JP2017075369A - Method for manufacturing three-dimensional molded article and apparatus for manufacturing three-dimensional molded article - Google Patents

Method for manufacturing three-dimensional molded article and apparatus for manufacturing three-dimensional molded article Download PDF

Info

Publication number
JP2017075369A
JP2017075369A JP2015203498A JP2015203498A JP2017075369A JP 2017075369 A JP2017075369 A JP 2017075369A JP 2015203498 A JP2015203498 A JP 2015203498A JP 2015203498 A JP2015203498 A JP 2015203498A JP 2017075369 A JP2017075369 A JP 2017075369A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
dimensional structure
forming
support layer
constituent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015203498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
岡本　英司
Eiji Okamoto
英司 岡本
石田　方哉
Masaya Ishida
方哉 石田
平井　利充
Toshimitsu Hirai
利充 平井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2015203498A priority Critical patent/JP2017075369A/en
Publication of JP2017075369A publication Critical patent/JP2017075369A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly manufacture a highly accurate three-dimensional molded article.SOLUTION: A method for manufacturing a three-dimensional molded article includes a layer formation step of forming layers by discharging a fluid composition containing a particle in a form of droplet from a discharge part. The layer formation step includes: a constitution layer formation step of forming a constitution layer corresponding to a configuration region of a three-dimensional molded article; and a support layer formation step of forming a support layer abutting on the constitution layer and supporting the constitution layer. In the support layer formation step, at least some droplet when forming the support layer is smaller than at least some droplet when forming the constitution layer at the constitution layer formation step.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、三次元造形物の製造方法及び三次元造形物の製造装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional structure and a manufacturing apparatus for a three-dimensional structure.

従来から、層を積層することにより三次元造形物を製造する製造方法が実施されている。このうち、粒子を含む流動性組成物を用いて層を形成しながら三次元造形物を製造する製造方法が開示されている。
例えば、特許文献１には、金属ペーストを用いて層を形成し、三次元造形物の対応領域にレーザーを照射して焼結又は溶融しながら三次元造形物を製造する製造方法が開示されている。 Conventionally, the manufacturing method which manufactures a three-dimensional structure by laminating | stacking a layer is implemented. Among these, the manufacturing method which manufactures a three-dimensional structure is disclosed, forming a layer using the fluid composition containing particle | grains.
For example, Patent Document 1 discloses a manufacturing method in which a layer is formed using a metal paste, and a corresponding region of the three-dimensional structure is irradiated with a laser to produce a three-dimensional structure while being sintered or melted. Yes.

特開２００８−１８４６２２号公報JP 2008-184622 A

しかしながら、従来の三次元造形物の製造方法では、一の厚みの層を形成して三次元造形物を製造していた。このため、製造速度を上げようとすると、層の厚みを大きくして、金属ペーストなどの粒子を含む流動性組成物の供給スピードを高く（単位時間当たりの供給量を大きく）しなければならず、製造精度が低下していた。一方、製造精度を高くしようとすると、層の厚みを小さくして、高い精度で金属ペーストなどの粒子を含む流動性組成物を供給しなければならず、製造速度が低下していた。このように、従来の三次元造形物の製造方法では、製造速度と製造精度とがトレードオフになっていた。   However, in the conventional method for manufacturing a three-dimensional structure, a three-dimensional structure is manufactured by forming a layer having a single thickness. For this reason, in order to increase the production rate, the layer thickness must be increased to increase the supply speed of the fluid composition containing particles such as metal paste (increase the supply amount per unit time). , Manufacturing accuracy was reduced. On the other hand, in order to increase the manufacturing accuracy, the thickness of the layer must be reduced, and a fluid composition containing particles such as a metal paste must be supplied with high accuracy, resulting in a reduction in manufacturing speed. Thus, in the conventional method for manufacturing a three-dimensional structure, the manufacturing speed and the manufacturing accuracy are traded off.

そこで、本発明の目的は、迅速に高精度な三次元造形物を製造することである。   Accordingly, an object of the present invention is to quickly produce a highly accurate three-dimensional structure.

上記課題を解決するための本発明の第１の態様の三次元造形物の製造方法は、粒子を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出部から吐出させて層を形成する層形成工程を有し、前記層形成工程は、三次元造形物の構成領域に対応する構成層を形成する構成層形成工程と、前記構成層に接し該構成層を支持する支持層を形成する支持層形成工程と、を含み、前記支持層形成工程で前記支持層を形成する際の少なくとも一部の液滴は、前記構成層形成工程で前記構成層を形成する際の少なくとも一部の液滴よりも小さいことを特徴とする。   The manufacturing method of the three-dimensional structure according to the first aspect of the present invention for solving the above-described problem is a layer forming step of forming a layer by discharging a fluid composition containing particles from a discharge portion in a droplet state. The layer forming step includes a constituent layer forming step for forming a constituent layer corresponding to a constituent region of the three-dimensional structure, and a support layer forming for supporting the constituent layer in contact with the constituent layer. And at least some of the droplets when forming the support layer in the support layer forming step are more than at least some of the droplets when forming the constituent layer in the constituent layer forming step It is small.

本態様によれば、構成層を形成する際の液滴よりも小さい液滴で支持層を形成する。すなわち、相対的に小さい液滴で三次元造形物の輪郭の形状を決定する支持層を形成し、相対的に大きい液滴で三次元造形物の内部を構成する構成層を形成する。このため、三次元造形物において高い精度で形成する必要のある輪郭の形状を決定する支持層を高い精度で形成することができるとともに、三次元造形物において高い精度で形成する必要のない内部を構成する構成層を迅速に形成できる。したがって、迅速に高精度な三次元造形物を製造することができる。
ここで、「輪郭」とは、三次元造形物の表面の形状を形作る部分である。三次元造形物の表面にコート層を設ける場合などはコート層の下層を意味する場合もある。 According to this aspect, the support layer is formed with droplets smaller than the droplets used when forming the constituent layers. That is, a support layer that determines the shape of the contour of the three-dimensional structure is formed with relatively small droplets, and a constituent layer that forms the interior of the three-dimensional structure is formed with relatively large droplets. For this reason, while being able to form the support layer which determines the shape of the outline which needs to be formed with high accuracy in the three-dimensional structure, the inside which does not need to be formed with high precision in the three-dimensional structure is provided. The constituent layer to be configured can be formed quickly. Therefore, a highly accurate three-dimensional structure can be manufactured quickly.
Here, the “contour” is a portion that forms the shape of the surface of the three-dimensional structure. When a coating layer is provided on the surface of a three-dimensional structure, it may mean the lower layer of the coating layer.

本発明の第２の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１の態様において、前記層形成工程は、前記吐出部として、異なる大きさの液滴を吐出する、第１吐出部及び第２吐出部を用いて実行されることを特徴とする。   In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the layer forming step ejects droplets of different sizes as the ejection unit, It is performed using a 2nd discharge part, It is characterized by the above-mentioned.

本態様によれば、異なる大きさの液滴を吐出する第１吐出部及び第２吐出部を用いて層形成を実行できる。このため、簡単に、相対的に大きい液滴と相対的に小さい液滴とを吐出させることができる。
なお、「異なる大きさの液滴を吐出する」とは、第１吐出部及び第２吐出部がともに１種類の大きさの液滴を吐出可能であり各々の液滴の大きさが異なるという場合のみを意味するのではなく、第１吐出部及び第２吐出部の少なくとも一方が複数種類の大きさの液滴を吐出可能であり第１吐出部及び第２吐出部から吐出可能な液滴の大きさが一部同じとなる場合も含む意味である。 According to this aspect, layer formation can be performed using the first discharge unit and the second discharge unit that discharge droplets of different sizes. For this reason, it is possible to easily discharge relatively large droplets and relatively small droplets.
Note that “discharging droplets of different sizes” means that both the first discharge unit and the second discharge unit can discharge one type of droplet, and the size of each droplet is different. It does not mean only the case, but at least one of the first discharge portion and the second discharge portion can discharge a plurality of types of droplets and can be discharged from the first discharge portion and the second discharge portion. This also includes the case where the sizes of are partially the same.

本発明の第３の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１又は第２の態様において、前記層形成工程を積層方向に繰り返す積層工程を有することを特徴とする。   The manufacturing method of the three-dimensional structure according to the third aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect, the method includes a stacking step in which the layer forming step is repeated in the stacking direction.

本態様によれば、層形成工程を積層方向に繰り返す積層工程を有する。このため、層を積層させることで、簡単に、三次元造形物を製造することができる。   According to this aspect, it has the lamination process which repeats a layer formation process in a lamination direction. For this reason, a three-dimensional structure can be easily manufactured by laminating layers.

本発明の第４の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記層形成工程は、前記構成層を形成する前記流動性組成物に含まれる構成層形成用粒子を結合する結合工程を有することを特徴とする。   In the method for producing a three-dimensional structure according to the fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the layer forming step is included in the fluid composition that forms the constituent layer. And a bonding step of bonding the particles for forming the constituent layer.

本態様によれば、構成層形成用粒子を結合する結合工程を有する。このため、頑丈な三次元造形物を製造することが可能になる。
なお、「粒子を結合する」とは、例えば、粒子を焼結することや粒子を溶融することなどが挙げられる。 According to this aspect, it has the coupling | bonding process which couple | bonds the particle for structure layer formation. For this reason, it becomes possible to manufacture a sturdy three-dimensional structure.
Note that “bonding particles” includes, for example, sintering particles or melting particles.

本発明の第５の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第４の態様において、前記結合工程は、前記構成層、或いは、前記構成層及び前記支持層にエネルギーを付与して行われ、前記構成層形成用粒子における前記エネルギーの付与による結合力は、前記支持層を形成する前記流動性組成物に含まれる支持層形成用粒子における結合力よりも強いことを特徴とする。   In the method for producing a three-dimensional structure according to the fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the coupling step is performed by applying energy to the constituent layer, or the constituent layer and the support layer. The binding force by the application of the energy in the constituent layer forming particles is stronger than the binding force in the support layer forming particles contained in the fluid composition forming the support layer.

本態様によれば、結合工程は、構成層、或いは、構成層及び支持層にエネルギーを付与して行われ、構成層形成用粒子におけるエネルギーの付与による結合力は、支持層を形成する流動性組成物に含まれる支持層形成用粒子におけるエネルギーの付与による結合力よりも強い。このため、相対的に強く構成層形成用粒子を結合でき、頑丈な三次元造形物を製造することが可能になる。
なお、「支持層形成用粒子における結合力」とは、結合工程で支持層にエネルギーを付与しない場合は支持層にエネルギーを付与しない状態での結合力、結合工程で支持層にエネルギーを付与する場合は支持層にエネルギーを付与した状態での結合力を意味する。 According to this aspect, the bonding step is performed by applying energy to the constituent layer, or the constituent layer and the support layer, and the binding force by the application of energy in the constituent layer forming particles is fluidity to form the support layer. It is stronger than the binding force due to the application of energy in the particles for forming a support layer contained in the composition. For this reason, it is possible to bond the constituent layer forming particles relatively strongly, and to manufacture a sturdy three-dimensional structure.
The “bonding force in the particles for forming the support layer” means a bond force when energy is not applied to the support layer when energy is not applied to the support layer in the bonding process, and energy is applied to the support layer in the bonding process. In the case, it means a binding force in a state where energy is applied to the support layer.

本発明の第６の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第４又は第５の態様において、前記層形成工程は、前記支持層形成工程を複数回実行して前記支持層を複数層形成し、前記構成層形成工程を実行して該複数層に対応する領域に該複数層の厚みに対応する前記構成層を形成し、前記結合工程を実行して前記複数層に対応する前記構成層形成用粒子を結合することを特徴とする。   In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect, the layer forming step includes executing the support layer forming step a plurality of times to form the support layer into a plurality of layers. And forming the constituent layer corresponding to the thickness of the plurality of layers in a region corresponding to the plurality of layers by executing the constituent layer forming step, and executing the combining step to correspond to the plurality of layers It is characterized by binding particles for layer formation.

本態様によれば、支持層形成工程を複数回実行して支持層を複数層形成してから構成層形成工程を実行して該複数層に対応する領域に該複数層の厚みに対応する構成層を形成し、該複数層に対応する粒子を結合する。すなわち、構成層形成工程の回数を減らすことができる。このため、特に迅速に、高精度な三次元造形物を製造することができる。   According to this aspect, the support layer forming step is performed a plurality of times to form a plurality of support layers, and then the constituent layer forming step is performed to correspond to the thickness of the plurality of layers in the region corresponding to the plurality of layers. A layer is formed, and particles corresponding to the plurality of layers are bonded. That is, the number of constituent layer forming steps can be reduced. For this reason, a highly accurate three-dimensional structure can be manufactured particularly quickly.

本発明の第７の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第４から第６のいずれか１つの態様において、前記層形成工程は、前記結合工程後において、前記構成層の厚みと該構成層と対応する前記支持層の厚みとが揃うように液滴の大きさが調整されていることを特徴とする。   The manufacturing method of a three-dimensional structure according to a seventh aspect of the present invention is the method according to any one of the fourth to sixth aspects, wherein the layer forming step includes the thickness of the constituent layer and the thickness after the joining step. The size of the droplet is adjusted so that the thickness of the supporting layer corresponding to the constituent layer is aligned.

本態様によれば、層形成工程は、結合工程後において、構成層の厚みと該構成層と対応する支持層の厚みとが揃うように液滴の大きさが調整されている。このため、支持層と構成層との層厚が異なることに伴う層厚の調整などが不要になり、簡単に、高精度な三次元造形物を製造することができる。   According to this aspect, in the layer forming step, the size of the droplet is adjusted so that the thickness of the constituent layer and the thickness of the support layer corresponding to the constituent layer are aligned after the joining step. For this reason, adjustment of the layer thickness accompanying the layer thickness of a support layer and a structure layer differing becomes unnecessary, and a highly accurate three-dimensional molded item can be manufactured easily.

本発明の第８の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第４から第７のいずれか１つの態様において、前記結合工程は、前記構成層及び前記支持層を加熱することにより行われ、該加熱温度は、前記構成層形成用粒子の融点以上であり、前記支持層を形成する前記流動性組成物に含まれる支持層形成用粒子の融点以下であることを特徴とする。   In the method for producing a three-dimensional structure according to the eighth aspect of the present invention, in any one of the fourth to seventh aspects, the joining step is performed by heating the constituent layer and the support layer. The heating temperature is not less than the melting point of the constituent layer forming particles and not more than the melting point of the support layer forming particles contained in the fluid composition forming the support layer.

本態様によれば、結合工程は、構成層及び支持層を加熱することにより行われ、該加熱温度は、構成層形成用粒子の融点以上であり支持層形成用粒子の融点以下である。このため、支持層を溶融することなく構成層（三次元造形物）を溶融できるので、完成した三次元造形物を支持層から簡単に取り外すことができる。   According to this aspect, the bonding step is performed by heating the constituent layer and the support layer, and the heating temperature is not lower than the melting point of the constituent layer forming particles and not higher than the melting point of the support layer forming particles. For this reason, since a constituent layer (three-dimensional structure) can be melted without melting the support layer, the completed three-dimensional structure can be easily detached from the support layer.

本発明の第９の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第４から第７のいずれか１つの態様において、前記結合工程は、前記構成層及び前記支持層を加熱することにより行われ、該加熱温度は、前記構成層形成用粒子の焼結温度以上であり、前記支持層を形成する前記流動性組成物に含まれる支持層形成用粒子の焼結温度以下であることを特徴とする。   In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the ninth aspect of the present invention, in any one of the fourth to seventh aspects, the bonding step is performed by heating the constituent layer and the support layer. The heating temperature is equal to or higher than the sintering temperature of the constituent layer forming particles and is equal to or lower than the sintering temperature of the support layer forming particles included in the fluid composition forming the support layer. To do.

本態様によれば、結合工程は、構成層及び支持層を加熱することにより行われ、該加熱温度は、構成層形成用粒子の焼結温度以上であり支持層形成用粒子の焼結温度以下である。このため、支持層を焼結することなく構成層（三次元造形物）を焼結できるので、完成した三次元造形物を支持層から簡単に取り外すことができる。   According to this aspect, the bonding step is performed by heating the constituent layer and the support layer, and the heating temperature is not less than the sintering temperature of the constituent layer forming particles and not more than the sintering temperature of the supporting layer forming particles. It is. For this reason, since a structural layer (three-dimensional structure) can be sintered without sintering a support layer, the completed three-dimensional structure can be easily removed from a support layer.

本発明の第１０の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第９のいずれか１つの態様において、前記支持層を形成する前記流動性組成物に含まれる支持層形成用粒子の粒径は、前記構成層を形成する前記流動性組成物に含まれる構成層形成用粒子の粒径よりも小さいことを特徴とする。   In the method for producing a three-dimensional structure according to the tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth aspects, the particles for forming a support layer included in the fluid composition that forms the support layer. The particle size of is smaller than the particle size of the particles for forming a constituent layer contained in the flowable composition forming the constituent layer.

本態様によれば、支持層形成用粒子の粒径は構成層形成用粒子の粒径よりも小さい。このため、三次元造形物において高い精度で形成する必要のある輪郭の形状を決定する支持層を相対的に小さい粒径の粒子により高い精度で形成することができる。したがって、特に高精度な三次元造形物を製造することができる。   According to this aspect, the particle diameter of the support layer forming particles is smaller than the particle diameter of the constituent layer forming particles. For this reason, the support layer which determines the shape of the outline which needs to be formed with high accuracy in the three-dimensional structure can be formed with high accuracy with particles having a relatively small particle diameter. Therefore, a highly accurate three-dimensional structure can be manufactured.

本発明の第１１の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第１０のいずれか１つの態様において、前記支持層を形成する前記流動性組成物に含まれる支持層形成用粒子はシリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコンの少なくともいずれか１つの成分を含む粒子であり、前記構成層を形成する前記流動性組成物に含まれる構成層形成用粒子はアルミ、チタン、鉄、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、マルエージング鋼の少なくともいずれか１つの成分を含む粒子であることを特徴とする。   The method for producing a three-dimensional structure according to an eleventh aspect of the present invention, in any one of the first to tenth aspects, comprises particles for forming a support layer included in the fluid composition that forms the support layer. Are particles containing at least one component of silica, alumina, titanium oxide, and zircon oxide, and the constituent layer forming particles contained in the fluid composition forming the constituent layer are aluminum, titanium, iron, copper , Magnesium, stainless steel, maraging steel, and particles containing at least one component.

本態様によれば、支持層形成用粒子はシリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコンの少なくともいずれか１つの成分を含む粒子であり、構成層形成用粒子はアルミ、チタン、鉄、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、マルエージング鋼の少なくともいずれか１つの成分を含む粒子である。このため、エネルギー付与工程により、構成材料粒子を溶融し、支持部材形成粒子を低い焼結密度とするように容易にコントロールすることができる。あるいは、構成材料粒子を焼結し、支持部材形成粒子を焼結しないように容易にコントロールすることができる。これにより三次元造形物の強度を確保しつつ、三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。   According to this aspect, the support layer forming particles are particles containing at least one component of silica, alumina, titanium oxide, and zircon oxide, and the constituent layer forming particles are aluminum, titanium, iron, copper, magnesium, Particles containing at least one component of stainless steel and maraging steel. For this reason, the constituent material particles can be melted and the support member forming particles can be easily controlled to have a low sintered density by the energy application step. Alternatively, it can be easily controlled so that the constituent material particles are sintered and the support member forming particles are not sintered. Thereby, it is possible to suppress an increase in loads such as separation work when removing the three-dimensional structure and molding work after removal while securing the strength of the three-dimensional structure.

本発明の第１２の態様の三次元造形物の製造装置は、粒子を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出する吐出部と、前記吐出部から液滴を吐出させて層を形成するよう制御する制御部と、を有し、前記制御部は、三次元造形物の構成領域に対応する構成層と、前記構成層に接し該構成層を支持する支持層とを、前記支持層を形成する際の少なくとも一部の液滴が前記構成層を形成する際の少なくとも一部の液滴よりも小さくなるように形成するよう制御することを特徴とする。   A three-dimensional structure manufacturing apparatus according to a twelfth aspect of the present invention forms a layer by discharging a fluid composition containing particles in the form of droplets, and discharging droplets from the discharge unit. A control unit that controls the configuration layer, the configuration unit corresponding to the configuration region of the three-dimensional structure, and a support layer that contacts the configuration layer and supports the configuration layer. Control is performed so that at least some of the droplets at the time of formation are smaller than at least some of the droplets at the time of forming the constituent layer.

本態様によれば、構成層を形成する際の液滴よりも小さい液滴で支持層を形成する。すなわち、相対的に小さい液滴で三次元造形物の輪郭の形状を決定する支持層を形成し、相対的に大きい液滴で三次元造形物の内部を構成する構成層を形成する。このため、三次元造形物において高い精度で形成する必要のある輪郭の形状を決定する支持層を高い精度で形成することができるとともに、三次元造形物において高い精度で形成する必要のない内部を構成する構成層を迅速に形成できる。したがって、迅速に高精度な三次元造形物を製造することができる。   According to this aspect, the support layer is formed with droplets smaller than the droplets used when forming the constituent layers. That is, a support layer that determines the shape of the contour of the three-dimensional structure is formed with relatively small droplets, and a constituent layer that forms the interior of the three-dimensional structure is formed with relatively large droplets. For this reason, while being able to form the support layer which determines the shape of the outline which needs to be formed with high accuracy in the three-dimensional structure, the inside which does not need to be formed with high precision in the three-dimensional structure is provided. The constituent layer to be configured can be formed quickly. Therefore, a highly accurate three-dimensional structure can be manufactured quickly.

（ａ）は本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ部の拡大図。(A) is a schematic block diagram which shows the structure of the manufacturing apparatus of the three-dimensional structure based on one Embodiment of this invention, (b) is an enlarged view of the B section shown to (a). （ａ）は本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ部の拡大図。(A) is a schematic block diagram which shows the structure of the manufacturing apparatus of the three-dimensional structure based on one Embodiment of this invention, (b) is an enlarged view of the C section shown to (a). 本発明の一の実施形態に係るヘッドベースの概略透視図。1 is a schematic perspective view of a head base according to an embodiment of the present invention. 本発明の一の実施形態に係るヘッドユニットの配置と、溶融部の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図。The top view which illustrates notionally the relationship between arrangement | positioning of the head unit which concerns on one Embodiment of this invention, and the formation form of a fusion | melting part. 溶融部の形成形態を概念的に説明する概略図。Schematic explaining the formation form of a fusion | melting part notionally. ヘッドベースに配置されるヘッドユニットの、その他の配置の例を示す模式図。The schematic diagram which shows the example of other arrangement | positioning of the head unit arrange | positioned at a head base. 本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略図。Schematic showing the manufacturing process of the three-dimensional structure based on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略図。Schematic showing the manufacturing process of the three-dimensional structure based on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略図。Schematic showing the manufacturing process of the three-dimensional structure based on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略図。Schematic showing the manufacturing process of the three-dimensional structure based on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略図。Schematic showing the manufacturing process of the three-dimensional structure based on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造方法のフローチャート。The flowchart of the manufacturing method of the three-dimensional structure based on one Example of this invention.

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
図１及び図２は本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図である。
ここで、本実施形態の三次元造形物の製造装置は、２種類の材料供給部（ヘッドベース）を備えているが、図１及び図２は、各々、一方の材料供給部のみを表した図であり、他方の材料供給部は省略して表している。また、図１の材料供給部は、三次元造形物の構成材料を供給する材料供給部であり、構成材料を固める（溶融する）ためのレーザー照射部を備えている。そして、図２の材料供給部は、三次元造形物を造形する際に構成材料を支持する支持層を形成するための支持層形成用材料を供給する材料供給部である。
なお、本明細書における「三次元造形」とは、いわゆる立体造形物を形成することを示すものであって、例えば、平板状、いわゆる二次元形状の形状であっても厚みを有する形状を形成することも含まれる。また、「支持する」とは、下側から支持する場合の他、横側から支持する場合や、場合によっては上側から支持する場合も含む意味である。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG.1 and FIG.2 is a schematic block diagram which shows the structure of the manufacturing apparatus of the three-dimensional structure based on one Embodiment of this invention.
Here, although the manufacturing apparatus of the three-dimensional structure according to the present embodiment includes two types of material supply units (head bases), FIGS. 1 and 2 each show only one material supply unit. It is a figure and the other material supply part is abbreviate | omitted and represented. Moreover, the material supply part of FIG. 1 is a material supply part which supplies the constituent material of a three-dimensional structure, and is provided with the laser irradiation part for hardening (melting | melting) a constituent material. And the material supply part of FIG. 2 is a material supply part which supplies the material for support layer formation for forming the support layer which supports a constituent material, when modeling a three-dimensional molded item.
In addition, “three-dimensional modeling” in the present specification indicates that a so-called three-dimensional model is formed, and for example, a flat shape, that is, a so-called two-dimensional shape is formed with a thickness. To include. Further, “support” means not only the case of supporting from the lower side, but also the case of supporting from the lateral side and, in some cases, the case of supporting from the upper side.

図１及び図２に示す三次元造形物の製造装置２０００（以下、形成装置２０００という）は、基台１１０と、基台１１０に備える駆動手段としての駆動装置１１１によって、図示するＸ，Ｙ，Ｚ方向の移動、あるいはＺ軸を中心とする回転方向に駆動可能に備えられたステージ１２０を備えている。
そして、図１で表されるように、一方の端部が基台１１０に固定され、他方の端部に三次元造形物の構成材料を吐出する構成材料吐出部１２３０とエネルギー照射部１３００とを備えるヘッドユニット１４００を複数保持するヘッドベース１１００が保持固定される、ヘッドベース支持部１３０を備えている。
また、図２で表されるように、一方の端部が基台１１０に固定され、他方の端部に三次元造形物を支持する支持層形成用材料を吐出する支持層形成用材料吐出部１７３０を備えるヘッドユニット１９００を複数保持するヘッドベース１６００が保持固定される、ヘッドベース支持部７３０と、を備えている。
ここで、ヘッドベース１１００及びヘッドベース１６００は、ＸＹ平面において並列に設けられている。
なお、構成材料吐出部１２３０及び支持層形成用材料吐出部１７３０は、吐出する液滴の大きさ（ドット径）と、吐出される材料（構成材料及び支持層形成用材料）が異なること以外は同様の構成のものである。ただし、このような構成に限定されない。 A three-dimensional structure manufacturing apparatus 2000 (hereinafter, referred to as a forming apparatus 2000) illustrated in FIGS. 1 and 2 includes a base 110 and a driving device 111 as a driving unit included in the base 110, and illustrated X, Y, The stage 120 is provided so as to be movable in the Z direction or driven in the rotation direction around the Z axis.
Then, as shown in FIG. 1, one end is fixed to the base 110, and the constituent material discharge unit 1230 and the energy irradiation unit 1300 that discharge the constituent material of the three-dimensional structure are disposed on the other end. A head base support 130 is provided on which a head base 1100 that holds a plurality of head units 1400 is held and fixed.
In addition, as shown in FIG. 2, a support layer forming material discharge unit that discharges a support layer forming material that supports the three-dimensional structure to the other end, with one end fixed to the base 110. A head base support portion 730 on which a head base 1600 that holds a plurality of head units 1900 including 1730 is held and fixed.
Here, the head base 1100 and the head base 1600 are provided in parallel in the XY plane.
The constituent material discharge unit 1230 and the support layer forming material discharge unit 1730 are different except that the size (dot diameter) of the droplets to be discharged and the discharged materials (the constituent materials and the support layer forming material) are different. The configuration is the same. However, it is not limited to such a configuration.

ステージ１２０上には、三次元造形物５００が形成される過程での層５０１、５０２及び５０３が形成される。なお、詳細は後述するが、構成材料吐出部１２３０と支持層形成用材料吐出部１７３０とから異なるドット径の液滴を吐出することにより、異なる厚みの層を形成可能である。支持層形成用材料吐出部１７３０を用いて相対的に小さいドット径の液滴を吐出して薄い層を形成可能であり、構成材料吐出部１２３０を用いて相対的に大きいドット径の液滴を吐出して厚い層を形成可能である。
三次元造形物５００の形成には、レーザーの照射により、熱が発生するため、耐熱性を有する試料プレート１２１を用いて、試料プレート１２１の上に三次元造形物５００を形成してもよい。こうすることで、レーザーの照射により発生する熱からステージ１２０を保護することができる。試料プレート１２１としては、例えばセラミック板を用いることで、高い耐熱性を得ることができ、更に溶融（あるいは焼結されてもよい）される三次元造形物の構成材料との反応性も低く、三次元造形物５００の変質を防止することができる。なお、図１（ａ）及び図２（ａ）では、説明の便宜上、層５０１、５０２及び５０３の３層を例示したが、所望の三次元造形物５００の形状まで（図１（ａ）及び図２（ａ）中の層５０ｎまで）積層される。
ここで、層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎは、各々、支持層形成用材料吐出部１７３０から吐出される支持層形成用材料で形成される支持層３００と、構成材料吐出部１２３０から吐出される構成材料で形成される溶融層３１０（三次元造形物５００の構成領域に対応する構成層）と、で構成される。また、構成材料吐出部１２３０から吐出される構成材料を、吐出後すぐにエネルギー照射部１３００から熱エネルギーを照射して液滴毎に溶融させることができるとともに、１層分の層を形成した後に、該層全体にエネルギー照射部１３００から熱エネルギーを照射して、層毎に溶融させることもできる。さらには、エネルギー照射部１３００から熱エネルギーを照射することなく溶融層３１０と支持層３００とを複数層形成することで三次元造形物の形状を完成させて、これを形成装置２０００とは別体で設けられた恒温槽（加熱部）において溶融又は焼結させることも可能である。 On the stage 120, layers 501, 502, and 503 in the process of forming the three-dimensional structure 500 are formed. Although details will be described later, layers having different thicknesses can be formed by discharging droplets having different dot diameters from the constituent material discharge unit 1230 and the support layer forming material discharge unit 1730. A thin layer can be formed by discharging a droplet having a relatively small dot diameter using the support layer forming material discharge unit 1730, and a droplet having a relatively large dot diameter can be formed by using the constituent material discharge unit 1230. A thick layer can be formed by ejection.
Since heat is generated by laser irradiation in forming the three-dimensional structure 500, the three-dimensional structure 500 may be formed on the sample plate 121 using the heat-resistant sample plate 121. By doing so, the stage 120 can be protected from heat generated by laser irradiation. As the sample plate 121, for example, by using a ceramic plate, high heat resistance can be obtained, and the reactivity with the constituent material of the three-dimensional structure to be melted (or sintered) is low, Alteration of the three-dimensional structure 500 can be prevented. In FIG. 1A and FIG. 2A, for convenience of explanation, three layers 501, 502, and 503 are illustrated, but the shape of the desired three-dimensional structure 500 (FIG. 1A and FIG. The layers are stacked up to the layer 50n in FIG.
Here, the layers 501, 502, 503,... 50 n are respectively formed from a support layer forming material discharged from a support layer forming material discharge unit 1730 and a constituent material discharge unit 1230. And a molten layer 310 (a constituent layer corresponding to a constituent area of the three-dimensional structure 500) formed of the constituent material to be discharged. Further, the constituent material ejected from the constituent material ejecting unit 1230 can be melted for each droplet by irradiating thermal energy from the energy irradiating unit 1300 immediately after ejection, and after forming one layer. The entire layer can be irradiated with thermal energy from the energy irradiation unit 1300 and melted layer by layer. Furthermore, the shape of the three-dimensional structure is completed by forming a plurality of molten layers 310 and support layers 300 without irradiating thermal energy from the energy irradiation unit 1300, and this is separated from the forming apparatus 2000. It is also possible to melt or sinter in a constant temperature bath (heating unit) provided in (1).

また、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すヘッドベース１１００を示すＢ部拡大概念図である。図１（ｂ）に示すように、ヘッドベース１１００は、複数のヘッドユニット１４００が保持されている。詳細は後述するが、１つのヘッドユニット１４００は、構成材料供給装置１２００に備える構成材料吐出部１２３０と、エネルギー照射部１３００と、が保持治具１４００ａに保持されることで構成される。構成材料吐出部１２３０は、吐出ノズル１２３０ａと、材料供給コントローラー１５００によって吐出ノズル１２３０ａから構成材料を吐出させる吐出駆動部１２３０ｂと、を備えている。また、支持層形成用材料を焼結させるためのレーザー照射部３１００と、レーザー照射部３１００からのレーザー光を位置決めするガルバノミラー３０００をステージ１２０の上方に備えている。   FIG. 1B is an enlarged conceptual view of a B portion showing the head base 1100 shown in FIG. As shown in FIG. 1B, the head base 1100 holds a plurality of head units 1400. Although details will be described later, one head unit 1400 is configured by holding a constituent material discharge unit 1230 and an energy irradiation unit 1300 included in the constituent material supply device 1200 by a holding jig 1400a. The constituent material discharge unit 1230 includes a discharge nozzle 1230a and a discharge driving unit 1230b that discharges the constituent material from the discharge nozzle 1230a by the material supply controller 1500. Further, a laser irradiation unit 3100 for sintering the support layer forming material and a galvano mirror 3000 for positioning laser light from the laser irradiation unit 3100 are provided above the stage 120.

また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すヘッドベース１６００を示すＣ部拡大概念図である。図２（ｂ）に示すように、ヘッドベース１６００は、複数のヘッドユニット１９００が保持されている。ヘッドユニット１９００は、支持層形成用材料供給装置１７００に備える支持層形成用材料吐出部１７３０が保持治具１９００ａに保持されることで構成される。支持層形成用材料吐出部１７３０は、吐出ノズル１７３０ａと、材料供給コントローラー１５００によって吐出ノズル１７３０ａから支持層形成用材料を吐出させる吐出駆動部１７３０ｂと、を備えている。   FIG. 2B is an enlarged conceptual view of a C portion showing the head base 1600 shown in FIG. As shown in FIG. 2B, the head base 1600 holds a plurality of head units 1900. The head unit 1900 is configured by holding a support layer forming material discharge unit 1730 included in the support layer forming material supply apparatus 1700 by a holding jig 1900a. The support layer forming material discharge unit 1730 includes a discharge nozzle 1730a and a discharge driving unit 1730b that discharges the support layer forming material from the discharge nozzle 1730a by the material supply controller 1500.

なお、本実施例の形成装置２０００は、異なるドット径の液滴を吐出する構成材料吐出部１２３０及び支持層形成用材料吐出部１７３０を備える。さらに、構成材料吐出部１２３０及び支持層形成用材料吐出部１７３０は、各々、複数の異なるドット径の液滴を吐出可能な構成（異なる層厚（厚み）の層を形成可能な構成）である。   The forming apparatus 2000 according to the present embodiment includes a constituent material discharge unit 1230 and a support layer forming material discharge unit 1730 that discharge droplets having different dot diameters. Furthermore, each of the constituent material discharge unit 1230 and the support layer forming material discharge unit 1730 has a configuration capable of discharging a plurality of droplets having different dot diameters (a configuration capable of forming layers having different layer thicknesses (thicknesses)). .

エネルギー照射部１３００は、本実施形態ではエネルギーとして電磁波であるレーザーを照射するエネルギー照射部により説明する（以下、エネルギー照射部１３００をレーザー照射部１３００という）。照射されるエネルギーにレーザーを用いることにより、ターゲットとなる供給材料に狙いを定めてエネルギーを照射することができ、品質の良い三次元造形物を形成することができる。また、例えば吐出される材料の種類に合わせて、照射エネルギー量（パワー、走査速度）を制御することが容易に行うことができ、所望の品質の三次元造形物を得ることができる。ただし、このような構成に限定されず、レーザー照射部１３００の代わりにアーク放電により発生する熱を付与するエネルギー付与部を設け、アーク放電により発生する熱により層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎを溶融又は焼結することにより固める構成としてもよい。なお、例えば、吐出される材料を焼結させて固化することや、溶融して固化することも選択可能であることは言うまでもない。すなわち、吐出される材料は、場合によってはこれが焼結材料であったり、溶融材料であったり、その他の方法によって固化する固化材料であったりする。   In this embodiment, the energy irradiation unit 1300 is described as an energy irradiation unit that irradiates a laser that is an electromagnetic wave as energy (hereinafter, the energy irradiation unit 1300 is referred to as a laser irradiation unit 1300). By using a laser as the energy to be irradiated, the target supply material can be aimed and irradiated with energy, and a high-quality three-dimensional structure can be formed. Further, for example, it is possible to easily control the amount of irradiation energy (power, scanning speed) according to the type of material to be discharged, and a three-dimensional structure with a desired quality can be obtained. However, it is not limited to such a configuration, instead of the laser irradiation unit 1300, an energy applying unit that applies heat generated by arc discharge is provided, and the layers 501, 502, 503,. It is good also as a structure hardened by fuse | melting or sintering 50n. Needless to say, for example, the material to be discharged can be sintered and solidified, or melted and solidified. In other words, the material to be discharged may be a sintered material, a molten material, or a solidified material that is solidified by other methods.

図１で表されるように、構成材料吐出部１２３０は、ヘッドベース１１００に保持されるヘッドユニット１４００それぞれに対応させた構成材料を収容した構成材料供給ユニット１２１０と供給チューブ１２２０により接続されている。そして、所定の構成材料が構成材料供給ユニット１２１０から構成材料吐出部１２３０に供給される。構成材料供給ユニット１２１０には、本実施形態に係る形成装置２０００によって造形される三次元造形物５００の原料を含む材料（金属粒子（構成層形成用粒子）を含むペースト状の構成材料）が供給材料として構成材料収容部１２１０ａに収容され、個々の構成材料収容部１２１０ａは、供給チューブ１２２０によって、個々の構成材料吐出部１２３０に接続されている。このように、個々の構成材料収容部１２１０ａを備えることにより、ヘッドベース１１００から、複数の異なる種類の材料を供給することができる。   As shown in FIG. 1, the constituent material discharge unit 1230 is connected by a constituent material supply unit 1210 that stores constituent materials corresponding to each of the head units 1400 held by the head base 1100 and a supply tube 1220. . Then, a predetermined constituent material is supplied from the constituent material supply unit 1210 to the constituent material discharge unit 1230. The constituent material supply unit 1210 is supplied with a material (a paste-like constituent material containing metal particles (component layer forming particles)) including the raw material of the three-dimensional structure 500 formed by the forming apparatus 2000 according to the present embodiment. It is accommodated in the constituent material accommodating part 1210a as a material, and each constituent material accommodating part 1210a is connected to each constituent material discharge part 1230 by the supply tube 1220. In this manner, by providing the individual constituent material accommodating portions 1210a, a plurality of different types of materials can be supplied from the head base 1100.

図２で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０は、ヘッドベース１６００に保持されるヘッドユニット１９００それぞれに対応させた支持層形成用材料を収容した支持層形成用材料供給ユニット１７１０と供給チューブ１７２０により接続されている。そして、所定の支持層形成用材料が支持層形成用材料供給ユニット１７１０から支持層形成用材料吐出部１７３０に供給される。支持層形成用材料供給ユニット１７１０には、三次元造形物５００を造形する際の支持層を構成する支持層形成用材料（セラミックス粒子（支持層形成用粒子）を含むペースト状の支持層形成用材料）が供給材料として支持層形成用材料収容部１７１０ａに収容され、個々の支持層形成用材料収容部１７１０ａは、供給チューブ１７２０によって、個々の支持層形成用材料吐出部１７３０に接続されている。このように、個々の支持層形成用材料収容部１７１０ａを備えることにより、ヘッドベース１６００から、複数の異なる種類の支持層形成用材料を供給することができる。   As shown in FIG. 2, the support layer forming material discharge unit 1730 has a support layer forming material supply unit 1710 that contains a support layer forming material corresponding to each head unit 1900 held by the head base 1600. And a supply tube 1720. Then, a predetermined support layer forming material is supplied from the support layer forming material supply unit 1710 to the support layer forming material discharge unit 1730. The support layer forming material supply unit 1710 includes a support layer forming material (ceramic particles (support layer forming particles)) that forms a support layer when the three-dimensional structure 500 is formed. Material) is accommodated as a supply material in a support layer forming material accommodating portion 1710a, and each support layer forming material accommodating portion 1710a is connected to each support layer forming material discharging portion 1730 by a supply tube 1720. . As described above, by providing the individual support layer forming material accommodating portions 1710 a, a plurality of different types of support layer forming materials can be supplied from the head base 1600.

被溶融材料として供給される構成材料は、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単体粉末、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金（マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金）などの混合粉末を、溶剤と、バインダーとを含むスラリー状（あるいはペースト状）の混合材料などにして用いることが可能である。
また、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチックを用いることが可能である。その他、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチックも用いることが可能である。
このように、構成材料に特に限定はなく、上記金属以外の金属やセラミックスや樹脂等も使用可能である。
溶剤としては、例えば、水；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉｓｏ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉｓｏ−ブチル等の酢酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル−ｎ−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；テトラアルキルアンモニウムアセテート類；ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤；ピリジン、γ−ピコリン、２，６−ルチジン等のピリジン系溶剤；テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）等のイオン液体等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
バインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）或いはその他の熱可塑性樹脂である。 For example, magnesium (Mg), iron (Fe), cobalt (Co), chromium (Cr), aluminum (Al), titanium (Ti), copper (Cu), nickel (Ni) ) Or a mixed powder such as an alloy containing one or more of these metals (maraging steel, stainless steel, cobalt chromium molybdenum, titanium alloy, nickel alloy, aluminum alloy, cobalt alloy, cobalt chromium alloy) and a solvent. In addition, it can be used as a slurry (or paste) mixed material containing a binder.
In addition, general-purpose engineering plastics such as polyamide, polyacetal, polycarbonate, modified polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, and polyethylene terephthalate can be used. In addition, engineering plastics such as polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, and polyetheretherketone can also be used.
Thus, there is no limitation in particular in a constituent material, Metals other than the said metal, ceramics, resin, etc. can be used.
Examples of the solvent include water; (poly) alkylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether; ethyl acetate, n-propyl acetate, acetic acid acetates such as iso-propyl, n-butyl acetate and iso-butyl acetate; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, ethyl n-butyl ketone, diisopropyl ketone, acetylacetone Ketones such as ethanol; alcohols such as ethanol, propanol, butanol; tetraalkylammonium acetates; dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, etc. One type selected from these, including phosphine solvents; pyridine solvents such as pyridine, γ-picoline, and 2,6-lutidine; and ionic liquids such as tetraalkylammonium acetate (for example, tetrabutylammonium acetate). Alternatively, two or more kinds can be used in combination.
Examples of the binder include acrylic resin, epoxy resin, silicone resin, cellulosic resin, other synthetic resins, PLA (polylactic acid), PA (polyamide), PPS (polyphenylene sulfide), and other thermoplastic resins.

本実施形態においては、支持層形成用材料は、セラミックスを含有している。該支持層形成用材料としては、例えば金属酸化物、金属アルコキシド、金属などの混合粉末と、溶剤と、バインダーとを含むスラリー状（あるいはペースト状）の混合材料などを用いることが可能である。
ただし、支持層形成用材料に特に限定はなく、上記の構成材料の例のような、セラミックス以外の金属や樹脂等も使用可能である。 In the present embodiment, the support layer forming material contains ceramics. As the support layer forming material, it is possible to use, for example, a slurry (or paste) mixed material containing a mixed powder of metal oxide, metal alkoxide, metal or the like, a solvent, and a binder.
However, the material for forming the support layer is not particularly limited, and metals, resins, and the like other than ceramics, such as the examples of the constituent materials described above, can be used.

形成装置２０００には、図示しない、例えばパーソナルコンピューター等のデータ出力装置から出力される三次元造形物の造形用データに基づいて、上述したステージ１２０、構成材料供給装置１２００に備える構成材料吐出部１２３０やレーザー照射部１３００、並びに、支持層形成用材料供給装置１７００に備える支持層形成用材料吐出部１７３０を制御する制御手段としての制御ユニット４００を備えている。そして、制御ユニット４００には、図示しないが、ステージ１２０、構成材料吐出部１２３０及びレーザー照射部１３００、並びに、ステージ１２０及び支持層形成用材料供給装置１７００が連携して駆動及び動作するよう制御する制御部を備えている。   The forming apparatus 2000 includes a constituent material discharge unit 1230 provided in the above-described stage 120 and constituent material supply apparatus 1200 based on modeling data of a three-dimensional structure that is output from a data output device such as a personal computer (not shown). And a laser irradiation unit 1300 and a control unit 400 as control means for controlling the support layer forming material discharge unit 1730 provided in the support layer forming material supply apparatus 1700. Although not shown, the control unit 400 controls the stage 120, the constituent material discharge unit 1230 and the laser irradiation unit 1300, and the stage 120 and the support layer forming material supply device 1700 to be driven and operated in cooperation. A control unit is provided.

基台１１０に移動可能に備えられているステージ１２０は、制御ユニット４００からの制御信号に基づき、ステージコントローラー４１０においてステージ１２０の移動開始と停止、移動方向、移動量、移動速度などを制御する信号が生成され、基台１１０に備える駆動装置１１１に送られ、図示するＸ，Ｙ，Ｚ方向にステージ１２０が移動する。ヘッドユニット１４００に備える構成材料吐出部１２３０では、制御ユニット４００からの制御信号に基づき、材料供給コントローラー１５００において構成材料吐出部１２３０に備える吐出駆動部１２３０ｂにおける吐出ノズル１２３０ａからの材料吐出量などを制御する信号が生成され、生成された信号により吐出ノズル１２３０ａから所定量の構成材料が吐出される。
同様に、ヘッドユニット１９００に備える支持層形成用材料吐出部１７３０では、制御ユニット４００からの制御信号に基づき、材料供給コントローラー１５００において支持層形成用材料吐出部１７３０に備える吐出駆動部１７３０ｂにおける吐出ノズル１７３０ａからの材料吐出量などを制御する信号が生成され、生成された信号により吐出ノズル１７３０ａから所定量の支持層形成用材料が吐出される。 The stage 120 movably provided on the base 110 is a signal for controlling the start and stop of movement of the stage 120, the movement direction, the movement amount, the movement speed, and the like in the stage controller 410 based on the control signal from the control unit 400. Is sent to the drive device 111 provided in the base 110, and the stage 120 moves in the X, Y, and Z directions shown in the figure. The constituent material discharge unit 1230 provided in the head unit 1400 controls the material discharge amount from the discharge nozzle 1230a in the discharge drive unit 1230b provided in the constituent material discharge unit 1230 in the material supply controller 1500 based on the control signal from the control unit 400. And a predetermined amount of the constituent material is discharged from the discharge nozzle 1230a by the generated signal.
Similarly, in the support layer forming material discharge unit 1730 provided in the head unit 1900, the discharge nozzle in the discharge drive unit 1730 b provided in the support layer forming material discharge unit 1730 in the material supply controller 1500 based on the control signal from the control unit 400. A signal for controlling the material discharge amount and the like from the 1730a is generated, and a predetermined amount of the support layer forming material is discharged from the discharge nozzle 1730a by the generated signal.

また、レーザー照射部１３００は、制御ユニット４００から制御信号がレーザーコントローラー４３０に送られ、レーザーコントローラー４３０から、複数のレーザー照射部１３００のいずれか、またはすべてにレーザーを照射させる出力信号が送られる。
ここで、レーザー照射部１３００からのレーザー照射は、ステージコントローラー４１０によるステージ１２０の駆動信号と同期して、ステージコントローラー４１０によるステージ１２０の駆動信号と同期して、層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎの所望の領域に照射されるように制御される。 Further, the laser irradiation unit 1300 receives a control signal from the control unit 400 to the laser controller 430, and sends an output signal for irradiating a laser to any or all of the plurality of laser irradiation units 1300 from the laser controller 430.
Here, the laser irradiation from the laser irradiation unit 1300 is synchronized with the drive signal of the stage 120 by the stage controller 410, and is synchronized with the drive signal of the stage 120 by the stage controller 410, and the layers 501, 502, 503,. Controlled to irradiate a desired area of 50n.

次に、ヘッドユニット１４００についてさらに詳細に説明する。なお、ヘッドユニット１９００は、レーザー照射部１３００が設けられておらず構成材料吐出部１２３０の代わりに支持層形成用材料吐出部１７３０が同様の配置で構成されていること以外は、ヘッドユニット１４００と同様の構成である。このため、ヘッドユニット１９００についての詳細な構成の説明は省略する。
図３及び図４は、ヘッドベース１１００に複数保持されるヘッドユニット１４００及びヘッドユニット１４００に保持されるレーザー照射部１３００と構成材料吐出部１２３０の保持形態の一例を示し、このうち図４は、図１（ｂ）に示す矢印Ｄ方向からのヘッドベース１１００の外観図である。
なお、以下の説明は、層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎの所望の領域を溶融して固める例の説明であるが、該所望の領域を溶融の際の温度より低い温度で焼結させて固めてもよい。 Next, the head unit 1400 will be described in more detail. The head unit 1900 is the same as the head unit 1400 except that the laser irradiation unit 1300 is not provided and the support layer forming material discharge unit 1730 is configured in the same arrangement instead of the constituent material discharge unit 1230. It is the same composition. Therefore, a detailed description of the configuration of the head unit 1900 is omitted.
3 and 4 show an example of a holding form of the head unit 1400 held by the head base 1100 and the laser irradiation unit 1300 and the constituent material discharge unit 1230 held by the head unit 1400. Of these, FIG. It is an external view of the head base 1100 from the arrow D direction shown in FIG.
The following explanation is an example of melting and solidifying a desired region of the layers 501, 502, 503,... 50n, and sintering the desired region at a temperature lower than the temperature at the time of melting. It may be hardened.

図３に示すように、ヘッドベース１１００に複数のヘッドユニット１４００が、図示しない固定手段によって保持されている。また、図４で表されるように、本実施形態に係る形成装置２０００のヘッドベース１１００では、図下方より第１列目のヘッドユニット１４０１、第２列目のヘッドユニット１４０２、第３列目のヘッドユニット１４０３、第４列目のヘッドユニット１４０４の、４ユニットが千鳥状に配置されたヘッドユニット１４００を備えている。そして、図４（ａ）で表されるように、ステージ１２０をヘッドベース１１００に対してＸ方向に移動させながら各ヘッドユニット１４００から構成材料を吐出し、レーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させて溶融部５０（溶融部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄ）が形成される。溶融部５０の形成手順については後述する。
なお、図示しないが、それぞれのヘッドユニット１４０１〜１４０４に備える構成材料吐出部１２３０は、吐出駆動部１２３０ｂを介して構成材料供給ユニット１２１０に供給チューブ１２２０で繋がれ、レーザー照射部１３００はレーザーコントローラー４３０に繋がれ、保持治具１４００ａに保持される構成となっている。 As shown in FIG. 3, a plurality of head units 1400 are held on a head base 1100 by fixing means (not shown). Further, as shown in FIG. 4, in the head base 1100 of the forming apparatus 2000 according to the present embodiment, the first row head unit 1401, the second row head unit 1402, the third row from the bottom of the drawing. The head unit 1403 and the head unit 1404 in the fourth row are provided with a head unit 1400 in which four units are arranged in a staggered manner. 4A, the constituent material is discharged from each head unit 1400 while moving the stage 120 in the X direction with respect to the head base 1100, and the laser L is irradiated from the laser irradiation unit 1300. Thus, the melting part 50 (melting parts 50a, 50b, 50c and 50d) is formed. The formation procedure of the melting part 50 will be described later.
Although not shown, the constituent material discharge unit 1230 included in each of the head units 1401 to 1404 is connected to the constituent material supply unit 1210 via the discharge driving unit 1230b by a supply tube 1220, and the laser irradiation unit 1300 is connected to the laser controller 430. And is held by the holding jig 1400a.

図３に示すように、構成材料吐出部１２３０は吐出ノズル１２３０ａから、ステージ１２０上に載置された試料プレート１２１上に向けて三次元造形物の構成材料である材料Ｍが吐出される。ヘッドユニット１４０１では、材料Ｍが液滴状で吐出される吐出形態を例示し、ヘッドユニット１４０２では、材料Ｍが連続体状で供給される吐出形態を例示している。本実施形態の形成装置２０００における材料Ｍの吐出形態は液滴状である。しかしながら、一部の吐出ノズル１２３０ａが連続体状で構成材料を供給可能なものも使用可能である。   As shown in FIG. 3, the constituent material discharge unit 1230 discharges the material M, which is a constituent material of the three-dimensional structure, from the discharge nozzle 1230 a toward the sample plate 121 placed on the stage 120. The head unit 1401 illustrates a discharge form in which the material M is discharged in the form of droplets, and the head unit 1402 illustrates a discharge form in which the material M is supplied in a continuous form. The discharge form of the material M in the forming apparatus 2000 of the present embodiment is a droplet shape. However, it is also possible to use a part of the discharge nozzles 1230a that is continuous and capable of supplying constituent materials.

吐出ノズル１２３０ａから液滴状に吐出された材料Ｍは、略重力方向に飛翔し、試料プレート１２１上に着弾する。レーザー照射部１３００は、保持治具１４００ａに保持されている。ステージ１２０の移動に伴い、試料プレート１２１上に着弾した材料Ｍがレーザー照射範囲内に入ると材料Ｍが溶融し、レーザー照射範囲外では固化して溶融部５０が形成される。この溶融部５０の集合体が、試料プレート１２１上に形成される三次元造形物５００の溶融層３１０（図１参照）として形成される。
ただし、このように、吐出ノズル１２３０ａから液滴状に吐出された材料Ｍに対してすぐにレーザー照射部１３００からレーザーＬを照射するのではなく、吐出ノズル１２３０ａから材料Ｍを吐出して１層分の層を形成してから、レーザー照射部１３００を移動させながら該層全体にレーザーＬを照射することもできる。 The material M discharged in the form of droplets from the discharge nozzle 1230a flies in a substantially gravitational direction and lands on the sample plate 121. The laser irradiation unit 1300 is held by a holding jig 1400a. Along with the movement of the stage 120, when the material M landed on the sample plate 121 enters the laser irradiation range, the material M melts and solidifies outside the laser irradiation range to form the melting part 50. The aggregate of the melting portions 50 is formed as a molten layer 310 (see FIG. 1) of the three-dimensional structure 500 formed on the sample plate 121.
However, instead of immediately irradiating the laser M from the laser irradiation unit 1300 to the material M ejected in the form of droplets from the ejection nozzle 1230a, the material M is ejected from the ejection nozzle 1230a and one layer is formed. It is also possible to irradiate the entire layer with the laser L while moving the laser irradiation unit 1300 after forming the minute layer.

次に、溶融部５０の形成手順について、図４及び図５を用いて説明する。
図４は、本実施形態のヘッドユニット１４００の配置と、溶融部５０の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図である。そして、図５は、溶融部５０の形成形態を概念的に表す平面図である。 Next, the formation procedure of the fusion | melting part 50 is demonstrated using FIG.4 and FIG.5.
FIG. 4 is a plan view for conceptually explaining the relationship between the arrangement of the head unit 1400 of the present embodiment and the formation form of the melting portion 50. FIG. 5 is a plan view conceptually showing the formation form of the melting part 50.

まず、ステージ１２０が＋Ｘ方向に移動すると、複数の吐出ノズル１２３０ａから材料Ｍが液滴状に吐出され、試料プレート１２１の所定の位置に材料Ｍが配置される。そして、更にステージ１２０が＋Ｘ方向に移動すると、レーザー照射部１３００から照射されるレーザーＬの照射範囲内に入り、材料Ｍが溶融する。更にステージ１２０が＋Ｘ方向に移動すると、材料ＭはレーザーＬの照射範囲外となり固化して溶融部５０が形成される。   First, when the stage 120 moves in the + X direction, the material M is discharged in droplets from the plurality of discharge nozzles 1230 a, and the material M is disposed at a predetermined position on the sample plate 121. When the stage 120 further moves in the + X direction, the material M is melted by entering the irradiation range of the laser L irradiated from the laser irradiation unit 1300. When the stage 120 further moves in the + X direction, the material M becomes out of the irradiation range of the laser L and solidifies to form the melted part 50.

より具体的には、まず、図５（ａ）で表されるように、ステージ１２０を＋Ｘ方向に移動させながら、複数の吐出ノズル１２３０ａから試料プレート１２１の所定の位置に一定の間隔で材料Ｍを配置させる。   More specifically, as shown in FIG. 5A, first, the material M is moved from the plurality of discharge nozzles 1230a to a predetermined position of the sample plate 121 at a predetermined interval while moving the stage 120 in the + X direction. Arrange.

次に、図５（ｂ）で表されるように、ステージ１２０を図１に示す−Ｘ方向に移動させながら、一定の間隔で配置された材料Ｍの間を埋めるように新たに材料Ｍを配置させる。そして、ステージ１２０が−Ｘ方向へ継続して移動させることにより、レーザーＬの照射範囲内に材料Ｍが入ることで溶融される（溶融部５０が形成される）。
なお、所定の位置に材料Ｍが配置されてからレーザーＬの照射範囲内に入るまでの時間は、ステージ１２０の移動速度で調整することができる。例えば、材料Ｍに溶剤を含む場合、ステージ１２０の移動速度を遅くして、照射範囲内に入るまでの時間を長くすることで溶剤の乾燥を促進することができる。
また、ステージ１２０を＋Ｘ方向に移動させながら、複数の吐出ノズル１２３０ａから試料プレート１２１の所定の位置に材料Ｍが重なるように（間隔を空けないように）配置させて、同一方向へ移動させたままレーザーＬの照射範囲内に入る構成（ステージ１２０のＸ方向における往復移動で溶融部５０を形成する構成ではなく、ステージ１２０のＸ方向における片側の移動のみで溶融部５０を形成する構成）としても良い。 Next, as shown in FIG. 5B, a new material M is newly filled so as to fill the space between the materials M arranged at regular intervals while moving the stage 120 in the −X direction shown in FIG. Arrange. Then, when the stage 120 is continuously moved in the −X direction, the material M enters the irradiation range of the laser L and is melted (the melting portion 50 is formed).
Note that the time from when the material M is placed at a predetermined position until it enters the irradiation range of the laser L can be adjusted by the moving speed of the stage 120. For example, when the material M contains a solvent, drying of the solvent can be promoted by slowing the moving speed of the stage 120 and lengthening the time until it enters the irradiation range.
In addition, while moving the stage 120 in the + X direction, the material M is arranged from a plurality of discharge nozzles 1230a at predetermined positions on the sample plate 121 (so as not to be spaced apart) and moved in the same direction. A configuration that falls within the irradiation range of the laser L as it is (a configuration in which the melting portion 50 is not formed by the reciprocating movement of the stage 120 in the X direction, but a melting portion 50 is formed only by one side movement of the stage 120 in the X direction). Also good.

上記のように溶融部５０を形成することによって、図４（ａ）で表されるような、各ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３及び１４０４のＸ方向における１ライン分（Ｙ方向における１ライン目）の溶融部５０（溶融部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄ）が形成される。   By forming the melted portion 50 as described above, one head unit 1401, 1402, 1403, and 1404 in the X direction (first line in the Y direction) as shown in FIG. 4A. Are formed (melting parts 50a, 50b, 50c and 50d).

次に、各ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３及び１４０４のＹ方向における２ライン目の溶融部５０（溶融部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄ）を形成するため、−Ｙ方向にヘッドベース１１００を移動させる。移動量は、ノズル間のピッチをＰとすると、Ｐ／ｎ（ｎは自然数）ピッチ分だけ−Ｙ方向に移動させる。本実施例ではｎを３として説明する。
図５（ａ）及び図５（ｂ）で表されるような、上記と同様な動作を行うことで、図４（ｂ）で表されるような、Ｙ方向における２ライン目の溶融部５０’（溶融部５０ａ’、５０ｂ’、５０ｃ’及び５０ｄ’）が形成される。 Next, the head base 1100 is moved in the −Y direction in order to form the melting part 50 (melting parts 50a, 50b, 50c, and 50d) of the second line in the Y direction of each head unit 1401, 1402, 1403, and 1404. . When the pitch between the nozzles is P, the movement amount is moved in the −Y direction by P / n (n is a natural number) pitch. In this embodiment, n is assumed to be 3.
By performing the same operation as described above as shown in FIG. 5A and FIG. 5B, the melted part 50 in the second line in the Y direction as shown in FIG. 4B. '(Melting part 50a', 50b ', 50c' and 50d ') is formed.

次に、各ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３及び１４０４のＹ方向における３ライン目の溶融部５０（溶融部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄ）を形成するため、−Ｙ方向にヘッドベース１１００を移動させる。移動量は、Ｐ／３ピッチ分だけ−Ｙ方向に移動させる。
そして、図５（ａ）及び図５（ｂ）で表されるような、上記と同様な動作を行うことで、図４（ｃ）で表されるような、Ｙ方向における３ライン目の溶融部５０’’
（溶融部５０ａ’’、５０ｂ’’、５０ｃ’’及び５０ｄ’’）が形成され、溶融層３１０を得ることができる。 Next, the head base 1100 is moved in the −Y direction in order to form the melting part 50 (melting parts 50a, 50b, 50c, and 50d) of the third line in the Y direction of each head unit 1401, 1402, 1403, and 1404. . The movement amount is moved in the −Y direction by P / 3 pitch.
Then, by performing the same operation as described above as shown in FIG. 5A and FIG. 5B, the third line in the Y direction is melted as shown in FIG. 4C. Part 50 ''
(Melted portions 50a ″, 50b ″, 50c ″ and 50d ″) are formed, and the molten layer 310 can be obtained.

また、構成材料吐出部１２３０から吐出される材料Ｍを、ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３及び１４０４のいずれか１ユニット、あるいは２ユニット以上からその他ヘッドユニットと異なる構成材料を吐出供給することもできる。従って、本実施形態に係る形成装置２０００を用いることによって、異種材料から形成される三次元造形物を得ることができる。   In addition, the material M discharged from the component material discharge unit 1230 can be discharged from one of the head units 1401, 1402, 1403, and 1404, or a component material different from the other head units. Therefore, by using the forming apparatus 2000 according to this embodiment, a three-dimensional structure formed from different materials can be obtained.

なお、第１層目の層５０１において、上述したように溶融層３１０を形成する前或いは後に、支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて、吐出された材料を溶融しないということ以外は同様の方法で、支持層３００を形成することができる。支持層３００は焼結された状態であることが望ましい。そして、層５０１に積層させて層５０２、５０３、・・・５０ｎを形成する際にも、同様に、溶融層３１０及び支持層３００を形成することができる。ここで、支持層形成用材料吐出部１７３０を用いて形成された層（支持層３００）は、構成材料吐出部１２３０を用いて形成された層（溶融層３１０）よりも薄くなる（図７から図１１参照）。   Note that in the first layer 501, before or after forming the melt layer 310 as described above, the support layer forming material is discharged from the support layer forming material discharge unit 1730 to melt the discharged material. The support layer 300 can be formed by the same method except that it does not. The support layer 300 is desirably in a sintered state. When the layers 502, 503,... 50n are stacked on the layer 501, the molten layer 310 and the support layer 300 can be formed in the same manner. Here, the layer (support layer 300) formed using the support layer forming material discharge unit 1730 is thinner than the layer (melt layer 310) formed using the constituent material discharge unit 1230 (from FIG. 7). FIG. 11).

上述の本実施形態に係る形成装置２０００が備えるヘッドユニット１４００及び１９００の数及び配列は、上述した数及び配列に限定されない。図６に、その例として、ヘッドベース１１００に配置されるヘッドユニット１４００の、その他の配置の例を模式図的に示す。   The number and arrangement of the head units 1400 and 1900 included in the forming apparatus 2000 according to the above-described embodiment are not limited to the above-described number and arrangement. FIG. 6 schematically shows an example of another arrangement of the head unit 1400 arranged on the head base 1100 as an example.

図６（ａ）は、ヘッドベース１１００にヘッドユニット１４００をＸ軸方向に複数、並列させた形態を示す。図６（ｂ）は、ヘッドベース１１００にヘッドユニット１４００を格子状に配列させた形態を示す。なお、いずれも配列されるヘッドユニットの数は、図示の例に限定されない。   FIG. 6A shows a form in which a plurality of head units 1400 are arranged in parallel with the head base 1100 in the X-axis direction. FIG. 6B shows a form in which the head units 1400 are arranged in a lattice pattern on the head base 1100. Note that the number of head units arranged in each case is not limited to the example shown.

次に、上述の本実施形態に係る形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法の一実施例について説明する。
図７は、形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造過程の一例を表す概略図である。ここで、図７は、図７（ｋ）で表される形状の三次元造形物の完成体Ｏを形成する際における、製造過程の一例を表している。 Next, an example of a method for manufacturing a three-dimensional structure performed using the forming apparatus 2000 according to the above-described embodiment will be described.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a manufacturing process of a three-dimensional structure that is performed using the forming apparatus 2000. Here, FIG. 7 represents an example of a manufacturing process in forming the completed body O of the three-dimensional structure having the shape represented in FIG.

最初に、図７（ａ）で表される状態から、図７（ｂ）で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて、相対的に層厚の薄い第１層目の支持層３００を形成する。ここで、支持層３００は、該層における三次元造形物の形成領域（溶融層３１０に対応する領域）以外の領域（三次元造形物の非形成領域）に形成される。
次に、図７（ｃ）で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて、相対的に層厚の薄い第２層目の層において、支持層３００を形成する。 First, from the state shown in FIG. 7A, the support layer forming material is discharged from the support layer forming material discharge unit 1730 as shown in FIG. A thin first support layer 300 is formed. Here, the support layer 300 is formed in an area (non-formation area of the three-dimensional structure) other than the formation area of the three-dimensional structure (area corresponding to the molten layer 310) in the layer.
Next, as shown in FIG. 7C, the support layer forming material is discharged from the support layer forming material discharge unit 1730, and the second layer having a relatively thin thickness is supported. Layer 300 is formed.

次に、図７（ｄ）で表されるように、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させるとともにレーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させて、三次元造形物の形成領域に対応する部分に、相対的に層厚の厚い、溶融層３１０を形成する。
なお、図７（ｄ）で表されるように、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させるとともにレーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させて構成される溶融層３１０は、支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて構成される支持層３００の２倍の厚さとなっている。ただし、本実施形態の形成装置２０００は、後述するように、溶融層３１０が支持層３００の３倍の厚さとなるように溶融層３１０及び支持層３００を形成することも可能である（図８及び図９参照）。 Next, as shown in FIG. 7D, a part corresponding to the formation region of the three-dimensional structure is formed by discharging the constituent material from the constituent material discharging unit 1230 and irradiating the laser L from the laser irradiation unit 1300. Then, the molten layer 310 having a relatively thick layer is formed.
As shown in FIG. 7D, the molten layer 310 formed by discharging the constituent material from the constituent material discharging unit 1230 and irradiating the laser L from the laser irradiation unit 1300 is a support layer forming material. The thickness is twice that of the support layer 300 formed by discharging the support layer forming material from the discharge portion 1730. However, as will be described later, the forming apparatus 2000 of the present embodiment can also form the molten layer 310 and the support layer 300 such that the melt layer 310 is three times as thick as the support layer 300 (FIG. 8). And FIG. 9).

次に、図７（ｅ）で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて、相対的に層厚の薄い支持層３００を形成する。ここで、この際の支持層３００も、三次元造形物の形成領域（溶融層３１０に対応する領域）以外の領域に形成される。
次に、図７（ｆ）で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて、相対的に層厚の薄い支持層３００を形成する。
次に、図７（ｇ）で表されるように、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させるとともにレーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させて、三次元造形物の形成領域に対応する部分に、相対的に層厚の厚い、溶融層３１０を形成する。 Next, as shown in FIG. 7E, the support layer forming material is discharged from the support layer forming material discharge unit 1730 to form the support layer 300 having a relatively thin layer thickness. Here, the support layer 300 at this time is also formed in a region other than the formation region of the three-dimensional structure (region corresponding to the molten layer 310).
Next, as illustrated in FIG. 7F, the support layer forming material is discharged from the support layer forming material discharge unit 1730 to form the support layer 300 having a relatively thin layer thickness.
Next, as shown in FIG. 7G, a portion corresponding to the formation region of the three-dimensional structure is formed by discharging the constituent material from the constituent material discharge unit 1230 and irradiating the laser L from the laser irradiation unit 1300. Then, the molten layer 310 having a relatively thick layer is formed.

次に、図７（ｈ）から（ｊ）で表されるように、図７（ｅ）から（ｇ）と同様、相対的に層厚の薄い支持層３００及びを形成し、相対的に層厚の厚い溶融層３１０を形成する。
こうして、三次元造形物の完成体Ｏが完成する。なお、図７（ｋ）は、三次元造形物の完成体Ｏを試料プレート１２１から取り外し、三次元造形物の完成体Ｏを現像（三次元造形物の完成体Ｏから支持層３００を除去すること）した状態を表している。 Next, as shown in FIGS. 7H to 7J, as in FIGS. 7E to 7G, a relatively thin support layer 300 and a relatively thin layer are formed. A thick molten layer 310 is formed.
In this way, the completed body O of the three-dimensional structure is completed. In FIG. 7 (k), the three-dimensional structure complete body O is removed from the sample plate 121, and the three-dimensional structure complete body O is developed (the support layer 300 is removed from the three-dimensional structure complete body O). )).

また、図７（ｊ）などで表されるように、本実施例において、支持層３００は、上層にアンダーカット部（下層に対してＸＹ平面方向に凸になった部分）がある場合に、下層における支持層として、これを支えることが可能な層（所謂サポート層）となっている。ただし、支持層は、このような支持層であることに限定されず、例えば、試料プレート１２１の上面全体に形成される層であって、第１層目の層における溶融層３１０を支えることが可能な層（所謂剥離層）であってもよい。このような剥離層を設けることで、三次元造形物の完成体Ｏを試料プレート１２１から取り外すことに伴う後工程を減らす（容易にする）ことが可能になる。なお、下層においては、レーザー照射部からレーザーＬを照射することにより材料Ｍを焼結させておいてもよい。   Further, as shown in FIG. 7 (j) and the like, in this embodiment, the support layer 300 has an undercut portion (a portion that is convex in the XY plane direction with respect to the lower layer) in the upper layer. As a support layer in the lower layer, it is a layer (so-called support layer) capable of supporting this. However, the support layer is not limited to such a support layer. For example, the support layer is a layer formed on the entire upper surface of the sample plate 121 and can support the molten layer 310 in the first layer. Possible layers (so-called release layers) may be used. By providing such a release layer, it is possible to reduce (easily) post-processes associated with removing the completed three-dimensional object O from the sample plate 121. In the lower layer, the material M may be sintered by irradiating the laser L from the laser irradiation part.

次に、上述の本実施形態に係る形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法の別の一実施例について説明する。
図８は、形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造過程の一例の一部を表す概略図である。なお、図８には、支持層３００及び溶融層３１０の厚みが分かりやすいように、Ｚ方向に複数の補助線が引いてある。
ここで、図７で表される三次元造形物の製造方法は、溶融層３１０を形成する際、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させるとすぐにレーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させて、構成材料を液滴毎に溶融させていた。一方、図８で表される三次元造形物の本製造方法は、１層分の溶融層３１０（詳細には、１層分の溶融層３１０に対応する支持層３００と１層分の溶融層３１０と）を形成した後に、該層全体にエネルギー照射部１３００から熱エネルギーを照射して、層毎に溶融させる例である。 Next, another example of the manufacturing method of the three-dimensional structure performed using the forming apparatus 2000 according to the above-described embodiment will be described.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a part of an example of a manufacturing process of a three-dimensional structure performed using the forming apparatus 2000. In FIG. 8, a plurality of auxiliary lines are drawn in the Z direction so that the thicknesses of the support layer 300 and the molten layer 310 can be easily understood.
Here, in the manufacturing method of the three-dimensional structure illustrated in FIG. 7, when forming the molten layer 310, the laser irradiation unit 1300 emits the laser L as soon as the constituent material is ejected from the constituent material ejection unit 1230. The constituent material was melted for each droplet. On the other hand, this manufacturing method of the three-dimensional structure shown in FIG. 8 includes one layer of molten layer 310 (specifically, a support layer 300 corresponding to one layer of molten layer 310 and one layer of molten layer 310). ) Is formed, and then the entire layer is irradiated with thermal energy from the energy irradiation unit 1300 and melted layer by layer.

最初に、図８（ａ）で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて、相対的に層厚の薄い第１層目の支持層３００を形成する。ここで、支持層３００は、該層における三次元造形物の形成領域（溶融層３１０に対応する領域）以外の領域に形成される。
次に、図８（ｂ）で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて、相対的に層厚の薄い第２層目の層において、支持層３００を形成する。
次に、図８（ｃ）で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて、相対的に層厚の薄い第３層目の層において、支持層３００を形成する。 First, as shown in FIG. 8A, the support layer forming material is discharged from the support layer forming material discharge unit 1730, so that the first support layer 300 having a relatively thin layer thickness is formed. Form. Here, the support layer 300 is formed in a region other than the formation region of the three-dimensional structure in the layer (region corresponding to the molten layer 310).
Next, as shown in FIG. 8B, the support layer forming material is discharged from the support layer forming material discharge unit 1730, and the second layer having a relatively thin thickness is supported. Layer 300 is formed.
Next, as shown in FIG. 8C, the support layer forming material is discharged from the support layer forming material discharge unit 1730, and the third layer having a relatively small thickness is supported. Layer 300 is formed.

そして、次に、図８（ｄ）で表されるように、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させて、三次元造形物の形成領域に対応する部分に、相対的に層厚の厚い、溶融層３１０を形成する。
なお、図８（ｄ）で表されるように、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させて構成される溶融前の溶融層３１０の厚みＨ２は、支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて構成される３層分の支持層３００の厚みＨ１よりも厚くなっている。ここで、本実施例の形成方法では、溶融層３１０が支持層３００の３倍の厚さとなるように溶融層３１０及び支持層３００を形成しようとしている。
ここで、次に、図８（ｅ）で表されるように、図８（ａ）から図８（ｄ）で表される工程により形成された層全体にレーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させて、溶融層３１０を溶融させる。なお、この際、該レーザーＬの照射により、支持層３００は焼結される。そして、該層全体への該レーザーＬの照射により、溶融後の溶融層３１０の厚みＨ２’は、焼結後の支持層３００の厚みＨ１’と同等の厚みとなる。
このように、図８（ａ）から図８（ｅ）で表される工程を繰り返すことにより、所望の三次元造形物を製造することができる。 Then, as shown in FIG. 8D, the constituent material is discharged from the constituent material discharge unit 1230, and the layer thickness is relatively thick at the portion corresponding to the formation region of the three-dimensional structure. Then, the molten layer 310 is formed.
As shown in FIG. 8D, the thickness H2 of the melted layer 310 before melting constituted by discharging the constituent material from the constituent material discharging unit 1230 is supported by the support layer forming material discharging unit 1730. It is thicker than the thickness H1 of the support layer 300 for three layers constituted by discharging the layer forming material. Here, in the forming method of the present embodiment, the molten layer 310 and the support layer 300 are formed so that the melt layer 310 is three times as thick as the support layer 300.
Here, as shown in FIG. 8E, next, the entire layer formed by the steps shown in FIGS. 8A to 8D is irradiated with the laser L from the laser irradiation unit 1300. Thus, the molten layer 310 is melted. At this time, the support layer 300 is sintered by the laser L irradiation. Then, by irradiation of the laser L to the entire layer, the thickness H2 ′ of the molten layer 310 after melting becomes equal to the thickness H1 ′ of the support layer 300 after sintering.
Thus, a desired three-dimensional structure can be manufactured by repeating the steps shown in FIGS. 8A to 8E.

次に、上述の本実施形態に係る形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法のまた別の一実施例について説明する。
図９は、形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造過程の一例の一部を表す概略図である。なお、図９には、支持層３００及び溶融層３１０の厚みが分かりやすいように、Ｚ方向に複数の補助線が引いてある。
ここで、図７及び図８で表される三次元造形物の製造方法は、溶融層３１０を形成する際、レーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させて、構成材料を溶融させていた。一方、図９で表される三次元造形物の本製造方法は、レーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させることなく三次元造形物の形状を形成した後に、形成装置２０００とは別体で設けられた不図示の恒温槽で加熱して三次元造形物を溶融させる例である。 Next, another example of the manufacturing method of the three-dimensional structure performed using the forming apparatus 2000 according to the above-described embodiment will be described.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a part of an example of a manufacturing process of a three-dimensional structure performed using the forming apparatus 2000. In FIG. 9, a plurality of auxiliary lines are drawn in the Z direction so that the thicknesses of the support layer 300 and the molten layer 310 can be easily understood.
Here, in the manufacturing method of the three-dimensional structure represented by FIGS. 7 and 8, when forming the molten layer 310, the laser L is irradiated from the laser irradiation unit 1300 to melt the constituent materials. On the other hand, the present manufacturing method of the three-dimensional structure shown in FIG. 9 was provided separately from the forming apparatus 2000 after forming the shape of the three-dimensional structure without irradiating the laser L from the laser irradiation unit 1300. This is an example in which a three-dimensional structure is melted by heating in a thermostat not shown.

図９（ａ）は、レーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させないということ以外は、図８で表される三次元造形物の製造方法と同様の方法で形成された形成物を表している。ここで、溶融前の溶融層３１０が三次元造形物の形成領域に対応し、焼結前の支持層３００が三次元造形物の非形成領域に対応している。
そして、図９（ｂ）は、不図示の恒温槽において図９（ａ）で表される形成物を加熱した状態を表している。図９（ｂ）で表されるように、三次元造形物の形成領域（溶融層３１０）が溶融されて三次元造形物の完成体Ｏが形成され、周りの支持層３００が焼結される。なお、恒温槽における加熱温度は、構成材料に含まれる金属粒子が溶融する温度以上であって、支持層形成用材料に含まれるセラミックス粒子が溶融せず焼結する温度に設定されている。 FIG. 9A shows a formed product formed by the same method as the method for manufacturing the three-dimensional structure shown in FIG. 8 except that the laser L is not irradiated from the laser irradiation unit 1300. Here, the molten layer 310 before melting corresponds to the formation region of the three-dimensional structure, and the support layer 300 before sintering corresponds to the non-formation region of the three-dimensional structure.
And FIG.9 (b) represents the state which heated the formation represented by Fig.9 (a) in the thermostat not shown. As shown in FIG. 9B, the three-dimensional structure formation region (molten layer 310) is melted to form a three-dimensional structure complete body O, and the surrounding support layer 300 is sintered. . The heating temperature in the thermostatic bath is set to a temperature at which the metal particles contained in the constituent material are melted or higher and the ceramic particles contained in the support layer forming material are sintered without melting.

次に、上述の本実施形態に係る形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法のまた別の一実施例について説明する。
図１０は、形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造過程の一例の一部を表す概略図である。なお、図１０には、支持層３００及び溶融層３１０の厚みが分かりやすいように、Ｚ方向に複数の補助線が引いてある。
ここで、図７から図９で表される三次元造形物の製造方法は、支持層３００の１層分の厚みに比べて溶融層３１０の１層分の厚みは厚かった。一方、図１０で表される三次元造形物の本製造方法は、支持層３００の１層分の厚みと溶融層３１０の１層分の厚みとが同等である例である。ただし、構成材料の粘度が支持層形成用材料の粘度と比べて低く、構成材料の液滴のＸＹ平面の広がりが支持層形成用材料の液滴のＸＹ平面の広がりに比べて大きくなっている。このため、構成材料の液滴は支持層形成用材料の液滴よりも大きい。 Next, another example of the manufacturing method of the three-dimensional structure performed using the forming apparatus 2000 according to the above-described embodiment will be described.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a part of an example of a manufacturing process of a three-dimensional structure performed using the forming apparatus 2000. In FIG. 10, a plurality of auxiliary lines are drawn in the Z direction so that the thicknesses of the support layer 300 and the molten layer 310 can be easily understood.
Here, in the manufacturing method of the three-dimensional structure represented by FIGS. 7 to 9, the thickness of one layer of the molten layer 310 is thicker than the thickness of one layer of the support layer 300. On the other hand, the present manufacturing method of the three-dimensional structure shown in FIG. 10 is an example in which the thickness of one layer of the support layer 300 is equal to the thickness of one layer of the molten layer 310. However, the viscosity of the constituent material is lower than the viscosity of the support layer forming material, and the spread of the XY plane of the droplet of the constituent material is larger than the spread of the XY plane of the droplet of the support layer forming material. . For this reason, the droplets of the constituent material are larger than the droplets of the material for forming the support layer.

最初に、図１０（ａ）で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて、第１層目の支持層３００を形成する。ここで、支持層３００は、該層における三次元造形物の形成領域（溶融層３１０に対応する領域）以外の領域に形成される。
次に、図１０（ｂ）で表されるように、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させて、三次元造形物の形成領域に対応する部分に、溶融層３１０を形成する。なお、図１０（ｂ）は、構成材料の液滴の着弾直後の状態を表している。
すると、図１０（ｃ）で表されるように、構成材料の液滴はＸＹ平面方向に広がる。ただし、構成材料の液滴は支持層形成用材料の液滴よりも大きいので、溶融層３１０の厚みＨ２は、支持層３００の厚みＨ１よりも厚くなっている。 First, as shown in FIG. 10A, the support layer forming material is discharged from the support layer forming material discharge unit 1730 to form the first support layer 300. Here, the support layer 300 is formed in a region other than the formation region of the three-dimensional structure in the layer (region corresponding to the molten layer 310).
Next, as illustrated in FIG. 10B, the constituent material is discharged from the constituent material discharge unit 1230 to form the molten layer 310 in a portion corresponding to the formation region of the three-dimensional structure. FIG. 10B shows a state immediately after the landing of the constituent material droplets.
Then, as shown in FIG. 10C, the constituent material droplets spread in the XY plane direction. However, since the droplet of the constituent material is larger than the droplet of the material for forming the support layer, the thickness H2 of the molten layer 310 is larger than the thickness H1 of the support layer 300.

そして、次に、図１０（ｄ）で表されるように、図１０（ａ）から図１０（ｃ）で表される工程により形成された層全体にレーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させて、溶融層３１０を溶融させる。なお、この際、該レーザーＬの照射により、支持層３００は焼結される。そして、該層全体への該レーザーＬの照射により、溶融後の溶融層３１０の厚みＨ２’は、焼結後の支持層３００の厚みＨ１’と同等の厚みとなる。
このように、図１０（ａ）から図１０（ｄ）で表される工程を繰り返すことにより、所望の三次元造形物を製造することができる。 Then, as shown in FIG. 10 (d), the entire layer formed by the steps shown in FIGS. 10 (a) to 10 (c) is irradiated with laser L from the laser irradiation unit 1300. Thus, the molten layer 310 is melted. At this time, the support layer 300 is sintered by the laser L irradiation. Then, by irradiation of the laser L to the entire layer, the thickness H2 ′ of the molten layer 310 after melting becomes equal to the thickness H1 ′ of the support layer 300 after sintering.
Thus, a desired three-dimensional structure can be manufactured by repeating the steps shown in FIGS. 10A to 10D.

次に、上述の本実施形態に係る形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法のさらに別の一実施例について説明する。
図１１は、形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造過程の一例の一部を表す概略図である。なお、図１１には、支持層３００及び溶融層３１０の厚みが分かりやすいように、Ｚ方向に複数の補助線が引いてある。
ここで、図１１で表される本実施例の三次元造形物の製造方法は、レーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させることなく三次元造形物の形状を形成した後に、形成装置２０００とは別体で設けられた不図示の恒温槽で加熱して三次元造形物を溶融させる例であるとともに、支持層３００の１層分の厚みと溶融層３１０の１層分の厚みとが同等である例である。 Next, still another example of the method for manufacturing a three-dimensional structure performed using the forming apparatus 2000 according to the above-described embodiment will be described.
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a part of an example of a manufacturing process of a three-dimensional structure performed using the forming apparatus 2000. In FIG. 11, a plurality of auxiliary lines are drawn in the Z direction so that the thicknesses of the support layer 300 and the molten layer 310 can be easily understood.
Here, the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the present embodiment shown in FIG. 11 is the formation apparatus 2000 after forming the shape of the three-dimensional structure without irradiating the laser L from the laser irradiation unit 1300. This is an example in which a three-dimensional structure is melted by heating in a thermostat (not shown) provided separately, and the thickness of one layer of the support layer 300 and the thickness of one layer of the molten layer 310 are equivalent. An example.

図１１（ａ）は、レーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させないということ以外は、図１０で表される三次元造形物の製造方法と同様の方法で形成された三次元造形物の形成物を表している。ここで、溶融前の溶融層３１０が三次元造形物の形成領域に対応し、焼結前の支持層３００が三次元造形物の非形成領域に対応している。
そして、図１１（ｂ）は、不図示の恒温槽において図１１（ａ）で表される形成物を加熱した状態を表している。図１１（ｂ）で表されるように、三次元造形物の形成領域（溶融層３１０）が溶融されて三次元造形物の完成体Ｏが形成され、周りの支持層３００が焼結される。なお、恒温槽における加熱温度は、構成材料に含まれる金属粒子が溶融する温度以上であって、支持層形成用材料に含まれるセラミックス粒子が溶融せず焼結する温度に設定されている。 FIG. 11A shows a three-dimensional structure formed by the same method as the three-dimensional structure manufacturing method shown in FIG. 10 except that the laser irradiation unit 1300 does not irradiate the laser L. Represents. Here, the molten layer 310 before melting corresponds to the formation region of the three-dimensional structure, and the support layer 300 before sintering corresponds to the non-formation region of the three-dimensional structure.
And FIG.11 (b) represents the state which heated the formation represented by Fig.11 (a) in the thermostat not shown. As shown in FIG. 11B, the three-dimensional structure formation region (melted layer 310) is melted to form a three-dimensional structure complete body O, and the surrounding support layer 300 is sintered. . The heating temperature in the thermostatic bath is set to a temperature at which the metal particles contained in the constituent material are melted or higher and the ceramic particles contained in the support layer forming material are sintered without melting.

次に、上記形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法の一例（図１１に対応する例）についてフローチャートを用いて説明する。
ここで、図１２は、本実施例に係る三次元造形物の製造方法のフローチャートである。
なお、本例は、図１１に対応する三次元造形物の製造方法の例であるが、後述するステップＳ１７０以外は、図７から図１０に対応する三次元造形物の製造方法も同様に実行可能である。 Next, an example of a method for producing a three-dimensional structure performed using the forming apparatus 2000 (an example corresponding to FIG. 11) will be described using a flowchart.
Here, FIG. 12 is a flowchart of the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the present embodiment.
In addition, although this example is an example of the manufacturing method of the three-dimensional structure corresponding to FIG. 11, the manufacturing method of the three-dimensional structure corresponding to FIGS. Is possible.

図１２で表されるように、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、最初にステップＳ１１０で、三次元造形物のデータを取得する。詳細には、例えばパーソナルコンピューターにおいて実行されているアプリケーションプログラム等から、三次元造形物の形状を表すデータを取得する。   As shown in FIG. 12, in the three-dimensional structure manufacturing method of this embodiment, first, in step S110, data of the three-dimensional structure is acquired. Specifically, for example, data representing the shape of the three-dimensional structure is acquired from an application program or the like executed on a personal computer.

次に、ステップＳ１２０で、層毎のデータを作成する。詳細には、三次元造形物の形状を表すデータにおいて、Ｚ方向の造形解像度に従ってスライスし、断面毎にビットマップデータ（断面データ）を生成する。
この際、生成されるビットマップデータは、三次元造形物の形成領域と三次元造形物の非形成領域とで区別されたデータになっている。別の表現をすると、支持層形成用材料吐出部１７３０から吐出される相対的にドット径が小さい液滴（小ドット）で構成される領域と、構成材料吐出部１２３０から吐出される相対的にドット径が大きい液滴（大ドット）で構成される領域とが、層毎に区別されるように形成されたデータになっている。
なお、大ドットと小ドットの大きさの差に特に限定はないが、大ドットを小ドットの８倍以上とすることで、特に効果的に、迅速に高精度な三次元造形物を製造することが可能になる。 Next, in step S120, data for each layer is created. Specifically, in the data representing the shape of the three-dimensional structure, it is sliced according to the modeling resolution in the Z direction, and bitmap data (cross section data) is generated for each section.
At this time, the generated bitmap data is data that is distinguished by the formation region of the three-dimensional structure and the non-formation region of the three-dimensional structure. In other words, a region composed of droplets (small dots) with a relatively small dot diameter ejected from the support layer forming material ejection unit 1730 and a relative ejection from the component material ejection unit 1230. The data is formed so that a region composed of droplets (large dots) having a large dot diameter is distinguished for each layer.
Although there is no particular limitation on the difference in size between the large dots and the small dots, a high-precision three-dimensional structure is manufactured particularly effectively and quickly by making the large dots eight times or more the small dots. It becomes possible.

次に、ステップＳ１３０で、形成しようとする層のデータが、三次元造形物の非形成領域（支持層３００）を形成するデータか三次元造形物の形成領域（溶融層３１０）を形成するデータかを判断する。なお。この判断は制御ユニット４００に備えられた制御部により行われる。
本ステップで、支持層３００を形成するデータと判断された場合はステップＳ１４０に進み、溶融層３１０を形成するデータと判断された場合はステップＳ１５０に進む。 Next, in step S130, the data of the layer to be formed is data for forming a non-formation region (support layer 300) of the three-dimensional structure or data for forming a formation region (melt layer 310) of the three-dimensional structure. Determine whether. Note that. This determination is made by a control unit provided in the control unit 400.
If it is determined in this step that the data forms the support layer 300, the process proceeds to step S 140, and if it is determined that the data forms the melt layer 310, the process proceeds to step S 150.

ステップＳ１４０では、支持層３００を形成するデータに基づいて支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出することにより、小ドットで支持層形成用材料を供給する。
一方、ステップＳ１５０では、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出することにより、大ドットで構成材料を供給する。
そして、ステップＳ１６０により、ステップＳ１２０において生成された各層に対応するビットマップデータに基づく三次元造形物の造形が終了するまで、ステップＳ１３０からステップＳ１６０までが繰り返される。 In step S140, the support layer forming material is supplied in small dots by discharging the support layer forming material from the support layer forming material discharge unit 1730 based on the data for forming the support layer 300.
On the other hand, in step S150, the constituent material is supplied from the constituent material discharge unit 1230, thereby supplying the constituent material with large dots.
In step S160, steps S130 to S160 are repeated until the modeling of the three-dimensional structure based on the bitmap data corresponding to each layer generated in step S120 is completed.

そして、ステップＳ１７０により、不図示の恒温槽において、上記ステップで形成した溶融前の三次元造形物を加熱する（エネルギーを付与する）ことで溶融する。詳細には、三次元造形物の形成領域（溶融層３１０）を溶融し、周りの支持層３００を焼結する。
なお、図９に対応する三次元造形物の製造方法の例においても、同様に、本ステップを設けることができる。また、図７に対応する三次元造形物の製造方法の例においては、本ステップは、ステップＳ１５０の後に設けることができる。また、図８及び図１０に対応する三次元造形物の製造方法の例においては、ステップＳ１６０の前に１層分の溶融層３１０に対して構成材料を供給したか否かを判断するステップを設け、１層分の溶融層３１０に対して構成材料を供給したと判断された場合に、本ステップを実行可能に設けることができる。 And by step S170, in the thermostat not shown, the three-dimensional structure before melting formed in the above step is melted by heating (giving energy). In detail, the formation area (molten layer 310) of the three-dimensional structure is melted, and the surrounding support layer 300 is sintered.
In addition, also in the example of the manufacturing method of the three-dimensional structure corresponding to FIG. 9, this step can be similarly provided. Moreover, in the example of the manufacturing method of the three-dimensional structure corresponding to FIG. 7, this step can be provided after step S150. Moreover, in the example of the manufacturing method of the three-dimensional structure corresponding to FIG.8 and FIG.10, the step which judges whether the constituent material was supplied with respect to the molten layer 310 for one layer before step S160 is determined. When it is determined that the constituent material is supplied to the molten layer 310 for one layer, this step can be provided to be executable.

そして、三次元造形物の造形が終了すると、ステップＳ１８０で、三次元造形物の現像を行い、本実施例の三次元造形物の製造方法を終了する。   When the modeling of the three-dimensional structure is completed, the three-dimensional structure is developed in step S180, and the three-dimensional structure manufacturing method of this embodiment is completed.

上記のように、本実施例の三次元造形物の製造方法は、粒子を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出部から吐出させて層を形成する層形成工程（ステップＳ１３０からステップＳ１７０）を有している。そして、層形成工程は、三次元造形物の構成領域に対応する構成層（溶融層３１０）を形成する構成層形成工程（ステップＳ１５０）と、溶融層３１０に接し該溶融層３１０を支持する支持層３００を形成する支持層形成工程（ステップＳ１４０）と、を含んでいる。そして、支持層形成工程で支持層３００を形成する際の少なくとも一部の液滴は、構成層形成工程で溶融層３１０を形成する際の少なくとも一部の液滴よりも小さい。
このように、本実施例の三次元造形物の製造方法は、溶融層３１０を形成する際の液滴よりも小さい液滴で支持層３００を形成する。すなわち、相対的に小さい液滴で三次元造形物の輪郭の形状を決定する支持層３００を形成し、相対的に大きい液滴で三次元造形物の内部を構成する溶融層３１０を形成する。このため、三次元造形物において高い精度で形成する必要のある輪郭の形状を決定する支持層３００を高い精度で形成することができるとともに、三次元造形物において高い精度で形成する必要のない内部を構成する溶融層３１０を迅速に形成できる。したがって、迅速に高精度な三次元造形物を製造することができる。 As described above, in the method of manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment, the fluid composition containing particles is ejected from the ejection unit in the form of droplets to form a layer (from step S130 to step S170). )have. The layer forming step includes a constituent layer forming step (step S150) for forming a constituent layer (molten layer 310) corresponding to the constituent region of the three-dimensional structure, and a support for supporting the molten layer 310 in contact with the molten layer 310. And a support layer forming step (step S140) for forming the layer 300. Then, at least some of the droplets when forming the support layer 300 in the support layer forming step are smaller than at least some of the droplets when forming the molten layer 310 in the constituent layer forming step.
As described above, in the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment, the support layer 300 is formed with droplets smaller than the droplets used when the molten layer 310 is formed. That is, the support layer 300 that determines the shape of the contour of the three-dimensional structure is formed with relatively small droplets, and the molten layer 310 that forms the inside of the three-dimensional structure is formed with relatively large droplets. For this reason, while being able to form the support layer 300 which determines the shape of the outline which needs to be formed with high precision in the three-dimensional structure, it is possible to form with high precision, and it is not necessary to form the support layer 300 with high precision in the three-dimensional structure. Can be formed quickly. Therefore, a highly accurate three-dimensional structure can be manufactured quickly.

また、別の表現をすると、本実施形態の形成装置２０００は、粒子を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出する吐出部（構成材料吐出部１２３０、支持層形成用材料吐出部１７３０）と、吐出部から液滴を吐出させて層を形成するよう制御する制御ユニット４００に備えられた制御部と、を有している。そして、制御部は、三次元造形物の構成領域に対応する構成層（溶融層３１０）と、溶融層３１０に接し該溶融層３１０を支持する支持層３００とを、支持層３００を形成する際の少なくとも一部の液滴が溶融層３１０を形成する際の少なくとも一部の液滴よりも小さくなるように形成するよう制御する。
このように、本実施例の形成装置２０００は、溶融層３１０を形成する際の液滴よりも小さい液滴で支持層３００を形成する。すなわち、相対的に小さい液滴で三次元造形物の輪郭の形状を決定する支持層３００を形成し、相対的に大きい液滴で三次元造形物の内部を構成する溶融層３１０を形成する。このため、三次元造形物において高い精度で形成する必要のある輪郭の形状を決定する支持層３００を高い精度で形成することができるとともに、三次元造形物において高い精度で形成する必要のない内部を構成する溶融層３１０を迅速に形成できる。したがって、迅速に高精度な三次元造形物を製造することができる。 In other words, the forming apparatus 2000 according to the present embodiment discharges the fluid composition containing particles in the form of droplets (the constituent material discharge unit 1230 and the support layer forming material discharge unit 1730). And a control unit provided in the control unit 400 for controlling to form a layer by discharging droplets from the discharge unit. When the control unit forms the support layer 300, the constituent layer (the molten layer 310) corresponding to the constituent region of the three-dimensional structure and the support layer 300 that contacts the molten layer 310 and supports the molten layer 310 are formed. Control is performed so that at least some of the droplets are smaller than at least some of the droplets when the molten layer 310 is formed.
As described above, the forming apparatus 2000 of the present embodiment forms the support layer 300 with droplets smaller than the droplets used when forming the molten layer 310. That is, the support layer 300 that determines the shape of the contour of the three-dimensional structure is formed with relatively small droplets, and the molten layer 310 that forms the inside of the three-dimensional structure is formed with relatively large droplets. For this reason, while being able to form the support layer 300 which determines the shape of the outline which needs to be formed with high precision in the three-dimensional structure, it is possible to form with high precision, and it is not necessary to form the support layer 300 with high precision in the three-dimensional structure. Can be formed quickly. Therefore, a highly accurate three-dimensional structure can be manufactured quickly.

また、本実施例の三次元造形物の製造方法は、層形成工程は、吐出部として、異なる大きさの液滴を吐出する、第１吐出部（支持層形成用材料吐出部１７３０）及び第２吐出部（構成材料吐出部１２３０）を用いて実行されると表現できる。このため、簡単に、相対的に大きい液滴と相対的に小さい液滴とを吐出させることができる。
なお、「異なる大きさの液滴を吐出する」とは、第１吐出部及び第２吐出部がともに１種類の大きさの液滴を吐出可能であり各々の液滴の大きさが異なるという場合のみを意味するのではない。例えば、第１吐出部及び第２吐出部の少なくとも一方が複数種類の大きさ（例えば第１吐出部が５０、１００、１５０ｐｌの液滴を吐出可能で、第２吐出部が５０、１５０、３００ｐｌの液滴を吐出可能な場合等）の液滴を吐出可能であり第１吐出部及び第２吐出部から吐出可能な液滴の大きさが一部同じ（例えば５０ｐｌ）となる場合も含む意味である。
なお、支持層形成用材料吐出部１７３０及び構成材料吐出部１２３０と第１吐出部及び第２吐出部との対応関係は、逆であってもよい。 Further, in the method of manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment, the layer forming step discharges droplets of different sizes as the discharge unit, the first discharge unit (support layer forming material discharge unit 1730) and the first discharge unit. It can be expressed that it is executed by using two discharge units (constituent material discharge unit 1230). For this reason, it is possible to easily discharge relatively large droplets and relatively small droplets.
Note that “discharging droplets of different sizes” means that both the first discharge unit and the second discharge unit can discharge one type of droplet, and the size of each droplet is different. It does not mean only a case. For example, at least one of the first ejection unit and the second ejection unit can eject a plurality of sizes (for example, the first ejection unit can eject droplets of 50, 100, and 150 pl, and the second ejection unit has 50, 150, and 300 pl). Meaning that the size of droplets that can be ejected from the first ejection unit and the second ejection unit is partially the same (for example, 50 pl). It is.
The correspondence relationship between the support layer forming material discharge unit 1730 and the constituent material discharge unit 1230 and the first discharge unit and the second discharge unit may be reversed.

また、本実施例の三次元造形物の製造方法は、図１２におけるステップＳ１３０からステップＳ１６０までが繰り返されることで表されるように、層形成工程を積層方向に繰り返す積層工程を有する。このため、層を積層させることで、簡単に、三次元造形物を製造することができる。   Moreover, the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the present embodiment includes a stacking process in which the layer forming process is repeated in the stacking direction, as represented by repeating steps S130 to S160 in FIG. For this reason, a three-dimensional structure can be easily manufactured by laminating layers.

また、本実施例の三次元造形物の製造方法の層形成工程は、ステップＳ１７０に相当する、粒子を結合する結合工程を有する。このため、頑丈な三次元造形物を製造することが可能になる。
なお、「粒子を結合する」とは、例えば、本実施例のように粒子を溶融することや、粒子を焼結することなどが挙げられる。さらには、粒子を含む流動性組成物（構成材料）に熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂などを含有させ樹脂を硬化させることにより粒子を結合させてもよい。 Moreover, the layer formation process of the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the present embodiment includes a bonding process for bonding particles, which corresponds to step S170. For this reason, it becomes possible to manufacture a sturdy three-dimensional structure.
Note that “bonding particles” includes, for example, melting particles as in the present embodiment, sintering particles, and the like. Further, the particles may be bonded by containing a thermosetting resin or a photocurable resin in a fluid composition (constituent material) containing particles and curing the resin.

また、本実施例の三次元造形物の製造方法の結合工程は、溶融層３１０、或いは、溶融層３１０及び支持層３００にエネルギーを付与して行われ、構成材料に含まれる溶融層３１０形成用粒子（金属粒子）におけるエネルギーの付与による結合力は、溶融による結合力であり、支持層３００を形成する流動性組成物に含まれる支持層３００形成用粒子（セラミックス粒子）におけるエネルギーを付与しない場合の結合力（図７で表される実施例に対応）や該支持層３００形成用粒子におけるエネルギーの付与による焼結による結合力（図８から図１１で表される実施例に対応）よりも強い。このため、相対的に強く溶融層３１０形成用粒子を結合でき、頑丈な三次元造形物を製造することが可能になる。
なお、溶融層３１０形成用粒子の結合力が、支持層３００形成用粒子の結合力よりも強い例としては、この例に限定されない。例えば、溶融層３１０形成用粒子の結合力が焼結による結合力であり支持層３００形成用粒子の結合力が流動性組成物に含まれる成分による結着力にすぎない場合や、溶融層３１０形成用粒子の結合力が焼結による結合力であり支持層３００形成用粒子の結合力が硬化性樹脂の硬化による結合力である場合などが挙げられる。 In addition, the bonding step of the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment is performed by applying energy to the molten layer 310 or the molten layer 310 and the support layer 300, and for forming the molten layer 310 included in the constituent material. The binding force due to the application of energy in the particles (metal particles) is the bonding force due to melting, and the energy in the particles for forming the support layer 300 (ceramic particles) included in the fluid composition forming the support layer 300 is not applied. Than the bonding force (corresponding to the embodiment shown in FIGS. 8 to 11) by the sintering by applying energy in the particles for forming the support layer 300 (corresponding to the embodiment shown in FIGS. 8 to 11). strong. For this reason, the particles for forming the molten layer 310 can be bonded relatively strongly, and a sturdy three-dimensional structure can be manufactured.
The example in which the bonding force of the particles for forming the molten layer 310 is stronger than the bonding force of the particles for forming the support layer 300 is not limited to this example. For example, when the bonding force of the particles for forming the molten layer 310 is a bonding force due to sintering and the bonding force of the particles for forming the support layer 300 is only a binding force due to components contained in the fluid composition, For example, the bonding force of the particles for bonding is a bonding force by sintering, and the bonding force of the particles for forming the support layer 300 is a bonding force by curing of the curable resin.

また、本実施例の三次元造形物の製造方法の層形成工程は、支持層形成工程を複数回実行して支持層３００を複数層形成し、構成層形成工程を実行して該複数層に対応する領域に該複数層の厚みに対応する溶融層３１０を形成し、結合工程を実行して複数層に対応する構成層形成用粒子を結合することができる。すなわち、構成層形成工程の回数を減らすことができる。このため、特に迅速に、高精度な三次元造形物を製造することができる。   Moreover, the layer formation process of the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the present embodiment executes the support layer formation process a plurality of times to form a plurality of support layers 300, and executes the constituent layer formation process to form the plurality of layers. The melt layer 310 corresponding to the thickness of the plurality of layers is formed in the corresponding region, and the constituent layer forming particles corresponding to the plurality of layers can be bound by executing a joining step. That is, the number of constituent layer forming steps can be reduced. For this reason, a highly accurate three-dimensional structure can be manufactured particularly quickly.

また、本実施例の三次元造形物の製造方法の層形成工程は、結合工程後において、溶融層３１０の厚みと該溶融層３１０と対応する支持層３００の厚みとが揃うように液滴の大きさが調整されている。このため、支持層３００と溶融層３１０との層厚が異なることに伴う層厚の調整などが不要になり、簡単に、高精度な三次元造形物を製造することができる。   Further, in the layer forming step of the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment, after the bonding step, the droplets are formed so that the thickness of the molten layer 310 and the thickness of the support layer 300 corresponding to the molten layer 310 are aligned. The size has been adjusted. For this reason, the adjustment of the layer thickness accompanying the different layer thickness of the support layer 300 and the molten layer 310 becomes unnecessary, and a highly accurate three-dimensional structure can be manufactured easily.

また、図９及び図１１に対応する本実施例の三次元造形物の製造方法の結合工程は、溶融層３１０及び支持層３００を加熱することにより行われる。そして、該加熱温度は、溶融層３１０形成用粒子の融点以上であり、支持層３００形成用粒子の融点以下である。このため、支持層３００を溶融することなく溶融層３１０三次元造形物）を溶融できるので、完成した三次元造形物を支持層３００から簡単に取り外すことができる。   9 and 11 is performed by heating the molten layer 310 and the support layer 300 in the joining process of the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the present embodiment. The heating temperature is not less than the melting point of the particles for forming the melt layer 310 and not more than the melting point of the particles for forming the support layer 300. Therefore, the melted layer 310 three-dimensional structure) can be melted without melting the support layer 300, so that the completed three-dimensional structure can be easily detached from the support layer 300.

一方、結合工程における該加熱温度を、三次元造形物の構成層形成用粒子の焼結温度以上とし、支持層３００形成用粒子の焼結温度以下としてもよい。このようにすることでも、支持層３００を焼結することなく構成層（三次元造形物）を焼結できるので、完成した三次元造形物を支持層から簡単に取り外すことができる。   On the other hand, the heating temperature in the joining step may be equal to or higher than the sintering temperature of the constituent layer forming particles of the three-dimensional structure, and may be equal to or lower than the sintering temperature of the support layer 300 forming particles. Also in this way, the constituent layer (three-dimensional structure) can be sintered without sintering the support layer 300, and thus the completed three-dimensional structure can be easily removed from the support layer.

また、本実施形態の形成装置２０００において、支持層３００形成用粒子の粒径は、溶融層３１０形成用粒子の粒径よりも小さいものが使用されている。このため、三次元造形物において高い精度で形成する必要のある輪郭の形状を決定する支持層３００を相対的に小さい粒径の粒子により高い精度で形成することができる。したがって、特に高精度な三次元造形物を製造することができる。   Further, in the forming apparatus 2000 of the present embodiment, the particle size of the support layer 300 forming particles is smaller than the particle size of the molten layer 310 forming particles. For this reason, the support layer 300 which determines the shape of the outline which needs to be formed with high accuracy in the three-dimensional structure can be formed with high accuracy with particles having a relatively small particle diameter. Therefore, a highly accurate three-dimensional structure can be manufactured.

また、溶融層３１０形成用粒子及び支持層３００形成用粒子としては、金属粒子、セラミックス粒子、樹脂粒子など特に限定はないが、支持層３１０形成用粒子はシリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコンの少なくともいずれか１つの成分を含む粒子であり、溶融層３１０形成用粒子はアルミ、チタン、鉄、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、マルエージング鋼の少なくともいずれか１つの成分を含む粒子であることが好ましい。エネルギー付与工程により、構成材料粒子を溶融し、支持部材形成粒子を低い焼結密度とするように容易にコントロールすることができる。あるいは、構成材料粒子を焼結し、支持部材形成粒子を焼結しないように容易にコントロールすることができる。これにより三次元造形物の強度を確保しつつ、三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できるためである。   Further, the particles for forming the molten layer 310 and the particles for forming the support layer 300 are not particularly limited, such as metal particles, ceramic particles, and resin particles, but the particles for forming the support layer 310 may be silica, alumina, titanium oxide, or zircon oxide. It is a particle containing at least any one component, and the particles for forming the molten layer 310 are preferably particles containing at least one component of aluminum, titanium, iron, copper, magnesium, stainless steel, and maraging steel. . By the energy application step, the constituent material particles can be easily melted and the support member forming particles can be easily controlled to have a low sintered density. Alternatively, it can be easily controlled so that the constituent material particles are sintered and the support member forming particles are not sintered. This is because it is possible to suppress an increase in loads such as a separation operation when removing the three-dimensional structure and a forming operation after removal while securing the strength of the three-dimensional structure.

本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the present invention. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in the embodiments described in the summary section of the invention are intended to solve part or all of the above-described problems, or one of the above-described effects. In order to achieve part or all, replacement or combination can be appropriately performed. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ及び５０ｈ溶融部、
１１０ 基台、１１１ 駆動装置、１２０ ステージ（支持体）、
１２１ 試料プレート、１３０ ヘッドベース支持部、
３００ 支持層、３１０ 溶融層（構成層）、４００ 制御ユニット（制御部）、
４１０ ステージコントローラー、４３０ レーザーコントローラー、
５００ 三次元造形物、５０１、５０２及び５０３ 層、
７３０ ヘッドベース支持部、１１００ ヘッドベース、
１２００ 構成材料供給装置、１２１０ 構成材料供給ユニット、
１２１０ａ 構成材料収容部、１２２０ 供給チューブ、
１２３０ 構成材料吐出部（吐出部、第２吐出部）、１２３０ａ 吐出ノズル、
１２３０ｂ 吐出駆動部、１３００ エネルギー照射部（レーザー照射部）、
１４００、１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７及び１４０８ ヘッドユニット、
１４００ａ 保持治具、１５００ 材料供給コントローラー、
１６００ ヘッドベース、１７００ 支持層形成用材料供給装置、
１７１０ 支持層形成用材料供給ユニット、１７１０ａ 支持層形成用材料収容部、
１７２０ 供給チューブ、
１７３０ 支持層形成用材料吐出部（吐出部、第１吐出部）、
１７３０ａ 吐出ノズル、１７３０ｂ 吐出駆動部、１９００、 ヘッドユニット、
１９００ａ 保持治具、２０００ 形成装置（三次元造形物の製造装置）、
３０００ ガルバノミラー、３１００ レーザー照射部、Ｌ レーザー、
Ｍ 材料（構成材料）、Ｏ 三次元造形物の完成体 50, 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f, 50g and 50h melting part,
110 base, 111 driving device, 120 stage (support),
121 sample plate, 130 head base support,
300 support layer, 310 melt layer (component layer), 400 control unit (control unit),
410 stage controller, 430 laser controller,
500 three-dimensional structure, 501, 502 and 503 layers,
730 head base support, 1100 head base,
1200 component material supply device, 1210 component material supply unit,
1210a Constituent material container, 1220 Supply tube,
1230 Constituent material discharge part (discharge part, second discharge part), 1230a discharge nozzle,
1230b discharge drive unit, 1300 energy irradiation unit (laser irradiation unit),
1400, 1401, 1402, 1403, 1404, 1405, 1406, 1407 and 1408 head units,
1400a holding jig, 1500 material supply controller,
1600 head base, 1700 support layer forming material supply device,
1710 support layer forming material supply unit, 1710a support layer forming material container,
1720 supply tube,
1730 support layer forming material discharge portion (discharge portion, first discharge portion),
1730a discharge nozzle, 1730b discharge drive unit, 1900, head unit,
1900a holding jig, 2000 forming device (manufacturing device for three-dimensional structure),
3000 Galvano mirror, 3100 laser irradiation part, L laser,
M material (constituent material), O Completed 3D object

Claims (12)

粒子を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出部から吐出させて層を形成する層形成工程を有し、
前記層形成工程は、
三次元造形物の構成領域に対応する構成層を形成する構成層形成工程と、
前記構成層に接し該構成層を支持する支持層を形成する支持層形成工程と、を含み、
前記支持層形成工程で前記支持層を形成する際の少なくとも一部の液滴は、前記構成層形成工程で前記構成層を形成する際の少なくとも一部の液滴よりも小さいことを特徴とする三次元造形物の製造方法。 A layer forming step of forming a layer by discharging a fluid composition containing particles from a discharge unit in a droplet state;
The layer forming step includes
A constituent layer forming step of forming a constituent layer corresponding to the constituent area of the three-dimensional structure;
Forming a support layer in contact with the constituent layer and supporting the constituent layer, and
At least some of the droplets when forming the support layer in the support layer forming step are smaller than at least some of the droplets when forming the constituent layer in the constituent layer forming step. A manufacturing method of a three-dimensional structure. 請求項１に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記層形成工程は、前記吐出部として、異なる大きさの液滴を吐出する、第１吐出部及び第２吐出部を用いて実行されることを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the manufacturing method of the three-dimensional structure described in claim 1,
The method for producing a three-dimensional structure is characterized in that the layer forming step is performed using a first discharge unit and a second discharge unit that discharge droplets of different sizes as the discharge unit. 請求項１又は２に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記層形成工程を積層方向に繰り返す積層工程を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the manufacturing method of the three-dimensional structure according to claim 1 or 2,
The manufacturing method of the three-dimensional structure characterized by including the lamination process which repeats the said layer formation process in a lamination direction. 請求項１から３のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記層形成工程は、前記構成層を形成する前記流動性組成物に含まれる構成層形成用粒子を結合する結合工程を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the manufacturing method of the three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 3,
The method for producing a three-dimensional structure is characterized in that the layer forming step includes a joining step for joining the constituent layer forming particles contained in the flowable composition forming the constituent layer. 請求項４に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記結合工程は、前記構成層、或いは、前記構成層及び前記支持層にエネルギーを付与して行われ、
前記構成層形成用粒子における前記エネルギーの付与による結合力は、前記支持層を形成する前記流動性組成物に含まれる支持層形成用粒子における結合力よりも強いことを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the manufacturing method of the three-dimensional structure described in claim 4,
The bonding step is performed by applying energy to the constituent layer or the constituent layer and the support layer,
A three-dimensional structure characterized in that the binding force by the application of energy in the constituent layer forming particles is stronger than the binding force in the support layer forming particles contained in the fluid composition forming the support layer. Manufacturing method. 請求項４又は５に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記層形成工程は、
前記支持層形成工程を複数回実行して前記支持層を複数層形成し、
前記構成層形成工程を実行して該複数層に対応する領域に該複数層の厚みに対応する前記構成層を形成し、
前記結合工程を実行して前記複数層に対応する前記構成層形成用粒子を結合することを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the manufacturing method of the three-dimensional structure according to claim 4 or 5,
The layer forming step includes
The support layer forming step is performed a plurality of times to form a plurality of the support layers,
Performing the constituent layer forming step to form the constituent layer corresponding to the thickness of the plural layers in a region corresponding to the plural layers;
The manufacturing method of the three-dimensional structure characterized by performing the said joint process and couple | bonding the said particle for structure layer formation corresponding to the said multiple layers. 請求項４から６のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記層形成工程は、前記結合工程後において、前記構成層の厚みと該構成層と対応する前記支持層の厚みとが揃うように液滴の大きさが調整されていることを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the manufacturing method of the three-dimensional structure according to any one of claims 4 to 6,
In the layer forming step, the size of the droplet is adjusted so that the thickness of the constituent layer and the thickness of the supporting layer corresponding to the constituent layer are aligned after the joining step. Manufacturing method of original model. 請求項４から７のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記結合工程は、前記構成層及び前記支持層を加熱することにより行われ、
該加熱温度は、前記構成層形成用粒子の融点以上であり、前記支持層を形成する前記流動性組成物に含まれる支持層形成用粒子の融点以下であることを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the manufacturing method of the three-dimensional structure according to any one of claims 4 to 7,
The bonding step is performed by heating the constituent layer and the support layer,
The three-dimensional structure characterized in that the heating temperature is not less than the melting point of the constituent layer forming particles and not more than the melting point of the support layer forming particles contained in the fluid composition forming the support layer. Manufacturing method. 請求項４から７のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記結合工程は、前記構成層及び前記支持層を加熱することにより行われ、
該加熱温度は、前記構成層形成用粒子の焼結温度以上であり、前記支持層を形成する前記流動性組成物に含まれる支持層形成用粒子の焼結温度以下であることを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the manufacturing method of the three-dimensional structure according to any one of claims 4 to 7,
The bonding step is performed by heating the constituent layer and the support layer,
The heating temperature is equal to or higher than the sintering temperature of the constituent layer forming particles and is equal to or lower than the sintering temperature of the support layer forming particles contained in the fluid composition forming the support layer. A manufacturing method of a three-dimensional structure. 請求項１から９のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記支持層を形成する前記流動性組成物に含まれる支持層形成用粒子の粒径は、前記構成層を形成する前記流動性組成物に含まれる構成層形成用粒子の粒径よりも小さいことを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the manufacturing method of the three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 9,
The particle size of the support layer forming particles contained in the flowable composition forming the support layer is smaller than the particle size of the component layer forming particles contained in the flowable composition forming the component layer. The manufacturing method of the three-dimensional structure characterized by this. 請求項１から１０のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記支持層を形成する前記流動性組成物に含まれる支持層形成用粒子はシリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコンの少なくともいずれか１つの成分を含む粒子であり、前記構成層を形成する前記流動性組成物に含まれる構成層形成用粒子はアルミ、チタン、鉄、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、マルエージング鋼の少なくともいずれか１つの成分を含む粒子であることを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the manufacturing method of the three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 10,
The particles for forming a support layer contained in the flowable composition forming the support layer are particles containing at least one component of silica, alumina, titanium oxide and zircon oxide, and the fluid forming the constituent layer The constituent layer forming particles contained in the composition are particles containing at least one component of aluminum, titanium, iron, copper, magnesium, stainless steel, and maraging steel. Production method. 粒子を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出する吐出部と、前記吐出部から液滴を吐出させて層を形成するよう制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、三次元造形物の構成領域に対応する構成層と、前記構成層に接し該構成層を支持する支持層とを、前記支持層を形成する際の少なくとも一部の液滴が前記構成層を形成する際の少なくとも一部の液滴よりも小さくなるように形成するよう制御することを特徴とする三次元造形物の製造装置。 A discharge unit that discharges the fluid composition containing particles in the form of droplets, and a control unit that controls to form a layer by discharging droplets from the discharge unit,
The control unit includes a constituent layer corresponding to a constituent region of the three-dimensional structure, and a support layer that contacts the constituent layer and supports the constituent layer. An apparatus for producing a three-dimensional structure, wherein the apparatus is controlled so as to be smaller than at least some of the droplets when forming the constituent layer.
JP2015203498A 2015-10-15 2015-10-15 Method for manufacturing three-dimensional molded article and apparatus for manufacturing three-dimensional molded article Pending JP2017075369A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015203498A JP2017075369A (en) 2015-10-15 2015-10-15 Method for manufacturing three-dimensional molded article and apparatus for manufacturing three-dimensional molded article

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015203498A JP2017075369A (en) 2015-10-15 2015-10-15 Method for manufacturing three-dimensional molded article and apparatus for manufacturing three-dimensional molded article

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017075369A true JP2017075369A (en) 2017-04-20

Family

ID=58551024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015203498A Pending JP2017075369A (en) 2015-10-15 2015-10-15 Method for manufacturing three-dimensional molded article and apparatus for manufacturing three-dimensional molded article

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017075369A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108380869A (en) * 2018-03-15 2018-08-10 东莞华晶粉末冶金有限公司 Inexpensive 310 powder of stainless steel injection moulding cerul feeding and preparation method thereof
JP2020062761A (en) * 2018-10-15 2020-04-23 セイコーエプソン株式会社 Method for producing three-dimensional molding

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108380869A (en) * 2018-03-15 2018-08-10 东莞华晶粉末冶金有限公司 Inexpensive 310 powder of stainless steel injection moulding cerul feeding and preparation method thereof
JP2020062761A (en) * 2018-10-15 2020-04-23 セイコーエプソン株式会社 Method for producing three-dimensional molding
JP7159777B2 (en) 2018-10-15 2022-10-25 セイコーエプソン株式会社 Manufacturing method of three-dimensional model

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6642790B2 (en) Method for manufacturing three-dimensional object and apparatus for manufacturing three-dimensional object
JP6669985B2 (en) Manufacturing method of three-dimensional objects
JP7168035B2 (en) Fluid composition set and fluid composition
JP6836101B2 (en) Manufacturing method of 3D model
JP6770245B2 (en) Manufacturing method of 3D model and manufacturing equipment of 3D model
JP2016172893A (en) Three-dimensional formation device and three-dimensional formation method
JP6836097B2 (en) Manufacturing method of 3D model and manufacturing equipment of 3D model
US11745418B2 (en) Method of manufacturing three-dimensionally formed object and three-dimensionally formed object manufacturing apparatus
US20210154743A1 (en) Method of manufacturing three-dimensionally formed object and three-dimensionally formed object manufacturing apparatus
CN107650381B (en) Three-dimensional object molding table, manufacturing device, and manufacturing method
TW201726366A (en) Three-dimensional shaped article production method
JP2017075369A (en) Method for manufacturing three-dimensional molded article and apparatus for manufacturing three-dimensional molded article
JP6950780B2 (en) Manufacturing method of 3D model
JP2018047602A (en) Three-dimensional molding apparatus, production method and computer program
JP6924380B2 (en) 3D model manufacturing equipment and 3D model manufacturing method
JP6931205B2 (en) Manufacturing method of 3D model
JP7040651B2 (en) Manufacturing method of 3D model
JP2017166050A (en) Method for producing three-dimensional molding