JP2017121719A - Three-dimensional molding device and three-dimensional molding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被造形物を加工して造形物を製造する3次元造形装置及び3次元造形方法に関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling method for manufacturing a modeled object by processing a modeled object.
従来の3次元造形技術としては、押出し法やインクジェット法があった。図14は特許文献1に記載された従来の押出し法の概念を示す図、図15は特許文献2に記載された従来の押出し法の概念を示す図である。図14,図15に示すように、熱で溶かして流動性を持たせた材料を細い糸状に押出し、一筆書きの要領で積層しながら立体物を作っていた。あるいは、複数のブロックを積層して被造形物を構成し、被造形物を加工して造形物を製造していた。 Conventional three-dimensional modeling techniques include an extrusion method and an ink jet method. FIG. 14 is a diagram showing a concept of a conventional extrusion method described in Patent Document 1, and FIG. 15 is a diagram showing a concept of a conventional extrusion method described in Patent Document 2. As shown in FIGS. 14 and 15, a material melted by heat to give fluidity was extruded into a thin thread shape, and a three-dimensional object was made while laminating in the manner of a single stroke. Alternatively, a modeled object is formed by stacking a plurality of blocks, and the modeled object is processed to manufacture a modeled object.
しかしながら、糸と糸が接触する界面が線接触となるため、積層方向に対して横からの衝撃強度が弱いという課題があった。さらに、糸と糸とを積層しているため立体物(3次元造形物)の表面等が設計通りに成形されず、製造精度が悪くなる場合があった。また、単にブロックを積層した場合、加工中にブロックがずれ、設計どおりの造形物が製造できない場合があった。 However, since the interface between the yarn and the yarn is a line contact, there is a problem that the impact strength from the side is weak in the stacking direction. Furthermore, since the yarn and the yarn are laminated, the surface of the three-dimensional object (three-dimensional structure) is not molded as designed, and the manufacturing accuracy may be deteriorated. In addition, when the blocks are simply stacked, the blocks are displaced during processing, and there is a case where a shaped article as designed cannot be manufactured.
本発明の目的は、3次元造形により製造された造形物を精度良く製造することである。 An object of the present invention is to accurately manufacture a modeled object manufactured by three-dimensional modeling.
上記目的を達成するために、本発明の3次元造形装置は、複数のブロックから成る被造形物を3次元造形して造形物を製造する3次元造形装置であって、前記ブロックが配置されて造形領域となる装置テーブルと、前記装置テーブルに設けられて前記ブロックを固定する構成の自動サポート部と、あらかじめ用意された前記ブロックを前記装置テーブル上に供給して前記被造形物を配置するブロック供給装置と、供給された前記被造形物を加工する加工装置と、前記ブロックを加熱する温度制御部とを有し、前記ブロックはブロック本体と前記ブロック本体より融点の低い材料で形成されるブロック凸部と前記ブロック本体に形成されるブロック凹部とから構成され、前記ブロックの積層状態で一方のブロックの前記ブロック凸部が他方のブロック凹部に挿入される構成であり、前記自動サポート部は先端が前記ブロック凹部に挿入された状態で前記ブロックを固定する構成であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a three-dimensional modeling apparatus of the present invention is a three-dimensional modeling apparatus that manufactures a modeled object by three-dimensionally modeling a modeled object including a plurality of blocks, wherein the blocks are arranged. An apparatus table that becomes a modeling area, an automatic support unit that is provided on the apparatus table and fixes the block, and a block that supplies the block prepared in advance onto the apparatus table and arranges the object to be modeled A block having a supply device, a processing device for processing the supplied object to be shaped, and a temperature control unit for heating the block, wherein the block is formed of a material having a lower melting point than the block main body and the block main body. It is composed of a convex part and a block concave part formed in the block body, and the block convex part of one block is the other block in the stacked state of the blocks. Tsu is inserted structure for a click recess, the automatic support unit is characterized in that the tip is configured to fix the said block in a state of being inserted into the block recess.
また、本発明の3次元造形方法は、自動サポート部を備える装置テーブル上に配置される複数のブロックから成る被造形物を3次元造形して造形物を製造する3次元造形方法であって、前記ブロックはブロック本体と前記ブロック本体より融点の低い材料で形成されるブロック凸部と前記ブロック本体に形成されるブロック凹部とから構成されており、前記造形物の形状に対応する前記ブロックの配置を決定する工程と、前記自動サポート部または前記ブロック凸部が上段のブロックの前記ブロック凹部に挿入されるように、決定した前記配置に応じて前記ブロックを配置する工程と、前記ブロックを加熱して前記ブロック凸部を溶融する工程と、前記ブロック凸部を冷却して積層される前記ブロックを互いに接着させて前記被造形物を形成する工程と、前記被造形物を3次元造形して前記造形物を製造する工程とを有することを特徴とする。 Moreover, the three-dimensional modeling method of the present invention is a three-dimensional modeling method for manufacturing a modeled object by three-dimensionally modeling a modeled object composed of a plurality of blocks arranged on an apparatus table including an automatic support unit, The block is composed of a block main body, a block convex portion formed of a material having a lower melting point than the block main body, and a block concave portion formed in the block main body, and the arrangement of the block corresponding to the shape of the modeled object A step of locating the block according to the determined arrangement so that the automatic support portion or the block convex portion is inserted into the block concave portion of the upper block, and heating the block The step of melting the block protrusions and the blocks stacked by cooling the block protrusions are bonded to each other to form the object to be shaped And that step, characterized in that a step of manufacturing the shaped article above with the shaped three-dimensional to be shaped object.
以上のように、本発明の3次元造形装置によれば、2層構造のブロックを積層し接着することで積層界面の衝撃強度を向上し、積層・接着したブロック同士を加工することで3次元造形物の精度向上を達成することができる。 As described above, according to the three-dimensional modeling apparatus of the present invention, the impact strength at the lamination interface is improved by laminating and adhering the two-layer structure blocks, and the laminated and adhered blocks are processed three-dimensionally. The accuracy improvement of a molded article can be achieved.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における3次元造形装置の構成を例示する斜視図、図2は本発明の実施の形態1における3次元造形装置の構成を例示する平面図である。図2において、図1と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view illustrating the configuration of the three-dimensional modeling apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view illustrating the configuration of the three-dimensional modeling apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same components as those in FIG.
図1,図2に示す3次元造形装置108は、装置テーブル部107の前方から作業アクセスされ、両側奥に雰囲気温度制御部101を備え、2つの雰囲気温度制御部101の間に多軸ロボット部104を備える。また、装置テーブル部107は、作業面の全面に自動サポート部105が配置さる。多軸ロボット部104は、先端にチャック部102及び切削部103が選択的に交換可能に取り付けられる。ブロック供給装置と切削装置とを兼ねる1つの多軸ロボット部104にチャック部102または切削部103を取り付ける構成でも良いが、それぞれブロック供給装置と切削装置等の加工装置が独立する構成でも良い。また、ブロック供給部110はブロック106を蓄蔵する構成で、チャック部102はブロック供給部110から装置テーブル部107にブロック106を供給するものである。
The three-
図3は、本発明の実施の形態1の3次元造形装置における2層構造のブロックの構造例を示す。
ブロック106は、ブロック本体である高融点材料203上に高融点材料203より融点の低い低融点材料202が積層される構成である。高融点材料203は直方体形状であり、底面にはブロック凹部112を備える。低融点材料202は四角錐もしくは三角錐形状のブロック凸部111である。1つのブロック106におけるブロック凹部112とブロック凸部111とは、直上に積層した場合に対応する位置に形成されても良いが、ブロック凹部112は余分に形成されても良い。ブロック凹部112は余分に形成される場合はブロック106を互いにずらせて積層する際に、ブロック凸部111を挿入するブロック凹部112を選択することができ、積層構成の自由度が向上する。ブロック凹部112とブロック凸部111の形状及び体積が同一であると、ブロック106同士の接着強度が確保しやすく好ましい。ブロック106の外形寸法の関係は、例えば装着テーブル107の表面と平行な平面において短辺と長辺から構成され、ブロック106の高さは、高融点材料203を造形する時にブロック形状を維持できる容積とするために、ブロック106の短辺の1/2以上のブロックの高さとするのが望ましい。
FIG. 3 shows a structural example of a two-layer block in the three-dimensional modeling apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
The
ここで3次元造形物の形状によっては、ブロック106を積層するのみでは自重によって倒れてしまうため、従来の3次元造形装置では3次元造形物をテーブル部上で保持できないという場合があった。そこで、本発明の実施の形態1に係る3次元造形装置は、自動サポート部105を有する。
Here, depending on the shape of the three-dimensional structure, there is a case where the conventional three-dimensional structure apparatus cannot hold the three-dimensional structure on the table part because the
図4は、本発明の実施の形態1の3次元造形装置における自動サポート部105の構造例を示す。
自動サポート部105は、自動サポート部の先端部105aの形状が積層するブロック凸部111と同じ形状であり、先端部105aから下の部分は自動サポート部の軸部105bになり、その形状は三角柱もしくは四角柱形状等任意の形状である。自動サポート部105は、駆動部105cにより上下に駆動することができる。
FIG. 4 shows a structural example of the
The
次に、図4にて装置テーブル107側の温度制御の構成を説明する。
図4において、3次元造形装置108の温度制御に係る構成は、装置テーブル部107の下部に高熱伝導材料402が配置され、その端部の一方あるいは両端にサポート温度制御部401が配置される。自動サポート部105は、高熱伝導材料402と常時接触している。サポート温度制御部401は、ヒータや冷却水等により高熱伝導材料402の温度を制御し、自動サポート部105を加熱冷却し、自動サポート部105の熱により装置テーブル部107は加熱冷却される。また、自動サポート部105にブロック凹部112を介して接するブロック106も加熱冷却される。更に加熱冷却効率を向上させるには自動サポート部105の内部に配管を設置し水や冷媒ガスなどを循環させても良い。なお、周囲の空気を加熱冷却しても良い。ここで、更にブロック106の内部の温度変化を促進するために、自動サポート部105の軸部105bの四角柱及び三角柱の部分がブロック106のブロック凹部112内部へ挿入できる形状とされても良い。
Next, the temperature control configuration on the apparatus table 107 side will be described with reference to FIG.
In FIG. 4, in the configuration related to the temperature control of the three-
図5に本発明の実施の形態1における造形プロセスのフローチャートを示す。以下の説明において、図1,図2で示した構成物については図1,図2で用いた符号を用いる。
動作の概略は、始めに3D−CADデータを作成し(STEP1)、ブロック106の高さを1層の厚みとするスライスデータに変換する(STEP2)。次に、そのスライスデータから造形物を効率的に作るためのブロックの選定とブロックの配置を積層されるブロックの各層ごとに演算する(STEP3)。次に、多軸ロボット部104が動作してチャック部102にてブロック供給部110に必要なブロックを取りに行き、自動サポート部105を備える装置テーブル107上にブロック106を1層ずつ必要数積層するまで積層する動作を繰り返す。自動サポート部105は、装置テーブル部107に設けられたマス目の中央に予め自動サポート部の先端105aのみ突き出す態様で構成されている。配置された複数のブロック106からなる被造形物の底面全面が装置テーブル部107と接する場合は、先端105aのみが突き出された自動サポート部105が底面を構成する各ブロック106のブロック凹部112に挿入されて各ブロック106が固定される(STEP6〜STEP8)。ここで、造形物の形状によっては、配置された複数のブロック106からなる被造形物の底面の一部が装置テーブル部107に接しない場合がある。つまり、ブロック106が形成された領域において、装置テーブル部107の表面とブロック106との間に空間が形成される場合がある。この空間を中空と称し、例えば、図4の中空113のような状態である。このように、造形物201の下側に中空113が形成される場合は、別途、先端105aが中空113の直上のブロック106のブロック凹部112に挿入されるように、自動サポート部105を突き出してブロック106を支えながら造形を進める(STEP4,STEP5)。
ブロック106の積層が終了したら、雰囲気温度制御部101及び自動サポート部105により加温して低融点材料202の表面を溶かし(STEP9)、その後に雰囲気温度制御部101を送風にすると共に自動サポート部105によりブロック106を冷却することでブロック106同士を接着する。つまり、低融点材料202は積層された複数のブロック106を接着することに用いられる(STEP10)。
FIG. 5 shows a flowchart of the modeling process in the first embodiment of the present invention. In the following description, the symbols used in FIGS. 1 and 2 are used for the components shown in FIGS.
The outline of the operation is as follows. First, 3D-CAD data is created (STEP 1) and converted into slice data in which the height of the
When the lamination of the
その後、中空部分の自動サポート部105を収納し切削部103により積層されたブロック106を切削加工することで造形物201を形成する(STEP11)。図6にブロックが積層された被造形物の状態を示し、図7に切削後の造形物201の状態を示す。図6において、積層されたブロック106は、それぞれの上下に隣り合うブロックとの界面で低融点材料202により接着されており、さらに、装置テーブル107とも低融点材料202により接着されても良い。この場合、自動サポート部の先端部105aに低融点材料202が設けられる。図7において、切削部103により、積層されたブロック106の不要な部分が除去され、最終的に必要な造形物201の形状が完成する。最後に、造形物201と接触している自動サポート部105を収納し、その後に自動サポート部105を突き上げ、造形物201を装置テーブル部の表面から0.2mm以上離して造形物201の取外しが完了する(STEP12)。
Then, the shaped
図8に、本発明の実施の形態1における造形工程ごとの各部温度プロファイルを例示する。図8を用いて、自動サポート部105の動作と動作時の各部の温度変化について説明する。図1〜図4で示した構成物については図1〜図4で用いた符号を用いる。
In FIG. 8, each part temperature profile for every modeling process in Embodiment 1 of this invention is illustrated. The operation of the
ブロック106の積層を開始前の自動サポート部105は常温(23度)で装置テーブル107内に軸部105bが入った状態で先端部105aのみ突き出ている。この時の各部の温度は、装置内雰囲気温度109・雰囲気温度制御部101・装置テーブル部107・自動サポート部105・サポート温度制御部401・高熱伝導材料402・造形物(表面)403・造形物(内部)404の全てが常温(23℃)である。
The
次に、ブロック106の積層を開始する際の各部の温度は、装置内雰囲気温度109・雰囲気温度制御部101は低融点材料202が溶融せず且つ、造形スタートするための加熱時間ロスが発生しない温度の90℃で、装置テーブル部107・自動サポート部105・サポート温度制御部401・高熱伝導材料402は上記の90℃より低融点材料が溶融される温度TAと高融点材料が溶融される温度TBの温度差である10℃〜50℃の範囲で低い例えば60℃で、造形物(表面)403・造形物(内部)404は常温(23℃)である。そこから、ブロック106を積層するが、下部が中空の場合は積層ができる位置まで自動サポート部105を突き出して積層を繰り返す。この時の積層中の各部の温度は、装置内雰囲気温度109・雰囲気温度制御部101は90℃で、装置テーブル部107・自動サポート部105・サポート温度制御部401・高熱伝導材料402・造形物(表面)403・造形物(内部)404は60℃である。上記の工程から積層完了後と接着スタート前の上記の各部温度は同じである。
Next, the temperature of each part at the time of starting the stacking of the
次に、接着の準備中・接着中・接着時と工程が移行していく。具体的には、雰囲気温度制御部101及び自動サポート部105により加熱されてブロック106表面の低融点材料202が溶かされる。この時の自動サポート部105の温度はサポート温度制御部401により低融点材料202が溶融される温度TAに設定され、この温度は高融点材料が溶融される温度TBに比べ約10℃〜50℃低い。熱の伝達は、高熱伝導材料402に伝わって自動サポート部105を加熱し、そこから装置テーブル部107を加熱する。この工程での各部の温度は、装置内雰囲気温度109・雰囲気温度制御部101は170℃で、装置テーブル部107・自動サポート部105・サポート温度制御部401・高熱伝導材料402・造形物(表面)403は高融点材料203が溶融される温度TBに比べ約10℃〜50℃低い。造形物(内部)404は、低融点材料202が溶融される温度TAと同じである。
Next, the process proceeds during preparation for bonding, during bonding, and during bonding. Specifically, the low-melting-
次に接着時から接着完了に移行するが、雰囲気温度制御部101の送風及び自動サポート部105により低融点材料202を冷却することでブロック106間を接着する。この工程での各部の温度は、装置内雰囲気温度109・雰囲気温度制御部101・装置テーブル部107・自動サポート部105・サポート温度制御部401・高熱伝導材料402・造形物(表面)403・造形物(内部)404の全てが常温(23℃)である。
Next, a transition is made from the time of bonding to the completion of bonding, but the
次に、切削加工の工程へ移行していくが、その前に中空部で突き出ていた自動サポート部105を収納する。切削加工時の各部の温度は全て常温(23℃)であり、造形物201は装置テーブル部107に接着されている。
Next, the process proceeds to the cutting process, but before that, the
切削加工後、取外しの工程へ移行する。図4の左2本の自動サポート部105のように、装置テーブル部107の中に自動サポート部105の全てを収納する。自動サポート部105の収納完了時の各部の温度は、装置内雰囲気温度109・雰囲気温度制御部101・装置テーブル部107・自動サポート部105・サポート温度制御部401・高熱伝導材料402・造形物(表面)403・造形物(内部)404は60℃である。
After cutting, the process proceeds to the removal process. All of the
次に、装置テーブル部107に接触している造形物201を取外す工程に移行するが、動作は自動サポート部105を装置テーブル部の上面より0.2mm以上突き上げることで造形物の取外しが完了する。この時の各部の温度は、装置内雰囲気温度109・雰囲気温度制御部101・造形物(内部)404は60℃で、自動サポート部105・装置テーブル部107・サポート温度制御部401・高熱伝導材料402・造形物(表面)403は90℃である。
Next, the process proceeds to a step of removing the
次に、装置テーブル部107の上面から自動サポート部105を再収納する。自動サポート部105の収納完了時の各部の温度は、装置内雰囲気温度109・雰囲気温度制御部101・造形物(表面)403・造形物(内部)404は、常温(23℃)で装置テーブル部107・自動サポート部105・温度制御部401・高熱伝導材料402は、60℃である。
Next, the
最後に、各部の全ての温度を常温(23℃)まで下げることで造形完了となる。
本発明の実施の形態1における3次元造形装置および3次元造形方法は、被造形物の造形領域となる装置テーブル107内に収納され、装置テーブル107表面から突出可能な自動サポート部を備え、被造形物は複数のブロック106から構成され、ブロック106の被造形部分は高融点材料203からなり、ブロック106の底面にはブロック凹部112が形成され、ブロック106の上面上には高融点材料203より融点の低い低融点材料202材料からなるブロック凸部111が形成され、ブロック106が積層される際には下段のブロック106のブロック凸部111が上段のブロック106のブロック凹部112内に挿入される構成である。そして、複数のブロック106を集めて被造形物を構成する際に、ブロック106が積層された状態で加熱によりブロック凹部112内の低融点材料202を溶融した後冷却することにより、低融点材料202で上下のブロック106を接着すると共に、装着テーブル107の表面から自動サポート部105を突出させることにより、最下段のブロック106のブロック凹部112内に自動サポート部105を挿入して、複数のブロック106からなる被造形物を固定しながら造形を行うことができる。これにより、造形された造形物は、ブロック106間の界面が面接触となり、さらに接着されているため、従来方法より衝撃強度が向上できる。また、自動サポート部105を有するために、積層中に造形物の下に中空部が存在しても自重により倒れることが無く構造を維持できる。このように、造形物の材料強度向上・精度向上を図ることができ、医療歯科技術分野の疑似歯等の製作用途にも適用できる。また、自動サポート部105は造形完了後の造形物取外しにも利用することができる。
(実施の形態2)
図1,図2,図4,図9,図10を用いて本発明の実施の形態2における3次元造形装置について説明する。図9は実施の形態2におけるハニカムブロックの構成を例示する図、図10は実施の形態2における3次元造形装置の装置テーブルの構成とハニカムブロックの配置状態を例示する図である。図9,図10において、図1,図2と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
Finally, the modeling is completed by lowering all the temperatures of each part to room temperature (23 ° C.).
The three-dimensional modeling apparatus and the three-dimensional modeling method according to the first embodiment of the present invention include an automatic support unit that is housed in a device table 107 that is a modeling region of a modeled object and can protrude from the surface of the device table 107, and The modeled object is composed of a plurality of
(Embodiment 2)
A three-dimensional modeling apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 4, 9, and 10. FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the honeycomb block in the second embodiment, and FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of the apparatus table of the three-dimensional modeling apparatus and the arrangement state of the honeycomb block in the second embodiment. 9 and 10, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
実施の形態2における3次元造形装置は、実施の形態1におけるブロック106に代わり六角柱形状のハニカムブロック309が用いられ、装置テーブル部107をハニカムマス目で区切り、さらに自動サポート部105の先端部105a形状が三角錐形状とされる。ブロックの形状は、立方体やそれを複数個繋いだ形状でも良い。その他の構成は、実施の形態1と同じである。
In the three-dimensional modeling apparatus in the second embodiment, a hexagonal prism-shaped
3次元造形方法は、始めに3D−CADデータをスライスデータに変換し、そのスライスデータからハニカムブロック309の配置を演算する。装置テーブル部107のハニカムマス目の中央に予め自動サポート部105の先端部105aのみ突き出させ、ハニカムブロック309をチャック部102にて掴みながら1層ずつ積層する動作を繰り返す。この時に、造形物(回転軸対象)301の下側が中空の場合は、自動サポート部105を自動制御により出して造形を進める。
In the three-dimensional modeling method, 3D-CAD data is first converted into slice data, and the arrangement of the honeycomb blocks 309 is calculated from the slice data. Only the
ハニカムブロック309の積層が終了したら、雰囲気温度制御部101及び自動サポート部105により加温して表面の低融点材料202を溶かし、その後に雰囲気温度制御部101から送風し自動サポート部105により冷却することでハニカムブロック309同士を接着する。
When the lamination of the honeycomb blocks 309 is completed, the atmosphere
その後、中空部分の自動サポート部105を収納し、切削部103により切削加工で造形物301を形成する。
最後に、造形物301と接触している自動サポート部105を収納し、その後に0.2mm以上突き上げることで造形物の取外しが完了する。
Then, the hollow
Finally, the
このような構成においても、実施の形態1と同様に、造形された造形物は、ブロック106間の界面が面接触で接着されているため、従来方法より衝撃強度が向上できる。また、自動サポート部105を有するために、積層中に造形物の下に中空部が存在しても自重により倒れることが無く構造を維持できる。また、自動サポート部105は造形完了後の造形物取外しにも利用することができる。本実施の形態2の3次元造形装置は、自動サポート部105を軸とする回転方向においてブロックを強固に保持することができるため、回転対称形状の造形物を作製する際に有効である。
(実施の形態3)
図11〜図13に、本実施の形態3で使用する複数種類の形状のブロックを例示する。実施の形態1、2では、1種類の形状のブロックを用いる3次元造形装置について説明した。本実施の形態3は、複数種類の形状のブロックを用いる点以外は、実施の形態1と同じである。
Even in such a configuration, as in the first embodiment, since the modeled object is bonded by surface contact between the
(Embodiment 3)
FIG. 11 to FIG. 13 illustrate blocks of a plurality of types used in the third embodiment. In the first and second embodiments, the three-dimensional modeling apparatus using one type of block has been described. The third embodiment is the same as the first embodiment except that a plurality of types of blocks are used.
実施の形態3における3次元造形装置及び3次元造形方法では、スライスデータからブロック配置データを作成する時に、各層で最もブロック数が少なくなるように複数の形状のブロックを配置するブロック配置データを作成する。 In the three-dimensional modeling apparatus and the three-dimensional modeling method according to the third embodiment, when creating block arrangement data from slice data, block arrangement data for arranging blocks having a plurality of shapes so as to minimize the number of blocks in each layer is created. To do.
このように、複数種類のブロックを用い、効率的にブロックの配置を行うことにより、使用するブロック数を少なくできるため、積層に要する時間を短縮することができる。
なお、実施の形態1,2,3に示したブロックを接着する際の温度上昇は、温風を吹き付けることや、周囲の雰囲気温度を上げるなどの方法を用いてもよい。また、温度下降は、冷風を吹き付けることや、周囲の雰囲気温度を下げるなどの方法を用いてもよく、冷却装置を設けずに加熱を停止することにより放冷してもよい。
In this way, by using a plurality of types of blocks and efficiently arranging the blocks, the number of blocks to be used can be reduced, so that the time required for stacking can be shortened.
Note that the temperature rise when the blocks shown in the first, second, and third embodiments are bonded may be performed by blowing warm air or raising the ambient temperature. The temperature may be lowered by blowing cold air or lowering the ambient temperature, or may be cooled by stopping heating without providing a cooling device.
また、自動サポート部105は上下に移動する構成を例に説明したが、固定された構成であっても良い。自動サポート部105が上下に移動する構成である場合は、造形物の取り出しが容易になる等有用である。
Moreover, although the
また、上記説明では上面にブロック凸部を設け下面にブロック凹部を設けるブロックを例に説明したが、周囲の面にブロック凸部およびブロック凹部を設けるブロックとしても良い。ブロックの周囲の面にブロック凸部およびブロック凹部を設けることにより、積層方向だけでなく横方向に隣接するブロック間を接着することができ、衝撃強度をより向上させることができる。 In the above description, the block convex portion is provided on the upper surface and the block concave portion is provided on the lower surface. However, the block may be provided with the block convex portion and the block concave portion on the surrounding surface. By providing the block convex portions and the block concave portions on the peripheral surface of the block, it is possible to bond not only the stacking direction but also the blocks adjacent in the lateral direction, and the impact strength can be further improved.
本発明は、3次元造形により製造された造形物を精度良く製造することができ、被造形物を加工して造形物を製造する3次元造形装置及び3次元造形方法等に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can accurately manufacture a modeled object manufactured by three-dimensional modeling, and is useful for a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling method that process a modeled object to manufacture a modeled object.
101 雰囲気温度制御部
102 チャック部
103 切削部
104 多軸ロボット部
105 自動サポート部
105a 自動サポート部の先端部
105b 自動サポート部の軸部
105c 自動サポート部の駆動部
106 ブロック
107 装置テーブル部
108 3次元造形装置
109 装置内雰囲気温度
110 ブロック供給部
111 ブロック凸部
112 ブロック凹部
113 中空
201 造形物
202 低融点材料
203 高融点材料
301 造形物(回転軸対象)
309 ハニカムブロック
401 サポート温度制御部
402 高熱伝導材料
403 造形物(表面)
404 造形物(内部)
TA 低融点材料が溶融する温度
TB 高融点材料が溶融する温度
DESCRIPTION OF
309 Honeycomb block 401 Support
404 Modeling object (inside)
TA Temperature at which the low melting point material melts TB Temperature at which the high melting point material melts
Claims (8)
前記ブロックが配置されて造形領域となる装置テーブルと、
前記装置テーブルに設けられて前記ブロックを固定する構成の自動サポート部と、
あらかじめ用意された前記ブロックを前記装置テーブル上に供給して前記被造形物を配置するブロック供給装置と、
供給された前記被造形物を加工する加工装置と、
前記ブロックを加熱する温度制御部と
を有し、前記ブロックはブロック本体と前記ブロック本体より融点の低い材料で形成されるブロック凸部と前記ブロック本体に形成されるブロック凹部とから構成され、前記ブロックの積層状態で一方のブロックの前記ブロック凸部が他方のブロック凹部に挿入される構成であり、
前記自動サポート部は先端が前記ブロック凹部に挿入された状態で前記ブロックを固定する構成である
ことを特徴とする3次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus for manufacturing a modeled object by three-dimensionally modeling a modeled object composed of a plurality of blocks,
An apparatus table in which the blocks are arranged to be a modeling area;
An automatic support unit configured to fix the block provided on the device table;
A block supply device for supplying the block prepared in advance on the device table and arranging the object to be shaped;
A processing device for processing the supplied workpiece,
A temperature control unit for heating the block, and the block includes a block main body, a block convex portion formed of a material having a melting point lower than that of the block main body, and a block concave portion formed in the block main body, The block convex portion of one block is inserted into the other block concave portion in a stacked state of blocks,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the automatic support unit is configured to fix the block in a state where a tip is inserted into the block recess.
前記ブロックはブロック本体と前記ブロック本体より融点の低い材料で形成されるブロック凸部と前記ブロック本体に形成されるブロック凹部とから構成されており、
前記造形物の形状に対応する前記ブロックの配置を決定する工程と、
前記自動サポート部または前記ブロック凸部が上段のブロックの前記ブロック凹部に挿入されるように、決定した前記配置に応じて前記ブロックを配置する工程と、
前記ブロックを加熱して前記ブロック凸部を溶融する工程と、
前記ブロック凸部を冷却して積層される前記ブロックを互いに接着させて前記被造形物を形成する工程と、
前記被造形物を3次元造形して前記造形物を製造する工程と
を有することを特徴とする3次元造形方法。 A three-dimensional modeling method for manufacturing a modeled object by three-dimensionally modeling a modeled object composed of a plurality of blocks arranged on an apparatus table including an automatic support unit,
The block is composed of a block main body, a block convex portion formed of a material having a melting point lower than that of the block main body, and a block concave portion formed in the block main body.
Determining the arrangement of the blocks corresponding to the shape of the shaped object;
Placing the block according to the determined placement such that the automatic support portion or the block convex portion is inserted into the block concave portion of the upper block;
Heating the block to melt the block protrusions;
Forming the object to be shaped by bonding the blocks stacked by cooling the block protrusions;
A three-dimensional modeling method comprising: three-dimensionally modeling the modeled object and manufacturing the modeled object.
前記自動サポート部を前記造形物の方向に突き出す工程と
をさらに有することを特徴とする請求項7記載の3次元造形方法。 After manufacturing the modeled object,
The three-dimensional modeling method according to claim 7, further comprising a step of projecting the automatic support portion in a direction of the modeled object.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019142105A (en) * | 2018-02-21 | 2019-08-29 | セイコーエプソン株式会社 | Method for manufacturing three-dimensional molded article and molding apparatus |
CN110193929A (en) * | 2019-04-25 | 2019-09-03 | 同济大学 | 3D printing support system and its control method based on programmable dot matrix thimble |
JP2020049791A (en) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | セイコーエプソン株式会社 | Three-dimensional molding apparatus and method for manufacturing three-dimensional molding object |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0985835A (en) * | 1995-09-21 | 1997-03-31 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | Method and apparatus for producing three-dimensional shaped article |
JPH1029245A (en) * | 1996-07-16 | 1998-02-03 | Aroaro Internatl:Kk | Shaping apparatus and method |
US20150290880A1 (en) * | 2014-04-14 | 2015-10-15 | International Business Machines Corporation | Printing a three dimensional object about a voxel structure assembled from preformed blocks |
-
2016
- 2016-01-06 JP JP2016000763A patent/JP6552417B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0985835A (en) * | 1995-09-21 | 1997-03-31 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | Method and apparatus for producing three-dimensional shaped article |
JPH1029245A (en) * | 1996-07-16 | 1998-02-03 | Aroaro Internatl:Kk | Shaping apparatus and method |
US20150290880A1 (en) * | 2014-04-14 | 2015-10-15 | International Business Machines Corporation | Printing a three dimensional object about a voxel structure assembled from preformed blocks |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019142105A (en) * | 2018-02-21 | 2019-08-29 | セイコーエプソン株式会社 | Method for manufacturing three-dimensional molded article and molding apparatus |
JP7180078B2 (en) | 2018-02-21 | 2022-11-30 | セイコーエプソン株式会社 | Three-dimensional object manufacturing method and modeling apparatus |
JP2020049791A (en) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | セイコーエプソン株式会社 | Three-dimensional molding apparatus and method for manufacturing three-dimensional molding object |
US11446876B2 (en) | 2018-09-27 | 2022-09-20 | Seiko Epson Corporation | Three-dimensional shaping apparatus and method of manufacturing three-dimensional shaping object |
JP7172368B2 (en) | 2018-09-27 | 2022-11-16 | セイコーエプソン株式会社 | Three-dimensional modeling apparatus and method for manufacturing three-dimensional model |
CN110193929A (en) * | 2019-04-25 | 2019-09-03 | 同济大学 | 3D printing support system and its control method based on programmable dot matrix thimble |
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Publication number | Publication date |
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