JP2016068320A - Solid molding device, production method of solid molded article, and molding equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、材料を積層させることで立体的な造形物を製造する立体造形装置、該立体的な造形物を製造するための立体造形物の製造方法、および積層された材料を成形する成形装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus that manufactures a three-dimensional modeled object by laminating materials, a method for manufacturing a three-dimensional modeled object for manufacturing the three-dimensional modeled object, and a molding apparatus that molds the stacked material. About.
従来、3次元形状のデータから略平行な多数の層のデータ(層データとも言う)が生成され、略平行な多数の層が順次に積層されることで立体的な造形物(立体造形物とも言う)が製造される技術が知られている。 Conventionally, data of a large number of substantially parallel layers (also referred to as layer data) is generated from three-dimensional shape data, and a plurality of substantially parallel layers are sequentially stacked to form a three-dimensional structure (also referred to as a three-dimensional structure). Technology) is known.
このような立体造形物を製造する技術によれば、例えば、金型が用いられることなく、低コストで短時間のうちに立体造形物が製造され得る。このため、本技術は、製品開発等を行う際における試作品の製造等に適用されることが考えられる。但し、該試作品には、良好な寸法精度および表面品質が要求されることが多い。そこで、立体造形物を構成する各層の厚さを薄くすることで、立体造形物における寸法精度および表面品質の向上が図られる傾向にある。 According to the technology for manufacturing such a three-dimensional model, for example, a three-dimensional model can be manufactured at a low cost in a short time without using a mold. For this reason, it is considered that the present technology is applied to manufacture of a prototype when product development or the like is performed. However, the prototype often requires good dimensional accuracy and surface quality. Therefore, by reducing the thickness of each layer constituting the three-dimensional structure, the dimensional accuracy and surface quality of the three-dimensional structure tend to be improved.
そして、例えば、インクジェット法等によって、モデル材と、該モデル材の張り出し部分を支え且つ最終的に除去されるサポート材とをそれぞれ有する多数の層が積層されることで、立体造形物が製造される技術が提案されている(例えば、特許文献1)。該技術では、モデル材とサポート材との界面に立体造形物の表面が形成されるため、モデル材とサポート材との界面におけるモデル材とサポート材との混合が回避されることで、造形品質の改善が図られる。 Then, for example, a three-dimensional structure is manufactured by laminating a plurality of layers each having a model material and a support material that supports the projecting portion of the model material and is finally removed by an inkjet method or the like. A technique has been proposed (for example, Patent Document 1). In this technology, since the surface of the three-dimensional structure is formed at the interface between the model material and the support material, the mixing of the model material and the support material at the interface between the model material and the support material is avoided. Is improved.
しかしながら、上記特許文献1の技術では、各層を成すモデル材を薄くしても立体造形物の表面上の曲面部分において視認され得る多数の段差をなくすことは容易でない。また、立体造形物を構成する各層の厚さを低減すれば低減する程、立体造形物の製造に要する時間が長くなってしまう。つまり、立体造形物の良好な寸法精度および表面品質と製造速度の向上とを両立させることは容易でない。また、上記の製造技術によって作成される立体造形物は、従来の設計段階において試作品を確認する用途以外にも広まり、新しい価値を持つようになってきた。そのため、近年は高品質のフルカラーの着色が施された立体造形物が求められ、立体造形物には、高品質のフルカラーの着色に適した表面品質も求められるようになってきた。
However, in the technique of
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、立体造形物の良好な寸法精度および表面品質と製造速度の向上とを両立させることが可能な立体造形装置および立体造形物の製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said subject, The manufacturing method of the three-dimensional model | molding apparatus and three-dimensional model | molded object which can make the improvement of the favorable dimensional accuracy and surface quality of a three-dimensional molded item, and a manufacturing speed compatible. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、第1の態様に係る立体造形装置は、造形用材料を供給することで該造形用材料によって形成される層を順次に積層させる供給部と、前記供給部によって積層された前記造形用材料の複数の層によって構成される積層体の端部に接触することなく、該端部を成形する成形部と、を備える。 In order to solve the above-described problem, the three-dimensional modeling apparatus according to the first aspect includes a supply unit configured to sequentially stack layers formed of the modeling material by supplying the modeling material, and the stacking unit configured by the supply unit. A molding part that molds the end part without contacting the end part of the laminated body constituted by the plurality of layers of the modeling material.
第2の態様に係る立体造形装置は、第1の態様に係る立体造形装置であって、前記成形部が、前記供給部によって積層された各層における上部の外周部に形成されている凸部の少なくとも一部を崩すことで前記積層体の前記端部を成形する。 The three-dimensional modeling apparatus according to the second aspect is the three-dimensional modeling apparatus according to the first aspect, wherein the molding part is a convex part formed on an upper outer peripheral part in each layer laminated by the supply part. The said edge part of the said laminated body is shape | molded by breaking at least one part.
第3の態様に係る立体造形装置は、第2の態様に係る立体造形装置であって、前記供給部によって積層された各層を硬化させる硬化部、をさらに備え、前記硬化部が、前記各層の前記凸部の少なくとも一部が前記成形部によって崩された後に、該各層を硬化させる。 The three-dimensional model | molding apparatus which concerns on a 3rd aspect is a three-dimensional model | molding apparatus which concerns on a 2nd aspect, Comprising: The hardening part which hardens each layer laminated | stacked by the said supply part, It further has the said hardening part, The said hardening part of each said layer Each layer is hardened after at least a part of the convex part is broken by the molding part.
第4の態様に係る立体造形装置は、第3の態様に係る立体造形装置であって、前記硬化部が、前記各層の前記凸部が前記成形部によって崩される前に、該各層の前記上部における前記凸部以外の少なくとも前記凸部の近傍の部分を硬化させる。 The three-dimensional modeling apparatus according to the fourth aspect is the three-dimensional modeling apparatus according to the third aspect, in which the hardened part is formed in the upper part of each layer before the convex part of each layer is broken by the molding part. At least a portion in the vicinity of the convex portion other than the convex portion is cured.
第5の態様に係る立体造形装置は、第2から第4の何れか1つの態様に係る立体造形装置であって、前記成形部が、前記凸部に気体を吹き付けることで前記凸部の少なくとも一部を崩す気体供給部を有する。 The three-dimensional modeling apparatus according to the fifth aspect is the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the second to fourth aspects, wherein the molding unit blows gas onto the convex part, so that at least the convex part is formed. It has a gas supply part that breaks down a part.
第6の態様に係る立体造形装置は、第5の態様に係る立体造形装置であって、前記気体供給部が、前記各層の上面に対して傾斜する方向から前記凸部の少なくとも一部に気体を吹き付ける。 The three-dimensional modeling apparatus according to the sixth aspect is the three-dimensional modeling apparatus according to the fifth aspect, in which the gas supply unit gas is supplied to at least a part of the convex portion from a direction inclined with respect to the upper surface of each layer. Spray.
第7の態様に係る立体造形装置は、第2から第4の何れか1つの態様に係る立体造形装置であって、前記成形部が、前記凸部に音波を照射することで前記凸部の少なくとも一部を崩す音波照射部を有する。 The three-dimensional modeling apparatus according to the seventh aspect is the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the second to fourth aspects, wherein the molding unit irradiates the convex part with a sound wave, thereby forming the convex part. It has a sound wave irradiation part that breaks at least a part.
第8の態様に係る立体造形装置は、第2から第4の何れか1つの態様に係る立体造形装置であって、前記成形部が、前記凸部への熱の付与によって前記凸部の流動性を高めることで前記凸部の少なくとも一部を崩す熱付与部を有する。 The three-dimensional modeling apparatus according to the eighth aspect is the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the second to fourth aspects, in which the molding part flows by applying heat to the convex part. It has the heat provision part which destroys at least one part of the said convex part by improving property.
第9の態様に係る立体造形装置は、第2から第8の何れか1つの態様に係る立体造形装置であって、前記供給部によって積層された前記各層が硬化することで1以上の硬化層が形成され、前記成形部が、前記各硬化層の上部の外周部に形成されている凸部の少なくとも一部に熱を付与することで、該凸部の少なくとも一部を溶融させて崩す。 The three-dimensional modeling apparatus according to the ninth aspect is the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the second to eighth aspects, and the one or more cured layers are formed by curing each of the layers stacked by the supply unit. Is formed, and the molding part applies heat to at least a part of the convex part formed on the outer peripheral part of the upper part of each cured layer, thereby melting and breaking at least a part of the convex part.
第10の態様に係る立体造形装置は、第1から第9の何れか1つの態様に係る立体造形装置であって、前記成形部が、充填用材料の供給によって、前記供給部によって積層された2以上の層の外周部に形成されている段差部の凹部の少なくとも一部を前記充填用材料で埋めて前記積層体の前記端部を成形する充填用材料供給部、を有する。 The three-dimensional modeling apparatus according to a tenth aspect is the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the first to ninth aspects, wherein the molding unit is stacked by the supply unit by supplying a filling material. A filling material supply unit configured to fill at least a part of the concave portion of the stepped portion formed in the outer peripheral portion of the two or more layers with the filling material and to mold the end portion of the laminate.
第11の態様に係る立体造形装置であって、第10の態様に係る立体造形装置であって、前記充填用材料が、光を散乱させる光散乱材料を含む。 It is a three-dimensional modeling apparatus which concerns on an 11th aspect, Comprising: It is a three-dimensional modeling apparatus which concerns on a 10th aspect, Comprising: The said material for filling contains the light-scattering material which scatters light.
第12の態様に係る立体造形装置であって、第1から第11の何れか1つの態様に係る立体造形装置であって、前記成形部が、前記積層体の上面に対して離間した状態で、該上面に沿って第1方向および該第1方向と交差する第2方向に、該上面に対して相対的に移動する。 A three-dimensional modeling apparatus according to a twelfth aspect, the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the molding unit is spaced apart from the upper surface of the laminate. , And moves relative to the upper surface in the first direction and the second direction intersecting the first direction along the upper surface.
第13の態様に係る立体造形装置であって、第1から第12の何れか1つの態様に係る立体造形装置であって、前記供給部が、前記積層体の上面に対して離間した状態で、該上面に沿って第3方向および該第3方向と交差する第4方向に、該上面に対して相対的に移動する。 A three-dimensional modeling apparatus according to a thirteenth aspect, the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the supply unit is separated from the upper surface of the laminate. , And moves relative to the upper surface in the third direction and the fourth direction intersecting the third direction along the upper surface.
第14の態様に係る立体造形装置であって、第1から第13の何れか1つの態様に係る立体造形装置であって、前記供給部および前記成形部が設けられており、前記積層体の上面に対して離間した状態で該上面に沿って相対的に移動する移動体、を備える。 A three-dimensional modeling apparatus according to a fourteenth aspect, wherein the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the first to thirteenth aspects is provided with the supply unit and the molding unit, A moving body that moves relatively along the upper surface in a state of being separated from the upper surface.
第15の態様に係る立体造形装置であって、第1から第14の何れか1つの態様に係る立体造形装置であって、基材を保持する基材保持部、を更に備え、前記供給部が、前記基材上に前記造形用材料を供給することで、該造形用材料によって形成される層を前記基材上に順次に積層させる。 The three-dimensional modeling apparatus according to the fifteenth aspect, wherein the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the first to fourteenth aspects further includes a base material holding unit that holds the base material, and the supply unit However, by supplying the modeling material on the base material, the layers formed by the modeling material are sequentially laminated on the base material.
第16の態様に係る立体造形装置であって、第15の態様に係る立体造形装置であって、前記基材上における造形対象領域を特定するための情報を認識する造形領域認識部、を更に備え、前記供給部が、前記造形領域認識部による認識結果に応じて、前記造形対象領域上に前記造形用材料を供給することで、前記造形用材料によって形成される層を前記造形対象領域上に順次に積層させる。 A three-dimensional modeling apparatus according to a sixteenth aspect, further comprising a three-dimensional modeling apparatus according to the fifteenth aspect, wherein the modeling area recognition unit recognizes information for specifying a modeling target area on the base material. And the supply unit supplies the modeling material onto the modeling target region according to the recognition result by the modeling region recognition unit, thereby forming a layer formed by the modeling material on the modeling target region. Are sequentially laminated.
第17の態様に係る立体造形装置であって、第1から第16の何れか1つの態様に係る立体造形装置であって、前記成形部によって前記積層体の前記端部が成形された後に、前記積層体の表面に着色する色付与部、を更に備える。 A three-dimensional modeling apparatus according to a seventeenth aspect, the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the first to sixteenth aspects, wherein the end of the laminate is molded by the molding unit, A color imparting portion for coloring the surface of the laminate is further provided.
第18の態様に係る立体造形装置であって、第17の態様に係る立体造形装置であって、前記積層体上における着色対象領域を特定するための情報を認識する着色領域認識部、を備え、前記色付与部が、前記着色領域認識部による認識結果に応じて、前記着色対象領域上に着色用の材料を供給することで、該着色用の材料によって構成される領域を形成する。 A three-dimensional modeling apparatus according to an eighteenth aspect, the three-dimensional modeling apparatus according to the seventeenth aspect, comprising a colored region recognition unit that recognizes information for specifying a coloring target region on the laminate. The color applying unit supplies a coloring material onto the coloring target region according to the recognition result by the coloring region recognition unit, thereby forming a region constituted by the coloring material.
第19の態様に係る立体造形装置であって、第17または第18の態様に係る立体造形装置であって、前記色付与部が、該色付与部による着色の前および後の少なくとも一方のタイミングにおいて、前記積層体のうちの着色の対象となる領域に白色層を形成する。 A three-dimensional modeling apparatus according to a nineteenth aspect, the three-dimensional modeling apparatus according to the seventeenth or eighteenth aspect, wherein the color imparting unit has at least one timing before and after coloring by the color imparting unit. The white layer is formed in the region to be colored in the laminate.
第20の態様に係る立体造形装置であって、第1から第19の何れか1つの態様に係る立体造形装置であって、材料を吐出する吐出口の目詰まりを防止する防止部、をさらに備える。 A three-dimensional modeling apparatus according to a twentieth aspect, the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the first to nineteenth aspects, further comprising a prevention unit that prevents clogging of the discharge port that discharges the material. Prepare.
第21の態様に係る立体造形装置であって、第1から第19の何れか1つの態様に係る立体造形装置であって、材料を吐出する吐出口のクリーニングを行う浄化部、を備える。 A three-dimensional modeling apparatus according to a twenty-first aspect, the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the first to nineteenth aspects, comprising a purification unit that cleans a discharge port that discharges a material.
第22の態様に係る立体造形装置であって、第1から第21の何れか1つの態様に係る立体造形装置であって、前記造形用材料が、立体造形物を構成するための第1造形用材料、および前記立体造形物の形成後に除去される第2造形用材料を含む。 A three-dimensional modeling apparatus according to a twenty-second aspect, the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the first to twenty-first aspects, wherein the modeling material constitutes a three-dimensional object. And a second modeling material that is removed after the formation of the three-dimensional modeled object.
第23の態様に係る立体造形装置であって、第1から第22の何れか1つの態様に係る立体造形装置であって、前記供給部が、前記造形用材料の硬化後の硬度に係る該造形用材料の成分の比率を変更する変更部をさらに有する。 A three-dimensional modeling apparatus according to a twenty-third aspect, the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the first to twenty-second aspects, wherein the supply unit relates to the hardness of the modeling material after curing. It further has a change part which changes the ratio of the component of modeling material.
第24の態様に係る立体造形装置であって、第1から第23の何れか1つの態様に係る立体造形装置であって、前記成形部が、前記端部を成形した後に、該端部に凹凸加工を施す。 A three-dimensional modeling apparatus according to a twenty-fourth aspect, wherein the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the first to twenty-third aspects is formed on the end portion after the forming portion has formed the end portion. Apply irregularities.
第25の態様に係る立体造形物の製造方法は、(a)造形用材料を供給することで該造形用材料によって形成される層を順次に積層させるステップと、(b)前記(a)ステップにおいて積層された前記造形用材料の複数の層によって構成される積層体の端部に接触することなく、該端部を成形するステップと、を有する。 The manufacturing method of the three-dimensional structure according to the twenty-fifth aspect includes: (a) sequentially stacking layers formed by the modeling material by supplying the modeling material; and (b) the step (a) Forming the end portion without contacting the end portion of the laminated body constituted by the plurality of layers of the modeling material laminated in the step.
第26の態様に係る立体造形物の製造方法は、第25の態様に係る立体造形物の製造方法であって、前記(b)ステップにおいて、前記(a)ステップにおいて積層された各層における上部の外周部に形成されている凸部の少なくとも一部を崩すことで前記積層体の前記端部を成形する。 The method for manufacturing a three-dimensional structure according to the twenty-sixth aspect is a method for manufacturing a three-dimensional structure according to the twenty-fifth aspect, wherein in the step (b), the upper part of each layer laminated in the step (a) is formed. The said edge part of the said laminated body is shape | molded by breaking at least one part of the convex part currently formed in the outer peripheral part.
第27の態様に係る立体造形物の製造方法は、第25または第26の態様に係る立体造形物の製造方法であって、前記(b)ステップにおいて、充填用材料の供給によって、前記(a)ステップにおいて積層される2以上の層の外周部に形成されている段差部の凹部の少なくとも一部を、前記充填用材料で埋めて前記積層体の前記端部を成形する。 The manufacturing method of the three-dimensional structure according to the twenty-seventh aspect is the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the twenty-fifth or twenty-sixth aspect, wherein in the step (b), the (a) ) At least part of the recesses of the stepped portions formed on the outer peripheral portions of the two or more layers laminated in the step are filled with the filling material, and the end portion of the laminated body is formed.
第28の態様に係る立体造形用の成形装置は、造形用材料を供給することで該造形用材料によって形成される層が順次に積層された積層体の端部に接触することなく、該端部を成形する成形部を有する。 The molding apparatus for three-dimensional modeling according to the twenty-eighth aspect supplies the modeling material, so that the layer formed by the modeling material is sequentially contacted with the end of the laminated body. A molding part for molding the part;
第1から第24の何れの態様に係る立体造形装置によっても、例えば、順次に積層される各層を厚くして製造速度を向上させても、非接触で積層体の端部が成形されるため、立体造形物の良好な寸法精度および表面品質と製造速度の向上とが両立し得る。 Even with the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the first to twenty-fourth aspects, for example, even if the layers that are sequentially stacked are thickened to increase the manufacturing speed, the end of the stacked body is formed in a non-contact manner. It is possible to achieve both good dimensional accuracy and surface quality of the three-dimensional structure and improvement of the manufacturing speed.
第2から第9の何れの態様に係る立体造形装置によっても、各層の上部の外周部に形成されている凸部が崩されることで、立体造形物の表面上における多数の段差部が目立たなくなるため、立体造形物の表面品質の向上が図られ得る。 Even in the three-dimensional modeling apparatus according to any of the second to ninth aspects, a large number of stepped portions on the surface of the three-dimensional model become inconspicuous because the convex portions formed on the outer peripheral portion at the top of each layer are destroyed. Therefore, the surface quality of the three-dimensional model can be improved.
第3から第8の何れの態様に係る立体造形装置によっても、硬化前の各層の凸部が崩されるため、立体造形物の良好な寸法精度および表面品質の向上が容易に実現され得る。 Even with the three-dimensional modeling apparatus according to any of the third to eighth aspects, the convex portions of the respective layers before curing are destroyed, so that it is possible to easily realize good dimensional accuracy and surface quality improvement of the three-dimensional model.
第4の態様に係る立体造形装置によれば、積層体の端部における必要以上の成形が抑制されるため、立体造形物の寸法精度および表面品質が更に向上し得る。 According to the three-dimensional model | molding apparatus which concerns on a 4th aspect, since the shaping | molding more than necessary in the edge part of a laminated body is suppressed, the dimensional accuracy and surface quality of a three-dimensional molded item can further improve.
第5から第8の何れの態様に係る立体造形装置によっても、非接触で凸部が容易に崩されるため、立体造形物の寸法精度および表面品質が更に向上し得る。 Even with the three-dimensional modeling apparatus according to any of the fifth to eighth aspects, the convex portion can be easily broken without contact, so that the dimensional accuracy and surface quality of the three-dimensional model can be further improved.
第6の態様に係る立体造形装置によれば、各層の上面に沿った方向において各層の凸部およびその近傍の部分における造形用材料の流動性が高められるため、非接触で凸部が容易に崩され得る。 According to the three-dimensional modeling apparatus according to the sixth aspect, since the fluidity of the modeling material in the convex portion of each layer and the portion in the vicinity thereof in the direction along the upper surface of each layer is improved, the convex portion is easily contactless. Can be destroyed.
第9の態様に係る立体造形装置によれば、例えば、供給後に直ぐに硬化する造形用材料が用いられることで、立体造形物の製造速度が向上し得る。 According to the three-dimensional modeling apparatus which concerns on a 9th aspect, the manufacturing speed of a three-dimensional molded item can be improved by using the modeling material which hardens | cures immediately after supply, for example.
第10および第11の何れの態様に係る立体造形装置によっても、例えば、段差部の凹部が埋められることで目立たなくなるため、立体造形物の表面品質の向上が図られ得る。 Also with the three-dimensional modeling apparatus according to any of the tenth and eleventh aspects, for example, since the concavity of the stepped portion becomes inconspicuous, the surface quality of the three-dimensional model can be improved.
第11の態様に係る立体造形装置によれば、段差部が容易に目立たなくなるため、立体造形物の表面品質の向上が容易に図られ得る。 According to the three-dimensional modeling apparatus according to the eleventh aspect, the stepped portion is not easily noticeable, so that the surface quality of the three-dimensional model can be easily improved.
第12の態様に係る立体造形装置によれば、成形部の数が低減され得るため、立体造形装置の装置構成の簡略化ならびに小型化が図られ得る。 According to the three-dimensional modeling apparatus according to the twelfth aspect, since the number of molding parts can be reduced, the configuration of the three-dimensional modeling apparatus can be simplified and downsized.
第13の態様に係る立体造形装置によれば、供給部の数が低減され得るため、立体造形装置の装置構成の簡略化ならびに小型化が図られ得る。 According to the three-dimensional modeling apparatus according to the thirteenth aspect, since the number of supply units can be reduced, the apparatus configuration of the three-dimensional modeling apparatus can be simplified and downsized.
第14の態様に係る立体造形装置によれば、供給部および成形部を移動させる機構の簡略化が図られることで、立体造形装置の装置構成の更なる簡略化ならびに小型化が図られ得る。 According to the three-dimensional modeling apparatus according to the fourteenth aspect, by simplifying the mechanism for moving the supply unit and the molding unit, the apparatus configuration of the three-dimensional modeling apparatus can be further simplified and downsized.
第15および第16の何れの態様に係る立体造形装置によっても、基材上に造形される立体造形物について良好な寸法精度および表面品質と製造速度の向上とが両立し得る。 Even with the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the fifteenth and sixteenth aspects, good dimensional accuracy and surface quality can be achieved at the same time as the three-dimensional modeled object to be modeled on the substrate.
第16の態様に係る立体造形装置によれば、基材上の所望の造形対象領域に良好な寸法精度と表面品質とを有する立体造形物が迅速に造形され得る。 According to the three-dimensional modeling apparatus according to the sixteenth aspect, a three-dimensional model having good dimensional accuracy and surface quality can be quickly modeled in a desired modeling target region on the substrate.
第17の態様に係る立体造形装置によれば、良好な寸法精度と表面品質とを有し且つ色彩を有する立体造形物が迅速に造形され得る。 According to the three-dimensional modeling apparatus according to the seventeenth aspect, a three-dimensional modeled object having good dimensional accuracy and surface quality and having color can be quickly modeled.
第18の態様に係る立体造形装置によれば、該立体造形装置で形成された造形物にも、他の装置で形成された造形物にも、必要な着色対象領域に精度良く着色され得る。 According to the three-dimensional modeling apparatus according to the eighteenth aspect, both the modeled object formed by the three-dimensional modeling apparatus and the modeled object formed by another apparatus can be accurately colored in a necessary coloring target region.
第19の態様に係る立体造形装置によれば、着色前に白色層が形成されることで、彩度、明度、コントラスト等と言った色品質の高い着色領域が形成され得る。 According to the three-dimensional modeling apparatus according to the nineteenth aspect, by forming the white layer before coloring, a colored region with high color quality such as saturation, brightness, and contrast can be formed.
第20の態様に係る立体造形装置によれば、例えば、積層体を形成する工程の間、着色のための吐出口をインクの硬化から保護することで、安定した着色が実現され得る。 According to the three-dimensional model | molding apparatus which concerns on a 20th aspect, stable coloring can be implement | achieved by protecting the discharge outlet for coloring from hardening of an ink during the process of forming a laminated body, for example.
第21の態様に係る立体造形装置によれば、例えば、造形用材料あるいは着色用の材料を吐出する吐出口を、材料の吐出前にクリーニングしておくことで、材料の吐出不良および吐出口付近に飛散した不要な材料の造形物への落下を減らすことにより、立体造形物の品質が安定され得る。 According to the three-dimensional modeling apparatus according to the twenty-first aspect, for example, by cleaning the discharge port for discharging the modeling material or the coloring material before discharging the material, the discharge failure of the material and the vicinity of the discharge port The quality of the three-dimensional modeled object can be stabilized by reducing the fall of unnecessary materials scattered on the modeled object.
第22の態様に係る立体造形装置によれば、造形用材料に、立体造形物を構成するための材料だけでなく、立体造形物の形成後に除去される材料が含まれることで、逆テーパー状の立体造形物の良好な寸法精度および表面品質と製造速度の向上とが両立し得る。 According to the three-dimensional modeling apparatus according to the twenty-second aspect, the modeling material includes not only a material for forming the three-dimensional modeled object but also a material that is removed after the three-dimensional modeled object is formed, so that a reverse taper shape is obtained. It is possible to achieve both good dimensional accuracy and surface quality of the three-dimensional modeled object and improvement of the manufacturing speed.
第23の態様に係る立体造形装置によれば、例えば、造形用材料の積層時または半硬化状態での積層後における選択的な領域において、例えば、単位面積あたりの硬化剤の量を網点のように変化させることで硬化剤を含む造形用材料の成分比率が変更されるため、硬化後の硬度が異なる複数の材料が別々の供給部から供給されずとも、部分的に固さが異なる造形物が作成され得る。これにより、多数種類の材料および多数の供給部が準備されなくとも、硬度が異なる立体造形物が実現され得る。 According to the three-dimensional modeling apparatus according to the twenty-third aspect, for example, in a selective region at the time of stacking the modeling material or after stacking in a semi-cured state, for example, the amount of the curing agent per unit area Since the component ratio of the material for modeling including the curing agent is changed by changing the amount of the material so as to change, even if a plurality of materials having different hardness after curing are not supplied from separate supply units, the modeling partially differs in hardness Things can be created. Thereby, even if many kinds of materials and many supply parts are not prepared, the three-dimensional molded item from which hardness differs can be implement | achieved.
第24の態様に係る立体造形装置によれば、成形後の端面における表面品質が調整され得る。 According to the three-dimensional modeling apparatus according to the twenty-fourth aspect, the surface quality at the end face after molding can be adjusted.
第25の態様に係る立体造形物の製造方法によれば、第1の態様に係る立体造形装置と同様な効果が得られる。 According to the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the twenty-fifth aspect, the same effects as those of the three-dimensional structure manufacturing apparatus according to the first aspect are obtained.
第26の態様に係る立体造形物の製造方法によれば、第2の態様に係る立体造形装置と同様な効果が得られる。 According to the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the twenty-sixth aspect, the same effect as that of the three-dimensional structure forming device according to the second aspect can be obtained.
第27の態様に係る立体造形物の製造方法によれば、第10の態様に係る立体造形装置と同様な効果が得られる。 According to the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the twenty-seventh aspect, the same effect as the three-dimensional structure forming apparatus according to the tenth aspect can be obtained.
第28の態様に係る成形装置によれば、例えば、他の装置における積層体の形成において、順次に積層される各層を厚くして製造速度を向上させても、非接触で積層体の端部が成形されるため、立体造形物の良好な寸法精度および表面品質と製造速度の向上とが両立し得る。 According to the molding apparatus of the twenty-eighth aspect, for example, in the formation of a laminated body in another apparatus, even if the layers that are sequentially laminated are thickened to improve the production speed, the end of the laminated body is contactless Therefore, it is possible to achieve both good dimensional accuracy and surface quality of the three-dimensional structure and improvement of the manufacturing speed.
以下、本発明の一実施形態および各種変形例を図面に基づいて説明する。なお、図面においては同様な構成および機能を有する部分については同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面は模式的に示されたものであり、各図における各種構造のサイズおよび位置関係等は適宜変更され得る。なお、図1から図14、図16から図20および図22から図38には、ヘッド部30のヘッド本体部30Bdがガイド部16に沿って移動する移動方向(図1の右方向)を+X方向とする右手系のXYZ座標系が付されている。
Hereinafter, an embodiment and various modifications of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, parts having the same configuration and function are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted in the following description. Further, the drawings are schematically shown, and the sizes and positional relationships of various structures in each drawing can be appropriately changed. 1 to 14, FIG. 16 to FIG. 20, and FIG. 22 to FIG. 38, the movement direction (right direction in FIG. 1) in which the head main body 30Bd of the
<(1)立体造形装置の概略構成>
図1は、一実施形態に係る立体造形システム100の概略構成を示す図である。立体造形システム100は、造形用の材料(造形用材料とも言う)を主に液体または流体の状態で供給して硬化させることで層を順次に形成して、複数の層が積層された任意の造形物を製造する。
<(1) Schematic configuration of 3D modeling apparatus>
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a three-
図1で示されるように、立体造形システム100は、データ作成装置1および立体造形装置2を備えている。
As illustrated in FIG. 1, the three-
データ作成装置1は、3次元形状の造形物(立体造形物とも言う)を示すデータ(3Dデータとも言う)を取得して、該3Dデータ上で立体造形物を薄切りにして複数の薄い断面体に係る断面データを生成し、立体造形装置2に対して送信する。データ作成装置1は、例えば、パーソナルコンピュータ等であれば良く、3Dデータは、例えば、CADデータ等であれば良い。着色のためのカラー情報としては、例えば、色情報を持つ3Dデータや2次元のカラーデータが立体形状に合うように位置決めされたり、立体形状に合わせた変形が施されたりしたものが使用される。
The
立体造形装置2は、制御部10、テーブル部20およびヘッド部30を備えている。
The three-
制御部10は、データ作成装置1から断面データを得て、該断面データに応じて、テーブル部20およびヘッド部30の動作を制御する。
The
テーブル部20は、保持部21、ロッド部22および駆動部23を備えている。
The
保持部21は、例えば、上面が平滑な板状の部分(プレート部とも言う)である。本実施形態では、保持部21の上面上にヘッド部30から供給される造形用材料が積層されることで、立体造形物3D1が形成される。このため、保持部21は、立体造形物3D1の形成過程において、造形用材料等によって構成される複数の層からなる積層体LP1を支持するとともに、形成された立体造形物3D1を支持する。
The holding
ロッド部22は、駆動部23の駆動に応じて、保持部21を上下方向(本実施形態では、±Z方向)に移動させる部分である。ロッド部22としては、例えば、保持部21の下面に連結される棒状の部材等が採用され得る。
The
駆動部23は、ロッド部22を上下方向に移動させる部分である。本実施形態では、駆動部23によって保持部21が上下方向に移動されることで、ヘッド部30と保持部21との上下方向における相対的な位置が変更される。例えば、保持部21上に造形用材料の層が形成される毎に、保持部21がヘッド部30から離れる方向に移動する。
The drive part 23 is a part which moves the
ヘッド部30は、ヘッド本体部30Bdおよび駆動部15を有している。ヘッド本体部30Bdには、駆動部15が設けられており、駆動部15は、例えば、第1ガイド部16に係合あるいは嵌合している。第1ガイド部16は、例えば、水平方向(本実施形態では、±X方向)に延びる棒状の部材である。そして、ヘッド部30は、例えば、ヘッド本体部30Bdに対して設けられた駆動部15が発する駆動力に応じて、第1ガイド部16の長手方向に沿って移動する。これにより、ヘッド部30が、主走査方向としての±X方向に走査される。
The
図2は、ヘッド部30の走査態様を例示する上面図である。図2で示されるように、第1ガイド部16は、例えば、該第1ガイド部16の長手方向の一端部に設けられた駆動部16aと、該第1ガイド部16の長手方向の他端部に設けられた駆動部16bを有している。なお、本実施形態では、一端部は、−X側の端部であり、他端部は、+X側の端部である。例えば、駆動部16aは、第2ガイド部17aに係合あるいは嵌合しており、駆動部16bは、第3ガイド部17bに係合あるいは嵌合している。第2および第3ガイド部17a,17bは、例えば、相互に平行な方向(本実施形態では、±Y方向)に延びる棒状の部材である。そして、ヘッド部30は、例えば、駆動部16a,16bが発する駆動力に応じて、第2および第3ガイド部17a,17bの長手方向に沿って移動する。これにより、ヘッド部30が、主走査方向に直交する副走査方向としての±Y方向に走査される。
FIG. 2 is a top view illustrating a scanning mode of the
すなわち、例えば、駆動部15,16a,16bによって、ヘッド部30が、主走査方向としての±X方向に沿った一往復の移動と、副走査方向としての±Y方向に沿った若干のシフトとを繰り返すことで、保持部21の上方において2次元的に走査され得る。
That is, for example, the
図1に示すようにヘッド本体部30Bdは、供給部11、成形部12、硬化部13および色付与部14を備えている。
As shown in FIG. 1, the head
ここで、ヘッド部30の2次元的な走査によって、成形部12は、積層体LP1の上面に対して離間した状態で、該上面に沿って主走査方向(第1方向とも言う)および該第1方向と交差する副走査方向(第2方向とも言う)に、該上面に対して相対的に移動する。これにより、成形部12を多数設ける必要性がなくなり、成形部12の数が低減され得る。このため、立体造形装置2の装置構成の簡略化ならびに小型化が図られ得る。
Here, the two-dimensional scanning of the
また、ヘッド部30の2次元的な走査によって、供給部11は、積層体LP1の上面に対して離間した状態で、該上面に沿って主走査方向(第3方向とも言う)および該第3方向と交差する副走査方向(第4方向とも言う)に、該上面に対して相対的に移動する。これにより、供給部11を多数設ける必要性がなくなり、供給部11の数が低減され得る。このため、立体造形装置2の装置構成の簡略化ならびに小型化が図られ得る。
In addition, the
そして、ここでは、積層体LP1の上面に対して離間した状態で該上面に沿って相対的に移動する移動体としての同一のヘッド本体部30Bdに、供給部11および成形部12が設けられている。これにより、供給部11および成形部12を移動させる機構の簡略化が図られ、立体造形装置2の装置構成の更なる簡略化ならびに小型化が図られ得る。
Here, the
供給部11は、造形用材料を供給することで該造形用材料によって形成される層を順次に積層させる。ここで、造形用材料としては、例えば、紫外線の照射に応じて硬化する樹脂(紫外線硬化性樹脂とも言う)および熱の付与に応じて硬化する樹脂(熱硬化性樹脂とも言う)等が採用され得る。供給部11は、例えば、造形用材料を液体または流体の状態で、保持部21上に供給する。供給部11では、例えば、インクジェット方式等の供給方式によって、造形用材料が、保持部21上の適切な位置に吐出される。
The
ここで、積層体LP1を構成している造形用材料は、例えば、液体あるいは流体の状態を維持した状態で積層される。インクジェット方式の供給方式が採用される場合、例えば、供給部11に設けられる造形用材料を吐出する孔(吐出孔とも言う)は、1つであっても良いし、2以上であっても良い。なお、供給部11が多数の吐出孔を有する場合には、ヘッド部30の主走査方向における一回の走査によって、例えば、30〜50mmの幅で造形用材料の層が形成される構成等が考えられる。
Here, the modeling material which comprises the laminated body LP1 is laminated | stacked in the state which maintained the state of the liquid or the fluid, for example. In the case where an ink jet method is employed, for example, the number of holes (also referred to as discharge holes) for discharging the modeling material provided in the
また、造形用材料として、例えば、ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer)樹脂あるいはポリ乳酸(PLA)樹脂等といった熱可塑性樹脂が採用されても良い。これらの樹脂は、熱せられた状態では流動性を有するが、常温に保持されると直ぐに硬化するタイプ(常温硬化タイプとも言う)の材料である。このような造形用材料が採用される場合、供給部11において、熱可塑性樹脂は、熱で溶融され、極細のノズルから射出されることで保持部21上に積層される。なお、常温硬化タイプの造形用材料は、例えば、100〜300℃程度まで加熱されることで、流動性を有する状態となる。
Further, as the modeling material, for example, a thermoplastic resin such as ABS (acrylonitrile butadiene styrene copolymer) resin or polylactic acid (PLA) resin may be employed. These resins are fluids that are fluid when heated, but are hardened immediately when kept at room temperature (also referred to as room temperature curing type). When such a modeling material is employed, in the
ここで、例えば、造形用材料として熱可塑性樹脂が採用される場合、供給部11が、ワイヤー状の熱可塑性樹脂(樹脂ワイヤーとも言う)がリールに巻かれたユニットを保持する手段と、樹脂ワイヤーを熱溶融させるためのヘッドにチューブ等の内側を通して該樹脂ワイヤーを安定的に供給する手段と、樹脂ワイヤーを吐出ヘッドに押し出すために樹脂ワイヤーをギア等で駆動させる手段とを備える構成が考えられる。そして、熱可塑性樹脂をそれぞれ吐出する複数のヘッドを備えたユニットを備え、立体造形物の断面データに基づく該ユニットの1回の移動において、複数本の樹脂ワイヤーの駆動が個別に制御されつつ、熱可塑性樹脂が広い幅で積層される構成が考えられる。このような構成によれば、造形用材料の積層に要する時間の短縮が図られ得る。
Here, for example, when a thermoplastic resin is employed as the modeling material, the
なお、ヘッド部30の2次元的な走査態様は、図2で示されるようなヘッド部30の走査態様に限られない。例えば、制御部10が断面データに基づいて造形用材料が積層される領域を判断し、造形用材料が積層されない領域に対応するヘッド部30の走査量を減少させる走査態様が考えられる。この場合、ヘッド部30の走査量の減少によって、積層時間の短縮が図られ得る。
The two-dimensional scanning mode of the
また、造形用材料は、樹脂だけに限られない。例えば、立体造形物の強度を上昇させたい場合には、樹脂に各種材料が混合された造形用材料が採用されても良い。例えば、樹脂に混合される材料が、金属粉等の無機材料であれば、立体造形物の硬さが上昇し得る。また、例えば、樹脂に混合される材料が、ファイバー状の繊維であれば、立体造形物の靱性が上昇し得る。ここで、ファイバー状の繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維を含む樹脂繊維、ナノセルロースファイバー等を含む植物由来の繊維等が含まれ得る。 Further, the modeling material is not limited to resin. For example, when it is desired to increase the strength of the three-dimensional model, a modeling material in which various materials are mixed in a resin may be employed. For example, if the material mixed with the resin is an inorganic material such as metal powder, the hardness of the three-dimensional structure can be increased. For example, if the material mixed with resin is a fiber-like fiber, the toughness of a three-dimensional molded item can rise. Here, as the fiber-like fibers, for example, glass fibers, resin fibers including carbon fibers, plant-derived fibers including nanocellulose fibers, and the like can be included.
成形部12は、3Dデータに基づき、供給部11によって積層された造形用材料の複数の層によって構成される積層体LP1の端部T1(図3)に接触することなく、該端部T1を成形する。成形部12による端部T1の成形方法には、例えば、成形部12によって造形用材料の層が形成された際に積層体LP1の端部T1に形成される段差部SP1の凸部Pp1(図3)を減少あるいは消滅させる成形方法、および該段差部SP1の凹部D1(図3)を埋める成形方法がある。そして、凸部Pp1を減少あるいは消滅させる成形方法には、主に2タイプの成形方法(第1,2成形方法)があり、凹部D1を埋める成型方法には、主に1タイプの成形方法(第3成形方法)がある。
Based on the 3D data, the
硬化部13は、供給部11によって積層される各層を硬化させる。ここで、硬化部13は、各層を硬化させるためのエネルギーを各層に付与する部分(エネルギー付与部とも言う)である。例えば、造形用材料が紫外線硬化性樹脂(UV硬化樹脂)である場合には、硬化部13は、造形用材料によって構成される層に紫外線を照射する。また、例えば、造形用材料が熱硬化性樹脂である場合には、硬化部13は、造形用材料によって構成される層に熱を付与する。なお、例えば、造形用材料が、常温硬化タイプの材料である場合には、硬化部13は省略されても良い。また、造形用材料として、マイクロ波または電子ビーム等を吸収し易い成分を含んだ材料を混合させたものが採用されれば、例えば、エネルギー付与部として、積層された造形用材料の各層に対してマイクロ波または電子ビーム等を照射して、各層を硬化させる構成が採用されても良い。
The curing
色付与部14は、成形部12によって積層体LP1の端部T1が成形された後に、積層体LP1の表面に着色する。これにより、良好な寸法精度と表面品質とを有する色彩を有する立体造形物3D1が迅速に造形され得る。色付与部14は、例えば、インクジェット方式等によって、着色用の材料(着色用材料とも言う)としてのインクを吐出することで、積層体LP1の表面を着色する。
The
ところで、供給部11において造形用材料を吐出する吐出口、および色付与部14において着色用材料を吐出する吐出口等と言った材料を吐出する吐出口では、材料の凝固等によって目詰まりを起こす虞がある。そこで、材料を吐出する吐出口の目詰まりを防止する防止部が設けられても良い。これにより、例えば、積層体LP1を形成する工程の間、着色のための吐出口をインクの硬化から保護することで、安定した着色が実現され得る。
By the way, in the discharge port which discharges materials, such as the discharge port which discharges the modeling material in the
例えば、造形用材料がUV硬化樹脂であり、着色用材料が紫外光の照射に応じて硬化するUVインキである場合は、造形用材料が積層される工程において、色付与部14の吐出口を覆うように、紫外光を遮光する遮光部材が非接触で配置される態様が考えられる。このとき、積層される造形用材料の各層に硬化部13から照射される紫外光が、色付与部14の吐出口に照射されず、色付与部14の吐出口の目詰まりが防止される。ここで、防止部の具体例としては、図1で示されるように、ヘッド部30に対して、回転軸14pを中心として回動自在に設けられた遮光板14s等が考えられる。この場合、遮光板14sの回動によって、色付与部14の吐出口の前面に遮光板14sが配置された状態と、色付与部14の吐出口の前面から遮光板14sが退避された状態との間で切り換えられる。また、防止部としての遮光板14sが、回動ではなく平行移動等によるスライドによって、吐出口の前面に配置された状態と、該吐出口の前面から退避された状態との間で切り換えられる態様が採用されても良い。
For example, when the modeling material is a UV curable resin and the coloring material is UV ink that is cured in response to irradiation with ultraviolet light, the discharge port of the
また、例えば、着色用材料が、色料が溶剤中に溶解および分散したインク、ならびに水溶性のインク等である場合は、例えば、色付与部14の吐出口の前面に、防止部としての非接触の密閉カバーが配置されたり、内部に溶剤や水蒸気を供給する手段が設けられたカバーが配置されたりしても良い。なお、色付与部14の吐出口から着色用材料が吐出される際には、例えば、これらのカバーが着色用材料の吐出に支障がない位置まで自動的に移動される機構を有していれば良い。
Further, for example, when the coloring material is an ink in which a colorant is dissolved and dispersed in a solvent, a water-soluble ink, or the like, for example, a non-blocking portion as a prevention portion is provided on the front surface of the discharge port of the
また、ヘッド部30から造形用材料および着色用材料等の各種材料をそれぞれ吐出する吐出口のクリーニングを行う部分(浄化部とも言う)C100が設けられても良い。これにより、例えば、造形用材料あるいは着色用材料を吐出する吐出口を、材料の吐出前にクリーニングしておくことで、目詰まりによる材料の吐出不良および吐出口付近に飛散した不要な材料の造形物への落下を減らすことにより、立体造形物の品質が安定され得る。
In addition, a portion (also referred to as a purification unit) C100 that performs cleaning of discharge ports that discharge various materials such as a modeling material and a coloring material from the
例えば、浄化部C100において、吐出口に対し、材料の吐出によるクリーニング(吐出クリーニングとも言う)、ワイプ材によるクリーニング(ワイプクリーニングとも言う)、およびスプレーによるクリーニング(スプレークリーニングとも言う)のうちの少なくとも1つのクリーニングを行う態様が考えられる。 For example, in the purification unit C100, at least one of cleaning by discharge of material (also referred to as discharge cleaning), cleaning with a wipe material (also referred to as wipe cleaning), and cleaning by spray (also referred to as spray cleaning) with respect to the discharge port. A mode of performing two cleanings is conceivable.
吐出クリーニングについては、例えば、吐出口の前面に漏斗付きの廃液タンクを配置し、吐出口からの吐出される材料を漏斗で受けて、該材料を廃液タンクに貯留する態様が考えられる。ワイプクリーニングについては、例えば、布、紙および不織布等で構成されるワイプ材によって吐出口が拭われる態様が考えられる。なお、ワイプ材は、乾燥していても良いし、洗浄液で湿らされていても良い。スプレークリーニングについては、吐出口から吐出される材料に応じた洗浄液がミストおよびベーパー等の少なくとも1つの状態で吐出口に吹き付けられる態様が考えられる。なお、スプレークリーニングについては、スプレークリーニングが施された後に、例えば、ワイプクリーニングが施されることで、スプレークリーニング後に洗浄液が吐出口に付着している状態が解消され得る。 As for the discharge cleaning, for example, a mode in which a waste liquid tank with a funnel is arranged in front of the discharge port, the material discharged from the discharge port is received by the funnel, and the material is stored in the waste liquid tank. As for the wipe cleaning, for example, a mode in which the discharge port is wiped with a wipe material made of cloth, paper, nonwoven fabric, or the like can be considered. Note that the wipe material may be dried or moistened with a cleaning liquid. As for the spray cleaning, a mode in which a cleaning liquid corresponding to a material discharged from the discharge port is sprayed on the discharge port in at least one state such as mist and vapor can be considered. In addition, about spray cleaning, after spray cleaning is performed, for example, wipe cleaning is performed, and the state where the cleaning liquid adheres to the discharge port after spray cleaning can be eliminated.
上記構成を有する立体造形装置2では、次のステップA,Bが順次に行われる工程が繰り返し行われる。これにより、例えば、順次に積層される各層の厚さが増しても、立体造形物3D1の製造速度を向上させても、非接触で積層体LP1の端部T1が成形されるため、立体造形物3D1の良好な寸法精度および表面品質と製造速度の向上とが両立し得る。
In the three-
[ステップA]供給部11によって、造形用材料が供給されることで、造形用材料によって形成される層が順次に積層される(供給ステップとも言う)。
[Step A] When the modeling material is supplied by the
[ステップB]成形部12によって、供給ステップにおいて積層された造形用材料の複数の層によって構成される積層体LP1の端部T1に接触することなく、該端部T1が成形される(成形ステップとも言う)。該成形ステップでは、例えば、供給ステップにおいて積層される各層における上部の外周部に形成されている凸部Pp1の少なくとも一部が崩されることで積層体LP1の端部T1が成形される。この場合、立体造形物3D1の表面上における多数の段差部SP1が目立たなくなる。このため、立体造形物3D1の表面品質の向上が図られ得る。
[Step B] The end portion T1 is formed by the forming
ところで、通常の供給ステップでは、ヘッド部30の二次元的な走査が複数回行われることで、造形用材料が繰り返し供給される。これに対し、色付与部14による積層体LP1の着色は、例えば、複数の層からなる数ミリ程度の厚さの積層体LP1に対して行われる。このため、造形用材料の積層に要する時間は、着色に要する時間より長くなってしまう。そこで、供給部11と色付与部14とが、一体的に移動するヘッド部30に搭載されずに、別々に移動可能なヘッド部に搭載されれば、供給部11を搭載したヘッド部の軽量化による走査速度の向上が図られ得る。そして、その結果、造形用材料の積層に要する時間が短縮され得る。なお、このような構成が採用される場合には、供給部11が搭載されたヘッド部と、色付与部14が搭載されたヘッド部とが、移動時に相互に干渉しないように、少なくとも一方のヘッド部が適宜上下方向に移動するように構成されれば良い。
By the way, in a normal supply step, the modeling material is repeatedly supplied by performing two-dimensional scanning of the head unit 30 a plurality of times. On the other hand, the coloration of the multilayer body LP1 by the
また、段差部SP1のうちの成形部12によって成形される領域(成形領域とも言う)については、例えば、造形のもととなる3Dデータに基づき、手動および自動の何れか1つ以上の方法で作成される。このとき、立体造形物の目的に応じて、段差部SP1を部分的に残したい場合は、該段差部SP1のうちの選択的に成形しない領域を示すデータ(領域データとも言う)が作成されても良い。
Moreover, about the area | region (it is also called a shaping | molding area | region) shape | molded by the shaping | molding
<(2)成形部による成形方法>
<(2−1)第1成形方法>
第1成形方法は、例えば、造形用材料が、紫外線硬化性樹脂あるいは熱硬化性樹脂等と言ったエネルギーの付与に応じて硬化する材料である場合に、風圧、音波および熱の何れか1つ以上の手段の組み合わせによって、段差部SP1の凸部Pp1を減少または変形させる方法である。
<(2) Molding method by molding part>
<(2-1) First molding method>
In the first molding method, for example, when the modeling material is a material that is cured in response to application of energy such as an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin, any one of wind pressure, sound wave, and heat is used. This is a method of reducing or deforming the convex portion Pp1 of the stepped portion SP1 by a combination of the above means.
ここで、凸部Pp1は、供給部11によって積層される各層の上部の外周部に形成される。そして、成形部12によって凸部Pp1の少なくとも一部が崩されることで、積層体LP1の端部T1が成形される。これにより、立体造形物3D1の表面上における多数の段差部SP1が目立たなくなる。このため、立体造形物3D1の表面品質の向上が図られ得る。
Here, the convex portion Pp <b> 1 is formed on the outer peripheral portion at the top of each layer stacked by the
図3から図5は、成形部12における第1成形方法について模式的に示す図である。
3 to 5 are diagrams schematically illustrating the first molding method in the
図3には、積層体LP1が供給部11によって形成された状態が示されている。積層体LP1は、立体造形物3D1を成す複数の層のうちの一部の層に対応するものであり、例えば、数層あるいは数層〜10層程度が積層されたものである。図3では、積層体LP1が造形用材料の複数の層L1,L2によって構成されている例が示されている。そして、この状態では、例えば、積層体LP1の外周部(端部T1)に、積層体LP1の2つの層L1,L2の境界部分の近傍に凹部D1を含む段差部SP1が形成されている。そして、積層体LP1の各層L1,L2の上部(+Z側の部分)の外周部に、凸部Pp1が形成されている。
FIG. 3 shows a state in which the stacked body LP1 is formed by the
図4には、成形部12によって凸部Pp1が崩される直前の積層体LP1の一例が模式的に示されている。図5には、成形部12によって凸部Pp1の少なくとも一部が崩された後の積層体LP1の一例が模式的に示されている。具体的には、図5には、積層体LP1の端部T1が成形されることで、該端部T1が、層L1の斜面部Sf1および層L2の斜面部Sf2で構成される成形後の斜面部Sf0となる様子が示されている。なお、図5には、崩される前の凸部Pp1の外縁が二点鎖線で描かれている。
FIG. 4 schematically shows an example of the laminated body LP1 immediately before the convex portion Pp1 is broken by the
第1成形方法が採用される場合、供給部11によって形成される各層の凸部Pp1が成形部12によって崩された後に、該各層が硬化部13によって硬化される。つまり、硬化前に、各層の凸部Pp1が崩される。このため、段差部SP1を減少あるいは消滅させた後に、例えば、発光ダイオード(LED)等で構成される紫外線(UV)ランプまたは赤外線(IR)ランプあるいはヒーター等の安価な構成によって、積層体LP1を一括して硬化させることができる。その結果、立体造形物3D1の良好な寸法精度および表面品質の向上が容易に実現され得る。
When the first molding method is employed, each layer is cured by the curing
<(2−1−1)風圧(気体の吹き付け)による成形>
図4および図5で示されるように、成形部12が、例えば、凸部Pp1に気体を吹き付けることで風圧によって凸部Pp1の少なくとも一部を崩す部分(気体供給部とも言う)12nを有する構成が採用され得る。この場合、気体の局所的な吹きつけに応じて、凸部Pp1に外力が作用し、非接触で凸部Pp1の少なくとも一部が容易に崩される。これにより、立体造形物3D1の寸法精度および表面品質が更に向上し得る。ここで使用され得る気体としては、例えば、空気および不活性ガス等が挙げられる。凸部Pp1のうちの気体が吹き付けられる領域としては、例えば、凸部Pp1の+Z側の上面部分における選択的な領域(選択的領域とも言う)Ar1が採用され得る。選択的領域Ar1は、例えば、積層体LP1を構成する各層の上面側の部分(層上部とも言う)と、該層上部の水平方向に位置する周囲の空間との境界部分を成す。換言すれば、選択的領域Ar1は、層上部の端部およびその近傍の部分に位置する。
<(2-1-1) Molding by wind pressure (gas blowing)>
As shown in FIGS. 4 and 5, the
また、供給部11によって形成された各層の凸部Pp1の少なくとも一部が成形部12によって崩される前に、該各層の上部における凸部Pp1以外の少なくとも該凸部Pp1の近傍の部分(予備硬化対象部とも言う)FL1(図6)が硬化部13によって硬化されても良い。ここでは、例えば、予備硬化対象部FL1に対して、紫外線または赤外線等の光の照射あるいは熱等の付与が選択的に行われる。
In addition, before at least a part of the convex portion Pp1 of each layer formed by the
このような構成が採用される場合、図6で示されるように、凸部Pp1の上面部分における選択的領域Ar1に気体が吹き付けられる際に、各層における選択的領域Ar1以外の領域の形状が崩れ難い。つまり、各層において、気体の吹きつけによって崩される部分と、崩されない部分との境界部分の形状が安定する。このため、積層体LP1の端部T1における必要以上の成形が抑制され、立体造形物3D1の寸法精度および表面品質が更に向上し得る。 When such a configuration is employed, as shown in FIG. 6, when gas is blown to the selective region Ar1 in the upper surface portion of the convex portion Pp1, the shape of the regions other than the selective region Ar1 in each layer collapses. hard. That is, in each layer, the shape of the boundary portion between the portion collapsed by the gas blowing and the portion not collapsed is stabilized. For this reason, molding more than necessary at the end T1 of the laminated body LP1 is suppressed, and the dimensional accuracy and surface quality of the three-dimensional structure 3D1 can be further improved.
なお、例えば、造形用材料がゲル状等の高粘度のものであれば、予備硬化対象部FL1の選択的な硬化が施されなくても、気体が吹き付けによって各層における選択的領域Ar1以外の領域の形状が崩され難い。ここでは、例えば、1層毎に予備硬化対象部FL1が硬化され、数層が積層される毎に、気体の吹き付けによって、凸部Pp1の少なくとも一部が崩される態様が考えられる。 Note that, for example, if the modeling material has a high viscosity such as a gel, a region other than the selective region Ar1 in each layer by blowing gas even if the precuring target portion FL1 is not selectively cured. The shape of is difficult to collapse. Here, for example, a mode in which at least a part of the convex portion Pp1 is collapsed by gas blowing every time the preliminary-curing target portion FL1 is cured for each layer and several layers are laminated can be considered.
ここで、予備硬化対象部FL1に光または熱を選択的に照射するために、硬化部13が、積層体LP1の全体を硬化させる部分と予備硬化対象部FL1を硬化させる部分とを、共通の構成で実現する態様、あるいは別の構成で実現する態様の何れが採用されても良い。そして、硬化部13に、例えば、微小なミラーが1次元的あるいは2次元的に配列されたもの(例えば、DMD:Digital Micromirror Device等)が配置された構成が採用され得る。また、硬化部13に、微小な回折格子が1次元的または2次元的に配列されたもの(例えば、GLV[登録商標]:Grating Light Value)が配置される構成が採用されても良い。また、例えば、ガルバノミラー等で光線を偏向させる構成が採用されても良いし、結晶構造を有する光学素子に対する電圧の印加に応じて該光学素子の屈折率が変化することで光線が偏向される構成が採用されても良い。
Here, in order to selectively irradiate the precuring target part FL1 with light or heat, the curing
ところで、成形部12の気体供給部12nから供給される気体が選択的領域Ar1に付与する圧力および該圧力の分布は、例えば、凸部Pp1のうちの崩される領域の大きさ、形状および粘度等に合わせて調整される。なお、ここで、例えば、造形用材料が熱硬化性の材料でない場合には、気体供給部12nから供給される気体の温度が、積層体LP1の端部T1を構成している造形用材料の表面温度よりも高ければ、造形用材料の粘度が低下して、凸部Pp1が崩れ易くなる。つまり、成形部12による積層体LP1の端部T1の成形が容易となり得る。
By the way, the pressure applied to the selective region Ar1 by the gas supplied from the
図7は、気体供給部12nの一構成例を示す図である。気体供給部12nとしては、例えば、1次元的あるいは2次元的に配列された複数の気体供給管N1〜N5を有する構造が採用され得る。気体供給管N1〜N5は、例えば、気体を供給するパイプ状の構成を有する。図7には、長手方向(Z方向)が略平行となるようにY方向に一列に配列された5本の気体供給管N1〜N5を有する気体供給部12nが例示されている。該気体供給部12nでは、各気体供給管N1〜N5からの気体の吐出の有無あるいは気体の吐出量が制御され得る。例えば、各気体供給管N1〜N5に気体が供給され、各気体供給管N1〜N5に設けられた流量制御部VL1によって、各気体供給管N1〜N5の吐出孔から吐出される気体の有無あるいは気体の吐出量がそれぞれ制御され得る。ここで、流量制御部VL1のタイプとしては、例えば、ソレノイドまたはピエゾ素子による駆動力に応じて開閉するタイプ、あるいは吐出孔以外の領域に気体を逃がすタイプが挙げられる。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the
図8は、図7で示された気体供給部12nから供給される気体の圧力分布の一例を示す図である。図8では、気体の圧力の高低を示す曲線が、太い実線で示されている。また、図8では、曲線が下方向(本願明細書では−Z方向)にある程、圧力が高く、逆に曲線が上方向(本願明細書では+Z方向に)にある程、圧力が小さい状態が示す。図8で示される圧力分布は、気体供給管N1〜N5からそれぞれ吐出される気体の圧力が直接的に反映されたものとなっており、位置によって圧力が連続的ではなく急激変化している。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the pressure distribution of the gas supplied from the
また、図9は、気体供給部12nの複数の気体供給管N1〜N5の吐出孔に対して1つの気体混合部SN1が設けられている態様を例示する図である。図10は、気体混合部SN1の一構成例を示す断面図である。気体混合部SN1は、例えば、複数の気体供給管N1〜N5が配列されるY方向に延びるスリット状の空間が−Z方向に延在し、−Z側の下端部にスリット状の開口部を有する。このような気体混合部SN1の存在により、各気体供給管N1〜N5から吐出される気体が、気体混合部SN1内である程度混合される。これにより、各気体供給管N1〜N5から吐出される気体の圧力分布が連続的に変化するようになる。
Moreover, FIG. 9 is a figure which illustrates the aspect by which one gas mixing part SN1 is provided with respect to the discharge hole of the several gas supply pipes N1-N5 of the
図11は、図9で示された気体供給部12nから供給される気体の圧力分布の一例を示す図である。図11では、図8と同様に、気体の圧力の高低を示す曲線が、太い実線で示されており、曲線が下方向(本願明細書では−Z方向)にある程、圧力が高く、逆に曲線が上方向(本願明細書では+Z方向に)にある程、圧力が小さい状態を示す。図11で示される圧力分布は、気体供給管N1〜N5からそれぞれ吐出される気体の圧力が気体混合部SN1である程度混合されたものとなっており、位置によって圧力が連続的に変化している。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the pressure distribution of the gas supplied from the
図12は、各気体供給管N1〜N5における流量制御の一態様を示す図である。ここでは、気体供給管N1を例にとって説明する。気体供給管N1は、上流部En1から下流部Ex1に至る内部空間Sc1に設けられた流量制御部VL1を有している。流量制御部VL1は、1つの弁座部S1と複数の弁体部St1〜St3とを備えている。弁座部S1は、気体供給管N1の内壁に設けられ、±Z方向に貫通する複数の貫通孔H1〜H3を有している。複数の弁体部St1〜St3は、複数の貫通孔H1〜H3の上流側に配置され、±Z方向に移動することで、複数の貫通孔H1〜H3をそれぞれ開閉する。 FIG. 12 is a diagram illustrating one mode of flow rate control in each of the gas supply pipes N1 to N5. Here, the gas supply pipe N1 will be described as an example. The gas supply pipe N1 has a flow rate control unit VL1 provided in an internal space Sc1 from the upstream portion En1 to the downstream portion Ex1. The flow rate control unit VL1 includes one valve seat portion S1 and a plurality of valve body portions St1 to St3. The valve seat S1 is provided on the inner wall of the gas supply pipe N1, and has a plurality of through holes H1 to H3 that penetrate in the ± Z directions. The plurality of valve body portions St1 to St3 are arranged on the upstream side of the plurality of through holes H1 to H3, and move in the ± Z directions to open and close the plurality of through holes H1 to H3, respectively.
このような構成を有する気体供給管N1では、複数の貫通孔H1〜H3の開閉によって、気体の流量が制御される。これにより、気体供給管N1から吐出される気体の圧力が調整され得る。また、上流部En1および下流部Ex1に気体の圧力を計測する圧力計測部Pr1,Pr2がそれぞれ設けられ、各貫通孔H1〜H3の開閉時間が調整されることで、気体供給管N1における気体の流量が調整されても良い。なお、図12で示される気体供給管N1の内部空間Sc1には、弁座部S1の下流側に、複数の貫通孔H1〜H3から吐出される気体の圧力が均一化されるチャンバー部CB1が設けられている。 In the gas supply pipe N1 having such a configuration, the gas flow rate is controlled by opening and closing the plurality of through holes H1 to H3. Thereby, the pressure of the gas discharged from the gas supply pipe N1 can be adjusted. Moreover, the pressure measuring parts Pr1 and Pr2 for measuring the gas pressure are respectively provided in the upstream part En1 and the downstream part Ex1, and the opening and closing times of the through holes H1 to H3 are adjusted, whereby the gas in the gas supply pipe N1 is adjusted. The flow rate may be adjusted. In the internal space Sc1 of the gas supply pipe N1 shown in FIG. 12, a chamber part CB1 in which the pressure of the gas discharged from the plurality of through holes H1 to H3 is made uniform is provided downstream of the valve seat part S1. Is provided.
図13は、各気体供給管N1〜N5における流量制御の他の一態様を示す図である。ここでも、気体供給管N1を例にとって説明する。図13で示される気体供給管N1は、図12で示された気体供給管N1がベースとされて、流量制御部VL1の構造が変更されたものである。ここでは、流量制御部VL1は、1つの弁座部S2と1つの弁体部St4とを備えている。弁座部S2は、気体供給管N1の内壁に設けられ、±Z方向に貫通する1つの貫通孔H4を有している。弁体部St4は、貫通孔H4の上流側に配置され、±Z方向に移動することで、貫通孔H4の上流側における開口の面積を調整する。 FIG. 13 is a diagram illustrating another aspect of the flow rate control in each of the gas supply pipes N1 to N5. Here, the gas supply pipe N1 will be described as an example. The gas supply pipe N1 shown in FIG. 13 is based on the gas supply pipe N1 shown in FIG. 12, and the structure of the flow rate control unit VL1 is changed. Here, the flow control unit VL1 includes one valve seat portion S2 and one valve body portion St4. The valve seat portion S2 is provided on the inner wall of the gas supply pipe N1, and has one through hole H4 that penetrates in the ± Z direction. The valve body St4 is arranged on the upstream side of the through hole H4 and adjusts the area of the opening on the upstream side of the through hole H4 by moving in the ± Z direction.
このような構成を有する気体供給管N1では、貫通孔H4の上流側における開口の面積が調整されることで、気体の流量が制御され、気体供給管N1から吐出される気体の圧力が調整され得る。また、上流部En1および下流部Ex1に気体の圧力を計測する圧力計測部Pr1,Pr2がそれぞれ設けられ、貫通孔H4の上流側における開口の面積が調整されることで、気体供給管N1における気体の流量が調整されても良い。 In the gas supply pipe N1 having such a configuration, by adjusting the area of the opening on the upstream side of the through hole H4, the flow rate of the gas is controlled, and the pressure of the gas discharged from the gas supply pipe N1 is adjusted. obtain. Moreover, the pressure measurement parts Pr1 and Pr2 for measuring the gas pressure are provided in the upstream part En1 and the downstream part Ex1, respectively, and the gas in the gas supply pipe N1 is adjusted by adjusting the area of the opening on the upstream side of the through hole H4. The flow rate may be adjusted.
ところで、図14で示されるように、例えば、気体供給部12nが、供給部11によって積層される各層の上面に対して傾斜する方向(傾斜方向とも言う)から凸部Pp1に気体を吹き付ける構成が採用されても良い。ここでは、気体供給部12nが上部から下部にかけて凸部Pp1の水平方向の外縁側に傾斜される態様が採用され得る。換言すれば、気体供給部12nから気体が吐出される方向が凸部Pp1の少なくとも一部を崩したい方向に近づくように、気体供給部12nが傾斜される態様が考えられる。これにより、各層の上面に沿った方向において各層の凸部Pp1およびその近傍の部分における造形用材料の流動性が高められる。このため、非接触で凸部Pp1の少なくとも一部が容易に崩され得る。なお、積層体LP1においては、実際は種々異なる方向に凸部Pp1が突出している。このため、気体供給部12nにおいて傾斜方向が変更可能である態様、あるいは傾斜方向が異なる複数の気体供給部12nが存在する態様が考えられる。
By the way, as shown in FIG. 14, for example, the
なお、気体供給部12nからの気体の吐出の有無は、瞬間的に切り替えることが難しい場合が多いと考えられる。この場合、例えば、崩す対象としての凸部Pp1の選択的領域Ar1以外の部分には、気体供給部12nから吐出される気体の圧力が極力小さくなるように制御される態様が採用される。
In addition, it is thought that there are many cases where it is difficult to instantaneously switch the presence or absence of gas discharge from the
<(2−1−2)音波の照射による成形>
図4および図5で示されるように、成形部12が、例えば、凸部Pp1に音波を照射することで凸部Pp1の少なくとも一部を崩す音波照射部12sを有する構成が採用され得る。つまり、気体供給部12nの代わりに音波照射部12sが採用されても良い。この場合、音波の局所的な照射に応じて、凸部Pp1の選択的領域Ar1に波が生じ、非接触で凸部Pp1の少なくとも一部が容易に崩される。このため、立体造形物3D1の寸法精度および表面品質が更に向上し得る。ここでは、例えば、凸部Pp1の+Z側の上面部分における選択的領域Ar1に音波が照射される。
<(2-1-2) Molding by sound wave irradiation>
As shown in FIGS. 4 and 5, for example, a configuration in which the
上述した選択的領域Ar1に気体を吹き付ける構成では、積層体LP1の窪んだ部分の選択的領域Ar1に気体が吹き付けられると、気体の流れが淀んでしまい、凸部Pp1を適切に崩すことが容易でないケースが考えられる。これに対して、選択的領域Ar1に音波が照射される構成では、積層体LP1の窪んだ部分に存在する凸部Pp1も適切に崩すことが容易に可能である。なお、例えば、成形部12が、気体供給部12nおよび音波照射部12sの両方を有し、崩す対象としての凸部Pp1が存在する位置に応じて、音波の照射と気体の吹き付けとが選択的に行われても良い。
In the configuration in which the gas is blown to the selective region Ar1 described above, when the gas is blown to the selective region Ar1 in the recessed portion of the multilayer body LP1, the gas flow is stagnant, and the convex portion Pp1 can be easily collapsed appropriately. There are cases that are not. On the other hand, in the configuration in which the selective region Ar1 is irradiated with sound waves, the convex portion Pp1 present in the recessed portion of the stacked body LP1 can be easily broken down appropriately. In addition, for example, the
また、音波照射部12sによって、崩す対象としての凸部Pp1が存在する位置に応じて、照射される音波の波長が変更される態様が考えられる。これにより、凸部Pp1を崩したい程度に応じて、適切な波長の音波が採用され得る。また、積層体LP1のうちの選択的領域Ar1以外の部分に音波が照射されないように、例えば、音波照射部12sにおいて、必要以外の音波の広がりを抑制するために、逆相の音波の放射によって音波を打ち消し合う構成が採用されても良い。これにより、音波を選択的領域Ar1に対して局所的に照射することが可能となる。このとき、マイク等の音を感知するセンサー(音感センサーとも言う)によって音波を検知して、その検知結果に応じて、逆相の音波が設定される構成が採用されても良い。このようなフィードバック制御の代わりに、シミュレーションで得られた結果に基づいて、音波の打ち消し合い等が行われる構成が採用されても良い。
Moreover, the aspect by which the wavelength of the sound wave irradiated is changed by the sound
また、音波照射部12sが複数の音源を有しており、複数の音源から発せられる音波が重なり合う特定の部分(特定部分とも言う)で、音波の強度が強められる態様が採用されても良い。また、広い波長領域の音波が存在する場合、音感センサーによって周波数毎に音波を検出し、周波数毎に音波を相殺することで、音波の周波数毎の強度が調整される構成が採用されても良い。
Moreover, the sound
図15は、音波照射部12sの一構成例を模式的に示す図である。図15で示されるように、例えば、音波照射部12sが、筒状体(ホーンとも言う)Hr1〜Hr3および音源Sp1〜Sp3を有している。筒状体Hr1〜Hr3は、一端が閉じており、該一端から他端に向けて内部空間が徐々に狭くなり、他端に開口部IJ1〜IJ3が存在している構成を有している。音源Sp1〜Sp3は、筒状体Hr1〜Hr3の一端側にそれぞれ設けられている。そして、音源Sp1〜Sp3から発せられる音波が、筒状体Hr1〜Hr3における他端の開口部IJ1〜IJ3から射出され得る。この場合、開口部IJ1〜IJ3が微小であれば、音波が微小な選択的領域Ar1に容易に照射され得る。
FIG. 15 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the sound
なお、上記筒状体Hr1〜Hr3のそれぞれの間に、隣の筒状体Hr1〜Hr3および音源Sp1〜Sp3による振動を吸収する素材(防振材とも言う)Ab1が配されていれば、選択的領域Ar1に照射される音波にノイズが混じり難い。その結果、音波の照射による凸部Pp1の崩れが適切に調整され得る。ここで、防振材Ab1としては、例えば、αゲルおよびウレタン等が挙げられる。また、ここで、筒状体Hr1〜Hr3の形状が適正化されることで、開口部IJ1〜IJ3における音波の減衰が抑制される構成が採用されても良い。なお、例えば、音波照射部12sに、種々の波長の音波をそれぞれ発生させるマルチチャンネル型の小型スピーカーユニットが採用されれば、波長毎に音波の強度が適切に調整され得る。
It is to be noted that a material (also referred to as an anti-vibration material) Ab1 that absorbs vibrations from the adjacent cylindrical bodies Hr1 to Hr3 and the sound sources Sp1 to Sp3 is arranged between the cylindrical bodies Hr1 to Hr3. Noise is unlikely to be mixed with the sound wave irradiated to the target area Ar1. As a result, the collapse of the convex portion Pp1 due to the irradiation of sound waves can be appropriately adjusted. Here, as anti-vibration material Ab1, alpha gel, urethane, etc. are mentioned, for example. Moreover, the structure by which attenuation | damping of the sound wave in opening part IJ1-IJ3 is suppressed by optimizing the shape of the cylindrical bodies Hr1-Hr3 here may be employ | adopted. For example, if a multi-channel type small speaker unit that generates sound waves of various wavelengths is employed in the sound
<(2−1−3)熱の付与による成形>
図4および図5で示されるように、成形部12が、例えば、凸部Pp1への熱の付与によって凸部Pp1の流動性を高めることで、該凸部Pp1の少なくとも一部を崩す熱付与部12hを有する構成が採用され得る。つまり、気体供給部12nおよび音波照射部12sの代わりに熱付与部12hが採用されても良い。
<(2-1-3) Molding by applying heat>
As shown in FIG. 4 and FIG. 5, for example, the
このような構成では、造形用材料が熱硬化性の材料でなければ、造形用材料の粘度が局所的に低減され、液体の表面が平滑になろうとする機能(レベリング機能とも言う)によって、凸部Pp1の少なくとも一部が崩れる。その結果、非接触で凸部Pp1の少なくとも一部が容易に崩されるため、立体造形物3D1の寸法精度および表面品質が更に向上し得る。 In such a configuration, if the material for modeling is not a thermosetting material, the viscosity of the material for modeling is locally reduced, and the function of smoothing the liquid surface (also referred to as leveling function) causes convexity. At least a part of the part Pp1 collapses. As a result, since at least a part of the convex portion Pp1 is easily broken without contact, the dimensional accuracy and surface quality of the three-dimensional structure 3D1 can be further improved.
ここでは、例えば、凸部Pp1の+Z側の上面部分における選択的領域Ar1に熱付与部12hによって熱が付与される。具体的には、例えば、赤外線レーザーあるいは発光ダイオード(LED)等によって選択的領域Ar1に光が照射されることで、選択的領域Ar1に熱が付与される。ここでは、例えば、GLV等の光学素子が用いられることで、選択的領域Ar1上に光が局所的に照射され得る。
Here, for example, heat is applied to the selective region Ar1 in the upper surface portion on the + Z side of the convex portion Pp1 by the
なお、例えば、成形部12が、気体供給部12n、音波照射部12sおよび熱付与部12hの何れか1つ以上の部分を有し、気体供給部12n、音波照射部12sおよび熱付与部12hのうちの少なくとも1つあるいは1つ以上の組み合わせによって、凸部Pp1の少なくとも一部が崩される態様が考えられる。
For example, the
ここで、予備硬化対象部FL1の硬化によって、積層体LP1の端部T1における必要以上の成形が抑制される態様の代わりに、例えば、次のような成形の態様が採用されても良い。凸部Pp1の選択的な細かい領域に、赤外線レーザーまたはLEDからの赤外光等が光学的な手段によって照射されて熱エネルギーが付与されることで、積層体LP1のうちの気体の吹き付けおよび音波の照射が施される広い領域のうちの細かい領域が精度良く崩され得る。この場合、例えば、ある程度の幅を持ったスリット状の開口部から気体を射出することで、積層体LP1に気体が吹き付けられつつ、積層体LP1の表面のうちの吹き付けられる気体の圧力が高い領域に、選択的に熱エネルギーが付与される態様が考えられる。これにより、端部T1のうち、所望のパターンで、凸部Pp1が残された部分と、凸部の少なくとも一部が崩された部分とが形成され得る。 Here, instead of the mode in which the molding of the end portion T1 of the laminated body LP1 is suppressed by the curing of the preliminary curing target portion FL1, the following molding mode may be employed, for example. The selective fine region of the convex portion Pp1 is irradiated with infrared light or infrared light from an LED by optical means to impart thermal energy, so that gas in the laminate LP1 is sprayed and sound waves are emitted. The fine area of the wide area to which the irradiation is applied can be accurately broken. In this case, for example, by injecting gas from a slit-like opening having a certain width, a gas is blown to the laminated body LP1, and the pressure of the blown gas on the surface of the laminated body LP1 is high. In addition, a mode in which thermal energy is selectively applied is conceivable. Thereby, the part in which the convex part Pp1 is left in a desired pattern and the part in which at least a part of the convex part is broken can be formed in the end part T1.
さらに、気体が吹き付けられた部分の周囲における気流の乱れを低減するために、積層体LP1に対する気体の吹き付けに応じて気体が拡がる部分に、気体が吸引される機構が設けられても良い。例えば、上方の斜め方向から積層体LP1に対して気体が吹き付けられ、積層体LP1の上面の法線(+Z方向)を挟む反対側で気体が吸引されつつ、凸部Pp1の選択的な細かい領域に、赤外線レーザーまたはLEDからの赤外光等の照射によって熱エネルギーが付与される構成が考えられる。また、例えば、断面データだけでなく、3Dデータに基づいて、形成したい立体造形物の形状に合わせて、気体を射出する開口部と、気体を吸引する吸引口部と、赤外光等の熱エネルギーを照射する照射ユニットとが、多関節のロボット等によって、3次元空間において自在に移動させることが可能な構成が採用されれば、積層体LP1を精度良く成形することが可能となる。 Furthermore, in order to reduce the turbulence of the airflow around the portion where the gas is blown, a mechanism for sucking the gas may be provided in the portion where the gas expands according to the blowing of the gas to the stacked body LP1. For example, the gas is blown to the multilayer body LP1 from the upper oblique direction, and the gas is sucked on the opposite side across the normal (+ Z direction) of the upper surface of the multilayer body LP1, while the selective fine region of the convex portion Pp1 In addition, a configuration in which thermal energy is applied by irradiation with infrared light or the like from an infrared laser or LED can be considered. In addition, for example, based on 3D data as well as cross-sectional data, an opening for injecting gas, a suction port for inhaling gas, and heat such as infrared light in accordance with the shape of the three-dimensional object to be formed If a configuration in which the irradiation unit for irradiating energy can be freely moved in a three-dimensional space by an articulated robot or the like is employed, the laminate LP1 can be formed with high accuracy.
<(2−2)第2成形方法>
第2成形方法は、例えば、造形用材料が常温硬化タイプの材料である場合に、段差部SP1の凸部Pp1を熱溶融によって減少または消滅させる方法である。
<(2-2) Second molding method>
The second molding method is, for example, a method of reducing or eliminating the convex portion Pp1 of the stepped portion SP1 by thermal melting when the modeling material is a room temperature curing type material.
この方法では、供給部11によって積層された各層が硬化することで1以上の硬化層が形成される。そして、成形部12によって、各硬化層の上部の外周部に形成されている凸部Pp1の少なくとも一部に熱が付与されることで、該凸部Pp1の少なくとも一部が溶融されて崩される。これにより、立体造形物3D1の表面上における多数の段差部SP1が目立たなくなる。このため、立体造形物3D1の表面品質の向上が図られ得る。また、例えば、造形用材料として供給後に直ぐに硬化する常温硬化タイプの材料が用いられることで、立体造形物3D1の製造速度が向上し得る。
In this method, each layer laminated by the
ここでは、まず、図3で示されるように、常温硬化タイプの造形用材料が熱せられることで、流動性を有する状態とされ、極細のノズル等から射出されることで1以上の層が積層および硬化された1以上の硬化層が形成される。常温硬化タイプの造形用材料には、上述したように、例えば、ABS樹脂あるいはポリ乳酸(PLA)樹脂等といった熱可塑性樹脂が含まれ得る。 Here, as shown in FIG. 3, first, a room temperature curing type modeling material is heated to be in a fluid state, and one or more layers are laminated by being injected from an ultrafine nozzle or the like. And one or more cured layers are formed. As described above, the room temperature curing type modeling material may include, for example, a thermoplastic resin such as an ABS resin or a polylactic acid (PLA) resin.
次に、図4および図5で示されるように、成形部12の熱付与部12hによって選択的領域Ar1に熱が付与されることで凸部Pp1の少なくとも一部が崩される。例えば、赤外線レーザーあるいは発光ダイオード(LED)等によって選択的領域Ar1に光が照射されることで、選択的領域Ar1に熱が付与される。ここで、熱付与部12hでは、選択的領域Ar1に対して局所的に熱を付与するために、例えば、微小なミラーが1次元的または2次元的に配列されたDMDが配置された構成が採用され得る。また、微小な回折格子が1次元的または2次元的に配列されたGLVが配置される構成が採用されても良い。また、例えば、ガルバノミラー等で光線を偏向させる構成が採用されても良いし、結晶構造を有する光学素子に対する電圧の印加に応じて該光学素子の屈折率が変化することで光線が偏向される構成が採用されても良い。
Next, as shown in FIGS. 4 and 5, at least a part of the convex portion Pp <b> 1 is broken by applying heat to the selective region Ar <b> 1 by the
<(2−3)第3成形方法>
第3成形方法は、例えば、積層体LP1における段差部SP1の凹部D1を充填材料で埋める方法である。
<(2-3) Third molding method>
The third molding method is, for example, a method of filling the concave portion D1 of the stepped portion SP1 in the stacked body LP1 with a filling material.
この方法では、成形部12の充填用材料供給部12zによって、充填用材料が供給されて、供給部11によって積層された2以上の層の外周部に形成されている段差部SP1の凹部D1の少なくとも一部が充填用材料で埋められて積層体LP1の端部T1が整形される。これにより、例えば、段差部SP1の凹部D1が埋められることで、凹凸が減少あるいは消滅して凹部D1が目立たなくなる。このため、立体造形物3D1の表面品質の向上が図られ得る。
In this method, the filling material is supplied by the filling
第3成形方法が採用される場合、例えば、供給部11によって形成された2以上の層が硬化部13によって硬化された後に、凹部D1の少なくとも一部が埋められる。なお、充填用材料が、2以上の層を成す造形用材料と同種の機能によって硬化するものであれば、硬化部13によって2以上の層が硬化される前に、凹部D1の少なくとも一部が埋められても良い。
When the third molding method is employed, for example, after the two or more layers formed by the
図16は、段差部SP1の凹部D1に充填用材料B1が充填される一態様を示す図である。図16には、積層体LP1が造形用材料の複数の層L1〜L3によって構成され、上下に隣接する層L1〜L3の境界部分の近傍に凹部D1を含む段差部SP1が形成されており、該凹部D1が充填用材料で埋められている様子が示されている。図16で示されるように、例えば、充填用材料供給部12zから供給される充填用材料B1によって凹部D1が埋められて、凹凸が減少あるいは消滅して斜面部Sf0が形成される。
FIG. 16 is a diagram illustrating an aspect in which the concave portion D1 of the stepped portion SP1 is filled with the filling material B1. In FIG. 16, the laminated body LP1 is configured by a plurality of layers L1 to L3 of the modeling material, and a stepped portion SP1 including a concave portion D1 is formed in the vicinity of the boundary portion between the layers L1 to L3 that are vertically adjacent to each other. A state in which the concave portion D1 is filled with a filling material is shown. As shown in FIG. 16, for example, the concave portion D1 is filled with the filling material B1 supplied from the filling
ここで、充填用材料供給部12zでは、例えば、インクジェット方式等の供給方法によって、造形用材料が液体または流体の状態で、凹部D1内の適切な位置に向けて吐出される。充填用材料B1としては、種々のものが採用可能であるが、積層体LP1を成す造形用材料と同様な材料であれば、段差部SP1をより目立たなくさせることが可能であり、例えば、樹脂等を主成分とするものが採用され得る。
Here, in the filling
また、充填用材料B1が、光を散乱させる材料(光散乱材料とも言う)であれば、段差部SP1が容易に目立たなくなるため、立体造形物3D1の表面品質の向上が容易に図られ得る。光散乱材料としては、例えば、光を散乱させるための小片が分散された透明な材料、および白色のインク等が採用され得る。小片としては、例えば、酸化チタン、酸化ケイ素(シリカ)、樹脂(ポリマー)およびカルシウム等の光を散乱する粒子、ならびにガラス繊維、光ファイバーおよびパルプ等の光を散乱する繊維等が挙げられる。 Further, if the filling material B1 is a material that scatters light (also referred to as a light scattering material), the stepped portion SP1 is not easily noticeable, so that the surface quality of the three-dimensional structure 3D1 can be easily improved. As the light scattering material, for example, a transparent material in which small pieces for scattering light are dispersed, white ink, and the like can be used. Examples of the small piece include particles that scatter light such as titanium oxide, silicon oxide (silica), resin (polymer), and calcium, and fibers that scatter light such as glass fiber, optical fiber, and pulp.
なお、立体造形物3D1の表面上に白色のインクで下地の層が形成されれば、立体造形物3D1の表面が綺麗に着色され得る。この場合、色付与部14によって、着色の前のタイミングにおいて、積層体LP1のうちの着色の対象となる領域に白色層が形成される態様が考えられる。但し、白色のインクは高価であるため、光を散乱させるための小片が分散された透明な材料を凹部D1内に充填させた後に、白インクの薄い層が形成されれば、立体造形物3D1の製造コストの低減と表面の良好な着色とが実現され得る。
In addition, if the base layer is formed with white ink on the surface of the three-dimensional structure 3D1, the surface of the three-dimensional structure 3D1 can be beautifully colored. In this case, a mode in which a white layer is formed in a region to be colored in the stacked body LP1 at the timing before coloring by the
<(3)色付与部による色彩の付与>
色付与部14によって、成形部12によって形成された斜面部Sf0に色彩が付与される。
<(3) Color imparting by the color imparting unit>
The
図17から図19は、斜面部Sf0に対する着色方法を説明するための図である。図17には、層L1〜L3の端部T1が成形されて、層L1の斜面部Sf1、層L2の斜面部Sf2および層L3の傾斜部Sf3で構成される斜面部Sf0が形成されている様子が示されている。ここで、例えば、図18で示されるように、斜面部Sf0上に、色付与部14によって白色のインクの層(白色インク層とも言う)WL1が形成される。そして、図19で示されるように、白色インク層WL1上に、種々のインクが塗布されて色彩を有する層(色彩層とも言う)CL1が形成される。
17 to 19 are diagrams for explaining a coloring method for the slope portion Sf0. In FIG. 17, end portions T1 of the layers L1 to L3 are formed to form a slope portion Sf0 composed of the slope portion Sf1 of the layer L1, the slope portion Sf2 of the layer L2, and the slope portion Sf3 of the layer L3. The situation is shown. Here, for example, as illustrated in FIG. 18, a white ink layer (also referred to as a white ink layer) WL <b> 1 is formed by the
但し、上述したように、成形部12によって積層体LP1の端部T1が成形されることで形成された斜面部Sf0には、立体造形物3D1の造形のためにデータ作成装置1で生成された断面データに対応しない領域が存在する。このため、例えば、データ作成装置1において、図20の破線で示されるように、立体造形物3D1を構成する各層よりも薄くなるように、3Dデータ上で立体造形物が薄切りにされて複数の断面データが生成され、斜面部Sf0上の色彩データが得られる。例えば、各層の厚さである0.5mmよりも薄い0.05mmの厚さで、3Dデータ上において立体造形物が薄切りにされる態様が考えられる。これにより、立体造形物3D1を構成する複数層の上面間の領域についても色彩データが得られる。その結果、制御部10の制御に応じて、得られた色彩データに基づいて斜面部Sf0に対して適切な色彩が付与され得る。
However, as described above, the slope portion Sf0 formed by molding the end portion T1 of the multilayer body LP1 by the
ところで、色彩データに応じて単純に斜面部Sf0が着色されると、隣り合う着色領域間で重複する部分(重複部分とも言う)が生じ、該重複部分において必要以上に濃い色彩が付与されてしまう。そこで、図21で示されるように、隣り合う着色領域間で重複する重複部分については、予め色彩の濃度を低減することで、重複部分における適切な色彩の付与が実現され得る。 By the way, when the slope portion Sf0 is simply colored according to the color data, an overlapping portion (also referred to as an overlapping portion) occurs between adjacent coloring regions, and a color that is darker than necessary is given to the overlapping portion. . Therefore, as shown in FIG. 21, regarding overlapping portions that overlap between adjacent colored regions, it is possible to realize appropriate coloration at the overlapping portions by reducing the color density in advance.
なお、図17から図20では、成形部12によって凸部Pp1の少なくとも一部が崩されて形成された斜面部Sf0に色彩が付与される態様を例示して説明したが、これに限られない。例えば、図22で示されるように、成形部12によって凹部D1が充填用材料B1によって埋められた上に、色付与部14によって、白色インク層WL1および色彩層CL1が順に積層されても良い。
17 to 20 exemplify and describe a mode in which color is imparted to the slope portion Sf0 formed by breaking at least a part of the convex portion Pp1 by the
<(4)まとめ>
以上のように、本実施形態に係る立体造形装置2では、供給部11によって造形用材料が供給されることで該造形用材料によって形成される層が順次に積層される。そして、ここで積層された造形用材料の複数の層によって構成される積層体LP1の端部T1に接触することなく、該端部T1が成形される。これにより、例えば、順次に積層される各層を厚くして製造速度を向上させても、非接触で積層体LP1の端部T1が成形される。このため、立体造形物3D1の良好な寸法精度および表面品質と製造速度の向上とが両立し得る。
<(4) Summary>
As described above, in the three-
<(5)変形例>
なお、本発明は上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
<(5) Modification>
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記一実施形態では、保持部21上に直接的に造形用材料の層が積層されることで立体造形物3D1が形成されたが、これに限られない。例えば、保持部21A上に基材BM1が保持され、該基体BM1上に造形用材料によって構成される複数の層が積層されることで、基体BM1と該基体BM1上に形成された立体造形物3D1との複合体が形成されても良い。基材BM1としては、例えば、ポスター、地図およびシール等が挙げられる。これにより、例えば、一部の特定の図柄等が盛り上がったポスターまたは地図等が実現され得る。特定の図柄には、例えば、山等を示す図柄が含まれる。
For example, in the above-described embodiment, the three-dimensional structure 3D1 is formed by directly stacking the layer of the modeling material on the holding
図23は、一変形例に係る立体造形システム100Aの概略構成を示す図である。立体造形システム100Aは、一実施形態に係る立体造形システム100がベースとされて、立体造形装置2が立体造形装置2Aに変更されたものである。具体的には、立体造形装置2Aは、立体造形装置2がベースとされて、テーブル部20が構成の異なるテーブル部20Aに変更され、センサー部40が付加されたものである。
FIG. 23 is a diagram illustrating a schematic configuration of a three-
テーブル部20Aは、保持部21A、ロッド部22a,22bおよび駆動部23a,23bを備えている。
The
保持部21Aは、基材BM1を保持する部分(基材保持部とも言う)であり、例えば、上面が平滑なプレート状の部分である。保持部21Aにおける基材BM1の保持方法については、例えば、挟持部による挟持あるいは吸引孔による吸引等が考えられる。保持部21Aは、基材BM1を保持することで、基材BM1上に形成される積層体LP1および立体造形物3D1を間接的に保持する。ロッド部22a,22bは、駆動部23a,23bの駆動に応じて、保持部21Aを上下方向に移動させる。駆動部23a,23bは、ロッド部22a,22bを上下方向に移動させる部分である。本実施形態では、駆動部23a,23bによって保持部21Aが上下方向に移動されることで、保持部21A上に保持された基材BM1とヘッド部30との上下方向における相対的な位置が変更される。例えば、基材BM1上に造形用材料の層が形成される毎に、保持部21Aおよび基材BM1がヘッド部30Aから離れる方向に移動する。
The holding
そして、供給部11によって、基材BM1上に造形用材料が供給されることで、造形用材料によって形成される層が基材BM1上に順次に積層される。ここでは、上記一実施形態と同様に、成形部12によって非接触で積層体LP1の端部T1が成形されるため、基材BM1上に造形される立体造形物3D1について良好な寸法精度および表面品質と製造速度の向上とが両立し得る。また、立体造形物の形成後に湿式のエッチング等で立体造形物の表面品質を向上させる構成が考えられるが、この構成と比較して、本変形例に係る立体造形装置2Aが採用されれば、基材BM1の品質に大きな悪影響を及ぼさない。具体的には、例えば、基材BM1が紙製等の湿気に弱い材料で構成される場合であっても、上記一実施形態における成形部12による端部T1の成形によれば、基材BM1の品質が低下し難い。
Then, when the modeling material is supplied onto the base material BM1 by the
センサー部40は、基材BM1上における立体造形物が造形される対象となる領域(造形対象領域とも言う)を特定するための情報を認識する部分(造形領域認識部とも言う)である。該センサー部40において基材BM1上における造形対象領域が認識されると、該センサー部40による認識結果に応じて、認識された造形対象領域上に造形用材料が供給部11によって供給される。これにより、造形用材料によって形成される層が造形対象領域上に順次に積層される。その結果、基材BM1上の所望の造形対象領域に良好な寸法精度と表面品質とを有する立体造形物3D1が迅速に造形され得る。
The
センサー部40は、例えば、デジタルカメラ等を搭載し、図24で示されるように、例えば、複数のマークMK1〜MK4が予め設けられた基材BM1の表面を撮影し、その撮影画像を対象とした画像処理によって、複数のマークMK1〜MK4の位置を認識する。このとき、複数のマークMK1〜MK4の位置が、仮想空間における3Dデータに係る断面データ上でも規定されていれば、実空間における造形対象領域LR1,LR2を特定するための情報としての座標情報等が認識され得る。なお、ここでは、センサー部40によって複数のマークMK1〜MK4の位置が認識されたが、これに限られない。例えば、センサー部40と制御部10との協働によって複数のマークMK1〜MK4の位置が認識されても良い。なお、図24では、十字状のマークMK1〜MK4が示されたが、これに限られず、マークMK1〜MK4は、例えば、バツ印(「×」)、丸印(「○」)、二重丸印(「◎」)および白抜きの十字印等の他の形態を有するものであっても良い。
The
また、造形対象領域LR1,LR2を特定するための情報は、例えば、2次元および3次元の領域を特定するための情報として認識され得る。具体的には、複数の角度から捉えられた2次元画像からの計算による認識、およびレーザースキャナによる認識等の少なくとも1以上の組み合わせによって、2次元および3次元の造形対象領域LR1,LR2の領域を特定するための情報が認識されれば、基材BM1が平面的であっても立体的であっても、所望の領域に対する造形用材料の積層および着色が可能となる。また、ここで、測定によって取得された2次元や3次元の領域を特定する情報(測定データとも言う)に基づき、既に造形された領域のうち、設計段階における2次元や3次元のデータ(設計データとも言う)と整合しない領域が存在していることが分かる場合がある。この場合は、設計データが造形物の測定データに合うように変形加工されることで、造形物に対する位置精度および形状精度がより高い着色が可能となる。 Information for specifying modeling object field LR1 and LR2 can be recognized as information for specifying a two-dimensional and three-dimensional field, for example. Specifically, the regions of the two-dimensional and three-dimensional modeling target regions LR1 and LR2 are obtained by a combination of at least one or more such as recognition by calculation from a two-dimensional image captured from a plurality of angles and recognition by a laser scanner. If the information for specifying is recognized, even if the base material BM1 is planar or three-dimensional, the modeling material can be laminated and colored in a desired region. In addition, here, based on information (also referred to as measurement data) for specifying a two-dimensional or three-dimensional area acquired by measurement, two-dimensional or three-dimensional data (design) in the design stage among the already shaped areas. It may be found that there is an area that does not match (also called data). In this case, the design data is deformed so as to match the measurement data of the modeled object, thereby enabling coloring with higher positional accuracy and shape accuracy with respect to the modeled object.
また、センサー部40によって、基材BM1上に既に描かれた図柄を捉えた撮影データと、3Dデータに係る断面データとが照合されることで、基材BM1上における造形対象領域LR1,LR2を特定するための情報が認識される態様が採用されても良い。
The
なお、本変形例では、例えば、基材BM1上において立体造形物3D1が形成されている領域(3次元領域とも言う)および該立体造形物3D1が形成されていない平面的な領域(2次元領域とも言う)の双方に色付与部14によって付与され得る。
In the present modification, for example, a region (also referred to as a three-dimensional region) where the three-dimensional object 3D1 is formed on the base material BM1 and a planar region where the three-dimensional object 3D1 is not formed (two-dimensional region) The
また、上記一実施形態では、同一のヘッド部30に供給部11、成形部12、硬化部13および色付与部14が設けられていたが、これに限られない。供給部11、成形部12、硬化部13および色付与部14は、別々のヘッドに設けられても良いが、供給部11、成形部12、硬化部13および色付与部14のうちの2以上の出来るだけ多くの部分が同一のヘッド部30に搭載されていれば、装置の複雑化が抑制され得る。また、立体造形物3D1上への着色が不要である場合には、色付与部14が設けられていなくても良い。さらに、例えば、常温硬化タイプの造形用材料が採用される場合には、硬化部13は設けられていなくても良い。
Moreover, in the said one Embodiment, although the
また、上記一実施形態では、供給部11、成形部12、硬化部13および色付与部14が、1つの立体造形装置2に搭載されていたが、これに限られない。例えば、造形用材料を供給することで該造形用材料によって形成される層が順次に積層された積層体LP1の端部T1に接触することなく、該端部T1を成形する成形部12を少なくとも備える立体造形用の成形装置が採用されても良い。これにより、例えば、他の装置における積層体LP1の形成において、順次に積層される各層を厚くして製造速度を向上させても、非接触で積層体LP1の端部T1が成形される。このため、立体造形物の良好な寸法精度および表面品質と製造速度の向上とが両立し得る。また、例えば、供給部11、成形部12、硬化部13および色付与部14が2以上の装置に別々に搭載されていても良い。すなわち、立体造形システム100が、立体造形物を形成するための2以上の装置で構成されていても良い。
Moreover, in the said one Embodiment, although the
ところで、例えば、他の装置で着色された平面および立体造形物が形成された基材に対して、立体造形物の形成、および該立体造形物への着色が施される態様が考えられる。例えば、積層体LP1上における着色の対象となる領域(着色対象領域とも言う)を特定するための情報を認識する部分(着色領域認識部とも言う)が設けられれば良い。このとき、色付与部14によって、着色領域認識部による認識結果に応じて着色対象領域上に着色用材料が提供されることで、着色用材料によって構成される領域が形成され得る。これにより、立体造形装置2で形成された造形物にも、他の装置で形成された造形物にも、必要な着色対象領域に精度良く着色され得る。
By the way, the aspect by which formation of a solid modeling thing and coloring to this solid modeling thing are given to a substrate in which a plane colored by other devices and a solid modeling thing were formed can be considered, for example. For example, a portion for recognizing information for specifying a region to be colored (also referred to as a coloring target region) on the stacked body LP1 may be provided. At this time, a region formed of the coloring material can be formed by providing the coloring material on the coloring target region according to the recognition result by the coloring region recognition unit by the
具体的には、例えば、立体造形システム100の立体造形装置2において、基材BM1と、断面データおよび3Dデータとの位置合わせを行うための物理的な手段が設けられても良い。ここで、物理的な手段としては、例えば、ピン等が挙げられ、該物理的な手段の移動および当接によって、立体造形物の形成および着色の対象となる領域が認識される態様が考えられる。この場合、例えば、長時間を要する造形用材料が積層される工程が別装置で行われることで、造形ならびに着色までが行われた立体造形物の完成品を製造するための生産性が向上し得る。
Specifically, for example, in the three-
ここで、例えば、携帯通信端末機器のカバー(端末カバーとも言う)等と言った立体物に対して、注文に応じて異なる立体の造形ならびに着色を行う場合を想定する。この場合、注文を管理する情報(注文管理情報とも言う)と、立体造形物の3Dデータおよび断面データならびに色彩データとが整合するように、情報を識別するためのFRタグ等と言った情報を識別するための素子(情報識別素子ても言う)を端末カバーの非印刷面に貼り付けておき、FRIDのリーダーによって情報識別素子から認識される情報に基づいて、立体造形および着色が行われる態様が考えられる。この態様によれば、情報識別素子を用いた情報の管理によって、作業ミスの低減が可能となり、立体造形物の形成および着色後の商品の識別ならびに管理が容易となる。 Here, for example, a case where a three-dimensional object such as a cover (also referred to as a terminal cover) of a mobile communication terminal device is shaped and colored differently according to an order is assumed. In this case, information such as an FR tag for identifying information so that the information for managing the order (also referred to as order management information) and the 3D data, the cross-sectional data, and the color data of the three-dimensional object are matched. A mode in which an element for identification (also referred to as an information identification element) is pasted on the non-printing surface of the terminal cover, and three-dimensional modeling and coloring are performed based on information recognized from the information identification element by the reader of FRID Can be considered. According to this aspect, management of information using the information identification element makes it possible to reduce work mistakes, and facilitates identification and management of products after formation of a three-dimensional model and coloring.
具体的には、例えば、一度に複数の端末カバーが並べられ、3Dデータおよび断面データに基づいて、異なった立体造形物の形成および着色が行われる場合に、以下のステップa〜eが順次に行われる態様が考えられる。 Specifically, for example, when a plurality of terminal covers are arranged at a time and different three-dimensional shaped objects are formed and colored based on 3D data and cross-sectional data, the following steps a to e are sequentially performed. The manner in which it is performed is conceivable.
[ステップa]各端末カバーに立体の造形および着色に応じた情報識別素子が貼付される。 [Step a] An information identification element corresponding to three-dimensional modeling and coloring is attached to each terminal cover.
[ステップb]立体の造形および着色を行う立体造形装置に複数の携帯カバーが並べられた状態で固定される。このとき、携帯カバーの固定方法としては、例えば、治具および真空吸着等を用いた機械的な固定等が考えられる。 [Step b] A plurality of portable covers are fixed in a three-dimensional modeling apparatus that performs three-dimensional modeling and coloring. At this time, as a method of fixing the mobile cover, for example, mechanical fixing using a jig and vacuum suction or the like can be considered.
[ステップc]リーダーを介して制御部10によって、各端末カバーに貼付された情報識別素子から情報が認識されることで、立体造形物の3Dデータおよび断面データならびに色彩データが取得され、カメラやレーザースキャナ等によって、造形および着色の対象となる2次元領域および3次元領域が認識される。
[Step c] 3D data, cross-sectional data, and color data of the three-dimensional structure are acquired by the information recognized from the information identification element affixed to each terminal cover by the
[ステップd]ステップcで得られた情報から、造形用材料が積層される領域の情報、積層体の端部が成形される領域、積層体のうちの着色が行われる領域が算出され、造形および着色に係るデータが準備される。 [Step d] From the information obtained in step c, information on the region where the modeling material is laminated, the region where the end of the laminate is molded, and the region where coloring is performed in the laminate are calculated, and the modeling is performed. And data on coloring are prepared.
[ステップe]ステップdで準備されたデータに基づいて、複数の携帯カバーが、一体の造形および着色の対象物として造形および着色が施されることで、造形および着色を行うためのヘッドの無駄な移動量が低減され、作業時間の短縮が図られ得る。 [Step e] Based on the data prepared in Step d, a plurality of portable covers are shaped and colored as an object for integrated modeling and coloring, so that the head for modeling and coloring is wasted Therefore, the amount of movement can be reduced and the working time can be shortened.
また、上記一実施形態では、立体造形物3D1を成す複数の層のうちの一部の層に対応する積層体LP1について、成形部12によって端部T1が成形されたが、これに限られない。例えば、立体造形物3D1を成す全ての層に対応する積層体LP1について、成形部12によって端部T1が成形する態様が採用されても良い。具体的には、常温硬化タイプの造形用材料が採用される場合には、立体造形物3D1に対応する積層体LP1が形成された後に成形部12によって端部T1が成形される態様が採用され得る。但し、立体造形物3D1を成す複数の層のうちの一部の層に対応する積層体LP1毎に端部T1が成形される態様が採用されれば、積層体LP1の高さ方向の凹凸に応じた成形部12の制御が容易となり得る。
Moreover, in the said one Embodiment, although the edge part T1 was shape | molded by the shaping | molding
また、上記一実施形態では、テーブル部20,20Aの保持部21,21Aが上下方向に移動することで、テーブル部20,20Aとヘッド部30との距離が調整されたが、これに限られない。例えば、テーブル部20,20Aが固定され、ヘッド部30が上下方向に移動しても良いし、テーブル部20,20Aとヘッド部30の双方が上下方向に移動しても良い。
In the above-described embodiment, the distance between the
また、上記一実施形態では、ヘッド部30が、保持部21の上方において2次元的に走査されたが、これに限られない。例えば、立体造形物3D1の幅が小さいか、あるいはヘッド部30において幅広く供給部11、成形部12、硬化部13および色付与部14が設けられている場合には、ヘッド部30が一方向にのみ走査される態様(一次元走査とも言う)が採用されても良い。
Moreover, in the said one Embodiment, although the
また、上記一実施形態に係る立体造形システム100および上記一変形例に係る立体造形システム100Aでは、造形用材料が硬化されることで、上方に行くに従って狭まっている形状(例えば、上に凸のテーパー状)を有する立体造形物が形成された。しかしながら、これに限られない。例えば、造形用材料が、立体造形物を構成するための第1造形用材料(モデル材とも言う)と、立体造形物の形成後に除去が可能な第2造形用材料(サポート材とも言う)とを含んでいても良い。この場合、モデル材の積層によって形成された積層体のうちの下方に行くに従って狭まっている形状(例えば、下に凸の逆テーパー状)の部分が、サポート材による下方から支持によって形成され得る。なお、サポート材は、例えば、立体造形物の形成後であって着色後に除去されるものであっても良い。
Further, in the three-
このような構成では、例えば、サポート材の積層によって該サポート材の積層体が形成され、該積層体の端部が成形された後に、サポート材で構成される積層体の間隙にモデル材が供給されることで、立体造形物が形成される態様が考えられる。このような態様が採用されても、逆テーパー状の部分を有する立体造形物の良好な寸法精度および表面品質と製造速度の向上とが両立し得る。 In such a configuration, for example, the support material laminate is formed by laminating the support material, and after the end of the laminate is formed, the model material is supplied to the gap between the support materials. By doing so, a mode in which a three-dimensional modeled object is formed can be considered. Even if such an aspect is adopted, it is possible to achieve both good dimensional accuracy and surface quality of the three-dimensional modeled object having an inversely tapered portion and an improvement in manufacturing speed.
ここで、サポート材としては、例えば、水膨潤ゲル、ワックス、熱可塑性樹脂、水溶性材料、溶解性材料等の除去可能な材料が採用され得る。サポート材を除去する手法としては、例えば、水溶、加熱、化学反応、水圧洗浄等の動力洗浄および電磁波の照射等による溶解、あるいは熱膨張の差を利用した分離等の手法が採用され得る。 Here, as the support material, for example, a removable material such as a water-swelling gel, wax, thermoplastic resin, water-soluble material, or soluble material may be employed. As a technique for removing the support material, for example, a technique such as water washing, heating, chemical reaction, power washing such as hydraulic washing, dissolution by electromagnetic wave irradiation, or separation using a difference in thermal expansion may be employed.
図25は、他の一変形例に係る立体造形システム100Bの概略的な構成を模式的に示す図である。立体造形システム100Bは、上記一変形例に係る立体造形システム100Aがベースとされて、立体造形装置2が立体造形装置2Bに変更されたものである。立体造形装置2Bは、上記一変形例に係るヘッド部30が、ヘッド部30Bに変更されたものであり、該ヘッド部30Bは、上記ヘッド部30のうちの供給部11が、第1供給部11aと第2供給部11bとを有する供給部11Bに変更されたものである。第1供給部11aは、モデル材を供給する。第2供給部11bは、サポート材を供給する。
FIG. 25 is a diagram schematically illustrating a schematic configuration of a three-dimensional modeling system 100B according to another modification. The three-dimensional modeling system 100B is based on the three-
図26から図35は、立体造形システム100Bによって逆テーパー状の部分を含む立体造形物が形成される工程を模式的に示す図である。 FIG. 26 to FIG. 35 are diagrams schematically illustrating a process in which a three-dimensional object including an inversely tapered portion is formed by the three-dimensional object modeling system 100B.
まず、図26で示されるように、第2供給部11bによって、サポート材が供給されることで該サポート材によって形成される層Ls1〜Ls3が1層以上積層される。このとき、サポート材によって形成される層が2層以上順次に積層されても良い。 First, as shown in FIG. 26, when the support material is supplied by the second supply unit 11b, one or more layers Ls1 to Ls3 formed by the support material are stacked. At this time, two or more layers formed of the support material may be sequentially stacked.
次に、図27で示されるように、成形部12によって、第2供給部11bによって積層されたサポート材の複数の層によって構成される積層体LPs1の端部Ts1における段差部SPs1が、端部Ts1に接触されることなく成形される。ここでは、例えば、上記第1〜3成型方法が採用され得る。例えば、図26および図27には、段差部SPs1の凸部Pa1が崩されて、該端部Ts1が、層Ls1〜Ls3の斜面部Ss1〜Ss3で構成される成形後の斜面部Ss0となる様子が例示されている。
Next, as shown in FIG. 27, the step portion SPs1 at the end portion Ts1 of the stacked body LPs1 configured by the plurality of layers of the support material stacked by the second supply unit 11b is formed by the
次に、図28で示されるように、サポート材で構成される積層体LPs1のうちの該積層体LPs1の間隙Rs0に面した表面上であって、立体造形物の表面が形成される領域のうちの着色が必要な選択的な領域に、着色用材料が色付与部14によって付与されることで、着色層CL1が形成される。
Next, as shown in FIG. 28, the region of the multilayer body LPs <b> 1 composed of the support material on the surface facing the gap Rs <b> 0 of the multilayer body LPs <b> 1 and where the surface of the three-dimensional structure is formed. The coloring layer CL1 is formed by applying the coloring material to the selective region that needs to be colored by the
次に、図29で示されるように、立体造形物の表面において着色層CL1の発色が良好となるように、着色層CL1上に白色インクが塗布されて、白色層WL1が形成される。白色インクは、例えば、色付与部14によって形成され得る。つまり、色付与部14が、該付与部14による着色の後のタイミングにおいて、積層体LPs1上のうちの着色の対象となる領域に白色層WL1が形成される。
Next, as shown in FIG. 29, white ink is applied on the colored layer CL1 to form a white layer WL1 so that the colored layer CL1 has a good color on the surface of the three-dimensional structure. The white ink can be formed by, for example, the
次に、図30で示されるように、積層体LPs1の間隙Rs0を埋めるように、第1供給部11aによってモデル材が供給されることで、モデル材の層L03,L02,L01が順次に積層された積層体LP0が形成される。
Next, as shown in FIG. 30, the model material layers L03, L02, and L01 are sequentially stacked by supplying the model material by the
次に、図31で示されるように、モデル材の層L01の上に、第1供給部11aによってモデル材が供給されることで、モデル材の層L01の上にモデル材の層L1,L2,L3が積層された積層体LP1が形成される。
Next, as shown in FIG. 31, the model material is supplied onto the model material layer L01 by the
次に、図32で示されるように、成形部12によって、積層体LP1の端部T1が成形される。ここでは、上記第1〜3成形方法が採用され得る。
Next, as shown in FIG. 32, the end portion T <b> 1 of the multilayer body LP <b> 1 is formed by the forming
次に、図33で示されるように、積層体LP1の表面上に白インクが塗布されて、白色層WL1が形成される。白色インクは、例えば、色付与部14によって形成され得る。つまり、色付与部14が、該付与部14による着色の前のタイミングにおいて、積層体LP1上のうちの着色の対象となる領域に白色層WL1が形成される。
Next, as shown in FIG. 33, white ink is applied on the surface of the multilayer body LP1 to form a white layer WL1. The white ink can be formed by, for example, the
次に、図34で示されるように、積層体LP1上に形成された白色層WL1上に、着色用材料が色付与部14によって付与されることで、着色層CL1が形成される。
Next, as shown in FIG. 34, the coloring material CL is formed on the white layer WL1 formed on the stacked body LP1 by applying the coloring material by the
そして、図35で示されるように、サポート材からなる積層体LPs1が除去されることで、色付きの立体造形物3D1sの形成が完了される。これにより、逆テーパー状の部分まで滑らかな表面が形成され、さらに良好な着色が実現され得る。 Then, as shown in FIG. 35, the layered product LPs1 made of the support material is removed, whereby the formation of the colored three-dimensional structure 3D1s is completed. As a result, a smooth surface is formed up to the inversely tapered portion, and even better coloring can be realized.
なお、ここでは、色付与部14によって、該色付与部14による着色の前および後の両方のタイミングにおいて、積層体LPs1,LP1上のうちの着色の対象となる領域に白色層WL1が形成されたが、これに限られない。上記一実施形態のように、着色の前のタイミングにおいて、白色層WL1が形成されても良いし、逆テーパー状の部分のみに白色層WL1が形成される場合には、着色の後のタイミングにおいて白色層WL1が形成されても良い。すなわち、色付与部14によって、該色付与部14による着色の前および後の少なくとも一方のタイミングにおいて、積層体LPs1,LP1上のうちの着色の対象となる領域に白色層WL1が形成されても良い。これにより、彩度、明度、コントラスト等と言った色品質の高い着色領域が形成され得る。
Here, the white layer WL1 is formed in the region to be colored on the stacked bodies LPs1 and LP1 by the
また、上記一実施形態および各種変形例では、積層体LP1の端部T1の成形方法として、該端部T1に形成される段差部SP1の凸部Pp1を減少または消滅させる成形方法、ならびに該段差部SP1の凹部D1を埋める成形方法が採用されたが、これに限られない。端部T1の成形方法として、例えば、成形部12によって、端部T1が成形された後に、該端部T1に凹凸加工が施されても良い。これにより、端部T1が適宜変形され、成形後の端面T1における表面品質が調整され得る。ここで、凹凸加工は、凸部Pp1の減少または消滅あるいは凹部D1の埋没等によって形成された領域に、さらに凹部および凸部の少なくとも一方が形成される加工である。そして、凹凸加工としては、例えば、平滑な面に複数の凹部を規則的または不規則的に設ける加工、あるいは平滑面に革の表面のような模様を設ける加工等が採用され得る。
Further, in the above-described embodiment and various modifications, as a method for forming the end portion T1 of the laminate LP1, a forming method for reducing or eliminating the convex portion Pp1 of the step portion SP1 formed on the end portion T1, and the step Although the shaping | molding method which fills the recessed part D1 of part SP1 was employ | adopted, it is not restricted to this. As a method for forming the end portion T1, for example, after the end portion T1 is formed by the forming
ここで、凹凸加工を実現するための方法について具体例を挙げて説明する。ここでは、気体の吹き付けとレーザー光の照射との組み合わせによって凹凸加工が実現される例を挙げて説明する。なお、例えば、積層体LP1を構成する造形用材料の融点が低い場合には、レーザー光の照射のみでも凹凸加工が実現され得る。 Here, a specific example is given and demonstrated about the method for implement | achieving uneven | corrugated processing. Here, an example will be described in which concavo-convex processing is realized by a combination of gas blowing and laser light irradiation. For example, when the modeling material constituting the laminate LP1 has a low melting point, uneven processing can be realized only by laser light irradiation.
図36および図37は、一変形例に係る積層体LP1の端部T1の成形方法を説明するための図である。図36で示されるように、レーザーLz0から発せられるレーザー光が、素子Mr0によって積層体LP1の端部T1の所望の領域に対して照射される。ここで、レーザーLz0としては、例えば、赤外線のレーザー光を発するものが挙げられる。また、素子Mr0としては、例えば、DMD、GLV、結晶光学素子、ガルバノミラーおよびポリゴンミラー等が挙げられる。そして、このとき、所望の領域に、気体供給部Ai0のスリット状の開口から吐出される気体が吹き付けられる。これにより、一旦、端部T1の凸部Pp1が崩されて、図37で示されるように、層L1の斜面部Sf1、層L2の斜面部Sf2、および層L3の斜面部Sf3で構成される成形後の斜面部Sf0が形成される。ここで、吹き付けられる気体は、エアナイフ状の形態を有する。また、ここでは、端部T1の所望の領域にレーザー光が照射される時間あるいはレーザー光の強度が調整されることで、凸部Pp1が崩される量が調整され得る。その後、図37で示されるように、図36と同様な構成を有する装置によって、斜面部Sf0の所望の領域にレーザー光が照射されつつ、気体が吹き付けられることで、例えば、規則的あるいは不規則的に配された複数の穴部が形成される。 FIG. 36 and FIG. 37 are diagrams for explaining a method of forming the end portion T1 of the multilayer body LP1 according to one modification. As shown in FIG. 36, the laser beam emitted from the laser Lz0 is applied to the desired region of the end T1 of the multilayer body LP1 by the element Mr0. Here, examples of the laser Lz0 include those that emit infrared laser light. Examples of the element Mr0 include DMD, GLV, crystal optical element, galvanometer mirror, and polygon mirror. At this time, the gas discharged from the slit-shaped opening of the gas supply unit Ai0 is blown onto the desired region. As a result, the convex portion Pp1 of the end portion T1 is once broken, and as shown in FIG. 37, the slope portion Sf1 of the layer L1, the slope portion Sf2 of the layer L2, and the slope portion Sf3 of the layer L3 are formed. A slope Sf0 after forming is formed. Here, the gas to be blown has an air knife-like form. In addition, here, by adjusting the time during which the desired region of the end portion T1 is irradiated with the laser beam or the intensity of the laser beam, the amount by which the convex portion Pp1 is broken can be adjusted. Thereafter, as shown in FIG. 37, a gas is blown while irradiating a desired region of the slope portion Sf0 with a device having the same configuration as in FIG. 36, for example, regular or irregular. A plurality of holes arranged in a regular manner are formed.
図38は、他の一変形例に係る積層体LP1の端部T1の成形方法を説明するための図である。ここでは、端部T1の凸部Pp1が崩される成形と、さらなる端部T1の変形とが略同時に行われる形態について説明する。図38で示されるように、レーザーLz0から発せられるレーザー光が、インテグレーターIg0によって、進行方向に垂直な断面がある程度の面積を有する平行光であるレーザー光(面レーザー光とも言う)に変換され、素子部Dm0によって積層体LP1の端部T1の所望の領域に対して照射される。また、該所望の領域に、気体供給部Ai0のスリット状の開口から吐出される気体が吹き付けられる。このとき、素子部Dm0の第1領域Dm1によってレーザー光が端部T1の所望の領域に照射されることで、端部T1の凸部Pp1が崩された直後に、素子部Dm0の第2領域Dm2によってレーザー光が端部T1の所望の領域に照射されることで、例えば、規則的あるいは不規則的に配された複数の穴部が形成される。なお、素子部Dm0としては、DMD等と言った2次元に複数の素子が配列されたもの、および2以上のガルバノミラーで構成されたもの等が採用され得る。 FIG. 38 is a diagram for explaining a method of forming the end portion T1 of the multilayer body LP1 according to another modification. Here, a description will be given of a form in which the forming of the convex portion Pp1 of the end portion T1 and the further deformation of the end portion T1 are performed substantially simultaneously. As shown in FIG. 38, the laser light emitted from the laser Lz0 is converted by the integrator Ig0 into laser light (also referred to as surface laser light) that is parallel light having a certain area in a cross section perpendicular to the traveling direction. A desired region of the end portion T1 of the multilayer body LP1 is irradiated by the element portion Dm0. Moreover, the gas discharged from the slit-shaped opening of gas supply part Ai0 is sprayed on this desired area | region. At this time, the second region of the element portion Dm0 is immediately after the projection Pp1 of the end portion T1 is collapsed by irradiating the desired region of the end portion T1 with the laser beam by the first region Dm1 of the element portion Dm0. By irradiating the desired region of the end portion T1 with the laser beam by Dm2, for example, a plurality of holes arranged regularly or irregularly are formed. As the element portion Dm0, a two-dimensional array of elements such as a DMD, or a structure composed of two or more galvanometer mirrors may be employed.
また、上記一実施形態では、単に造形用材料が積層されたが、これに限られない。例えば、造形用材料が積層される際に、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケルおよび鉄等の金属を適宜含むような電磁波等に影響する材料の適切なパターンが、携帯通信端末機器のカバーの表面の最適化された領域に形成されても良い。これにより、携帯通信端末機器の装飾的な機能を有する部分の存在によって、電波を受け易くなる機能、あるいは電磁波の影響を抑制する機能を実現することが可能である。その結果、例えば、通信の安定性、あるいは医療機関の設備内等での使用の許容性等と言った各種性能が付与され得るため、携帯通信端末機器のカバーの価値が向上し得る。 Moreover, in the said one Embodiment, although the modeling material was simply laminated | stacked, it is not restricted to this. For example, when the modeling material is laminated, an appropriate pattern of a material that affects electromagnetic waves or the like that appropriately includes metals such as gold, silver, copper, aluminum, nickel, and iron is formed on the cover of the mobile communication terminal device. It may be formed in an optimized region of the surface. Thereby, it is possible to realize a function of easily receiving radio waves or a function of suppressing the influence of electromagnetic waves due to the presence of a portion having a decorative function of the mobile communication terminal device. As a result, for example, various performances such as the stability of communication or the admissibility of use in facilities of medical institutions can be imparted, so that the value of the cover of the mobile communication terminal device can be improved.
また、上記一実施形態では、造形用材料として、例えば、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂等が単純に採用されたが、これに限られない。例えば、硬化後の硬度に係る成分の比率が異なる複数種類の造形用材料が採用されても良い。具体的には、例えば、供給部11に、造形用材料の硬化後の硬度に係る該造形用材料の成分の比率を変更する部分(変更部とも言う)が更に含まれていれば、供給部11から複数種類の造形用材料の供給が可能となる。変更部では、例えば、複数種類の組成の材料を供給して混合することで造形用材料の成分の比率が変更され得る。このような構成が採用されれば、例えば、造形用材料の積層時または半硬化状態での積層後における選択的な領域において、例えば、単位面積あたりの硬化剤の量を網点のように変化させることで硬化剤を含む造形用材料の成分比率が変更され得る。このため、硬化後の硬度が異なる複数の材料が別々の供給部から供給されずとも、部分的に固さが異なる造形物が作成され得る。これにより、多数種類の材料および多数の供給部が準備されなくとも、硬度が異なる立体造形物が実現され得る。
In the one embodiment, for example, an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like is simply adopted as the modeling material, but is not limited thereto. For example, a plurality of types of modeling materials having different ratios of components related to the hardness after curing may be employed. Specifically, for example, if the
また、上記一実施形態では、造形用材料として、例えば、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂等が採用されたが、これに限られない。例えば、立体造形物のうち、大まかな部分が熱可塑性樹脂によって形成され、細かい部分が紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等で形成される態様も考えられる。なお、このとき、熱可塑性樹脂で形成される大まかな部分の段差部が紫外線硬化性の白色インク等で埋められる態様が採用され得る。この場合、例えば、材料コストが低い熱可塑性樹脂の使用により、立体造形物の製造コストが低減され得る。 In the above-described embodiment, for example, an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, or a thermoplastic resin is used as the modeling material, but the present invention is not limited thereto. For example, an aspect in which a rough portion of the three-dimensional model is formed of a thermoplastic resin and a fine portion is formed of an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, or the like is also conceivable. At this time, a mode in which a rough step portion formed of a thermoplastic resin is filled with ultraviolet curable white ink or the like may be employed. In this case, for example, by using a thermoplastic resin having a low material cost, the manufacturing cost of the three-dimensional structure can be reduced.
また、上記一実施形態および各種変形例において、例えば、ヘッド部30,30Aが、該ヘッド部30,30Aと分離された別の駆動部によってワイヤーやベルト等を介して駆動されても良い。
In the above-described embodiment and various modifications, for example, the
なお、上記一実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。 Needless to say, all or a part of each of the above-described embodiment and various modifications can be combined as appropriate within a consistent range.
1 データ作成装置
2,2A 立体造形装置
3D1 立体造形物
10 制御部
11 供給部
12 成形部
12h 熱付与部
12n 気体供給部
12s 音波照射部
12z 充填用材料供給部
13 硬化部
14 色付与部
14s 遮光板
20,20A テーブル部
21,21A 保持部
30,30A ヘッド部
30Bd ヘッド本体部
40 センサー部
100,100A 立体造形システム
Ar1 選択的領域
B1 充填用材料
BM1 基材
C100 浄化部
D1 凹部
FL1 予備硬化対象部
H1〜H4 貫通孔
L1〜L3 層
LP1 積層体
LR1,LR2 造形対象領域
N1〜N5 気体供給管
Pp1 凸部
SP1 段差部
T1 端部
DESCRIPTION OF
Claims (28)
前記供給部によって積層された前記造形用材料の複数の層によって構成される積層体の端部に接触することなく、該端部を成形する成形部と、
を備える立体造形装置。 A supply unit for sequentially stacking layers formed by the modeling material by supplying the modeling material;
A molding part that molds the end part without contacting the end part of the laminated body constituted by a plurality of layers of the modeling material laminated by the supply part;
3D modeling apparatus.
前記成形部が、
前記供給部によって積層された各層における上部の外周部に形成されている凸部の少なくとも一部を崩すことで前記積層体の前記端部を成形する立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1,
The molded part is
The three-dimensional modeling apparatus which shape | molds the said edge part of the said laminated body by breaking at least one part of the convex part currently formed in the upper outer peripheral part in each layer laminated | stacked by the said supply part.
前記供給部によって積層された各層を硬化させる硬化部、をさらに備え、
前記硬化部が、
前記各層の前記凸部の少なくとも一部が前記成形部によって崩された後に、該各層を硬化させる立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 2,
A curing unit that cures each layer laminated by the supply unit;
The cured portion is
A three-dimensional modeling apparatus that cures each layer after at least a part of the convex portion of each layer is broken by the molding unit.
前記硬化部が、
前記各層の前記凸部が前記成形部によって崩される前に、該各層の前記上部における前記凸部以外の少なくとも前記凸部の近傍の部分を硬化させる立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 3,
The cured portion is
A three-dimensional modeling apparatus that cures at least a portion in the vicinity of the convex portion other than the convex portion in the upper portion of each layer before the convex portion of each layer is broken by the molding portion.
前記成形部が、
前記凸部に気体を吹き付けることで前記凸部の少なくとも一部を崩す気体供給部を有する立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 2 to 4,
The molded part is
The three-dimensional modeling apparatus which has a gas supply part which destroys at least one part of the said convex part by blowing gas on the said convex part.
前記気体供給部が、
前記各層の上面に対して傾斜する方向から前記凸部の少なくとも一部に気体を吹き付ける立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 5,
The gas supply unit is
A three-dimensional modeling apparatus that blows gas onto at least a part of the convex portion from a direction inclined with respect to the upper surface of each layer.
前記成形部が、
前記凸部に音波を照射することで前記凸部の少なくとも一部を崩す音波照射部を有する立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 2 to 4,
The molded part is
A three-dimensional modeling apparatus having a sound wave irradiation unit that breaks at least a part of the convex part by irradiating the convex part with sound waves.
前記成形部が、
前記凸部への熱の付与によって前記凸部の流動性を高めることで前記凸部の少なくとも一部を崩す熱付与部を有する立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 2 to 4,
The molded part is
A three-dimensional modeling apparatus having a heat application part that breaks at least a part of the convex part by increasing fluidity of the convex part by applying heat to the convex part.
前記供給部によって積層された前記各層が硬化することで1以上の硬化層が形成され、
前記成形部が、
前記各硬化層の上部の外周部に形成されている凸部の少なくとも一部に熱を付与することで、該凸部の少なくとも一部を溶融させて崩す立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 2 to 8,
One or more cured layers are formed by curing each layer laminated by the supply unit,
The molded part is
A three-dimensional modeling apparatus that melts and collapses at least a part of the convex part by applying heat to at least a part of the convex part formed on the outer peripheral part of the upper part of each of the hardened layers.
前記成形部が、
充填用材料の供給によって、前記供給部によって積層された2以上の層の外周部に形成されている段差部の凹部の少なくとも一部を前記充填用材料で埋めて前記積層体の前記端部を成形する充填用材料供給部、を有する立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 9,
The molded part is
By supplying the filling material, at least part of the concave portion of the stepped portion formed on the outer peripheral portion of the two or more layers stacked by the supply unit is filled with the filling material, and the end portion of the stacked body is formed. A three-dimensional modeling apparatus having a filling material supply unit to be molded.
前記充填用材料が、
光を散乱させる光散乱材料を含む立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 10,
The filling material is
A three-dimensional modeling apparatus including a light scattering material that scatters light.
前記成形部が、
前記積層体の上面に対して離間した状態で、該上面に沿って第1方向および該第1方向と交差する第2方向に、該上面に対して相対的に移動する立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 11,
The molded part is
A three-dimensional modeling apparatus that moves relative to the upper surface in a first direction and a second direction intersecting the first direction along the upper surface in a state of being separated from the upper surface of the laminate.
前記供給部が、
前記積層体の上面に対して離間した状態で、該上面に沿って第3方向および該第3方向と交差する第4方向に、該上面に対して相対的に移動する立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 12,
The supply unit is
A three-dimensional modeling apparatus that moves relative to the upper surface in a third direction and a fourth direction intersecting the third direction along the upper surface in a state of being separated from the upper surface of the laminated body.
前記供給部および前記成形部が設けられており、前記積層体の上面に対して離間した状態で該上面に沿って相対的に移動する移動体、を備える立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 13,
A three-dimensional modeling apparatus comprising: a moving body provided with the supply unit and the forming unit and moving relatively along the upper surface in a state of being separated from the upper surface of the stacked body.
基材を保持する基材保持部、
を更に備え、
前記供給部が、
前記基材上に前記造形用材料を供給することで、該造形用材料によって形成される層を前記基材上に順次に積層させる立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 14,
A substrate holding part for holding the substrate,
Further comprising
The supply unit is
A three-dimensional modeling apparatus for sequentially stacking layers formed of the modeling material on the base material by supplying the modeling material on the base material.
前記基材上における造形対象領域を特定するための情報を認識する造形領域認識部、を更に備え、
前記供給部が、
前記造形領域認識部による認識結果に応じて、前記造形対象領域上に前記造形用材料を供給することで、前記造形用材料によって形成される層を前記造形対象領域上に順次に積層させる立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 15,
A modeling region recognition unit that recognizes information for specifying a modeling target region on the base material;
The supply unit is
Three-dimensional modeling in which layers formed by the modeling material are sequentially stacked on the modeling target region by supplying the modeling material onto the modeling target region according to a recognition result by the modeling region recognition unit. apparatus.
前記成形部によって前記積層体の前記端部が成形された後に、前記積層体の表面に着色する色付与部、
を更に備える立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 16,
After the end of the laminate is molded by the molding unit, a color imparting unit that colors the surface of the laminate,
A three-dimensional modeling apparatus further comprising:
前記積層体上における着色対象領域を特定するための情報を認識する着色領域認識部、
を備え、
前記色付与部が、
前記着色領域認識部による認識結果に応じて、前記着色対象領域上に着色用の材料を供給することで、該着色用の材料によって構成される領域を形成する立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 17,
A colored region recognition unit for recognizing information for specifying a coloring target region on the laminate;
With
The color imparting unit is
The three-dimensional modeling apparatus which forms the area | region comprised with this coloring material by supplying the coloring material on the said coloring object area | region according to the recognition result by the said colored area recognition part.
前記色付与部が、該色付与部による着色の前および後の少なくとも一方のタイミングにおいて、前記積層体のうちの着色の対象となる領域に白色層を形成する立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 17 or 18,
The three-dimensional model | molding apparatus in which the said color provision part forms a white layer in the area | region used as the object of coloring of the said laminated body in at least one timing before and after coloring by this color provision part.
材料を吐出する吐出口の目詰まりを防止する防止部、をさらに備える立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 19,
A three-dimensional modeling apparatus further comprising a prevention unit that prevents clogging of a discharge port that discharges a material.
材料を吐出する吐出口のクリーニングを行う浄化部、
を備える立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 19,
A purification unit for cleaning the discharge port for discharging the material;
3D modeling apparatus.
前記造形用材料が、立体造形物を構成するための第1造形用材料、および前記立体造形物の形成後に除去される第2造形用材料を含む立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 21,
The three-dimensional modeling apparatus in which the said modeling material contains the 1st modeling material for comprising a three-dimensional molded item, and the 2nd modeling material removed after formation of the said three-dimensional molded item.
前記供給部が、前記造形用材料の硬化後の硬度に係る該造形用材料の成分の比率を変更する変更部をさらに有する立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 22,
The three-dimensional model | molding apparatus in which the said supply part further has a change part which changes the ratio of the component of this modeling material which concerns on the hardness after hardening of the said modeling material.
前記成形部が、前記端部を成形した後に、該端部に凹凸加工を施す立体造形装置。 24. The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 23, wherein:
The three-dimensional modeling apparatus which performs uneven | corrugated processing to this edge part, after the said shaping | molding part shape | molds the said edge part.
(b)前記(a)ステップにおいて積層された前記造形用材料の複数の層によって構成される積層体の端部に接触することなく、該端部を成形するステップと、
を有する立体造形物の製造方法。 (a) sequentially stacking layers formed by the modeling material by supplying the modeling material;
(b) forming the end without contacting the end of the laminate composed of a plurality of layers of the modeling material laminated in the step (a);
The manufacturing method of the three-dimensional molded item which has.
前記(b)ステップにおいて、
前記(a)ステップにおいて積層された各層における上部の外周部に形成されている凸部の少なくとも一部を崩すことで前記積層体の前記端部を成形する立体造形物の製造方法。 It is a manufacturing method of the three-dimensional molded item according to claim 25,
In the step (b),
The manufacturing method of the three-dimensional molded item which shape | molds the said edge part of the said laminated body by destroying at least one part of the convex part currently formed in the outer peripheral part of the upper part in each layer laminated | stacked in the said (a) step.
前記(b)ステップにおいて、
充填用材料の供給によって、前記(a)ステップにおいて積層される2以上の層の外周部に形成されている段差部の凹部の少なくとも一部を、前記充填用材料で埋めて前記積層体の前記端部を成形する立体造形物の製造方法。 It is a manufacturing method of the solid fabrication thing according to claim 25 or claim 26,
In the step (b),
By supplying the filling material, at least part of the concave portion of the stepped portion formed in the outer peripheral portion of the two or more layers laminated in the step (a) is filled with the filling material, and A manufacturing method of a three-dimensional modeled object which forms an end.
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