JP2013184405A - 3次元造形方法及び造形物複合体並びに3次元造形装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】3次元造形方法は、概略、3次元データ準備工程(S101)と、造形物・支持部材階層データ生成工程(S102)と、造形物・支持部材積層造形工程(S103)と、粉末除去工程(S104)と、造形物取出工程(S105)と、を有し、造形物・支持部材積層造形工程(S103)において、造形ステージ上に積層された粉末材料層中に、複数の3次元造形物が、造形物支持部材であるトレイに載置され、複数段積み重ねた状態で形成される。
【選択図】図1
Description
design;コンピュータ支援設計)データから直接3次元造形物を製造することができるので、設計や製造現場における3次元CADの普及や活用に伴って急速に普及してきた技術である。
未硬化の粉末材料を有する複数の粉末材料層にそれぞれ、各粉末材料層に対応する階層形状データに基づいて3次元造形物の各階層となる結合体を形成するとともに造形物支持部材の各階層となる結合体を形成することを特徴とする。
複数の階層の結合体を含む一の段の3次元造形物と、前記3次元造形物の異なる階層の結合体を含む他の段の3次元造形物と、前記一の段の3次元造形物と同一の階層の結合体を含み、前記他の段の3次元造形物を支持する造形物支持部材と、有することを特徴とする。
未硬化の粉末材料を有する複数の粉末材料層にそれぞれ、各粉末材料層に対応する階層形状データに基づいて結合剤を滴下し、前記複数の粉末材料層に3次元造形物の各階層となる結合体を形成するとともに造形物支持部材の各階層となる結合体を形成する結合剤吐出部を備えることを特徴とする。
(3次元造形方法)
まず、本発明に係る3次元造形方法及び造形物支持部材について説明する。
図1は、本発明に係る3次元造形方法の第1の実施形態を示すフローチャートである。図2は、本実施形態に係る3次元造形方法における造形物・支持部材積層造形工程の一例を示すフローチャートである。図3〜図6は、本実施形態に係る造形物・支持部材積層造形工程における造形物及びトレイの形成状態を示す概略工程図である。図7は、本実施形態に係る造形物・支持部材積層造形工程により形成される造形物及びトレイの一例を示す概略構成図である。ここで、図7においては、説明を簡明にするために、粉末材料層を透視して、造形物及びトレイのみを示した。図8は、本実施形態に係る粉末除去工程及び造形物取出工程における造形物の支持状態を示す概略工程図である。
次に、本発明に係る3次元造形方法の第2の実施形態について説明する。
上述した第1の実施形態においては、造形物12、22、32、42と同時に形成されるトレイ10Aが、図7に示したように、各段のトレイ本体13、23、33と支柱部14、24、34が交互に積み重ねられた一体的な構成を有する場合について説明した。第2の実施形態においては、トレイ10Aが段ごとに分離可能な構成を有している。
次に、本発明に係る3次元造形方法の第3の実施形態について説明する。
上述した第1及び第2の実施形態においては、図7、図10に示したように、複数段に積み重ねて形成される造形物に対して、各段にトレイを形成して、当該トレイ(トレイ本体)に造形物が載置される場合について説明した。第3の実施形態においては、各段の隣り合う造形物が、ランナーにより相互に連結され、複数段積み重ねた状態で形成される。
次に、本発明に係る3次元造形方法の第4の実施形態について説明する。
上述した第3の実施形態においては、各段の造形物12、22、32、42を連結する連結部15、25、35、45、及び、当該連結部15、25、35、45が接続される支柱部14、24、34、44を有するランナー10Bが、図16に示したように、一体的な構成を有する場合について説明した。第4の実施形態においては、上述した第2の実施形態と同様に、ランナー10Bが段ごとに分離可能な構成を有している。
次に、本発明に係る3次元造形方法の第5の実施形態について説明する。
上述した第1〜第4の実施形態においては、各段の造形物12、22、32、42を載置するトレイ10Aや、連結するランナー10Bが、造形物12、22、32、42の周囲に積層形成された支柱部14、24、34、44により、各段の造形物12、22、32、42相互の配置間隔を規定する場合について説明した。第5の実施形態においては、支柱部14、24、34、44に加え、各段の造形物12、12間、造形物22、22間、造形物32、32間、造形物42、42間の少なくともいずれかに、前記支柱部に平行に積層形成された補助支柱部を配置させた構成を有している。
次に、上述したような3次元造形方法を実現可能な3次元造形装置について説明する。
図20は、本発明に係る3次元造形方法を実現可能な3次元造形装置の一例を示す概略構成図である。ここで、上述した各実施形態と同等の構成については同一の符号を付して説明する。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
請求項1に記載の発明は、
未硬化の粉末材料を有する複数の粉末材料層にそれぞれ、各粉末材料層に対応する階層形状データに基づいて3次元造形物の各階層となる結合体を形成するとともに造形物支持部材の各階層となる結合体を形成することを特徴とする3次元造形方法である。
前記複数の粉末材料層のうちの下階層の粉末材料層に、前記3次元造形物の前記結合体を形成するとともに前記造形物支持部材の前記結合体を形成した後、前記下階層の粉末材料層上に前記複数の粉末材料層のうちの上階層の粉末材料層を積層し、前記上階層の粉末材料層に、前記3次元造形物の前記結合体を形成するとともに前記造形物支持部材の前記結合体を形成することを特徴とする請求項1記載の3次元造形方法である。
前記粉末材料層のうち前記3次元造形物の前記結合体となるべき領域に結合剤を滴下して前記3次元造形物の前記結合体を形成し、
前記粉末材料層のうち前記造形物支持部材の前記結合体となるべき領域に結合剤を滴下して前記造形物支持部材の前記結合体を形成することを特徴とする請求項1又は2記載の3次元造形方法である。
前記造形物支持部材上に他の階層の粉末材料層を積層し、前記他の階層の粉末材料層に他の前記3次元造形物の前記結合体を形成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の3次元造形方法である。
前記造形物支持部材は、支柱部と、前記支柱部に支持されたトレイ本体と、を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の3次元造形方法である。
前記粉末材料層に前記3次元造形物の前記結合体とともに形成される前記造形物支持部材の前記結合体は、前記支柱部の結合体を含むことを特徴とする請求項5記載の3次元造形方法である。
前記粉末材料層に形成された前記3次元造形物の前記結合体及び前記支柱部の前記結合体上に他の階層の未硬化の粉末材料を有する粉末材料層を積層し、前記他の階層の粉末材料層に前記支柱部の他の階層の結合体を形成し、前記他の階層の粉末材料層上に第2の他の階層の未硬化の粉末材料を有する粉末材料層を積層し、前記他の階層の前記支柱部の他の階層の結合体に結合されるとともに前記他の階層の粉末材料層の未硬化の部位を介して前記3次元造形物の前記結合体に対向する前記トレイ本体を前記第2の他の階層の粉末材料層に形成することを特徴とする請求項5又は6記載の3次元造形方法である。
前記3次元造形物及び前記造形物支持部材を各段に形成し、前記造形物支持部材は、他の段の造形物支持部材に結合されることなく他の段の造形物支持部材上に載置されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の3次元造形方法である。
一の段に形成された前記3次元造形物及び前記造形物支持部材上に結合防止層を積層し、前記結合防止層上に他の段の粉末材料層を積層し、前記他の段の粉末材料層に前記3次元造形物及び前記造形物支持部材を、前記一の段に形成された前記3次元造形物及び前記造形物支持部材に結合することなく形成することを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の3次元造形方法である。
前記3次元造形物を複数形成された段を複数積み重ねることによって、支柱部と、前記支柱部及び前記3次元造形物を連結する第1連結部と、各段の前記3次元造形物を相互に連結する第2連結部と、を有する前記造形物支持部材を形成することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の3次元造形方法である。
前記3次元造形物を複数形成された段を複数積み重ねることによって、前記段ごとの前記3次元造形物の間の領域に、前記支柱部に平行になるように形成された補助支柱部を有している前記造形物支持部材を形成することを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の3次元造形方法である。
複数の階層の結合体を含む一の段の3次元造形物と、前記3次元造形物の異なる階層の結合体を含む他の段の3次元造形物と、前記一の段の3次元造形物と同一の階層の結合体を含み、前記他の段の3次元造形物を支持する造形物支持部材と、有することを特徴とする造形物複合体である。
前記造形物支持部材は、支柱部と、前記支柱部に支持されたトレイ本体と、を有することを特徴とする請求項12記載の造形物複合体である。
前記一の段の3次元造形物は複数あり、
前記造形物支持部材は、支柱部と、前記支柱部及び前記3次元造形物を連結する第1連結部と、前記一の段の3次元造形物を相互に連結する第2連結部と、を有することを特徴とする請求項12に記載の造形物複合体である。
未硬化の粉末材料を有する複数の粉末材料層にそれぞれ、各粉末材料層に対応する階層形状データに基づいて結合剤を滴下し、前記複数の粉末材料層に3次元造形物の各階層となる結合体を形成するとともに造形物支持部材の各階層となる結合体を形成する結合剤吐出部を備えることを特徴とする3次元造形装置である。
10B ランナー(造形物支持部材)
11−0〜41−0 結合防止層
11−1〜11−5、21−1〜21−5、31−1〜31−5、41−1〜41−3 粉末材料層
12、22、32、42 造形物
13、23、33 トレイ本体
14、24、34、44 支柱部
15、25、35、45 連結部
16、26、36、46 補助支柱部
101 粉末材料
100 3次元造形装置
110 造形ステージ
110h 粉末排出口
120 バインダ吐出部(結合剤吐出部)
121 バインダ(結合剤)
130 走査機構部
140 粉末材料供給部
150 粉末材料排出部
160 制御部(造形制御部)
170 データ処理部(階層形状データ生成部)
Claims (15)
- 未硬化の粉末材料を有する複数の粉末材料層にそれぞれ、各粉末材料層に対応する階層形状データに基づいて3次元造形物の各階層となる結合体を形成するとともに造形物支持部材の各階層となる結合体を形成することを特徴とする3次元造形方法。
- 前記複数の粉末材料層のうちの下階層の粉末材料層に、前記3次元造形物の前記結合体を形成するとともに前記造形物支持部材の前記結合体を形成した後、前記下階層の粉末材料層上に前記複数の粉末材料層のうちの上階層の粉末材料層を積層し、前記上階層の粉末材料層に、前記3次元造形物の前記結合体を形成するとともに前記造形物支持部材の前記結合体を形成することを特徴とする請求項1記載の3次元造形方法。
- 前記粉末材料層のうち前記3次元造形物の前記結合体となるべき領域に結合剤を滴下して前記3次元造形物の前記結合体を形成し、
前記粉末材料層のうち前記造形物支持部材の前記結合体となるべき領域に結合剤を滴下して前記造形物支持部材の前記結合体を形成することを特徴とする請求項1又は2記載の3次元造形方法。 - 前記造形物支持部材上に他の階層の粉末材料層を積層し、前記他の階層の粉末材料層に他の前記3次元造形物の前記結合体を形成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の3次元造形方法。
- 前記造形物支持部材は、支柱部と、前記支柱部に支持されたトレイ本体と、を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の3次元造形方法。
- 前記粉末材料層に前記3次元造形物の前記結合体とともに形成される前記造形物支持部材の前記結合体は、前記支柱部の結合体を含むことを特徴とする請求項5記載の3次元造形方法。
- 前記粉末材料層に形成された前記3次元造形物の前記結合体及び前記支柱部の前記結合体上に他の階層の未硬化の粉末材料を有する粉末材料層を積層し、前記他の階層の粉末材料層に前記支柱部の他の階層の結合体を形成し、前記他の階層の粉末材料層上に第2の他の階層の未硬化の粉末材料を有する粉末材料層を積層し、前記他の階層の前記支柱部の他の階層の結合体に結合されるとともに前記他の階層の粉末材料層の未硬化の部位を介して前記3次元造形物の前記結合体に対向する前記トレイ本体を前記第2の他の階層の粉末材料層に形成することを特徴とする請求項5又は6記載の3次元造形方法。
- 前記3次元造形物及び前記造形物支持部材を各段に形成し、前記造形物支持部材は、他の段の造形物支持部材に結合されることなく他の段の造形物支持部材上に載置されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の3次元造形方法。
- 一の段に形成された前記3次元造形物及び前記造形物支持部材上に結合防止層を積層し、前記結合防止層上に他の段の粉末材料層を積層し、前記他の段の粉末材料層に前記3次元造形物及び前記造形物支持部材を、前記一の段に形成された前記3次元造形物及び前記造形物支持部材に結合することなく形成することを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の3次元造形方法。
- 前記3次元造形物を複数形成された段を複数積み重ねることによって、支柱部と、前記支柱部及び前記3次元造形物を連結する第1連結部と、各段の前記3次元造形物を相互に連結する第2連結部と、を有する前記造形物支持部材を形成することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の3次元造形方法。
- 前記3次元造形物を複数形成された段を複数積み重ねることによって、前記段ごとの前記3次元造形物の間の領域に、前記支柱部に平行になるように形成された補助支柱部を有している前記造形物支持部材を形成することを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の3次元造形方法。
- 複数の階層の結合体を含む一の段の3次元造形物と、前記3次元造形物の異なる階層の結合体を含む他の段の3次元造形物と、前記一の段の3次元造形物と同一の階層の結合体を含み、前記他の段の3次元造形物を支持する造形物支持部材と、有することを特徴とする造形物複合体。
- 前記造形物支持部材は、支柱部と、前記支柱部に支持されたトレイ本体と、を有することを特徴とする請求項12記載の造形物複合体。
- 前記一の段の3次元造形物は複数あり、
前記造形物支持部材は、支柱部と、前記支柱部及び前記3次元造形物を連結する第1連結部と、前記一の段の3次元造形物を相互に連結する第2連結部と、を有することを特徴とする請求項12に記載の造形物複合体。 - 未硬化の粉末材料を有する複数の粉末材料層にそれぞれ、各粉末材料層に対応する階層形状データに基づいて結合剤を滴下し、前記複数の粉末材料層に3次元造形物の各階層となる結合体を形成するとともに造形物支持部材の各階層となる結合体を形成する結合剤吐出部を備えることを特徴とする3次元造形装置。
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