JP2015202597A - Molding device and molding method - Google Patents

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Takeshi Miyashita
武 宮下
古賀 欣郎
Yoshiro Koga
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molding device that has good heat energy efficiency and can be reduced in size, and a molding method.SOLUTION: A molding device 1 includes a stage 2, a tape conveying mechanism 6 that conveys a flexible molding material 10 to a molding position on the stage 2, a discharge mechanism 7 that discharges on the molding material 10 conveyed to the molding position, and a moving mechanism 4 that relatively moves the molding position to the stage 2; and the molding device is configured to melt a tip of the molding material 10 by discharge to stack layers of the material.

Description

本発明は、造形装置、及び造形方法に関する。   The present invention relates to a modeling apparatus and a modeling method.

従来、入力データに基づいて三次元造形物を生成する造形装置(いわゆる、3Dプリンター)が知られている(例えば特許文献1参照)。
特許文献1に記載の装置は、基板及び小出しヘッドを備え、これらの基板及び小出しヘッドが相対的に移動可能に設けられている。小出しヘッドには、造形材料である固体ロッドが供給され、当該固体ロッドが小出しヘッド内で溶融点まで加熱され、流動状態で小出しヘッドのノズルから小出しされる。
Conventionally, a modeling apparatus (so-called 3D printer) that generates a three-dimensional modeled object based on input data is known (see, for example, Patent Document 1).
The apparatus described in Patent Document 1 includes a substrate and a dispensing head, and these substrate and dispensing head are relatively movable. A solid rod, which is a modeling material, is supplied to the dispensing head, the solid rod is heated to the melting point in the dispensing head, and is dispensed from the nozzle of the dispensing head in a flowing state.

特開平3−158228号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-158228

ところで、特許文献1に記載のような装置では、小出しヘッド内に供給された固体ロッド(造形材料)を溶融し、溶融状態の材料を所定位置に小出しすることで、三次元造形物を造形する。このような構成では、造形材料を確実に溶融させる必要があり、加熱部の構成が大型化するとの課題があり、さらに、溶融に必要な熱量も大きくなるので、エネルギー効率性も悪化する。また、造形材料を溶融状態で押し出す必要があるので、完全溶融させるための加熱時間も長くなるとの課題もあり、ノズルに溶融した加工材料が残留するとクリーニング等のメンテナンスも煩雑となる。   By the way, in an apparatus as described in Patent Document 1, a solid rod (modeling material) supplied into a dispensing head is melted, and a molten material is dispensed at a predetermined position to form a three-dimensional structure. . In such a configuration, it is necessary to reliably melt the modeling material, and there is a problem that the configuration of the heating unit is increased. Further, since the amount of heat necessary for melting is increased, energy efficiency is also deteriorated. Further, since it is necessary to extrude the modeling material in a molten state, there is a problem that the heating time for complete melting becomes longer, and maintenance such as cleaning becomes complicated if the molten processed material remains in the nozzle.

本発明は、熱エネルギー効率性が良好で、かつ小型化が可能な造形装置、及び造形方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a modeling apparatus and a modeling method that have good thermal energy efficiency and can be miniaturized.

本発明の造形装置は、可撓性を有する造形材料をステージ上の造形位置に搬送する送り機構と、前記造形位置に搬送された前記造形材料に対して放電する放電機構と、前記造形位置を前記ステージに対して相対的に移動させる移動機構と、を備えたことを特徴とする。   The modeling apparatus of the present invention includes a feeding mechanism that conveys flexible modeling material to a modeling position on a stage, a discharge mechanism that discharges the modeling material conveyed to the modeling position, and the modeling position. And a moving mechanism for moving the stage relative to the stage.

本発明では、ステージ上の造形位置まで造形材料を搬送し、搬送された造形材料の例えば先端部に対して放電機構にて放電することにより溶融させる。これにより、造形材料の必要な部分のみを溶融させることができ、溶融された造形材料を造形位置に積層することができる。そして、移動機構によりステージに対する造形位置を移動させて、順次造形材料の積層位置を変化させ、上記の造形処理を繰り返すことで、所望の形状の造形物を造形することができる。
なお、本発明におけるステージ上の造形位置とは、ステージの所定位置が造形位置となるものに加え、ステージに造形された造形物における所定位置が造形位置となるものも含む。
このような本発明では、造形材料の先端部の造形位置に局所的に放電し、溶融させればよく、造形材料の全部を溶融させる必要がない。したがって、例えば溶融状態の造形材料を押し出す構成に比べて、必要となる熱エネルギーが少なく、かつ、気体を加熱するための時間も短縮でき、エネルギー効率性が良い。また、造形材料を溶融するための大型の溶融機構を必要とせず、装置の小型化を図ることができる。さらに、溶融した造形材料が造形装置に残留することもないので、当該残留材料を取り除くクリーニング等が不要であり、メンテナンスも容易となる。
In this invention, a modeling material is conveyed to the modeling position on a stage, and it fuse | melts by discharging with a discharge mechanism with respect to the conveyed modeling material, for example, front-end | tip part. Thereby, only the required part of modeling material can be fuse | melted, and the fuse | melted modeling material can be laminated | stacked on a modeling position. And the modeling position with respect to a stage is moved by a moving mechanism, the lamination position of modeling material is changed sequentially, and the modeling object of a desired shape can be modeled by repeating said modeling process.
In addition, the modeling position on the stage in the present invention includes not only the predetermined position on the stage as the modeling position but also the predetermined position in the modeled object modeled on the stage as the modeling position.
In such this invention, what is necessary is just to discharge locally to the modeling position of the front-end | tip part of modeling material, and to make it melt | dissolve, and it is not necessary to fuse | melt all the modeling material. Therefore, for example, compared with the structure which extrudes the modeling material of a molten state, the required thermal energy is less, the time for heating gas can also be shortened, and energy efficiency is good. Further, the apparatus can be downsized without requiring a large melting mechanism for melting the modeling material. Furthermore, since the molten modeling material does not remain in the modeling apparatus, cleaning or the like for removing the residual material is unnecessary, and maintenance is facilitated.

本発明の造形装置において、前記造形材料は、断面矩形状を有するテープ状材料であることが好ましい。
本発明では、テープ状の造形材料を用いる。断面円形や断面楕円形状の造形材料では、位置によって厚み寸法が異なり、造形位置に積層される造形材料の厚みが変動する。これに対して、断面矩形状のテープ状材料では、厚み寸法が均一であるため、造形位置に積層した際の厚み寸法も均一となり、精度の高い造形物を造形することができる。
また、順次送り出される造形材料は、通常、円筒状の巻芯(ボビン)に巻装して保管されるが、断面円形や断面楕円形状の造形材料をボビンに巻装する場合、上記のように、断面円形や断面楕円形状の造形材料は位置によって断面厚み寸法が異なるので、造形材料が互いに隣接するようにボビンに巻装した場合でも隙間が生じる。これに対して、テープ状の造形材料をボビンに巻装する場合では、テープ表面とテープ裏面とを密着させてボビンに巻装させることが可能となるので、断面円形や断面楕円形状の造形材料を用いる場合に比べて体積占有率を向上させることができる。すなわち、断面円形や断面楕円形状の造形材料を用いる場合と比較し、造形材料の巻装保管スペースを小さくでき、装置のさらなる小型化を図ることができる。
In the modeling apparatus of the present invention, the modeling material is preferably a tape-shaped material having a rectangular cross section.
In the present invention, a tape-shaped modeling material is used. In a modeling material having a circular cross section or an elliptical cross section, the thickness dimension varies depending on the position, and the thickness of the modeling material stacked at the modeling position varies. On the other hand, since the thickness dimension is uniform in the tape-shaped material having a rectangular cross section, the thickness dimension when laminated at the modeling position is also uniform, and a modeled object with high accuracy can be modeled.
Further, the modeling material that is sequentially sent out is usually stored by being wound around a cylindrical core (bobbin), but when a modeling material having a circular cross section or an elliptical cross section is wound around the bobbin, as described above. Since the cross-sectional thickness dimension of the modeling material having a circular cross section or an elliptical cross section varies depending on the position, a gap is generated even when the modeling material is wound around the bobbin so as to be adjacent to each other. On the other hand, when a tape-shaped modeling material is wound around a bobbin, the tape surface and the back surface of the tape can be closely attached and wound around the bobbin. The volume occupancy can be improved as compared with the case of using. That is, as compared with the case of using a modeling material having a circular cross section or an elliptical cross section, the space for storing the modeling material can be reduced, and the apparatus can be further downsized.

本発明の造形材料において、前記造形材料は、断面視におけるテープ厚み寸法とテープ幅寸法とのアスペクト比が10以上であることが好ましい。
本発明では、アスペクト比(テープ幅寸法/テープ厚み寸法)が10以上である。
ここで、アスペクト比が10未満である場合は、テープ幅寸法に対してテープ厚み寸法が大きすぎる場合と、テープ厚み寸法に対してテープ幅寸法が小さすぎる場合とが考えられる。前者の場合、造形材料の可撓性が不十分であり、送り機構による造形材料の搬送ハンドリング性が悪化する。また、後者では、捩れ等が生じ、搬送ハンドリング性が悪化する。これに対して、上記のようにアスペクト比を10以上にすることで、可撓性を有する造形材料の搬送効率を向上させることができ、所望の造形位置に造形材料を効率的に搬送することができる。
In the modeling material of the present invention, the modeling material preferably has an aspect ratio of 10 or more in a tape thickness dimension and a tape width dimension in a cross-sectional view.
In the present invention, the aspect ratio (tape width dimension / tape thickness dimension) is 10 or more.
Here, when the aspect ratio is less than 10, it can be considered that the tape thickness dimension is too large with respect to the tape width dimension and the tape width dimension is too small with respect to the tape thickness dimension. In the former case, the flexibility of the modeling material is insufficient, and the conveyance handling property of the modeling material by the feeding mechanism is deteriorated. In the latter case, twisting or the like occurs, and conveyance handling properties deteriorate. On the other hand, by setting the aspect ratio to 10 or more as described above, the conveyance efficiency of the flexible modeling material can be improved, and the modeling material can be efficiently conveyed to a desired modeling position. Can do.

本発明の造形装置において、前記放電機構は、前記造形材料のテープ幅方向に沿って前記造形材料に対する放電を同じ高さから行う走査機構部を備えていることが好ましい。
本発明では、テープ状造形材料の幅方向における一部に放電を行うことで、その一部のみを溶融させる。この際、造形材料に対する放電を同じ高さから行える走査機構部を設けることで、テープ幅方向に対して容易に放電位置を移動させることができる。また、テープ状の造形材料を幅方向に亘って確実に溶融できるうえ、無駄なく使用することができる。さらに、造形材料の長さ方向(搬送方向)に沿って放電位置を移動させる場合には、造形材料の送り機構側(搬送方向の上流側)で放電が行われることにより、意図しない位置での造形材料の溶融が起こり得る。これに対して、幅方向に放電位置を移動させる場合では、搬送方向の上流側での造形材料の溶融を抑制でき、精度のよい造形物を造形できる。
The modeling apparatus of this invention WHEREIN: It is preferable that the said discharge mechanism is equipped with the scanning mechanism part which performs the discharge with respect to the said modeling material from the same height along the tape width direction of the said modeling material.
In the present invention, only a part of the tape-shaped modeling material is melted by discharging the part in the width direction. At this time, the discharge position can be easily moved with respect to the tape width direction by providing a scanning mechanism that can discharge the modeling material from the same height. In addition, the tape-shaped modeling material can be reliably melted in the width direction and can be used without waste. Furthermore, when the discharge position is moved along the length direction (conveyance direction) of the modeling material, the discharge is performed on the modeling material feeding mechanism side (upstream side in the conveyance direction), so that the discharge position is unintended. Melting of the modeling material can occur. In contrast, when the discharge position is moved in the width direction, melting of the modeling material on the upstream side in the transport direction can be suppressed, and a modeled object with high accuracy can be modeled.

本発明の造形装置において、前記放電機構は、前記放電を覆うシールドガスを前記造形材料に吹き付けることが好ましい。
ここで、シールドガスとしては、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス、あるいは不活性ガスと水素等の活性ガスとを混合した混合ガスなどであり、放電の形態に応じて適宜なガスが使用される。
本発明では、シールドガスを造形材料に吹き付けるため、溶融している造形材料及び放電を大気から遮断し、造形材料の溶融部分の酸化や窒化を防止できる。特に、溶融部分に窒素が溶け込み、この窒素が凝固時に一気に析出し、泡となって凝固部分内に固まってしまうブローホールの発生を防ぐことができる。また、放電によってアークやプラズマ状態を生じさせる場合など、シールドガス自身によりプラズマ状態を生成できたり、形成されたアークを良好に維持したりできる。
The modeling apparatus of this invention WHEREIN: It is preferable that the said discharge mechanism sprays the shielding gas which covers the said discharge on the said modeling material.
Here, the shielding gas is an inert gas such as argon or helium, or a mixed gas obtained by mixing an inert gas and an active gas such as hydrogen, and an appropriate gas is used depending on the form of discharge. .
In this invention, since shielding gas is sprayed on modeling material, the modeling material and electric discharge which are fuse | melted are interrupted | blocked from air | atmosphere, and the oxidation and nitridation of the melted part of modeling material can be prevented. In particular, it is possible to prevent the occurrence of blowholes in which nitrogen dissolves into the melted portion, and this nitrogen precipitates all at once during solidification and becomes bubbles and solidifies in the solidified portion. Further, when an arc or plasma state is generated by discharge, a plasma state can be generated by the shielding gas itself, or the formed arc can be maintained well.

本発明の造形装置において、前記造形材料は、金属により構成されていることが好ましい。
本発明は、造形材料として金属素材を用いているので、高強度な造形物を造形することができる。
The modeling apparatus of this invention WHEREIN: It is preferable that the said modeling material is comprised with the metal.
Since the present invention uses a metal material as a modeling material, a high-strength modeling object can be modeled.

本発明の造形装置において、前記造形材料は、難燃化又は不燃化処理されていることが好ましい。
本発明では、金属造形材料が難燃化処理又は不燃化処理されている。したがって、加熱気体を吹き付けた際に、金属材料が燃焼による化学反応を起こしにくく、高品質な造形物を造形することができる。
The modeling apparatus of this invention WHEREIN: It is preferable that the said modeling material is made incombustible or incombustible.
In the present invention, the metal modeling material is subjected to flame retardant treatment or non-flammability treatment. Therefore, when the heated gas is sprayed, the metal material is less likely to cause a chemical reaction due to combustion, and a high-quality model can be modeled.

本発明の造形装置において、前記造形材料は、導電性を有する樹脂により構成されていることが好ましい。
本発明では、造形材料として樹脂素材と導電物質の混合物を用いる。樹脂素材は、金属素材に比べて融点が低く、放電に必要な電気エネルギーを小さくできる。したがって、放電機構の構成をより簡素な構成にでき、装置の小型化をより促進できる。
The modeling apparatus of this invention WHEREIN: It is preferable that the said modeling material is comprised with resin which has electroconductivity.
In the present invention, a mixture of a resin material and a conductive material is used as a modeling material. The resin material has a lower melting point than the metal material, and can reduce the electrical energy required for discharge. Therefore, the structure of the discharge mechanism can be made simpler, and the downsizing of the apparatus can be further promoted.

本発明の造形方法は、可撓性を有する造形材料をステージ上の造形位置に搬送し、前記造形位置に搬送された前記造形材料に対して放電することにより当該先端部を溶融させて前記造形位置に前記造形材料を積層し、かつ、前記造形位置を移動させることで前記造形材料の積層位置を変化させて造形物を造形することを特徴とする。
本発明では、上記発明と同様に、ステージ上の造形位置まで造形材料を搬送し、搬送された造形材料に対して放電することで、当該造形材料を溶融させて造形位置に積層させる。これを、造形位置を移動させて繰り返すことにより、所望の形状の造形物を造形することができる。また、造形材料の例えば先端部の造形位置に放電すればよく、造形材料の全部を溶融させる必要がないため、例えば溶融状態の造形材料を押し出す構成に比べて、必要となる熱エネルギーが少なく、エネルギー効率性の向上を図れる。また、造形材料を溶融するための大型の溶融装置を必要とせず、装置の小型化を図ることができる。
The modeling method of the present invention transports a flexible modeling material to a modeling position on a stage, and discharges the modeling material conveyed to the modeling position to melt the tip portion to form the modeling material. The modeling material is formed by stacking the modeling material at a position and changing the stacking position of the modeling material by moving the modeling position.
In the present invention, similarly to the above-described invention, the modeling material is transported to the modeling position on the stage, and the transported modeling material is discharged, whereby the modeling material is melted and laminated at the modeling position. By repeating this by moving the modeling position, a modeled object having a desired shape can be modeled. In addition, since it is only necessary to discharge to the modeling position of the modeling material, for example, the modeling material does not need to melt all of the modeling material, for example, compared to a configuration in which the modeling material in a molten state is extruded, less thermal energy is required Energy efficiency can be improved. In addition, a large melting apparatus for melting the modeling material is not required, and the apparatus can be downsized.

本実施形態の造形装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the modeling apparatus of this embodiment. 本実施形態で用いられる造形材料の概略構成を示す斜視図。The perspective view which shows schematic structure of the modeling material used by this embodiment. 本実施形態のカセットの概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the cassette of this embodiment. 放電部をテープ幅方向に走査するための揺動部の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the rocking | swiveling part for scanning a discharge part to a tape width direction. 本実施形態の造形装置を用いた造形物の造形方法(造形処理)を示すフローチャート。The flowchart which shows the modeling method (modeling process) of the molded article using the modeling apparatus of this embodiment. 本実施形態において、造形処理により造形物が形成される過程を示す斜視図。The perspective view which shows the process in which a molded article is formed by modeling process in this embodiment. 他の実施形態における、造形材料の保管構成を示す斜視図。The perspective view which shows the storage structure of the modeling material in other embodiment. 他の実施形態における糸状造形材料を用いた場合の送出ローラーの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the sending roller at the time of using the thread-shaped modeling material in other embodiment.

以下、本発明に係る一実施形態の造形装置について、図面に基づいて説明する。
[造形装置の概略構成]
図1は、本実施形態の造形装置の概略構成を示す図である。
図1に示すように、造形装置1(積層造形装置)は、ステージ2と、造形ヘッド3と、移動機構4と、コントローラー5とを備えている。
この造形装置1は、例えばパーソナルコンピューター等のデータ出力装置からコントローラー5に入力された造形用データの断面形状に応じて、ステージ2上に造形材料10を積層して三次元造形物を造形する装置である。具体的には、コントローラー5は、造形用データに基づいて移動機構4を制御して、造形ヘッド3を所定の造形位置Pに移動させる。そして、コントローラー5は、造形ヘッド3を制御して、ステージ2上の造形位置P(ステージ2上の造形物の造形位置Pを含む)に造形材料10を溶融積層させる。
以下、各構成について、詳細に説明する。
Hereinafter, a modeling apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Schematic configuration of modeling equipment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a modeling apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the modeling apparatus 1 (laminated modeling apparatus) includes a stage 2, a modeling head 3, a moving mechanism 4, and a controller 5.
The modeling apparatus 1 is an apparatus that models a three-dimensional structure by stacking the modeling material 10 on the stage 2 in accordance with the cross-sectional shape of the modeling data input from the data output device such as a personal computer to the controller 5. It is. Specifically, the controller 5 controls the movement mechanism 4 based on the modeling data to move the modeling head 3 to a predetermined modeling position P. Then, the controller 5 controls the modeling head 3 to melt and laminate the modeling material 10 at the modeling position P on the stage 2 (including the modeling position P of the modeled object on the stage 2).
Hereinafter, each configuration will be described in detail.

[ステージ2の構成]
ステージ2は、造形物を造形するための台座であり、例えば、造形物を載置する平面を備えている。
[Configuration of stage 2]
The stage 2 is a pedestal for modeling a modeled object, and includes, for example, a plane on which the modeled object is placed.

[造形ヘッド3の構成]
造形ヘッド3は、ステージ2に対して移動機構4により移動可能に設けられており、図1に示すように、テープ搬送機構6と、放電機構7とを備えている。
[テープ搬送機構6の構成]
テープ搬送機構6は、本発明の送り機構を構成し、造形材料10を搬送方向D1に沿ってステージ2上の造形位置Pに搬送する。このテープ搬送機構6は、造形材料10を格納するカセット61と、カセット61から供給される造形材料10をステージ2上の所定の造形位置Pに搬送する送出部62とを備えている。
[Configuration of modeling head 3]
The modeling head 3 is provided so as to be movable by the moving mechanism 4 with respect to the stage 2 and includes a tape transport mechanism 6 and a discharge mechanism 7 as shown in FIG.
[Configuration of Tape Transport Mechanism 6]
The tape transport mechanism 6 constitutes the feed mechanism of the present invention, and transports the modeling material 10 to the modeling position P on the stage 2 along the transport direction D1. The tape transport mechanism 6 includes a cassette 61 that stores the modeling material 10 and a delivery unit 62 that transports the modeling material 10 supplied from the cassette 61 to a predetermined modeling position P on the stage 2.

(造形材料10の構成)
ここで、カセット61に格納される造形材料10について、説明する。
図2は、本実施形態で用いられる造形材料10の概略構成を示す斜視図である。
図2に示すように、造形材料10は、短辺(テープ厚み寸法)a、長辺(テープ幅寸法)bの扁平断面を有し、アスペクト比(b/a)が10以上の薄肉状(テープ状)に構成されている。ここで、アスペクト比が10未満である場合、造形材料10の搬送ハンドリング性が低下する。つまり、テープ幅寸法bに対してテープ厚み寸法aを大きくすると、造形材料10の可撓性が低下により、後述する送出ローラー対621や駆動ローラー対622における搬送効率が低下し、搬送時にハンドリング性(搬送のしやすさ)が低下する。また、本実施形態では、造形材料10の可撓性を利用して、造形材料10のステージ2側の面(テープ裏面)と、造形位置Pにおける造形物の上面(又はステージ2の面)とを当接させる。したがって、十分な可撓性を有さない場合、造形位置Pにおいて、造形物の上面(又はステージ2の面)と、造形材料10のテープ裏面との間に隙間が生じ、造形材料10を溶融して積層させた際の密着性が低下してしまう。また、テープ厚み寸法aが十分に小さい場合でも、テープ幅寸法bが小さいと、搬送時に造形材料10に捩れが発生するおそれがあり、搬送ハンドリング性が低下する。
これに対して、上記のようにアスペクト比を10以上にすることで、可撓性を有する造形材料10の搬送効率を向上させることができ、所望の造形位置に造形材料を効率的に搬送することができる。
(Configuration of modeling material 10)
Here, the modeling material 10 stored in the cassette 61 will be described.
FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the modeling material 10 used in the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the modeling material 10 has a flat cross section with a short side (tape thickness dimension) a and a long side (tape width dimension) b, and a thin-walled shape with an aspect ratio (b / a) of 10 or more ( Tape). Here, when the aspect ratio is less than 10, the conveyance handling property of the modeling material 10 is deteriorated. That is, when the tape thickness dimension a is increased with respect to the tape width dimension b, the conveyance efficiency of the delivery roller pair 621 and the drive roller pair 622 described later decreases due to the decrease in flexibility of the modeling material 10, and handling properties during conveyance are reduced. (Ease of transport) decreases. Moreover, in this embodiment, the surface of the modeling material 10 on the stage 2 side (tape back surface) and the upper surface of the modeling object at the modeling position P (or the surface of the stage 2) using the flexibility of the modeling material 10 Abut. Therefore, when it does not have sufficient flexibility, a gap is generated between the upper surface of the modeling object (or the surface of the stage 2) and the tape back surface of the modeling material 10 at the modeling position P, and the modeling material 10 is melted. Then, the adhesiveness when laminated is reduced. Further, even when the tape thickness dimension a is sufficiently small, if the tape width dimension b is small, the modeling material 10 may be twisted during conveyance, and conveyance handling properties are deteriorated.
In contrast, by setting the aspect ratio to 10 or more as described above, the conveyance efficiency of the flexible modeling material 10 can be improved, and the modeling material is efficiently conveyed to a desired modeling position. be able to.

このような造形材料10としては、金属や導電性を有する樹脂等が例示できる
造形材料10として金属を用いる場合、樹脂よりも造形により得られる造形物の強度が高くなる。一方、造形材料10では、ステージ2上の造形位置Pまで搬送する必要があり、可撓性が求められる。金属製の造形材料10では、上記可撓性を確保するためにテープ厚み寸法がa≦0.1mmとすることが好ましい。テープ厚み寸法がa>0.1mmである場合、造形材料10が撓みにくく、搬送時において所望の造形位置Pに造形材料10を搬送することが困難となる。
そして、上記のように搬送ハンドリング性を考慮してテープ幅寸法bが設定されており、テープ厚み寸法aが0.1mmの場合では、テープ幅寸法として、1mm以上とすることが好ましい。なお、テープ厚み寸法aの設定値にもよるが、テープ幅寸法bの設定値としては、5mm≦b≦15mmとすることがより好ましい。以上のような寸法a,bに形成されたテープ状の造形材料10では、十分な可撓性を維持でき、かつ捩れ等によるハンドリング性の低下を抑制できる。
Examples of such a modeling material 10 include metal and conductive resin. When a metal is used as the modeling material 10, the strength of a modeled object obtained by modeling becomes higher than that of a resin. On the other hand, the modeling material 10 needs to be transported to the modeling position P on the stage 2 and is required to be flexible. In the metallic modeling material 10, it is preferable that the tape thickness dimension is a ≦ 0.1 mm in order to ensure the flexibility. When the tape thickness dimension is a> 0.1 mm, the modeling material 10 is difficult to bend, and it is difficult to transport the modeling material 10 to a desired modeling position P during conveyance.
As described above, the tape width dimension b is set in consideration of the transport handling property. When the tape thickness dimension a is 0.1 mm, the tape width dimension is preferably 1 mm or more. Although it depends on the set value of the tape thickness dimension a, the set value of the tape width dimension b is more preferably 5 mm ≦ b ≦ 15 mm. In the tape-shaped modeling material 10 formed in the dimensions a and b as described above, sufficient flexibility can be maintained, and a reduction in handling properties due to twisting or the like can be suppressed.

金属製の造形材料10を用いる場合、より好ましくはMgを用いることが好ましい。Mgは例えばAl等に比べて、比重が小さく(Mg比重が1.7に対してAl比重が2.7)、造形材料10の軽量化を図れる。
さらに、金属製の造形材料10では、融点近傍まで熱せられた際に酸化が発生しないように、難燃化処理又は不燃化処理を施されていることが好ましい。難燃化処理や不燃化処理としては、公知の技術を用いることができる。
上述のような金属製の造形材料10は、例えば、圧延や押し出し等により成型されたものをカットすることで、大量かつ安価に製造することが可能となる。
When using the metal modeling material 10, it is more preferable to use Mg. For example, Mg has a smaller specific gravity than Al or the like (Mg specific gravity is 1.7 with respect to Al specific gravity 2.7), and the modeling material 10 can be reduced in weight.
Further, the metallic modeling material 10 is preferably subjected to a flame retardant treatment or an incombustible treatment so that oxidation does not occur when heated to the vicinity of the melting point. A well-known technique can be used as a flame-retardant treatment or an incombustible treatment.
The metal modeling material 10 as described above can be manufactured in a large amount and at a low cost by cutting one formed by rolling or extruding, for example.

一方、造形材料10として、導電性を有する樹脂を用いる場合、金属に比べて融点が低く、後述する放電機構7により供給される電流値小さく設定でき、放電機構7の更なる簡略化を図れる。このような樹脂製の造形材料10を用いる場合では、テープ厚み寸法がa≦1mm、テープ幅寸法が5mm≦bとすることが好ましい。樹脂製の造形材料10は、金属に比べて可撓性を確保しやすく厚み寸法を大きくできるが、テープ厚み寸法がa>1mmの場合では、可撓性が不足し、ハンドリング性が低下する。また、テープ幅寸法が5mm>bである場合は、捩れが生じやすく、ハンドリング性が低下する。以上から、上記のような寸法a,bの範囲でアスペクト比が10以上となるように、造形材料10を構成することが好ましい。
導電性を有する樹脂としては、例えば材料自身が本質的に導電性を有するポリアセチレン、ポリビロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、あるいは絶縁樹脂に導電性金属の粉末や繊維を加えた複合材料として導電性が付与された樹脂等を例示できる。
On the other hand, when a conductive resin is used as the modeling material 10, the melting point is lower than that of a metal, the current value supplied by the discharge mechanism 7 described later can be set smaller, and the discharge mechanism 7 can be further simplified. In the case of using such a resin-made modeling material 10, it is preferable that the tape thickness dimension is a ≦ 1 mm and the tape width dimension is 5 mm ≦ b. The resin-made molding material 10 can easily ensure flexibility as compared with metal and can increase the thickness dimension. However, when the tape thickness dimension is a> 1 mm, the flexibility is insufficient and the handling property is deteriorated. Further, when the tape width dimension is 5 mm> b, twisting is likely to occur, and handling properties are deteriorated. From the above, it is preferable to configure the modeling material 10 so that the aspect ratio becomes 10 or more in the range of the dimensions a and b as described above.
As the conductive resin, for example, polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, polyaniline, or a composite material in which conductive metal powder or fiber is added to an insulating resin is imparted with conductivity. Resin etc. can be illustrated.

(カセット61の構成)
次に、テープ搬送機構6のカセット61について具体的に説明する。
図3は、本実施形態のカセット61の概略構成を示す断面図である。
図3に示すように、カセット61は、ケース611と、ボビン612と、ピンチローラー613と、を備えている。
ケース611は、例えば、内部空間を有する直方体形状であり、内部にボビン612、ボビン612に巻装された造形材料10、及びピンチローラー613が格納されている。
また、ケース611の一部(本実施形態では、直方体の角部)に、送出口611Aが設けられており、内部に収納された造形材料10は、この送出口611Aから外部に取り出される。
(Configuration of cassette 61)
Next, the cassette 61 of the tape transport mechanism 6 will be specifically described.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the cassette 61 of the present embodiment.
As shown in FIG. 3, the cassette 61 includes a case 611, a bobbin 612, and a pinch roller 613.
The case 611 has, for example, a rectangular parallelepiped shape having an internal space, and the bobbin 612, the modeling material 10 wound around the bobbin 612, and the pinch roller 613 are stored therein.
In addition, a delivery port 611A is provided in a part of the case 611 (in this embodiment, a corner of a rectangular parallelepiped), and the modeling material 10 housed inside is taken out from the delivery port 611A.

ボビン612は、軸状部材であり、ケース611における互いに対向する面に回転可能に支持されている。このボビン612には、上述した造形材料10の一端部が固定され、当該造形材料10がボビン612の周面に沿って巻装されている。より具体的には、テープ状の造形材料10は、テープ裏面(ステージ2上に搬送された際に、ステージ2に対向する面)が、ボビン612に巻装された造形材料10のテープ表面(テープ裏面とは反対側の面)に密着するように、同心円状に巻装され、ロール状で収納されている。
このような構成では、例えば糸状の造形材料をボビン612に巻装させた場合に比べて、体積占有率が高くなる。したがって、糸状の造形材料と、本実施形態のテープ状の造形材料10とを、同量分だけボビンに巻装する場合、本実施形態の造形材料10を用いる場合では、糸状の造形材料を用いる場合に比べて、体積を小さくでき、カセット61の小型化を図ることができ、さらに、ボビン612への巻数も少なくなるので、製造効率性も良好となる。また、カセット61のサイズが規定されている場合では、本実施形態のテープ状の造形材料10を用いる場合では、体積占有率が大きいため、糸状の造形材料を用いる場合に比べて、カセット61内により多くの造形材料10を収納することが可能となる。
The bobbin 612 is a shaft-like member, and is rotatably supported on surfaces facing each other in the case 611. One end of the modeling material 10 described above is fixed to the bobbin 612, and the modeling material 10 is wound along the peripheral surface of the bobbin 612. More specifically, the tape-shaped modeling material 10 has a tape back surface (a surface facing the stage 2 when the tape is transported onto the stage 2) on the surface of the modeling material 10 wound around the bobbin 612 ( It is wound concentrically so as to be in close contact with the surface opposite to the back surface of the tape, and is stored in a roll shape.
In such a configuration, for example, the volume occupancy is higher than when a thread-shaped modeling material is wound around the bobbin 612. Therefore, when the thread-shaped modeling material and the tape-shaped modeling material 10 of the present embodiment are wound on the bobbin by the same amount, when the modeling material 10 of the present embodiment is used, the thread-shaped modeling material is used. Compared to the case, the volume can be reduced, the size of the cassette 61 can be reduced, and the number of turns on the bobbin 612 is reduced, so that the manufacturing efficiency is also improved. Further, in the case where the size of the cassette 61 is defined, when the tape-shaped modeling material 10 of the present embodiment is used, the volume occupancy is large, so that the inside of the cassette 61 is larger than when the thread-shaped modeling material is used. Thus, it becomes possible to store more modeling material 10.

ピンチローラー613は、送出口611Aの近傍に設けられ、造形材料10が搬送方向をガイドする。ピンチローラー613は、一対設けられており、これらの一対のピンチローラー613により造形材料10を挟み込んで送出口611Aに案内する。また、ピンチローラー613により造形材料10が挟み込まれることで、巻装された造形材料10の弛みを抑制でき、送出口611Aから送り出される造形材料10の走行性(搬送性)が向上する。   The pinch roller 613 is provided in the vicinity of the delivery port 611A, and the modeling material 10 guides the conveyance direction. A pair of pinch rollers 613 is provided, and the modeling material 10 is sandwiched between the pair of pinch rollers 613 and guided to the delivery port 611A. Moreover, the modeling material 10 is inserted | pinched by the pinch roller 613, the slackness of the wound modeling material 10 can be suppressed, and the runability (conveyance) of the modeling material 10 sent out from the delivery port 611A improves.

また、カセット61は、例えばケース611の外装部に図示略の係止ピンやガイド突起等による位置決め部が設けられており、これらの位置決め部を造形ヘッド3における所定位置に位置決めすることで、カセット61を造形ヘッド3に装着することが可能となる。   Further, the cassette 61 is provided with positioning portions such as locking pins and guide projections (not shown) on the exterior portion of the case 611, for example, and by positioning these positioning portions at predetermined positions in the modeling head 3, the cassette 61 61 can be attached to the modeling head 3.

(送出部62の構成)
送出部62は、図1に示すように、カセット61から提供された造形材料10をステージ2上の造形位置Pまで送り出す。
この送出部62は、一対の送出ローラー621A,621Bにより構成された送出ローラー対621と、駆動ローラー622A及び従動ローラー622Bにより構成された駆動ローラー対622と、ガイド部623とを備えている。なお、本実施形態では、送出ローラー対621が1つ設けられる例を示すが、2つ以上設けられていてもよく、送出ローラー対621が設けられず、駆動ローラー対622のみが設けられる構成などとしてもよい。さらに、駆動ローラー対622が1つのみ設けられる例を示すが、2つ以上設けられる構成などとしてもよい。
(Configuration of sending unit 62)
As shown in FIG. 1, the delivery unit 62 sends the modeling material 10 provided from the cassette 61 to the modeling position P on the stage 2.
The delivery unit 62 includes a delivery roller pair 621 configured by a pair of delivery rollers 621A and 621B, a drive roller pair 622 configured by a drive roller 622A and a driven roller 622B, and a guide unit 623. In this embodiment, an example in which one delivery roller pair 621 is provided is shown. However, two or more delivery roller pairs 621 may be provided, the delivery roller pair 621 is not provided, and only the drive roller pair 622 is provided. It is good. Furthermore, although an example in which only one driving roller pair 622 is provided is shown, a configuration in which two or more driving roller pairs are provided may be used.

送出ローラー対621は、送出ローラー621A,621Bにより造形材料10を挟み込み、造形材料10の搬送をガイドする。ここで、送出ローラー対621は、カセット61から送出された造形材料10の巻癖(ボビン612への巻装方向)とは反対側に造形材料10を湾曲させつつ、当該造形材料10を搬送する。これにより、造形材料10の巻癖を矯正することが可能となる。   The pair of delivery rollers 621 sandwiches the modeling material 10 by the delivery rollers 621A and 621B and guides the conveyance of the modeling material 10. Here, the pair of delivery rollers 621 conveys the modeling material 10 while curving the modeling material 10 to the opposite side to the curl of the modeling material 10 delivered from the cassette 61 (winding direction around the bobbin 612). . Thereby, it becomes possible to correct the curl of the modeling material 10.

駆動ローラー対622は、造形材料10を引き込み、造形位置Pに向かって送出する。具体的には、駆動ローラー対622は、モーター等の駆動量により回転駆動される駆動ローラー622Aと、駆動ローラー622Aの駆動に追従する(モーター駆動力が伝達されない)従動ローラー622Bとを備えている。駆動ローラー622A及び従動ローラー622Bにより、造形材料10の定速度での搬送が可能となる。   The drive roller pair 622 draws the modeling material 10 and sends it out toward the modeling position P. Specifically, the drive roller pair 622 includes a drive roller 622A that is rotationally driven by a drive amount of a motor or the like, and a driven roller 622B that follows the drive of the drive roller 622A (the motor drive force is not transmitted). . The driving roller 622A and the driven roller 622B can transport the modeling material 10 at a constant speed.

ここで、駆動ローラー622Aは、造形材料10のテープ裏面に接することが好ましい。これにより、造形材料10の巻癖により当該造形材料10が駆動ローラー622Aに付勢され、搬送時の滑り等を抑制でき、搬送効率性を向上できる。
なお、駆動ローラー622Aがテープ表面に接する構成としてもよい。また、駆動ローラー対622を構成する一対のローラーの双方を駆動ローラーとして駆動させる構成としてもよい。この場合、さらに、テープ裏面に接する駆動ローラーを、テープ表面に接する駆動ローラーに対して回転速度を僅かに上げることで、造形材料10の巻癖をより確実に矯正することができる。
Here, the driving roller 622A is preferably in contact with the tape back surface of the modeling material 10. Thereby, the said modeling material 10 is urged | biased by the driving roller 622A with the curl of the modeling material 10, the slip at the time of conveyance etc. can be suppressed, and conveyance efficiency can be improved.
The drive roller 622A may be in contact with the tape surface. Moreover, it is good also as a structure which drives both a pair of roller which comprises the drive roller pair 622 as a drive roller. In this case, the curl of the modeling material 10 can be more reliably corrected by slightly increasing the rotational speed of the drive roller in contact with the tape back surface with respect to the drive roller in contact with the tape surface.

ガイド部623は、例えば、表面が耐摩耗処理された、耐久性の高い金属材により板バネ状に構成され、搬送方向に沿う両端にガイド壁(図示略)を備えている。
このガイド部623は、造形材料10の弛みを取るとともに造形材料10の搬送方向を矯正してステージ2上の造形位置Pへの搬送を案内する。
ガイド部623により案内された造形材料10は、撓みにより先端部が造形位置Pに付勢当接され、後述の放電機構7により溶融して造形位置Pに積層される。
For example, the guide portion 623 is configured in a leaf spring shape from a highly durable metal material whose surface is subjected to wear resistance treatment, and includes guide walls (not shown) at both ends along the transport direction.
The guide portion 623 guides the conveyance of the modeling material 10 to the modeling position P on the stage 2 by removing the slack of the modeling material 10 and correcting the conveyance direction of the modeling material 10.
The modeling material 10 guided by the guide unit 623 is biased and brought into contact with the modeling position P due to the bending, and is melted and stacked at the modeling position P by the discharge mechanism 7 described later.

[放電機構7の構成]
放電機構7は、図1に示すように、プラズマ発生部71と、アーク電源72と、走査機構部73と、を備えている。この放電機構7によって行われるアーク放電より、造形材料10の融点前後の温度とされたプラズマアークをトーチ状に形成し、このプラズマアークをステージ2又は積層途上の造形物に付勢当接された造形材料10の先端部に当て、その熱により局所的に造形材料10を溶融してステージ2又は積層途上の造形物に積層し、これを順次繰り返すことで立体造形物を形成する。
[Configuration of Discharge Mechanism 7]
As shown in FIG. 1, the discharge mechanism 7 includes a plasma generation unit 71, an arc power source 72, and a scanning mechanism unit 73. A plasma arc having a temperature around the melting point of the modeling material 10 is formed in a torch shape by the arc discharge performed by the discharge mechanism 7, and the plasma arc is urged and brought into contact with the model 2 on the stage 2 or in the course of lamination. The modeling material 10 is applied to the tip of the modeling material 10 and locally melted by the heat and laminated on the modeling object on the stage 2 or in the process of lamination, and this is sequentially repeated to form a three-dimensional modeled object.

[プラズマ発生部71の構成]
プラズマ発生部71は、中央に配置されたタングステン等の高融点金属からなる電極711と、電極711が収容されるとともに、外周側の冷却水路712Aによって冷却される内筒状のアースシールドケース712と、アースシールドケース712が収容される外筒状のハウジングケース713とを有する。
[Configuration of Plasma Generator 71]
The plasma generating unit 71 includes an electrode 711 made of a refractory metal such as tungsten disposed in the center, an inner cylindrical earth shield case 712 in which the electrode 711 is accommodated and cooled by a cooling water channel 712A on the outer peripheral side. And an outer cylindrical housing case 713 in which the earth shield case 712 is accommodated.

電極711は、アーク電源72の高電位側に接続されている。
アースシールドケース712は、アーク電源72の接地側に放電用のトリガースイッチ712Bを介して接続されている。アースシールドケース712の内部には、プラズマ生成ガス供給路712Cを通してプラズマ生成ガスが供給される。アースシールドケース712の先端は、1〜2mm程度の開口径を有したノズル形状とされている。プラズマ生成ガスにより、電極711及び造形材料10間で安定した放電が行われ、アークを伴うプラズマ状態が良好に維持される。また、アースシールドケース712の先端のノズル形状部分では、プラズマ生成ガスが絞られて噴射されることにより、プラズマアークがトーチ状に集中して形成される。
ハウジングケース713の内部には、シールドガス供給路713Aを通してシールドガスが供給される。供給されたシールドガスは、プラズマアークつまり放電を覆いながらハウジングケース713の先端から流出し、造形材料10に吹き付けられる。このシールドガスの供給によりプラズマアークが冷却され、この際の熱ピンチ効果により、プラズマアークはさらに集中した細長いトーチ状に形成され、造形材料10を局所的なスポット状に溶融することが可能である。
The electrode 711 is connected to the high potential side of the arc power source 72.
The earth shield case 712 is connected to the ground side of the arc power source 72 via a discharge trigger switch 712B. Inside the earth shield case 712, a plasma generation gas is supplied through a plasma generation gas supply path 712C. The tip of the earth shield case 712 has a nozzle shape having an opening diameter of about 1 to 2 mm. A stable discharge is performed between the electrode 711 and the modeling material 10 by the plasma generation gas, and the plasma state accompanied by the arc is favorably maintained. In addition, in the nozzle-shaped portion at the tip of the earth shield case 712, the plasma arc is concentrated and formed in a torch shape by squeezing and injecting the plasma generation gas.
Shield gas is supplied into the housing case 713 through the shield gas supply path 713A. The supplied shielding gas flows out from the front end of the housing case 713 while covering the plasma arc, that is, discharge, and is sprayed onto the modeling material 10. The plasma arc is cooled by the supply of the shielding gas. Due to the thermal pinch effect at this time, the plasma arc is formed into a more concentrated elongated torch shape, and the modeling material 10 can be melted in a local spot shape. .

ここで、本実施形態で用いられるプラズマ生成ガス及びシールドガスとしては、造形材料10の融点付近での酸化還元などの化学的変化を防止するために、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)、あるいはこれらを混合した混合ガス(Ar+He)など、不活性ガスが用いられる。また、プラズマ生成ガス及びシールドガスは、造形材料10の酸化を防止するために、それらの不活性ガスに水素(H)を添加した還元性ガス(Ar+H,Ar+H+He)であってもよい。 Here, as the plasma generation gas and the shielding gas used in the present embodiment, argon (Ar), helium (He), or the like, in order to prevent chemical changes such as oxidation-reduction near the melting point of the modeling material 10 An inert gas such as a mixed gas (Ar + He) in which these are mixed is used. Further, the plasma generation gas and the shielding gas may be reducing gases (Ar + H 2 , Ar + H 2 + He) in which hydrogen (H 2 ) is added to the inert gas in order to prevent the modeling material 10 from being oxidized. Good.

[アーク電源72の説明]
アーク電源72としては、薄板用のTIG溶接あるいはプラズマ溶接に必要な出力と同程度の出力を有した電源を採用できる。アーク電源72の高電位側には前述したように、電極711が接続されている。アーク電源72の接地側には、前述のトリガースイッチ712Bの他、造形材料10の所定箇所と導通をとる電源ラインが接続されている。
[Description of Arc Power Supply 72]
As the arc power source 72, a power source having an output comparable to that required for TIG welding or plasma welding for a thin plate can be employed. As described above, the electrode 711 is connected to the high potential side of the arc power source 72. In addition to the trigger switch 712 </ b> B described above, a power supply line that is electrically connected to a predetermined portion of the modeling material 10 is connected to the ground side of the arc power source 72.

[走査機構部73の説明]
図4に、プラズマ発生部71をテープ幅方向に走査するための走査機構部73の構成例を示す。
図4の例では、プラズマ発生部71の基端部に走査機構部73が設けられる。この走査機構部73は、ステージ2の法線方向D2に平行に移動可能な直動モーター731を有する。直動モーター731は、造形ヘッド3の本体部(図示略)に固定されたガイドレール731Aと、ガイドレール731Aに沿って移動可能なスライダー731Bを備え、スライダー731Bにプラズマ発生部71の基端側が支持されている。このような走査機構部73では、コントローラー5により直動モーター731の動作を制御することで、テープ幅方向における所定位置にプラズマ発生部71を移動させることができ、造形材料10に対してプラズマアークを常に同じ高さから当てることができる。
なお、プラズマ発生部71を走査させる走査機構部としては、その他、いかなる構成を用いてもよく、上記に限定されない。
[Description of Scanning Mechanism Unit 73]
FIG. 4 shows a configuration example of a scanning mechanism unit 73 for scanning the plasma generating unit 71 in the tape width direction.
In the example of FIG. 4, a scanning mechanism unit 73 is provided at the base end portion of the plasma generation unit 71. The scanning mechanism unit 73 includes a linear motion motor 731 that can move in parallel to the normal direction D2 of the stage 2. The linear motion motor 731 includes a guide rail 731A fixed to the main body (not shown) of the modeling head 3 and a slider 731B movable along the guide rail 731A. The base end side of the plasma generator 71 is located on the slider 731B. It is supported. In such a scanning mechanism unit 73, the operation of the linear motor 731 is controlled by the controller 5, whereby the plasma generating unit 71 can be moved to a predetermined position in the tape width direction, and the plasma arc is applied to the modeling material 10. Can always be applied from the same height.
In addition, as a scanning mechanism part which scans the plasma generation part 71, what kind of structure may be used for others, and it is not limited to the above.

[移動機構4の構成]
移動機構4は、造形ヘッド3をステージ2に対してX軸、Y軸、及びZ軸の各軸方向に移動させて、造形ヘッド3におけるテープ搬送機構6の造形材料10の搬送先(造形位置P)、及び放電機構7によるプラズマアークの照射位置を所望の位置に移動させる。すなわち、移動機構4は、造形位置Pをステージ2に対して移動させる。
具体的な構成としては、例えばY軸方向に沿って敷設されたYガイド上で移動可能なコラム、コラム上に設けられてX軸方向に延びるXガイドを備えたスライダー、Xガイドに沿って移動可能でZ方向に沿ったZガイドを備えたラムを備え、ラムのZガイドに沿って移動可能に造形ヘッド3が設けられる構成等が例示できる。また、複数のアーム部材を連結し、アームの連結角度を制御することで、造形ヘッド3を3次元空間で移動可能な構成などとしてもよい。
また、本実施形態では、移動機構4により造形ヘッド3をステージ2に対して移動させる構成を例示するがこれに限定されず、例えば、ステージ2を造形ヘッド3に対して移動させる構成などとしてもよい。さらには、ステージ2をZ方向に沿って移動させ、造形ヘッド3をXY軸に沿って移動させる構成などとしてもよい。
[Configuration of moving mechanism 4]
The moving mechanism 4 moves the modeling head 3 with respect to the stage 2 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, and transports the modeling material 10 of the tape transport mechanism 6 in the modeling head 3 (modeling position). P) and the irradiation position of the plasma arc by the discharge mechanism 7 are moved to a desired position. That is, the moving mechanism 4 moves the modeling position P with respect to the stage 2.
Specifically, for example, a column movable on a Y guide laid along the Y-axis direction, a slider provided with an X guide provided on the column and extending in the X-axis direction, and moved along the X guide An example is a configuration in which a ram having a Z guide along the Z direction is provided and the modeling head 3 is provided so as to be movable along the Z guide of the ram. Moreover, it is good also as a structure etc. which can move the modeling head 3 in a three-dimensional space by connecting a some arm member and controlling the connection angle of an arm.
Moreover, in this embodiment, although the structure which moves the modeling head 3 with respect to the stage 2 by the moving mechanism 4 is illustrated, it is not limited to this, For example, as a structure etc. which move the stage 2 with respect to the modeling head 3 Good. Furthermore, the stage 2 may be moved along the Z direction, and the modeling head 3 may be moved along the XY axes.

[コントローラー5の構成]
コントローラー5は、例えばメモリー等の記憶部、CPUとの演算回路等により構成され、造形装置1の全体動作を制御する。記憶回路には、造形装置1を制御するための各種プログラムや各種データが記録される。また、コントローラー5の演算回路は、記憶部に記憶されたプログラムを読み込み実行することで、図1に示すように、データ取得手段51、移動制御手段52、及び造形制御手段53として機能する。なお、本実施形態では、各機能構成は、ハードウェアである演算回路と、プログラム(ソフトウェア)との協働により実現される例を示すが、例えば各機能を有する集積回路(ハードウェア)を組み合わせることで実現される構成などとしてもよい。
データ取得手段51は、例えば、コントローラー5に通信可能に接続されるパーソナルコンピューター等の外部機器から造形用データを取得する。なお、コントローラー5が記録媒体を読み込むドライブ装置を備え、当該ドライブ装置に装着された記録媒体から直接造形用データを取得する構成などとしてもよい。
移動制御手段52は、造形用データに基づいて、移動機構4を制御し、造形ヘッド3を移動させる。
造形制御手段53は、造形ヘッド3を構成する送出部62の駆動ローラー対622の動作、プラズマ発生部71への冷却水の供給動作、プラズマ発生ガスの供給動作、シールドガスの供給動作、アーク電源72からプラズマ発生部71への電源供給動作、走査機構部73の動作を制御し、造形位置Pに造形材料10を溶融積層させて造形物を造形する。
[Configuration of controller 5]
The controller 5 includes a storage unit such as a memory, an arithmetic circuit with a CPU, and the like, and controls the overall operation of the modeling apparatus 1. Various programs and various data for controlling the modeling apparatus 1 are recorded in the storage circuit. The arithmetic circuit of the controller 5 functions as a data acquisition unit 51, a movement control unit 52, and a modeling control unit 53 as shown in FIG. 1 by reading and executing a program stored in the storage unit. In the present embodiment, each functional configuration is an example realized by cooperation of an arithmetic circuit that is hardware and a program (software). For example, an integrated circuit (hardware) having each function is combined. It is good also as a structure implement | achieved by this.
For example, the data acquisition unit 51 acquires modeling data from an external device such as a personal computer that is communicably connected to the controller 5. The controller 5 may include a drive device that reads a recording medium, and may directly acquire modeling data from the recording medium mounted on the drive device.
The movement control means 52 controls the movement mechanism 4 based on the modeling data and moves the modeling head 3.
The modeling control means 53 includes an operation of the drive roller pair 622 of the delivery unit 62 constituting the modeling head 3, a cooling water supply operation to the plasma generation unit 71, a plasma generation gas supply operation, a shield gas supply operation, and an arc power supply The power supply operation from 72 to the plasma generation unit 71 and the operation of the scanning mechanism unit 73 are controlled, and the modeling material 10 is melted and laminated at the modeling position P to model the modeled object.

[造形装置1による造形物の製造方法]
次に、上述のような造形装置1を用いた造形物の造形方法について図面に基づいて説明する。
図5は、本実施形態の造形装置1を用いた造形物の造形方法(造形処理)を示すフローチャートである。図6は、造形処理により造形物が形成される過程を示す斜視図である。
造形装置1により、造形物を造形するには、まず、コントローラー5のデータ取得手段51は、造形用データを取得する(ステップS1)。具体的には、データ取得手段51は、操作者の操作に基づいて、例えばコントローラー5に接続されたパーソナルコンピューター等の外部機器から入力される造形用データ、CD−ROM等の記録媒体に記録された造形用データ、インターネット等の通信回線を介して取得された造形用データ等を取得する。
[Method for Manufacturing Modeled Object by Modeling Apparatus 1]
Next, a modeling method of a modeled object using the modeling apparatus 1 as described above will be described based on the drawings.
FIG. 5 is a flowchart showing a modeling method (modeling process) of a modeled object using the modeling apparatus 1 of the present embodiment. FIG. 6 is a perspective view illustrating a process in which a model is formed by the modeling process.
In order to model a modeled object with the modeling apparatus 1, first, the data acquisition means 51 of the controller 5 acquires modeling data (step S1). Specifically, the data acquisition means 51 is recorded on a recording medium such as a CD-ROM or modeling data input from an external device such as a personal computer connected to the controller 5 based on the operation of the operator. Data for modeling, data for modeling acquired via a communication line such as the Internet, and the like are acquired.

そして、造形制御手段53は、初期位置にあるプラズマ発生部71にプラズマ生成ガスを導入し、トリガースイッチ712Bを接続状態にして電極711及びアースシールドケース712間にパイロット放電を生じさせ、プラズマ生成ガスにてプラズマ状態を形成するとともに、安定したアークを得る。   Then, the shaping control means 53 introduces the plasma generation gas into the plasma generation unit 71 at the initial position, causes the trigger switch 712B to be in a connected state, generates a pilot discharge between the electrode 711 and the earth shield case 712, and generates the plasma generation gas. A plasma state is formed and a stable arc is obtained.

次に、移動制御手段52は、造形用データから造形物の断面形状を解析し、図6に示すように、造形ヘッド3を造形物断面に相当する造形位置Pに移動させる(ステップS2)。
具体的には、テープ搬送機構6により搬送される造形材料10の先端部が造形用データに基づいて示される造形位置Pに位置するように、移動機構4を制御する。こうすることで、造形材料10がプラズマ発生部71の直下に位置することとなり、プラズマ発生部71の電極711及びアースシールドケース712間で生じたプラズマアークは、電極711及び造形材料10間に移行する。
Next, the movement control means 52 analyzes the cross-sectional shape of the modeling object from the modeling data, and moves the modeling head 3 to the modeling position P corresponding to the modeling object section as shown in FIG. 6 (step S2).
Specifically, the moving mechanism 4 is controlled so that the tip of the modeling material 10 conveyed by the tape conveyance mechanism 6 is located at the modeling position P indicated based on the modeling data. By doing so, the modeling material 10 is positioned immediately below the plasma generation unit 71, and the plasma arc generated between the electrode 711 and the earth shield case 712 of the plasma generation unit 71 migrates between the electrode 711 and the modeling material 10. To do.

この後、造形制御手段53は、シールドガスをプラズマ発生部71に導入する。この結果、ノズル形状とされたアースシールドケース712の先端からプラズマ生成ガスが噴出するのに加え、ハウジングケース713の先端から吹き出すシールドガスが放電を覆うこととにより、放電によって得られたアークが細長い集中したトーチ状のプラズマアークとなり、プラズマアークが造形材料10に当たって造形材料10を溶融し、造形位置Pに対して造形材料10を溶融して積層し、図6に示すように、造形物を形成する(ステップS3)。   Thereafter, the shaping control means 53 introduces a shielding gas into the plasma generation unit 71. As a result, in addition to the plasma generation gas ejecting from the tip of the earth shield case 712 having a nozzle shape, the shield gas blown from the tip of the housing case 713 covers the discharge, so that the arc obtained by the discharge is elongated. It becomes a concentrated torch-shaped plasma arc, the plasma arc hits the modeling material 10 and melts the modeling material 10, melts and laminates the modeling material 10 at the modeling position P, and forms a modeled object as shown in FIG. 6. (Step S3).

この後、造形制御手段53は、造形用データに基づいた造形物の造形処理が完了したか否かを判定する(ステップS4)。
ステップS4で「No」と判定された場合は、ステップS2及びステップS3に戻り、造形ヘッド3の移動及び造形材料の溶融積層を繰り返す。
この際、移動制御手段52は、走査機構部73の直動モーター731を制御してプラズマ発生部71からのプラズマアークの照射位置をテープ幅方向に沿って移動させ、かつ移動機構4を移動させて、プラズマアークの照射位置が造形用データに基づいた造形位置Pとなるように、造形ヘッド3の位置を制御する。
また、造形制御手段53は、テープ幅方向に沿った造形材料10が溶融及び積層された場合は、送出部62の駆動ローラー622Aを駆動させることで、造形材料10を所定量送り出し、先端部を造形位置Pに移動させる。送出部62により送り出された造形材料10は、可撓性を有するため自重により撓み、造形位置Pに付勢当接される。この後、ステップS3と同様に、造形位置Pに対して造形材料10を溶融させて積層させる。
そして、ステップS4において、「Yes」と判定されると、造形処理を終了させる。
Thereafter, the modeling control means 53 determines whether or not the modeling processing of the modeled object based on the modeling data is completed (Step S4).
If “No” is determined in step S4, the process returns to step S2 and step S3, and the movement of the modeling head 3 and the melt lamination of the modeling material are repeated.
At this time, the movement control means 52 controls the linear motion motor 731 of the scanning mechanism unit 73 to move the irradiation position of the plasma arc from the plasma generating unit 71 along the tape width direction and move the moving mechanism 4. Then, the position of the modeling head 3 is controlled so that the irradiation position of the plasma arc becomes the modeling position P based on the modeling data.
In addition, when the modeling material 10 along the tape width direction is melted and laminated, the modeling control unit 53 drives the driving roller 622A of the sending unit 62 to send out the modeling material 10 by a predetermined amount, and the tip portion is moved. Move to modeling position P. Since the modeling material 10 delivered by the delivery unit 62 has flexibility, it is bent by its own weight and is urged against the modeling position P. Thereafter, similarly to step S3, the modeling material 10 is melted and stacked on the modeling position P.
And if it determines with "Yes" in step S4, a modeling process will be complete | finished.

[本実施形態の作用効果]
本実施形態の造形装置1は、造形物が造形されるステージ2と、可撓性を有する造形材料10をステージ2上の所定の造形位置Pに搬送するテープ搬送機構6と、造形位置Pに搬送された造形材料10に対してアーク放電を行う放電機構7と、放電機構7が組み込まれる造形ヘッド3を、造形位置Pが造形用データに基づく所望位置に位置するように移動させる移動機構4と、を備えている。
このような構成では、造形材料10の搬送供給と放電によるプラズマアークの照射とを別機構により実施し、造形材料10の必要な個所のみを局所的に溶融する。したがって、例えば溶融された造形材料10を押し出して造形位置Pに積層する場合に比べて、造形材料10の溶融量及び溶融面積(体積)が小さく、熱エネルギーも少なくてよい。よって、放電機構7のプラズマ発生部71等の構成を小型化でき、造形装置1の小型化、製造コストの低コスト化を図ることができる。
また、テープ搬送機構6により搬送された造形材料10は、造形位置Pに付勢当接されて、その位置で溶融されるので、テープ搬送機構6や放電機構7には、溶融した造形材料10が付着したり残留したりすることがない。したがって、造形装置1のメンテナンスも容易となる。
[Operational effects of this embodiment]
The modeling apparatus 1 of this embodiment includes a stage 2 on which a model is modeled, a tape transport mechanism 6 that transports a flexible modeling material 10 to a predetermined modeling position P on the stage 2, and a modeling position P. A discharge mechanism 7 that performs arc discharge on the transported modeling material 10 and a moving mechanism 4 that moves the modeling head 3 in which the discharge mechanism 7 is incorporated so that the modeling position P is located at a desired position based on modeling data. And.
In such a configuration, conveyance and supply of the modeling material 10 and irradiation of the plasma arc by discharge are performed by separate mechanisms, and only necessary portions of the modeling material 10 are locally melted. Therefore, for example, compared with the case where the molten modeling material 10 is extruded and laminated | stacked on the modeling position P, the melting amount and melting area (volume) of the modeling material 10 are small, and thermal energy may be small. Therefore, the configuration of the plasma generating unit 71 and the like of the discharge mechanism 7 can be downsized, and the modeling apparatus 1 can be downsized and the manufacturing cost can be reduced.
Further, since the modeling material 10 conveyed by the tape conveyance mechanism 6 is urged and brought into contact with the modeling position P and melted at that position, the melted modeling material 10 is provided to the tape conveyance mechanism 6 and the discharge mechanism 7. Will not adhere or remain. Therefore, maintenance of the modeling apparatus 1 is also facilitated.

本実施形態では、造形材料10は、断面矩形状を有するテープ状に形成されている。このようなテープ状の造形材料10は、厚み寸法が均一であるため、造形位置Pに積層された造形材料10の厚みが変動することなく、高精度な造形物を造形することができる。
また、造形材料10をボビン612が同心円状に巻装する場合に、テープ裏面とテープ表面とを密着させることで、隙間をなくすことができ、例えば、糸状の造形材料を用いる場合に比べて、体積占有率が高くなる。つまり、同量の造形材料をカセット61内に収納する場合に、糸状の造形材料に比べて、カセット61の小型化を図ることができる。カセット61のサイズが固定である場合は、糸状の造形材料を用いる場合に比べて、より多くの造形材料10をボビンに巻装させることができる。
また、造形材料として粉体を用いる構成もあるが、このような粉体は球状となるため、糸状造形材料と同様、カセット61に格納した際に体積占有率が小さくなり、また、カセットの送出口611Aを閉塞する蓋部等を設ける必要も生じる。これに対して、本実施形態の造形材料10では、粉体の造形材料よりも体積占有率を大きくでき、かつ送出口611Aに蓋部を設ける必要もなく、取扱いが容易となる。
In this embodiment, the modeling material 10 is formed in a tape shape having a rectangular cross section. Since the tape-shaped modeling material 10 has a uniform thickness dimension, a highly accurate modeled object can be modeled without the thickness of the modeling material 10 laminated at the modeling position P changing.
Further, when the modeling material 10 is wound concentrically with the bobbin 612, the gap between the tape back surface and the tape surface can be eliminated, for example, compared to the case where a thread-shaped modeling material is used. Volume occupancy increases. That is, when the same amount of modeling material is stored in the cassette 61, the cassette 61 can be reduced in size as compared with the thread-shaped modeling material. When the size of the cassette 61 is fixed, more modeling material 10 can be wound around the bobbin as compared with the case where a thread-shaped modeling material is used.
In addition, there is a configuration in which powder is used as a modeling material. However, since such a powder is spherical, the volume occupancy becomes small when stored in the cassette 61, as in the case of the thread-shaped modeling material. It also becomes necessary to provide a lid for closing the outlet 611A. On the other hand, in the modeling material 10 of this embodiment, the volume occupation ratio can be made larger than that of the powdered modeling material, and it is not necessary to provide a lid portion on the delivery port 611A, and the handling becomes easy.

本実施形態では、テープ状の造形材料10のテープ厚み寸法aとテープ幅寸法bとの比であるアスペクト比(a/b)が10以上である。このため、十分に造形材料10の可撓性を確保することができ、かつ捩れや撓み等により造形材料10の搬送ハンドリング性の悪化も抑制できる。   In this embodiment, the aspect ratio (a / b) which is the ratio of the tape thickness dimension a and the tape width dimension b of the tape-shaped modeling material 10 is 10 or more. For this reason, the flexibility of the modeling material 10 can be sufficiently ensured, and deterioration of the transport handling property of the modeling material 10 due to twisting, bending, or the like can be suppressed.

ここで、本実施形態の造形材料10としては、金属製及び導電性を有する樹脂製のいずれかを選択することができる。
金属製の造形材料10を用いる場合は、樹脂製の造形材料10に比べて耐久性が高い品質の造形物を造形でき、樹脂製の造形材料10を用いる場合では、金属製の造形材料10に比べて、加熱温度が低く、アーク電源72から供給される電流をより小さくでき、絶縁構造等の簡略化を図れ、更なる小型化が可能となる。
また、金属製の造形材料10を用いる場合では、比重の小さいMgを用いることで造形材料10の軽量化を図れ、造形される造形物も軽量のものとなる。また、このような金属を用いる場合では、加熱による酸化反応を抑制するために、難燃化処理又は不燃化処理が施される。これにより、加熱気体を吹き付けた際の金属酸化を効果的に抑制でき、変質による造形物の品質低下を防止できる。
Here, as the modeling material 10 of the present embodiment, either metal or conductive resin can be selected.
When using the metal modeling material 10, it is possible to model a model with a higher durability than the resin modeling material 10. When using the resin modeling material 10, In comparison, the heating temperature is low, the current supplied from the arc power source 72 can be made smaller, the insulation structure and the like can be simplified, and further downsizing can be achieved.
Moreover, when using the metal modeling material 10, weight reduction of the modeling material 10 can be achieved by using Mg with small specific gravity, and the modeling object modeled also becomes a lightweight thing. Moreover, when using such a metal, in order to suppress the oxidation reaction by heating, a flame retarding process or an incombustible process is performed. Thereby, the metal oxidation at the time of spraying heated gas can be suppressed effectively, and the quality degradation of the molded article by alteration can be prevented.

本実施形態では、放電機構7は、走査機構部73を備え、プラズマ発生部71を造形材料10のテープ幅方向に沿って移動させることができる。このような構成では、テープ幅方向の一部に局所的にプラズマアークを当てて高精度の造形物を製造する際に、テープ幅方向に対してプラズマアークの照射位置を照射高さを一定に維持したまま走査させることができる。したがって、テープ状の造形材料10を確実に溶融できるうえ、幅方向に亘って無駄なく使用することができる。   In the present embodiment, the discharge mechanism 7 includes a scanning mechanism unit 73 and can move the plasma generation unit 71 along the tape width direction of the modeling material 10. In such a configuration, when manufacturing a high-accuracy shaped object by locally applying a plasma arc to a part in the tape width direction, the irradiation height of the plasma arc is kept constant with respect to the tape width direction. Scanning can be performed while maintaining. Therefore, the tape-shaped modeling material 10 can be reliably melted and can be used without waste over the width direction.

本実施形態では、プラズマアークをシールドガスで覆うため、溶融している造形材料10及び放電によるプラズマアークを大気から遮断し、造形材料10の溶融部分の酸化や窒化を防止できる。特に、溶融部分に窒素が溶け込み、この窒素が凝固時に一気に析出し、泡となって凝固部分内に固まってしまうブローホールの発生を防ぐことができる。また、放電によってアークやプラズマ状態を生じさせる本実施形態では、シールドガス自身によりプラズマ状態を生成できたり、形成されたアークを良好に維持したりできる。   In the present embodiment, since the plasma arc is covered with the shielding gas, the molten modeling material 10 and the plasma arc caused by the discharge are blocked from the atmosphere, and oxidation and nitridation of the melted portion of the modeling material 10 can be prevented. In particular, it is possible to prevent the occurrence of blowholes in which nitrogen dissolves into the melted portion, and this nitrogen precipitates all at once during solidification and becomes bubbles and solidifies in the solidified portion. Further, in the present embodiment in which an arc or plasma state is generated by discharge, a plasma state can be generated by the shielding gas itself, or the formed arc can be maintained satisfactorily.

本実施形態では、アースシールドケース712の先端がノズル形状を有しているので、アースシールドケース712の先端でプラズマアークを絞り込むことができ、プラズマアークを細長い集中したトーチ状に形成できる。   In the present embodiment, since the tip of the earth shield case 712 has a nozzle shape, the plasma arc can be narrowed at the tip of the earth shield case 712, and the plasma arc can be formed in an elongated and concentrated torch shape.

[その他の実施形態]
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記実施形態では、本発明に係る放電として、プラズマアークを造形材料にあてるアーク放電を例に挙げて説明した。すなわち上記実施形態では、プラズマアークをあてることと放電することとが同義であるとして説明した。しかし、本発明に係る放電はプラズマアークをあてることに限定されず、コロナ放電、火花放電、グロー放電など、アークが形成されない放電や、プラズマ雰囲気を必要としない放電であってもよい。
また、以上が絶縁破壊を伴う直流による放電であったが、誘電体バリア放電、RF(Radio Frequency)放電、マイクロ波放電等の交流による放電であってもよい。要するに本発明では、造形材料に放電することで当該造形材料を溶融させればよく、放電形態は特に問わない。
また、造形材料の加熱溶融は、アーク熱によるものではなく、放電時に生じるジュール熱によってもたらされるものであっても構わないのであり、造形材料を流れる電流によって溶融されればよい。
そして、シールドガスについては、アークが形成されない放電や、プラズマ雰囲気を必要としない場合の放電の場合でも、必要に応じて適用して構わず、また、直流による放電、交流による放電に関係なく、適用してよい。
[Other Embodiments]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
In the said embodiment, the arc discharge which applies a plasma arc to modeling material was mentioned as an example as discharge which concerns on this invention, and was demonstrated. That is, in the above embodiment, it has been described that applying a plasma arc is synonymous with discharging. However, the discharge according to the present invention is not limited to applying a plasma arc, and may be discharge that does not form an arc, such as corona discharge, spark discharge, or glow discharge, or discharge that does not require a plasma atmosphere.
In addition, although the above is a direct current discharge with dielectric breakdown, an alternating current discharge such as a dielectric barrier discharge, an RF (Radio Frequency) discharge, or a microwave discharge may be used. In short, in this invention, what is necessary is just to fuse the said modeling material by discharging to modeling material, and the discharge form in particular is not ask | required.
Further, the modeling material may be heated and melted not by arc heat but by Joule heat generated at the time of discharge, and may be melted by an electric current flowing through the modeling material.
And for the shielding gas, even in the case of a discharge in which an arc is not formed or a discharge in the case where a plasma atmosphere is not required, it may be applied as necessary, regardless of whether it is a direct current discharge or an alternating current discharge, May apply.

上記実施形態では、放電機構7が走査機構部73を有し、造形材料10のテープ幅方向に対してプラズマ発生部71を走査させることが可能な構成としたが、これに限定されない。例えば、糸状の造形材料を用いる場合では、走査機構部73を設けなくてもよい。
また、テープ状の造形材料を採用した場合でも、ステージ2をXY軸に沿って移動させる構成を設けるとともに、この構成と移動機構4とを協働させることで、走査機構部73を代用してもよい。
In the above embodiment, the discharge mechanism 7 has the scanning mechanism unit 73 and can scan the plasma generating unit 71 in the tape width direction of the modeling material 10, but is not limited thereto. For example, when a thread-shaped modeling material is used, the scanning mechanism unit 73 may not be provided.
Even when a tape-shaped modeling material is adopted, a configuration for moving the stage 2 along the XY axes is provided, and the scanning mechanism 73 is substituted by cooperating this configuration with the moving mechanism 4. Also good.

造形材料10として、アスペクト比が10以上となる断面矩形状のテープ状材料を例示したが、これに限定されない。例えば、造形材料10の材質等によって、十分な可撓性を有し、かつテープ搬送機構6における造形材料10の搬送ハンドリング性が良好であれば、アスペクト比が10未満となるテープ状材料を用いてもよい。   As the modeling material 10, a tape-shaped material having a rectangular cross section with an aspect ratio of 10 or more is illustrated, but the modeling material 10 is not limited thereto. For example, a tape-shaped material having an aspect ratio of less than 10 is used as long as it has sufficient flexibility depending on the material of the modeling material 10 and the conveyance handling property of the modeling material 10 in the tape conveyance mechanism 6 is good. May be.

上記実施形態では、造形材料10は、カセット61に収納される構成としたが、これに限定されない。例えば、図7に示すように、軸芯614に造形材料10を巻装することで、造形材料10をロール状に保持してもよい。この場合、軸芯614の中心軸に沿って装着孔615を設け、例えば造形ヘッド3に設けられた係止ピンを装着孔615に挿通することで、造形材料10が巻装された軸芯614を造形ヘッド3に装着できる。また、軸芯614の軸方向の両端部に、造形材料10のテープ幅方向の両端縁を保持するフランジ部616を設ける構成とすることで、造形材料10の弛み等を防止できる。   In the said embodiment, although the modeling material 10 was set as the structure accommodated in the cassette 61, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7, the modeling material 10 may be held in a roll shape by winding the modeling material 10 around the shaft core 614. In this case, the mounting hole 615 is provided along the central axis of the shaft core 614, and the shaft core 614 around which the modeling material 10 is wound is formed by, for example, inserting a locking pin provided in the modeling head 3 into the mounting hole 615. Can be attached to the modeling head 3. In addition, by providing the flange portions 616 that hold both end edges of the modeling material 10 in the tape width direction at both ends in the axial direction of the shaft core 614, loosening of the modeling material 10 can be prevented.

上記実施形態では、造形材料10がテープ状材料である例を示したが、例えば糸状に構成されていてもよい。この場合でも、図3に示すようなカセット61のボビン612や図7に示す軸芯614に糸状造形材料を巻装させることで、造形材料を保持することができる。一方、このような糸状造形材料を用いる場合、搬送時の捩れ等が発生しやすく、搬送ハンドリング性が悪化する場合がある。
この場合、送出部62の送出ローラー対621及び駆動ローラー対622として、図8に示すような断面形状のローラー624A,624Bを用いることが好ましい。駆動ローラー624Aの表面を例えばゴムやエラストマー等の高摩擦係数を有する弾性部材により構成されたローラーである。また、従動ローラー624Bは、糸状造形材料10Aに対して2点で接し、糸状造形材料10Aの半分以上が入り込む断面三角形状の溝624B1が周方向に沿って形成されたローラーである。このような構成では、溝624B1に対して糸状造形材料10Aを弾性力で付勢しつつ、搬送方向に送り出すことで、安定した定量搬送が可能となる。
In the said embodiment, although the example whose modeling material 10 is a tape-shaped material was shown, you may be comprised, for example in the shape of a thread | yarn. Even in this case, the modeling material can be held by winding the thread-shaped modeling material around the bobbin 612 of the cassette 61 as shown in FIG. 3 or the shaft core 614 shown in FIG. On the other hand, when such a thread-shaped modeling material is used, twisting at the time of conveyance is likely to occur, and conveyance handling properties may deteriorate.
In this case, it is preferable to use rollers 624A and 624B having a cross-sectional shape as shown in FIG. 8 as the delivery roller pair 621 and the drive roller pair 622 of the delivery unit 62. The surface of the driving roller 624A is a roller configured by an elastic member having a high friction coefficient such as rubber or elastomer. Further, the driven roller 624B is a roller that is in contact with the thread-shaped modeling material 10A at two points and has a triangular cross-section groove 624B1 into which more than half of the thread-shaped modeling material 10A enters. In such a configuration, stable quantitative conveyance becomes possible by feeding the thread-shaped modeling material 10A to the groove 624B1 with an elastic force while feeding it in the conveyance direction.

その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。   In addition, the specific structure for carrying out the present invention can be appropriately changed to other structures and the like within a range in which the object of the present invention can be achieved.

1…造形装置、2…ステージ、3…造形ヘッド、4…移動機構、5…コントローラー、6…テープ搬送機構(送り機構)、7…放電機構、10…造形材料、10A…糸状造形材料、71…プラズマ発生部、72…アーク電源、73…走査機構部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Modeling apparatus, 2 ... Stage, 3 ... Modeling head, 4 ... Movement mechanism, 5 ... Controller, 6 ... Tape conveyance mechanism (feed mechanism), 7 ... Discharge mechanism, 10 ... Modeling material, 10A ... Filamentous modeling material, 71 ... Plasma generator, 72 ... Arc power source, 73 ... Scanning mechanism.

Claims (9)

可撓性を有する造形材料をステージ上の造形位置に搬送する送り機構と、
前記造形位置に搬送された前記造形材料に対して放電する放電機構と、
前記造形位置を前記ステージに対して相対的に移動させる移動機構と、
を備えたことを特徴とする造形装置。
A feeding mechanism for conveying a modeling material having flexibility to a modeling position on the stage;
A discharge mechanism for discharging the modeling material conveyed to the modeling position;
A moving mechanism for moving the modeling position relative to the stage;
A modeling apparatus comprising:
請求項1に記載の造形装置において、
前記造形材料は、断面矩形状を有するテープ状材料である
ことを特徴とする造形装置。
The modeling apparatus according to claim 1,
The modeling apparatus is a tape-shaped material having a rectangular cross section.
請求項2に記載の造形装置において、
前記造形材料は、断面視におけるテープ厚み寸法とテープ幅寸法とのアスペクト比が10以上である
ことを特徴とする造形装置。
The modeling apparatus according to claim 2,
The modeling material is characterized in that an aspect ratio of a tape thickness dimension and a tape width dimension in a sectional view is 10 or more.
請求項2又は請求項3に記載の造形装置において、
前記放電機構は、前記造形材料のテープ幅方向に沿って前記造形材料に対する放電を同じ高さから行う走査機構部を備えている
ことを特徴とする造形装置。
In the modeling apparatus of Claim 2 or Claim 3,
The said discharge mechanism is equipped with the scanning mechanism part which performs the discharge with respect to the said modeling material from the same height along the tape width direction of the said modeling material. The modeling apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の造形装置において、
前記放電機構は、前記放電を覆うシールドガスを前記造形材料に吹き付ける
ことを特徴とする造形装置。
In the modeling apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The modeling apparatus, wherein the discharge mechanism sprays a shielding gas covering the discharge onto the modeling material.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の造形装置において、
前記造形材料は、金属により構成されている
ことを特徴とする造形装置。
In the modeling apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The modeling material is made of metal.
請求項6に記載の造形装置において、
前記造形材料は、難燃化又は不燃化処理されている
ことを特徴とする造形装置。
The modeling apparatus according to claim 6,
The modeling apparatus, wherein the modeling material is flame-retardant or incombustible.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の造形装置において、
前記造形材料は、導電性を有する樹脂により構成されている
ことを特徴とする造形装置。
In the modeling apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The modeling material is made of a resin having conductivity.
可撓性を有する造形材料をステージ上の造形位置に搬送し、
前記造形位置に搬送された前記造形材料に対して放電することにより当該先端部を溶融させて前記造形位置に前記造形材料を積層し、かつ、前記造形位置を移動させることで前記造形材料の積層位置を変化させて造形物を造形する
ことを特徴とする造形方法。
Transport the modeling material with flexibility to the modeling position on the stage,
Lamination of the modeling material by discharging the modeling material conveyed to the modeling position to melt the tip portion, stacking the modeling material at the modeling position, and moving the modeling position A modeling method characterized by modeling a modeled object by changing the position.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10639714B2 (en) 2017-10-26 2020-05-05 General Electric Company Applying electric pulses through a laser induced plasma channel for use in a 3-D metal printing process

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