形成された部分に薄墨を付して表すこととする。   FIG. 7 is an explanatory view sequentially showing steps for producing the three-dimensional structure shown in FIG. 7H by the three-dimensional modeling method according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the portion formed of the auxiliary material is appropriately shown with light ink.

また、図7(h)に示す三次元造形物は、上記した第1の実施の形態の三次元造形物100(図4(h)参照)と同一のものであり、図4乃至図6に示した構成と同一の構成に関しては、理解を容易にするために、同一の符号を付して示すものとする。   The three-dimensional structure shown in FIG. 7 (h) is the same as the three-dimensional structure 100 (see FIG. 4 (h)) of the first embodiment described above, and is shown in FIGS. The same components as those shown are denoted by the same reference numerals for easy understanding.

第1の実施の形態においては、造形材層104をブリッジ状にサポートするようにして、補助材料領域202、次いで204,206を形成したが、第2の実施の形態においては、造形材層104の略半分を覆うようにして補助材料領域302、次いで304を形成するものであり、第1の実施の形態と同様、第2の実施の形態においても、造形材層104,104’が補助材層によって安定的に固定されるようにしたため、正確な三次元造形物を作製することができる。   In the first embodiment, the auxiliary material region 202 and then 204 and 206 are formed so as to support the modeling material layer 104 in a bridge shape. However, in the second embodiment, the modeling material layer 104 is formed. The auxiliary material region 302 and then 304 are formed so as to cover approximately half of the material layer. In the second embodiment, the modeling material layers 104 and 104 ′ are formed of the auxiliary material in the second embodiment as in the first embodiment. Since the layer is stably fixed, an accurate three-dimensional structure can be produced.

なお、上記した実施の形態は、以下の(1)乃至(7)に説明するように変形してもよい。   The embodiment described above may be modified as described in the following (1) to (7).

(1)上記した第1ならびに第2の実施の形態は、作製する三次元造形物の種類に応じて適宜組み合わせるようにしてもよい。さらに、単一の三次元造形物を作製するのに、造形材層を補助材料によって支持する工程と、補助材層を造形材料によって支持する工程とが行われるようにしてもよい。   (1) The first and second embodiments described above may be combined as appropriate according to the type of three-dimensional structure to be produced. Furthermore, in order to produce a single three-dimensional structure, a step of supporting the modeling material layer with the auxiliary material and a step of supporting the auxiliary material layer with the modeling material may be performed.

(2)上記した実施の形態においては、補助材料として低融点合金を用い、造形材料として紫外線硬化樹脂を用いるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、各種材料を補助材料あるは造形材料として用いるようにしてもよい。   (2) In the above-described embodiment, the low melting point alloy is used as the auxiliary material and the ultraviolet curable resin is used as the modeling material. However, the present invention is not limited to this, and various materials are supported. It may be used as a material or as a modeling material.

例えば、補助材料としては、ワックスなどの熱可塑性樹脂を用いるようにしてもよいし、造形材料としては、紫外線とは異なる放射線の可視光や電子線あるいはその他の光によって硬化する光硬化樹脂や、補助材料と同様にワックスなどの熱可塑性樹脂を用いるようにしてもよい。   For example, as an auxiliary material, a thermoplastic resin such as wax may be used, and as a modeling material, a photo-curing resin that is cured by visible light, electron beam, or other light of radiation different from ultraviolet rays, Similarly to the auxiliary material, a thermoplastic resin such as wax may be used.

本発明による三次元造形方法によれば材料の自由度が広がるので、例えば、相互接着力が乏しいワックスと低融点合金との組み合わせも使用できるようになる。   According to the three-dimensional modeling method according to the present invention, the degree of freedom of the material is widened. For example, a combination of a wax having a low mutual adhesive force and a low melting point alloy can be used.

(3)上記した第1の実施の形態の補助材料領域202,204,206(図4参照)、第2の実施の形態の補助材料領域302,304(図7参照)はそれぞれ、上記した実施の形態の形状に限定されるものではなく、造形材料(または補助材料)によって形成された部分を支持する補助材料(または造形材料)の形状や位置、大きさなどは、作製する三次元造形物の形状や大きさ、製作の過程で造形材層と補助材層とが互いに接する面積、切削や積層の順序などに応じて適宜変更可能なものである。   (3) The auxiliary material regions 202, 204, 206 (see FIG. 4) of the first embodiment and the auxiliary material regions 302, 304 (see FIG. 7) of the second embodiment are respectively described above. The shape, position, size, etc. of the auxiliary material (or modeling material) that supports the part formed by the modeling material (or auxiliary material) are not limited to the shape of the form of the three-dimensional model to be manufactured. The shape and size, the area where the modeling material layer and the auxiliary material layer are in contact with each other in the process of production, the order of cutting and lamination, and the like can be changed as appropriate.

例えば、図4(d−1)に示す帯状の補助材料領域202の幅はおよそ2〜3mmとすることができるがこのサイズに限定されるものではない。また、作製する三次元造形物のによっては、造形材層の外周縁部に丘を作るようにして補助材料を塗布したり(図8(a)に示す符号502,504参照)、造形材層をすべて覆うように補助材料を塗布したり、造形材層の切削に先立ってドット状に供給される補助材料によって一連の鎖状で造形材層を支持するようにしてもよい(図8(b)に示す符号506参照)。   For example, the width of the band-shaped auxiliary material region 202 shown in FIG. 4D-1 can be about 2 to 3 mm, but is not limited to this size. Further, depending on the three-dimensional structure to be produced, an auxiliary material is applied so as to form a hill on the outer peripheral edge of the modeling material layer (see symbols 502 and 504 shown in FIG. 8A), or a modeling material layer An auxiliary material may be applied so as to cover the entire surface, or the modeling material layer may be supported in a series of chains by an auxiliary material supplied in a dot shape prior to cutting of the modeling material layer (FIG. 8B). Reference numeral 506 shown in FIG.

また、作製する三次元造形物の形状などによっては、テーブル22の上面22aに最初に形成された補助材層(または造形材層)を支持するようにして造形材料(または補助材料)を塗布するようにしてもよい。   Further, depending on the shape of the three-dimensional structure to be produced, the modeling material (or auxiliary material) is applied so as to support the auxiliary material layer (or modeling material layer) that is first formed on the upper surface 22a of the table 22. You may do it.

(4)上記した実施の形態においては、補助材料領域202,204,206,302,304(図4ならびに図7参照)を形成した後直ちに、当該補助材料領域や造形材料領域によって支持されている造形材層や補助材層の切削を行うようにしたがこれに限られるものではないことは勿論である。   (4) In the above-described embodiment, the auxiliary material regions 202, 204, 206, 302, and 304 (see FIGS. 4 and 7) are immediately supported by the auxiliary material region and the modeling material region. Of course, the modeling material layer and the auxiliary material layer are cut. However, the present invention is not limited to this.

形成された補助材料領域や造形材料領域の位置や形状、あるいは、作製する三次元造形物の形状や大きさ、そして切削や積層の工程などに応じては、例えば、造形材層を支持するために補助材料を塗布し、その後造形材層に補助材層や造形材層の積層を行ってから、塗布された補助材料によって支持されている造形材層の切削を行うようにしてもよい。本発明による三次元造形方法は、材料の塗布・積層・切削を組み合わせた三次元造形物の作製工程において適宜変更可能なものである。   Depending on the position and shape of the formed auxiliary material region and modeling material region, or the shape and size of the three-dimensional structure to be manufactured, and the cutting and laminating processes, for example, to support the modeling material layer The auxiliary material may be applied to the substrate, and then the auxiliary material layer or the modeling material layer may be laminated on the modeling material layer, and then the modeling material layer supported by the applied auxiliary material may be cut. The three-dimensional modeling method according to the present invention can be changed as appropriate in a three-dimensional model manufacturing process that combines application, lamination, and cutting of materials.

(5)上記した実施の形態においては、補助材料と造形材料とがいずれも略ドット状で供給されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、補助材料のみ、あるいは、造形材料のみが、略ドット状で供給されるようにしても、材料を高精度に塗布することができるものである。また、補助材料や造形材料の種類や塗布する範囲などに応じて、略ドット状とは異なる手法、例えば、線状に塗布したり、あるいは、所定量を流し込むように塗布してもよい。   (5) In the above-described embodiment, the auxiliary material and the modeling material are both supplied in a substantially dot shape. However, the present invention is not limited to this, and only the auxiliary material or Even if only the modeling material is supplied in a substantially dot shape, the material can be applied with high accuracy. Also, depending on the type of auxiliary material and modeling material, the range to be applied, etc., a method different from a substantially dot shape, for example, a linear shape or a predetermined amount may be applied.

(6)上記した実施の形態においては、図2ならびに図3に示す三次元造形装置10を用いるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、三次元造形装置10に各種構成を付加したり、あるいは、その他の造形装置を用いるようにしてもよい。   (6) In the above-described embodiment, the 3D modeling apparatus 10 shown in FIGS. 2 and 3 is used. However, the present invention is not limited to this, and various types of 3D modeling apparatus 10 may be used. You may make it add a structure or use another modeling apparatus.

従って、エンドミル30とは異なるカッターなどのその他の切削ツールを用いたり、作製する三次元造形物とディスペンサー24,26などとの相対的な位置関係を三次元方向で変化させる構成も各種採用可能なものである。また、補助材料によって形成された部分を取り除いて三次元造形物を得る工程が、造形装置内のシステムにおいて実施されるようにしてもよい。   Therefore, various configurations such as using other cutting tools such as a cutter different from the end mill 30 or changing the relative positional relationship between the three-dimensional structure to be produced and the dispensers 24 and 26 in the three-dimensional direction can be employed. Is. Moreover, the process of removing the part formed with the auxiliary material to obtain a three-dimensional structure may be performed in a system in the modeling apparatus.

(7)上記した実施の形態ならびに上記(1)乃至(6)に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。   (7) You may make it combine the above-mentioned embodiment and the modification shown in said (1) thru | or (6) suitably.

本発明は、試作や量産での部品製作やデザインモデルを製作する際、モデリングマシンなど三次元加工装置や、ツールによって切削などを行う二次元彫刻装置などにおいて利用することができる。   The present invention can be used in a three-dimensional processing apparatus such as a modeling machine, a two-dimensional engraving apparatus that performs cutting with a tool, or the like when producing parts or design models in trial production or mass production.

(a)(b)(c)は、従来の三次元造形装置における手法を順次示す説明図であり、(d)は(c)の斜視説明図である。(A) (b) (c) is explanatory drawing which shows the method in the conventional three-dimensional modeling apparatus sequentially, (d) is a perspective explanatory drawing of (c). 本発明による三次元造形方法を実現する三次元造形装置の実施の形態の一例を示す概略構成説明図である。It is schematic structure explanatory drawing which shows an example of embodiment of the three-dimensional modeling apparatus which implement | achieves the three-dimensional modeling method by this invention. 図2に示す三次元造形装置のキャリッジ部分を拡大して示した概略構成説明図(斜視図)である。FIG. 3 is a schematic configuration explanatory diagram (perspective view) illustrating an enlarged carriage portion of the three-dimensional modeling apparatus illustrated in FIG. 2. (a)(b)(c)(d−1)(e)(f)(g)は、本発明の第1の実施の形態による三次元造形方法により、(h)に示す三次元造形物を作製する工程を順次示す説明図であり、(d−2)は(d−1)のA矢視図である。(A) (b) (c) (d-1) (e) (f) (g) is a three-dimensional structure shown in (h) by the three-dimensional structure forming method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is an explanatory view sequentially showing the steps for manufacturing the film, and (d-2) is a view taken in the direction of arrow A in (d-1). (a)(b)は補助材料の塗布を模式的に示した説明図である。(A) (b) is explanatory drawing which showed application | coating of auxiliary material typically. (a)(b)は造形材料の塗布を模式的に示した説明図である。(A) (b) is explanatory drawing which showed typically application | coating of modeling material. (a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)は、本発明の第2の実施の形態による三次元造形方法により、(h)に示す三次元造形物を作製する工程を順次示す説明図である。(A), (b), (c), (d), (e), (f), and (g) produce the three-dimensional structure shown in (h) by the three-dimensional structure forming method according to the second embodiment of the present invention. It is explanatory drawing which shows the process to perform one by one. (a)(b)は、本発明による三次元造形方法の他の例を示す説明図である。(A) (b) is explanatory drawing which shows the other example of the three-dimensional modeling method by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 三次元造形装置
12 門型アーム部
14 レール部
16 キャリッジ
18 フレーム部
22 テーブル
24 ディスペンサー
26 ディスペンサー
28 スピンドル
30 エンドミル
42 ライトガイド部材
50 光ファイバー
100 三次元造形物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 3D modeling apparatus 12 Portal arm part 14 Rail part 16 Carriage 18 Frame part 22 Table 24 Dispenser 26 Dispenser 28 Spindle 30 End mill 42 Light guide member 50 Optical fiber 100 Three-dimensional modeling thing

Claims (4)

補助材料によって形成された補助材層を切削する工程と造形材料によって形成された造形材層を切削する工程とを繰り返し行った後、前記補助材層を除去して前記造形材層からなる三次元造形物を作製する三次元造形方法において、
補助材料と造形材料とのいずれか一方の材料によって形成された領域の一部もしくは全部を、前記領域を形成する材料とは異なる他方の材料を供給して支持し、前記領域の一部を切削する
ことを特徴とする三次元造形方法。
After repeatedly performing the process of cutting the auxiliary material layer formed of the auxiliary material and the process of cutting the modeling material layer formed of the modeling material, the auxiliary material layer is removed to form a three-dimensional structure composed of the modeling material layer In the three-dimensional modeling method for producing a modeled object,
A part or the whole of the region formed by one of the auxiliary material and the modeling material is supported by supplying the other material different from the material forming the region, and a part of the region is cut. A three-dimensional modeling method characterized by:
第1の材料によって形成された第1の領域上に、前記第1の材料とは異なる第2の材料を供給し、第2の領域を形成する第1の段階と、
前記第1の段階で形成された前記第2の領域の一部もしくは全部の表面と接するとともに前記第1の領域と連結するようにして前記第1の材料を供給する第2の段階と、
前記第2の領域の一部を切削する第3の段階と
を有することを特徴とする三次元造形方法。
Supplying a second material different from the first material on the first region formed by the first material to form the second region; and
A second step of supplying the first material in contact with a part or all of the surface of the second region formed in the first step and being connected to the first region;
And a third step of cutting a part of the second region.
請求項2に記載の三次元造形方法において、
前記第1の材料は補助材料と造形材料とのいずれか一方であり、前記第2の材料は前記第1の材料とは異なるいずれか他方である
ことを特徴とする三次元造形方法。
In the three-dimensional modeling method according to claim 2,
The three-dimensional modeling method, wherein the first material is one of an auxiliary material and a modeling material, and the second material is one of the other materials different from the first material.
請求項1または請求項3のいずれか1項に記載の三次元造形方法において、
前記補助材料と前記造形材料との少なくともいずれか一方を、略ドット状で供給する
ことを特徴とする三次元造形方法。
In the three-dimensional modeling method according to any one of claims 1 and 3,
A three-dimensional modeling method, comprising supplying at least one of the auxiliary material and the modeling material in a substantially dot shape.
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