JP2016215581A - Apparatus and method for manufacturing three-dimensional molded object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂製の立体造形物を製造する装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a three-dimensional molded object made of resin.
樹脂製の立体造形物を造形する方法の一つとして、熱溶解積層法が知られている。熱溶解積層法による装置においては、駆動ローラ等の送り部によってフィラメントと呼ばれる長尺状の固形樹脂を、ヒータを備えたノズル部まで送り出し、ノズル部から吐出される溶融した固形樹脂をステージ上に積層して、立体造形物を造形している。この熱溶解積層法による装置によれば、簡易な装置構成によって立体造形物を造形することができる。しかし、固形樹脂が柔らかい材料から構成されている場合等には、この固形樹脂を駆動ローラ等によって送り出す際に、この固形樹脂に座屈が生じることがある。 As one of methods for modeling a resin three-dimensional model, a hot melt lamination method is known. In an apparatus based on the hot melt lamination method, a long solid resin called a filament is sent to a nozzle unit equipped with a heater by a feed unit such as a drive roller, and the molten solid resin discharged from the nozzle unit is placed on the stage. Stacked to form a three-dimensional model. According to the apparatus by this hot melt lamination method, a three-dimensional molded object can be modeled with a simple apparatus configuration. However, when the solid resin is made of a soft material, the solid resin may be buckled when the solid resin is sent out by a driving roller or the like.
一方、スクリューを備えた押出機を用いて溶融樹脂を吐出させ、この吐出された溶融樹脂をステージ上に積層する技術として、例えば、特許文献1に開示されたものがある。特許文献1においては、搬送スクリューによって樹脂材料に圧力を与え、放出ユニットから滴状態で順次放出される樹脂材料を堆積して3次元物体を製造する装置について記載されている。 On the other hand, as a technique for discharging molten resin using an extruder equipped with a screw and laminating the discharged molten resin on a stage, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. Patent Document 1 describes an apparatus that manufactures a three-dimensional object by applying pressure to a resin material by a conveying screw and depositing resin materials that are sequentially discharged in a droplet state from a discharge unit.
しかしながら、特許文献1等の装置においては、滴状態の樹脂を断続的に放出することを目的としている。滴状態の樹脂ではなく、適宜長さを有する造形用材料によって立体造形物を造形する場合には、ノズル部からの造形用材料の吐出を断続する(一旦停止する)際に、造形用材料の一部が、ノズル部から立体造形物に糸を引く状態で伸びることがある。このとき、吐出される造形用材料の太さよりも細い糸状の造形用材料が、吐出された造形用材料に付着し、立体造形物の表面に余分な造形部分として残るといった課題が生じる。 However, the apparatus disclosed in Patent Document 1 is intended to intermittently release the resin in a droplet state. In the case of modeling a three-dimensional model using a modeling material having an appropriate length instead of a resin in a droplet state, when the modeling material is intermittently discharged (stopped temporarily) from the nozzle portion, A part may extend in a state where a thread is pulled from the nozzle portion to the three-dimensional structure. At this time, the thread-shaped modeling material thinner than the thickness of the discharged modeling material adheres to the discharged modeling material, and the subject that it remains as an extra modeling part on the surface of a three-dimensional molded item arises.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、造形用材料が積層されて形成される所望の立体造形物を得ることができ、その表面に余分な造形部分が形成されにくくすることができる立体造形物の製造装置及び製造方法を提供しようとして得られたものである。 This invention is made | formed in view of this background, and can obtain the desired three-dimensional molded item formed by laminating modeling materials, and can make it difficult to form an extra modeling part on the surface. It is obtained by trying to provide the manufacturing apparatus and manufacturing method of a three-dimensional molded item.
本発明の一態様は、立体造形物を造形するための造形用材料を貯留するシリンダー部、該シリンダー部内の造形用材料を加圧する加圧部、及び該加圧部によって加圧される上記造形用材料を吐出させるノズル部を有する装置本体と、
上記ノズル部の吐出口から吐出される上記造形用材料が積層されるステージと、
該ステージと上記装置本体とを三次元的に相対移動させる相対移動機構と、
上記加圧部及び上記相対移動機構の動作を制御する制御コンピュータと、を備え、
該制御コンピュータは、上記造形用材料の吐出を一旦停止させる際に上記加圧部によって該造形用材料に加える圧力を、上記造形用材料を吐出させる際に上記加圧部によって該造形用材料に加える圧力よりも減少させるよう構成されている、立体造形物の製造装置にある。
One aspect of the present invention is a cylinder unit that stores a modeling material for modeling a three-dimensional modeled object, a pressurizing unit that pressurizes the modeling material in the cylinder unit, and the modeling that is pressurized by the pressurizing unit. An apparatus main body having a nozzle part for discharging a material for use;
A stage on which the modeling material discharged from the discharge port of the nozzle part is stacked;
A relative movement mechanism for relatively moving the stage and the apparatus main body in three dimensions;
A control computer for controlling the operation of the pressure unit and the relative movement mechanism,
The control computer applies pressure applied to the modeling material by the pressurizing unit when the ejection of the modeling material is temporarily stopped, and applies the pressure to the modeling material by the pressurizing unit when discharging the modeling material. It exists in the manufacturing apparatus of a three-dimensional molded item comprised so that it may reduce rather than the pressure to apply.
本発明の他の態様は、装置本体において造形用材料を加圧し、該造形用材料を上記装置本体におけるノズル部の吐出口から吐出させてステージ上に積層して、立体造形物を造形する方法において、
上記ノズル部の吐出口からの上記造形用材料の吐出を一旦停止させて上記ステージ上への上記造形用材料の積層を中断する際に上記装置本体において該造形用材料に加える圧力を、上記ノズル部の吐出口から上記造形用材料を吐出させて上記ステージ上に上記造形用材料を積層する際に上記装置本体において該造形用材料に加える圧力よりも減少させる、立体造形物の製造方法にある。
According to another aspect of the present invention, a modeling material is molded by pressurizing a modeling material in an apparatus main body, discharging the modeling material from a discharge port of a nozzle portion in the apparatus main body, and laminating on a stage. In
When the discharge of the modeling material from the discharge port of the nozzle portion is temporarily stopped and the stacking of the modeling material on the stage is interrupted, the pressure applied to the modeling material in the apparatus body is set to the nozzle In the method of manufacturing a three-dimensional model, the modeling material is discharged from the discharge port of the part and the pressure is applied to the modeling material in the apparatus main body when the modeling material is stacked on the stage. .
上記立体造形物の製造装置においては、ノズル部の吐出口から吐出される適宜長さを有する造形用材料の部分が積層された立体造形物を造形する際の工夫をしている。
立体造形物を造形する際に、制御コンピュータにおいては、造形する立体造形物の形状に応じて、ノズル部の吐出口から断続的に造形用材料を吐出させる。
In the manufacturing apparatus of the said three-dimensional molded item, the device at the time of modeling the three-dimensional molded item on which the part of the modeling material which has the appropriate length discharged from the discharge port of a nozzle part was laminated | stacked is devised.
When modeling the three-dimensional modeled object, the control computer intermittently discharges the modeling material from the discharge port of the nozzle unit according to the shape of the three-dimensional modeled object to be modeled.
そして、制御コンピュータは、造形用材料を断続的に吐出させるときには、造形用材料の吐出を一旦停止させる動作と、造形用材料の吐出を再開する動作とを行う。造形用材料の吐出を一旦停止させる際には、加圧部によって造形用材料に加える圧力を、造形用材料を吐出させる際に加圧部によって造形用材料に加える圧力よりも減少させる。これにより、シリンダー内における造形用材料の吐出方向への加圧力が弱められる。
そのため、造形用材料の吐出を一旦停止させる際に、造形用材料の一部が、ノズル部の吐出口から立体造形物に糸を引く状態で伸びにくくすることができる。
それ故、上記立体造形物の製造装置によれば、造形用材料が積層されて形成される所望の立体造形物を得ることができ、その表面に余分な造形部分が形成されにくくすることができる。
Then, when the modeling material is intermittently ejected, the control computer performs an operation of temporarily stopping the ejection of the modeling material and an operation of restarting the ejection of the modeling material. When the discharge of the modeling material is temporarily stopped, the pressure applied to the modeling material by the pressurizing unit is reduced below the pressure applied to the modeling material by the pressing unit when the modeling material is discharged. Thereby, the applied pressure in the discharge direction of the modeling material in the cylinder is weakened.
Therefore, when the discharge of the modeling material is temporarily stopped, a part of the modeling material can be made difficult to extend in a state where the yarn is pulled from the discharge port of the nozzle portion to the three-dimensional modeled object.
Therefore, according to the manufacturing apparatus of the three-dimensional modeled object, a desired three-dimensional modeled object formed by stacking the modeling materials can be obtained, and an extra modeled part can be hardly formed on the surface. .
上記立体造形物の製造方法においても、上記製造装置の場合と同様に、造形用材料の吐出を一旦停止させる際に、造形用材料の一部が、ノズル部の吐出口から立体造形物に糸を引く状態で伸びにくくすることができる。
それ故、上記立体造形物の製造方法によれば、上記製造装置の場合と同様に、造形用材料が積層されて形成される所望の立体造形物を得ることができ、その表面に余分な造形部分が形成されにくくすることができる。
Also in the manufacturing method of the three-dimensional modeled object, as in the case of the manufacturing apparatus, when the discharge of the modeling material is temporarily stopped, a part of the modeling material is threaded from the nozzle port to the three-dimensional modeled object. It is possible to make it difficult to stretch while pulling.
Therefore, according to the manufacturing method of the three-dimensional modeled object, as in the case of the manufacturing apparatus, it is possible to obtain a desired three-dimensional modeled object formed by stacking the modeling materials, and extra modeling is performed on the surface thereof. A part can be made difficult to form.
上述した立体造形物の製造装置及び製造方法における好ましい実施の形態について説明する。本実施形態においては、長さが異なる種々の造形用材料の部分が積層された立体造形物を造形する種々の装置の構成について説明する。 A preferred embodiment of the above-described manufacturing apparatus and manufacturing method for a three-dimensional structure will be described. In this embodiment, the structure of the various apparatuses which model the three-dimensional molded item on which the part of the various modeling material from which length differs was laminated | stacked is demonstrated.
(実施形態1)
本実施形態においては、造形用材料81が積層された立体造形物8を製造するために、図1、図2に示すように、装置本体11、ステージ12、相対移動機構13及び制御コンピュータ14を備える立体造形物8の製造装置1を用いる。装置本体11は、立体造形物8を造形するための造形用材料81を貯留するシリンダー部2と、シリンダー部2内の造形用材料81を加圧する加圧部3と、加圧部3によって加圧される造形用材料81を吐出させるノズル部4とを有している。ステージ12は、ノズル部4の吐出口41から吐出される造形用材料81が載置されて積層されるものである。相対移動機構13は、ステージ12と装置本体11とを三次元的に相対移動させるものである。制御コンピュータ14は、加圧部3及び相対移動機構13の動作を制御するものである。
(Embodiment 1)
In this embodiment, in order to manufacture the three-
制御コンピュータ14は、ノズル部4の吐出口41から吐出される造形用材料81の部分が積層された立体造形物8を造形するに当たり、図2に示すように、造形用材料81の吐出を一旦停止させる際に加圧部3によって造形用材料81に加える圧力を、造形用材料81を吐出させる際に加圧部3によって造形用材料81に加える圧力よりも減少させるよう構成されている。
When the
以下に、本実施形態の立体造形物8の製造装置1について、図1〜図4を参照して詳説する。
立体造形物8の製造装置1は、熱溶解積層法による装置に比べて、特に、溶融状態の粘度が低い樹脂から立体造形物8を製造する際のメリットを有するものである。
立体造形物8を造形するために用いる造形用材料81は、立体造形物を造形できるものであれば特に限定されるものではないが、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂が好ましく用いられ、造形性に優れるため熱可塑性樹脂がさらに好ましく用いられる。ノズル部4の吐出口41からステージ12上に載置された造形用材料81は、ステージ12上において冷却されて固化し、最終的な立体造形物8となる。
Below, it demonstrates in full detail with reference to FIGS. 1-4 about the manufacturing apparatus 1 of the three-dimensional molded
The manufacturing apparatus 1 for the three-
The
図1、図2に示すように、装置本体11の加圧部3は、外周面に螺旋状突起311が形成されたスクリュー31によって構成されている。装置本体11は、スクリュー31をシリンダー部2内において正逆両方向に回転させるためのモータ32と、スクリュー31をシリンダー部2内において進退させるための移動機構33とを有している。スクリュー31は、図1に示すように、モータ32によって駆動されて、ノズル部4から造形用材料81を吐出させるための正方向D1に回転するときには、シリンダー部2内の造形用材料81に圧力を与える。また、スクリュー31は、図2に示すように、モータ32によって駆動されて、逆方向D2に回転するときには、シリンダー部2内の造形用材料81に与える圧力を減少させる。なお、移動機構33は、モータ32による回転力をスクリュー31の軸方向への推力に変換するものとすることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the pressurizing
シリンダー部2には、造形用材料81を投入するホッパー21と、造形用材料81を加熱して溶融させるヒータ22とが設けられている。造形用材料81として熱可塑性樹脂を用いる場合には、ペレット状等の固形状の熱可塑性樹脂がホッパー21に投入される。ノズル部4は、シリンダー部2の先端部分に設けられており、ノズル部4の吐出口41は、ステージ12上に上方から造形用材料81を載置するために下方に開口している。ノズル部4には、ノズル部4の吐出口41を開閉する開閉機構5が設けられている。開閉機構5は、ノズル部4の吐出口41を開閉するシャットオフピン51と、制御コンピュータ14による動作の制御を受けて、シャットオフピン51を移動させるアクチュエータ511とを有している。シャットオフピン51は、ノズル部4の吐出先端から退避して吐出口41を開ける一方、ノズル部4の吐出先端に接近して吐出口41を閉じるものである。
The
制御コンピュータ14は、図1に示すように、ノズル部4から造形用材料81を吐出させる際には、アクチュエータ511を操作してシャットオフピン51をノズル部4の吐出先端から退避させるとともに、モータ32を操作してスクリュー31を正方向D1に回転させる。このとき、制御コンピュータ14は、スクリュー31を正方向D1に回転させてシリンダー部2内の造形用材料81の圧力を増加させた後に、シャットオフピン51によってノズル部4の吐出口41を開けて、ノズル部4の吐出口41から造形用材料81を吐出させる。
As shown in FIG. 1, the
一方、制御コンピュータ14は、図2に示すように、ノズル部4からの造形用材料81の吐出を一旦停止させる際には、モータ32を操作してスクリュー31を逆方向D2に回転させてシリンダー部2内の造形用材料81の圧力を減少させた後に、シャットオフピン51によってノズル部4の吐出口41を閉じてノズル部4の吐出口41からの造形用材料81の吐出を一旦停止させる。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
なお、ノズル部4には、シャットオフピン51を配置する代わりに、ノズル部4の軸方向に直交する方向に移動して、ノズル部4の吐出口41を開閉するバルブを配置することもできる。
また、制御コンピュータ14は、ノズル部4からの造形用材料81の吐出を一旦停止させる際には、モータ32によってスクリュー31を逆方向D2に回転させる代わりに、移動機構33によってスクリュー31を造形用材料81の吐出方向Fとは逆方向に移動させることができる。また、制御コンピュータ14は、ノズル部4からの造形用材料81の吐出を一旦停止させる際には、モータ32によってスクリュー31を逆方向D2に回転させるとともに、移動機構33によってスクリュー31を造形用材料81の吐出方向Fとは逆方向に移動させることもできる。
The
In addition, when the
図3、図4に示すように、ノズル部4の吐出口41は、複数の角部411を有する種々の形状に形成することができる。吐出口41は、造形用材料81の吐出を一旦停止する際に、吐出口41から細い糸状の造形用材料81が引き出されにくくするために、円形状ではなく、図3に示すように、複数の鋭角状の角部411が形成された星形状(複数の突起状部分が放射状に形成された形状)、図4に示すように、複数の角部411を有する多角形状等にすることができる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図1、図2に示すように、ステージ12は、造形用材料81が載置される載置台を構成する。相対移動機構13は、装置本体11に対してステージ12を水平方向と鉛直方向とに移動させるよう構成されている。相対移動機構13は、ステージ12を水平方向におけるX座標(X)に沿って移動させる機構部と、ステージ12を水平方向におけるX座標(X)に直交するY座標(Y)に沿って移動させる機構部と、ステージ12を鉛直方向におけるZ座標(Z)に沿って移動させる機構部とを有している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
制御コンピュータ14は、装置本体11における造形用材料81の吐出動作と相対移動機構13によるステージ12の移動動作とを連係させて、ステージ12上に立体造形物8を造形する。制御コンピュータ14は、相対移動機構13によってステージ12をX座標(X)及びY座標(Y)に沿ってそれぞれ移動させることによって立体造形物8の平面的な形状を形成する。また、制御コンピュータ14は、相対移動機構13によってステージ12をZ座標(Z)に沿って移動させることによって、ステージ12上に既に載置された造形用材料81の部分の上にさらに造形用材料81の部分を積層して、立体造形物8の高さ方向の形状を形成する。また、制御コンピュータ14は、相対移動機構13によってステージ12を少しずつ下降させていくことにより、立体造形物8の高さ方向の形状を形成する。
なお、相対移動機構13は、ステージ12に対して装置本体11を三次元的に移動させることもできる。
The
The
制御コンピュータ14には、造形する立体造形物8の形状が設定される造形設定部と、造形設定部からの指示を受けて、加圧部3、相対移動機構13、開閉機構5等の動作を制御する制御部とが構築されている。制御コンピュータ14は、造形用材料81を吐出する位置、長さ、積層段数に応じて、必要とする三次元形状の立体造形物8を造形するよう構成されている。
In response to an instruction from the modeling setting unit in which the shape of the three-dimensional modeled
次に、製造装置1を用いて立体造形物8を製造する方法及びその作用効果について説明する。
立体造形物8の製造方法においては、ノズル部4の吐出口41から吐出される長さが異なる種々の造形用材料81の部分によって、種々の三次元形状の立体造形物8が造形される。また、制御コンピュータ14においては、造形する立体造形物8の形状に応じて、ノズル部4の吐出口41から断続的に造形用材料81を吐出させて、ノズル部4の吐出口41から造形用材料81を吐出させる長さを制御する。
Next, a method for manufacturing the three-
In the manufacturing method of the three-
そして、制御コンピュータ14は、造形用材料81を断続的に吐出させるときには、造形用材料81の吐出を一旦停止させる動作と、造形用材料81の吐出を再開する動作とを行う。制御コンピュータ14は、図2に示すように、ノズル部4からの造形用材料81の吐出を一旦停止させる際には、モータ32を操作してスクリュー31を逆方向D2に回転させてシリンダー部2内の造形用材料81の圧力を減少させる。このとき、スクリュー31によって造形用材料81に加わる圧力は、造形用材料81を吐出させる際にスクリュー31によって造形用材料81に加わる圧力よりも減少する。そして、シリンダー部2内における造形用材料81を、吐出方向Fとは逆方向に逆流させることができる。
Then, when the
制御コンピュータ14は、造形用材料81の吐出を一旦停止させる際には、スクリュー31の正方向D1への回転を瞬時に逆方向D2への回転に切り換える。スクリュー31の逆方向D2への回転は極めて短い時間だけ行う。これにより、シリンダー部2内における造形用材料81の吐出方向Fへの加圧力が弱められる。そして、スクリュー31を逆方向D2に回転させた直後には、シャットオフピン51によってノズル部4の吐出口41を閉じてノズル部4の吐出口41からの造形用材料81の吐出を一旦停止させる。
これにより、吐出口41から吐出しようとする造形用材料81の圧力が弱められた状態で、シャットオフピン51によって吐出口41から突出した造形用材料81が、吐出口41内の造形用材料81から分断される。
When the discharge of the
Accordingly, the
そのため、造形用材料81の吐出を一旦停止させる際に、造形用材料81の一部が、ノズル部4の吐出口41から立体造形物8に糸を引く状態で伸びにくくすることができる。
それ故、立体造形物8の製造装置1及び製造方法によれば、長さが異なる種々の造形用材料が積層されて形成される所望の立体造形物を得ることができ、その表面に余分な造形部分が形成されにくくすることができる。
Therefore, when the discharge of the
Therefore, according to the manufacturing apparatus 1 and the manufacturing method of the three-
(実施形態2)
本実施形態においては、装置本体11の加圧部3をスクリュー31とは異なる構成とした製造装置1について示す。
加圧部3は、図5、図6に示すように、シリンダー部2内を摺動するピストン34によって構成することもできる。この場合には、制御コンピュータ14は、造形用材料81を吐出させる際には、ピストン34を造形用材料81の吐出方向Fに移動させ、一方、造形用材料81の吐出を一旦停止させる際には、ピストン34を造形用材料81の吐出方向Fとは逆方向に移動させる。ピストン34は、シリンダー部2の軸方向に推力を発生させるエアシリンダー、アクチュエータ等の駆動源511によって摺動させることができる。
(Embodiment 2)
In this embodiment, the manufacturing apparatus 1 in which the
As shown in FIGS. 5 and 6, the pressurizing
また、図7に示すように、ピストン34が配置されたシリンダー部2に対する吐出方向Fに隣接する位置には、ギヤポンプ35が設けられた通路40を形成することもできる。この場合には、ノズル部4の吐出口41から造形用材料81を吐出させる際には、ギヤポンプ35を、造形用材料81を送り出すための正回転方向に回転させる。一方、ノズル部4の吐出口41からの造形用材料81の吐出を一旦停止させる際には、ギヤポンプ35を、正回転方向とは反対側の逆回転方向に回転させる。そして、ギヤポンプ35を逆回転方向に回転させることによって、通路40内の造形用材料81を吐出方向Fとは逆方向に逆流させることが可能になる。これにより、通路40の先端に設けられたノズル部4の吐出口41から吐出される造形用材料81を、ギヤポンプ35の逆回転方向への回転によって分断することができる。
Further, as shown in FIG. 7, a
また、ノズル部4の吐出口41から造形用材料81を吐出させる際には、ピストン34を造形用材料81の吐出方向Fに移動させるとともに、ギヤポンプ35を正回転方向に回転させることができる。一方、造形用材料81の吐出を一旦停止させる際には、ピストン34を造形用材料81の吐出方向Fとは逆方向に移動させるとともに、ギヤポンプ35を逆回転方向に回転させることができる。また、通路40におけるギヤポンプ35の周辺には、造形用材料81を加熱するヒータを設けることができる。
Further, when the
また、図示は省略するが、通路40には、ピストン34によって加圧された造形用材料81が通過する第1通路部と、ギヤポンプ35によって造形用材料81が送り出される第2通路部とを設けることもできる。この場合にも、ピストン34及びギヤポンプ35は、造形用材料81の吐出及び吐出の一旦停止を行う際に、上記と同様に動作させることができる。
本実施形態においても、その他の構成及び図中の符号は実施形態1と同様であり、実施形態1と同様の作用効果を得ることができる。
Although not shown, the
Also in this embodiment, the other configurations and the reference numerals in the figure are the same as those in the first embodiment, and the same effects as those in the first embodiment can be obtained.
(実施形態3)
本実施形態においては、ノズル部4に設ける開閉機構5を、シャットオフピン51とは異なる構成とした製造装置1について示す。
開閉機構5は、図8に示すように、スクリュー31による造形用材料81の圧力の増加を受けてノズル部4の吐出口41を開ける一方、図9、図10に示すように、スクリュー31による造形用材料81の圧力の減少を受けてノズル部4の吐出口41を閉じる構造とすることができる。開閉機構5は、ノズル部4の吐出先端を塞ぐ弾性変形可能なシート42によって構成することができる。このシート42には、吐出口41を構成する切込み421が設けられている。ここで、図8においては、シート42の弾性変形が元に戻された状態を二点鎖線で示す。また、図10においては、切込み421が開いた状態を二点鎖線で示す。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, a manufacturing apparatus 1 in which the opening /
As shown in FIG. 8, the opening /
そして、シート42が造形用材料81の吐出方向Fへの圧力を受けたときには、図8に示すように、シート42が弾性変形して撓み、シート42の切込み421が開いて造形用材料81を吐出させる。一方、シート42に加わる、造形用材料81の吐出方向Fへの圧力が弱められたときには、図9、図10に示すように、シート42の弾性変形が元に戻され、シート42の切込み421が閉じる。そして、シート42の切込み421が閉じることによって、ノズル部4の吐出口41から吐出される造形用材料81が、ノズル部4内の造形用材料81から分断される。これにより、ノズル部4の吐出口41からの造形用材料81の吐出が一旦停止される。
When the
この場合には、種々のアクチュエータ511によってノズル部4の吐出口41を開閉させる必要がなく、ノズル部4内における造形用材料81の圧力を利用して、ノズル部4の吐出口41を開閉させることができる。そのため、開閉機構5を極めて簡単な構成によって形成することができる。
本実施形態においても、その他の構成及び図中の符号は実施形態1と同様であり、実施形態1と同様の作用効果を得ることができる。
In this case, it is not necessary to open and close the
Also in this embodiment, the other configurations and the reference numerals in the figure are the same as those in the first embodiment, and the same effects as those in the first embodiment can be obtained.
(実施形態4)
本実施形態においては、ノズル部4Aに開閉機構5を設ける代わりに、図11、図12示すように、ノズル部4Aにおける、造形用材料81が通過する通路40の内壁面に、ノズル部4Aの中心軸線を中心とする螺旋状突起43を形成し、かつ、シリンダー部2の先端部分に対して、ノズル部4Aをその中心軸線の回りに回転可能に設けた製造装置1について示す。
装置本体11には、ノズル部4Aを回転させる回転アクチュエータ431が設けられている。制御コンピュータ14は、造形用材料81の吐出を一旦停止させる際に、回転アクチュエータ431を操作して、ノズル部4Aを中心軸線の回りに回転させるよう構成されている。
(Embodiment 4)
In this embodiment, instead of providing the opening /
The apparatus main body 11 is provided with a
制御コンピュータ14は、図12に示すように、造形用材料81の吐出を一旦停止させる際に、ノズル部4Aの螺旋状突起43による推力がノズル部4A内の造形用材料81に対して吐出方向Fとは逆方向に与えられる回転方向にノズル部4Aを回転させる。このとき、ノズル部4A内の造形用材料81に、吐出方向Fに加わる圧力が弱められ、ノズル部4Aの吐出口41から吐出される造形用材料81が、ノズル部4A内の造形用材料81から分断される。
As shown in FIG. 12, when the
また、制御コンピュータ14は、ノズル部4Aからの造形用材料81の吐出を一旦停止させる際には、加圧部3としてのスクリュー31又はピストン34を可動させて、シリンダー部2内の造形用材料81の圧力を減少させる。そして、このシリンダー部2内の造形用材料81の圧力の減少と、ノズル部4Aの螺旋状突起43による吐出方向Fとは逆方向への圧力の付与とを合わせて、ノズル部4Aの吐出口41から吐出される造形用材料81を、ノズル部4A内の造形用材料81から分断することができる。これにより、造形用材料81の吐出を一旦停止させる際に、造形用材料81の一部が、ノズル部4Aの吐出口41から立体造形物8に糸を引く状態で伸びにくくすることができる。
本実施形態においても、その他の構成及び図中の符号は実施形態1と同様であり、実施形態1と同様の作用効果を得ることができる。
Further, when the
Also in this embodiment, the other configurations and the reference numerals in the figure are the same as those in the first embodiment, and the same effects as those in the first embodiment can be obtained.
(実施形態5)
本実施形態においては、ノズル部4に開閉機構5を設ける代わりに、図13、図14に示すように、ノズル部4に気体吹付口6を設けた製造装置1について示す。
気体吹付口6は、ノズル部4における通路40を通過する造形用材料81に気体Aを吹き付けるものである。気体吹付口6には、配管62を介して気体供給源61が接続されている。気体供給源61は、正圧の空気を発生させる圧縮機等とすることができる。また、気体吹付口6には、気体Aの吹出しを開始させるときに気体吹付口6を開け、気体Aの吹出しを一旦停止させるときに気体吹付口6を閉じる気体用開閉機構63を設けることができる。
(Embodiment 5)
In this embodiment, instead of providing the opening /
The
気体用開閉機構63は、気体吹付口6の中心軸線方向にスライドして気体吹付口6を開閉するピン、又は気体吹付口6の中心軸線方向に直交する方向にスライドして気体吹付口6を開閉するバルブとすることができる。
制御コンピュータ14は、図13に示すように、ノズル部4の吐出口41から造形用材料81を吐出させるときには、気体用開閉機構63によって気体吹付口6を閉じておく。一方、制御コンピュータ14は、図14に示すように、ノズル部4の吐出口41からの造形用材料81の吐出を一旦停止させるときには、気体用開閉機構63によって気体吹付口6を開ける。このとき、ノズル部4における通路40を通過する造形用材料81に、気体吹付口6から気体Aが吹き付けられ、造形用材料81よりも温度が低い気体Aによって造形用材料81が冷却されるとともに、この気体Aの圧力を受けて造形用材料81が分断される。
The gas opening /
As shown in FIG. 13, the
また、図15に示すように、気体吹付口6は、ノズル部4の吐出口41の開口部付近に設けることもできる。この場合、吐出口41には、吐出方向Fに向けて開口断面積が縮小する縮小テーパ部分641と、吐出方向Fに向けて開口断面積が拡大する拡大テーパ部分642とを形成することができる。また、気体吹付口6は、拡大テーパ部分642に開口する状態で形成することができる。そして、縮小テーパ部分641と拡大テーパ部分642との間に位置する最小径部分643から吐出される造形用材料81に、気体吹付口6から気体Aが吹き付けられることにより、ノズル部4の吐出口41から吐出される造形用材料81を、ノズル部4内の造形用材料81から分断することができる。
Further, as shown in FIG. 15, the
また、制御コンピュータ14は、ノズル部4からの造形用材料81の吐出を一旦停止させる際には、加圧部3としてのスクリュー31又はピストン34を可動させて、シリンダー部2内の造形用材料81の圧力を減少させる。そして、このシリンダー部2内の造形用材料81の圧力の減少と、気体吹付口6から造形用材料81への気体Aの吹付けとを合わせて、ノズル部4の吐出口41から吐出される造形用材料81を、ノズル部4内の造形用材料81から分断することができる。これにより、造形用材料81の吐出を一旦停止させる際に、造形用材料81の一部が、ノズル部4の吐出口41から立体造形物8に糸を引く状態で伸びにくくすることができる。
本実施形態においても、その他の構成及び図中の符号は実施形態1と同様であり、実施形態1と同様の作用効果を得ることができる。
In addition, when the
Also in this embodiment, the other configurations and the reference numerals in the figure are the same as those in the first embodiment, and the same effects as those in the first embodiment can be obtained.
(実施形態6)
本実施形態においては、ノズル部4に、ノズル部4の吐出口41の温度を調整するための温度調整機構7を設けた製造装置1について示す。
温度調整機構7は、図16に示すように、ノズル部4内の造形用材料81を加熱する加熱手段71と、ノズル部4内の造形用材料81を冷却する冷却手段72とを用いて構成することができる。この場合には、制御コンピュータ14は、ノズル部4の吐出口41から造形用材料81を吐出させるときには、加熱手段71によってノズル部4内の造形用材料81を加熱し、一方、ノズル部4の吐出口41からの造形用材料81の吐出を一旦停止させるときには、冷却手段72によってノズル部4内の造形用材料81を冷却することができる。
(Embodiment 6)
In the present embodiment, a manufacturing apparatus 1 in which a
As shown in FIG. 16, the
加熱手段71は、通電によって加熱する手段等によって構成することができる。冷却手段72は、冷却用空気を吹き付けて造形用材料81を冷却する空冷手段、冷却水をノズル部4の周辺に流して造形用材料81を冷却する水冷手段、2種類の金属の接合部に電流を流すときに熱が移動するペルチェ効果を利用したペルチェ素子等によって構成することができる。
また、ノズル部4には、ノズル部4内を通過する造形用材料81の温度を測定する温度センサを設けることができる。この場合には、制御コンピュータ14は、温度センサによって測定するノズル部4の吐出口41の温度を適切に制御することができる。
The heating means 71 can be configured by a means for heating by energization. The cooling
The
また、温度調整機構7は、加熱手段71を用いず、ノズル部4内の造形用材料81を冷却する冷却手段72のみによって構成することもできる。この場合には、ノズル部4の吐出口41からの造形用材料81の吐出を一旦停止する際に、冷却手段72によってノズル部4内の造形用材料81を冷却することができる。
本実施形態においても、その他の構成及び図中の符号は実施形態1と同様であり、実施形態1と同様の作用効果を得ることができる。
Further, the
Also in this embodiment, the other configurations and the reference numerals in the figure are the same as those in the first embodiment, and the same effects as those in the first embodiment can be obtained.
1 製造装置
11 装置本体
12 ステージ
13 相対移動機構
14 制御コンピュータ
2 シリンダー部
3 加圧部
31 スクリュー
311 螺旋状突起
34 ピストン
4 ノズル部
41 吐出口
5 開閉機構
6 気体吹付口
7 温度調整機構
8 立体造形物
81 造形用材料
F 吐出方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Manufacturing apparatus 11 Apparatus
Claims (14)
上記ノズル部の吐出口から吐出される上記造形用材料が積層されるステージと、
該ステージと上記装置本体とを三次元的に相対移動させる相対移動機構と、
上記加圧部及び上記相対移動機構の動作を制御する制御コンピュータと、を備え、
該制御コンピュータは、上記造形用材料の吐出を一旦停止させる際に上記加圧部によって該造形用材料に加える圧力を、上記造形用材料を吐出させる際に上記加圧部によって該造形用材料に加える圧力よりも減少させるよう構成されている、立体造形物の製造装置。 A cylinder part for storing a modeling material for modeling a three-dimensional modeled object, a pressurizing part for pressurizing the modeling material in the cylinder part, and a nozzle part for discharging the modeling material pressed by the pressurizing part An apparatus body having
A stage on which the modeling material discharged from the discharge port of the nozzle part is stacked;
A relative movement mechanism for relatively moving the stage and the apparatus main body in three dimensions;
A control computer for controlling the operation of the pressure unit and the relative movement mechanism,
The control computer applies pressure applied to the modeling material by the pressurizing unit when the ejection of the modeling material is temporarily stopped, and applies the pressure to the modeling material by the pressurizing unit when discharging the modeling material. An apparatus for manufacturing a three-dimensional structure, which is configured to reduce the pressure applied.
上記制御コンピュータは、上記造形用材料の吐出を一旦停止させる際には、上記開閉機構によって上記ノズル部の吐出口を閉じ、一方、上記造形用材料を吐出させる際には、上記開閉機構によって上記ノズル部の吐出口を開けるよう構成されている、請求項1又は2に記載の立体造形物の製造装置。 The nozzle part is provided with an opening and closing mechanism for opening and closing the discharge port of the nozzle part,
When the control computer temporarily stops the discharge of the modeling material, the control computer closes the discharge port of the nozzle portion by the opening / closing mechanism, and on the other hand, the discharge computer discharges the modeling material by the opening / closing mechanism. The manufacturing apparatus of the three-dimensional molded item of Claim 1 or 2 comprised so that the discharge outlet of a nozzle part may be opened.
上記ピン又は上記バルブは、上記ノズル部から退避して上記吐出口を開ける一方、上記ノズル部に接近して上記吐出口を閉じるものである、請求項3に記載の立体造形物の製造装置。 The opening and closing mechanism is configured by a pin or a valve that closes the discharge port of the nozzle unit under the control of the operation by the control computer,
The said pin or the said valve | bulb retreats from the said nozzle part, and opens the said discharge outlet, While approaching the said nozzle part, the manufacturing apparatus of the three-dimensional molded item of Claim 3 which closes the said discharge outlet.
上記制御コンピュータは、上記造形用材料の吐出を一旦停止させる際に、上記ノズル部を上記中心軸線の回りに回転させて、該ノズル部の上記螺旋状突起による推力を上記造形用材料の吐出方向とは逆方向に与えるよう構成されている、請求項1又は2に記載の立体造形物の製造装置。 On the inner wall surface of the passage through which the modeling material passes in the nozzle portion, a spiral projection centering on the central axis of the nozzle portion is formed,
When the control computer temporarily stops the discharge of the modeling material, the control computer rotates the nozzle portion around the central axis, and the thrust by the spiral protrusion of the nozzle portion is the discharge direction of the modeling material. The manufacturing apparatus of the three-dimensional molded item of Claim 1 or 2 comprised so that it may give in the reverse direction.
上記制御コンピュータは、上記造形用材料の吐出を一旦停止させる際に、上記気体吹付口から上記造形用材料に吹き付ける気体によって、該造形用材料を冷却するとともに分断するよう構成されている、請求項1又は2に記載の立体造形物の製造装置。 The nozzle part is provided with a gas blowing port for blowing gas to the modeling material that passes through the passage in the nozzle part, or the modeling material discharged from the discharge port of the nozzle part,
The control computer is configured to cool and divide the modeling material by a gas blown from the gas blowing port to the modeling material when the ejection of the modeling material is temporarily stopped. The manufacturing apparatus of the three-dimensional molded item of 1 or 2.
上記制御コンピュータは、上記造形用材料を吐出させる際には、上記スクリューを正方向に回転させ、一方、上記造形用材料の吐出を一旦停止させる際には、上記スクリューを逆方向に回転させる、又は該スクリューを上記造形用材料の吐出方向とは逆方向に移動させるよう構成されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の立体造形物の製造装置。 The pressurizing part is constituted by a screw having a spiral protrusion formed on the outer peripheral surface,
The control computer rotates the screw in the forward direction when discharging the modeling material, while rotating the screw in the reverse direction when temporarily stopping the discharge of the modeling material. Or the manufacturing apparatus of the three-dimensional molded item as described in any one of Claims 1-7 comprised so that this screw may be moved to the reverse direction to the discharge direction of the said modeling material.
上記制御コンピュータは、上記造形用材料を吐出させる際には、上記ピストンを上記造形用材料の吐出方向に移動させ、一方、上記造形用材料の吐出を一旦停止させる際には、上記ピストンを上記造形用材料の吐出方向とは逆方向に移動させるよう構成されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の立体造形物の製造装置。 The pressurizing part is constituted by a piston that slides in the cylinder part,
The control computer moves the piston in the discharge direction of the modeling material when discharging the modeling material, and on the other hand, temporarily stops the discharge of the modeling material. The manufacturing apparatus of the three-dimensional molded item as described in any one of Claims 1-7 comprised so that it may move to the reverse direction with the discharge direction of the modeling material.
上記ノズル部の吐出口からの上記造形用材料の吐出を一旦停止させて上記ステージ上への上記造形用材料の積層を中断する際に上記装置本体において該造形用材料に加える圧力を、上記ノズル部の吐出口から上記造形用材料を吐出させて上記ステージ上に上記造形用材料を積層する際に上記装置本体において該造形用材料に加える圧力よりも減少させる、立体造形物の製造方法。 In the method of modeling a three-dimensional object by pressurizing a modeling material in the apparatus main body, discharging the modeling material from the discharge port of the nozzle part in the apparatus main body and laminating on the stage,
When the discharge of the modeling material from the discharge port of the nozzle portion is temporarily stopped and the stacking of the modeling material on the stage is interrupted, the pressure applied to the modeling material in the apparatus body is set to the nozzle The manufacturing method of the three-dimensional molded item which reduces more than the pressure added to this modeling material in the said apparatus main body when discharging the said modeling material from the discharge port of a part, and laminating | stacking the said modeling material on the said stage.
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