JP2016068297A - Lamination molded article and lamination molding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層造形物および積層造形方法に関する。 The present invention relates to an additive manufacturing method and an additive manufacturing method.
近年、3Dプリンターの活用が盛んになっている。3Dプリンターを用いることによって、高価な金型や切削加工を用いることなく、複雑な形状の立体を手軽に作製することができる。またサポート材と呼ばれる造形後に除去する材料を用いることにより、複数の立体が空間を隔てて組み合わされたような構造を一気に作製することも可能である。 In recent years, 3D printers have been actively used. By using a 3D printer, it is possible to easily produce a solid body having a complicated shape without using an expensive mold or cutting process. In addition, by using a material called a support material that is removed after modeling, a structure in which a plurality of solid bodies are combined with a space therebetween can be produced at once.
なお3Dプリンターという呼称に明確な定義はなく、通常は積層造形法によって立体を形成する装置のことを意味する。そして、このような造形方法は、積層造形(Layered Manufacturing)あるいは付加製造(Additive Manufacturing)と総称される。本明細書では、積層造形の呼称を用い、それが上記の付加製造、3Dプリンター等の技術全般を含むものと定義する。 In addition, there is no clear definition in the name of 3D printer, and it usually means a device that forms a solid by the additive manufacturing method. Such a modeling method is generally referred to as layered manufacturing or additive manufacturing. In this specification, the name of additive manufacturing is used, and it is defined as including the above-described general techniques such as additive manufacturing and 3D printer.
積層造形においては、3次元データに基づいて2次元的な所定形状の層を形成し、この層を順次積層していくことにより立体的な構造物を作製する。製造方法には、熱溶解積層方式、光造形方式、粉末焼結方式、インクジェット方式、プロジェクション方式、インクジェット粉末積層方式などがある。 In additive manufacturing, a two-dimensional layer having a predetermined shape is formed based on three-dimensional data, and a three-dimensional structure is produced by sequentially stacking the layers. Manufacturing methods include a hot melt lamination method, an optical shaping method, a powder sintering method, an ink jet method, a projection method, and an ink jet powder lamination method.
上述のように、積層造形法を用いて様々な立体を作成することができるが、何でも作れるわけではなく、例えば大きさに関しては、装置サイズに依存する制約がある。一方で、装置サイズを超えるような積層造形物に対する需要も存在する。 As described above, various three-dimensional objects can be created using the additive manufacturing method. However, anything can be created. For example, the size is restricted depending on the apparatus size. On the other hand, there is a demand for a layered object that exceeds the size of the apparatus.
例えば特許文献1には、そのような需要を満足するための技術が開示されている。この技術では、大きなマスターモデル(立体)を分割した分割マスターモデルを用いる。それぞれの分割マスターモデルは別々に積層造形する。そして各分割モデルを接着することにより、装置サイズの制約を超えた大きさのマスターモデルを作製することができる。
For example,
しかしながら、特許文献1の技術では、分割したパーツを接合する際に、配置を間違えてしまう恐れがあった。これは、それぞれのパーツがどこに配置されるものかを正確に判断する手段が無いためである。分割数が少なく、各パーツの形状が大きく異なる場合には、間違いは起こりにくいが、分割が多数で、形状が類似している場合には、接合ミスのリスクが増大してしまう。
However, in the technique of
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、積層造形で作製したパーツを正しく接合できる方法を提供することを目的としている。 This invention is made | formed in view of said problem, and it aims at providing the method of joining correctly the parts produced by the layered modeling.
上記の課題を解決するため、本発明の積層造形物は、所定形状に形成された平面状の物質層を積層した積層造形物であって、前記物質層の端部を結んで得られる側面のうち少なくとも1つの側面が前記物質層端部の凹凸によって形成された前記側面に固有の凹凸形状、を有している。 In order to solve the above-described problems, the layered object of the present invention is a layered object formed by laminating a planar material layer formed in a predetermined shape, and has a side surface obtained by connecting end portions of the material layer. Of these, at least one side surface has a concavo-convex shape unique to the side surface formed by the concavo-convex portion of the end portion of the material layer.
本発明の効果は、積層造形で作製したパーツを正しく接合できることである。 The effect of this invention is that the parts produced by additive manufacturing can be joined correctly.
以下、図面を参照しながら本発明について詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態を示す斜視図である。積層造形物100は、所定形状に形成された平面状の物質層1を積層した積層造形物である。物質層1の端部1aを結んで得られる面が積層造形物100の側面110となる。側面110は物質層端部1aの凹凸によって形成された側面110に固有の固有凹凸形状10を有する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing the first embodiment. The
以上の構成とすることによって、積層造形物100の識別および積層造形物100の向きを識別することができる。
(第2の実施の形態)
図2は、第2の実施の形態を説明するための斜視図である。物質層1の平面状の所定形状は、例えば、物質を短冊状に敷き詰めていくことによって形成することができる。図1では、この短冊の長手方向の端部を用いて側面110に固有凹凸形状10を形成した例を示したが、短冊の短手方向の端部1bを用いて固有凹凸形状10を形成しても良い。図2では、側面110bにおいて、物質が欠落した部分を設け、凹上の固有凹凸形状10を形成している。
With the above configuration, it is possible to identify the
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a perspective view for explaining the second embodiment. The planar predetermined shape of the
以上、説明したように、積層造形物100には、物質を短冊状に敷き詰めた場合に、短冊の長手方向、短手方向どちらにも固有凹凸形状10を形成することができる。また凹、凸、どちらを用いても固有凹凸形状10を形成することができる。
(第3の実施の形態)
図3は本発明第3の実施の形態を示す斜視図である。本実施の形態では大きな立体を作製する場合に、立体を分割した分割パーツ20を用いる方法を示す。分割パーツ20の一つ一つは、第1もしくは第2の実施の形態の積層造形物100と同様な構造を有している。
As described above, in the
(Third embodiment)
FIG. 3 is a perspective view showing a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, a method of using a divided
立体を作製するには、まず複数の分割パーツ20を別々に積層造形する。各分割パーツ20を接合することによって大きな立体が得られる。この時、各分割パーツ20を正しい配置と正しい向きで接合しなければならない。
In order to produce a solid body, first, a plurality of divided
本実施の形態では、図3に示すように、各分割パーツ20の各面に固有凹凸形状10を設けている。なお図中の添え字は、それぞれの固有凹凸形状10が違うものであることを示している。命名の規則は任意である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a unique
これらの固有凹凸形状10を用いて、分割パーツ20を識別し、各分割パーツ20を正しい配置と向きで接合することができる。また図3のように、接合される2つの面の固有凹凸形状10を同じ形状の凹と凸の関係にしておけば、分割パーツ同士の位置決めを行うことができる。さらに凹凸が噛み合うことで、接合面のせん断強度が向上する。
Using these unique concavo-
以上、本実施の形態によれば、分割パーツの正しい配置、位置決め、接合強度の向上を行うことができる。
(第4の実施の形態)
図4は本発明第4の実施の形態を示す側面図である。図4では図の左右方向に長い立体200を、6つの分割パーツ20を接合して作製する例を示している。
As described above, according to the present embodiment, correct placement, positioning, and bonding strength of the divided parts can be performed.
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a side view showing a fourth embodiment of the present invention. FIG. 4 shows an example in which a solid 200 that is long in the left-right direction in the figure is produced by joining six divided
分割パーツ20a、20b、・・・は接合面に固有凹凸形状10を有している。接合する2つの面には、同じ形状で凹と凸の固有凹凸形状10が対になって形成されている。例えば分割パーツ20aには凸の固有凹凸形状10aが形成され、分割パーツ20bの対向する面には同じ形状の凹の固有凹凸形状10b‘が形成されている。これらの固有凹凸形状10を用いて接合する相手と向きを識別することができる。また両者を嵌合することで、位置決めを同時に行うことができる。
The divided
固有凹凸形状10の識別は目視を始め光学的に行うことができるが、電気的あるいは磁気的に行っても良い。例えば平板電極との間に電界を印加すれば、容量の分布から固有凹凸形状10のパターンを読み取ることができる。
The identification of the unique concavo-
以上説明したように、本実施の形態によれば、積層造形によって形成した分割パーツ20を正確に接合して、大きな立体を作製することができる。
(第5の実施の形態)
図5は本実施の形態で作製する立体200を示す側面図である。この立体200は中空の構造を有しているものとする。本実施の形態では、サポート材を用いて中空構造の分割パーツを作製する。この時サポート材と物質層とが直方体を形成するように積層造形し、単純なブロックを積み上げるように接合する。そして、接合した後に、サポート材を除去すると、目的の立体ができる、という構成になっている。図5には、2方向の側面図(a)、(b)と分割するためのグリッドを示している。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to accurately join the divided
(Fifth embodiment)
FIG. 5 is a side view showing a three-
図6は、ここで用いる分割パーツ20の一例である。設計した形状の物質層1と、サポート材とが直方体を形成している。物質層1の側面には固有凹凸形状10x、10y、10zが形成されている。ここでは3カ所に固有凹凸形状10を形成した例を示したが、分割パーツ20を配置すべき相対位置と向きが識別できる情報が得られるようにしておけば、固有凹凸形状10の数は任意に決めて良い。固有凹凸形状10は、例えばバーコードであっても良い。
FIG. 6 is an example of the divided
図7は、分割パーツ20を接合する時の手順を示す斜視図である。分割パーツ20に設けられた固有凹凸形状10を参照することによって、その分割パーツ20が接合されるべき相手を正確に知ることができる。そして、その識別結果に基づいて、順次ブロックを積み上げるように分割パーツ20を接合して行く。図では4つの分割パーツ20を接合した状況を示している。この時各分割パーツ20に設けられた固有凹凸形状10を参照することによって、次に接合すべき分割パーツ20と向きを正確に知ることができる。ここで固有凹凸形状10を、例えばバーコードのように機械が情報を取得できるようにしておけば作業の自動化も可能である。例えば、機械がバーコードを読み取り、接着層を形成し、正確に配置して接合するといった作業をおこなうことができる。そして全ての分割パーツ20を接合したら、サポート材2を除去する。以上により目的の立体を得ることができる。
FIG. 7 is a perspective view showing a procedure when joining the divided
以上、説明したように、本実施の形態によれば、非常に単純な接合作業によって目的とする立体を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, a target solid can be obtained by a very simple joining operation.
第1の実施の形態から第5の実施の形態までは、積層造形物そのものを使うことを前提としてきた。しかしながら、これらの実施の形態の積層造形物をマスターとして作製したレプリカを用いても、まったく同様の効果を得ることができる。 From the first embodiment to the fifth embodiment, it has been assumed that the layered object itself is used. However, the same effect can be obtained even if a replica produced using the layered object of these embodiments as a master is used.
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。 The present invention has been described above using the above-described embodiment as an exemplary example. However, the present invention is not limited to the above embodiment. That is, the present invention can apply various modes that can be understood by those skilled in the art within the scope of the present invention.
1 物質層
2 サポート材
10 固有凹凸形状
20 分割パーツ
100 積層造形物
110 側面
200 立体
DESCRIPTION OF
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