JP2017087612A - Manufacturing apparatus for three-dimensional shaped article and manufacturing method for three-dimensional shaped article - Google Patents

Manufacturing apparatus for three-dimensional shaped article and manufacturing method for three-dimensional shaped article Download PDF

Info

Publication number
JP2017087612A
JP2017087612A JP2015222145A JP2015222145A JP2017087612A JP 2017087612 A JP2017087612 A JP 2017087612A JP 2015222145 A JP2015222145 A JP 2015222145A JP 2015222145 A JP2015222145 A JP 2015222145A JP 2017087612 A JP2017087612 A JP 2017087612A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heating
region
dimensional structure
unit
manufacturing
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
JP2015222145A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
山田 健太郎
Kentaro Yamada
健太郎 山田
宮下 武
Takeshi Miyashita
武 宮下
岡本 英司
Eiji Okamoto
英司 岡本
石田 方哉
Masaya Ishida
方哉 石田
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 JP2015222145A priority Critical patent/JP2017087612A/en
Publication of JP2017087612A publication Critical patent/JP2017087612A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a highly accurate three-dimensional shaped article.SOLUTION: A manufacturing apparatus 2000 for a three-dimensional shaped article 500 manufactures the three-dimensional shaped article 500 by laminating layers. The manufacturing apparatus 2000 for the three-dimensional shaped article comprises: a material layer formation section 1230 forming a material layer 310 of the three-dimensional shaped article 500 by using a constituent material containing powder, a solvent and a binder constituting the three-dimensional shaped article 500; a first heating section 810 capable of heating a sintering region or a melting region corresponding to a configuration region of the three-dimensional shaped article 500 out of the material layer 310; and a second heating section 840 capable of heating a peripheral region H2 of a heating region H1 heated by the first heating section 810 at the time of heating by the first heating section 810.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

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

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、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。
また、特許文献2に記載されているように、積層された三次元造形物をガスバーナーで炙るなどして表面を熱し、表面の硬度を高くすることが実行される場合もある。
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 molded item is disclosed, forming a layer using a fluid composition. 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.
Moreover, as described in Patent Document 2, there are cases where the surface is heated to increase the hardness of the surface by, for example, rolling the laminated three-dimensional structure with a gas burner.

特開2008−184622号公報JP 2008-184622 A 特開2003−266548号公報JP 2003-266548 A

しかしながら、従来の三次元造形物の製造方法では、三次元造形物の対応領域を局所的に加熱することで、加熱領域とその周辺部での温度差が大きくなり、層を形成する材料が飛散する場合があった。このような層の形成材料の飛散が生じると、高精度な三次元造形物を製造することが困難になる。   However, in the conventional manufacturing method of a three-dimensional structure, by locally heating the corresponding region of the three-dimensional structure, the temperature difference between the heating region and its peripheral part increases, and the material forming the layer is scattered. There was a case. When scattering of the formation material of such a layer arises, it will become difficult to manufacture a highly accurate three-dimensional structure.

そこで、本発明の目的は、高精度な三次元造形物を製造することである。   Therefore, an object of the present invention is to manufacture 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装置は、層を積層することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造装置であって、三次元造形物を構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む構成材料を用いて三次元造形物の材料層を形成する材料層形成部と、前記材料層のうちの三次元造形物の構成領域に対応する焼結領域又は溶融領域を加熱可能な第1加熱部と、前記第1加熱部による加熱時における該第1加熱部による加熱領域の周辺領域を加熱可能な第2加熱部と、を備えることを特徴とする。   The apparatus for manufacturing a three-dimensional structure according to the first aspect of the present invention for solving the above-described problem is a three-dimensional structure manufacturing apparatus that manufactures a three-dimensional structure by stacking layers. A material layer forming unit that forms a material layer of a three-dimensional structure using a constituent material including powder, solvent, and binder constituting the three-dimensional object, and a three-dimensional structure of the three-dimensional structure among the material layers A first heating unit capable of heating a sintered region or a melting region corresponding to the first heating unit, and a second heating unit capable of heating a peripheral region of the heating region by the first heating unit during heating by the first heating unit. It is characterized by providing.

本態様によれば、材料層のうちの三次元造形物の構成領域に対応する焼結領域又は溶融領域を加熱可能な第1加熱部と、第1加熱部による加熱時における該第1加熱部による加熱領域の周辺領域を加熱可能な第2加熱部と、を備える。このため、焼結領域又は溶融領域である第1加熱部による加熱領域とその周辺部との温度差を小さくすることができ、材料層を形成する構成材料が飛散することを抑制することができる。したがって、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 1st heating part which can heat the sintering area | region or fusion | melting area | region corresponding to the structure area | region of the three-dimensional structure in a material layer, and this 1st heating part at the time of the heating by a 1st heating part And a second heating unit capable of heating the peripheral region of the heating region. For this reason, the temperature difference between the heating region by the first heating unit that is the sintering region or the melting region and the peripheral portion thereof can be reduced, and scattering of the constituent materials forming the material layer can be suppressed. . Therefore, a highly accurate three-dimensional structure can be manufactured.

本発明の第2の態様の三次元造形物の製造装置は、前記第1の態様において、前記第1加熱部は、レーザー照射部であることを特徴とする。   The three-dimensional structure manufacturing apparatus of the second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the first heating unit is a laser irradiation unit.

本態様によれば、第1加熱部はレーザー照射部である。このため、焼結領域又は溶融領域である第1加熱部による加熱領域を精度よく焼結又は溶融させることができ、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 first heating unit is a laser irradiation unit. For this reason, the heating area | region by the 1st heating part which is a sintering area | region or a fusion | melting area | region can be sintered or fuse | melted accurately, and especially a highly accurate three-dimensional molded item can be manufactured.

本発明の第3の態様の三次元造形物の製造装置は、前記第1又は第2の態様において、前記第2加熱部は、バーナー又はヒーターであることを特徴とする。   In the three-dimensional structure manufacturing apparatus of the third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the second heating unit is a burner or a heater.

本態様によれば、第2加熱部はバーナー又はヒーターである。このため、第1加熱部による加熱領域よりも広い範囲を簡単に加熱することができる。   According to this aspect, the second heating unit is a burner or a heater. For this reason, the range wider than the heating area | region by a 1st heating part can be heated easily.

本発明の第4の態様の三次元造形物の製造装置は、前記第1から第3のいずれか1つの態様において、前記第2加熱部は、該第2加熱部による加熱領域の形状及び範囲の少なくとも一方を可変であることを特徴とする。   In the manufacturing apparatus for a three-dimensional structure according to the fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the second heating unit is a shape and a range of a heating region by the second heating unit. At least one of the above is variable.

本態様によれば、第2加熱部は、該第2加熱部による加熱領域の形状及び範囲の少なくとも一方を可変である。このため、三次元造形物の形状や大きさ、或いは、構成材料の種類などに応じて、第2加熱部による加熱領域の形状及び範囲を適切に調整することができる。   According to this aspect, the second heating unit can change at least one of the shape and the range of the heating region by the second heating unit. For this reason, the shape and range of the heating region by the second heating unit can be appropriately adjusted according to the shape and size of the three-dimensional structure or the type of the constituent material.

本発明の第5の態様の三次元造形物の製造装置は、前記第4の態様において、前記第2加熱部は、複数の加熱エネルギーの発射口を備え、加熱エネルギーを発射する発射口を変更することにより加熱領域の形状及び範囲の少なくとも一方を可変であることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the apparatus for manufacturing a three-dimensional structure in the fourth aspect, wherein the second heating unit includes a plurality of heating energy emission ports, and changes the emission port for emitting the heating energy. Thus, at least one of the shape and range of the heating region is variable.

本態様によれば、第2加熱部は、複数の加熱エネルギーの発射口を備え、加熱エネルギーを発射する発射口を変更することにより加熱領域の形状及び範囲の少なくとも一方を可変である。このため、このような簡単な構成で加熱領域の形状及び範囲の少なくとも一方を変更できる。   According to this aspect, the second heating unit includes a plurality of heating energy launch openings, and changes at least one of the shape and range of the heating region by changing the launch openings that emit the heating energy. For this reason, at least one of the shape and range of a heating area | region can be changed with such a simple structure.

本発明の第6の態様の三次元造形物の製造装置は、前記第1から第5のいずれか1つの態様において、前記第1加熱部は、加熱領域を移動させて前記焼結領域又は溶融領域を加熱可能であり、前記第2加熱部による加熱領域は、固定されているとともに、前記第1加熱部による加熱領域の移動範囲を含むことを特徴とする。   In the manufacturing apparatus for a three-dimensional structure according to the sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the first heating unit moves the heating area to move the sintered area or melt. The region can be heated, and the heating region by the second heating unit is fixed and includes a moving range of the heating region by the first heating unit.

本態様によれば、第1加熱部は、加熱領域を移動させて焼結領域又は溶融領域を加熱可能であり、第2加熱部による加熱領域は、固定されているとともに、第1加熱部による加熱領域の移動範囲を含む。すなわち、第2加熱部を固定し第1加熱部のみを移動させて三次元造形物を製造することができる。このため、第2加熱部の移動機構を設ける必要が無いので、装置構成を簡単にすることができる。   According to this aspect, the first heating unit can move the heating region to heat the sintering region or the melting region, the heating region by the second heating unit is fixed, and the first heating unit is based on the first heating unit. Includes moving range of heating area. That is, it is possible to manufacture a three-dimensional structure by fixing the second heating unit and moving only the first heating unit. For this reason, since it is not necessary to provide the moving mechanism of a 2nd heating part, an apparatus structure can be simplified.

本発明の第7の態様の三次元造形物の製造装置は、前記第1から第5のいずれか1つの態様において、前記第1加熱部は、加熱領域を移動させて前記焼結領域又は溶融領域を加熱可能であり、前記第2加熱部による加熱領域は、前記第1加熱部による加熱領域の移動とともに移動することを特徴とする。   The manufacturing apparatus for a three-dimensional structure according to a seventh aspect of the present invention is the manufacturing apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the first heating unit moves the heating area to move the sintered area or melt. The region can be heated, and the heating region by the second heating unit moves with the movement of the heating region by the first heating unit.

本態様によれば、第1加熱部は加熱領域を移動させて焼結領域又は溶融領域を加熱可能であり、第2加熱部による加熱領域は第1加熱部による加熱領域の移動とともに移動する。すなわち、第1加熱部と第2加熱部との両方を移動させて三次元造形物を製造する。このため、第2加熱部の加熱領域の大きさを適度な大きさに抑制することができるので、第2加熱部の加熱領域を大きくする負荷を抑制することができる。   According to this aspect, the first heating unit can move the heating region to heat the sintering region or the melting region, and the heating region by the second heating unit moves along with the movement of the heating region by the first heating unit. That is, the three-dimensional structure is manufactured by moving both the first heating unit and the second heating unit. For this reason, since the magnitude | size of the heating area | region of a 2nd heating part can be suppressed to a moderate magnitude | size, the load which enlarges the heating area | region of a 2nd heating part can be suppressed.

本発明の第8の態様の三次元造形物の製造方法は、層を積層することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、三次元造形物を構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む構成材料を用いて三次元造形物の材料層を形成する材料層形成工程と、前記材料層のうちの三次元造形物の構成領域に対応する焼結領域又は溶融領域を第1加熱部で加熱しつつ、該第1加熱部による加熱領域の周辺領域を第2加熱部で加熱する加熱工程と、を有することを特徴とする。   The manufacturing method of the three-dimensional structure according to the eighth aspect of the present invention is a manufacturing method of a three-dimensional structure that manufactures a three-dimensional structure by stacking layers, and a powder that constitutes the three-dimensional structure. A material layer forming step of forming a material layer of the three-dimensional structure using a constituent material including a solvent and a binder, and a sintered region corresponding to the constituent area of the three-dimensional structure among the material layers, or And a heating step of heating the peripheral region of the heating region by the first heating unit with the second heating unit while heating the melting region with the first heating unit.

本態様によれば、加熱工程において、材料層のうちの三次元造形物の構成領域に対応する焼結領域又は溶融領域を第1加熱部で加熱しつつ、該第1加熱部による加熱領域の周辺領域を第2加熱部で加熱する。このため、焼結領域又は溶融領域である第1加熱部による加熱領域とその周辺部との温度差を小さくすることができ、材料層を形成する構成材料が飛散することを抑制することができる。したがって、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 heating step, the heating region by the first heating unit is heated while the sintered region or the melting region corresponding to the constituent region of the three-dimensional structure in the material layer is heated by the first heating unit. The peripheral area is heated by the second heating unit. For this reason, the temperature difference between the heating region by the first heating unit that is the sintering region or the melting region and the peripheral portion thereof can be reduced, and scattering of the constituent materials forming the material layer can be suppressed. . Therefore, a highly accurate three-dimensional structure can be manufactured.

図1A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、図1Bは図1Aに示すC部の拡大図。FIG. 1A is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a three-dimensional structure manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an enlarged view of a portion C illustrated in FIG. 1A. 図2A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、図2Bは図2Aに示すC’部の拡大図。2A is a schematic configuration diagram showing a configuration of a three-dimensional structure manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is an enlarged view of a C ′ portion shown in FIG. 2A. 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。The schematic block diagram which shows the structure of the manufacturing apparatus of the three-dimensional structure based on one Embodiment of this invention. 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、三次元造形物の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図。The top view explaining notionally the relationship between arrangement | positioning of the head unit which concerns on one Embodiment of this invention, and the formation form of a three-dimensional structure. 三次元造形物の形成形態を概念的に説明する概略図。Schematic explaining conceptually the formation form of a three-dimensional structure. 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. 本発明の一の実施形態に係る加熱部の概略透視図。The schematic perspective view of the heating part which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一の実施形態に係る加熱部の概略図。Schematic of the heating part which concerns on one Embodiment 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から図3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)と3種類の加熱部とを備えている。このうち、図1は、一の材料供給部(構成材料(三次元造形物を構成する粉末と溶媒とバインダーとを含む材料)を供給する材料供給部)のみを表した図である。また、図2は、一の材料供給部(三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部を形成する支持部形成用材料を供給する材料供給部)と、一の加熱部(支持層形成用材料を焼結させるためのレーザーLを用いた加熱部)と、を表した図である。そして、図3は、加熱部としての、三次元造形物の構成領域に対応する焼結領域又は溶融領域を加熱可能な第1加熱部(レーザーLを用いた加熱部)と、第1加熱部による加熱時における該第1加熱部による加熱領域の周辺領域を加熱可能な第2加熱部(バーナーを用いた加熱部)と、を表した図である。
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さ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.
1 to 3 are schematic configuration diagrams showing a configuration of a three-dimensional structure manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Here, the three-dimensional structure manufacturing apparatus according to the present embodiment includes two types of material supply units (head bases) and three types of heating units. Among these, FIG. 1 is a diagram showing only one material supply unit (a material supply unit that supplies a constituent material (a material including a powder, a solvent, and a binder constituting a three-dimensional structure)). FIG. 2 also shows one material supply part (a material supply part that supplies a support part forming material that forms a support part that supports the three-dimensional structure when the three-dimensional structure is formed), and one It is a figure showing a heating part (heating part using laser L for sintering a material for forming a support layer). And FIG. 3 shows the 1st heating part (heating part using the laser L) which can heat the sintering area | region or fusion | melting area | region corresponding to the structure area | region of a three-dimensional structure as a heating part, and a 1st heating part. It is the figure showing the 2nd heating part (heating part using a burner) which can heat the peripheral field of the heating field by the 1st heating part at the time of heating by.
In addition, “three-dimensional modeling” in the present specification indicates that a so-called three-dimensional model is formed, and for example, a plate shape, a so-called two-dimensional shape, has a shape having a thickness. Forming is also included. 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から図3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、他方の端部に構成材料を吐出する構成材料吐出部1230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。
また、図3で表されるように、一方の端部が基台110に固定され、他方の端部に第1加熱部としてのレーザー照射部810と第2加熱部としてのバーナー840とを備えた加熱部を保持する加熱部ベース880が保持固定される、加熱部ベース支持部830と、を備えている。
ここで、ヘッドベース1100と、ヘッドベース1600と、加熱部ベース880とは、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と支持層形成用材料吐出部1730と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) shown in FIG. 1 to FIG. 3 includes a base 110 and a driving device 111 as a driving means provided in the base 110. The stage 120 is provided so as to be movable in the Z direction or driven in the rotation direction around the Z axis.
As shown in FIG. 1, a head base 1100 that holds a plurality of head units 1400 having one end portion fixed to the base 110 and having a constituent material discharge portion 1230 that discharges a constituent material to the other end portion. Is provided with a head base support 130.
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.
Also, as shown in FIG. 3, one end is fixed to the base 110, and the other end includes a laser irradiation unit 810 as a first heating unit and a burner 840 as a second heating unit. A heating unit base support 830 on which a heating unit base 880 that holds the heating unit is held and fixed.
Here, the head base 1100, the head base 1600, and the heating unit base 880 are provided in parallel in the XY plane.
The constituent material discharge unit 1230 and the support layer forming material discharge unit 1730 have the same configuration. 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。三次元造形物500の形成には、レーザーLなどによる熱エネルギーの照射がなされるため、ステージ120の熱からの保護のため、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。本実施形態の試料プレート121は頑丈で製造の容易な金属製のものである。しかしながら、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1A及び図2A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1A及び図2A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材料層310と、で構成される。
On the stage 120, layers 501, 502, and 503 in the process of forming the three-dimensional structure 500 are formed. Since the formation of the three-dimensional structure 500 is irradiated with thermal energy by a laser L or the like, a heat resistant sample plate 121 is used on the sample plate 121 for protection from the heat of the stage 120. A three-dimensional structure 500 may be formed. The sample plate 121 of this embodiment is made of metal that is sturdy and easy to manufacture. However, as the sample plate 121, for example, a ceramic plate can be used to obtain high heat resistance, and also the reactivity with the constituent material of the three-dimensional structure to be melted (or sintered). It is low and the 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 layers are stacked up to the shape of the desired three-dimensional structure 500 (up to the layer 50 n in FIGS. 1A and 2A). Is done.
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 material layer 310 formed of the discharged constituent material.

また、図1Bは、図1Aに示すヘッドベース1100を示すC部拡大概念図である。図1B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。   FIG. 1B is an enlarged conceptual view of a C portion showing the head base 1100 shown in FIG. 1A. As shown in FIG. 1B, the head base 1100 holds a plurality of head units 1400. As will be described in detail later, one head unit 1400 is configured by holding a constituent material discharge unit 1230 included in the constituent material supply apparatus 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.

図2Bは、図2Aに示すヘッドベース1600を示すC’部拡大概念図である。図2B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。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. 2B is an enlarged conceptual view of a C ′ portion showing the head base 1600 shown in FIG. 2A. 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. 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.

図3で表される加熱部ベース880のレーザー照射部810は、レーザーコントローラー820の制御により、構成材料を用いて形成される三次元造形物の材料層310の加熱領域H1(図9参照)に向けてレーザーLを照射可能な構成になっている。また、加熱部ベース880のバーナー840は、バーナーコントローラー850の制御により、レーザー照射部810による加熱領域H1の周辺領域H2(図9参照)を加熱可能な構成になっている。加熱部ベース880による材料層310の加熱に関しての詳細は後述する。   The laser irradiation unit 810 of the heating unit base 880 shown in FIG. 3 is controlled by the laser controller 820 in the heating region H1 (see FIG. 9) of the material layer 310 of the three-dimensional structure formed using the constituent materials. It is the structure which can irradiate the laser L toward. In addition, the burner 840 of the heating unit base 880 is configured to be able to heat the peripheral region H2 (see FIG. 9) of the heating region H1 by the laser irradiation unit 810 under the control of the burner controller 850. Details regarding heating of the material layer 310 by the heating unit base 880 will be described later.

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の構成材料が構成材料収容部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. In the constituent material supply unit 1210, the constituent material of the three-dimensional structure 500 that is modeled by the forming apparatus 2000 according to the present embodiment is accommodated in the constituent material accommodating portion 1210a, and each constituent material accommodating portion 1210a is supplied to the supply tube 1220. Are connected to the individual component material discharge sections 1230. 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が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. In the support layer forming material supply unit 1710, the support layer forming material constituting the support layer when the three-dimensional structure 500 is formed is accommodated in the support layer forming material accommodating portion 1710a, and each support layer forming material is provided. The material accommodating portion 1710 a is connected to each support layer forming material discharge 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.

構成材料及び支持層形成用材料としては、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、構成材料及び支持層形成用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。
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) with 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 and a support layer formation material, Metals other than the said metal, ceramics, resin, etc. can be used.

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。
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.

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、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及び構成材料吐出部1230が連携して駆動及び動作するよう制御し、ステージ120及び支持層形成用材料吐出部1730が連携して駆動及び動作するよう制御し、ステージ120、レーザー照射部810及びバーナー840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). In addition, a control unit 400 is provided as a 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 and the constituent material discharge unit 1230 to drive and operate in cooperation, and the stage 120 and the support layer forming material discharge unit 1730 operate and operate in cooperation. And a control unit that controls the stage 120, the laser irradiation unit 810, and the burner 840 to drive and operate in cooperation with each other.

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。
そして、レーザー照射部810及びバーナー840では、制御ユニット400からの制御信号に基づき、レーザーコントローラー820及びバーナーコントローラー850において加熱タイミングを制御する信号が生成され、生成された信号によりレーザー照射部810及びバーナー840から所定のタイミングでレーザーLの照射及び炎F(図9参照)の噴射がなされる。
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.
In the laser irradiation unit 810 and the burner 840, a signal for controlling the heating timing is generated in the laser controller 820 and the burner controller 850 based on the control signal from the control unit 400, and the laser irradiation unit 810 and the burner are generated by the generated signal. From 840, irradiation of the laser L and injection of the flame F (see FIG. 9) are performed at a predetermined timing.

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、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4及び図5は、ヘッドベース1100に複数保持されるヘッドユニット1400及び構成材料吐出部1230の保持形態の一例を示し、このうち図5は、図1B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。
Next, the head unit 1400 will be described in more detail. The head unit 1900 has the same configuration as the head unit 1400. Therefore, a detailed description of the configuration of the head unit 1900 is omitted.
4 and 5 show an example of a holding form of a plurality of head units 1400 and constituent material discharge units 1230 held by the head base 1100. FIG. 5 shows the head base 1100 from the direction of arrow D shown in FIG. 1B. FIG.

図4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5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、そして第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5A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させて材料層構成部50(材料層構成部50a、50b、50c及び50d)が形成される。材料層構成部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で繋がれる構成となっている。
As shown in FIG. 4, a plurality of head units 1400 are held on a head base 1100 by fixing means (not shown). Further, as shown in FIG. 5, 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 lower side of the drawing. The head unit 1403 and the head unit 1404 in the fourth row include four head units 1400 arranged in a staggered manner. Then, as shown in FIG. 5A, 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, thereby forming the material layer constituent parts 50 (material layer constituent parts 50 a and 50 b). , 50c and 50d) are formed. The formation procedure of the material layer constituting unit 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 a supply tube 1220 via the discharge drive unit 1230b.

図4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。材料Mの吐出形態は、液滴状であっても連続体状であっても、どちらでもよいが、本実施形態では材料Mは液滴状で吐出される形態により説明する。   As shown in FIG. 4, 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 onto 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 may be either a droplet form or a continuous form, but in the present embodiment, the material M is described as a form discharged in the form of a droplet.

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。ステージ120は移動し、着弾した材料Mにより材料層構成部50が形成される。この材料層構成部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の材料層310(図1参照)として形成される。   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 stage 120 moves, and the material layer constituting part 50 is formed by the landed material M. The aggregate of the material layer constituting units 50 is formed as the material layer 310 (see FIG. 1) of the three-dimensional structure 500 formed on the sample plate 121.

次に、材料層構成部50の形成手順について、図5及び図6を用いて説明する。
図5は、本実施形態のヘッドユニット1400の配置と、材料層構成部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6は、材料層構成部50の形成形態を概念的に表す側面図である。
Next, the formation procedure of the material layer structure part 50 is demonstrated using FIG.5 and FIG.6.
FIG. 5 is a plan view for conceptually explaining the relationship between the arrangement of the head unit 1400 of the present embodiment and the form of formation of the material layer constituting section 50. FIG. 6 is a side view conceptually showing the formation form of the material layer constituting 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、材料層構成部50が形成される。
より具体的には、まず、図6A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。
First, when the stage 120 moves in the + X direction, the material M is discharged in droplets from the plurality of discharge nozzles 1230a, the material M is arranged at a predetermined position of the sample plate 121, and the material layer constituting unit 50 is formed. .
More specifically, first, as shown in FIG. 6A, the material M is arranged at a predetermined interval from the plurality of discharge nozzles 1230a to a predetermined position of the sample plate 121 while moving the stage 120 in the + X direction. .

次に、図6B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。
ただし、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)配置させる構成(ステージ120のX方向における往復移動で材料層構成部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材料層構成部50を形成する構成)としても良い。
Next, as illustrated in FIG. 6B, the material M is newly arranged so as to fill the space between the materials M arranged at regular intervals while moving the stage 120 in the −X direction illustrated in FIG. 1.
However, a configuration in which the material M overlaps a predetermined position of the sample plate 121 from the plurality of discharge nozzles 1230a while moving the stage 120 in the + X direction (so as not to be spaced apart) (in the X direction of the stage 120). Instead of the structure in which the material layer constituting unit 50 is formed by reciprocating movement, the material layer constituting unit 50 may be formed only by moving one side of the stage 120 in the X direction.

上記のように材料層構成部50を形成することによって、図5A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)の材料層構成部50(材料層構成部50a、50b、50c及び50d)が形成される。   By forming the material layer constituting part 50 as described above, the head units 1401, 1402, 1403, and 1404 corresponding to one line in the X direction (first line in the Y direction) as shown in FIG. 5A. The material layer constituent part 50 (material layer constituent parts 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2ライン目の材料層構成部50’(材料層構成部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6A及び図6Bで表されるような、上記と同様な動作を行うことで、図5Bで表されるような、Y方向における2ライン目の材料層構成部50’(材料層構成部50a’、50b’、50c’及び50d’)が形成される。
Next, in order to form the material layer constituting part 50 ′ (material layer constituting parts 50a ′, 50b ′, 50c ′ and 50d ′) of the second line in the Y direction of each head unit 1401, 1402, 1403 and 1404, − The head base 1100 is moved in the Y direction. 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. 6A and FIG. 6B, the material layer constituting unit 50 ′ (material layer constituting unit 50a) in the second line in the Y direction as shown in FIG. 5B. ', 50b', 50c 'and 50d') are 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ライン目の材料層構成部50’’ (材料層構成部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6A及び図6Bで表されるような、上記と同様な動作を行うことで、図5Cで表されるような、Y方向における3ライン目の材料層構成部50’’ (材料層構成部50a’’、50b’’、50c’’及び50d’’)が形成され、材料層310を得ることができる。
Next, the material layer constituting part 50 ″ (material layer constituting parts 50a ″, 50b ″, 50c ″ and 50d ″) of the third line in the Y direction of each head unit 1401, 1402, 1403 and 1404 is moved. In order to form, the head base 1100 is moved in the −Y direction. 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. 6A and FIG. 6B, the material layer constituting part 50 ″ (material layer) in the third line in the Y direction as shown in FIG. 5C. The components 50a ″, 50b ″, 50c ″ and 50d ″) are formed, and the material 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、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。   Further, 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 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、上述したように材料層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、同様の方法で、支持層300を形成することができる。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、材料層310及び支持層300を形成することができる。なお、支持層300は焼結されなくてもよいが、レーザー照射部3100及びガルバノミラー3000を用いて焼結されることが望ましい。   Note that, in the first layer 501, before or after the material layer 310 is formed as described above, the support layer forming material is discharged from the support layer forming material discharge portion 1730, and the support is formed in the same manner. Layer 300 can be formed. When the layers 502, 503,... 50n are stacked on the layer 501, the material layer 310 and the support layer 300 can be formed in the same manner. The support layer 300 may not be sintered, but is desirably sintered using the laser irradiation unit 3100 and the galvanometer mirror 3000.

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7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. 7 schematically shows another example of the arrangement of the head unit 1400 arranged on the head base 1100 as an example.

図7A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7B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. 7A 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. 7B shows a form in which the head units 1400 are arranged in a grid 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、加熱部(加熱部ベース880)による材料層310の加熱について説明する。
図8は加熱部ベース880を構成するバーナー840の上方からの(+Z方向から見た)概略透視図であり、図9は加熱部ベース880の(−Y方向から見た)概略図である。
Next, heating of the material layer 310 by the heating unit (heating unit base 880) will be described.
FIG. 8 is a schematic perspective view from the upper side of the burner 840 constituting the heating unit base 880 (viewed from the + Z direction), and FIG. 9 is a schematic view of the heating unit base 880 (viewed from the −Y direction).

図8で表されるように、本実施例のバーナー840は、炎Fの噴射口870(加熱エネルギーを発射する発射口)が下面(レーザー照射部810とは反対側の面)に複数設けられている。そして、バーナーコントローラー850の制御によって、これらの複数の噴射口870からの炎Fの噴射のオン及びオフをすることにより、炎Fの噴射領域を可変な構成になっている。例えば、バーナー840に設けられた全噴射口870をオンにすることにより、炎Fの噴射領域を領域R1(バーナー840の下面全体)とすることができるとともに、バーナー840に設けられた噴射口870の一部のみをオンにすることにより、炎Fの噴射領域を領域R2(バーナー840の下面の一部)とすることができる。このような構成により、炎Fの噴射領域の大きさだけでなく形状も可変になっており、すなわち、周辺領域H2としての加熱領域の大きさ及び形状が可変になっている。   As shown in FIG. 8, the burner 840 according to the present embodiment has a plurality of flame F injection ports 870 (launch ports for emitting heating energy) provided on the lower surface (surface opposite to the laser irradiation unit 810). ing. Then, by controlling the burner controller 850 to turn on and off the injection of the flame F from the plurality of injection ports 870, the injection region of the flame F is variable. For example, by turning on all the injection ports 870 provided in the burner 840, the injection region of the flame F can be set to the region R1 (the entire lower surface of the burner 840) and the injection port 870 provided in the burner 840. By turning on only a part of the flame F, the flame F injection region can be set to a region R2 (a part of the lower surface of the burner 840). With such a configuration, not only the size of the injection region of the flame F but also the shape thereof are variable, that is, the size and shape of the heating region as the peripheral region H2 are variable.

また、図8及び図9で表されるように、バーナー840の中央部には、上面から下面に抜ける孔部860が形成されている。このため、図9で表されるように、孔部860を介して、バーナー840は、レーザー照射部810から照射されるレーザーLを通過させることが可能になっている。このような構成により、本実施例の加熱部ベース880は、レーザー照射部810から照射されるレーザーLによる加熱領域H1(焼結領域又は溶融領域)を所望の温度(材料層310を焼結又は溶融させる温度)にすることができるとともに、その周辺領域H2を材料が飛散することを抑制可能な温度にすることができる。
ここで、加熱領域H1の加熱温度は材料層310を焼結させる温度とし周辺領域H2の加熱温度は材料層310を溶融も焼結もさせない温度(溶媒、バインダーの少なくとも一方を除去する温度)とすることができる。
また、加熱領域H1の加熱温度は材料層310を溶融させる温度とし周辺領域H2の加熱温度は材料層310を溶融させない温度(溶媒、バインダーの少なくとも一方を除去する温度。材料層310を焼結させてもよい。)とすることができる。
また、加熱領域H1の加熱温度は材料層310を焼結させる温度とし、周辺領域H2の加熱温度は加熱領域H1の加熱温度よりも低い温度で焼結(加熱領域H1による焼結状態よりも相対的に弱い結合力で粉末が固まった焼結)させることができる。
Also, as shown in FIGS. 8 and 9, a hole 860 that extends from the upper surface to the lower surface is formed at the center of the burner 840. For this reason, as shown in FIG. 9, the burner 840 can pass the laser L emitted from the laser irradiation unit 810 through the hole 860. With such a configuration, the heating unit base 880 of the present embodiment can sinter the heating region H1 (sintering region or melting region) by the laser L irradiated from the laser irradiation unit 810 at a desired temperature (sinter the material layer 310). Melting temperature), and the peripheral region H2 can be set to a temperature at which the material can be prevented from scattering.
Here, the heating temperature of the heating region H1 is a temperature at which the material layer 310 is sintered, and the heating temperature of the peripheral region H2 is a temperature at which the material layer 310 is not melted or sintered (a temperature at which at least one of the solvent and the binder is removed). can do.
The heating temperature in the heating region H1 is a temperature at which the material layer 310 is melted, and the heating temperature in the peripheral region H2 is a temperature at which the material layer 310 is not melted (a temperature at which at least one of the solvent and the binder is removed. It may be.
The heating temperature of the heating region H1 is set to a temperature at which the material layer 310 is sintered, and the heating temperature of the peripheral region H2 is sintered at a temperature lower than the heating temperature of the heating region H1 (relative to the sintered state by the heating region H1). (Sintering in which the powder is hardened with an extremely weak bonding force).

上記のように、本実施例の形成装置2000は、層を積層することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造装置である。そして、三次元造形物を構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む構成材料を用いて三次元造形物の材料層310を形成する材料層形成部としての構成材料吐出部1230を備えている。また、材料層310のうちの三次元造形物の構成領域に対応する加熱領域H1(焼結領域又は溶融領域)を加熱可能なレーザー照射部810と、レーザー照射部810による加熱時における該レーザー照射部810による加熱領域H1の周辺領域H2を加熱可能なバーナー840と、を備えている。このため、焼結領域又は溶融領域である第1加熱部(レーザー照射部810)による加熱領域H1とその周辺部(周辺領域H2)との温度差を小さくすることができ、材料層310を形成する構成材料が飛散することを抑制することができる構成になっている。したがって、高精度な三次元造形物を製造することができる構成になっている。   As described above, the forming apparatus 2000 according to the present embodiment is a three-dimensional structure manufacturing apparatus that manufactures a three-dimensional structure by stacking layers. And it is provided with the constituent material discharge part 1230 as a material layer formation part which forms the material layer 310 of a three-dimensional structure using the constituent material containing the powder which comprises a three-dimensional structure, a solvent, and a binder. Yes. In addition, the laser irradiation unit 810 capable of heating the heating region H1 (sintered region or melting region) corresponding to the constituent region of the three-dimensional structure in the material layer 310, and the laser irradiation at the time of heating by the laser irradiation unit 810 And a burner 840 capable of heating the peripheral region H2 of the heating region H1 by the unit 810. For this reason, the temperature difference between the heating region H1 by the first heating unit (laser irradiation unit 810), which is a sintered region or a melting region, and its peripheral portion (peripheral region H2) can be reduced, and the material layer 310 is formed. It is the structure which can suppress that the constituent material to scatter. Therefore, it is the structure which can manufacture a highly accurate three-dimensional structure.

また、上記のように、本実施例における第1加熱部は、レーザー照射部810であるため、焼結領域又は溶融領域である第1加熱部による加熱領域H1を精度よく焼結又は溶融させることができ、特に高精度な三次元造形物を製造することができる。   Further, as described above, since the first heating unit in the present embodiment is the laser irradiation unit 810, the heating region H1 by the first heating unit, which is a sintering region or a melting region, is sintered or melted with high accuracy. In particular, a highly accurate three-dimensional structure can be manufactured.

また、上記のように、本実施例における第2加熱部は、バーナーであるため、第1加熱部による加熱領域H1よりも広い範囲を簡単に加熱することができる。
なお、第2加熱部がヒーターである場合も、同様に、第1加熱部による加熱領域H1よりも広い範囲を簡単に加熱することができる。
ただし、特にバーナーは小型化しやすく、低コストであり、待機時間も短いという長所がある。
Further, as described above, since the second heating unit in the present embodiment is a burner, it is possible to easily heat a wider range than the heating region H1 by the first heating unit.
In addition, when the second heating unit is a heater, similarly, a range wider than the heating region H1 by the first heating unit can be easily heated.
However, the burner is particularly advantageous in that it is easy to miniaturize, is low in cost, and has a short standby time.

また、上記のように、本実施例におけるバーナー840は、複数の噴射口870からの炎Fの噴射のオン及びオフをすることにより、該バーナー840による加熱領域(周辺領域H2)の形状及び範囲の少なくとも一方を可変である。このため、このような簡単な構成で、三次元造形物の形状や大きさ、或いは、構成材料の種類などに応じて、バーナー840による加熱領域の形状及び範囲を適切に調整することができる。   In addition, as described above, the burner 840 in the present embodiment turns on and off the flame F from the plurality of injection ports 870, so that the shape and range of the heating region (peripheral region H2) by the burner 840 are increased. At least one of them is variable. For this reason, with such a simple configuration, the shape and range of the heating region by the burner 840 can be appropriately adjusted according to the shape and size of the three-dimensional structure or the type of the constituent material.

また、本実施例の加熱部ベース880は、レーザー照射部810とバーナー840との位置が固定された状態で移動する構成となっている。すなわち、本実施例の形成装置2000は、レーザー照射部810の加熱領域H1を移動させて焼結領域又は溶融領域を加熱可能であり、バーナー840による加熱領域(周辺領域H2)はレーザー照射部810による加熱領域H1の移動とともに移動する構成となっている。このように、レーザー照射部810とバーナー840との両方を移動させて三次元造形物を製造する構成となっているため、バーナー840による加熱領域(周辺領域H2)の大きさを適度な大きさに抑制することができるので、バーナー840の加熱領域を大きくする負荷を抑制することができる。   Further, the heating unit base 880 of this embodiment is configured to move in a state where the positions of the laser irradiation unit 810 and the burner 840 are fixed. That is, the forming apparatus 2000 of the present embodiment can heat the sintering region or the melting region by moving the heating region H1 of the laser irradiation unit 810, and the heating region (peripheral region H2) by the burner 840 is the laser irradiation unit 810. It is the structure which moves with the movement of the heating area | region H1 by. Thus, since it becomes the structure which moves both the laser irradiation part 810 and the burner 840 and manufactures a three-dimensional molded item, the magnitude | size of the heating area | region (peripheral area | region H2) by the burner 840 is moderate size. Therefore, the load which enlarges the heating area | region of the burner 840 can be suppressed.

しかしながら、第1加熱部と第2加熱部とを別体として設け、第1加熱部は加熱領域H1を移動させて焼結領域又は溶融領域を加熱可能であり、第2加熱部による加熱領域は固定されているとともに第1加熱部による加熱領域の移動範囲を含む構成(例えば、資料プレート121全体を加熱可能な構成)としてもよい。このような構成とすることで、第2加熱部を固定し第1加熱部のみを移動させて三次元造形物を製造することができる。すなわち、第2加熱部の移動機構を設ける必要が無いので、装置構成を簡単にすることができる。   However, the first heating unit and the second heating unit are provided separately, and the first heating unit can move the heating region H1 to heat the sintering region or the melting region, and the heating region by the second heating unit is It is good also as a structure (for example, the structure which can heat the whole data plate 121) including the movement range of the heating area | region by the 1st heating part while being fixed. By setting it as such a structure, a 2nd heating part can be fixed and only a 1st heating part can be moved, and a three-dimensional molded item can be manufactured. That is, since it is not necessary to provide a moving mechanism for the second heating unit, the apparatus configuration can be simplified.

さらには、レーザー照射部810とバーナー840の両方を共に移動可能であるとともに、バーナー840の位置に対してレーザー照射部810の位置を所定範囲で変更可能な構成としてもよい。   Further, both the laser irradiation unit 810 and the burner 840 can be moved together, and the position of the laser irradiation unit 810 can be changed within a predetermined range with respect to the position of the burner 840.

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部の一例を表す概略図であり、第1層目の層501の材料層310を加熱(焼結)する際の概略図である。
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. 10 is a schematic diagram illustrating an example of a part of a manufacturing process of a three-dimensional structure performed using the forming apparatus 2000, and when the material layer 310 of the first layer 501 is heated (sintered). FIG.

図10Aは、構成材料吐出部1230及び支持層形成用材料吐出部1730を使用して試料プレート121の上に第1層目の層501を形成した状態を表している。さらに、試料プレート121に対する加熱部ベース880の位置が、図10Aで表されるような、材料層310に対するレーザー照射部810による加熱領域H1及びバーナー840による加熱領域(周辺領域H2)の位置となるように、ステージ120を移動させた状態を表している。   FIG. 10A shows a state in which the first layer 501 is formed on the sample plate 121 using the constituent material discharge unit 1230 and the support layer forming material discharge unit 1730. Further, the position of the heating unit base 880 with respect to the sample plate 121 becomes the position of the heating region H1 by the laser irradiation unit 810 and the heating region (peripheral region H2) by the burner 840 with respect to the material layer 310 as shown in FIG. 10A. As shown, the stage 120 is moved.

図10Bは、図10Aで表される位置からステージ120を−X方向に移動させつつ、レーザー照射部810により加熱領域H1を加熱しバーナー840により周辺領域H2を加熱した状態を表している。図10Bは、併せて、ステージ120の移動に伴って加熱された材料層310の加熱領域H1が焼結されて焼結層320が形成された状態を表している。   FIG. 10B shows a state in which the heating region H1 is heated by the laser irradiation unit 810 and the peripheral region H2 is heated by the burner 840 while moving the stage 120 in the −X direction from the position shown in FIG. 10A. FIG. 10B also shows a state in which the heated region H1 of the material layer 310 heated with the movement of the stage 120 is sintered to form the sintered layer 320.

その後、ステージ120を+Y方向に移動させ、ステージ120を+X方向に移動させつつ、レーザー照射部810により加熱領域H1を加熱しバーナー840により周辺領域H2を加熱した状態を、図10Cでは、表している。   Thereafter, the stage 120 is moved in the + Y direction, the stage 120 is moved in the + X direction, the heating region H1 is heated by the laser irradiation unit 810, and the peripheral region H2 is heated by the burner 840, as shown in FIG. 10C. Yes.

そして、図10Dは、図10Aで表される状態から図10Cで表される状態までに行われた動作を繰り返すことで、第1層目の層501分の材料層310の全領域を焼結した状態を表している。
さらに、本実施例の三次元造形物の製造方法は、図10Aで表される状態から図10Dで表される状態までに行われた動作を繰り返すことで、第1層目の層501から所定の層50nまで材料層310を形成しつつこれを焼結し、三次元造形物を製造する。
なお、本実施例の三次元造形物の製造方法では、三次元造形物の構成領域と材料層310の形成領域とが一致し、材料層310の全領域を該三次元造形物の構成領域として焼結している。しかしながら、本実施例の形成装置2000は、材料層310の一部領域が三次元造形物の構成領域となるように、材料層310を該三次元造形物の構成領域よりも大きく形成し、該三次元造形物の構成領域に対応する材料層310の一部領域のみを焼結させることも可能である。
10D sinters the entire region of the material layer 310 corresponding to the first layer 501 by repeating the operations performed from the state shown in FIG. 10A to the state shown in FIG. 10C. Represents the state.
Furthermore, the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the present embodiment repeats the operations performed from the state shown in FIG. 10A to the state shown in FIG. This is sintered while forming the material layer 310 up to the layer 50n, to produce a three-dimensional structure.
In the three-dimensional structure manufacturing method of the present embodiment, the configuration area of the three-dimensional structure matches the formation area of the material layer 310, and the entire area of the material layer 310 is set as the configuration area of the three-dimensional structure. Sintered. However, the forming apparatus 2000 of the present embodiment forms the material layer 310 larger than the constituent area of the three-dimensional structure so that a partial area of the material layer 310 becomes the constituent area of the three-dimensional structure, It is also possible to sinter only a partial region of the material layer 310 corresponding to the constituent region of the three-dimensional structure.

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10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11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。
Next, an example of a method for manufacturing a three-dimensional structure performed using the forming apparatus 2000 (an example corresponding to FIG. 10) will be described using a flowchart.
Here, FIG. 11 is a flowchart of the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the present embodiment.

図11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. 11, in the three-dimensional structure manufacturing method of the present embodiment, first, in step S <b> 110, 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、三次元造形物の構成領域(材料層310の形成領域)と三次元造形物の非構成領域(支持層300の形成領域)とで区別されたデータになっている。
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 configuration area of the three-dimensional structure (formation area of the material layer 310) and the non-configuration area of the three-dimensional structure (formation area of the support layer 300). It has become.

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(材料層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、材料層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 (material 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 S140. If it is determined that the data forms the material layer 310, the process proceeds to step S150.

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、支持層形成用材料を供給(支持層300を形成)する。
そして、ステップS140で支持層形成用材料を吐出すると、ステップS160で、レーザー照射部3100及びガルバノミラー3000を用いてレーザーLを照射(エネルギー付与)して支持層300を焼結させる。ただし、本ステップ(ステップS160)は、省略してもよい。
さらには、本実施例の三次元造形物の製造方法では、ステップS140で支持層300を形成しているが、支持層300を形成することなく材料層310を形成してもよく、ステップS140を省略することも可能である。別の表現をすると、形成装置2000の構成から支持層形成用材料供給装置1700、レーザー照射部3100及びガルバノミラー3000を省略することも可能である。
In step S140, the support layer forming material is supplied from the support layer forming material discharge unit 1730 based on the data for forming the support layer 300, thereby supplying the support layer forming material (forming the support layer 300).
Then, when the support layer forming material is discharged in step S140, the support layer 300 is sintered in step S160 by irradiating with laser L (giving energy) using the laser irradiation unit 3100 and the galvanometer mirror 3000. However, this step (step S160) may be omitted.
Furthermore, in the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the present embodiment, the support layer 300 is formed in step S140. However, the material layer 310 may be formed without forming the support layer 300, and step S140 is performed. It can be omitted. In other words, the support layer forming material supply device 1700, the laser irradiation unit 3100, and the galvanometer mirror 3000 may be omitted from the configuration of the forming device 2000.

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、構成材料を供給(材料層310を形成)する。
そして、ステップS150で構成材料を吐出すると、ステップS170で、レーザー照射部810により加熱領域H1(焼結領域又は溶融領域)を加熱し、バーナー840により周辺領域H2を加熱する。なお、本ステップは、不活性ガスや触媒ガス雰囲気の下で行うことが特に好ましい。
On the other hand, in step S150, the constituent material is supplied from the constituent material discharge unit 1230 to supply the constituent material (form the material layer 310).
When the constituent material is discharged in step S150, in step S170, the heating region H1 (sintered region or molten region) is heated by the laser irradiation unit 810, and the peripheral region H2 is heated by the burner 840. Note that this step is particularly preferably performed under an inert gas or catalyst gas atmosphere.

そして、ステップS180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S180までが繰り返される。
そして、ステップS180の終了に伴い、本実施例の三次元造形物の製造方法を終了する。
In step S180, steps S130 to S180 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.
And with the completion | finish of step S180, the manufacturing method of the three-dimensional structure of a present Example is complete | finished.

上記のように、本実施例の三次元造形物の製造方法は、層を積層することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法である。そして、三次元造形物を構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む構成材料を用いて三次元造形物の材料層310を形成する材料層形成工程(ステップS150に対応)と、材料層310のうちの三次元造形物の構成領域に対応する焼結領域又は溶融領域をレーザー照射部810で加熱しつつ、該レーザー照射部810による加熱領域H1の周辺領域H2をバーナー840で加熱する加熱工程(ステップS170に対応)と、を有する。このため、焼結領域又は溶融領域であるレーザー照射部810による加熱領域H1とその周辺部(周辺領域H2)との温度差を小さくすることができ、材料層310を形成する構成材料が飛散することを抑制することができる。したがって、高精度な三次元造形物を製造することができる。   As described above, the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment is a method for manufacturing a three-dimensional structure that manufactures a three-dimensional structure by stacking layers. And the material layer formation process (corresponding to step S150) which forms material layer 310 of a three-dimensional structure using the constituent material containing the powder which constitutes a three-dimensional structure, a solvent, and a binder, and a material layer While heating the sintering area | region or fusion | melting area | region corresponding to the structure area | region of the three-dimensional structure among 310 in the laser irradiation part 810, the surrounding area H2 of the heating area | region H1 by this laser irradiation part 810 is heated with the burner 840 Process (corresponding to step S170). For this reason, the temperature difference between the heating region H1 by the laser irradiation unit 810, which is a sintered region or a melting region, and its peripheral portion (peripheral region H2) can be reduced, and the constituent materials forming the material layer 310 are scattered. This can be suppressed. Therefore, a highly accurate three-dimensional structure can be manufactured.

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…材料層構成部、
110…基台、111…駆動装置、120…ステージ、121…試料プレート、
130…ヘッドベース支持部、300…支持層、310…材料層、320…焼結層、
400…制御ユニット、410…ステージコントローラー、500…三次元造形物、
501、502及び503…層、730…ヘッドベース支持部、
810…レーザー照射部(第1加熱部)、820…レーザーコントローラー、
830…加熱部ベース支持部、840…バーナー(第2加熱部)、
850…バーナーコントローラー、860…孔部、870…噴射口(発射口)、
880…加熱部ベース、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(材料層形成部)、
1230a…吐出ノズル、1230b…吐出駆動部、1400…ヘッドユニット、
1400a…保持治具、
1401、1402、1403及び1404…ヘッドユニット、
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、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、F…炎、H1…レーザー照射部810による加熱領域、
H2…加熱領域H1の周辺領域、L…レーザー、M…材料(構成材料)、
O…三次元造形物の完成体、R1…炎Fの噴射領域、R2…炎Fの噴射領域
50, 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f, 50g, and 50h ... material layer constituent part,
110 ... Base, 111 ... Drive device, 120 ... Stage, 121 ... Sample plate,
130 ... head base support part, 300 ... support layer, 310 ... material layer, 320 ... sintered layer,
400 ... control unit, 410 ... stage controller, 500 ... three-dimensional structure,
501, 502 and 503 ... layer, 730 ... head base support,
810 ... Laser irradiation part (first heating part), 820 ... Laser controller,
830 ... heating unit base support unit, 840 ... burner (second heating unit),
850 ... burner controller, 860 ... hole, 870 ... injection port (launch port),
880 ... heating unit base, 1100 ... head base, 1200 ... constituent material supply device,
1210 ... Constituent material supply unit, 1210a ... Constituent material container,
1220 ... Supply tube, 1230 ... Constituent material discharge part (material layer forming part),
1230a ... discharge nozzle, 1230b ... discharge drive unit, 1400 ... head unit,
1400a: holding jig,
1401, 1402, 1403 and 1404 ... head unit,
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: Material discharge part for forming a support layer, 1730a: Discharge nozzle,
1730b ... Discharge drive unit, 1900 ... head unit, 1900a ... holding jig,
2000 ... forming apparatus (manufacturing apparatus for three-dimensional structure), 3000 ... galvanometer mirror,
3100: Laser irradiation unit, F: Flame, H1: Heating region by laser irradiation unit 810,
H2 ... Peripheral region of the heating region H1, L ... Laser, M ... Material (component material),
O ... Completed three-dimensional structure, R1 ... Flame F injection region, R2 ... Flame F injection region

Claims (8)

層を積層することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造装置であって、
三次元造形物を構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む構成材料を用いて三次元造形物の材料層を形成する材料層形成部と、
前記材料層のうちの三次元造形物の構成領域に対応する焼結領域又は溶融領域を加熱可能な第1加熱部と、
前記第1加熱部による加熱時における該第1加熱部による加熱領域の周辺領域を加熱可能な第2加熱部と、
を備えることを特徴とする三次元造形物の製造装置。
A three-dimensional structure manufacturing apparatus that manufactures a three-dimensional structure by laminating layers,
A material layer forming unit that forms a material layer of the three-dimensional structure using a constituent material including a powder that constitutes the three-dimensional structure, a solvent, and a binder;
A first heating unit capable of heating a sintered region or a melted region corresponding to a constituent region of the three-dimensional structure in the material layer;
A second heating unit capable of heating a peripheral region of a heating region by the first heating unit at the time of heating by the first heating unit;
An apparatus for producing a three-dimensional structure, comprising:
請求項1に記載された三次元造形物の製造装置において、
前記第1加熱部は、レーザー照射部であることを特徴とする三次元造形物の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the three-dimensional structure described in claim 1,
The apparatus for manufacturing a three-dimensional structure, wherein the first heating unit is a laser irradiation unit.
請求項1又は2に記載された三次元造形物の製造装置において、
前記第2加熱部は、バーナー又はヒーターであることを特徴とする三次元造形物の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the three-dimensional structure according to claim 1 or 2,
The apparatus for manufacturing a three-dimensional structure, wherein the second heating unit is a burner or a heater.
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装置において、
前記第2加熱部は、該第2加熱部による加熱領域の形状及び範囲の少なくとも一方を可変であることを特徴とする三次元造形物の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 3,
The apparatus for manufacturing a three-dimensional structure, wherein the second heating unit is variable in at least one of a shape and a range of a heating region by the second heating unit.
請求項4に記載された三次元造形物の製造装置において、
前記第2加熱部は、複数の加熱エネルギーの発射口を備え、加熱エネルギーを発射する発射口を変更することにより加熱領域の形状及び範囲の少なくとも一方を可変であることを特徴とする三次元造形物の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the three-dimensional structure described in claim 4,
The second heating unit includes a plurality of heating energy launch ports, and is capable of changing at least one of a shape and a range of the heating region by changing a launch port that emits the heating energy. Manufacturing equipment.
請求項1から5のいずれか1項に記載された三次元造形物の製造装置において、
前記第1加熱部は、加熱領域を移動させて前記焼結領域又は溶融領域を加熱可能であり、
前記第2加熱部による加熱領域は、固定されているとともに、前記第1加熱部による加熱領域の移動範囲を含むことを特徴とする三次元造形物の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 5,
The first heating unit can move the heating region to heat the sintering region or the melting region,
The heating area by the second heating unit is fixed and includes a moving range of the heating area by the first heating unit.
請求項1から5のいずれか1項に記載された三次元造形物の製造装置において、
前記第1加熱部は、加熱領域を移動させて前記焼結領域又は溶融領域を加熱可能であり、
前記第2加熱部による加熱領域は、前記第1加熱部による加熱領域の移動とともに移動することを特徴とする三次元造形物の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 5,
The first heating unit can move the heating region to heat the sintering region or the melting region,
The apparatus for manufacturing a three-dimensional structure, wherein the heating region by the second heating unit moves together with the movement of the heating region by the first heating unit.
層を積層することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、
三次元造形物を構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む構成材料を用いて三次元造形物の材料層を形成する材料層形成工程と、
前記材料層のうちの三次元造形物の構成領域に対応する焼結領域又は溶融領域を第1加熱部で加熱しつつ、該第1加熱部による加熱領域の周辺領域を第2加熱部で加熱する加熱工程と、を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
It is a manufacturing method of a three-dimensional structure that manufactures a three-dimensional structure by laminating layers,
A material layer forming step of forming a material layer of the three-dimensional structure using a constituent material including a powder constituting the three-dimensional structure, a solvent, and a binder;
While heating the sintering area | region or fusion | melting area | region corresponding to the structure area | region of the three-dimensional structure in the said material layer with a 1st heating part, the surrounding area | region of the heating area | region by this 1st heating part is heated with a 2nd heating part. A method of manufacturing a three-dimensional structure.
JP2015222145A 2015-11-12 2015-11-12 Manufacturing apparatus for three-dimensional shaped article and manufacturing method for three-dimensional shaped article Pending JP2017087612A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015222145A JP2017087612A (en) 2015-11-12 2015-11-12 Manufacturing apparatus for three-dimensional shaped article and manufacturing method for three-dimensional shaped article

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015222145A JP2017087612A (en) 2015-11-12 2015-11-12 Manufacturing apparatus for three-dimensional shaped article and manufacturing method for three-dimensional shaped article

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017087612A true JP2017087612A (en) 2017-05-25

Family

ID=58771306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015222145A Pending JP2017087612A (en) 2015-11-12 2015-11-12 Manufacturing apparatus for three-dimensional shaped article and manufacturing method for three-dimensional shaped article

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017087612A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11420384B2 (en) 2017-10-03 2022-08-23 General Electric Company Selective curing additive manufacturing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11420384B2 (en) 2017-10-03 2022-08-23 General Electric Company Selective curing additive manufacturing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6642790B2 (en) Method for manufacturing three-dimensional object and apparatus for manufacturing three-dimensional object
JP6836101B2 (en) Manufacturing method of 3D model
JP6669985B2 (en) Manufacturing method of three-dimensional objects
JP2017075362A (en) Method for manufacturing three-dimensional molded object and apparatus for manufacturing three-dimensional molded object
US12103083B2 (en) Three-dimensional shaped article production method
JP6981558B2 (en) 3D modeling stage, 3D modeling equipment and 3D modeling method
US20170107383A1 (en) Flowable composition set and flowable composition
JP2018144354A (en) Paste, and method for manufacturing three-dimensional shaped article
JP2017075364A (en) Method for manufacturing three-dimensional molded object and apparatus for manufacturing three-dimensional molded object
JP6972811B2 (en) Manufacturing method of 3D model
US20180029124A1 (en) Three-dimensional shaped article shaping stage, three-dimensional shaped article production apparatus, and three-dimensional shaped article production method
JP6826321B2 (en) Modeling stage of 3D model, 3D model manufacturing device and 3D model manufacturing method
JP2017075367A (en) Method and apparatus for manufacturing three-dimensional molded article and three-dimensional molded article
JP6751252B2 (en) Three-dimensional model manufacturing method and three-dimensional model manufacturing apparatus
JP2017087612A (en) Manufacturing apparatus for three-dimensional shaped article and manufacturing method for three-dimensional shaped article
JP2018138358A (en) Apparatus for manufacturing three-dimensional molded article and method for manufacturing three-dimensional molded article
JP2017075369A (en) Method for manufacturing three-dimensional molded article and apparatus for manufacturing three-dimensional molded article
JP2017166050A (en) Method for producing three-dimensional molding
JP2018051964A (en) Three-dimensional shaped article manufacturing device and three-dimensional shaped article manufacturing method
JP6924380B2 (en) 3D model manufacturing equipment and 3D model manufacturing method
JP6950780B2 (en) Manufacturing method of 3D model
JP2019099859A (en) Method for manufacturing three-dimensional molded article