JP2015139957A - Three-dimensional modeling apparatus and three-dimensional modeling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、三次元造形装置および三次元造形方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling method.
三次元の立体物(以下「三次元造形物」)を造形する技術として、ラピッド・プロトタイピング(RP:Rapid Prototyping)と呼ばれる技術が知られている。この技術は、1つの三次元造形物の表面を3角形の集まりとして記述したデータ(STL(Standard Triangulated Language)フォーマットのデータ)により、積層方向について薄く切った断面形状を計算し、その形状に従って各層を形成して三次元造形物を造形する技術である。また、三次元造形物を造形する手法としては、溶融物堆積方式(FDM:Fused Deposition Molding)、インクジェット方式、インクジェットバインダ方式、光造形方式(SL:Stereo Lithography)、粉末焼結方式(SLS:Selective Laser Sintering)などが知られている。 A technique called rapid prototyping (RP) is known as a technique for modeling a three-dimensional solid object (hereinafter, “three-dimensional structure”). This technology calculates the cross-sectional shape sliced thinly in the stacking direction based on data (STL (Standard Triangulated Language) format data) that describes the surface of one three-dimensional structure as a collection of triangles. Is a technique for forming a three-dimensional structure by forming In addition, as a technique for modeling a three-dimensional structure, a melt deposition method (FDM: Fused Deposition Molding), an ink jet method, an ink jet binder method, an optical modeling method (SL: Stereo Lithography), a powder sintering method (SLS: Selective Molding) Laser Sintering) is known.
インクジェット方式による三次元造形方法としては、例えば、造形ステージに対してインクジェットヘッドから選択的に例えば光硬化性樹脂のモデル材を吐出する工程、その表面を平滑化する工程、および当該モデル材を硬化させる工程(光硬化性樹脂の場合は光照射工程)によって一層分の造形材層(硬化層)を形成し、この造形材層を複数積層して三次元造形物を造形する技術が提供されている。このような方式によれば、造形対象物の三次元形状に基づいてモデル材を微小な液滴(液滴径:数十[μm])として吐出することにより高精細な造形材層が形成されるため、これを積層することにより高精細な三次元造形物を造形することができる。また、インクジェットヘッドとして、複数の吐出ノズルが配列された副走査を不要とする長さを有するインクジェットヘッド(いわゆるラインヘッド)を使用することによって、大きな三次元造形物であっても比較的短時間で造形できるように工夫がされている。 As a three-dimensional modeling method using an inkjet method, for example, a step of selectively discharging, for example, a photocurable resin model material from an inkjet head to a modeling stage, a step of smoothing the surface, and curing the model material A technique for forming a three-dimensional structure by forming a single layer of a modeling material layer (cured layer) by a process (a light irradiation process in the case of a photocurable resin) and laminating a plurality of the modeling material layers is provided. Yes. According to such a method, a high-definition modeling material layer is formed by discharging the model material as minute droplets (droplet diameter: several tens [μm]) based on the three-dimensional shape of the modeling object. Therefore, a high-definition three-dimensional structure can be modeled by laminating them. In addition, by using an inkjet head having a length that does not require sub-scanning in which a plurality of discharge nozzles are arranged as an inkjet head (so-called line head), even a large three-dimensional structure can be produced in a relatively short time. It has been devised so that it can be shaped with.
また、上記三次元造形方法では、造形ステージに対して、三次元造形物の造形中にモデル材を支持するためのサポート材を供給する。サポート材は、例えば造形対象物がオーバーハングする部分(張り出し部分)を有している場合等に、モデル材の外周や内周に設けられ、三次元造形物の造形が完了するまでオーバーハング部分を支持する。サポート材は、三次元造形物の造形が完了した後に除去される。 Moreover, in the said three-dimensional modeling method, the support material for supporting a model material is supplied with respect to a modeling stage during modeling of a three-dimensional molded item. The support material is provided on the outer periphery or inner periphery of the model material, for example, when the modeling target has an overhanging part (overhanging part), and the overhanging part until the modeling of the three-dimensional structure is completed. Support. The support material is removed after the modeling of the three-dimensional structure is completed.
一般にインクジェット方式による三次元造形装置として、モデル材およびサポート材を共に液体で吐出するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。このような三次元造形装置では、モデル材とサポート材の双方をインクジェット方式で精密に形成することができ、形状再現性に優れた三次元造形物が得られやすい。 2. Description of the Related Art Generally, as a three-dimensional modeling apparatus using an ink jet method, one that discharges both a model material and a support material with a liquid is known (for example, see Patent Document 1). In such a three-dimensional modeling apparatus, both the model material and the support material can be precisely formed by an inkjet method, and a three-dimensional modeled object having excellent shape reproducibility is easily obtained.
一方、最近では、三次元造形物の全体的な形状再現性のみならず、三次元造形物の表面状態についても制御できることが求められるようになっている。例えば、製品(三次元造形物)のグリップ感を最適化するために、表面粗さを作り分けた複数の試作品の作製が求められる場面が挙げられる。そのような場面においては、ユーザーの狙い通りに三次元造形物の表面粗さを作り分けられることが求められる。 On the other hand, recently, it has been demanded that not only the overall shape reproducibility of a three-dimensional structure but also the surface state of the three-dimensional structure can be controlled. For example, in order to optimize the grip feeling of a product (three-dimensional structure), there may be a scene where a plurality of prototypes with different surface roughness are required. In such a scene, it is required that the surface roughness of the three-dimensional structure can be created according to the user's aim.
例えば、特許文献1には、モデル材とサポート材を同時に吐出せず、いずれか一方のみを吐出、硬化させることで、同一ライン上で隣接するモデル材とサポート材との界面が共に未硬化となって混合する事態を回避する技術が開示されている。
For example, in
しかしながら、これまでは、表面粗さをユーザーの意図するように制御し得る三次元造形装置は十分に検討がなされていないのが実情である。例えば、上記特許文献1には、モデル材とサポート材を同時に吐出せず、いずれか一方のみを吐出、硬化させることで、同一ライン上で隣接するモデル材とサポート材との界面が共に未硬化となって混合する事態を回避する技術が開示されている。特許文献1においては、隣接するモデル材とサポート材との界面部で両者が混合して混合部を生じると、造形品質の低下やサポート材の除去困難性を招くものとされており、これを防止するために、一方を吐出した後に硬化して混合部を生じないようにしている。従って、特許文献1に記載される技術では、最終的に得られる造形物の表面粗さを、ユーザーの意図するように制御することは困難である。
However, until now, the actual situation is that a three-dimensional modeling apparatus capable of controlling the surface roughness as intended by the user has not been sufficiently studied. For example, in
本発明の目的は、ユーザーが所望する表面粗さを有する三次元造形物を造形することが可能な三次元造形装置および三次元造形方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling method capable of modeling a three-dimensional structure having a surface roughness desired by a user.
本発明に係る三次元造形装置は、
エネルギー硬化性の第1造形材からなる第1造形材領域と、造形中は当該第1造形材に接しており造形完了後に取り除かれる、エネルギー硬化性の第2造形材からなる第2造形材領域とを有する造形材層を含む複数の造形材層が積層される造形ステージと、
前記第1造形材を吐出して前記第1造形材領域を形成する第1造形材領域形成部と、
前記第2造形材を吐出して前記第2造形材領域を形成する第2造形材領域形成部と、
前記第1造形材領域および前記第2造形材領域のうち少なくとも一方の領域に対して、当該一方の領域を硬化させるためのエネルギーを付与するエネルギー付与装置と、
少なくとも前記エネルギー付与装置を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記一方の領域が形成された後、かつ、前記第1造形材領域および前記第2造形材領域のうち他方の領域が形成される前に、前記一方の領域に対して付与するエネルギー量を変化させることにより、前記他方の領域が形成される際に形成される、前記第1造形材領域と前記第2造形材領域との界面部における前記第1造形材と前記第2造形材との混合度合いを調整する、
ことを特徴とする。
The three-dimensional modeling apparatus according to the present invention is
A first modeling material region made of an energy curable first modeling material and a second modeling material region made of an energy curable second modeling material that is in contact with the first modeling material during modeling and is removed after the modeling is completed. A modeling stage on which a plurality of modeling material layers including a modeling material layer having
A first modeling material region forming unit that discharges the first modeling material to form the first modeling material region;
A second modeling material region forming unit that discharges the second modeling material to form the second modeling material region;
An energy applying device that applies energy to cure at least one of the first modeling material region and the second modeling material region;
A control unit that controls at least the energy application device;
With
The control unit is applied to the one area after the one area is formed and before the other area is formed between the first modeling material area and the second modeling material area. The first modeling material and the second at the interface between the first modeling material region and the second modeling material region, which are formed when the other region is formed by changing the amount of energy to be generated. Adjust the degree of mixing with the modeling material,
It is characterized by that.
また、本発明に係る三次元造形装置は、
エネルギー硬化性の第1造形材からなる第1造形材領域と、当該第1造形材に接しており造形完了後には取り除かれる、エネルギー硬化性の第2造形材からなる第2造形材領域とを有する造形材層を含む複数の造形材層が積層される造形ステージと、
前記第1造形材を吐出して前記第1造形材領域を形成する第1造形材領域形成部と、
前記第2造形材を吐出して前記第2造形材領域を形成する第2造形材領域形成部と、
前記第1造形材領域および前記第2造形材領域のうち少なくとも一方の領域に対して、当該一方の領域を硬化させるための第1のエネルギーを付与する第1エネルギー付与装置と、
第2のエネルギーを前記造形材層に付与する第2エネルギー付与装置と、
少なくとも前記第1及び第2エネルギー付与装置を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記一方の領域が形成された後、前記一方の領域に対して前記第1のエネルギーを付与して半硬化させ、半硬化された前記一方の領域に接するように前記第1造形材領域および前記第2造形材領域のうち他方が形成された後に、前記第1造形材領域と前記第2造形材領域との界面部に付与する前記第2のエネルギー量を変化させることにより、前記界面部における前記第1造形材と前記第2造形材との混合度合いを調整する、
ことを特徴とする。
The three-dimensional modeling apparatus according to the present invention is
A first modeling material region made of an energy curable first modeling material and a second modeling material region made of an energy curable second modeling material that is in contact with the first modeling material and is removed after the modeling is completed. A modeling stage on which a plurality of modeling material layers including a modeling material layer are stacked;
A first modeling material region forming unit that discharges the first modeling material to form the first modeling material region;
A second modeling material region forming unit that discharges the second modeling material to form the second modeling material region;
A first energy applying device that applies first energy for curing one of the first modeling material region and the second modeling material region to at least one region;
A second energy application device that applies second energy to the modeling material layer;
A control unit for controlling at least the first and second energy applying devices;
With
After the one region is formed, the control unit applies the first energy to the one region and semi-cures the first region so as to contact the semi-cured one region. By changing the second amount of energy applied to the interface between the first modeling material region and the second modeling material region after the other of the modeling material region and the second modeling material region is formed. Adjusting the degree of mixing of the first modeling material and the second modeling material at the interface part,
It is characterized by that.
本発明に係る三次元造形方法は、
造形すべき三次元造形物の表面状態に関する情報を受け取り、
エネルギー硬化性の第1造形材からなる第1造形材領域、および、造形中は前記第1造形領域に接して造形完了後には取り除かれるエネルギー硬化性の第2造形材からなる第2造形材領域のうち一方の領域を形成し、
前記情報に基づいて調整された量のエネルギーを前記一方の領域に付与して硬化を進行させ、
前記第1造形材領域および前記第2造形材領域のうち他方の領域を、エネルギーが付与された前記一方の領域に接するように形成して、前記第2造形材領域に面する前記第1造形材領域の界面部を前記情報に対応する表面状態となすことを特徴とする。
The three-dimensional modeling method according to the present invention is:
Receive information about the surface condition of the 3D object to be modeled,
A first modeling material region made of an energy curable first modeling material, and a second modeling material region made of an energy curable second modeling material that is in contact with the first modeling region during modeling and is removed after the modeling is completed. Forming one region of
Applying an amount of energy adjusted based on the information to the one region to advance curing,
The first modeling material region is formed such that the other one of the first modeling material region and the second modeling material region is in contact with the one region to which energy is applied, and faces the second modeling material region. The interface portion of the material region is in a surface state corresponding to the information.
本発明によれば、第1造形材領域と第2造形材領域との界面部における第1造形材と第2造形材との混合度合いを調整することが可能となるため、硬化が完了した後に当該界面部に残る凹凸度合いを調整することができる。したがって、第2造形材領域が除去された最終的な三次元造形物の表面(すなわち、第1造形材領域と第2造形材領域との界面部)における表面状態を制御することができる。つまり、ユーザーが所望する表面状態を有する三次元造形物を造形することができる。 According to the present invention, it is possible to adjust the degree of mixing of the first modeling material and the second modeling material at the interface between the first modeling material region and the second modeling material region. The degree of unevenness remaining at the interface can be adjusted. Therefore, the surface state on the surface of the final three-dimensional structure from which the second modeling material region is removed (that is, the interface between the first modeling material region and the second modeling material region) can be controlled. That is, a three-dimensional structure having a surface state desired by the user can be formed.
<第1の実施の形態>
以下、第1の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、第1の実施の形態に係る三次元造形装置100の構成を概略的に示す図である。図2は、第1の実施の形態に係る三次元造形装置100の制御系の主要部を示す図である。図1、2に示す三次元造形装置100は、造形ステージ140上に第1造形材であるモデル材と、三次元造形物200の造形動作中にモデル材に接してモデル材を支持及び/又は覆うための第2造形材であるサポート材とからなる造形材層を含む複数の造形材層を順に形成して積層することによって、三次元造形物200を造形する。サポート材は、例えば造形対象物がオーバーハングする部分(張り出し部分)を有している場合等に、モデル材の外周や内周に設けられ、三次元造形物200の造形が完了するまでオーバーハング部分(モデル材)を支持する。サポート材は、三次元造形物200の造形が完了した後に、ユーザーによって除去される。モデル材およびサポート材としては、光、熱、放射線等のエネルギーを付与することで硬化するエネルギー硬化性の材料が用いられる。光硬化性樹脂材料や熱硬化性樹脂材料などの、エネルギー硬化性の材料は比較的粘度が低く、後述するインクジェット方式の吐出ヘッドから吐出することで、精度の高い造形物を作製することができる。本実施の形態においては、モデル材およびサポート材として、光硬化性材料を用いるものとして説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a three-
三次元造形装置100は、各部の制御や3Dデータの取り扱いを行うための制御部110、制御部110の実行する制御プログラムや表面粗さ指定情報を含む各種の情報を記憶する記憶部115、後述するモデル材を用いて造形を行うためのヘッドユニット120、ヘッドユニット120を移動させるための移動機構130、造形物が形成される造形ステージ140、各種情報を表示するための表示部145、外部機器との間で3Dデータ等の各種情報を送受信するためのデータ入力部150、および、ユーザーからの指示を受け付けるための操作部160を備える。三次元造形装置100には、造形対象物を設計するための、あるいは、三次元測定機を用いて実物を測定して得られた三次元情報に基づいて造形用のデータを生成するためのコンピューター装置155が接続される。
The three-
データ入力部150は、造形対象物の三次元形状を示す3Dデータ(CADデータやデザインデータなど)をコンピューター装置155から受け取り、制御部110に出力する。CADデータやデザインデータには、造形対象物の三次元形状だけに限らず、造形対象物の表面の一部または全面および内部におけるカラー画像情報が含まれている場合もある。なお、3Dデータを取得する方法は特に限定されず、有線通信や無線通信、Bluetooth(登録商標)などの短距離無線通信を利用して取得しても良いし、USB(Universal Serial Bus)メモリなどの記録媒体を利用して取得しても良い。また、この3Dデータは、当該3Dデータを管理および保存するサーバーなどから取得しても良い。
The
制御部110は、CPU(Central Processing Unit)などの演算手段を有しており、データ入力部150から3Dデータを取得し、取得した3Dデータの解析処理や演算処理を行う。制御部110は、3Dデータを解析することによって、三次元造形物200を構成する領域を、モデル材を用いて形成するモデル材領域に設定する。また、制御部110は、三次元造形物200を構成するモデル材を支持する領域を、サポート材を用いて形成するサポート材領域に設定する。
The
制御部110は、データ入力部150から取得した3Dデータを、積層方向について薄く切った複数のスライスデータに変換する。スライスデータは、三次元造形物200を造形するための造形材層毎のデータである。各スライスデータに対しては、モデル材領域およびサポート材領域がそれぞれ設定されている。スライスデータの厚み、すなわち造形材層の厚みは、造形材層の一層分の厚さに応じた距離(積層ピッチ)と一致する。例えば、造形材層の厚みが0.05[mm]である場合、制御部110は、1[mm]の高さの積層に必要な連続した20[枚]のスライスデータを3Dデータから切り出す。
The
また、制御部110は、三次元造形物200の造形動作中、三次元造形装置100全体の動作を制御する。例えば、モデル材およびサポート材を所望の場所に吐出するための機構制御情報を移動機構130に対して出力するとともに、ヘッドユニット120に対してスライスデータを出力する。すなわち、制御部110は、ヘッドユニット120と移動機構130とを同期させて制御する。制御部110は、後述する光源126の制御も行う。
Moreover, the
表示部145は、制御部110の制御を受けて、ユーザーに認識させるべき各種の情報やメッセージを表示する。操作部160は、テンキー、実行キー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部110に出力する。後述する、三次元造形物200の表面粗さの指定は、この操作部160の操作によって行われる。
The
造形ステージ140は、ヘッドユニット120の下方に配置される。造形ステージ140には、ヘッドユニット120によって造形材層が形成され、この造形材層が積層されることにより、サポート材領域を含む三次元造形物200が造形される。
The
移動機構130は、ヘッドユニット120と造形ステージ140との相対位置を3次元で変化させる。具体的には、移動機構130は、図1に示すように、ヘッドユニット120に係合する主走査方向ガイド132と、主走査方向ガイド132を副走査方向に案内する副走査方向ガイド134と、造形ステージ140を鉛直方向に案内する鉛直方向ガイド136とを備え、さらに図示しないモーターや駆動リール等からなる駆動機構を備えている。
The moving
移動機構130は、制御部110から出力された機構制御情報に従って、図示しないモーターおよび駆動機構を駆動し、ヘッドユニット120を主走査方向および副走査方向に自在に移動させる(図1を参照)。なお、移動機構130は、ヘッドユニット120の位置を固定し、造形ステージ140を主走査方向および副走査方向に移動させるように構成しても良いし、ヘッドユニット120と造形ステージ140との双方を移動させるように構成しても良い。
The moving
また、移動機構130は、制御部110から出力された機構制御情報に従って、図示しないモーターおよび駆動機構を駆動し、造形ステージ140を鉛直方向下方に移動させてヘッドユニット120と三次元造形物200との間隔を調整する(図1を参照)。すなわち、造形ステージ140は、移動機構130によって鉛直方向に移動可能に構成されており、造形ステージ140上に、Nを自然数としたときに、N層目の造形材層が形成された後、積層ピッチだけ鉛直方向下方に移動する。そして、造形ステージ140上にN+1層目の造形材層が形成された後、積層ピッチだけ鉛直方向下方に再び移動する。なお、移動機構130は、造形ステージ140の鉛直方向位置を固定し、ヘッドユニット120を鉛直方向上方に移動させても良いし、ヘッドユニット120と造形ステージ140との双方を移動させても良い。
In addition, the moving
ヘッドユニット120は、図2,3に示すように、インクジェット方式の第1吐出ヘッド122および第2吐出ヘッド124、平滑化装置125および光源126(硬化部として機能)を筐体121の内部に備える。第1吐出ヘッド122は、造形材層のうちモデル材領域を形成するためのモデル材領域形成部の一部を構成しており、第2吐出ヘッド124は、造形材層のうちサポート材領域を形成するためのサポート材領域形成部の一部を構成している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第1吐出ヘッド122は、長手方向(副走査方向)に列状に配列された複数の吐出ノズルを有する。第1吐出ヘッド122は、長手方向に直交する主走査方向に走査しながら、造形ステージ140に向けて複数の吐出ノズルからモデル材の液滴を選択的に吐出する。第1吐出ヘッド122は、1層分の造形材層が形成される際、その造形材層に対応するスライスデータに対してモデル材領域が設定された領域に、モデル材の液滴を吐出する。この吐出動作を、副走査方向にずらしながら複数回繰り返すことにより、造形ステージ140上の所望の領域に造形材層のモデル材領域を形成する。モデル材領域は、光エネルギーの照射による硬化処理が施されることにより硬化する。硬化の度合いは照射されるエネルギー量によって異なり、半硬化の状態にすることもできるし、実質的に完全に硬化した状態にすることもできる。ここで、半硬化とは、モデル材が、層(造形材層)として形状を維持することができる程度の粘度を有するように完全硬化よりも低い度合いで硬化された状態を言うものとする。
The
第2吐出ヘッド124は、長手方向(副走査方向)に列状に配列された複数の吐出ノズルを有する。第2吐出ヘッド124は、長手方向に直交する主走査方向に走査しながら、造形ステージ140に向けて複数の吐出ノズルからサポート材の液滴を選択的に吐出する。第2吐出ヘッド124は、1層分の造形材層が形成される際、その造形材層に対応するスライスデータに対してサポート材領域が設定された領域に、サポート材の液滴を吐出する。この吐出動作を、副走査方向にずらして複数回繰り返すことにより造形ステージ140上の所望の領域に造形材層のサポート材領域を形成する。
The
このように、制御部110からの制御信号によって移動機構130が作動するとともに、制御部110から送られるスライスデータに基づいて、第1吐出ヘッド122からはモデル材が選択的に造形ステージ140に供給され、第2吐出ヘッド124からはサポート材が選択的に造形ステージ140に供給されることで造形が行われる。すなわち、制御部110、移動機構130、ヘッドユニット120、第1吐出ヘッド122等によってモデル材領域を形成するためのモデル材領域形成部が構成され、制御部110、移動機構130、ヘッドユニット120、第2吐出ヘッド124等によってサポート材領域を形成するためのサポート材領域形成部が構成される。
As described above, the moving
第1吐出ヘッド122および第2吐出ヘッド124としては、従来公知の画像形成用のインクジェットヘッドが用いられる。なお、第1吐出ヘッド122および第2吐出ヘッド124が有する複数の吐出ノズルは、列状に配列されていれば良く、直線状に並んでいても良いし、ジグザグ配列で全体として直線状になるように並んでいても良い。
As the
第1吐出ヘッド122は、モデル材を吐出可能な状態で貯留する。本実施の形態では、第1吐出ヘッド122として、例えば、粘度が5〜15[mPa・s]の範囲でモデル材を吐出できるものを採用することができる。モデル材としては、特定波長の光(光エネルギー)が照射されることにより硬化する光硬化性材料が用いられる。光硬化性材料としては、例えば、紫外線硬化性樹脂が挙げられ、アクリル酸エステルまたはビニルエーテル等のラジカル重合系紫外線硬化性樹脂や、エポキシまたはオキセタン等のモノマーやオリゴマーと、樹脂に応じた重合開始剤(反応開始剤)としてアセトフェノンやベンゾフェノン等とを組み合わせて使用するカチオン重合系紫外線硬化性樹脂を用いることができる。光硬化性材料は、硬化を進行させ得る特定波長の光を遮光部材やフィルターなどにより遮断しておくことで、吐出可能な状態で貯留することができる。なお、モデル材として、熱エネルギーが付与されることにより硬化する熱硬化性材料を用いても良いし、放射線の照射により硬化する放射線硬化材料を用いても良い。
The
第2吐出ヘッド124は、サポート材を吐出可能な状態で貯留する。サポート材としては、特定波長の光が照射されることにより硬化する光硬化性材料がモデル材と配合比率を変えて用いられる。サポート材には、ポリエチレングリコール、部分的にアクリル化された多価アルコール・オリゴマ、親水性置換基を有するアクリル化オリゴマやそれらを組み合わせた材料を添加することで水との接触に対して膨潤する機能を持たせても良い。これにより、サポート材の除去を行いやすくすることができる。なお、サポート材として、熱エネルギーが付与されることにより硬化する熱硬化性材料を用いても良いし、放射線の照射により硬化する放射線硬化材料を用いても良いし、これらに水膨潤性を持たせた材料を用いても良い。
The
モデル材およびサポート材は、第1吐出ヘッド122および第2吐出ヘッド124により造形ステージ140上にそれぞれ吐出されて造形材層(モデル材領域およびサポート材領域)を形成する。造形材層は、光エネルギーの照射による硬化処理が施されることにより、十分な強度が得られる程度の硬度になるまで硬化が進められる。
The model material and the support material are respectively discharged onto the
平滑化装置125は、均しローラー125A、掻き取り部材125B(ブレード)および回収部材125Cを筐体121の内部に備える。均しローラー125Aは、制御部110の制御下において回転駆動可能であり、第1吐出ヘッド122および第2吐出ヘッド124により吐出されたモデル材表面およびサポート材表面に接触してモデル材表面およびサポート材表面の凹凸を平滑化する。その結果、均一な層厚を有する造形材層(モデル材領域およびサポート材領域)が形成される。造形材層の表面が平滑化されることにより、次の造形材層を精度良く形成して積層することができるので、高精度の三次元造形物200を造形することができる。均しローラー125Aの表面に付着したモデル材およびサポート材は、均しローラー125Aの近傍に設けられた掻き取り部材125Bによって掻き取られる。掻き取り部材125Bによって掻き取られたモデル材およびサポート材は、回収部材125Cによって回収される。なお、掻き取り部材125Bによって掻き取られたモデル材やサポート材は、第1吐出ヘッド122や第2吐出ヘッド124に供給されて再利用されるものとしても良いし、廃タンク(図示せず)に輸送されるものとしても良い。
The smoothing
エネルギー付与装置としての光源126は、造形ステージ140に向けて吐出された光硬化性樹脂のモデル材およびサポート材に硬化処理(光エネルギー照射処理)を施して、半硬化させる。モデル材として紫外線硬化性材料を用いる場合は、光源126として、紫外線を放射するUVランプ(例えば、高圧水銀ランプ)が好適に用いられる。なお、光源126としては、高圧水銀ランプの他に、低圧水銀灯、中圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプまたは紫外線LEDランプ等を用いることができる。光源126は、制御部110からの制御信号によって、照射タイミングや露光量が制御される。露光量の制御は、光源126に加える電圧や電流等を調整して光源126の発光強度を変化させることで行うようにしても良いし、光源126と造形材との間に、光学的なフィルターを挿抜できるように配置したり、複数種類のフィルターを切替えられるように構成して、これらを挿抜したり切り替えたりすることで行うようにしても良い。
The
次に、模式的に示した図4〜6を参照し、三次元造形装置100が造形材層を順に形成して積層することによって三次元造形物200を造形する動作例について説明する。図4Aに示すように、三次元造形装置100が、造形ステージ140上にモデル材領域およびサポート材領域を有する造形材層を順に形成して積層することによって、4層分の造形材層からなる三次元造形物200(図中破線部分、以下同じ)を造形する場合について説明する。本実施の形態においては、予め、ユーザーが操作部160のテンキーと実行キーの操作等によって、最終的に得られる三次元造形物200の側面の表面状態(ここでは表面粗さ)を指定するための表面粗さ指定情報が入力され、情報受取部として機能する記憶部115に記憶されている。外部のコンピューター装置155から送られる3Dデータに上記表面粗さ指定情報を含ませておき、制御部110にてこの情報を抽出して記憶部115に記憶するようにしても良い。
Next, with reference to FIGS. 4 to 6 schematically shown, an operation example in which the three-
まず、図4Bに示すように、ヘッドユニット120は、主走査方向に造形ステージ140上の一方の端部から他方の端部まで走査しながら、サポート材220Aを吐出するとともに、造形ステージ140に向けて吐出されたサポート材220Aに硬化処理(光エネルギー照射処理)を施して所定の度合いまで硬化を進行させる(第1動作)。次に、ヘッドユニット120は、サポート材220Aの吐出を一旦停止し、主走査方向に造形ステージ140上の他方の端部から一方の端部まで走査する(第2動作)。次に、ヘッドユニット120は、ヘッドユニット120によるサポート材220Aの吐出位置が重ならないように副走査方向に走査する(第3動作)。なお、第2動作及び第3動作の間は、造形ステージ140を移動機構130におり一時的に鉛直方向に降下させても良い。これらの第1動作〜第3動作を繰り返すことにより、造形ステージ140上の所定の領域を走査し、1層目の造形材層(サポート材領域220)を形成する。本実施の形態では、制御部110は、操作部160の操作等によって指定された三次元造形物200の表面粗さに応じて、サポート材領域220に照射する光エネルギー量を変化させることにより、サポート材領域220の硬化状態を制御する。例えば、所定量の光エネルギーを照射する時間を変化させる、または照射する光エネルギーの強さを変化させることによって、サポート材領域220に照射する光エネルギー量を変化させる。ここで、最終的に得ようとする三次元造形物200の表面状態を粗くしたい場合は、サポート材領域220に作用させる光エネルギー量を小さくし、平滑にしたい場合は、光エネルギー量を比較的大きくする。なお、エネルギー量を変化させるため、エネルギーの強度と照射時間の両方を変化させても良い。また、上記第3動作において、例えば、吐出ノズルのピッチ以下の距離だけ副走査方向にヘッドユニット120を移動させることによって、解像度を高めるようにしている場合などは、サポート材領域220の硬化状態をできるだけ均一にするために、上記第1動作の際には光源126による露光は行わず、必要な回数だけ第1〜第3動作を繰り返した後に、一括して露光を行うようにしても良い。
First, as shown in FIG. 4B, the
次に、図4Cに示すように、ヘッドユニット120は、主走査方向に造形ステージ140上の一方の端部から他方の端部まで走査しながら、モデル材210Aを吐出する(第4動作)。次に、ヘッドユニット120は、モデル材210Aの吐出を一旦停止し、主走査方向に造形ステージ140上の他方の端部から一方の端部まで走査する(第5動作)。次に、ヘッドユニット120は、ヘッドユニット120によるモデル材210Aの吐出位置が重ならないように副走査方向に走査する(第6動作)。なお、第5動作及び第6動作の間は、造形ステージ140を移動機構130により一時的に鉛直方向に降下させても良い。これらの第4動作〜第6動作を繰り返すことにより、造形ステージ140上の所定の領域を走査し、1層目の造形材層(モデル材領域210)を形成する。本実施の形態では、サポート材領域220の硬化状態に応じて、モデル材領域210が形成される際、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230におけるモデル材210Aとサポート材220Aとの混合度合いが変化する。本件発明者の検討によれば、モデル材およびサポート材のうち一方を半硬化状態とした後に、他方を接触させると両者が界面部で混合すること、この混合の度合いは上記一方の造形材の硬化度合いによって変化すること、および、この変化を利用して最終的に得られる三次元造形物200の表面状態を変化させ得ることが判明している。つまり、エネルギーが付与されたモデル材領域210をサポート材領域220に接するように形成することにより、サポート材領域220に面するモデル材領域210の界面部230を、記憶部115に記憶されている表面状態に関する情報(ここでは表面粗さ指定情報)に対応する表面状態となすことができる。ここで、サポート材領域220の硬化度合いが小さい場合は、両者の混合度合いが高くなり、ひいては硬化完了後において界面部230に残る凹凸度合いが大きくなる。また、サポート材領域220の硬化度合いが大きい場合は、両者の混合度合いが低くなり、ひいては硬化完了後において界面部230に残る凹凸度合いが小さくなる。なお、図4Cにおいては、理解を容易にするために、造形材の混合によって界面部の粗さが増大した様子を誇張して図示している。以下説明する図5、図6においても同様である。
Next, as shown in FIG. 4C, the
次に、図5Aに示すように、ヘッドユニット120は、主走査方向に造形ステージ140上の一方の端部から他方の端部まで走査しながら、形成済みのモデル材領域210およびサポート材領域220に硬化処理を施して硬化させる(第7動作)。次に、ヘッドユニット120は、硬化処理を一旦停止し、主走査方向に造形ステージ140上の他方の端部から一方の端部まで走査する(第8動作)。次に、ヘッドユニット120は、ヘッドユニット120による光の照射位置が重ならないように副走査方向に走査する(第9動作)。これらの第7動作〜第9動作を繰り返すことにより、1層目の造形材層(モデル材領域210およびサポート材領域220)全体を硬化させる。
Next, as shown in FIG. 5A, the
次に、図5Bに示すように、ヘッドユニット120は、上述した第1動作〜第3動作を繰り返すことにより、造形ステージ140上の所定の領域を走査し、2層目の造形材層(サポート材領域220)を形成するとともに、サポート材領域220に硬化処理を施して所定の硬度まで硬化を進める。
Next, as shown in FIG. 5B, the
次に、図5Cに示すように、ヘッドユニット120は、上述した第4動作〜第6動作を繰り返すことにより、造形ステージ140上の所定の領域を走査し、2層目の造形材層(モデル材領域210)を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 5C, the
次に、図6Aに示すように、ヘッドユニット120は、上述した第7動作〜第9動作を繰り返すことにより、2層目の造形材層(モデル材領域210およびサポート材領域220)全体を硬化させる。
Next, as shown in FIG. 6A, the
その後、図6Bに示すように、ヘッドユニット120は、上述した第1動作〜第9動作を繰り返すことにより、3,4層目の造形材層(モデル材領域210およびサポート材領域220)を順に形成し、当該3,4層目の造形材層全体を順に硬化させる。こうして三次元造形物200の造形が完了する。
Thereafter, as shown in FIG. 6B, the
得られたサポート材を含む三次元造形物200から、図6Cに示すように、サポート材領域220がユーザーによって除去される。これにより、サポート材を含まない三次元造形物200が得られる。本実施の形態では、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230に残る凹凸度合いは、ユーザーによって指定された表面粗さに合うように調整されている。
As shown in FIG. 6C, the
図7は、制御部110が実行する、三次元造形装置100における三次元造形物200の表面粗さを指定するための制御フローチャートである。ステップS100の処理は、操作部160を介したユーザー操作によって、三次元造形物200の表面粗さを指定する表面粗さ指定モードが選択されることにより開始する。
FIG. 7 is a control flowchart for designating the surface roughness of the three-
まず、制御部110は、操作部160を介したユーザー操作により指定される表面粗さ指定情報、又は、データ入力部150が受け取る3Dデータに含まれる表面粗さ指定情報に基づいて処理を開始し、まず、ステップS100において、入力された表面粗さ情報が、記憶部115に記憶されているデフォルト値(例えば、5[μm])より大きい値(つまり、より粗い値)が指定されたか否かについて判定する(ステップS100)。この判定の結果、デフォルト値より大きい値(例えば、7[μm])が指定された場合(ステップS100、YES)、制御部110は、1層分の造形材層を形成する際、モデル材領域210の前に形成されたサポート材領域220に照射する光エネルギー量(硬化エネルギー量)を減少させる設定を行う(ステップS120)。この設定により、モデル材領域210が形成される際、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230におけるモデル材とサポート材との混合度合い(硬化後において界面部230に残る凹凸度合い)が大きくなるように調整される。その結果、最終的な三次元造形物200の表面(モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230)における表面粗さを粗くすることができる。ステップS120の処理が完了することによって、三次元造形装置100は、図7における処理を終了する。
First, the
一方、デフォルト値より大きい値が指定されていない場合(ステップS100、NO)、制御部110は、三次元造形物200の表面粗さとしてデフォルト値より小さい値(例えば、3[μm]。つまり、より細かい値)が指定されたか否かについて判定する(ステップS140)。この判定の結果、デフォルト値より小さい値が指定された場合(ステップS140、YES)、制御部110は、1層分の造形材層を形成する際、モデル材領域210の前に形成されたサポート材領域220に照射する光エネルギー量を増加させる設定を行う(ステップS160)。この設定により、モデル材領域210が形成される際、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230におけるモデル材とサポート材との混合度合いが小さくなるように調整される。その結果、最終的な三次元造形物200の表面(モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230)における表面粗さを細かくすることができる。ステップS160の処理が完了することによって、三次元造形装置100は、図7における処理を終了する。
On the other hand, when a value larger than the default value is not specified (step S100, NO), the
一方、デフォルト値より小さい値が指定されていない場合(ステップS140、NO)、三次元造形装置100は、図7における処理を終了する。この場合、制御部110は、1層分の造形材層を形成する際、モデル材領域210の前に形成されたサポート材領域220に照射する光エネルギー量をデフォルトの光エネルギー量から変更させない。以上のように、三次元造形物200の表面粗さを指定する表面粗さ指定モードにおいて、ユーザーは、所望する表面粗さ(より粗い、デフォルトまたはより細かい)を任意に指定して、当該表面粗さを有する三次元造形物200を三次元造形装置100に造形させることができる。
On the other hand, if a value smaller than the default value is not designated (step S140, NO), the
[第1の実施の形態における効果]
以上詳しく説明したように、第1の実施の形態では、三次元造形装置100は、エネルギー硬化性のモデル材からなるモデル材領域210と、造形中は当該モデル材に接しており造形完了後に取り除かれる、エネルギー硬化性のサポート材からなるサポート材領域220とを有する造形材層を含む複数の造形材層が積層される造形ステージ140と、モデル材を吐出してモデル材領域210を形成する第1造形材領域形成部と、サポート材を吐出してサポート材領域220を形成する第2造形材領域形成部と、モデル材領域210およびサポート材領域220のうち少なくとも一方の領域に対して、当該一方の領域を硬化させるためのエネルギーを付与する光源126と、少なくとも光源126を制御する制御部110とを備える。制御部110は、上記一方の領域が形成された後、かつ、モデル材領域210およびサポート材領域220のうち他方の領域が形成される前に、一方の領域に対して付与するエネルギー量を変化させることにより、他方の領域が形成される際に形成される、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230におけるモデル材とサポート材との混合度合いを調整する。
[Effect in the first embodiment]
As described above in detail, in the first embodiment, the three-
このように構成した第1の実施の形態によれば、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230におけるモデル材とサポート材との混合度合いを調整することが可能となるため、硬化後において界面部230に残る凹凸度合いを調整することができる。したがって、サポート材領域220が除去された最終的な三次元造形物の表面(モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230)における表面粗さを作り分けることができる。つまり、ユーザーが所望する表面粗さを有する三次元造形物200を造形することができる。
According to the first embodiment configured as described above, the degree of mixing of the model material and the support material at the
なお、上記第1の実施の形態では、1層分の造形材層を形成する際、サポート材領域220を形成した後にモデル材領域210を形成する例について説明したが、モデル材領域210を形成した後にサポート材領域220を形成しても良い。
In the first embodiment, the example in which the
<第2の実施の形態>
以下、第2の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図8は、第2の実施の形態に係る三次元造形装置100の構成を概略的に示す図である。図9は、第2の実施の形態に係る三次元造形装置100の制御系の主要部を示す図である。図8,9に示すように、三次元造形装置100は、図1,2に示す構成に加えて、造形材層に向けて超音波を照射するための超音波照射部としての超音波照射ユニット128をさらに備えている。つまり、三次元造形装置100は、モデル材領域および前記サポート材領域のうち少なくとも一方の領域にエネルギーを付与するための第1エネルギー付与装置としての光源126と、モデル材領域およびサポート材領域のうち他方にエネルギーを付与する第2エネルギー付与装置とを備えている。なお、第1の実施の形態における各部構成と同様のものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 8 is a diagram schematically showing the configuration of the three-
制御部110は、三次元造形物200の造形動作中、三次元造形装置100全体の動作を制御する。例えば、モデル材およびサポート材を所望の場所に吐出するための機構制御情報を移動機構130に対して出力するとともに、ヘッドユニット120および超音波照射ユニット128に対してスライスデータを出力する。すなわち、制御部110は、ヘッドユニット120および超音波照射ユニット128と移動機構130とを同期させて制御する。
The
移動機構130は、ヘッドユニット120および超音波照射ユニット128と造形ステージ140との相対位置を3次元で変化させる。具体的には、移動機構130は、図8に示すように、ヘッドユニット120および超音波照射ユニット128に係合する主走査方向ガイド132と、主走査方向ガイド132を副走査方向に案内する副走査方向ガイド134と、造形ステージ140を鉛直方向に案内する鉛直方向ガイド136とを備え、さらに図示しないモーターや駆動リール等からなる駆動機構を備えている。
The moving
移動機構130は、制御部110から出力された機構制御情報に従って、図示しないモーターおよび駆動機構を駆動し、ヘッドユニット120および超音波照射ユニット128を主走査方向および副走査方向に自在に移動させる(図8を参照)。なお、移動機構130は、ヘッドユニット120および超音波照射ユニット128の位置を固定し、造形ステージ140を主走査方向および副走査方向に移動させるように構成しても良いし、ヘッドユニット120および超音波照射ユニット128と造形ステージ140との双方を移動させるように構成しても良い。また、移動機構130は、2つの主走査方向ガイド132を備え、当該2つの主走査方向ガイド132の各々にヘッドユニット120および超音波照射ユニット128の各々が係合するように構成しても良い。
The moving
本実施の形態では、ヘッドユニット120を主走査方向に自在に移動させるために、ヘッドユニット120の移動を阻害しないように超音波照射ユニット128を必要に応じて移動させる。また、超音波照射ユニット128を主走査方向に自在に移動させるために、超音波照射ユニット128の移動を阻害しないようにヘッドユニット120を必要に応じて移動させる。ヘッドユニット120および超音波照射ユニット128について、互いに干渉しないような退避位置をそれぞれ設定しておき、各退避位置へ移動させるようにしても良い。
In the present embodiment, in order to freely move the
また、移動機構130は、制御部110から出力された機構制御情報に従って、図示しないモーターおよび駆動機構を駆動し、造形ステージ140を鉛直方向下方に移動させてヘッドユニット120および超音波照射ユニット128と三次元造形物200との間隔を調整する(図8を参照)。すなわち、造形ステージ140は、移動機構130によって鉛直方向に移動可能に構成されており、造形ステージ140上にN層目の造形材層が形成された後、積層ピッチだけ鉛直方向下方に移動する。そして、造形ステージ140上にN+1層目の造形材層が形成された後、積層ピッチだけ鉛直方向下方に再び移動する。なお、移動機構130は、造形ステージ140の鉛直方向位置を固定し、ヘッドユニット120および超音波照射ユニット128を鉛直方向上方に移動させても良いし、ヘッドユニット120および超音波照射ユニット128と造形ステージ140との双方を移動させても良い。
In addition, the moving
超音波照射ユニット128は、図10に示すように、造形ステージ140に向けて超音波を選択的に照射する超音波照射装置170を筐体129の内部に備える。超音波発生装置170は、円形の所定範囲に超音波を照射するものであっても良いし、これを列状に複数並べたものであっても良い。前者の場合は、移動機構130によって造形材層全体に超音波を作用させるように必要な回数走査すれば良い。後者は、走査回数を減らすのに有効である。超音波照射装置170は、制御部110の制御を受けて、超音波の照射と停止との間における切り替えを行うとともに、照射する超音波の強さ、当該超音波の照射時間等を変化させる。本実施の形態では、超音波照射装置170は、1層分の造形材層が形成される際、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230に超音波を照射する。
As shown in FIG. 10, the
次に、図11〜13を参照し、三次元造形装置100が造形材層を順に形成して積層することによって三次元造形物200を造形する動作例について説明する。図11Aに示すように、三次元造形装置100が、造形ステージ140上にモデル材領域およびサポート材領域を有する造形材層を順に形成して積層することによって、4層分の造形材層からなる三次元造形物200(図中破線部分、以下同じ)を造形する場合について説明する。
Next, with reference to FIGS. 11-13, the operation example which models the three-
まず、図11Bに示すように、ヘッドユニット120は、主走査方向に造形ステージ140上の一方の端部から他方の端部まで走査しながら、モデル材210Aを吐出するとともに、造形ステージ140に向けて吐出されたモデル材210Aに硬化処理(光エネルギー照射処理)を施して半硬化させる(第1動作)。次に、ヘッドユニット120は、モデル材210Aの吐出を一旦停止し、主走査方向に造形ステージ140上の他方の端部から一方の端部まで走査する(第2動作)。次に、ヘッドユニット120は、ヘッドユニット120によるモデル材210Aの吐出位置が重ならないように副走査方向に走査する(第3動作)。これらの第1動作〜第3動作を繰り返すことにより、造形ステージ140上の所定の領域を走査し、1層目の造形材層(モデル材領域210)を形成する。本実施の形態では、制御部110は、操作部160の操作等によって入力された表面粗さ指定情報に応じて、モデル材領域210に照射する光エネルギー量を変化させることにより、モデル材領域210の硬化状態を制御する。例えば、所定量の光エネルギーを照射する時間を変化させることによって、モデル材領域210に照射する光エネルギー量を変化させる。
First, as shown in FIG. 11B, the
次に、図11Cに示すように、ヘッドユニット120および超音波照射ユニット128は、主走査方向に造形ステージ140上の一方の端部から他方の端部まで走査しながら、サポート材220Aを吐出してサポート材領域220を形成するとともに、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230に超音波を照射する(第4動作)。これにより、界面部230に超音波を照射しない場合と比べて、界面部230におけるモデル材210Aおよびサポート材220Aの拡散、混合が促進される。制御部110は、照射する超音波の強さ、または、当該超音波の照射時間を変化させることにより、界面部230におけるモデル材210Aおよびサポート材220Aの混合度合いを調整する。照射する超音波の強さを大きくすればするほど、また、当該超音波の照射時間を長くすればするほど、界面部230におけるモデル材210Aおよびサポート材220Aの拡散、混合を促進することができる。次に、ヘッドユニット120および超音波照射部128は、サポート材220Aの吐出および超音波の照射を一旦停止し、主走査方向に造形ステージ140上の他方の端部から一方の端部まで走査する(第5動作)。次に、ヘッドユニット120は、ヘッドユニット120によるサポート材220Aの吐出位置が重ならないように副走査方向に走査する(第6動作)。これらの第4動作〜第6動作を繰り返すことにより、造形ステージ140上の所定の領域を走査し、1層目の造形材層(サポート材領域220)を形成する。本実施の形態では、モデル材領域210に対する硬化処理、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230に対する超音波の照射処理によって、界面部230におけるモデル材210Aとサポート材220Aとの混合度合い、ひいては硬化後において界面部230に残る凹凸度合いがより広い範囲で調整される。
Next, as shown in FIG. 11C, the
次に、図12Aに示すように、ヘッドユニット120は、主走査方向に造形ステージ140上の一方の端部から他方の端部まで走査しながら、形成済みのモデル材領域210およびサポート材領域220に硬化処理を施して硬化させる(第7動作)。次に、ヘッドユニット120は、硬化処理を一旦停止し、主走査方向に造形ステージ140上の他方の端部から一方の端部まで走査する(第8動作)。次に、ヘッドユニット120は、ヘッドユニット120による光の照射位置が重ならないように副走査方向に走査する(第9動作)。これらの第7動作〜第9動作を繰り返すことにより、1層目の造形材層(モデル材領域210およびサポート材領域220)全体を硬化させる。
Next, as shown in FIG. 12A, the
次に、図12Bに示すように、ヘッドユニット120は、上述した第1動作〜第3動作を繰り返すことにより、造形ステージ140上の所定の領域を走査し、2層目の造形材層(モデル材領域210)を形成するとともに、モデル材領域210に硬化処理を施して半硬化させる。
Next, as illustrated in FIG. 12B, the
次に、図12Cに示すように、ヘッドユニット120および超音波照射部128は、上述した第4動作〜第6動作を繰り返すことにより、造形ステージ140上の所定の領域を走査し、2層目の造形材層(サポート材領域220)を形成するとともに、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230に超音波を照射する。
Next, as illustrated in FIG. 12C, the
次に、図13Aに示すように、ヘッドユニット120は、上述した第7動作〜第9動作を繰り返すことにより、2層目の造形材層(モデル材領域210およびサポート材領域220)全体を硬化させる。
Next, as shown in FIG. 13A, the
その後、図13Bに示すように、ヘッドユニット120および超音波照射部128は、上述した第1動作〜第9動作を繰り返すことにより、3,4層目の造形材層(モデル材領域210およびサポート材領域220)を順に形成し、当該3,4層目の造形材層全体を順に硬化させる。3,4層目の造形材層(モデル材領域210およびサポート材領域220)を形成する際、モデル材領域210に硬化処理を施して所定の硬度まで硬化を進行させ、また、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230に超音波を照射する。こうして三次元造形物200の造形が完了する。
Thereafter, as shown in FIG. 13B, the
得られたサポート材を含む三次元造形物200から、図13Cに示すように、サポート材領域220がユーザーによって除去される。これにより、サポート材を含まない三次元造形物200が得られる。本実施の形態では、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230に残る凹凸度合いは、ユーザーによって指定された表面粗さに合うように調整されている。
As shown in FIG. 13C, the
図14は、制御部110が実行する、三次元造形物200の表面粗さを指定するための制御フローチャートである。ステップS200の処理は、操作部160を介したユーザー操作によって、三次元造形物200の表面粗さを指定する表面粗さ指定モードが選択されることにより開始する。
FIG. 14 is a control flowchart for designating the surface roughness of the three-
まず、制御部110は、操作部160を介したユーザー操作により指定される表面粗さ指定情報、又は、データ入力部150が受け取る3Dデータに含まれる表面粗さ指定情報に基づいて処理を開始し、まず、ステップS200において、入力された表面粗さ情報が、記憶部115に記憶されているデフォルト値(例えば、5[μm])より大きい値(つまり、より粗い値)が指定されたか否かについて判定する(ステップS200)。この判定の結果、デフォルト値より大きい値(例えば、7[μm])が指定された場合(ステップS200、YES)、制御部110は、1層分の造形材層を形成する際、サポート材領域220の前に形成されたモデル材領域210に照射する光エネルギー量(硬化エネルギー量)を減少させる設定を行う(ステップS220)。この設定により、サポート材領域220が形成される際、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230におけるモデル材とサポート材との混合度合い(硬化後において界面部230に残る凹凸度合い)が大きくなるように調整される。その結果、最終的な三次元造形物200の表面(モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230)における表面粗さを粗くすることができる。
First, the
次に、制御部110は、三次元造形物200の表面粗さとして、より大きい値(例えば、9[μm]。つまり、より粗い値)が指定されたか否かについて判定する(ステップS240)。この判定の結果、より大きい値が指定された場合(ステップS240、YES)、制御部110は、1層分の造形材層を形成する際、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230に超音波を照射する設定を行う(ステップS260)。この設定により、界面部230に超音波を照射しない場合と比べて、界面部230におけるモデル材およびサポート材の拡散、混合が促進される。その結果、最終的な三次元造形物200の表面における表面粗さを、ずっと粗くすることができる。ステップS260の処理が完了することによって、三次元造形装置100は、図14における処理を終了する。一方、より大きい値が指定されていない場合(ステップS240、NO)、三次元造形装置100は、図14における処理を終了する。
Next, the
ステップS200の判定に戻り、デフォルト値より大きい値が指定されていない場合(ステップS200、NO)、制御部110は、三次元造形物200の表面粗さとしてデフォルト値より小さい値(つまり、より細かい値)が指定されたか否かについて判定する(ステップS280)。この判定の結果、デフォルト値より小さい値が指定された場合(ステップS280、YES)、制御部110は、1層分の造形材層を形成する際、サポート材領域220の前に形成されたモデル材領域210に照射する光エネルギー量を増加させる設定を行う(ステップS300)。この設定により、サポート材領域220が形成される際、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230におけるモデル材とサポート材との混合度合いが小さくなるように調整される。その結果、最終的な三次元造形物200の表面(モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230)における表面粗さを細かくすることができる。ステップS300の処理が完了することによって、三次元造形装置100は、図14における処理を終了する。
Returning to the determination in step S200, when a value larger than the default value is not specified (step S200, NO), the
一方、デフォルト値より小さい値が指定されていない場合(ステップS280、NO)、三次元造形装置100は、図14における処理を終了する。この場合、制御部110は、1層分の造形材層を形成する際、サポート材領域220の前に形成されたモデル材領域210に照射する光エネルギー量をデフォルトの光エネルギー量から変更させない。以上のように、三次元造形物200の表面粗さを指定する表面粗さ指定モードにおいて、ユーザーは、所望する表面粗さ(ずっと粗い、より粗い、デフォルトまたはより細かい)を任意に指定して、当該表面粗さを有する三次元造形物200を三次元造形装置100に造形させることができる。
On the other hand, when a value smaller than the default value is not designated (step S280, NO), the
[第2の実施の形態における効果]
以上詳しく説明したように、第2の実施の形態では、三次元造形装置100は、1層分の造形材層を形成する際、サポート材領域220の前に形成されたモデル材領域210に光エネルギーを照射することに加えて、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230に超音波を照射する。これにより、界面部230に超音波を照射しない場合と比べて、界面部230におけるモデル材およびサポート材の拡散、混合が促進される。その結果、最終的な三次元造形物200の表面における表面粗さを、超音波を照射しない場合よりも粗くすることができる。従って、光照射に加えて超音波を併用することで、三次元造形物200の表面粗さをより広い範囲で制御することができる。また、超音波の強さおよび当該超音波の照射時間の少なくとも一方を変化させることにより、界面部230におけるモデル材およびサポート材の混合度合いを細かく調整することができ、ひいては最終的な三次元造形物200の表面における表面粗さを細かく調整することができる。なお、第1段階で造形材に付与するエネルギー量を、造形材が半硬化するような値で固定し、第2段階で造形材に付与するエネルギーとしての超音波の照射量を変化させることで、界面部230の混合度合いを調整するようにしても良い。
[Effects of Second Embodiment]
As described above in detail, in the second embodiment, when the three-
<その他の実施の形態>
なお、上記第2の実施の形態では、ヘッドユニット120と超音波照射ユニット128とが別体化される例について説明したが、ヘッドユニット120および超音波照射ユニット128を一体化して構成することもできる。
<Other embodiments>
In the second embodiment, the example in which the
また、上記第2の実施の形態では、1層分の造形材層を形成する際、モデル材領域210を形成した後にサポート材領域220を形成する例について説明したが、サポート材領域220を形成した後にモデル材領域210を形成しても良い。
In the second embodiment, the example in which the
また、上記第1および第2の実施の形態において、造形ステージ140周囲の温度を変化させることにより、界面部230におけるモデル材およびサポート材の混合度合いを調整しても良い。図15は、熱電変換素子である公知のペルチェ素子を用いて、造形ステージ140周囲の温度を調整する構成を示す。図15に示すように、造形ステージ140の下方にはペルチェ素子180が配設されている。ペルチェ素子180は、制御部110の制御を受けた電源185によって通電されることにより、造形ステージ140周囲、ひいては造形ステージ140上に形成された造形材層(モデル材領域210およびサポート材領域220)の温度を調整する。つまり、ペルチェ素子180および電源185が、造形ステージ140の周囲の温度を制御するための温度制御部として機能する。例えば、造形ステージ140周囲の温度を高く保つことによって、造形ステージ140上に吐出されたモデル材およびサポート材の粘度が低下し、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230におけるモデル材およびサポート材の拡散、混合が促進される。その結果、最終的な三次元造形物200の表面における表面粗さを増大させることができる。一方、造形ステージ140周囲の温度を低く保つことによって、造形ステージ140上に吐出されたモデル材およびサポート材の粘度が増大し、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230におけるモデル材およびサポート材の拡散、混合が抑制される。その結果、最終的な三次元造形物200の表面における表面粗さを減少させることができる。このように、光照射に加えて、又は、光照射及び超音波照射に加えて、温度を調整することで、三次元造形物200の表面粗さの調整幅を拡げやすくなる。なお、光照射による硬化をある一定の度合いに固定して、造形ステージ140周囲の温度の制御によって、三次元造形物200の表面粗さを調整するようにしても良い。
In the first and second embodiments, the degree of mixing of the model material and the support material at the
また、上記第1および第2の実施の形態では、1層分の造形材層を形成する際、1回目の硬化処理(先に形成されたモデル材領域210またはサポート材領域220に対する硬化処理)と、2回目の硬化処理(造形材層全体に対する硬化処理)とに同じ光源126を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。1回目の硬化処理と2回目の硬化処理とに異なる光源を用いても良い。例えば、モデル材及びサポート材として、紫外線硬化材料を用いる場合、図16に示すように、1回目の硬化処理に紫外線波長分布が狭い光源126を用い、2回目の硬化処理に紫外線波長分布が広い光源127を用いても良い。紫外線波長分布が異なる光源126,127としては、例えば紫外線LEDランプを用いることが望ましい。
In the first and second embodiments, when forming a modeling material layer for one layer, the first curing process (curing process for the previously formed
また、上記第1および第2の実施の形態において、同一の波長光に対してモデル材とサポート材とにおける硬化の進行度合いを変えられるように、モデル材およびサポート材のそれぞれについて重合開始剤を適切に調合しても良い。また、モデル材領域210およびサポート材領域220が形成されてから2回目の硬化処理を開始するまでの時間を変化させても良い。また、1回目の硬化処理と2回目の硬化処理とで使用する光の波長を変化させても良い。これにより、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230におけるモデル材とサポート材との混合度合いを調整することができ、最終的な三次元造形物200の表面における表面粗さを制御することができる。
In the first and second embodiments, a polymerization initiator is added to each of the model material and the support material so that the progress of curing in the model material and the support material can be changed with respect to the same wavelength light. You may mix appropriately. Further, the time from when the
また、上記第1および第2の実施の形態において、ヘッドユニット120は、モデル材およびサポート材とともに、モデル材領域210およびサポート材領域220のうち先に形成された一方の粘性を調整する表面制御剤を吐出する構成を有していても良い。例えば、ヘッドユニット120に、第1吐出ヘッド122および第2吐出ヘッド124とは別の表面制御剤用の吐出ヘッドを設け、この吐出ヘッドから表面制御剤を吐出させても良いし、ヘッドユニット120とは別の吐出ヘッドから表面制御剤を吐出させても良い。表面制御剤を吐出することによって、モデル材領域210とサポート材領域220との界面部230におけるモデル材とサポート材との混合度合いを調整することができ、最終的な三次元造形物200の表面における表面粗さを制御することができる。表面制御剤としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤(例えば、ビックケミ−社製byk307)等が挙げられる。
In the first and second embodiments, the
また、三次元造形物200の部位によって、表面状態を異ならせるようにしても良い。例えば、積層方向における位置に応じて、第1段階で照射する光のエネルギー量を変化させることで、積層方向において、表面粗さの異なる複数の部位を形成することができる。
Moreover, you may make it vary a surface state according to the site | part of the three-
また、表面状態の制御の対象となるのは、三次元造形物200の側面だけに限らず、三次元造形物200の上面や、オーバーハング部の下面であってもよい。例えば、第1実施形態の図5Aの工程において、モデル材領域210に照射する光のエネルギー量を調整して、モデル材の硬化状態を制御し(図17A)、その後、第2層としてモデル材領域210上にサポート材領域220を形成する際に、モデル材領域210の上面とサポート材領域220との間で混合が生じるようにする。ここで、図17Bに示すように、最終的に三次元造形物200の上面となる部位を覆うようにサポート材領域220を形成しておくことで、モデル材領域210の上面も表面状態を制御することができる。その後、図17C、図18Aのように、モデル材の形成とサポート材の形成を繰り返して造形材層を積層することにより、図18Bのように三次元造形物200の全ての上面と側面の表面状態を制御することができる。
Further, the target of the surface state control is not limited to the side surface of the three-
また、上記第1および第2の実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 In addition, the first and second embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention is interpreted in a limited manner. It must not be. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist or the main features thereof.
[実験例]
上記第1および第2の実施の形態の構成における効果を確認するための評価実験について説明する。図19は、図8および図15に示す構成を併せ持つ実験装置を用いて行った評価実験の結果を表す表である。本評価実験では、モデル材として、ウレタンアクリレートモノマー15質量部、アクロイルモルホリン20質量部、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート15質量部、イソボルニルアクリレート30質量部、イルガキュア184(重合開始剤)3質量部、ルシリンTPO(重合開始剤)2質量部、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート10質量部、ビスフェノールAエポキシジアクリレート3質量部および2質量部のbyk307をからなる紫外線硬化性樹脂材料を用いた。また、サポート材として、イルガキュア184(重合開始剤)3質量部、ルシリンTPO(重合開始剤)2質量部、2質量部のbyk307、フェノキシエチルアクリレート20質量部、ポリエチレングリコールジアクリレート60質量部、ポリエチレングリコールポリマー10質量部、4−メタオキシフェノール3質量部を含むものを用いた。モデル材およびサポート材を硬化させるための光源として、一定の照度で発光する高圧水銀ランプを使用し、光源を搭載したヘッドユニットの掃引速度を一定にして走査回数を異ならせることによって照射時間を変更するようにした。評価用の三次元造形物として、一辺の長さが3[cm]の立方体を造形した。
[Experimental example]
An evaluation experiment for confirming the effects in the configurations of the first and second embodiments will be described. FIG. 19 is a table showing the results of an evaluation experiment performed using an experimental apparatus having the configuration shown in FIGS. In this evaluation experiment, as a model material, 15 parts by mass of urethane acrylate monomer, 20 parts by mass of acryloylmorpholine, 15 parts by mass of tricyclodecane dimethanol diacrylate, 30 parts by mass of isobornyl acrylate, Irgacure 184 (polymerization initiator) 3 An ultraviolet curable resin material comprising, by weight, 2 parts by weight of lucillin TPO (polymerization initiator), 10 parts by weight of 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, 3 parts by weight of bisphenol A epoxy diacrylate, and 2 parts by weight of byk307. Using. Further, as a support material, 3 parts by mass of Irgacure 184 (polymerization initiator), 2 parts by mass of lucillin TPO (polymerization initiator), 2 parts by mass of byk307, 20 parts by mass of phenoxyethyl acrylate, 60 parts by mass of polyethylene glycol diacrylate, polyethylene The thing containing 10 mass parts of glycol polymers and 3 mass parts of 4-metaoxyphenol was used. Use a high-pressure mercury lamp that emits light at a constant illuminance as a light source for curing the model material and support material, and change the irradiation time by changing the number of scans with a constant sweep speed of the head unit equipped with the light source. I tried to do it. A cube having a side length of 3 [cm] was modeled as a three-dimensional model for evaluation.
実験例1〜5、13、14では、サポート材を吐出してサポート材領域を形成した後に、実験例13を除いて、サポート材領域に1回目の硬化処理(光エネルギー照射処理)を施した。この硬化処理では、照度100mW/cm2の紫外線(EIT社製UV POWER PUCK IIで計測)を、0〜10秒の範囲で異なる時間だけ照射した。その後、モデル材を吐出してモデル材領域を形成した後に、造形材層全体に2回目の硬化処理を10秒施して硬化を完了させた。なお、造形中は造形ステージの温度を26℃に保ち、超音波はオフにしておいた。その後、サポート材領域を除去した最終的な三次元造形物の表面粗さを測定した。表面粗さは、東京精密社製のサーフコム1400Dを用いて測定した。図19に示すように、1回目の硬化処理における紫外線の照射時間を可変に調整する(つまり、光エネルギー量を変化させる)ことによって、三次元造形物の表面における表面粗さを1〜10μmの範囲で作り分けることができた。 In Experimental Examples 1 to 5, 13, and 14, after the support material was discharged to form the support material region, the support material region was subjected to the first curing process (light energy irradiation process) except for Experimental Example 13. . In this curing treatment, ultraviolet rays with an illuminance of 100 mW / cm 2 (measured with UV POWER PUCK II manufactured by EIT) were irradiated for different times in the range of 0 to 10 seconds. Thereafter, after the model material was discharged to form the model material region, the entire modeling material layer was subjected to a second curing process for 10 seconds to complete the curing. During modeling, the temperature of the modeling stage was kept at 26 ° C., and the ultrasonic wave was turned off. Thereafter, the surface roughness of the final three-dimensional structure from which the support material region was removed was measured. The surface roughness was measured using Surfcom 1400D manufactured by Tokyo Seimitsu. As shown in FIG. 19, the surface roughness of the surface of the three-dimensional structure is set to 1 to 10 μm by variably adjusting the irradiation time of ultraviolet rays in the first curing process (that is, changing the amount of light energy). I was able to make it properly in the range.
実験例6〜10では、実験例1〜5に準じてサポート材領域の形成と1回目の硬化処理(光エネルギー照射処理)を施し、サポート材を吐出してサポート材領域を形成した後、モデル材領域とサポート材領域との界面部に超音波を1秒照射した。超音波の照射には日本精機株式会社製の超音波ホモジナイザ―を使用し、造形材層の表面から2mm離れた位置から超音波を照射した。その後、実験例1〜5と同様の手順で、造形材層全体に2回目の硬化処理を10秒施して硬化を完了させた。サポート材領域を除去した最終的な三次元造形物の表面粗さを測定したところ、図19に示すように、表面粗さの最大値が15μmに拡大した。つまり、超音波を併用することで、モデル材とサポート材との拡散、混合が促進され、表面粗さをより粗くすることができた。従って、実施例1〜10、13、14で示されるように、光エネルギー量の調整に加えて超音波によるエネルギー量を調整することで、より広範囲で表面粗さの調整が行えることを確認できた。また、例えば、実施例1と実験例6との比較から明らかなように、所定のエネルギー量の光照射でサポート材を半硬化させた後に、超音波によって与えるエネルギー量を変化させることで、最終的に得られる三次元造形物の表面粗さを調整し得ることが確認できた。
In Experimental Examples 6 to 10, the support material region is formed and the first curing process (light energy irradiation process) is performed in accordance with Experimental Examples 1 to 5, and the support material is discharged to form the support material region. The ultrasonic wave was irradiated for 1 second to the interface part of a material area | region and a support material area | region. An ultrasonic homogenizer manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd. was used for ultrasonic irradiation, and ultrasonic waves were applied from a
実験例11、12では、造形材層を形成する際、造形ステージの温度を別の温度(60℃又は10℃)に保つようにした以外は、実験例3に準じて造形を行った。図19に示すように、造形ステージの温度を高くした場合は造形ステージ周囲の温度が変化し、造形ステージ上に吐出されたモデル材およびサポート材の粘度が低下し、モデル材領域とサポート材領域との界面部における両造形材の拡散、混合が促進され、最終的な三次元造形物の表面における表面粗さが増大した。一方、造形ステージの温度を低くした場合は、造形ステージ周囲の温度が低くなり、造形ステージ上に吐出されたモデル材およびサポート材の粘度が増大し、モデル材領域とサポート材領域との界面部における両造形材の拡散、混合が抑制され、最終的な三次元造形物の表面における表面粗さを減少した。つまり、所定のエネルギー量の光照射でサポート材を半硬化させた後に、造形ステージ周囲の温度を変化させることで、最終的に得られる三次元造形物の表面粗さを調整できることが確認された。 In Experimental Examples 11 and 12, modeling was performed according to Experimental Example 3 except that the temperature of the modeling stage was kept at another temperature (60 ° C. or 10 ° C.) when forming the modeling material layer. As shown in FIG. 19, when the temperature of the modeling stage is increased, the temperature around the modeling stage changes, the viscosity of the model material and the support material discharged onto the modeling stage decreases, and the model material region and the support material region The diffusion and mixing of both modeling materials at the interface with the surface were promoted, and the surface roughness on the surface of the final three-dimensional model was increased. On the other hand, when the temperature of the modeling stage is lowered, the temperature around the modeling stage is lowered, the viscosity of the model material and the support material discharged onto the modeling stage is increased, and the interface portion between the model material region and the support material region The diffusion and mixing of both modeling materials in the above were suppressed, and the surface roughness on the surface of the final three-dimensional model was reduced. That is, it was confirmed that the surface roughness of the finally obtained three-dimensional structure can be adjusted by changing the temperature around the modeling stage after semi-curing the support material by light irradiation with a predetermined energy amount. .
100 三次元造形装置
110 制御部
115 記憶部
120 ヘッドユニット
121,129 筐体
122 第1吐出ヘッド
124 第2吐出ヘッド
125 平滑化装置
125A 均しローラー
125B 掻き取り部材
125C 回収部材
126,127 光源
128 超音波照射ユニット
130 移動機構
132 主走査方向ガイド
134 副走査方向ガイド
136 鉛直方向ガイド
140 造形ステージ
145 表示部
150 データ入力部
155 コンピューター装置
160 操作部
170 超音波照射装置
180 ペルチェ素子
185 電源
200 三次元造形物
210 モデル材領域(第1造形材領域)
220 サポート材領域(第2造形材領域)
230 界面部
DESCRIPTION OF
220 Support material area (second modeling material area)
230 Interface
Claims (11)
前記第1造形材を吐出して前記第1造形材領域を形成する第1造形材領域形成部と、
前記第2造形材を吐出して前記第2造形材領域を形成する第2造形材領域形成部と、
前記第1造形材領域および前記第2造形材領域のうち少なくとも一方の領域に対して、当該一方の領域を硬化させるためのエネルギーを付与するエネルギー付与装置と、
少なくとも前記エネルギー付与装置を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記一方の領域が形成された後、かつ、前記第1造形材領域および前記第2造形材領域のうち他方の領域が形成される前に、前記一方の領域に対して付与するエネルギー量を変化させることにより、前記他方の領域が形成される際に形成される、前記第1造形材領域と前記第2造形材領域との界面部における前記第1造形材と前記第2造形材との混合度合いを調整する、
ことを特徴とする三次元造形装置。 A first modeling material region made of an energy curable first modeling material and a second modeling material region made of an energy curable second modeling material that is in contact with the first modeling material during modeling and is removed after the modeling is completed. A modeling stage on which a plurality of modeling material layers including a modeling material layer having
A first modeling material region forming unit that discharges the first modeling material to form the first modeling material region;
A second modeling material region forming unit that discharges the second modeling material to form the second modeling material region;
An energy applying device that applies energy to cure at least one of the first modeling material region and the second modeling material region;
A control unit that controls at least the energy application device;
With
The control unit is applied to the one area after the one area is formed and before the other area is formed between the first modeling material area and the second modeling material area. The first modeling material and the second at the interface between the first modeling material region and the second modeling material region, which are formed when the other region is formed by changing the amount of energy to be generated. Adjust the degree of mixing with the modeling material,
A three-dimensional modeling apparatus characterized by this.
前記制御部は、前記界面部が形成された後に、前記超音波照射部を制御して、前記エネルギー量に加えて前記界面部に照射する前記超音波の強さを変化させることにより、前記混合度合いを調整することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の三次元造形装置。 It further includes an ultrasonic irradiation unit that irradiates ultrasonic waves toward the modeling material layer,
The control unit controls the ultrasonic wave irradiation unit after the interface unit is formed, and changes the intensity of the ultrasonic wave applied to the interface unit in addition to the energy amount. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the degree is adjusted.
前記制御部は、前記界面部が形成された後に、前記超音波照射部を制御して、前記エネルギー量に加えて前記界面部に照射する前記超音波の照射時間を変化させることにより、前記混合度合いを調整することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の三次元造形装置。 It further includes an ultrasonic irradiation unit that irradiates ultrasonic waves toward the modeling material layer,
The control unit controls the ultrasonic irradiation unit after the interface unit is formed, and changes the irradiation time of the ultrasonic wave applied to the interface unit in addition to the energy amount, thereby mixing the mixing unit. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the degree is adjusted.
前記制御部は、前記界面部が形成された後に、前記温度調整部を制御して、前記エネルギー量に加えて前記造形ステージ周囲の温度を変化させることにより、前記混合度合いを調整することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の三次元造形装置。 A temperature adjusting unit for adjusting the temperature around the modeling stage;
The control unit adjusts the degree of mixing by controlling the temperature adjusting unit and changing the temperature around the modeling stage in addition to the energy amount after the interface is formed. The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 5.
前記エネルギー付与装置は、光を照射することによって前記エネルギーを前記一方の領域に付与することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の三次元造形装置。 The first modeling material and the second modeling material are both photocurable resins,
The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the energy applying device applies the energy to the one region by irradiating light.
前記第1造形材を吐出して前記第1造形材領域を形成する第1造形材領域形成部と、
前記第2造形材を吐出して前記第2造形材領域を形成する第2造形材領域形成部と、
前記第1造形材領域および前記第2造形材領域のうち少なくとも一方の領域に対して、当該一方の領域を硬化させるための第1のエネルギーを付与する第1エネルギー付与装置と、
第2のエネルギーを前記造形材層に付与する第2エネルギー付与装置と、
少なくとも前記第1及び第2エネルギー付与装置を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記一方の領域が形成された後、前記一方の領域に対して前記第1のエネルギーを付与して半硬化させ、半硬化された前記一方の領域に接するように前記第1造形材領域および前記第2造形材領域のうち他方が形成された後に、前記第1造形材領域と前記第2造形材領域との界面部に付与する前記第2のエネルギー量を変化させることにより、前記界面部における前記第1造形材と前記第2造形材との混合度合いを調整する、
ことを特徴とする三次元造形装置。 A first modeling material region made of an energy curable first modeling material and a second modeling material region made of an energy curable second modeling material that is in contact with the first modeling material and is removed after the modeling is completed. A modeling stage on which a plurality of modeling material layers including a modeling material layer are stacked;
A first modeling material region forming unit that discharges the first modeling material to form the first modeling material region;
A second modeling material region forming unit that discharges the second modeling material to form the second modeling material region;
A first energy applying device that applies first energy for curing one of the first modeling material region and the second modeling material region to at least one region;
A second energy application device that applies second energy to the modeling material layer;
A control unit for controlling at least the first and second energy applying devices;
With
After the one region is formed, the control unit applies the first energy to the one region and semi-cures the first region so as to contact the semi-cured one region. By changing the second amount of energy applied to the interface between the first modeling material region and the second modeling material region after the other of the modeling material region and the second modeling material region is formed. Adjusting the degree of mixing of the first modeling material and the second modeling material at the interface part,
A three-dimensional modeling apparatus characterized by this.
エネルギー硬化性の第1造形材からなる第1造形材領域、および、造形中は前記第1造形領域に接して造形完了後には取り除かれるエネルギー硬化性の第2造形材からなる第2造形材領域のうち一方の領域を形成し、
前記情報に基づいて調整された量のエネルギーを前記一方の領域に付与して硬化を進行させ、
前記第1造形材領域および前記第2造形材領域のうち他方の領域を、エネルギーが付与された前記一方の領域に接するように形成して、前記第2造形材領域に面する前記第1造形材領域の界面部を前記情報に対応する表面状態となすことを特徴とする三次元造形方法。 Receive information about the surface condition of the 3D object to be modeled,
A first modeling material region made of an energy curable first modeling material, and a second modeling material region made of an energy curable second modeling material that is in contact with the first modeling region during modeling and is removed after the modeling is completed. Forming one region of
Applying an amount of energy adjusted based on the information to the one region to advance curing,
The first modeling material region is formed such that the other one of the first modeling material region and the second modeling material region is in contact with the one region to which energy is applied, and faces the second modeling material region. A three-dimensional modeling method, wherein an interface portion of a material region is brought into a surface state corresponding to the information.
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