JP2018171799A - Three-dimensional laminate molding machine - Google Patents
Three-dimensional laminate molding machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018171799A JP2018171799A JP2017072131A JP2017072131A JP2018171799A JP 2018171799 A JP2018171799 A JP 2018171799A JP 2017072131 A JP2017072131 A JP 2017072131A JP 2017072131 A JP2017072131 A JP 2017072131A JP 2018171799 A JP2018171799 A JP 2018171799A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder material
- rotation direction
- container
- screw member
- recoater
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000465 moulding Methods 0.000 title abstract 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 115
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 115
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 18
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 17
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 29
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 239000007849 furan resin Substances 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N Methanesulfonic acid Chemical compound CS(O)(=O)=O AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 aliphatic sulfonic acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- JIRHAGAOHOYLNO-UHFFFAOYSA-N (3-cyclopentyloxy-4-methoxyphenyl)methanol Chemical compound COC1=CC=C(CO)C=C1OC1CCCC1 JIRHAGAOHOYLNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N benzenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940092714 benzenesulfonic acid Drugs 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- CCIVGXIOQKPBKL-UHFFFAOYSA-M ethanesulfonate Chemical compound CCS([O-])(=O)=O CCIVGXIOQKPBKL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 229940098779 methanesulfonic acid Drugs 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 1
- 229920003987 resole Polymers 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
- Coating Apparatus (AREA)
Abstract
Description
本発明は、三次元積層造形装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional additive manufacturing apparatus.
粉体材料の層形成と、粉体材料の層における所定部分の固化とを繰り返すことにより、三次元造形物を製造する積層造形装置が知られている。 An additive manufacturing apparatus that manufactures a three-dimensional structure by repeating layer formation of a powder material and solidification of a predetermined portion in the layer of the powder material is known.
そのような積層造形装置として、例えば、粉体材料としての砂を貯留するリコータユニットと、砂を結合させるバインダを吐出するプリントヘッドユニットとを備える積層造形装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 As such an additive manufacturing apparatus, for example, an additive manufacturing apparatus including a recoater unit that stores sand as a powder material and a print head unit that discharges a binder that binds sand is proposed (for example, a patent). Reference 1).
そして、そのような積層造形装置では、リコータユニットが、移動するとともに砂を造形テーブルの上に撒いて砂層を形成した後、プリントヘッドユニットが、砂層の上にバインダを吐出・塗布して、砂層のバインダ塗布部分を固化する。 And in such a layered modeling apparatus, after the recoater unit moves and spreads sand on the modeling table to form a sand layer, the print head unit discharges and applies a binder on the sand layer, Solidify the binder coating part of the sand layer.
しかるに、特許文献1に記載の積層造形装置では、リコータユニット内部において、砂が均一に貯留されずに偏る場合がある。この場合、リコータユニットが砂を撒いて砂層を形成すると、リコータユニット内部の砂の偏りに起因して、砂層の厚みが不均一となり、精度よく造形できないおそれがある。
However, in the additive manufacturing apparatus described in
そこで、本発明は、粉体材料を精度よく層状に形成でき、造形物の精度の向上を図ることができる三次元積層造形装置を提供する。 Therefore, the present invention provides a three-dimensional additive manufacturing apparatus that can form a powder material in a layer shape with high accuracy and can improve the accuracy of a modeled object.
本発明[1]は、粉体材料を層状に形成した後、前記粉体材料の層を固めることを繰り返して造形する三次元積層造形装置であって、前記粉体材料を貯留可能であり、貯留される前記粉体材料を層状となるように排出する排出部と、前記排出部の動作を制御する制御部と、を備え、前記排出部は、前記粉体材料を貯留可能な容器と、前記容器に対して回転可能であり、前記容器内の前記粉体材料を回転軸線の延びる方向に搬送するスクリュー部材と、を備え、前記制御部は、前記スクリュー部材の回転方向を、第1の回転方向と、前記第1の回転方向と逆方向である第2の回転方向とに切り替え可能に制御する、三次元積層造形装置を含んでいる。 The present invention [1] is a three-dimensional additive manufacturing apparatus that forms a powder material in layers and then repeatedly molds the powder material layer, and can store the powder material. A discharge unit that discharges the stored powder material in a layered manner, and a control unit that controls the operation of the discharge unit, and the discharge unit includes a container capable of storing the powder material; A screw member that is rotatable relative to the container and that conveys the powder material in the container in a direction in which a rotation axis extends, and the control unit changes a rotation direction of the screw member to a first direction. A three-dimensional additive manufacturing apparatus is included that controls to be switchable between a rotation direction and a second rotation direction that is opposite to the first rotation direction.
しかるに、図3Aに示すように、排出部の容器は、粉体材料が供給されることにより、粉体材料を貯留する。容器に貯留される粉体材料は、容器に形成される供給口の近傍に偏る場合がある。そこで、図3Bに示すように、容器にスクリュー部材を設けて、粉体材料を搬送することが検討される。 However, as shown to FIG. 3A, the container of a discharge part stores powder material by supplying powder material. The powder material stored in the container may be biased near the supply port formed in the container. Then, as shown to FIG. 3B, providing a screw member in a container and conveying powder material is considered.
しかし、粉体材料をスクリュー部材により搬送すると、粉体材料の搬送方向の下流側部分に粉体材料が溜まり、容器内部において粉体材料を均一に貯留できない場合がある。 However, when the powder material is transported by the screw member, the powder material is collected in the downstream portion in the powder material transport direction, and the powder material may not be uniformly stored inside the container.
一方、上記の構成によれば、制御部が、スクリュー部材の回転方向を、第1の回転方向と、第1の回転方向と逆方向である第2の回転方向とに切り替え可能に制御する。そのため、スクリュー部材を第1の回転方向に回転させて、粉体材料を回転軸線の延びる方向の一方側から他方側に向けて搬送した後に、スクリュー部材の回転方向を第2の回転方向に切り替えて、粉体材料を回転軸線の延びる方向の他方側から一方側に搬送することができる。これにより、容器内部に粉体材料を均一に貯留することができる。その結果、排出部が粉体材料を精度よく層状に形成でき、造形物の精度の向上を図ることができる。 On the other hand, according to said structure, a control part is controlled so that the rotation direction of a screw member can be switched to a 1st rotation direction and the 2nd rotation direction opposite to a 1st rotation direction. Therefore, after rotating the screw member in the first rotation direction and conveying the powder material from one side of the direction in which the rotation axis extends to the other side, the rotation direction of the screw member is switched to the second rotation direction. Thus, the powder material can be conveyed from the other side in the direction in which the rotation axis extends to one side. Thereby, powder material can be uniformly stored inside the container. As a result, the discharge part can form the powder material in a layered shape with high accuracy, and the accuracy of the shaped article can be improved.
本発明の三次元積層造形装置によれば、粉体材料を精度よく層状に形成でき、造形物の精度の向上を図ることができる。 According to the three-dimensional layered manufacturing apparatus of the present invention, the powder material can be formed in a layered shape with high accuracy, and the accuracy of the model can be improved.
<3Dプリンタ>
図1〜図4Bを参照して、本発明の三次元積層造形装置の一実施形態としての3Dプリンタ1を説明する。
<3D printer>
With reference to FIGS. 1-4B, the
3Dプリンタ1は、3D−CADデータに基づいて造形物を造形できる装置であって、粉体材料を層状に形成した後、粉体材料の層にバインダを供給して、粉体材料の層を固めることを繰り返して造形する。
The
図1に示すように、3Dプリンタ1は、造形ユニット10と、排出部の一例としてのリコータ13と、ジェットヘッド14と、制御部20とを備えている。
(1)造形ユニット
図4Aおよび図4Bに示すように、造形ユニット10は、ジョブボックス11と、ステージ12と、支持軸18とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
(1) Modeling unit As shown in FIGS. 4A and 4B, the
ジョブボックス11は、平面視略矩形枠状を有しており、上下方向に延びている。ジョブボックス11の上端部は、開放されている。
The
ステージ12は、平面視略矩形の板状を有しており、ジョブボックス11内に配置されている。ステージ12は、上下方向に昇降可能な支持軸18の上端部に固定されている。ステージ12は、支持軸18の昇降によりジョブボックス11内において上下方向に移動可能である。
(2)リコータ
図3Cおよび図4Bに示すように、リコータ13は、粉体材料を貯留可能であり、貯留される粉体材料を、ステージ12上に層状となるように排出するように構成される。リコータ13は、ステージ12に対して間隔を空けて平行な状態で、ステージ12の上方を通過するようにステージ12の面方向の一方向に移動可能である。なお、以下において、リコータ13が移動可能な方向を横方向(X方向)とし、横方向および上下方向の両方向と直交する方向を縦方向(Y方向)とする。
The
(2) Recoater As shown in FIGS. 3C and 4B, the
図2および図3Aに示すように、リコータ13は、容器15と、ブレード16と、スクリュー部材21とを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3A, the
容器15は、粉体材料を貯留可能である。容器15は、下底が上底より短い断面台形状を有しており、縦方向に延びている。容器15は、縦方向に互いに間隔を空けて配置される第1側壁15Aおよび第2側壁15Bと、横方向に互いに間隔を空けて配置される第3側壁15Cおよび第4側壁15Dと、容器15の下端部に位置する底壁15Eと、容器15の上端部に位置する上壁15Fとを備える。
The
図3Aに示すように、第1側壁15Aは、縦方向における容器15の一端部に位置する。第2側壁15Bは、縦方向における容器15の他端部に位置する。
As shown in FIG. 3A, the
図2に示すように、第3側壁15Cは、横方向における容器15の一端部に位置する。第3側壁15Cは、第1側壁15Aの横方向の一端部と、第2側壁15Bの横方向の一端部とを連結する。第3側壁15Cの下端部は、底壁15Eと間隔を隔てて位置する。
As shown in FIG. 2, the third side wall 15C is located at one end of the
第4側壁15Dは、横方向における容器15の他端部に位置する。第4側壁15Dは、第1側壁15Aの横方向の他端部と、第2側壁15Bの横方向の他端部とを連結する。
底壁15Eは、第1側壁15Aの下端部と、第2側壁15Bの下端部とを連結する。底壁15Eは、第4側壁15Dの下端部と連続する一方、第3側壁15Cの下端部と間隔を隔てて位置する。
The
第3側壁15Cの下端部と、底壁15Eの横方向一端部と、第1側壁15Aおよび第2側壁15Bとで、粉体材料を排出するための排出口17を区画する。排出口17は、第3側壁15Cの下方に位置する。排出口17は、容器15の内外を連通する。排出口17は、縦方向に延びる。排出口17の縦方向の寸法は、ステージ12の縦方向の寸法と略同じである。
The lower end of the third side wall 15C, the one end in the lateral direction of the
上壁15Fは、第1側壁15Aの上端部と、第2側壁15Bの上端部とを連結する。上壁15Fは、第3側壁15Cの上端部と、第4側壁15Dの上端部とを連結する。
The
図1に示すように、上壁15Fは、粉体材料の供給を受け入れる供給口19を有する。供給口19は、縦方向における上壁15Fの一端部に位置する。供給口19は、図示しないが、粉体材料が収容されるタンクに接続されている。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、ブレード16は、容器15内に配置されている。ブレード16は、容器15に貯留される粉体材料が、所望せずに流出することを規制する。また、ブレード16は、所望のタイミングで粉体材料が排出口17から排出されるように振動可能である。ブレード16は、側面視L字状を有しており、プレート16Aと、突出部16Bとを有している。
As shown in FIG. 2, the
プレート16Aは、第3側壁15Cに沿うように配置されている。突出部16Bは、第3側壁15Cにおける排出口17の上方近傍に位置する。突出部16Bは、プレート16Aの下端部から、第4側壁15Dに向かって突出している。突出部16Bの遊端部(プレート16Aと反対側の端部)は、第4側壁15Dに対して、横方向に間隔を隔てて配置されている。横方向における突出部16Bの遊端部と第4側壁15Dとの間の間隔Lは、例えば、0.3mm以上、好ましくは、0.7mm以上、例えば、6.0mm以下、好ましくは、1.5mm以下である。
The
図3Aに示すように、スクリュー部材21は、容器15内の粉体材料を縦方向(回転軸線の延びる方向の一例)に搬送するように構成される。スクリュー部材21は、容器15内に配置される。スクリュー部材21は、軸部22と、スクリュー羽根23とを備える。
As shown in FIG. 3A, the
軸部22は、縦方向に延びる略円柱形状を有する。縦方向における軸部22の両端部は、第1側壁15Aおよび第2側壁15Bに回転可能に支持される。
The
スクリュー羽根23は、軸部22の周面に設けられており、第1側壁15Aと第2側壁15Bとの間に位置する。スクリュー羽根23は、縦方向の一方側から他方側に向かって、右巻き(時計回り)に延びる螺旋形状を有する。
The
スクリュー部材21は、縦方向に延びる軸線を中心として、容器15に対して回転可能である。詳しくは、スクリュー部材21は、第1の回転方向と、第1の回転方向と逆方向である第2の回転方向とに回転可能である。スクリュー部材21は、第1の回転方向に回転したときに、容器15内の粉体材料を縦方向(軸線の延びる方向の一例)の一方側から他方側に向かって搬送する。スクリュー部材21は、第2の回転方向に回転したときに、容器15内の粉体材料を縦方向の他方側から一方側に向かって搬送する。
The
(3)粉体材料
図3Cに示すように、粉体材料は、リコータ13の容器15に貯留される。詳しくは、粉体材料は、容器15内部において、ブレード16の突出部16Bよりも上側の空間に貯留される。粉体材料は、特に制限されず、三次元積層造形に適用可能な公知の造形材料が挙げられる。粉体材料として、例えば、鋳物砂、樹脂粒子、セラミックス粒子、ガラス粉末などが挙げられ、好ましくは、鋳物砂が挙げられる。
(3) Powder Material As shown in FIG. 3C, the powder material is stored in the
鋳物砂として、例えば、砂(後述)と硬化剤(後述)との混合砂、図8に示す鋳物砂2などが挙げられ、好ましくは、図8に示す鋳物砂2が挙げられる。
As the foundry sand, for example, a mixed sand of sand (described later) and a curing agent (described later), the
図8に示すように、鋳物砂2は、砂3と、砂3を被覆する樹脂硬化物を含有する表面改質層4と、表面改質層4の表面に付着する硬化剤からなる硬化剤層5とを備える。
As shown in FIG. 8, the
砂3として、例えば、天然珪砂、人工砂が挙げられる。 Examples of the sand 3 include natural silica sand and artificial sand.
表面改質層4が含有する樹脂硬化物として、例えば、フラン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、レゾール型フェノール樹脂などが挙げられ、耐熱性の観点から好ましくは、フラン樹脂が挙げられる。 Examples of the cured resin contained in the surface modification layer 4 include furan resins, phenol resins, epoxy resins, silicone resins, and resol type phenol resins. From the viewpoint of heat resistance, furan resins are preferable.
硬化剤層5の硬化剤は、例えば、後述するバインダを硬化させる酸触媒を含む。酸触媒として、例えば、脂肪族スルホン酸(例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸など)、芳香族スルホン酸(例えば、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸など)、無機酸(例えば、硫酸、リン酸、塩酸など)、カルボン酸(例えば、マレイン酸、シュウ酸など)などが挙げられる。酸触媒は、単独使用または2種類以上併用することができる。
The curing agent of the
鋳物砂2は、砂と、上記の樹脂硬化物に対応する樹脂組成物とを混合した後、硬化剤を添加することにより調製できる。
The
(4)ジェットヘッド
図5Aおよび図5Bに示すように、ジェットヘッド14は、ステージ12上に形成される粉体材料の層にバインダを供給するように構成される。ジェットヘッド14は、図示しないが、バインダを収容するバインダタンクに接続されており、バインダタンクからバインダが補給される。ジェットヘッド14は、ステージ12に対して間隔を空けて平行な状態で、ステージ12の上方を通過するように、縦方向および横方向に移動可能である。
(4) Jet Head As shown in FIGS. 5A and 5B, the
バインダは、粉体材料を固めることができれば特に制限されない。バインダとして、例えば、フラン樹脂組成物、フェノール樹脂組成物、アルカリフェノール樹脂組成物などが挙げられ、好ましくは、フラン樹脂組成物などが挙げられる。 The binder is not particularly limited as long as the powder material can be hardened. As a binder, a furan resin composition, a phenol resin composition, an alkali phenol resin composition etc. are mentioned, for example, Preferably, a furan resin composition etc. are mentioned.
(5)制御部
図1に示すように、制御部20は、リコータ13およびジェットヘッド14の動作を制御するように構成される。また、制御部20は、スクリュー部材21の回転方向を、第1の回転方向と、第2の回転方向とに切り替え可能である(図3A〜図3B参照)。制御部20は、リコータ13およびジェットヘッド14のそれぞれと電気的に接続される。また、制御部20は、外部から送信される3D−CADデータを受信可能である。
(5) Control Unit As shown in FIG. 1, the
(6)3Dプリンタによる造形
次に、図3A〜図7Bを参照して、3Dプリンタ1における造形方法を説明する。
(6) Modeling by 3D printer Next, the modeling method in the
3Dプリンタ1における造形方法は、容器15内の粉体材料を略均一にする準備工程(図3A〜図3B参照)と、粉体材料を層状に形成する層形成工程(図4Aおよび図4B参照)と、粉体材料の層にバインダを供給して、粉体材料の層を固めるバインダ供給工程(図5Aおよび図5B参照)とを含む。そして、少なくとも層形成工程とバインダ供給工程とを繰り返して、造形物を製造する(図6A〜図7B参照)。
The modeling method in the
(6−1)準備工程
図3Aに示すように、準備工程では、まず、粉体材料を、供給口19を介して容器15に供給する。そして、制御部20は、粉体材料の供給後に、容器15の内部において粉体材料が均一となるように、スクリュー部材21を第1の回転方向R1に回転させた後、スクリュー部材21を第2の回転方向R2に回転させる。
(6-1) Preparation Step As shown in FIG. 3A, in the preparation step, first, the powder material is supplied to the
詳しくは、制御部20は、粉体材料の供給開始から第1の時間T1が経過するまで、スクリュー部材21を第1の回転方向R1に回転させる。これにより、スクリュー部材21は、供給口19の下方に堆積する粉体材料を、縦方向の他方側に向かって搬送する。
Specifically, the
第1の時間T1は、第1の回転方向に回転するスクリュー部材21が、容器15の内部において、縦方向の一端部に位置する粉体材料を、縦方向の他端部まで搬送可能な時間である。
The first time T1 is a time during which the
次いで、図3Bに示すように、制御部20は、第1の時間T1が経過後、スクリュー部材21の回転方向を、第1の回転方向R1を第2の回転方向R2に切り替える。そして、制御部20は、回転方向の切り替えから第2の時間T2が経過するまで、スクリュー部材21を第2の回転方向R2に回転させる。これにより、スクリュー部材21は、容器15の内部において、縦方向の他端部に溜まる粉体材料を、均一となるように、縦方向の一方側に向かって搬送する。
Next, as illustrated in FIG. 3B, the
第2の時間T2は、第2の回転方向に回転するスクリュー部材21が、容器15の内部において、縦方向の他端部に溜まる粉体材料を均一となるように搬送可能な時間である。
The second time T2 is a time during which the
その後、制御部20は、必要により、スクリュー部材21の回転方向を、第2の回転方向R2から第1の回転方向R1に切り替えて、上記の動作を繰り返す。
Thereafter, the
以上によって、図3Cに示すように、容器15の内部において粉体材料が略均一となり、リコータ13の準備が完了する。
As described above, as shown in FIG. 3C, the powder material becomes substantially uniform inside the
(6−2)層形成工程
次いで、図4Aおよび図4Bに示すように、層形成工程では、制御部20は、ブレード16を僅かに振動させながら、粉体材料を貯留するリコータ13を横方向に移動させる。すると、リコータ13は、粉体材料を排出口17からステージ12上に層状となるように排出する(図2参照)。これにより、ステージ12上に、第1粉体材料層25(粉体材料の層)が形成される。
(6-2) Layer Formation Step Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, in the layer formation step, the
(6−3)バインダ供給工程
次いで、図5Aおよび図5Bに示すように、バインダ供給工程では、制御部20は、受信した3D−CADデータに基づいて、ジェットヘッド14により、第1粉体材料層25のうち造形物となる部分にバインダを供給する。これにより、第1粉体材料層25に、バインダが供給される第1供給部分26が形成される。第1供給部分26では、供給されたバインダが粉体材料を互いに接着する。これにより、第1供給部分26が固められる。
(6-3) Binder Supply Process Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, in the binder supply process, the
なお、制御部20は、バインダ供給工程と同時に、上記した準備工程を実施することができる。つまり、ジェットヘッド14が第1粉体材料層25にバインダを供給する間に、容器15に粉体材料を補給し、容器15内部において粉体材料を略均一とすることができる。
In addition, the
(6−4)層形成工程およびバインダ供給工程の繰り返し
次いで、図6Aに示すように、ステージ12が、第1粉体材料層25の厚み分下降した後、リコータ13が、第1粉体材料層25上に、再度、粉体材料を層状となるように排出して、第2粉体材料層27(粉体材料の層)を形成する。その後、図6Bに示すように、ジェットヘッド14が、第2粉体材料層27のうち砂型となる部分に、バインダを供給して、第2供給部分28を形成する。
(6-4) Repeating Layer Formation Step and Binder Supply Step Next, as shown in FIG. 6A, after the
同様に、図7Aに示すように、リコータ13による粉体材料の層形成、および、ジェットヘッド14によるバインダの供給を順次繰り返す。粉体材料の層形成がn回繰り返された場合、第1粉体材料層25〜第n粉体材料層が順次積層され、第1供給部分26〜第n供給部分が順次形成される。
Similarly, as shown in FIG. 7A, the powder material layer formation by the recoater 13 and the binder supply by the
その後、図7Bに示すように、粉体材料の層において、バインダが供給されていない部分を除去する。 Thereafter, as shown in FIG. 7B, the portion of the powder material layer where the binder is not supplied is removed.
以上によって、造形物30が製造される。なお、図7Aでは、便宜上、造形物30の表面が段差を有するように示されているが、実際には、造形物30の表面は、図7Bに示すように、略平滑に形成されている。
The molded
(7)作用効果
図3A〜図3Cに示すように、3Dプリンタ1では、制御部20が、スクリュー部材21の回転方向を、第1の回転方向R1と第2の回転方向R2とに切り替え可能に制御する。そのため、スクリュー部材21を第1の回転方向R1に回転させて、粉体材料を縦方向の他方側に搬送した後に、スクリュー部材21の回転方向を第2の回転方向R2に切り替えて、粉体材料を縦方向の一方側に搬送することができる。そのため、容器15の内部に粉体材料を均一に貯留することができる。また、容器15の内部において粉体材料が循環するので、粉体材料が、長期間排出されることなく滞留することを抑制できる。その結果、リコータ13が粉体材料を精度よく層状に形成でき、造形物の精度の向上を図ることができる。
(7) Effects As shown in FIGS. 3A to 3C, in the
<変形例>
上記の実施形態では、第1の時間T1の開始のタイミング(つまり、スクリュー部材21の第1の回転方向R1の開始のタイミング)が、粉体材料の容器15に対する供給開始と同時であるが、第1の時間T1の開始のタイミングは、これに限定されない。例えば、粉体材料の容器15に対する供給が完了した後に、第1の時間T1を開始して、スクリュー部材21を第1の回転方向R1に回転させてもよい。
<Modification>
In the above embodiment, the start timing of the first time T1 (that is, the start timing of the first rotation direction R1 of the screw member 21) is the same as the start of supply of the powder material to the
上記の実施形態では、第1の時間T1が経過後、スクリュー部材21の回転方向を第2の回転方向R2に切り替えるが、回転方向の切り替えのタイミングは、これに限定されない。例えば、第1の回転方向R1と第2の回転方向R2との切り替えの間に、スクリュー部材21の回転を所定時間停止させてもよい。詳しくは、第1の時間T1が経過後、スクリュー部材21の回転を一旦停止した後、スクリュー部材21を第2の回転方向R2に回転させることができる。
In the above embodiment, the rotation direction of the
上記の実施形態では、制御部20が、時間を基準として、スクリュー部材21の回転方向の切り替えを制御するが、制御部20の制御は、これに限定されない。例えば、制御部20は、センサの検知結果に基づいて、スクリュー部材21の回転方向の切り替えを制御してもよい。
In said embodiment, although the
このような変形例では、図3Bにおいて仮想線で示すように、3Dプリンタ1が、さらに、センサ50を備える。また、容器15の上壁15Fは、センサ50が容器15内の粉体材料を検知するためのセンサ開口51を有する。センサ開口51は、縦方向における上壁15Fの他端部に位置する。
In such a modification, the
そして、センサ50が、センサ開口51を介して、容器15の内部における縦方向の他方側部分に溜まる粉体材料の量が所定量を超えたことを検知すると、制御部20が、スクリュー部材21の回転方向を、第1の回転方向R1から第2の回転方向R2に切り替える。なお、センサ50が、センサ開口51を介して、容器15の内部における縦方向の他方側部分に粉体材料があることを検知した後、スクリュー部材21の第1の回転方向R1への回転を所定時間維持し、次いで、スクリュー部材21の回転方向を第2の回転方向R2に切り替えることもできる。
When the
上記の実施形態では、3Dプリンタ1が、粉体材料の層にバインダを供給して固めるインクジェットタイプの三次元積層造形装置であるが、三次元積層造形装置は、これに限定されない。三次元積層造形装置は、粉体材料の層を溶融または焼結することにより固める溶融または焼結タイプの三次元積層造形装置であってもよい。この場合、三次元積層造形装置は、ジェットヘッド14に代えて、粉体材料を溶融可能な溶融部または粉体材料を焼結可能な焼結部を備える。
In the above embodiment, the
これらによっても、上記の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。なお、これら実施形態および変形例は、適宜組み合わせることができる。 Also by these, the same effect as said embodiment can be show | played. These embodiments and modifications can be combined as appropriate.
1 3Dプリンタ
13 リコータ
15 容器
20 制御部
21 スクリュー部材
R1 第1の回転方向
R2 第2の回転方向
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記粉体材料を貯留可能であり、貯留される前記粉体材料を層状となるように排出する排出部と、
前記排出部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記排出部は、
前記粉体材料を貯留可能な容器と、
前記容器に対して回転可能であり、前記容器内の前記粉体材料を回転軸線の延びる方向に搬送するスクリュー部材と、を備え、
前記制御部は、前記スクリュー部材の回転方向を、第1の回転方向と、前記第1の回転方向と逆方向である第2の回転方向とに切り替え可能に制御することを特徴とする、三次元積層造形装置。
After forming the powder material in layers, a three-dimensional additive manufacturing apparatus that repeatedly forms by solidifying the powder material layer,
A discharge unit capable of storing the powder material, and discharging the stored powder material in a layered manner;
A control unit for controlling the operation of the discharge unit,
The discharge part is
A container capable of storing the powder material;
A screw member that is rotatable relative to the container, and that conveys the powder material in the container in a direction in which a rotation axis extends.
The control unit controls the rotation direction of the screw member to be switchable between a first rotation direction and a second rotation direction that is opposite to the first rotation direction. Original additive manufacturing equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017072131A JP6879802B2 (en) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Three-dimensional laminated modeling equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017072131A JP6879802B2 (en) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Three-dimensional laminated modeling equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018171799A true JP2018171799A (en) | 2018-11-08 |
JP6879802B2 JP6879802B2 (en) | 2021-06-02 |
Family
ID=64108098
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017072131A Active JP6879802B2 (en) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Three-dimensional laminated modeling equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6879802B2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009279928A (en) * | 2008-04-21 | 2009-12-03 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Laminate molding apparatus |
JP2015137144A (en) * | 2014-01-20 | 2015-07-30 | 株式会社カワタ | Particulate matter feeding device |
JP2015178245A (en) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | シーメット株式会社 | Powder material feeder of three-dimensional shaping apparatus |
JP2015193134A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 日本電子株式会社 | Three-dimensional laminate modeling apparatus |
WO2016151783A1 (en) * | 2015-03-24 | 2016-09-29 | 技術研究組合次世代3D積層造形技術総合開発機構 | Powder supplying device, method for controlling powder supplying device, program for controlling powder supplying device, and three-dimensional shaping device |
-
2017
- 2017-03-31 JP JP2017072131A patent/JP6879802B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009279928A (en) * | 2008-04-21 | 2009-12-03 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Laminate molding apparatus |
JP2015137144A (en) * | 2014-01-20 | 2015-07-30 | 株式会社カワタ | Particulate matter feeding device |
JP2015178245A (en) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | シーメット株式会社 | Powder material feeder of three-dimensional shaping apparatus |
JP2015193134A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 日本電子株式会社 | Three-dimensional laminate modeling apparatus |
WO2016151783A1 (en) * | 2015-03-24 | 2016-09-29 | 技術研究組合次世代3D積層造形技術総合開発機構 | Powder supplying device, method for controlling powder supplying device, program for controlling powder supplying device, and three-dimensional shaping device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6879802B2 (en) | 2021-06-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US12070905B2 (en) | 3D reverse printing method and device | |
JP6270353B2 (en) | Three-dimensional structure and support forming method | |
US7531117B2 (en) | Method for constructing patterns in a layered manner | |
US6147138A (en) | Method for manufacturing of parts by a deposition technique | |
KR102021406B1 (en) | Method for producing a moulded body and device | |
CN105665632B (en) | A kind of adaptive sand mold 3D printing manufacturing process and device | |
JP6448004B2 (en) | Three-dimensional additive manufacturing apparatus and three-dimensional additive manufacturing method | |
JP4785333B2 (en) | Parts production method by deposition method | |
US20210245430A1 (en) | Three Dimensional Printing Apparatus And A Method | |
US20200269320A1 (en) | Molding method and apparatus, particularly applicable to metal and/or ceramics | |
WO2015141782A1 (en) | Print head unit, three-dimensional additive layer manufacturing device, three-dimensional additive layer manufacturing method, and manufacturing product | |
CN107321917A (en) | A kind of many material sand mold 3D printing manufacturing process | |
JP2005297325A (en) | Three-dimensionally shaping method and three-dimensionally shaped article | |
JP2018024183A (en) | Three-dimensional molding system and three-dimensional molding method | |
US12134229B2 (en) | Method and apparatus for producing 3D moldings by means of a layering technique, and recoater with vacuum closure | |
EP2764934B1 (en) | Method for manufacturing an element of a plurality of casting mold elements and casting method for manufacturing and system for casting a 3-dimensional object | |
JP2018171799A (en) | Three-dimensional laminate molding machine | |
US20210354369A1 (en) | Shell and fill fabrication for three-dimensional (3d) printing | |
JP7328024B2 (en) | Three-dimensional modeling apparatus, three-dimensional object modeling method, program, and computer-readable storage medium | |
Adefuye et al. | Additive manufacturing and sand-casting foundries practices in Nigeria | |
EP3640030A1 (en) | Filler material device for three-dimensional printing | |
US20220126371A1 (en) | Method for high temperature heat treating of metal objects formed in a metal drop ejecting three-dimensional (3d) object printer | |
JP2011143475A (en) | Parts producing method by deposition method | |
KR20200080182A (en) | Metal 3d printing apparatus and metal 3d printing method | |
JP2021094728A (en) | Laminate molding method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200325 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210224 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210302 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210414 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210427 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210430 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6879802 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |