JP2019142148A - 造形装置、造形方法および造形システム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態として、熱溶解積層法(FFF)により三次元造形物を造形する三次元造形装置について説明する。なお、本実施形態における三次元造形装置は、熱溶解積層法(FFF)を用いたものに限定されるものではなく、造形手段により載置台の載置面上に積層して三次元造形物を造形する任意の造形方法を用いたものであってもよい。
Metal Oxide Semiconductor)センサなどの撮像素子と、を備えたカメラが例示される。
図4は、下層を加熱する動作の一例を示す模式図である。以下、一実施形態として、レーザを用いて加熱する方法について説明する。
以下、図12を参照しながら、適切な再加熱の範囲および再加熱の条件を設定することにより、造形物の積層強度の向上および造形材料の品質の維持の両立を図るための三次元造形装置1の構成について、より詳細に説明する。
続いて、一実施形態における三次元造形装置1の処理および動作について説明する。図14は、一実施形態に係る造形処理を示すフロー図である。
図10を参照して説明したように、再溶融部RMを意図的に狭めることにより、内側で積層間の密着性を向上させることができる一方で、三次元造形物Mの外形を乱すことがないので、造形品質の維持を図ることができる。そこで、本実施形態では、造形データに基づいて、加熱される下層の加熱量を調節するように制御する。例えば、下層のうち、溶融させる領域(再溶融部RM)と溶融させない領域(外周部)とでは、異なる加熱量で制御する。また、再溶融部RMであっても、その位置に応じて、加熱量を制御してもよい。
図11を参照して説明したように、三次元造形装置1は、三次元造形物Mの形状外周部の強度の向上を目的として、下層Ln−1の外周部を含めて再加熱し、再溶融部RMを可能な限り広げることができる。しかしながら、外周部を含めて再溶融しようとした場合に、再加熱によって炭化温度を超えて下層が加熱されてしまい、フィラメントFMが炭化してしまう虞がある。
図19は、一実施形態に係る下層再溶融処理を示すフロー図である。以下、図19を参照しながら、図14のステップS12に対応する、1層分の下層再溶融処理について、より詳細に説明する。
図19を参照して下層再溶融処理について説明したが、図19に示す処理は、造形データに基づいて適切な再加熱条件を事前に算出する、所謂、フィードフォワード形式での温度制御に対応する。図21は、他の実施形態に係る下層再溶融処理を示すフロー図である。以下、図21を参照しながら、図14のS12で、下層再溶融処理について、温度センサ104による測定結果に基づいてフィードバック形式で温度制御する場合について説明する。
続いて、実施形態の変形例Aについて上記の実施形態と異なる点を説明する。図22は、一実施形態における下層加熱の動作を示す模式図である。
続いて、実施形態の変形例Bについて、上記の実施形態と異なる点を説明する。図23は、一実施形態における下層加熱の動作を示す模式図である。
続いて、実施形態の変形例Cについて、上記の実施形態の変形例Bと異なる点を説明する。図24は、一実施形態における下層加熱の動作を示す模式図である。
続いて、実施形態の変形例Dについて、上記の実施形態と異なる点を説明する。図25は、一実施形態における下層加熱の動作を示す模式図である。
続いて、実施形態の変形例Eについて、上記の実施形態と異なる点を説明する。
続いて、実施形態の変形例Fについて、上記の実施形態の変形例Eと異なる点を説明する。
続いて、実施形態の変形例Gについて、上記の実施形態と異なる点を説明する。図31は、一実施形態における造形および表面処理動作を示す模式図である。
上記実施形態の三次元造形装置1(造形装置の一例)の吐出モジュール10(吐出手段の一例)は、溶融したフィラメント(造形材料の一例)を吐出して、造形材料層を形成する。三次元造形装置1の加熱モジュール20(加熱手段の一例)は、形成された造形材料層を加熱する。吐出モジュール10は、加熱された造形材料層に対し、溶融したフィラメントを吐出することで、造形材料層を積層させて造形する。上記実施形態によると、再溶融し造形材料層(下層)にフィラメントを吐出して造形材料層(上層)を積層させることで、層間の材料が混ざり合うので、造形物における積層方向の強度を向上させることができる。また、上層を積層させる処理により、外形の視認性に影響を与えることなく、造形することができる。
3 造形テーブル
10 吐出モジュール
18 吐出ノズル
20、20´、20´´ 加熱モジュール
21 レーザ光源
28 加熱プレート
28´ タップノズル
37 クリーニングブラシ
38 ダストボックス
39 側面冷却部
41 アシスト機構
100 制御部
110 加熱制御部
112 造形データ解析部
114、116、118 各軸座標検知部
RS 回転ステージ
Claims (12)
- 造形材料で形成された第1の造形材料層を加熱する加熱手段と、
加熱された第1の造形材料層に対し、溶融した造形材料を吐出して、第2の造形材料層を積層する吐出手段と、
前記第1の造形材料層の加熱に際し、形状データに基づいて、前記第1の造形材料層が前記造形材料によって定まる所定温度以上にならないように、前記加熱手段による加熱を制御する加熱制御手段と
を有する、造形装置。 - 前記形状データは、前記第1の造形材料層の形状データおよび前記第2の造形材料層の形状データを含み、前記第1の造形材料層の周縁部を含めて、前記第1の造形材料層上の前記第2の造形材料層が上に積層される範囲が加熱される、請求項1に記載の造形装置。
- 前記第2の造形材料層下の、前記第1の造形材料層を含む1以上の造形材料層の形状データに基づいて、前記範囲内で加熱を弱める部分を決定する決定手段と、
前記加熱手段が加熱する部位の位置座標を取得する取得手段と
をさらに有し、
前記加熱制御手段は、前記加熱手段の前記位置座標に応じて、前記決定手段により決定された前記加熱を弱める部分に対する前記加熱手段の強さを制御することを特徴とする、請求項2に記載の造形装置。 - 前記決定手段は、前記第1の造形材料層における周縁部分、先細り形状の部分、微小形状部分、細線部分および肉薄の部分の少なくとも1つを、前記加熱を弱める部分として決定する、請求項3に記載の造形装置。
- 前記第1の造形材料層上の前記加熱手段により加熱されている位置の温度を計測する温度計測手段をさらに有し、
前記加熱制御手段は、前記温度計測手段により計測された温度が、前記所定温度以上にならないように前記加熱手段の強さを制御することを特徴とする、請求項3に記載の造形装置。 - 前記所定温度は、前記造形材料が炭化する温度であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の造形装置。
- 少なくとも溶融した造形材料に接した前記第1の造形材料層の領域の温度が、前記造形材料が溶融する温度以上となるように前記第1の造形材料層が加熱される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の造形装置。
- 前記加熱制御手段は、前記加熱手段の単位時間当たりの駆動時間および駆動電流を変化させることにより前記加熱手段による加熱の強さを制御することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の造形装置。
- 前記加熱手段は、非接触で前記第1の造形材料層を加熱する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の造形装置。
- 前記加熱手段は、レーザ光を照射する照射装置である、請求項9に記載の造形装置。
- 造形装置が実行する造形方法であって、
前記造形装置が、造形材料で形成された第1の造形材料層を準備するステップと、
前記造形装置が、前記第1の造形材料層を加熱するステップと、
前記造形装置が、前記加熱するステップで加熱された前記第1の造形材料層に対し、溶融した造形材料を吐出して、第2の造形材料層を積層するステップと
を含み、前記加熱するステップは、前記造形装置が、形状データに基づいて、前記第1の造形材料層が前記造形材料によって定まる所定温度以上にならないように、加熱を制御するステップを含む、造形方法。 - 造形材料で形成された第1の造形材料層を加熱する加熱手段と、
加熱された第1の造形材料層に対し、溶融した造形材料を吐出して、第2の造形材料層を積層する吐出手段と、
前記第1の造形材料層の加熱に際し、形状データに基づいて、前記第1の造形材料層が前記造形材料によって定まる所定温度以上にならないように、前記加熱手段による加熱を制御する加熱制御手段と
を有する、造形システム。
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