JP2017166050A - Method for producing three-dimensional molding - Google Patents

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Keigo Sukai
圭吾 須貝
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a three-dimensional molding producing a three-dimensional molding of high precision.SOLUTION: Provided is a method for producing a three-dimensional molding 500 comprising: a contour layer formation step where a first material including a first powder, a first solvent and a binder and a second material including a second powder, a second solvent and a binder are discharged from discharge means so as to be integrated into flight, and, by the integrated first material and second material, a contour layer 320 equivalent to the contour of the three-dimensional molding 500 is formed; a constituting layer formation step where the first material is discharged from the discharge means to the side of the first powder of the contour layer 320 to form a constituting layer 310; a supporting layer formation step where the second material is discharged from the discharge means to the side of the second powder of the contour layer 320 to form a supporting layer 300; and solidification step where energy is applied to the first powder and the second powder, and solidification is performed.SELECTED DRAWING: Figure 4B

Description

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

従来から、層を積層することにより三次元造形物を製造する製造方法が実施されている。例えば、特許文献1には、支持体上に粉末材料からなる層を形成し、層の所定の領域に結合剤を吐出して粉末材料を結合させることによって造形物の断面形状を形成し、これらを繰り返すことにより三次元造形物を製造する技術が知られている。   Conventionally, the manufacturing method which manufactures a three-dimensional structure by laminating | stacking a layer is implemented. For example, in Patent Document 1, a layer made of a powder material is formed on a support, and a cross-sectional shape of a shaped object is formed by discharging a binder to a predetermined region of the layer to bond the powder material. A technique for manufacturing a three-dimensional structure by repeating is known.

特開2005−007572号公報JP-A-2005-007572

しかしながら従来の三次元造形物の製造方法では、吐出された結合材料と滲み出し防止液の粉末材料の層内における浸透性が造形物の輪郭精度を左右していた。特定の位置に着弾した結合材料と滲み出し防止液は、粉末材料の層内で相互に影響しあいながら浸透し、浸透した際に形成される界面が造形物の輪郭となるため、着弾する際の時間差が発生してしまうと凹凸が発生し滑らかな表面の表現が困難であった。   However, in the conventional method for manufacturing a three-dimensional structure, the penetrability of the discharged binding material and the anti-bleeding liquid in the powder material layer has affected the contour accuracy of the structure. The binding material that has landed at a specific position and the anti-bleeding solution penetrate while interacting with each other in the layer of the powder material, and the interface formed when it penetrates becomes the contour of the modeled object. When the time difference occurs, unevenness occurs and it is difficult to express a smooth surface.

そこで本発明は、上記の課題を解決すべく、着弾する際の時間差をなくし高精度な輪郭形状を形成できる三次元造形物の製造方法を提供することを目的としている。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a three-dimensional structure that can eliminate the time difference when landing and can form a highly accurate contour shape.

[適用例1]本適用例に係る三次元造形物の製造方法は、層を形成し、積層することによって三次元造形物を製造する製造方法であって、第一の粉末と第一の溶媒とバインダーとを含む第一の材料及び第二の粉末と第二の溶媒とバインダーとを含む第二の材料を吐出手段から吐出して飛翔中に一体化させ、一体化させた前記第一の材料と前記第二の材料とにより前記三次元造形物の輪郭に相当する輪郭層を形成する輪郭層形成工程と、前記吐出手段から前記第一の材料を前記輪郭層の前記第一の粉末側に吐出して、構成層を形成する構成層形成工程と、前記吐出手段から前記第二の材料を前記輪郭層の前記第二の粉末側に吐出して、支持層を形成する支持層形成工程と、前記第一の粉末と前記第二の粉末とにエネルギーを付与し固化させる固化工程と、を有することを特徴とする。   Application Example 1 A manufacturing method of a three-dimensional structure according to this application example is a manufacturing method of manufacturing a three-dimensional structure by forming a layer and laminating the first powder and the first solvent. And the first material containing the binder and the second powder, the second material containing the second solvent and the binder are discharged from the discharge means and integrated during the flight, and the first material is integrated. A contour layer forming step of forming a contour layer corresponding to a contour of the three-dimensional structure with the material and the second material, and the first material from the discharge means to the first powder side of the contour layer And forming a support layer by forming the support layer by discharging the second material from the discharge means to the second powder side of the contour layer. And solidifying the first powder and the second powder by applying energy to the first powder and the second powder. And having a step.

本適用例によれば、輪郭層形成工程において、第一の材料と第二の材料は飛翔中に一体化し、第一の材料と第二の材料の界面が着弾前に形成される。飛翔中に形成された界面は着弾後も維持されるため、ぬれ広がり速度及び、着弾する際の時間差による輪郭形成時の寸法誤差を排除することができ、高精度に造形物の輪郭を形成できる。その結果、高精度な三次元造形物を得ることができる。また、輪郭層形成工程と、構成層形成工程と、支持層形成工程と、固化工程と、を有し、あらかじめ輪郭層形成工程により輪郭層を先に形成し、輪郭層によって区切られた構成層の領域と支持層の領域にそれぞれ第一の材料と第二の材料を配置することができる。これによって、構成層及び支持層の形成時に吐出される材料による輪郭層へのぬれ広がりによる材料配置位置への干渉を防ぐことができるため、造形精度を向上することができる。さらに、輪郭層形成工程の直後に固化工程を実施することもできる。これによって先に形成した輪郭層を固定して、構成層形成工程及び支持層形成工程による輪郭位置の干渉を防ぐことにより、造形精度を向上することができる。   According to this application example, in the contour layer forming step, the first material and the second material are integrated during the flight, and the interface between the first material and the second material is formed before landing. Since the interface formed during flight is maintained even after landing, it is possible to eliminate the dimensional error at the time of contour formation due to the wetting spread speed and the time difference when landing, and the contour of the molded object can be formed with high accuracy . As a result, a highly accurate three-dimensional structure can be obtained. In addition, a configuration layer having a contour layer forming step, a constituent layer forming step, a support layer forming step, and a solidifying step, the contour layer being formed in advance by the contour layer forming step, and delimited by the contour layer The first material and the second material can be disposed in the region and the region of the support layer, respectively. Accordingly, interference with the material arrangement position due to wetting and spreading to the contour layer due to the material discharged when forming the constituent layer and the support layer can be prevented, so that the modeling accuracy can be improved. Furthermore, a solidification process can also be implemented immediately after a contour layer formation process. As a result, the contour layer formed earlier is fixed to prevent the interference of the contour position in the constituent layer forming step and the support layer forming step, thereby improving the modeling accuracy.

[適用例2]上記適用例に記載の三次元造形物の製造方法において、前記第一の溶媒と前記第二の溶媒は、少なくとも一つの同一組成の溶媒を含み、前記第一の材料及び前記第二の材料の粘度範囲はそれぞれ10Pa・s以上20Pa・s以下の範囲内であり、前記第一の材料と前記第二の材料の粘度範囲差が2Pa・s以下であることが好ましい。   Application Example 2 In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the application example, the first solvent and the second solvent include at least one solvent having the same composition, and the first material and the second solvent The second material preferably has a viscosity range of 10 Pa · s or more and 20 Pa · s or less, and the difference in viscosity range between the first material and the second material is preferably 2 Pa · s or less.

本適用例によれば、第一の溶媒と第二の溶媒とは少なくとも一つの同一組成の溶媒を含むため、界面での親和性を持ち、飛翔中に一体化することができる。また、材料の粘度範囲が10Pa・s以上20Pa・s以下であれば、第一の材料と第二の材料とが一体化してから固化工程までの時間に第一の粉末と第二の粉末とが分散して混じり合うことを防ぐことができる。そのため、固化工程の後に第二の材料を除去すると、固化された第一の材料による滑らかな輪郭表面を得ることができ、造形精度を高めることができる。また、粘度範囲差を2Pa・s以下にすることで、着弾した後に第一の材料の高さと第二の材料の高さの差を抑えることができる。そのため、層の厚み方向の寸法誤差を軽減でき、造形精度を向上することができる。   According to this application example, since the first solvent and the second solvent include at least one solvent having the same composition, they have affinity at the interface and can be integrated during the flight. Moreover, if the viscosity range of the material is 10 Pa · s or more and 20 Pa · s or less, the first powder and the second powder are mixed in the time from the integration of the first material and the second material to the solidification step. Can be prevented from being dispersed and mixed. Therefore, when the second material is removed after the solidification step, a smooth contour surface by the solidified first material can be obtained, and the modeling accuracy can be improved. Further, by setting the difference in viscosity range to 2 Pa · s or less, the difference between the height of the first material and the height of the second material after landing can be suppressed. Therefore, the dimensional error in the thickness direction of the layer can be reduced, and the modeling accuracy can be improved.

[適用例3]上記適用例に記載の三次元造形物の製造方法において、前記第一の粉末の焼結温度又は融点が、前記第二の粉末の焼結温度又は融点よりも低いことが好ましい。   Application Example 3 In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the application example described above, the sintering temperature or melting point of the first powder is preferably lower than the sintering temperature or melting point of the second powder. .

本適用例によれば、第一の粉末の焼結温度又は融点が、第二の粉末の焼結温度又は融点よりも低く、その差を利用して、固化工程後容易に第一の材料と第二の材料とを分離することができる。これによって簡単に三次元造形物を得ることができる。   According to this application example, the sintering temperature or melting point of the first powder is lower than the sintering temperature or melting point of the second powder. The second material can be separated. As a result, a three-dimensional structure can be easily obtained.

[適用例4]上記適用例に記載の三次元造形物の製造方法において、前記第一の粉末は前記三次元造形物を構成する材料であって、アルミ、チタン、鉄、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、マルエージング鋼の少なくともいずれか1つの成分を含む粉末であり、前記第二の粉末は前記三次元造形物を支持する材料であって、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコンの少なくともいずれか1つの成分を含む粉末であることが好ましい。   Application Example 4 In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the application example, the first powder is a material constituting the three-dimensional structure, and includes aluminum, titanium, iron, copper, magnesium, and stainless steel. A powder containing at least one component of steel and maraging steel, and the second powder is a material that supports the three-dimensional structure, and is at least one of silica, alumina, titanium oxide, and zircon oxide. A powder containing one component is preferred.

本適用例によれば、三次元造形物を構成する材料である第一の粉末及び三次元造形物を支持する材料である第二の粉末の焼結温度又は融点の差により、固化工程において、第一の粉末のみを選択的に固化させ、第二の粉末を粉末状態もしくは除去容易な程度の焼結状態に留めておくことが容易であるため、三次元造形物の強度を確保しつつ、三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。   According to this application example, due to the difference in sintering temperature or melting point of the first powder that is a material constituting the three-dimensional structure and the second powder that is a material that supports the three-dimensional structure, in the solidification step, Since it is easy to selectively solidify only the first powder and keep the second powder in a powder state or a sintered state that is easy to remove, while ensuring the strength of the three-dimensional structure, It can suppress that load, such as a separation operation at the time of removing a three-dimensional structure, and a forming operation after removing, becomes large.

[適用例5]上記適用例に記載の三次元造形物の製造方法において、前記輪郭層形成工程は、前記飛翔方向を軸に前記吐出手段を回転させ、前記第一の材料を、前記三次元造形物に相当する領域に位置するように吐出することが好ましい。   Application Example 5 In the method of manufacturing a three-dimensional structure according to the application example, the contour layer forming step rotates the discharge unit around the flight direction, and the first material is the three-dimensional material. It is preferable to discharge so that it may be located in the area | region corresponded to a molded article.

本適用例によれば、飛翔方向を軸に吐出手段を回転させることによって、第一の材料と第二の材料との界面を任意の方向に制御できるため、造形物の輪郭に沿った方向に第一の材料と第二の材料との界面を形成することができる。これによって、造形精度を高めることができる。   According to this application example, the interface between the first material and the second material can be controlled in an arbitrary direction by rotating the discharge means around the flight direction, so that the direction along the contour of the modeled object An interface between the first material and the second material can be formed. Thereby, modeling accuracy can be improved.

[適用例6]上記適用例に記載の三次元造形物の製造方法において、前記固化工程は、前記層毎に行うことが好ましい。   Application Example 6 In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the application example, the solidification step is preferably performed for each layer.

本適用例によれば、固化工程を層毎に行った場合には、エネルギー付与が層毎に調整でき固化を効率的に実行することが可能になる。   According to this application example, when the solidification step is performed for each layer, energy application can be adjusted for each layer, and solidification can be performed efficiently.

[適用例7]上記適用例に記載の三次元造形物の製造方法において、前記固化工程は、前記層形成工程が全て終了した後に行うことが好ましい。   Application Example 7 In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the application example described above, it is preferable that the solidification step is performed after all the layer formation steps are completed.

本適用例によれば、全層の三次元造形物を固化対象として行った場合には、全体として三次元造形物の寸法の変化を和らげることができる。特に本態様は焼結による固化手段を採用した場合に適している。   According to this application example, when the three-dimensional structure of all layers is performed as a solidification target, changes in the dimensions of the three-dimensional structure can be alleviated as a whole. In particular, this embodiment is suitable when a solidification means by sintering is employed.

本発明の実施形態に係る三次元造形物の製造方法に用いる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 used for the manufacturing method of the three-dimensional structure based on embodiment of this invention. 図1に示すC部の拡大図。The enlarged view of the C section shown in FIG. 本発明の実施形態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 embodiment of this invention. 構成材料と支持材料とを連続体状に吐出する方法を説明する図。The figure explaining the method of discharging a constituent material and a support material in a continuous body form. 構成材料と支持材料とを液滴状に吐出する方法を説明する図。The figure explaining the method of discharging a constituent material and a support material in droplet shape. 本発明の実施形態に係る吐出部の配置と、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 discharge part which concerns on embodiment of this invention, and the formation form of a three-dimensional structure. 本発明の実施形態に係る吐出部の配置と、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 discharge part which concerns on embodiment of this invention, and the formation form of a three-dimensional structure. 本発明の実施形態に係る吐出部の配置と、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 discharge part which concerns on embodiment of this invention, and the formation form of a three-dimensional structure. 図5Aに示すA部の拡大図。The enlarged view of the A section shown to FIG. 5A. 図5Aに示すA部の拡大図(吐出部回転後)。The enlarged view of the A section shown in Drawing 5A (after discharge part rotation). 吐出部から構成材料のみを吐出する方法を説明する図。The figure explaining the method of discharging only a constituent material from a discharge part.

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。また、各図では、説明の便宜上、互いに直交する3軸として、X軸、Y軸及びZ軸を図示しており、以下の説明では、X軸に平行な方向を「X軸方向」と言い、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」と言い、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」と言う。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each layer and each member is made different from the actual scale so that each layer and each member can be recognized. In each figure, for convenience of explanation, the X axis, the Y axis, and the Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other. In the following description, a direction parallel to the X axis is referred to as an “X axis direction”. A direction parallel to the Y axis is referred to as a “Y axis direction”, and a direction parallel to the Z axis is referred to as a “Z axis direction”.

<三次元造形物の製造装置>
先ず、本発明の実施形態に係る三次元造形物500の製造方法に用いる製造装置2000の構成について、図1を参照し説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る三次元造形物の製造方法に用いる製造装置の構成を示す概略構成図である。
本実施形態の三次元造形物500の製造装置2000は、材料を供給する吐出手段である吐出部1830と材料を固化するレーザー照射部3100とを備えている。吐出部1830から供給されるのは、第一の材料としての構成材料と、第二の材料としての支持材料である。構成材料には、第一の粉末である三次元造形物500を構成する粉末と、第一の溶媒と、バインダーと、が含まれる。また、支持材料には、第二の粉末である三次元造形物500を支持する支持部を形成する粉末と、第二の溶媒と、バインダーと、が含まれる。
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。
<Manufacturing device for three-dimensional structure>
First, the structure of the manufacturing apparatus 2000 used for the manufacturing method of the three-dimensional structure 500 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a manufacturing apparatus used in a method for manufacturing a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention.
The manufacturing apparatus 2000 for the three-dimensional structure 500 according to this embodiment includes a discharge unit 1830 that is a discharge unit that supplies a material, and a laser irradiation unit 3100 that solidifies the material. What is supplied from the discharge unit 1830 is a constituent material as a first material and a support material as a second material. The constituent material includes a powder constituting the three-dimensional structure 500 that is the first powder, a first solvent, and a binder. Further, the support material includes a powder that forms a support portion that supports the three-dimensional structure 500 that is the second powder, a second solvent, and a binder.
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に示す三次元造形物500の製造装置2000は、基台110と、基台110に備える駆動手段によって、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と、吐出部1830及びステージ120を制御する制御ユニット400と、吐出部1830に構成材料を供給する構成材料供給ユニット1210と、吐出部1830に支持材料を供給する支持材料供給ユニット1710と、を備えている。吐出部1830は、一方の端部が基台110に固定されたヘッドベース840のステージ120に向かい合う端部に保持されている。また、構成材料及び支持材料を焼結または溶融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。ただし、このような構成に限定されない。   The manufacturing apparatus 2000 for the three-dimensional structure 500 shown in FIG. 1 moves in the X, Y, and Z directions shown in the figure or in a rotational direction around the Z axis by the base 110 and the driving means provided in the base 110. The stage 120 provided so as to be drivable, the control unit 400 that controls the discharge unit 1830 and the stage 120, the constituent material supply unit 1210 that supplies the constituent material to the discharge unit 1830, and the support that supplies the support material to the discharge unit 1830 A material supply unit 1710. The discharge unit 1830 is held at the end of the head base 840 that is fixed to the base 110 and facing the stage 120. Further, a laser irradiation unit 3100 for sintering or melting the constituent material and the support material, and a galvano mirror 3000 for positioning the laser beam from the laser irradiation unit 3100 are provided above the stage 120. 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501,502,503が形成される。三次元造形物500の形成には、レーザー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500の構成材料との反応性も低く、三次元造形物500の変質を防止することができる。なお、図1では、説明の便宜上、層501,502,503の3層を例示したが、所望の三次元造形物500の形状まで(図1中の層50nまで)積層される。ここで、層501,502,503,・・・,50nは、各々、吐出部1830から吐出される、支持材料と構成材料により二種材料の境界面を形成する輪郭層320と、支持材料のみで形成される支持層300と、構成材料のみで形成される構成層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 performed by irradiating heat energy with a laser or the like, the sample plate 121 having heat resistance is used for the third order on the sample plate 121 in order to protect the stage 120 from heat. The original model 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 the reactivity with the constituent material of the three-dimensional structure 500 to be melted (or sintered). And the alteration of the three-dimensional structure 500 can be prevented. In FIG. 1, 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 FIG. 1). Here, each of the layers 501, 502, 503,..., 50n is a contour layer 320 that is discharged from the discharge portion 1830 and forms a boundary surface of two kinds of materials by the support material and the constituent material, and only the support material. The support layer 300 is formed of the component layer 310, and the component layer 310 is formed of only the component material.

次に、構成材料と支持材料とを吐出する吐出部1830について、図2を参照し説明する。
図2は、図1に示すC部の拡大図である。
吐出部1830は、図2に示すように、構成材料を吐出するための構成材料吐出ノズル1830c及び構成材料吐出駆動部1830dと、支持材料を吐出するための支持材料吐出ノズル1830a及び支持材料吐出駆動部1830bと、を備えている。構成材料吐出駆動部1830dは、構成材料供給ユニット1210と供給チューブを介して接続されており、構成材料供給ユニット1210の構成材料を構成材料吐出ノズル1830cに供給し吐出する。支持材料吐出駆動部1830bは、支持材料供給ユニット1710と供給チューブを介して接続されており、支持材料供給ユニット1710の支持材料を支持材料吐出ノズル1830aに供給し吐出する。
Next, the discharge part 1830 which discharges a constituent material and a support material is demonstrated with reference to FIG.
FIG. 2 is an enlarged view of a portion C shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the discharge unit 1830 includes a component material discharge nozzle 1830c and a component material discharge drive unit 1830d for discharging a component material, and a support material discharge nozzle 1830a and a support material discharge drive for discharging a support material. Part 1830b. The constituent material discharge drive unit 1830d is connected to the constituent material supply unit 1210 via a supply tube, and supplies the constituent material of the constituent material supply unit 1210 to the constituent material discharge nozzle 1830c and discharges it. The support material discharge driving unit 1830b is connected to the support material supply unit 1710 via a supply tube, and supplies the support material of the support material supply unit 1710 to the support material discharge nozzle 1830a and discharges it.

吐出部1830が備える構成材料吐出ノズル1830cの出口穴と、支持材料吐出ノズル1830aの出口穴との間隔は1mm程度が好ましい。また、吐出部1830と試料プレート121の距離は5mm程度であり、構成材料吐出ノズル1830cと支持材料吐出ノズル1830aそれぞれの中心軸のなす角θは19度程度であることが好ましい。   The distance between the outlet hole of the constituent material discharge nozzle 1830c provided in the discharge unit 1830 and the outlet hole of the support material discharge nozzle 1830a is preferably about 1 mm. Further, the distance between the discharge unit 1830 and the sample plate 121 is about 5 mm, and the angle θ formed by the central axes of the constituent material discharge nozzle 1830c and the support material discharge nozzle 1830a is preferably about 19 degrees.

構成材料吐出ノズル1830cと、支持材料吐出ノズル1830aより、それぞれから構成材料と支持材料が同時に吐出されると、吐出部1830から3mm程度飛翔した位置で構成材料と支持材料は一体化する。一体化した構成材料と支持材料は互いにXY軸方向の速度成分が相殺され、略Z方向へ飛翔し試料プレート121へ着弾する。このとき構成材料と支持材料の吐出量はそれぞれ3nL程度であり、吐出速度はそれぞれ10m/s程度であることが好ましい。このような吐出条件により、構成材料と支持材料が一体化する際の飛散を防ぐことができる。   When the constituent material and the support material are simultaneously ejected from the constituent material discharge nozzle 1830c and the support material discharge nozzle 1830a, the constituent material and the support material are integrated at a position where it has jumped about 3 mm from the discharge portion 1830. The integrated component material and the support material cancel the velocity components in the X and Y axis directions, fly in a substantially Z direction, and land on the sample plate 121. At this time, the discharge amounts of the constituent material and the support material are preferably about 3 nL, and the discharge speed is preferably about 10 m / s. Such discharge conditions can prevent scattering when the constituent material and the support material are integrated.

吐出部1830は、構成材料を収容した構成材料供給ユニット1210及び支持材料を収容した支持材料供給ユニット1710に接続されている。そして、構成材料が構成材料供給ユニット1210から、吐出部1830に供給される。また、支持材料が支持材料供給ユニット1710から、吐出部1830に供給される。支持材料は構成材料より融点の高い材料を選択することで、三次元造形物500を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。   The discharge unit 1830 is connected to a constituent material supply unit 1210 that contains a constituent material and a support material supply unit 1710 that contains a support material. Then, the constituent material is supplied from the constituent material supply unit 1210 to the discharge unit 1830. Further, the support material is supplied from the support material supply unit 1710 to the discharge unit 1830. By selecting a material having a melting point higher than that of the constituent material as the support material, it is possible to suppress an increase in loads such as separation work when removing the three-dimensional structure 500 and molding work after removal.

再び図1に戻り、制御ユニット400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500の造形用データに基づいて、ステージ120と吐出部1830とを制御している。そして、制御ユニット400により、ステージ120及び吐出部1830が連携して駆動及び動作するように制御している。   Returning to FIG. 1 again, the control unit 400 controls the stage 120 and the discharge unit 1830 based on modeling data of the three-dimensional model 500 output from a data output device such as a personal computer (not shown). Yes. The control unit 400 controls the stage 120 and the discharge unit 1830 so as to drive and operate in cooperation.

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送られ、X,Y,Z方向に移動する。材料供給コントローラー1500は、制御ユニット400からの制御信号に基づき、支持材料吐出駆動部1830bにおける支持材料吐出ノズル1830aからの支持材料吐出量などを制御する信号を生成し、その信号により支持材料吐出ノズル1830aから所定量の支持材料が吐出される。また、材料供給コントローラー1500は、制御ユニット400からの制御信号に基づき、構成材料吐出駆動部1830dにおける構成材料吐出ノズル1830cからの構成材料吐出量などを制御する信号を生成し、その信号により構成材料吐出ノズル1830cから所定量の構成材料が吐出される。この支持材料と構成材料とを同時に吐出することにより、飛翔中に二つの材料を一体化させて境界を形成し、それが着弾して輪郭層320を形成することができる。   The stage 120 movably provided on the base 110 receives signals from the control unit 400 that control the start and stop of movement of the stage 120, the movement direction, the movement amount, the movement speed, and the like, in the X, Y, and Z directions. Move to. The material supply controller 1500 generates a signal for controlling a support material discharge amount from the support material discharge nozzle 1830a in the support material discharge drive unit 1830b based on a control signal from the control unit 400, and the support material discharge nozzle is generated based on the signal. A predetermined amount of the support material is discharged from 1830a. In addition, the material supply controller 1500 generates a signal for controlling the component material discharge amount from the component material discharge nozzle 1830c in the component material discharge drive unit 1830d based on the control signal from the control unit 400, and the component material is generated based on the signal. A predetermined amount of the constituent material is discharged from the discharge nozzle 1830c. By simultaneously discharging the supporting material and the constituent material, the two materials can be integrated during flight to form a boundary, which can land and form the contour layer 320.

次に、構成材料及び支持材料の構成材料について説明する。
三次元造形物500を構成する粉末である第一の紛末としては、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。
Next, the constituent materials of the constituent material and the support material will be described.
As the first powder that is a powder constituting the three-dimensional structure 500, for example, magnesium (Mg), iron (Fe), cobalt (Co), chromium (Cr), aluminum (Al), titanium (Ti), Copper (Cu), nickel (Ni) simple powder, or 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) It is possible to use mixed powders such as. 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.

また、三次元造形物500を支持する粉末である第二の粉末としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコン、酸化錫、酸化マグネシウム、チタン酸カリウム等の各種金属酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム等の各種金属水酸化物、窒化珪素、窒化チタン、窒化アルミ等の各種金属窒化物;炭化珪素、炭化チタン等の各種金属炭化物、硫化亜鉛等の各種金属硫化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の各種金属の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム等の各種金属の硫酸塩、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム等の各種金属のケイ酸塩、リン酸カルシウム等の各種金属のリン酸塩、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸マグネシウム等の各種金属のホウ酸塩や、これらの複合化物等、石膏(硫酸カルシウムの各水和物、硫酸カルシウムの無水物)などの混合粉末を用いることが可能である。   Examples of the second powder that is a powder that supports the three-dimensional structure 500 include various metal oxides such as silica, alumina, titanium oxide, zinc oxide, zircon oxide, tin oxide, magnesium oxide, and potassium titanate. Various metal hydroxides such as magnesium hydroxide, aluminum hydroxide and calcium hydroxide, various metal nitrides such as silicon nitride, titanium nitride and aluminum nitride; various metal carbides such as silicon carbide and titanium carbide, various types such as zinc sulfide Various metal carbonates such as metal sulfides, calcium carbonate and magnesium carbonate, sulfates of various metals such as calcium sulfate and magnesium sulfate, various silicates such as calcium silicate and magnesium silicate, calcium phosphate Various metal borates such as metal phosphate, aluminum borate, magnesium borate, etc. Products such as, (each hydrates of calcium sulfate, anhydrous calcium sulfate) gypsum it is possible to use a mixed powder of such.

このように、第一の紛末及び第二の粉末に特に限定はなく、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。但し、第二の粉末には第一の粉末より融点の高い材料を選択するほうが好ましい。第一の粉末に金属を用いる場合は、第二の粉末としては、より融点の高いセラミックス粉末などを用いることが好ましい。これは第一の粉末にエネルギーを付与して固化する際に、より高い温度で固化される材質を選択することで、第一の粉末のみを選択的に固化させ、第二の粉末を粉末状態もしくは除去容易な程度の焼結状態に留めておくことにより、三次元造形物500を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業の負荷を抑制できるためである。   As described above, the first powder and the second powder are not particularly limited, and metals other than the above metals, ceramics, resins, and the like can be used. However, it is preferable to select a material having a higher melting point than the first powder for the second powder. When a metal is used for the first powder, it is preferable to use a ceramic powder having a higher melting point as the second powder. This is because when the first powder is solidified by applying energy, only the first powder is solidified by selecting a material that is solidified at a higher temperature, and the second powder is in a powder state. Or it is because the load of the isolation | separation operation | work at the time of removing the three-dimensional structure 500 and the shaping | molding operation | work after removing by suppressing the sintered state of the grade which is easy to remove is suppressed.

構成材料に含まれる第一の溶媒としては、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。   Examples of the first solvent contained in the constituent material include water; (poly) alkylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monoethyl ether; acetic acid Acetic acid esters such as ethyl, n-propyl acetate, iso-propyl acetate, n-butyl acetate and iso-butyl acetate; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, ethyl Ketones such as n-butyl ketone, diisopropyl ketone, and acetylacetone; Alcohols such as ethanol, propanol, and butanol; Tetraalkylammonium acetates; Dimethyl sulfoxide, Di Examples include sulfoxide solvents such as til sulfoxide; pyridine solvents such as pyridine, γ-picoline, and 2,6-lutidine; and ionic liquids such as tetraalkylammonium acetate (for example, tetrabutylammonium acetate). These can be used alone or in combination of two or more.

また、支持材料に含まれる第二の溶媒としては、前記第一の溶媒の例に挙げた溶媒を用いることができ、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。ただし、第一の溶媒に対して少なくとも一つの同一組成の溶媒を含む。   Moreover, as a 2nd solvent contained in a support material, the solvent quoted in the example of said 1st solvent can be used, and it can be used combining 1 type (s) or 2 or more types selected from these. However, it contains at least one solvent having the same composition with respect to the first solvent.

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 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.

なお、第一の材料及び第二の材料の粘度範囲はそれぞれ10Pa・s以上20Pa・s以下の範囲内であり、第一の材料と第二の材料との粘度範囲差が2Pa・s以下であることが好ましい。第一の材料及び第二の材料の粘度範囲はそれぞれ10Pa・s以上20Pa・s以下の範囲内とすることで、輪郭層形成工程において、第一の材料と第二の材料が一体化してから固化工程までの時間に第一の粉末と第二の粉末が分散して混じり合うことを防ぐことができる。また、粘度範囲差を2Pa・s以下にすることで、着弾した後に第一の材料の高さと第二の材料の高さの差を抑えることができる。   The viscosity ranges of the first material and the second material are each in the range of 10 Pa · s to 20 Pa · s, and the difference in the viscosity range between the first material and the second material is 2 Pa · s or less. Preferably there is. By setting the viscosity ranges of the first material and the second material within the range of 10 Pa · s to 20 Pa · s, respectively, after the first material and the second material are integrated in the contour layer forming step. It is possible to prevent the first powder and the second powder from being dispersed and mixed during the time until the solidification step. Further, by setting the difference in viscosity range to 2 Pa · s or less, the difference between the height of the first material and the height of the second material after landing can be suppressed.

構成材料と支持材料は同程度の固形分濃度であることが好ましく、その割合は90wt%程度が好ましい。これによって、固化工程時において層の厚みを均一とすることができる。   The constituent material and the support material preferably have the same solid content concentration, and the ratio is preferably about 90 wt%. Thereby, the thickness of the layer can be made uniform during the solidification step.

<三次元造形物の製造方法>
次に、上記製造装置2000を用いて行う三次元造形物500の製造方法の一例について、図3を参照して説明する。図3は、本発明の実施形態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。
<Method for manufacturing three-dimensional structure>
Next, an example of a method for manufacturing the three-dimensional structure 500 using the manufacturing apparatus 2000 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart of the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the embodiment of the present invention.

本実施形態の三次元造形物500の製造方法は、図3に示すように、最初にステップS110で、三次元造形物500のデータを制御ユニット400に取得する。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500の形状を表すデータを取得する。   In the manufacturing method of the three-dimensional structure 500 according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, first, in step S <b> 110, data of the three-dimensional structure 500 is acquired by the control unit 400. Specifically, for example, data representing the shape of the three-dimensional structure 500 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500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)を制御ユニット400で生成する。
この際、生成されるビットマップデータは、三次元造形物500の非構成領域(支持層300の形成領域)と、三次元造形物500の構成領域(構成層310の形成領域)と、その輪郭領域(輪郭層320の形成領域)と、に区別されたデータとなる。
Next, in step S120, data for each layer is created. Specifically, in the data representing the shape of the three-dimensional structure 500, the data is sliced according to the modeling resolution in the Z direction, and bitmap data (cross section data) is generated for each section by the control unit 400.
At this time, the generated bitmap data includes a non-configuration area of the three-dimensional structure 500 (formation area of the support layer 300), a configuration area of the three-dimensional structure 500 (formation area of the configuration layer 310), and its contour. The data is classified into a region (region where the contour layer 320 is formed).

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500の非構成領域(支持層300)を形成するデータか、三次元造形物500の構成領域(構成層310)を形成するデータか、輪郭領域(輪郭層320)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、構成層310を形成するデータと判断された場合はステップS150に進み、輪郭層320を形成するデータと判断された場合はステップS190に進む。
以下では、輪郭層320、構成層310、支持層300の順に製造する方法を一例として挙げ説明する。
Next, in step S130, the data of the layer to be formed is the data for forming the non-configuration area (support layer 300) of the three-dimensional structure 500, or the configuration area (configuration layer 310) of the three-dimensional structure 500. It is determined whether the data to be formed is data to form a contour region (contour layer 320). This determination is made by the control unit 400.
If it is determined in this step that the data forms the support layer 300, the process proceeds to step S 140. If it is determined that the data forms the constituent layer 310, the process proceeds to step S 150, and the data is determined to form the contour layer 320. If yes, the process proceeds to step S190.
Hereinafter, a method of manufacturing the contour layer 320, the constituent layer 310, and the support layer 300 in this order will be described as an example.

(輪郭層形成工程)
ステップS190の輪郭層形成工程は、第一の粉末と第一の溶媒とバインダーとを含む構成材料と、第二の粉末と第二の溶媒とバインダーとを含む支持材料を吐出部1830から吐出して飛翔中に一体化させ、一体化させた構成材料と支持材料とにより三次元造形物500の輪郭に相当する輪郭層320を形成する工程である。なお、構成材料と支持材料とを吐出する方法は、二通りあるので、図4Aと図4Bを参照して説明する。図4Aは、構成材料と支持材料とを連続体状に吐出する方法を説明する図である。図4Bは、構成材料と支持材料とを液滴状に吐出する方法を説明する図である。図2に示す吐出部1830の第一の吐出方法は、図4Aに示すように、構成材料及び支持材料が連続体状で吐出される状態により輪郭層320を形成する形態である。また、第二の吐出方法は、図4Bに示すように、構成材料及び支持材料が液滴状で供給される状態により輪郭層320を形成する形態である。構成材料及び支持材料の吐出形態は、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、本実施形態では構成材料及び支持材料が液滴状で吐出される形態により説明する。
(Contour layer forming process)
In the contour layer forming step of step S190, the constituent material including the first powder, the first solvent, and the binder, and the support material including the second powder, the second solvent, and the binder are discharged from the discharge unit 1830. In this process, the contour layer 320 corresponding to the contour of the three-dimensional structure 500 is formed by the integrated constituent material and support material. Since there are two methods for discharging the constituent material and the support material, description will be made with reference to FIGS. 4A and 4B. FIG. 4A is a diagram illustrating a method of discharging a constituent material and a support material in a continuous form. FIG. 4B is a diagram for explaining a method of discharging the constituent material and the support material into droplets. The first discharge method of the discharge unit 1830 shown in FIG. 2 is a form in which the contour layer 320 is formed in a state where the constituent material and the support material are discharged in a continuous form as shown in FIG. 4A. The second ejection method is a mode in which the contour layer 320 is formed in a state where the constituent material and the support material are supplied in the form of droplets, as shown in FIG. 4B. The ejection form of the constituent material and the support material may be either a droplet form or a continuous form, but in the present embodiment, the explanation will be given by the form in which the constituent material and the support material are ejected in the form of droplets To do.

以下、輪郭層320の形成手順について、図5A〜図5C及び図6A〜図6Bを参照して説明する。図5A〜図5Cは、吐出部1830の配置と、三次元造形物500の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図である。図6A〜図6Bは、図5Aに示すA部の拡大図である。なお、輪郭層形成工程では、ヘッドベース840に4個の吐出部1830が備えられた例を挙げて説明する。   Hereinafter, a procedure for forming the contour layer 320 will be described with reference to FIGS. 5A to 5C and FIGS. 6A to 6B. 5A to 5C are plan views conceptually illustrating the relationship between the arrangement of the discharge unit 1830 and the formation form of the three-dimensional structure 500. 6A to 6B are enlarged views of a portion A shown in FIG. 5A. In the contour layer forming step, an example in which the head base 840 is provided with four ejection units 1830 will be described.

ヘッドベース840には、図5Aに示すように、4個の吐出部1831〜1834が、Y軸方向に沿って千鳥配列に配置されている。まず、ステージ120がX軸方向に移動すると、複数の吐出部1831〜1834から構成材料及び支持材料がほぼ同じ体積量、且つ、同じタイミングにて液滴状態で吐出され、試料プレート121の所定の位置(三次元造形物500の輪郭となるべき領域)に一体化された構成材料及び支持材料が配置され、輪郭層320が形成される。輪郭層320の膜厚(構成材料及び支持材料の高さ)には均一性が求められるため、構成材料及び支持材料に含まれる粉末の固形分濃度は略等しく調整されている。具体的には、図5Aに示すように、ステージ120をX軸方向に移動させながら、吐出部1831〜1834から構成材料及び支持材料を吐出して飛翔中に一体化させ、一体化した構成材料及び支持材料による複合材料が試料プレート121の所定の位置に配置され、輪郭層構成部320a、320b、320c及び320dが形成される。なお、X軸方向と交差する方向で三次元造形物500の輪郭を形成する場合は、図6A及び図6Bに示すように、飛翔方向であるZ軸を中心に所定の角度分だけ支持材料吐出ノズル1830a及び構成材料吐出ノズル1830cを回転調整させて吐出させる。次に、吐出部1831〜1834のY軸方向における2ライン目の輪郭層構成部(320a’,320b’,320c’,320d’)を形成するため、Y軸方向にステージ120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軸方向に移動させる。本実施例ではnを3として説明する。   In the head base 840, as shown in FIG. 5A, four ejection units 1831 to 1834 are arranged in a staggered arrangement along the Y-axis direction. First, when the stage 120 moves in the X-axis direction, the constituent material and the support material are ejected from the plurality of ejection units 1831 to 1834 in a droplet state at substantially the same volume and at the same timing, The constituent material and the support material that are integrated at the position (the region that should be the contour of the three-dimensional structure 500) are arranged, and the contour layer 320 is formed. Since the thickness of the contour layer 320 (the height of the constituent material and the support material) is required to be uniform, the solid content concentration of the powder contained in the constituent material and the support material is adjusted to be approximately equal. Specifically, as shown in FIG. 5A, while moving the stage 120 in the X-axis direction, the constituent material and the supporting material are discharged from the discharge units 1831 to 1834 and integrated during the flight, and the integrated constituent material is integrated. And the composite material by support material is arrange | positioned in the predetermined position of the sample plate 121, and the outline layer structure parts 320a, 320b, 320c, and 320d are formed. In addition, when forming the outline of the three-dimensional structure 500 in a direction crossing the X-axis direction, as shown in FIGS. 6A and 6B, the support material is discharged by a predetermined angle around the Z-axis that is the flight direction. The nozzle 1830a and the constituent material discharge nozzle 1830c are rotated and discharged. Next, the stage 120 is moved in the Y-axis direction in order to form the contour layer constituting portions (320a ′, 320b ′, 320c ′, 320d ′) on the second line in the Y-axis direction of the ejection units 1831 to 1834. When the pitch between the nozzles is P, the movement amount is moved in the Y-axis direction by P / n (n is a natural number) pitch. In this embodiment, n is assumed to be 3.

上記のように輪郭層構成部を形成することによって、図5Aに示すように、吐出部1831〜1834のX軸方向における1ライン分(Y軸方向における1ライン目)の輪郭層構成部(320a,320b,320c,320d)と、図5Bに示すように、Y軸方向における2ライン目の輪郭層構成部(320a’,320b’,320c’,320d’)が形成される。   By forming the contour layer constituting portion as described above, as shown in FIG. 5A, the contour layer constituting portion (320a) corresponding to one line in the X axis direction (first line in the Y axis direction) of the discharge portions 1831 to 1834 is formed. , 320b, 320c, 320d), and the second layer outline layer constituent parts (320a ′, 320b ′, 320c ′, 320d ′) in the Y-axis direction are formed as shown in FIG. 5B.

次に、吐出部1831〜1834のY軸方向における3ライン目の輪郭層構成部(320a’’,320b’’,320c’’,320d’’)を形成するため、Y軸方向にステージ120を移動させる。移動量は、P/3ピッチ分だけY軸方向に移動させる。そして、上記と同様な動作を行うことで、図5Cに示すように、Y軸方向における3ライン目の輪郭層構成部(320a’’,320b’’,320c’’,320d’’)が形成され、輪郭層320を得ることができる。   Next, in order to form the contour layer constituting portions (320a ″, 320b ″, 320c ″, 320d ″) on the third line in the Y-axis direction of the discharge portions 1831 to 1834, the stage 120 is moved in the Y-axis direction. Move. The amount of movement is moved in the Y-axis direction by P / 3 pitch. Then, by performing the same operation as described above, as shown in FIG. 5C, the contour layer constituting portions (320a ″, 320b ″, 320c ″, 320d ″) of the third line in the Y-axis direction are formed. Thus, the contour layer 320 can be obtained.

(輪郭層固化工程)
次に、ステップS200の輪郭層固化工程に進む。本実施形態では、輪郭層構成部からなる輪郭層320を形成してから、レーザー照射部3100及びガルバノミラー3000を用いて輪郭層320を焼結または溶融し固化する。なお、輪郭層構成部が形成される毎に輪郭層構成部をそれぞれ焼結または溶融し固化してもよい。このとき、構成材料及び支持材料に含まれる溶媒やバインダー等の有機成分は気化もしくは熱分解して気化し除去される。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。
(Contour layer solidification process)
Next, it progresses to the outline layer solidification process of step S200. In this embodiment, after forming the contour layer 320 composed of the contour layer constituent portion, the contour layer 320 is sintered or melted and solidified using the laser irradiation unit 3100 and the galvanometer mirror 3000. Each time the contour layer constituent portion is formed, the contour layer constituent portion may be sintered or melted and solidified. At this time, organic components such as a solvent and a binder contained in the constituent material and the support material are vaporized or thermally decomposed and removed. Note that this step is particularly preferably performed under an inert gas or catalyst gas atmosphere.

(構成層形成工程)
次に、構成層310を形成する工程であるステップS150の構成層形成工程に進む。ステップS150の構成層形成工程は、構成材料のみを吐出部1830から吐出して構成層310を形成する工程である。次に、構成層310の形成手順について説明する。構成層形成工程において、構成材料のみを液滴の状態で吐出部1830から吐出させて構成層310を形成する。構成材料は、輪郭層の第一の紛末を含む構成材料面に接するように吐出される。このとき、輪郭層形成工程で輪郭層320を形成する際に吐出される構成材料の液滴量よりも、構成層形成工程で構成層310を形成する際に吐出される液滴量の方が大きい。つまり、構成層310を形成する際の液滴よりも小さい液滴で輪郭層320を形成する。すなわち、相対的に小さい液滴で三次元造形物500の輪郭の形状を決定する輪郭層320を形成し、相対的に大きい液滴で三次元造形物500の内部を構成する構成層310を形成する。このため、三次元造形物500において高い精度で形成する必要のある輪郭の形状を決定する輪郭層320を高い精度で形成することができるとともに、三次元造形物500において高い精度で形成する必要のない内部を構成する構成層310を迅速に形成できる。具体的には、輪郭層320を形成する際の吐出量3nLに対し、構成層310を形成する際の吐出量は6nLであることが好ましい。なお、上述した連続体状で構成層310を形成してもよい。
(Structural layer forming process)
Next, the process proceeds to the constituent layer forming process of step S150, which is a process of forming the constituent layer 310. The constituent layer forming step in step S150 is a step of forming the constituent layer 310 by discharging only constituent materials from the discharge portion 1830. Next, a procedure for forming the constituent layer 310 will be described. In the constituent layer forming step, the constituent layer 310 is formed by ejecting only the constituent material from the ejection unit 1830 in the form of droplets. The constituent material is discharged so as to be in contact with the constituent material surface including the first powder of the contour layer. At this time, the amount of droplets ejected when forming the constituent layer 310 in the constituent layer forming step is larger than the amount of constituent droplets ejected when the contour layer 320 is formed in the contour layer forming step. large. That is, the contour layer 320 is formed with droplets smaller than the droplets used when forming the constituent layer 310. That is, the contour layer 320 that determines the shape of the contour of the three-dimensional structure 500 is formed with relatively small droplets, and the constituent layer 310 that forms the inside of the three-dimensional structure 500 is formed with relatively large droplets. To do. Therefore, the contour layer 320 for determining the shape of the contour that needs to be formed with high accuracy in the three-dimensional structure 500 can be formed with high accuracy, and it is necessary to form the contour layer 320 with high precision in the three-dimensional structure 500. It is possible to quickly form the constituent layer 310 that constitutes the interior not present. Specifically, the discharge amount when forming the constituent layer 310 is preferably 6 nL, compared with the discharge amount 3 nL when forming the contour layer 320. Note that the constituent layer 310 may be formed in a continuous form as described above.

ここで、吐出部1830から構成材料のみを吐出する方法について、図7を参照して説明する。図7は、吐出部から構成材料のみを吐出する方法を説明する図である。吐出部1830から構成材料のみを吐出すると、図7に示すように、構成材料吐出ノズル1830cはZ軸に対し9.5度程度の傾きを持っているため飛翔方向は構成材料吐出ノズル1830cに沿って傾く。この際に着弾位置は輪郭層320を形成した際の位置からオフセット量Oだけずれる。オフセット量Oはおよそ0.33mmであり、この分だけ吐出部1830とステージ120の相対位置を補正して任意の位置に構成材料を供給する。   Here, a method of discharging only the constituent material from the discharge unit 1830 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining a method of discharging only the constituent material from the discharge unit. When only the constituent material is ejected from the ejection unit 1830, as shown in FIG. 7, the constituent material ejection nozzle 1830c has an inclination of about 9.5 degrees with respect to the Z axis, so the flight direction follows the constituent material ejection nozzle 1830c. Lean. At this time, the landing position is deviated by the offset amount O from the position when the contour layer 320 is formed. The offset amount O is about 0.33 mm, and the relative position between the ejection unit 1830 and the stage 120 is corrected by this amount, and the constituent material is supplied to an arbitrary position.

(構成層固化工程)
構成層310を形成後は、ステップS170の構成層固化工程に進む。ステップS170の構成層固化工程では、レーザー照射部3100及びガルバノミラー3000を用いて構成層310を焼結または溶融し固化する。このとき、輪郭層の構成材料面を含めて焼結または溶融し固化することにより平坦性を向上させることができる。このとき、構成材料に含まれる第一の溶媒やバインダー等の有機成分は気化もしくは熱分解して気化し徐々される。なお、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。
(Structure layer solidification process)
After forming the constituent layer 310, the process proceeds to the constituent layer solidifying step of step S170. In the constituent layer solidifying step of step S170, the constituent layer 310 is sintered or melted and solidified using the laser irradiation unit 3100 and the galvanometer mirror 3000. At this time, flatness can be improved by sintering or melting and solidifying including the constituent material surface of the contour layer. At this time, the organic components such as the first solvent and binder contained in the constituent materials are vaporized or thermally decomposed and gradually vaporized. It is particularly preferable to carry out in an inert gas or catalyst gas atmosphere.

(支持層形成工程)
次に、支持層300を形成する工程であるステップS140の支持層形成工程に進む。ステップS140の支持層形成工程は、支持材料のみを吐出部1830から吐出して支持層300を形成する工程である。次に、支持層300の形成手順について説明する。支持層形成工程において、支持材料のみを液滴の状態で吐出部1830から吐出させて支持層300を形成する。支持材料は、輪郭層の第二の紛末を含む支持材料面に接するように吐出される。このとき、輪郭層形成工程で輪郭層320を形成する際に吐出される支持材料の液滴量よりも、支持層形成工程で支持層300を形成する際に吐出される液滴量の方が大きい。つまり、支持層300を形成する際の液滴よりも小さい液滴で輪郭層320を形成する。すなわち、相対的に小さい液滴で三次元造形物500の輪郭の形状を決定する輪郭層320を形成し、相対的に大きい液滴で三次元造形物500を支持する支持層300を形成する。このため、三次元造形物500において高い精度で形成する必要のある輪郭の形状を決定する輪郭層320を高い精度で形成することができるとともに、三次元造形物500において高い精度で形成する必要のない支持層300を迅速に形成できる。具体的には、輪郭層320を形成する際の吐出量3nLに対し、支持層300を形成する際の吐出量は6nLであることが好ましい。なお、上述した連続体状で支持層300を形成してもよい。
(Support layer forming step)
Next, the process proceeds to the support layer forming process of step S140, which is a process of forming the support layer 300. The support layer forming step in step S140 is a step of forming the support layer 300 by discharging only the support material from the discharge unit 1830. Next, a procedure for forming the support layer 300 will be described. In the support layer formation step, the support layer 300 is formed by discharging only the support material from the discharge unit 1830 in the form of droplets. The support material is discharged so as to contact the surface of the support material including the second powder of the contour layer. At this time, the amount of droplets ejected when forming the support layer 300 in the support layer forming step is more than the amount of droplets of the support material ejected when forming the contour layer 320 in the contour layer forming step. large. That is, the contour layer 320 is formed with droplets smaller than the droplets used when forming the support layer 300. That is, the contour layer 320 that determines the shape of the contour of the three-dimensional structure 500 is formed with relatively small droplets, and the support layer 300 that supports the three-dimensional structure 500 is formed with relatively large droplets. Therefore, the contour layer 320 for determining the shape of the contour that needs to be formed with high accuracy in the three-dimensional structure 500 can be formed with high accuracy, and it is necessary to form the contour layer 320 with high precision in the three-dimensional structure 500. The support layer 300 that is not present can be formed quickly. Specifically, the discharge amount when forming the support layer 300 is preferably 6 nL, compared to the discharge amount 3 nL when forming the contour layer 320. In addition, you may form the support layer 300 by the continuous form mentioned above.

また、上述の構成材料と同じく、吐出部1830から支持材料のみを吐出すると、支持材料吐出ノズル1830aはZ軸に対し9.5度程度の傾きを持っているため飛翔方向は支持材料吐出ノズル1830aに沿って傾く。この際に着弾位置は輪郭層320を形成した際の位置からオフセット量Oだけずれる。オフセット量Oはおよそ0.33mmであり、この分だけ吐出部1830とステージ120の相対位置を補正して任意の位置に支持材料を供給する。   Similarly to the above-described constituent materials, when only the support material is discharged from the discharge unit 1830, the support material discharge nozzle 1830a has an inclination of about 9.5 degrees with respect to the Z axis, so the flight direction is the support material discharge nozzle 1830a. Tilt along. At this time, the landing position is deviated by the offset amount O from the position when the contour layer 320 is formed. The offset amount O is about 0.33 mm, and the relative position between the discharge unit 1830 and the stage 120 is corrected by this amount, and the support material is supplied to an arbitrary position.

(支持層固化工程)
支持層300を形成後は、ステップS160の支持層固化工程に進む。ステップS160の支持層固化工程では、レーザー照射部3100及びガルバノミラー3000を用いて支持層300を焼結する。輪郭層320の支持材料面を含めて焼結することにより平坦性を向上させることができる。このとき、支持材料に含まれる第二の溶媒やバインダー等の有機成分は気化もしくは熱分解して気化し徐去される。ただし、本ステップ(ステップS160)は、省略してもよい。
(Support layer solidification process)
After the formation of the support layer 300, the process proceeds to the support layer solidifying step in step S160. In the support layer solidifying step in step S160, the support layer 300 is sintered using the laser irradiation unit 3100 and the galvanometer mirror 3000. Flatness can be improved by sintering including the support material surface of the contour layer 320. At this time, the organic components such as the second solvent and binder contained in the support material are vaporized or thermally decomposed to be vaporized and gradually removed. However, this step (step S160) may be omitted.

以上により、輪郭層320、構成層310、支持層300から構成される層501が形成される。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500の形成が終了するまで、ステップS130からステップS180までが繰り返される。   As described above, the layer 501 including the contour layer 320, the constituent layer 310, and the support layer 300 is formed. In step S180, steps S130 to S180 are repeated until the formation of the three-dimensional structure 500 based on the bitmap data corresponding to each layer generated in step S120 is completed.

つまり、輪郭層320、構成層310、及び支持層300の層毎に固化工程を行い、積層体としての三次元造形物500を形成している。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500の製造方法を終了する。
なお、固化工程を層毎に行った場合には、エネルギー付与が層毎に調整でき固化を効率的に実行することが可能となる。
また、ステップS140の支持層300形成、ステップS150の構成層310形成、ステップS190の輪郭層320形成の順番は、特に限定されない。
That is, the solidification process is performed for each of the contour layer 320, the constituent layer 310, and the support layer 300 to form the three-dimensional structure 500 as a laminate. And with completion | finish of step S180, the manufacturing method of the three-dimensional structure 500 of a present Example is complete | finished.
In addition, when a solidification process is performed for every layer, energy provision can be adjusted for every layer and it becomes possible to perform solidification efficiently.
The order of forming the support layer 300 in step S140, forming the constituent layer 310 in step S150, and forming the contour layer 320 in step S190 is not particularly limited.

次に、上述の本実施形態に係る三次元造形物500の製造方法の他の実施例について説明する。上述した実施形態では、輪郭層形成工程、構成層形成工程、支持層形成工程それぞれの工程ごとに固化工程を有していた。本実施例では、固化工程は、積層体として三次元造形物500を形成した後に一括で行うものである。具体的には、製造装置2000とは別に設けられた恒温槽(加熱部)で第一の粉末の焼結温度(第二の粉末の焼結温度未満)になるように加熱し、構成層310を焼結し固化する。固化工程により、構成材料及び支持材料に含まれる溶媒やバインダー等の有機成分を熱分解して気化させるので、未焼結の支持層300は、粉末状態となり、焼結した構成層310から容易に除去することが可能である。   Next, another example of the method for manufacturing the three-dimensional structure 500 according to the above-described embodiment will be described. In embodiment mentioned above, it had the solidification process for every process of an outline layer formation process, a structure layer formation process, and a support layer formation process. In this embodiment, the solidification step is performed in a lump after forming the three-dimensional structure 500 as a laminate. Specifically, the component layer 310 is heated in a constant temperature bath (heating unit) provided separately from the manufacturing apparatus 2000 so that the sintering temperature of the first powder becomes lower than the sintering temperature of the second powder. Is sintered and solidified. In the solidification step, organic components such as a solvent and a binder contained in the constituent material and the supporting material are thermally decomposed and vaporized, so that the unsintered supporting layer 300 is in a powder state and can be easily removed from the sintered constituent layer 310. It is possible to remove.

また、上述した実施形態では、構成材料及び支持材料を用いたが、構成材料及び支持材料とは異なる材料を吐出可能なヘッドユニットから吐出して、構成層310や支持層300を形成しても良い。その結果、異種材料から構成される三次元造形物500を得ることができる。   In the above-described embodiment, the constituent material and the support material are used. However, the constituent layer 310 and the support layer 300 may be formed by discharging a material different from the constituent material and the support material from a dischargeable head unit. good. As a result, a three-dimensional structure 500 made of different materials can be obtained.

以上述べたように、本実施形態に係る三次元造形物500の製造方法によれば、以下の効果を得ることができる。
輪郭層形成工程において、第一の材料と第二の材料は飛翔中に一体化し、第一の材料と第二の材料の界面が着弾前に形成される。飛翔中に形成された界面は着弾後も維持されるため、ぬれ広がり速度及び、着弾する際の時間差による輪郭形成時の寸法誤差を排除することができ、高精度に造形物の輪郭を形成できる。その結果、高精度な三次元造形物500を得ることができる。また、輪郭層形成工程と、構成層形成工程と、支持層形成工程と、固化工程と、を有し、あらかじめ輪郭層形成工程により輪郭層320を先に形成し、輪郭層320によって区切られた構成層310の領域と支持層300の領域にそれぞれ第一の材料と第二の材料を配置することができる。これによって、構成層310及び支持層300の形成時に吐出される材料による輪郭層320へのぬれ広がりによる材料配置位置への干渉を防ぐことができるため、造形精度を向上することができる。さらに、輪郭層形成工程の直後に固化工程を実施することもできる。これによって先に形成した輪郭層320を固定して、構成層形成工程及び支持層形成工程による輪郭位置の干渉を防ぐことにより、造形精度を向上することができる。
As described above, according to the method for manufacturing the three-dimensional structure 500 according to this embodiment, the following effects can be obtained.
In the contour layer forming step, the first material and the second material are integrated during the flight, and the interface between the first material and the second material is formed before landing. Since the interface formed during flight is maintained even after landing, it is possible to eliminate the dimensional error at the time of contour formation due to the wetting spread speed and the time difference when landing, and the contour of the molded object can be formed with high accuracy . As a result, a highly accurate three-dimensional structure 500 can be obtained. The contour layer forming step, the constituent layer forming step, the support layer forming step, and the solidifying step are included. The contour layer 320 is formed in advance by the contour layer forming step, and is delimited by the contour layer 320. A first material and a second material can be disposed in the region of the constituent layer 310 and the region of the support layer 300, respectively. Thereby, interference with the material arrangement position due to wetting and spreading to the contour layer 320 due to the material discharged during the formation of the constituent layer 310 and the support layer 300 can be prevented, so that the modeling accuracy can be improved. Furthermore, a solidification process can also be implemented immediately after a contour layer formation process. As a result, the contour layer 320 formed earlier is fixed and interference of the contour position by the constituent layer forming step and the support layer forming step can be prevented, thereby improving the modeling accuracy.

また、第一の溶媒と第二の溶媒は、少なくとも一つの同一組成の溶媒を含むため、界面での親和性を持ち、飛翔中に一体化することができる。また、材料の粘度範囲が10Pa・s以上20Pa・s以下であれば、構成材料と支持材料とが一体化してから固化工程までの時間に構成粉末と支持粉末とが分散して混じり合うことを防ぐことができる。そのため固化工程の後に支持材料を除去すると、固化された構成材料による滑らかな輪郭表面を得ることができ、造形精度を高めることができる。また、粘度範囲差を2Pa・s以下にすることで、着弾した後に構成材料の高さと支持材料の高さの差を抑えることができる。そのため、層の厚み方向の寸法誤差を軽減でき、造形精度を向上することができる。   Further, since the first solvent and the second solvent contain at least one solvent having the same composition, they have affinity at the interface and can be integrated during the flight. Further, if the viscosity range of the material is 10 Pa · s or more and 20 Pa · s or less, the constituent powder and the supporting powder are dispersed and mixed in the time from the integration of the constituent material and the supporting material to the solidification step. Can be prevented. Therefore, when the supporting material is removed after the solidification step, a smooth contour surface by the solidified constituent material can be obtained, and the modeling accuracy can be improved. Further, by setting the difference in viscosity range to 2 Pa · s or less, the difference between the height of the constituent material and the height of the support material after landing can be suppressed. Therefore, the dimensional error in the thickness direction of the layer can be reduced, and the modeling accuracy can be improved.

また、第一の粉末の焼結温度又は融点が、第二の粉末の焼結温度又は融点よりも低いので、その差を利用して、固化工程後容易に構成材料と支持材料とを分離することができる。これによって簡単に三次元造形物500を得ることができる。   In addition, since the sintering temperature or melting point of the first powder is lower than the sintering temperature or melting point of the second powder, the constituent material and the support material are easily separated after the solidification step by utilizing the difference. be able to. Thereby, the three-dimensional structure 500 can be easily obtained.

また、第一の粉末は三次元造形物500を構成する材料であって、アルミ、チタン、鉄、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、マルエージング鋼の少なくともいずれか1つの成分を含む粉末であり、第二の粉末は三次元造形物500を支持する材料であって、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコンの少なくともいずれか1つの成分を含む粉末である。そのため、第一の粉末及び第二の粉末の焼結温度又は融点の差により、固化工程において第一の粉末のみを選択的に固化させ、第二の粉末を粉末状態もしくは除去容易な程度の焼結状態に留めておくことが容易である。よって、三次元造形物500の強度を確保しつつ、三次元造形物500を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。   The first powder is a material constituting the three-dimensional structure 500, and is a powder containing at least one component of aluminum, titanium, iron, copper, magnesium, stainless steel, and maraging steel, The second powder is a material that supports the three-dimensional structure 500 and includes at least one component of silica, alumina, titanium oxide, and zircon oxide. Therefore, due to the difference in sintering temperature or melting point between the first powder and the second powder, only the first powder is selectively solidified in the solidification step, and the second powder is sintered in a powder state or easily removed. It is easy to keep it in a knotted state. Therefore, it is possible to suppress an increase in loads such as separation work when removing the three-dimensional structure 500 and molding work after removal while securing the strength of the three-dimensional structure 500.

また、輪郭層形成工程において、飛翔方向を軸に吐出部1830を回転させることによって、第一の材料と第二の材料との界面を任意の方向に制御できるため、造形物の輪郭に沿った方向に構成材料と支持材料との界面を形成することができる。これによって、造形精度を高めることができる。   Further, in the contour layer forming step, the interface between the first material and the second material can be controlled in an arbitrary direction by rotating the discharge unit 1830 around the flight direction. An interface between the constituent material and the support material can be formed in the direction. Thereby, modeling accuracy can be improved.

また、固化工程を各層形成毎に行うことにより、エネルギー付与が層毎に調整でき固化を効率的に実行することが可能になる。   Further, by performing the solidification step for each layer formation, energy application can be adjusted for each layer, and solidification can be performed efficiently.

また、固化工程を層形成工程が全て終了した後に行うと、全層の三次元造形物500を固化対象として行うこととなり、全体として三次元造形物500の寸法の変化を和らげることができる。特に、焼結による固化手段を採用した場合に適している。   Further, when the solidification step is performed after all the layer formation steps are completed, the three-dimensional structure 500 of all layers is performed as a solidification target, and the change in the dimensions of the three-dimensional structure 500 can be alleviated as a whole. In particular, it is suitable when a solidification means by sintering is employed.

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.

110…基台、120…ステージ、121…試料プレート、300…支持層、310…構成層、320…輪郭層、320a,320b,320c,320d…輪郭層構成部、400…制御ユニット、500…三次元造形物、501,502,503,50n…層、840…ヘッドベース、1210…構成材料供給ユニット、1500…材料供給コントローラー、1710…支持材料供給ユニット、1830…吐出部、1830a…支持材料吐出ノズル、1830b…支持材料吐出駆動部、1830c…構成材料吐出ノズル、1830d…構成材料吐出駆動部、1831,1832,1833,1834…吐出部、2000…製造装置、3000…ガルバノミラー、3100…レーザー照射部、O…着弾位置オフセット量。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Base, 120 ... Stage, 121 ... Sample plate, 300 ... Support layer, 310 ... Constituent layer, 320 ... Contour layer, 320a, 320b, 320c, 320d ... Contour layer constituent part, 400 ... Control unit, 500 ... Tertiary Original shaped object, 501, 502, 503, 50n ... layer, 840 ... head base, 1210 ... constituent material supply unit, 1500 ... material supply controller, 1710 ... support material supply unit, 1830 ... discharge part, 1830a ... support material discharge nozzle , 1830b ... support material discharge drive unit, 1830c ... constituent material discharge nozzle, 1830d ... constituent material discharge drive unit, 1831, 1832, 1833, 1834 ... discharge unit, 2000 ... manufacturing apparatus, 3000 ... galvanomirror, 3100 ... laser irradiation unit , O ... Landing position offset amount.

Claims (7)

層を形成し、積層することによって三次元造形物を製造する製造方法であって、
第一の粉末と第一の溶媒とバインダーとを含む第一の材料及び第二の粉末と第二の溶媒とバインダーとを含む第二の材料を吐出手段から吐出して飛翔中に一体化させ、一体化させた前記第一の材料と前記第二の材料とにより前記三次元造形物の輪郭に相当する輪郭層を形成する輪郭層形成工程と、
前記吐出手段から前記第一の材料を前記輪郭層の前記第一の粉末側に吐出して、構成層を形成する構成層形成工程と、
前記吐出手段から前記第二の材料を前記輪郭層の前記第二の粉末側に吐出して、支持層を形成する支持層形成工程と、
前記第一の粉末と前記第二の粉末とにエネルギーを付与し固化させる固化工程と、を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
A manufacturing method for manufacturing a three-dimensional structure by forming a layer and laminating,
The first material containing the first powder, the first solvent and the binder and the second material containing the second powder, the second solvent and the binder are discharged from the discharge means and integrated during the flight. A contour layer forming step of forming a contour layer corresponding to the contour of the three-dimensional structure with the integrated first material and the second material;
A constituent layer forming step of forming the constituent layer by discharging the first material from the discharge means to the first powder side of the contour layer;
A support layer forming step of forming the support layer by discharging the second material from the discharge means to the second powder side of the contour layer;
And a solidifying step of applying energy to the first powder and the second powder to solidify the three-dimensional structure.
前記第一の溶媒と前記第二の溶媒は、少なくとも一つの同一組成の溶媒を含み、
前記第一の材料及び前記第二の材料の粘度範囲はそれぞれ10Pa・s以上20Pa・s以下の範囲内であり、前記第一の材料と前記第二の材料の粘度範囲差が2Pa・s以下であることを特徴とする請求項1に記載の三次元造形物の製造方法。
The first solvent and the second solvent include at least one solvent having the same composition,
The viscosity ranges of the first material and the second material are each in the range of 10 Pa · s to 20 Pa · s, and the difference in viscosity range between the first material and the second material is 2 Pa · s or less. The method for producing a three-dimensional structure according to claim 1, wherein:
前記第一の粉末の焼結温度又は融点が、前記第二の粉末の焼結温度又は融点よりも低いことを特徴とする請求項1または2に記載の三次元造形物の製造方法。   The method for producing a three-dimensional structure according to claim 1 or 2, wherein the sintering temperature or melting point of the first powder is lower than the sintering temperature or melting point of the second powder. 前記第一の粉末は前記三次元造形物を構成する材料であって、アルミ、チタン、鉄、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、マルエージング鋼の少なくともいずれか1つの成分を含む粉末であり、
前記第二の粉末は前記三次元造形物を支持する材料であって、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコンの少なくともいずれか1つの成分を含む粉末であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法。
The first powder is a material constituting the three-dimensional structure, and is a powder containing at least one component of aluminum, titanium, iron, copper, magnesium, stainless steel, maraging steel,
The second powder is a material that supports the three-dimensional structure, and is a powder containing at least one component of silica, alumina, titanium oxide, and zircon oxide. The manufacturing method of the three-dimensional structure as described in any one of these.
前記輪郭層形成工程は、前記飛翔方向を軸に前記吐出手段を回転させ、
前記第一の材料を、前記三次元造形物に相当する領域に位置するように吐出することを特徴とする請求項1に記載の三次元造形物の製造方法。
The contour layer forming step rotates the discharge means around the flight direction,
The method for producing a three-dimensional structure according to claim 1, wherein the first material is discharged so as to be positioned in a region corresponding to the three-dimensional structure.
前記固化工程は、前記層毎に行うことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法。   The said solidification process is performed for every said layer, The manufacturing method of the three-dimensional molded item as described in any one of Claim 1 thru | or 5 characterized by the above-mentioned. 前記固化工程は、前記層形成工程が全て終了した後に行うことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法。   The method for producing a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the solidifying step is performed after all the layer forming steps are completed.
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