JP2016135579A - Three-dimensional object molding device, production method of three-dimensional object, and program - Google Patents

Three-dimensional object molding device, production method of three-dimensional object, and program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for preventing a phenomenon in which powder body density unevenness occurs, when a next powder body layer is formed, because a part of a molding layer formed on a powder body layer becomes a recess state, relative to height of an area other than the molding layer.SOLUTION: A three-dimensional molding method comprises: forming a molding layer 30 by discharging a droplet of a molding liquid from a head, while moving a discharge unit according to molding data of a first layer; detecting height of a surface of the molding layer 30, and height of a surface of an area on which, the molding layer 30 is not formed, out of a powder body layer 31, by a height sensor 561; calculating a difference Δt between both heights, and storing; raising a molding stage 24 by the stored and held difference Δt; removing a surplus powder body 20 of a height part of the difference Δt by a flatness roller 12; and performing an operation for making heights of the surface of the molding layer 30, and the surface of the area where the molding layer 30 is not formed on the powder body layer 31, uniform.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は立体造形装置、立体造形物の生産方法、プログラムに関する。   The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus, a three-dimensional model production method, and a program.

立体造形物(三次元造形物)を造形する立体造形装置(三次元造形装置)として、例えば積層造形法で造形するものが知られている。これは、例えば、造形ステージに平坦化された金属又は非金属の粉体層を形成し、粉体層に対して造形液をヘッドから吐出して、粉体が結合された薄層の造形層を形成し、この造形層上に粉体層を形成して再度造形層を形成する工程を繰り返して、造形層を積層することで立体造形物を造形する。   As a three-dimensional modeling apparatus (three-dimensional modeling apparatus) for modeling a three-dimensional modeled object (three-dimensional modeled object), for example, one that models by a layered modeling method is known. This is because, for example, a flat metal or non-metal powder layer is formed on a modeling stage, a modeling liquid is discharged from the head onto the powder layer, and a thin modeling layer in which the powder is bonded , Forming a powder layer on this modeling layer and repeating the process of forming the modeling layer again to form a three-dimensional model by laminating the modeling layers.

従来、形成しようとする粉体層の底面が位置する平面と、平坦化ローラとの間の距離である厚み決定距離を、粉体層の厚みよりも大きい距離として、事前平坦化を実行し、その後、厚み決定距離を粉体層の厚みと一致させて、最終平坦化を実行し、粉体層を形成するものが知られている(特許文献1)。   Conventionally, pre-planarization is performed by setting a thickness determination distance, which is a distance between a flat surface on which the bottom surface of the powder layer to be formed, and the planarization roller are larger than the thickness of the powder layer, Thereafter, there is known a method in which the final flattening is performed by matching the thickness determination distance with the thickness of the powder layer to form the powder layer (Patent Document 1).

特開2014−065179号公報JP 2014-065179 A

上述したように粉体層に造形液の液滴を着弾させて造形層を形成したとき、造形液が着弾して形成された造形層(造形部分)の表面が当該造形層を含む粉体層の表面(造形層が形成されていない未造形部分の領域の表面)に対して凹んだ状態になる。   As described above, when the modeling liquid is landed on the powder layer to form the modeling layer, the surface of the modeling layer (modeling portion) formed by landing of the modeling liquid includes the modeling layer. It becomes a state dented with respect to the surface (surface of the area | region of the unshaped part in which the modeling layer is not formed).

そのため、次の粉体層を形成するときに、造形層が形成されている領域と形成されていない領域とで供給される粉体層の厚みが異なり、得られる造形物に密度ムラが生じるという課題がある。   Therefore, when the next powder layer is formed, the thickness of the powder layer supplied differs between the region where the modeling layer is formed and the region where the modeling layer is not formed, resulting in density unevenness in the resulting modeled object. There are challenges.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、造形物の品質を向上することを目的とする。   This invention is made | formed in view of said subject, and aims at improving the quality of a molded article.

上記の課題を解決するため、本発明に係る立体造形装置は、
粉体層に対して造形液の液滴を吐出して前記粉体層の粉体が結合された造形層を順次積層して立体造形物を形成する立体造形装置において、
前記造形層が形成された前記粉体層上に次層の前記粉体層を形成するとき、前記次層を形成する前に、前記造形層の表面と当該造形層が形成された前記粉体層の前記造形層が形成されていない領域の表面との高さを揃える動作を行わせる手段を備えている
構成とした。
In order to solve the above problems, the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention is:
In the three-dimensional modeling apparatus for forming a three-dimensional model by sequentially laminating a modeling layer in which the powder of the powder layer is bonded to the powder layer by discharging droplets of the modeling liquid,
When forming the next powder layer on the powder layer on which the modeling layer is formed, before forming the next layer, the surface of the modeling layer and the powder on which the modeling layer is formed It was set as the structure provided with the means to perform the operation | movement which arranges the height with the surface of the area | region where the said modeling layer of the layer is not formed.

本発明によれば、造形物の品質を向上することができる。   According to the present invention, the quality of a model can be improved.

本発明に係る立体造形装置の第1例の要部斜視説明図である。It is principal part perspective explanatory drawing of the 1st example of the three-dimensional model | molding apparatus which concerns on this invention. 同じく概略側面説明図である。It is a schematic side surface explanatory drawing similarly. 造形部の断面説明図である。It is a section explanatory view of a modeling part. 造形部の斜視説明図である。It is a perspective explanatory view of a modeling part. 制御部のブロック図である。It is a block diagram of a control part. 造形の流れの説明に供する造形部の模式的断面説明図である。It is typical sectional explanatory drawing of the modeling part with which it uses for description of the flow of modeling. 本実施形態における制御部による造形動作の制御の説明に供するフロー図である。It is a flowchart with which it uses for description of control of modeling operation | movement by the control part in this embodiment. 同造形動作の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the modeling operation. 図8に続く動作の説明に供する説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining an operation following FIG. 8. 図9に続く動作の説明に供する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining an operation following FIG. 9. 図10に続く動作の説明に供する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining an operation following FIG. 10. 図11に続く動作の説明に供する説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining an operation following FIG. 11. 図12に続く動作の説明に供する説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining an operation following FIG. 12. 立体造形装置の第2例の要部斜視説明図である。It is principal part perspective explanatory drawing of the 2nd example of a three-dimensional modeling apparatus. 同じく造形の流れと共に説明する造形部の断面説明図である。It is sectional explanatory drawing of the modeling part similarly demonstrated with the flow of modeling.

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る立体造形装置の一例について図1ないし図4を参照して説明する。図1は同立体造形装置の要部斜視説明図、図2は同じく概略側面説明図、図3は造形部の断面説明図、図4は造形部の斜視説明図である。なお、図3は造形時の状態で示している。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. An example of the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory perspective view of a main part of the three-dimensional modeling apparatus, FIG. 2 is an explanatory schematic side view, FIG. 3 is an explanatory sectional view of a modeling unit, and FIG. FIG. 3 shows a state during modeling.

この立体造形装置は、粉体造形装置(粉末造形装置ともいう。)であり、粉体(粉末)が結合された造形層30が形成される造形部1と、造形部1に造形液10を吐出して立体造形物を造形する造形ユニット5とを備えている。   This three-dimensional modeling apparatus is a powder modeling apparatus (also referred to as a powder modeling apparatus), and a modeling part 1 in which a modeling layer 30 to which powder (powder) is bonded is formed, and a modeling liquid 10 is applied to the modeling part 1. And a modeling unit 5 for discharging and modeling a three-dimensional model.

造形部1は、粉体槽11と、平坦化手段としての回転体である平坦化ローラ(リコータローラとも称される)12などを備えている。   The modeling unit 1 includes a powder tank 11, a flattening roller (also referred to as a recoater roller) 12 that is a rotating body as a flattening unit, and the like.

粉体槽11は、粉体20を供給する供給槽21と、造形物が造形される造形槽22とを有している。供給槽21の底部は供給ステージ23として鉛直方向(高さ方向)に昇降自在となっている。同様に、造形槽22の底部は造形ステージ24として鉛直方向(高さ方向)に昇降自在となっている。造形ステージ24上に立体造形物が造形される。   The powder tank 11 has a supply tank 21 for supplying the powder 20 and a modeling tank 22 in which a modeled object is modeled. The bottom of the supply tank 21 can be raised and lowered in the vertical direction (height direction) as a supply stage 23. Similarly, the bottom of the modeling tank 22 can be moved up and down in the vertical direction (height direction) as the modeling stage 24. A three-dimensional model is modeled on the modeling stage 24.

供給ステージ23はモータ27によって昇降され、造形ステージ24はモータ28によって昇降される。   The supply stage 23 is raised and lowered by a motor 27, and the modeling stage 24 is raised and lowered by a motor 28.

平坦化ローラ12は、供給槽21の供給ステージ23上に供給された粉体20を造形槽22に供給し、平坦化手段である平坦化ローラ12によって平坦化して、後述する粉体層31を形成する。   The flattening roller 12 supplies the powder 20 supplied on the supply stage 23 of the supply tank 21 to the modeling tank 22, and flattens it by the flattening roller 12 which is a flattening means, thereby forming a powder layer 31 to be described later. Form.

この平坦化ローラ12は、往復移動機構25によって、造形ステージ24のステージ面(粉体20が積載される面)に沿う方向である矢印Y方向に、ステージ面に対して相対的に往復移動可能であり、モータ26によって回転駆動される。   The flattening roller 12 can be reciprocated relative to the stage surface in the arrow Y direction, which is a direction along the stage surface of the modeling stage 24 (surface on which the powder 20 is loaded), by the reciprocating mechanism 25. And is rotationally driven by the motor 26.

造形ユニット5は、図3に示すように、造形ステージ24上の粉体層31に造形液10を吐出する1又は複数の液体吐出ヘッド(以下、「ヘッド」という。)50を有する吐出ユニット51を備えている。   As illustrated in FIG. 3, the modeling unit 5 includes a discharge unit 51 having one or more liquid discharge heads (hereinafter referred to as “heads”) 50 that discharge the modeling liquid 10 onto the powder layer 31 on the modeling stage 24. It has.

この吐出ユニット51には、シアン造形液を吐出するヘッド、マゼンタ造形液を吐出するヘッド、イエロー造形液を吐出するヘッド、ブラック造形液を吐出するヘッド、及びクリア造形液を吐出するヘッドを備える。これらのシアン造形液、マゼンタ造形液、イエロー造形液、ブラック造形液及びクリア造形液の各々を収容した複数のタンクがタンク装着部56に装着される。   The discharge unit 51 includes a head for discharging a cyan modeling liquid, a head for discharging a magenta modeling liquid, a head for discharging a yellow modeling liquid, a head for discharging a black modeling liquid, and a head for discharging a clear modeling liquid. A plurality of tanks containing each of these cyan modeling liquid, magenta modeling liquid, yellow modeling liquid, black modeling liquid, and clear modeling liquid are mounted on the tank mounting portion 56.

なお、造形ユニット5には、吐出ユニット51のヘッド50をクリーニングするヘッドクリーニング機構(図5のクリーニング装置555)なども備えている。   The modeling unit 5 also includes a head cleaning mechanism (cleaning device 555 in FIG. 5) that cleans the head 50 of the discharge unit 51.

ヘッドクリーニング機構(装置)は、主にキャップとワイパで構成される。キャップをヘッド下方のノズル面に密着させ、ノズルから造形液を吸引する。ノズルに詰まった粉体の排出や高粘度化した造形液を排出するためである。その後、ノズルのメニスカス形成(ノズル内は負圧状態である)のため、ノズル面をワイピング(払拭)する。また、ヘッドクリーニング機構は、造形液の吐出が行われない場合に、ヘッドのノズル面を覆い、粉体がノズルに混入することや造形液が乾燥することを防止する。   The head cleaning mechanism (device) is mainly composed of a cap and a wiper. The cap is brought into close contact with the nozzle surface below the head, and the modeling liquid is sucked from the nozzle. This is for discharging the powder clogged in the nozzle and discharging the modeling liquid having a high viscosity. Thereafter, the nozzle surface is wiped (wiped) for forming a meniscus of the nozzle (the inside of the nozzle is in a negative pressure state). Further, the head cleaning mechanism covers the nozzle surface of the head when the modeling liquid is not discharged, and prevents powder from being mixed into the nozzle and drying of the modeling liquid.

造形ユニット5は、図2に示すように、ガイド部材52に移動可能に保持されたスライダ部53を有し、造形ユニット5全体が矢印Y方向(副走査方向)に往復移動可能である。この造形ユニット5は、後述するモータ552を含む走査機構によって全体が矢印Y方向に往復移動される。   As shown in FIG. 2, the modeling unit 5 includes a slider portion 53 that is movably held by a guide member 52, and the entire modeling unit 5 can reciprocate in the arrow Y direction (sub-scanning direction). The modeling unit 5 is reciprocally moved in the arrow Y direction by a scanning mechanism including a motor 552 described later.

吐出ユニット51は、ガイド部材54、55で矢印X方向(主走査方向)に往復移動可能に支持され、後述するモータ550を含む走査機構によってX方向に往復移動される。   The discharge unit 51 is supported by guide members 54 and 55 so as to be reciprocally movable in the arrow X direction (main scanning direction), and is reciprocated in the X direction by a scanning mechanism including a motor 550 described later.

吐出ユニット51は、ガイド部材54、55とともに矢印Z方向に昇降可能に支持され、後述するモータ551を含む昇降機構によってZ方向に昇降される。   The discharge unit 51 is supported so as to be movable up and down in the arrow Z direction together with the guide members 54 and 55, and is moved up and down in the Z direction by a lifting mechanism including a motor 551 described later.

ここで、造形部1の詳細について上述した図3及び図4も参照して説明する。   Here, the detail of the modeling part 1 is demonstrated with reference to FIG.3 and FIG.4 mentioned above.

粉体槽11は、箱型形状をなし、供給槽21と造形槽22の2つの上面が開放された槽を備えている。供給槽21内部には供給ステージ23が、造形槽22内部には造形ステージ24がそれぞれ昇降可能に配置される。   The powder tank 11 has a box shape and includes a tank in which two upper surfaces of a supply tank 21 and a modeling tank 22 are opened. A supply stage 23 is arranged inside the supply tank 21 and a modeling stage 24 is arranged inside the modeling tank 22 so as to be movable up and down.

供給ステージ23の側面は供給槽21の内側面に接するように配置されている。造形ステージ24の側面は造形槽22の内側面に接するように配置されている。これらの供給ステージ23及び造形ステージ24の上面は水平に保たれている。   The side surface of the supply stage 23 is disposed in contact with the inner side surface of the supply tank 21. The side surface of the modeling stage 24 is disposed so as to contact the inner surface of the modeling tank 22. The upper surfaces of the supply stage 23 and the modeling stage 24 are kept horizontal.

粉体槽11の周りには、図4に示すように、上面が開放された凹形状である粉体落下口29が設けられている(図3では省略)。粉体落下口29には、粉体層を形成するときに平坦化ローラ12によって集積された余剰の粉体20が落下する。粉体落下口29に落下した余剰の粉体20は供給槽21に粉体を供給する粉体供給部内に戻される。   As shown in FIG. 4, a powder dropping port 29 having a concave shape with an open upper surface is provided around the powder tank 11 (not shown in FIG. 3). Excess powder 20 accumulated by the flattening roller 12 when the powder layer is formed falls on the powder dropping port 29. The surplus powder 20 that has fallen into the powder drop opening 29 is returned to the powder supply unit that supplies the powder to the supply tank 21.

なお、図1では図示しない粉体供給装置(粉体供給手段、図5の粉体供給装置554))は、タンク状をなし、供給槽21の上方に配置される。造形の初期動作時や供給槽21の粉体量が減少した場合に、タンク内の粉体を供給槽21に供給する。粉体供給のための粉体搬送方法としては、スクリューを利用したスクリューコンベア方式や、エアーを利用した空気輸送方式などが挙げられる。   A powder supply device (powder supply means, powder supply device 554 in FIG. 5) (not shown in FIG. 1) has a tank shape and is disposed above the supply tank 21. The powder in the tank is supplied to the supply tank 21 during the initial operation of modeling or when the amount of powder in the supply tank 21 decreases. Examples of the powder conveying method for supplying powder include a screw conveyor method using a screw and an air transportation method using air.

平坦化ローラ12は、供給槽21から粉体20を造形槽22へと移送供給して、所定の厚みの粉体層31を形成する機能を有している。   The flattening roller 12 has a function of transferring and supplying the powder 20 from the supply tank 21 to the modeling tank 22 to form a powder layer 31 having a predetermined thickness.

この平坦化ローラ12は、造形槽22及び供給槽21の内寸(即ち、粉体が供される部分又は仕込まれている部分の幅)よりも長い棒状部材であり、前述した往復移動機構25によってステージ面に沿う方向(ステージ面と平行な矢印Y方向)に往復移動される。   The flattening roller 12 is a rod-shaped member that is longer than the inner dimensions of the modeling tank 22 and the supply tank 21 (that is, the width of the portion where powder is supplied or charged), and the reciprocating mechanism 25 described above. Is reciprocated in the direction along the stage surface (in the direction of arrow Y parallel to the stage surface).

この平坦化ローラ12は、モータ26によって回転されながら、供給槽21の外側から供給槽21及び造形槽22の上方を通過するようにして水平移動し、これにより粉体20が造形槽22上へと移送供給される。   The flattening roller 12 moves horizontally from the outside of the supply tank 21 so as to pass over the supply tank 21 and the modeling tank 22 while being rotated by the motor 26, whereby the powder 20 moves onto the modeling tank 22. And transported.

また、図3に示すように、平坦化ローラ12の周面に接触して、平坦化ローラ12に付着した粉体20を除去するための粉体除去部材である粉体除去板13が配置されている。   Further, as shown in FIG. 3, a powder removing plate 13 that is a powder removing member for removing the powder 20 attached to the flattening roller 12 is disposed in contact with the peripheral surface of the flattening roller 12. ing.

粉体除去板13は、平坦化ローラ12の周面に接触した状態で、平坦化ローラ12とともに移動する。また、粉体除去板13は、平坦化ローラ12が平坦化を行うときの回転方向に回転するときにカウンタ方向になる状態で配置されている。   The powder removing plate 13 moves together with the flattening roller 12 while in contact with the peripheral surface of the flattening roller 12. Further, the powder removing plate 13 is arranged in a counter direction when the flattening roller 12 rotates in the rotation direction when flattening.

本実施形態では、造形部1の粉体槽11が供給槽21と造形槽22の二つの槽を有する構成としているが、造形槽22のみとして、造形槽22に粉体供給装置から粉体を供給して、平坦化手段で平坦化する構成とすることもできる。   In the present embodiment, the powder tank 11 of the modeling unit 1 has two tanks, a supply tank 21 and a modeling tank 22, but only the modeling tank 22 is used to supply powder from the powder supply device to the modeling tank 22. It is also possible to adopt a configuration in which the material is supplied and flattened by a flattening means.

次に、上記立体造形装置の制御部の概要について図5を参照して説明する。図5は同制御部のブロック図である。   Next, the outline | summary of the control part of the said three-dimensional modeling apparatus is demonstrated with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram of the control unit.

制御部500は、この立体造形装置全体の制御を司るCPU501と、CPU501に本発明に係わる処理を実行させるための本発明に係るプログラムを含むプログラム、その他の固定データを格納するROM502と、画像データ(印刷データ)等を一時格納するRAM503とを含む主制御部500Aを備えている。   The control unit 500 includes a CPU 501 that controls the entire three-dimensional modeling apparatus, a program that includes a program according to the present invention for causing the CPU 501 to execute processing according to the present invention, a ROM 502 that stores other fixed data, and image data A main control unit 500A including a RAM 503 for temporarily storing (print data) and the like is provided.

制御部500は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ(NVRAM)504を備えている。また、制御部500は、画像データに対する各種信号処理等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するASIC505を備えている。   The control unit 500 includes a non-volatile memory (NVRAM) 504 for holding data even when the apparatus is powered off. Further, the control unit 500 includes an ASIC 505 that processes image processing for performing various signal processing on image data and other input / output signals for controlling the entire apparatus.

制御部500は、外部の造形データ作成装置600から造形データを受信するときに使用するデータ及び信号の送受を行うためのI/F506を備えている。なお、造形データ作成装置600は、最終形態の造形物を各造形層にスライスした造形データを作成する装置であり、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成されている。   The control unit 500 includes an I / F 506 for transmitting and receiving data and signals used when receiving modeling data from the external modeling data creating apparatus 600. The modeling data creation device 600 is a device that creates modeling data obtained by slicing a final shaped model into each modeling layer, and is configured by an information processing device such as a personal computer.

制御部500は、各種センサの検知信号を取り込むためのI/O507を備えている。   The control unit 500 includes an I / O 507 for taking in detection signals of various sensors.

制御部500は、吐出ユニット51の各ヘッド50を駆動制御するヘッド駆動制御部508を備えている。   The control unit 500 includes a head drive control unit 508 that drives and controls each head 50 of the discharge unit 51.

制御部500は、吐出ユニット51を矢印X方向に移動させるX方向走査モータ550を駆動するモータ駆動部510と、造形ユニット5を矢印Y方向に移動させるY方向走査モータ552を駆動するモータ駆動部512を備えている。   The control unit 500 includes a motor driving unit 510 that drives an X-direction scanning motor 550 that moves the discharge unit 51 in the arrow X direction, and a motor driving unit that drives a Y-direction scanning motor 552 that moves the modeling unit 5 in the arrow Y direction. 512.

制御部500は、吐出ユニット51を矢印Z方向に移動(昇降)させるZ方向昇降モータ551を駆動するモータ駆動部511を備えている。なお、矢印Z方向への昇降は造形ユニット5全体を昇降させる構成とすることもできる。   The control unit 500 includes a motor drive unit 511 that drives a Z-direction lift motor 551 that moves (lifts) the discharge unit 51 in the arrow Z direction. In addition, raising / lowering to the arrow Z direction can also be set as the structure which raises / lowers the modeling unit 5 whole.

制御部500は、供給ステージ23を昇降させるモータ27を駆動するモータ駆動部513と、造形ステージ24を昇降させるモータ28を駆動するモータ駆動部514を備えている。   The control unit 500 includes a motor drive unit 513 that drives a motor 27 that raises and lowers the supply stage 23, and a motor drive unit 514 that drives a motor 28 that raises and lowers the modeling stage 24.

制御部500は、平坦化ローラ12を移動させる往復移動機構25のモータ553を駆動するモータ駆動部515と、平坦化ローラ12を回転駆動するモータ26を駆動する516を備えている。   The control unit 500 includes a motor drive unit 515 that drives the motor 553 of the reciprocating mechanism 25 that moves the flattening roller 12, and 516 that drives the motor 26 that rotationally drives the flattening roller 12.

制御部500は、供給槽21に粉体20を供給する粉体供給装置554を駆動する供給系駆動部517と、吐出ユニット51をクリーニング(メンテナンス、維持回復)するクリーニング装置555を駆動するクリーニング駆動部518を備えている。   The control unit 500 performs a cleaning drive that drives a supply system drive unit 517 that drives the powder supply device 554 that supplies the powder 20 to the supply tank 21 and a cleaning device 555 that cleans (maintains and maintains) the discharge unit 51. Part 518.

制御部500のI/O507には、粉体層31及び造形層30の表面高さを検出する高さセンサ561、環境条件としての温度及び湿度を検出する温湿度センサ560、などの検知信号やその他のセンサ類の検知信号が入力される。   The I / O 507 of the control unit 500 includes detection signals such as a height sensor 561 for detecting the surface height of the powder layer 31 and the modeling layer 30, and a temperature / humidity sensor 560 for detecting temperature and humidity as environmental conditions. Detection signals from other sensors are input.

制御部500には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル522が接続されている。   An operation panel 522 for inputting and displaying information necessary for this apparatus is connected to the control unit 500.

なお、造形データ作成装置600と立体造形装置(粉体積層造形装置)601によって造形装置が構成される。   The modeling apparatus is configured by the modeling data creating apparatus 600 and the three-dimensional modeling apparatus (powder additive modeling apparatus) 601.

次に、一般的な造形の流れについて図6も参照して説明する。図6は造形の流れの説明に供する造形部の模式的断面説明図である。   Next, a general flow of modeling will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic cross-sectional explanatory view of a modeling part for explaining the modeling flow.

造形槽22の造形ステージ24上に、1層目の造形層30が形成されている。   A first modeling layer 30 is formed on the modeling stage 24 of the modeling tank 22.

この造形層30上に次の造形層30を形成するときには、図6(a)に示すように、供給槽21の供給ステージ23を矢印Z1方向に上昇させ、造形槽22の造形ステージ24を矢印Z2方向に下降させる。   When the next modeling layer 30 is formed on the modeling layer 30, as shown in FIG. 6A, the supply stage 23 of the supply tank 21 is raised in the arrow Z1 direction, and the modeling stage 24 of the modeling tank 22 is moved to the arrow. Lower in the Z2 direction.

このとき、造形槽22の粉体層表面と平坦化ローラ12の下部(下方接線部)との間隔がΔt1となるように造形ステージ24の下降距離を設定する。この間隔Δt1が次に形成する粉体層31の厚さに相当する。間隔Δt1は、数十〜100μm程度であることが好ましい。   At this time, the descending distance of the modeling stage 24 is set so that the distance between the powder layer surface of the modeling tank 22 and the lower portion (downward tangent portion) of the flattening roller 12 is Δt1. This interval Δt1 corresponds to the thickness of the powder layer 31 to be formed next. The interval Δt1 is preferably about several tens to 100 μm.

次いで、図6(b)に示すように、供給槽21の上面レベルよりも上方に位置する粉体20を、平坦化ローラ12を順方向(矢印方向)に回転しながらY2方向(造形槽22側)に移動することで、粉体20を造形槽22へと移送供給する(粉体供給)。   Next, as shown in FIG. 6B, the powder 20 positioned above the upper surface level of the supply tank 21 is rotated in the Y2 direction (modeling tank 22) while rotating the flattening roller 12 in the forward direction (arrow direction). The powder 20 is transferred and supplied to the modeling tank 22 (powder supply).

さらに、図6(c)に示すように、平坦化ローラ12を造形槽22の造形ステージ24のステージ面と平行に移動させ、図6(d)に示すように、造形ステージ24の造形層30上で所定の厚さΔt1になる粉体層31を形成する(平坦化)。粉体層31を形成後、平坦化ローラ12は矢印Y1方向に移動されて初期位置に戻される。   Further, as shown in FIG. 6C, the flattening roller 12 is moved in parallel with the stage surface of the modeling stage 24 of the modeling tank 22, and as shown in FIG. 6D, the modeling layer 30 of the modeling stage 24 is obtained. A powder layer 31 having a predetermined thickness Δt1 is formed (flattening). After the powder layer 31 is formed, the flattening roller 12 is moved in the arrow Y1 direction and returned to the initial position.

ここで、平坦化ローラ12は、造形槽22及び供給槽21の上面レベルとの距離を一定に保って移動できるようになっている。一定に保って移動できることで、平坦化ローラ12で粉体20を造形槽22の上へと搬送させつつ、造形槽22上又は既に形成された造形層30の上に均一厚さΔt1の粉体層31を形成できる。   Here, the flattening roller 12 can move while maintaining a constant distance from the upper surface level of the modeling tank 22 and the supply tank 21. Since the powder 20 is transported onto the modeling tank 22 by the flattening roller 12 while being kept constant, the powder having a uniform thickness Δt1 is formed on the modeling tank 22 or on the already formed modeling layer 30. Layer 31 can be formed.

その後、図6(e)に示すように、吐出ユニット51のヘッド50から造形液10の液滴を吐出して、次の造形層30を積層形成する(造形)。   Thereafter, as shown in FIG. 6E, the droplet of the modeling liquid 10 is discharged from the head 50 of the discharge unit 51 to form the next modeling layer 30 in a stacked manner (modeling).

なお、造形層30は、例えば、ヘッド50から吐出された造形液10が粉体20と混合されることで、粉体20に含まれる接着剤が溶解し、溶解した接着剤同士が結合して粉体20が結合されることで形成される。   The modeling layer 30 is formed by, for example, mixing the modeling liquid 10 discharged from the head 50 with the powder 20 so that the adhesive contained in the powder 20 is dissolved and the dissolved adhesives are bonded to each other. It is formed by combining the powder 20.

次いで、上述した粉体供給・平坦化工程、ヘッドによる造形液吐出工程を繰り返して新たな造形層を形成する。このとき、新たな造形層とその下層の造形層とは一体化して三次元形状造形物の一部を構成する。   Next, a new modeling layer is formed by repeating the above-described powder supply / planarization process and modeling liquid discharging process by the head. At this time, the new modeling layer and the lower modeling layer are integrated to form a part of the three-dimensional modeled object.

以後、粉体の供給・平坦化工程、ヘッドによる造形液吐出工程を必要な回数繰り返すことによって、三次元形状造形物(立体造形物)を完成させる。   Thereafter, a three-dimensional shaped object (three-dimensional object) is completed by repeating the powder supply / flattening process and the modeling liquid discharging process by the head as many times as necessary.

次に、上記立体造形装置で使用する立体造形用粉末材料(粉体)及び造形液の一例について説明する。なお、以下で説明する粉体及び造形液に限定されるものではない。   Next, an example of the three-dimensional modeling powder material (powder) and the modeling liquid used in the three-dimensional modeling apparatus will be described. In addition, it is not limited to the powder and modeling liquid demonstrated below.

立体造形用粉末材料は、基材と、この基材を平均厚み5nm〜500nmで被覆し、造形液としての架橋剤含有水の作用により溶解し架橋可能な水溶性有機材料とを有してなる。   The powder material for three-dimensional modeling has a base material, and a water-soluble organic material that covers the base material with an average thickness of 5 nm to 500 nm and can be dissolved and cross-linked by the action of a crosslinking agent-containing water as a modeling liquid. .

この立体造形用粉末材料においては、基材を被覆する水溶性有機材料が、架橋剤含有水の作用により溶解し架橋可能であるため、水溶性有機材料に架橋剤含有水が付与されると、水溶性有機材料は、溶解すると共に、架橋剤含有水に含まれる架橋剤の作用により架橋する。   In this three-dimensional modeling powder material, since the water-soluble organic material covering the base material can be dissolved and cross-linked by the action of the cross-linking agent-containing water, when the cross-linking agent-containing water is given to the water-soluble organic material, The water-soluble organic material dissolves and is crosslinked by the action of the crosslinking agent contained in the crosslinking agent-containing water.

これにより、上記立体造形用粉末材料を用いて薄層(粉体層)を形成し、粉体層に架橋剤含有水を造形液10として吐出することで、粉体層においては、溶解した水溶性有機材料が架橋する結果、粉体層が結合硬化して造形層30が形成される。   Thus, a thin layer (powder layer) is formed using the powder material for three-dimensional modeling, and a water-soluble solution is dissolved in the powder layer by discharging the crosslinking agent-containing water as the modeling liquid 10 to the powder layer. As a result of the crosslinking of the conductive organic material, the powder layer is bonded and cured, and the modeling layer 30 is formed.

このとき、基材を被覆する水溶性有機材料の被覆量が平均厚みで5nm〜500nmであるため、水溶性有機材料が溶解したときに基材の周囲に必要最小量だけ存在し、これが架橋して三次元ネットワークを形成するため、粉体層の硬化は寸法精度良く、かつ、良好な強度をもって行われる。   At this time, since the coating amount of the water-soluble organic material covering the substrate is 5 nm to 500 nm in average thickness, when the water-soluble organic material is dissolved, it exists in the necessary minimum amount around the substrate, and this is crosslinked. In order to form a three-dimensional network, the powder layer is cured with good dimensional accuracy and good strength.

この操作を繰り返すことにより、簡便かつ効率的に、焼結等の前に型崩れが生ずることなく、寸法精度良く複雑な立体造形物を形成することができる。   By repeating this operation, it is possible to easily and efficiently form a complicated three-dimensional object with high dimensional accuracy without causing deformation before sintering or the like.

−基材−
基材としては、粉末ないし粒子の形態を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その材質としては、例えば、金属、セラミックス、カーボン、ポリマー、木材、生体親和材料、などが挙げられるが、高強度な立体造形物を得る観点からは、最終的に焼結処理が可能な金属、セラミックスなどが好ましい。
-Base material-
The substrate is not particularly limited as long as it has a powder or particle form, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the material include metals, ceramics, carbon, polymers, wood, biocompatible materials, etc., but from the viewpoint of obtaining a high-strength three-dimensional modeled object, a metal that can be finally sintered, Ceramics and the like are preferable.

金属としては、例えば、ステンレス(SUS)鋼、鉄、銅、チタン、銀などが好適に挙げられ、該ステンレス(SUS)鋼としては、例えば、SUS316Lなどが挙げられる。   As a metal, stainless steel (SUS) steel, iron, copper, titanium, silver etc. are mentioned suitably, for example, As this stainless steel (SUS) steel, SUS316L etc. are mentioned, for example.

セラミックスとしては、例えば、金属酸化物などが挙げられ、具体的には、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)、ジルコニア(ZrO)、チタニア(TiO)などが挙げられる。 Examples of ceramics include metal oxides, and specific examples include silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), titania (TiO 2 ), and the like.

カーボンとしては、例えば、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、フラーレンなどが挙げられる。   Examples of carbon include graphite, graphene, carbon nanotube, carbon nanohorn, and fullerene.

ポリマーとしては、例えば、水に不溶な公知の樹脂などが挙げられる。   Examples of the polymer include known resins that are insoluble in water.

木材としては、例えば、ウッドチップ、セルロースなどが挙げられる。   Examples of the wood include wood chips and cellulose.

生体親和材料としては、例えば、ポリ乳酸、リン酸カルシウムなどが挙げられる。   Examples of the biocompatible material include polylactic acid and calcium phosphate.

これらの材料は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   These materials may be used alone or in combination of two or more.

なお、基材として、これらの材料で形成された市販品の粒子ないし粉末を使用することができる。市販品としては、例えば、SUS316L(山陽特殊鋼製、PSS316L)、SiO(トクヤマ製、エクセリカSE−15)、AlO(大明化学工業製、タイミクロンTM−5D)、ZrO(東ソー製、TZ−B53)などが挙げられる。 As the substrate, commercially available particles or powders formed from these materials can be used. As a commercial item, for example, SUS316L (manufactured by Sanyo Special Steel, PSS316L), SiO 2 (manufactured by Tokuyama, Excelica SE-15), AlO 2 (manufactured by Daimei Chemical Co., Ltd., Tymicron TM-5D), ZrO 2 (manufactured by Tosoh Corporation, TZ-B53).

また、基材としては、水溶性有機材料との親和性を高める目的等で、公知の表面(改質)処理がされていてもよい。   The substrate may be subjected to a known surface (modification) treatment for the purpose of increasing the affinity with the water-soluble organic material.

−水溶性有機材料−
水溶性有機材料としては、水に溶解し、架橋剤の作用により架橋可能な性質を有するものであれば、換言すれば、水溶性であって架橋剤によって架橋可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
-Water-soluble organic materials-
The water-soluble organic material is not particularly limited as long as it is soluble in water and has a property capable of being crosslinked by the action of a crosslinking agent, in other words, as long as it is water-soluble and can be crosslinked by a crosslinking agent. Can be appropriately selected according to the purpose.

ここでは、水溶性有機材料の水溶性は、例えば、30℃の水100gに水溶性有機材料を1g混合して撹拌したとき、その90質量%以上が溶解するものを意味する。   Here, the water-solubility of the water-soluble organic material means that 90% by mass or more of the water-soluble organic material dissolves when 1 g of the water-soluble organic material is mixed with 100 g of water at 30 ° C. and stirred.

また、水溶性有機材料としては、その4質量%(w/w%)水溶液の20℃における粘度が、40mPa・s以下であるものが好ましく、1〜35Pa・sであるものがより好ましく、5〜30mPa・sであるものが特に好ましい。   Moreover, as a water-soluble organic material, the thing in which the viscosity in 20 degreeC of the 4 mass% (w / w%) aqueous solution is 40 mPa * s or less is preferable, and what is 1-35 Pa * s is more preferable, 5 Those having a viscosity of ˜30 mPa · s are particularly preferable.

水溶性有機材料の粘度が、40mPa・sを超えると、立体造形用粉末材料に架橋剤含有水を付与して形成した立体造形物用粉末材料(粉体層)による硬化物(立体造形物、焼結用硬化物)の強度が充分でないことがあり、その後の焼結等の処理ないし取扱い時に型崩れ等の問題が生ずることがある。また、立体造形用粉末材料に架橋剤含有水を付与して形成した立体造形物用粉末材料(粉体層)による硬化物(立体造形物、焼結用硬化物)の寸法精度が充分でないことがある。   When the viscosity of the water-soluble organic material exceeds 40 mPa · s, a cured product (three-dimensional model, The strength of the cured product for sintering) may not be sufficient, and problems such as deformation of the shape may occur during subsequent processing such as sintering or handling. In addition, the dimensional accuracy of the cured product (stereolithic product, cured product for sintering) by the powder material (powder layer) for the three-dimensional model formed by adding the crosslinking agent-containing water to the three-dimensional model powder material is not sufficient. There is.

水溶性有機材料の粘度は、例えば、JISK7117に準拠して測定することができる。   The viscosity of the water-soluble organic material can be measured according to, for example, JISK7117.

−架橋剤含有水−
造形液である架橋剤含有水としては、水性媒体中に架橋剤を含有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、架橋剤含有水は、水性媒体、架橋剤のほか、必要に応じて適宜選択したその他の成分を含有していてもよい。
-Crosslinker-containing water-
The crosslinking agent-containing water that is a modeling liquid is not particularly limited as long as it contains a crosslinking agent in an aqueous medium, and can be appropriately selected depending on the purpose. In addition, the crosslinking agent-containing water may contain other components appropriately selected as necessary in addition to the aqueous medium and the crosslinking agent.

その他の成分としては、架橋剤含有水を付与する手段の種類、使用頻度や量などの諸条件を考慮して適宜選択することができる。例えば、液体吐出法によって架橋剤含有水を付与する場合には、液体吐出ヘッドのノズルへの目詰り等の影響を考慮して選択することができる。   The other components can be appropriately selected in consideration of various conditions such as the type of means for applying the crosslinking agent-containing water, the usage frequency, and the amount. For example, when the crosslinking agent-containing water is applied by the liquid discharge method, the selection can be made in consideration of the influence of clogging on the nozzle of the liquid discharge head.

水性媒体としては、例えば、水、エタノール等のアルコール、エーテル、ケトン、などが挙げられるが、水が好ましい。なお、水性媒体は、水がアルコール等の水以外の成分を若干量含有するものであってもよい。   Examples of the aqueous medium include water, alcohol such as ethanol, ether, ketone, and the like, and water is preferable. The aqueous medium may contain a small amount of components other than water such as alcohol.

上述した立体造形物用粉末材料及び造形液としての架橋剤含有水を使用することで、粉体(基材)を接着させるためのバインダーを液体吐出ヘッドから吐出する構成に比べて、ノズルの目詰まりが少なく、ヘッドの耐久性が向上する。   Compared with the configuration in which the binder for adhering the powder (base material) is discharged from the liquid discharge head by using the above-described powder material for a three-dimensional structure and water containing a crosslinking agent as a modeling liquid, the nozzle eye There is less clogging and the durability of the head is improved.

次に、本実施形態における制御部による造形動作の制御について図7のフロー図を参照して説明する。   Next, the control of the modeling operation by the control unit in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、第1層目の造形データを読み出し、供給槽21から造形槽22に粉体20を供給して平坦化ローラ12で平坦化し、粉体層31を形成する(リコート)。そして、第1層目の造形データに応じて吐出ユニット51を移動させながらヘッド50から造形液10の液滴100を吐出させて造形層30を形成する。   First, the modeling data of the first layer is read out, the powder 20 is supplied from the supply tank 21 to the modeling tank 22 and flattened by the flattening roller 12 to form the powder layer 31 (recoating). Then, the modeling layer 30 is formed by discharging the droplet 100 of the modeling liquid 10 from the head 50 while moving the ejection unit 51 according to the modeling data of the first layer.

その後、高さセンサ561によって、造形層30の表面(粉体面ともいう。)の高さと、粉体層31のうちの造形層30を形成していない造形層以外の領域の表面の高さを検知する。なお、造形層30が形成されている領域を造形部分、造形層30が形成されていない部分を非造形部分ともいう。高さセンサ561による高さの検知は、少なくとも2つの検知位置で行うことで、検知精度を高めることが好ましい。   Thereafter, by the height sensor 561, the height of the surface (also referred to as a powder surface) of the modeling layer 30 and the height of the surface of the region other than the modeling layer of the powder layer 31 where the modeling layer 30 is not formed. Is detected. In addition, the area | region in which the modeling layer 30 is formed is also called a modeling part, and the part in which the modeling layer 30 is not formed is also called a non-modeling part. It is preferable to increase the detection accuracy by detecting the height by the height sensor 561 at at least two detection positions.

そして、造形層30の粉体面の高さと造形層30以外の領域の粉体面に高さとの差分(高さの差分)Δtを算出して、記憶手段(例えばRAM503)に記憶保持する。   Then, a difference (height difference) Δt between the height of the powder surface of the modeling layer 30 and the height of the powder surface in the region other than the modeling layer 30 is calculated and stored in the storage unit (for example, the RAM 503).

次いで、記憶保持した差分Δtだけ造形槽22の造形ステージ24をZ1方向に上昇させる。   Subsequently, the modeling stage 24 of the modeling tank 22 is raised in the Z1 direction by the stored difference Δt.

その後、平坦化ローラ12によって差分Δtの高さの部分の粉体20を除去して、造形層30の表面と粉体層31の造形層30を形成していない領域の表面の高さを揃える動作を行う(造形面出し)。なお、このとき、平坦化ローラ12の動作条件は、高さの差分Δtに応じて変更することが好ましい。   Thereafter, the powder 20 at the height of the difference Δt is removed by the flattening roller 12, and the surface of the modeling layer 30 and the surface of the region of the powder layer 31 where the modeling layer 30 is not formed are aligned. Perform the operation (modeling surface out). At this time, the operating condition of the flattening roller 12 is preferably changed according to the height difference Δt.

この動作により、造形部分と非造形部分の粉体高さが揃い、造形部分の凹みが解消されとともに、造形部分の表面を造形槽の粉体層の最表面に位置させることができる。   By this operation, the powder heights of the modeling part and the non-modeling part are aligned, the dent of the modeling part is eliminated, and the surface of the modeling part can be positioned on the outermost surface of the powder layer of the modeling tank.

その後、前記図6で説明したと同様にして、供給槽21側を上昇、造形槽22側を下降させ、造形槽22に粉体20を供給して、平坦化ローラ12による平坦化を行なって、造形層30上の所定厚み(Δt1)の粉体層21を形成する。   Thereafter, in the same manner as described in FIG. 6, the supply tank 21 side is raised, the modeling tank 22 side is lowered, the powder 20 is supplied to the modeling tank 22, and flattening is performed by the flattening roller 12. The powder layer 21 having a predetermined thickness (Δt1) on the modeling layer 30 is formed.

そして、第n層目の造形データに応じて造形液を吐出して第n層目の造形層30を形成する。   And a modeling liquid is discharged according to the modeling data of the nth layer, and the modeling layer 30 of the nth layer is formed.

その後、次の造形層のデータがあるか否かを判別する。   Thereafter, it is determined whether or not there is data for the next modeling layer.

ここで、次の造形層のデータがあれば、記憶保持した差分Δtだけ造形槽22をZ1方向に上昇させ、差分Δtの部分の粉体20を除去して、造形層30の表面と粉体層31の造形層30を形成していない領域の表面の高さを揃える動作(造形面出し)を行う処理に戻る。   Here, if there is data for the next modeling layer, the modeling tank 22 is raised in the Z1 direction by the stored difference Δt, the powder 20 of the difference Δt is removed, and the surface of the modeling layer 30 and the powder The process returns to the process of performing the operation (modeling surface forming) of aligning the height of the surface of the region of the layer 31 where the modeling layer 30 is not formed.

次の造形層のデータがなければ、造形動作を終了する。   If there is no data for the next modeling layer, the modeling operation is terminated.

次に、この造形動作について図8ないし図13を参照して具体的に説明する。図8ないし図13は同説明に供する説明図であり、(a)は斜視説明図、(b)は断面説明図である。   Next, this modeling operation will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 8 thru | or FIG. 13 is explanatory drawing with which it uses for the description, (a) is a perspective explanatory drawing, (b) is a cross-sectional explanatory drawing.

まず、図8に示すように、第1層目の造形データに応じて、粉体層31に対してヘッド50から液滴を吐出して第1層目の造形層30を形成する。   First, as shown in FIG. 8, the first modeling layer 30 is formed by discharging droplets from the head 50 to the powder layer 31 according to the modeling data of the first layer.

このとき、粉体層31の粉体密度が低いと、粉体層31の造形層30を形成していない非造形部分の表面に比べて造形層30が形成されている造形部分の表面が凹むことになる。   At this time, when the powder density of the powder layer 31 is low, the surface of the modeling portion where the modeling layer 30 is formed is recessed compared to the surface of the non-modeling portion where the modeling layer 30 of the powder layer 31 is not formed. It will be.

このように造形層30が凹んだまま粉体20を供給して次層の粉体層31を形成すると、造形部分と非造形部分とで供給される粉体の厚さが異なり、得られる造形物に密度ムラが生じる。また、造形部分と非造形部分との境界にできた凹みによって、造形物の端部に粉体が供給できず、造形物の端部の形状精度が低下する。   In this way, when the powder 20 is supplied while the modeling layer 30 is recessed to form the powder layer 31 of the next layer, the thickness of the powder supplied in the modeling part and the non-modeling part is different, and the resulting modeling is obtained. Density unevenness occurs in objects. Further, due to the dent formed at the boundary between the modeled part and the non-modeled part, the powder cannot be supplied to the end part of the modeled object, and the shape accuracy of the end part of the modeled object is lowered.

そこで、図9に示すように、高さセンサ561によって、第1層目の造形層30を形成した後に、次層の粉体層を形成する前に、造形部分と非造形部分の高さを検知する。この高さセンサ561は、吐出ユニット51に備えて吐出ユニットと共に移動可能とすることもできるし、吐出ユニット51と独立して移動可能に配置することもできる。   Therefore, as shown in FIG. 9, after forming the first modeling layer 30 by the height sensor 561, before forming the next powder layer, the heights of the modeling part and the non-modeling part are adjusted. Detect. The height sensor 561 can be provided in the discharge unit 51 and can be moved together with the discharge unit, or can be arranged to be movable independently of the discharge unit 51.

この高さ検知を行うときには、第1層目の画像データから、造形部分と非造形部分の位置を認識し、高さセンサ561によって、それぞれの粉体面(造形層30の表面、造形層30以外の粉体層31の表面)の高さを検知する。このとき、粉体面の凹凸を考慮して、少なくとも2点以上の測定点(検知位置)で測定する。   When performing this height detection, the positions of the modeling part and the non-modeling part are recognized from the image data of the first layer, and the respective powder surfaces (the surface of the modeling layer 30 and the modeling layer 30 are detected by the height sensor 561. The height of the other surface of the powder layer 31 is detected. At this time, in consideration of the unevenness of the powder surface, measurement is performed at at least two measurement points (detection positions).

そして、検知結果から算出された各粉体面の高さの差分の情報(差分情報)を記憶保持する。このように、第1層目の造形層を形成したときに得られる高さの差分情報を記憶しておくことで、次層以降である第2層目以降での造形部分と非造形部分の高さを揃える動作で使用することができる。   And the information (difference information) of the difference of the height of each powder surface calculated from the detection result is stored and held. Thus, by storing the difference information of the height obtained when the first modeling layer is formed, the modeling part and the non-modeling part in the second and subsequent layers that are the next and subsequent layers are stored. It can be used in an operation that aligns the height.

その後、図10に示すように、造形槽22の造形ステージ24を差分だけ上昇させる。   Then, as shown in FIG. 10, the modeling stage 24 of the modeling tank 22 is raised by the difference.

そして、図11に示すように、平坦化ローラ12によって造形層30(造形部分)よりも高い部分の粉体20を除去して、凹みをなくし、粉体層31の高さと造形層30の高さを揃える。   And as shown in FIG. 11, the powder 20 of the part higher than the modeling layer 30 (modeling part) is removed by the planarization roller 12, a dent is eliminated, and the height of the powder layer 31 and the height of the modeling layer 30 are removed. Align.

次いで、図12に示すように、次層の粉体層を形成するため、供給槽21の供給ステージ23を上昇させ、造形槽22の造形ステージ24を所定厚み分下降させ、図13に示すように平坦化ローラ12によって造形槽22に粉体20を供給して平坦化し、所定厚みの次層の粉体層31を形成する。   Next, as shown in FIG. 12, in order to form the next powder layer, the supply stage 23 of the supply tank 21 is raised and the modeling stage 24 of the modeling tank 22 is lowered by a predetermined thickness, as shown in FIG. The powder 20 is supplied to the modeling tank 22 by the flattening roller 12 and flattened to form the next powder layer 31 having a predetermined thickness.

その後、第n層目の造形層30を形成する動作を行い、所要層分の造形動作を繰り返して造形部を造形する。   Then, the operation | movement which forms the modeling layer 30 of the nth layer is performed, and modeling operation for a required layer is repeated, and a modeling part is modeled.

このような一連の動作を行うことで、造形部分の平面を基準として常に一定の層厚で粉体層を形成することが可能となるので、得られる造形物は層毎の粉体密度ムラや積層厚みムラが抑制される。   By performing such a series of operations, it becomes possible to always form a powder layer with a constant layer thickness on the basis of the plane of the modeling part. Lamination thickness unevenness is suppressed.

また、積層毎に粉体が置かれる状態は第1層目の状態と変わらないため、高さの差分分の粉体を除去して高さを揃える動作(ならし動作)を行う前の造形ステージの上昇量は第1層目の検知結果をそのまま使用することができる。   In addition, since the state in which the powder is placed in each stack is not different from the state of the first layer, the molding before performing the operation (leveling operation) of removing the powder corresponding to the height difference and aligning the height The detection amount of the first layer can be used as it is for the rising amount of the stage.

次に、立体造形装置の第2例について図14及び図15を参照して説明する。図14は同装置の要部斜視説明図、図15は同じく造形の流れと共に説明する造形部の断面説明図である。   Next, a second example of the three-dimensional modeling apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a perspective view of the main part of the apparatus, and FIG. 15 is a cross-sectional explanatory view of the modeling part, which is also described along with the modeling flow.

この立体造形装置は、粉体積層造形装置であり、前述した第1例の立体造形装置と同様に、粉体が結合された造形層が形成される造形部1と、造形部1に造形液の液滴を吐出して立体造形物を造形する造形手段としての造形ユニット5とを備えている。   This three-dimensional modeling apparatus is a powder layered modeling apparatus, and, similar to the three-dimensional modeling apparatus of the first example described above, a modeling part 1 in which a modeling layer to which powder is combined is formed, and a modeling liquid in the modeling part 1 And a modeling unit 5 as modeling means for modeling the three-dimensional model by discharging the liquid droplets.

造形部1は造形槽22のみを有し、粉体供給装置から造形槽22に粉体供給する構成としている。   The modeling unit 1 includes only the modeling tank 22 and is configured to supply powder from the powder supply device to the modeling tank 22.

造形ユニット5は、吐出ユニット51がガイド部材54、55で矢印X方向(これを「主走査方向」とする。)に往復移動可能に支持されている。   The modeling unit 5 is supported so that the discharge unit 51 can reciprocate in the arrow X direction (this is referred to as “main scanning direction”) by guide members 54 and 55.

なお、その他の構成は前記第1例の立体造形装置と同様である。   Other configurations are the same as those of the three-dimensional modeling apparatus of the first example.

この立体造形装置では、図15(a)に示すように、造形槽22の造形ステージ24上に供給された粉体20に吐出ユニット51のヘッド50から造形液10の液滴を吐出して造形層30を形成する。   In this three-dimensional modeling apparatus, as shown in FIG. 15A, modeling is performed by discharging droplets of the modeling liquid 10 from the head 50 of the discharge unit 51 to the powder 20 supplied on the modeling stage 24 of the modeling tank 22. Layer 30 is formed.

このとき、吐出ユニット51を主走査方向に移動させて1スキャン分(1走査領域分)の造形を行い、その後、造形ユニット5を副走査方向(Y1方向)に1スキャン分移動させ、次の1走査領域分の造形を行うことを繰り返して、1層分の造形層30を造形する。なお、1層分の造形層30を造形後に造形ユニット5は図15(b)に示すように副走査方向上流側まで戻される。   At this time, the ejection unit 51 is moved in the main scanning direction to perform modeling for one scan (one scanning area), and then the modeling unit 5 is moved in the sub-scanning direction (Y1 direction) by one scan. By repeating the modeling for one scanning region, the modeling layer 30 for one layer is modeled. In addition, after modeling the modeling layer 30 for one layer, the modeling unit 5 is returned to the upstream side in the sub-scanning direction as shown in FIG.

その後、この造形層30上に次の造形層30を形成するために造形槽22の造形ステージ24を1層分の厚み分だけ矢印Z2方向に下降させる。   Then, in order to form the next modeling layer 30 on this modeling layer 30, the modeling stage 24 of the modeling tank 22 is moved down in the arrow Z2 direction by the thickness of one layer.

次いで、図15(b)に示すように、造形槽22に粉体供給装置から粉体20を供給する。そして、平坦化ローラ12を回転しながら造形槽22の造形ステージ24のステージ面に沿ってY2方向に移動させ、造形ステージ24の造形層30上で所定の厚さになる粉体層31を形成する(平坦化)。   Next, as shown in FIG. 15B, the powder 20 is supplied to the modeling tank 22 from the powder supply device. Then, while rotating the flattening roller 12, it is moved in the Y2 direction along the stage surface of the modeling stage 24 of the modeling tank 22 to form a powder layer 31 having a predetermined thickness on the modeling layer 30 of the modeling stage 24. (Flattening).

そして、吐出ユニット51のヘッド50から造形液10の液滴を吐出して次の造形層30を形成する。   Then, a droplet of the modeling liquid 10 is discharged from the head 50 of the discharge unit 51 to form the next modeling layer 30.

このように、粉体層31の形成と造形液10の吐出による粉体20の固化とを繰り返して造形層30を順次積層して立体造形物を造形する。   As described above, the formation of the powder layer 31 and the solidification of the powder 20 by the discharge of the modeling liquid 10 are repeated to sequentially stack the modeling layers 30 to model a three-dimensional modeled object.

1 造形部
5 造形ユニット
10 造形液
12 平坦化ローラ(平坦化手段、回転体)
20 粉体
21 供給槽
22 造形槽
23 供給ステージ
24 造形ステージ
30 造形層
31 粉体層
50 液体吐出ヘッド
51 吐出ユニット
561 高さセンサ(高さ検知手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Modeling part 5 Modeling unit 10 Modeling liquid 12 Flattening roller (flattening means, rotating body)
20 Powder 21 Supply Tank 22 Modeling Tank 23 Supply Stage 24 Modeling Stage 30 Modeling Layer 31 Powder Layer 50 Liquid Discharge Head 51 Discharge Unit 561 Height Sensor (Height Detection Means)

Claims (9)

粉体層に対して造形液の液滴を吐出して前記粉体層の粉体が結合された造形層を順次積層して立体造形物を形成する立体造形装置において、
前記造形層が形成された前記粉体層上に次層の前記粉体層を形成するとき、前記次層を形成する前に、前記造形層の表面と当該造形層が形成された前記粉体層の前記造形層が形成されていない領域の表面との高さを揃える動作を行わせる手段を備えている
ことを特徴とする立体造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus for forming a three-dimensional model by sequentially laminating a modeling layer in which the powder of the powder layer is bonded to the powder layer by discharging droplets of the modeling liquid,
When forming the next powder layer on the powder layer on which the modeling layer is formed, before forming the next layer, the surface of the modeling layer and the powder on which the modeling layer is formed A three-dimensional modeling apparatus comprising means for performing an operation of aligning the height of the layer with the surface of the region where the modeling layer is not formed.
前記造形層及び前記造形層以外の領域の高さを検知する手段と、
前記造形層の表面と前記粉体層の前記造形層以外の領域の表面との高さの差分を算出する手段と、を備えている
ことを特徴とする請求項1に記載の立体造形装置。
Means for detecting the height of the area other than the modeling layer and the modeling layer;
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, further comprising: means for calculating a difference in height between a surface of the modeling layer and a surface of a region other than the modeling layer of the powder layer.
前記高さを検知する手段で、少なくとも2点の検知位置で高さを検知する
ことを特徴とする請求項2に記載の立体造形装置。
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 2, wherein the height is detected by at least two detection positions by means of detecting the height.
前記造形層が積層形成される造形ステージと、
前記造形ステージのステージ面に沿う方向に相対的に移動されて、前記造形ステージ上の前記粉体の表面を平坦化して前記粉体層を形成する平坦化手段と、を備え、
前記高さを揃える動作を行わせる手段は、
前記高さの差分だけ前記造形ステージを上昇させ、前記平坦化手段で前記造形層が形成されていない領域の前記粉体を除去する動作を行わせる
を備えている
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の立体造形装置。
A modeling stage on which the modeling layer is laminated;
A flattening means that is relatively moved in a direction along the stage surface of the modeling stage, and planarizes the surface of the powder on the modeling stage to form the powder layer,
Means for performing the operation of aligning the height,
3. The apparatus according to claim 2, further comprising: raising the modeling stage by the difference in height, and performing an operation of removing the powder in a region where the modeling layer is not formed by the flattening unit. Or the three-dimensional modeling apparatus of 3.
前記高さを揃える動作を行わせる手段は、前記高さの差分に応じて前記平坦化手段の動作条件を変更する
ことを特徴とする請求項4に記載の立体造形装置。
5. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 4, wherein the unit that performs the operation of aligning the height changes an operation condition of the flattening unit according to the difference in height.
前記高さを揃える動作を行う手段は、1層目の前記粉体層の表面と前記造形層の表面との高さの差を使用して2層目以降についての高さを揃える動作を行う
ことを特徴とする請求項2ないし5のいずれかに記載の立体造形装置。
The means for performing the operation of aligning the height performs the operation of aligning the heights of the second and subsequent layers using the difference in height between the surface of the first powder layer and the surface of the modeling layer. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 2, wherein the three-dimensional modeling apparatus is provided.
前記高さを検知する手段は、前記造形液の液滴を吐出する手段とともに移動可能である
ことを特徴とする請求項2ないし6のいずれかに記載の立体造形装置。
The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 2 to 6, wherein the means for detecting the height is movable together with the means for discharging the modeling liquid droplets.
粉体層に対して造形液の液滴を吐出して前記粉体層の粉体が結合された造形層を順次積層して立体造形物を形成する立体造形物の生産方法において、
前記造形層が形成された前記粉体層上に次層の前記粉体層を形成するとき、前記次層を形成する前に、前記造形層の表面と当該造形層が形成された前記粉体層の前記造形層が形成されていない領域の表面との高さを揃える
ことを特徴とする立体造形物の生産方法。
In the method for producing a three-dimensional structure, a three-dimensional structure is formed by sequentially laminating a modeling layer in which the powder of the powder layer is bonded to the powder layer by discharging droplets of the modeling liquid.
When forming the next powder layer on the powder layer on which the modeling layer is formed, before forming the next layer, the surface of the modeling layer and the powder on which the modeling layer is formed A method for producing a three-dimensional structure, characterized in that the height of the layer is uniform with the surface of a region where the modeling layer is not formed.
粉体層に対して造形液の液滴を吐出して前記粉体層の粉体が結合された造形層を順次積層して立体造形物を形成する造形動作をコンピュータに行わせるためのプログラムであって、
前記造形層が形成された前記粉体層上に次層の前記粉体層を形成するとき、前記次層を形成する前に、前記造形層の表面と当該造形層が形成された前記粉体層の前記造形層が形成されていない領域の表面との高さを揃える動作を行わせる制御をする処理をコンピュータに行わせるためのプログラム。
A program for causing a computer to perform a modeling operation for discharging a droplet of a modeling liquid to a powder layer and sequentially stacking a modeling layer to which the powder of the powder layer is bonded to form a three-dimensional modeled object. There,
When forming the next powder layer on the powder layer on which the modeling layer is formed, before forming the next layer, the surface of the modeling layer and the powder on which the modeling layer is formed A program for causing a computer to perform a process of performing a control of aligning the height of the layer with the surface of a region where the modeling layer is not formed.
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