JP2020157754A - Manufacturing apparatus of solid molded matter, manufacturing method of solid molded matter, and material set for solid molding - Google Patents

Manufacturing apparatus of solid molded matter, manufacturing method of solid molded matter, and material set for solid molding Download PDF

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Abstract

To provide a manufacturing apparatus of a solid molded matter, which can improve molding accuracy of the solid molded matter, by suppressing deformation of the solid molded matter that is molded by heating resin particles.SOLUTION: A manufacturing apparatus of a solid molded matter comprising: layer forming means for forming a particle layer containing resin particles; first discharging means for discharging a model material capable of absorbing energy to the particle layer to form a model region; second discharging means for discharging a support material to the particle layer to form a support region; and energy imparting means for imparting the energy to the model region, in which when the energy is imparted to the model region, the resin particles in the model region, and, the resin particles in the model region and the resin particles in the support region adjacent to the model region are fused together.SELECTED DRAWING: Figure 23

Description

本発明は、立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法、及び立体造形用材料セットに関する。 The present invention relates to an apparatus for manufacturing a three-dimensional model, a method for manufacturing a three-dimensional model, and a material set for three-dimensional modeling.

強度の高い立体造形物を造形できることなどから、樹脂粒子を含む粒子層(粉末層)を固化させて造形した造形層(層状造形物)の積層を繰り返すことにより、立体造形物を造形する装置に対する関心が高まっている。粒子層が固化した造形層の積層を繰り返すことで立体造形物を造形する装置としては、例えば、HSS(High Speed Sintering)方式の装置、SLS(Selective Laser Sintering)方式の装置、BJ(Binder Jetting)方式の装置などが知られている。 Since it is possible to form a high-strength three-dimensional model, it is possible to use a device for modeling a three-dimensional model by repeatedly laminating a modeling layer (layered model) formed by solidifying a particle layer (powder layer) containing resin particles. Interest is growing. Examples of devices for forming a three-dimensional model by repeatedly laminating a modeling layer in which a particle layer is solidified include an HSS (High Speed Sintering) device, an SLS (Selective Laser Sintering) device, and a BJ (Binder Jetting). The type of device is known.

これらの中でも、HSS方式の装置は、装置自体のコスト(価格)を抑えることができることに加え、短時間で立体造形物を造形可能であるため、特に注目を集めている。
HSS方式の装置においては、例えば、インクジェットヘッドを用いてカーボンブラックなどを含む光吸収インクを粒子層の所定の位置に吐出した後、ハロゲンランプなどの光源により粒子層を加熱することで、粒子層の所定の位置を固化して造形層を造形する。そして、HSS方式の装置では、造形層の造形を繰り返して造形層を積層することにより、立体造形物を造形する。
Among these, the HSS type device has attracted particular attention because it can reduce the cost (price) of the device itself and can form a three-dimensional model in a short time.
In the HSS system device, for example, a light absorbing ink containing carbon black or the like is ejected to a predetermined position of the particle layer using an inkjet head, and then the particle layer is heated by a light source such as a halogen lamp to heat the particle layer. The shaping layer is formed by solidifying the predetermined position of. Then, in the HSS type device, the three-dimensional modeled object is modeled by repeating the modeling of the modeling layer and laminating the modeling layers.

HSS方式の装置に関しては、造形層となる領域の周囲にディテールインク(detailing agent)を吐出して、熱の拡散を抑制することにより、造形層の周りに存在する樹脂粒子の除去性を向上させる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、BJ方式の装置においては、立体造形物の平坦性を向上させる目的で、粒子層(粉体層)における立体造形物となる領域の下方に、固化していない粒子層を介して、立体造形物と分離可能な犠牲造形物を形成する技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。
Regarding the HSS type device, the detail ink (patenting agent) is discharged around the region to be the modeling layer to suppress the diffusion of heat, thereby improving the removability of the resin particles existing around the modeling layer. A technique has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
Further, in the BJ type device, for the purpose of improving the flatness of the three-dimensional model, the three-dimensional object is placed below the region of the particle layer (powder layer) to be the three-dimensional object via the unsolidified particle layer. A technique for forming a sacrificial model that can be separated from a model is known (see, for example, Patent Document 2).

本発明は、樹脂粒子を加熱して造形する立体造形物の変形を抑制して、立体造形物の造形精度を向上できる立体造形物の製造装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a three-dimensional model manufacturing apparatus capable of suppressing deformation of a three-dimensional model formed by heating resin particles and improving the modeling accuracy of the three-dimensional model.

上記の課題を解決するための手段としての本発明の立体造形物の製造装置は、
樹脂粒子を含む粒子層を形成する層形成手段と、
粒子層にエネルギーを吸収可能なモデル材を吐出してモデル領域を形成する第1の吐出手段と、
粒子層にサポート材を吐出してサポート領域を形成する第2の吐出手段と、
モデル領域にエネルギーを付与するエネルギー付与手段と、を備え、
モデル領域に対してエネルギーが付与されることにより、モデル領域における樹脂粒子同士、及び、モデル領域における樹脂粒子とモデル領域に接するサポート領域における樹脂粒子同士が融着される。
The apparatus for manufacturing a three-dimensional object of the present invention as a means for solving the above problems is
A layer forming means for forming a particle layer containing resin particles,
A first ejection means for forming a model region by ejecting a model material capable of absorbing energy into a particle layer,
A second ejection means that ejects a support material into the particle layer to form a support region, and
It is equipped with an energy applying means for applying energy to the model area.
By applying energy to the model region, the resin particles in the model region and the resin particles in the model region and the resin particles in the support region in contact with the model region are fused to each other.

本発明によれば、樹脂粒子を加熱して造形する立体造形物の変形を抑制して、立体造形物の造形精度を向上できる立体造形物の製造装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a three-dimensional model manufacturing apparatus capable of suppressing deformation of a three-dimensional model formed by heating resin particles and improving the modeling accuracy of the three-dimensional model.

図1は、従来技術の一例における造形層及びディテールインクが吐出された領域を示す概略側面図である。FIG. 1 is a schematic side view showing a modeling layer and a region where detail ink is ejected in an example of the prior art. 図2は、従来技術の他の一例における造形層と犠牲造形物を示す概略側面図である。FIG. 2 is a schematic side view showing a modeling layer and a sacrificial model in another example of the prior art. 図3は、本発明の立体造形物の製造装置におけるモデル部とサポート部の一例を示す概略側面図である。FIG. 3 is a schematic side view showing an example of a model unit and a support unit in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図4は、本発明の立体造形物の製造装置におけるモデル部とサポート部の他の一例を示す概略側面図である。FIG. 4 is a schematic side view showing another example of the model unit and the support unit in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図5は、本発明の立体造形物の製造装置におけるモデル部とサポート部の他の一例を示す概略側面図である。FIG. 5 is a schematic side view showing another example of the model unit and the support unit in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図6は、従来技術におけるモデル部の端部の一例を示す概略側面図である。FIG. 6 is a schematic side view showing an example of an end portion of the model portion in the prior art. 図7は、本発明の立体造形物の製造装置におけるモデル部の端部の一例を示す概略側面図である。FIG. 7 is a schematic side view showing an example of an end portion of a model portion in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図8は、本発明の立体造形物の製造装置におけるモデル部とサポート部の他の一例を示す概略側面図である。FIG. 8 is a schematic side view showing another example of the model unit and the support unit in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図9は、本発明の立体造形物の製造装置におけるモデル部とサポート部の他の一例を示す概略側面図である。FIG. 9 is a schematic side view showing another example of the model unit and the support unit in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図10は、本発明の立体造形物の製造装置の一実施形態における概略平面図である。FIG. 10 is a schematic plan view of an embodiment of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図11は、本発明の立体造形物の製造装置の一実施形態における概略側面図である。FIG. 11 is a schematic side view of an embodiment of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図12は、本発明の立体造形物の製造装置の一実施形態における造形部を示す概略側面図である。FIG. 12 is a schematic side view showing a modeling portion in one embodiment of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図13は、本発明の立体造形物の製造装置の一実施形態における制御部の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing an example of the configuration of the control unit in one embodiment of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図14Aは、立体造形物の造形の流れの一例を示す模式図である。FIG. 14A is a schematic view showing an example of the flow of modeling of a three-dimensional modeled object. 図14Bは、立体造形物の造形の流れの一例を示す模式図である。FIG. 14B is a schematic view showing an example of the flow of modeling of a three-dimensional modeled object. 図14Cは、立体造形物の造形の流れの一例を示す模式図である。FIG. 14C is a schematic view showing an example of the flow of modeling of a three-dimensional modeled object. 図14Dは、立体造形物の造形の流れの一例を示す模式図である。FIG. 14D is a schematic view showing an example of the flow of modeling of a three-dimensional modeled object. 図14Eは、立体造形物の造形の流れの一例を示す模式図である。FIG. 14E is a schematic view showing an example of the flow of modeling of a three-dimensional modeled object. 図14Fは、立体造形物の造形の流れの一例を示す模式図である。FIG. 14F is a schematic view showing an example of the flow of modeling of a three-dimensional modeled object. 図15は、サポート領域を形成する際の流れの一例を示す説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of a flow when forming a support region. 図16は、モデル領域及びモデル部を形成する際の流れの一例を示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of a flow when forming a model region and a model portion. 図17は、立体造形物からサポート部を除去する際の流れの一例を示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram showing an example of a flow when removing the support portion from the three-dimensional modeled object. 図18は、溶媒揮散方式を用いて形成したサポート部の一例を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an example of a support portion formed by using the solvent volatilization method. 図19は、加熱硬化方式を用いて形成したサポート部の一例を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing an example of a support portion formed by using a heat curing method. 図20は、複数の光照射手段を用いて樹脂粒子を融着させる場合の流れの一例を示す説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram showing an example of a flow when resin particles are fused by using a plurality of light irradiation means. 図21は、第1の光照射ユニットが照射する光と第2の光照射ユニットが照射する光の関係の一例を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing an example of the relationship between the light emitted by the first light irradiation unit and the light emitted by the second light irradiation unit. 図22は、造形動作を行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 22 is a flowchart showing an example of the flow of processing for performing the modeling operation. 図23は、モデル部とサポート部の界面の断面を撮影した写真である。FIG. 23 is a photograph of a cross section of the interface between the model portion and the support portion. 図24は、図9に示す立体造形物におけるモデル部とサポート部の一例を示す概略側面図である。FIG. 24 is a schematic side view showing an example of a model portion and a support portion in the three-dimensional model shown in FIG. 図25は、本発明の立体造形物の製造装置におけるモデル部とサポート部の他の一例を示す概略側面図である。FIG. 25 is a schematic side view showing another example of the model unit and the support unit in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図26は、一つの粒子層に、モデル領域及びモデル部を形成する際の流れの一例を示す説明図である。FIG. 26 is an explanatory diagram showing an example of a flow when forming a model region and a model portion in one particle layer. 図27は、立体造形物の製造装置におけるキャリッジの構造の一例を示す概略側面図である。FIG. 27 is a schematic side view showing an example of the structure of the carriage in the three-dimensional model manufacturing apparatus. 図28は、立体造形物の製造装置におけるキャリッジの一例を示す概略上面図である。FIG. 28 is a schematic top view showing an example of a carriage in a three-dimensional model manufacturing apparatus. 図29は、立体造形物の製造装置におけるキャリッジの他の一例を示す概略上面図である。FIG. 29 is a schematic top view showing another example of the carriage in the three-dimensional object manufacturing apparatus. 図30は、立体造形物の製造装置におけるキャリッジの他の一例を示す概略上面図である。FIG. 30 is a schematic top view showing another example of the carriage in the three-dimensional object manufacturing apparatus.

(立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法)
本発明の立体造形物の製造装置は、樹脂粒子を含む粒子層を形成する層形成手段と、粒子層にエネルギーを吸収可能なモデル材を吐出してモデル領域を形成する第1の吐出手段と、粒子層にサポート材を吐出してサポート領域を形成する第2の吐出手段と、モデル領域にエネルギーを付与するエネルギー付与手段と、を有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
本発明の立体造形物の製造方法は、樹脂粒子を含む粒子層を形成する層形成工程と、粒子層にエネルギーを吸収可能なモデル材を吐出してモデル領域を形成するモデル領域形成工程と、粒子層にサポート材を吐出してサポート領域を形成するサポート領域形成工程と、モデル領域にエネルギーを付与して、モデル領域における樹脂粒子同士、及び、モデル領域における樹脂粒子とモデル領域に接するサポート領域における樹脂粒子とを融着させるエネルギー付与工程と、を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
(Manufacturing equipment for 3D objects, manufacturing method for 3D objects)
The apparatus for producing a three-dimensional model of the present invention includes a layer forming means for forming a particle layer containing resin particles and a first discharging means for forming a model region by discharging a model material capable of absorbing energy into the particle layer. It has a second discharging means for forming a support region by discharging a support material into the particle layer, an energy applying means for applying energy to the model region, and further has other means as needed.
The method for producing a three-dimensional model of the present invention includes a layer forming step of forming a particle layer containing resin particles, a model region forming step of discharging a model material capable of absorbing energy into the particle layer, and forming a model region. A support region forming process in which a support material is discharged to the particle layer to form a support region, and a support region in contact with the resin particles in the model region and the resin particles in the model region and the model region by applying energy to the model region. Including an energy applying step of fusing the resin particles in the above, and further including other steps as necessary.

本発明の立体造形物の製造方法は、本発明の立体造形物の製造装置により好適に行うことができ、層形成工程は層形成手段により好適に行うことができ、モデル領域形成工程は第1の吐出手段により好適に行うことができ、サポート領域形成工程は第2の吐出手段により好適に行うことができ、エネルギー付与工程はエネルギー付与手段により好適に行うことができ、その他の工程はその他の手段により行うことができる。 The method for producing a three-dimensional model of the present invention can be suitably performed by the apparatus for producing a three-dimensional model of the present invention, the layer forming step can be preferably performed by the layer forming means, and the model region forming step is the first. The support region forming step can be preferably performed by the second discharging means, the energy applying step can be preferably performed by the energy applying means, and the other steps can be performed by the other discharging means. It can be done by means.

つまり、本発明の立体造形物の製造装置は、本発明の立体造形物の製造方法を実施することと同義である。そのため、本発明の立体造形物の製造装置に関する説明を通じて、本発明の立体造形物の製造方法の詳細についても明らかにする。 That is, the apparatus for manufacturing a three-dimensional model of the present invention is synonymous with implementing the method for manufacturing a three-dimensional model of the present invention. Therefore, the details of the method for manufacturing the three-dimensional model of the present invention will be clarified through the description of the device for manufacturing the three-dimensional model of the present invention.

また、本発明の立体造形物の製造装置は、従来技術の立体造形物の造形装置では、樹脂粒子を加熱して立体造形物を造形する際に、立体造形物が変形してしまうことにより、立体造形物の造形精度が低下する場合があるという知見に基づくものである。 Further, in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention, in the conventional three-dimensional model modeling device, when the resin particles are heated to form the three-dimensional model, the three-dimensional model is deformed. This is based on the finding that the modeling accuracy of a three-dimensional model may decrease.

従来技術においては、立体造形物における反りなどの変形を抑制する目的で、所定の予熱温度となるように加熱された粒子層を新たに形成する(リコートする)際に、予熱温度を、樹脂粒子の再結晶化温度と溶融温度の間の温度(ΔT)に制御する場合がある。この場合、粒子層を加熱して造形層を造形する際には、モデル材(例えば、光吸収インク、光吸収液体組成物)が吐出され造形層となる領域における樹脂粒子は、溶融温度以上となり融解する。融解した樹脂粒子は、立体造形物を造形している際においては、結晶化温度以下とならないため、固化(結晶化)しない。このため、従来技術においては、全ての造形層の積層を終えた後に、造形層を徐冷することにより、樹脂粒子を固化させて立体造形物の製造を行う。 In the prior art, when a particle layer heated to a predetermined preheating temperature is newly formed (recoated) for the purpose of suppressing deformation such as warpage in a three-dimensional model, the preheating temperature is set to resin particles. It may be controlled to a temperature (ΔT) between the recrystallization temperature and the melting temperature of. In this case, when the particle layer is heated to form the modeling layer, the resin particles in the region where the model material (for example, light absorbing ink, light absorbing liquid composition) is discharged and becomes the modeling layer becomes equal to or higher than the melting temperature. Melt. The melted resin particles do not solidify (crystallize) because they do not fall below the crystallization temperature when the three-dimensional model is being modeled. For this reason, in the prior art, after the lamination of all the modeling layers is completed, the modeling layers are slowly cooled to solidify the resin particles to produce a three-dimensional model.

しかしながら、上記のような従来技術の立体造形物の製造装置では、造形層を徐冷する際における造形層内の温度のムラ(造形層内の位置によって温度が異なること)により、立体造形物に反りなどの変形が生じる場合があった。
さらには、上記のような従来技術では、再結晶化温度と溶融温度との間に明確な差異がない樹脂粒子や、インクジェットヘッドの耐熱性による制限から、粒子層の予熱温度の上限に限界があり溶融温度の高い樹脂粒子を用いることが難しいという問題があった。このため、従来技術の立体造形物の造形装置においては、スーパーエンジニアリングプラスチック(スーパーエンプラ)や非晶質樹脂などで形成された樹脂粒子を用いることができないという問題があった。
However, in the above-mentioned conventional three-dimensional model manufacturing apparatus, the three-dimensional model is formed due to uneven temperature in the model layer (the temperature differs depending on the position in the model layer) when the model layer is slowly cooled. Deformation such as warpage may occur.
Furthermore, in the above-mentioned conventional technique, there is a limit to the upper limit of the preheating temperature of the particle layer due to the limitation due to the heat resistance of the resin particles and the inkjet head, which have no clear difference between the recrystallization temperature and the melting temperature. There is a problem that it is difficult to use resin particles having a high melting temperature. For this reason, there is a problem that resin particles formed of super engineering plastic (super engineering plastic), amorphous resin, or the like cannot be used in the modeling apparatus for a three-dimensional model of the prior art.

従来技術の一例である特許文献1に記載の発明においては、造形層の周りに存在する樹脂粒子の除去性を向上させる目的で、造形層となる領域の周囲にディテールインク(detailing agent)を吐出して、熱の拡散を抑制する。
ここで、図1は、従来技術の一例における造形層及びディテールインクが吐出された領域を示す概略側面図である。特許文献1におけるディテールインクは水系の液体であり、粒子層におけるディテールインクが吐出された領域33は固化しない。そのため、特許文献1の技術では、図1に示すように造形層30の周囲にディテールインクを吐出したとしても、立体造形物の変形を抑制することはできないと考えられる。
In the invention described in Patent Document 1, which is an example of the prior art, detail ink (detailing agent) is ejected around a region to be a modeling layer for the purpose of improving the removability of resin particles existing around the modeling layer. Then, the diffusion of heat is suppressed.
Here, FIG. 1 is a schematic side view showing a modeling layer and a region where detail ink is ejected in an example of the prior art. The detail ink in Patent Document 1 is an aqueous liquid, and the region 33 in which the detail ink is ejected in the particle layer does not solidify. Therefore, it is considered that the technique of Patent Document 1 cannot suppress the deformation of the three-dimensional modeled object even if the detail ink is ejected around the modeling layer 30 as shown in FIG.

また、従来技術の他の一例である特許文献2に記載の発明においては、立体造形物の平坦性を向上させるため、粒子層における立体造形物となる領域の下方に、固化していない粒子層を介して、立体造形物と分離可能な犠牲造形物を形成する。
図2は、従来技術の他の一例における造形層と犠牲造形物を示す概略側面図である。特許文献2の発明においては、造形層30の周囲に樹脂粒子が付着乃至凝集することを抑制する目的で、例えば、図2に示すように立体造形物となる領域の下方に犠牲造形物35を形成する。特許文献2における犠牲造形物35は、立体造形物に対して、固化していない(造形液が吐出されていない)粒子層31を介する位置に形成されるため、立体造形物を形成する造形層とは接していない。そのため、特許文献2の技術における犠牲造形物35は、立体造形物の変形を抑制することはできないと考えられる。
Further, in the invention described in Patent Document 2, which is another example of the prior art, in order to improve the flatness of the three-dimensional model, the unsolidified particle layer is below the region of the particle layer that becomes the three-dimensional model. A sacrificial model that can be separated from the three-dimensional model is formed through.
FIG. 2 is a schematic side view showing a modeling layer and a sacrificial model in another example of the prior art. In the invention of Patent Document 2, for the purpose of suppressing the adhesion or aggregation of resin particles around the modeling layer 30, for example, as shown in FIG. 2, the sacrificial model 35 is provided below the region to be a three-dimensional model. Form. Since the sacrificial model 35 in Patent Document 2 is formed at a position through the particle layer 31 which is not solidified (the modeling liquid is not discharged) with respect to the three-dimensional model, the model layer forming the three-dimensional model is formed. Not in contact with. Therefore, it is considered that the sacrificial model 35 in the technique of Patent Document 2 cannot suppress the deformation of the three-dimensional model.

ここで、本発明の立体造形物の製造装置は、粒子層に、エネルギーを吸収可能なモデル材を吐出してモデル領域を形成すると共に、サポート材を吐出して、サポート領域を形成する。そして、本発明の立体造形物の製造装置は、モデル領域に対してエネルギーが付与されることにより、モデル領域における樹脂粒子同士、及び、モデル領域における樹脂粒子とモデル領域に接するサポート領域における樹脂粒子同士が融着される。
こうすることにより、本発明の立体造形物の製造装置は、立体造形物を形成するモデル部となるモデル領域と、モデル部の形状を維持するためのサポート部となるサポート領域との少なくとも一部を融着させることができる。本発明の立体造形物の製造装置においては、モデル領域とサポート領域との少なくとも一部を融着させることにより、サポート部のモデル部に対する支持力を向上させることができる。
Here, in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention, a model material capable of absorbing energy is discharged to form a model region, and a support material is discharged to form a support region. Then, in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention, energy is applied to the model region, so that the resin particles in the model region and the resin particles in the model region and the resin particles in the support region in contact with the model region are in contact with each other. They are fused together.
By doing so, the manufacturing apparatus for the three-dimensional model of the present invention has at least a part of a model area as a model part for forming the three-dimensional model and a support area as a support part for maintaining the shape of the model part. Can be fused. In the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention, the supporting force of the support portion with respect to the model portion can be improved by fusing at least a part of the model region and the support region.

図3は、本発明の立体造形物の製造装置におけるモデル部とサポート部の一例を示す概略側面図である。図3に示した例においては、モデル部30の下面にサポート部200が融着されている。図3に示すように、本発明の立体造形物の製造装置の一例においては、モデル部とサポート部が融着されていることにより、サポート部の支持力によってモデル部の変形(例えば、モデル部の反りなど)が抑制されるため、立体造形物の造形精度を向上できる。
すなわち、本発明の立体造形物の製造装置は、モデル領域とサポート領域との少なくとも一部を融着させることにより、樹脂粒子を加熱して造形する立体造形物の変形を抑制して、立体造形物の造形精度を向上できる。
FIG. 3 is a schematic side view showing an example of a model unit and a support unit in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. In the example shown in FIG. 3, the support portion 200 is fused to the lower surface of the model portion 30. As shown in FIG. 3, in an example of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention, since the model portion and the support portion are fused, the model portion is deformed by the supporting force of the support portion (for example, the model portion). Since the warp of the object is suppressed, the modeling accuracy of the three-dimensional model can be improved.
That is, in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention, by fusing at least a part of the model region and the support region, deformation of the three-dimensional model formed by heating the resin particles is suppressed, and the three-dimensional model is formed. The modeling accuracy of objects can be improved.

<層形成手段、層形成工程>
層形成手段は、樹脂粒子を含む粒子層を形成する手段である。
層形成工程は、樹脂粒子を含む粒子層を形成する工程である。
層形成手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粒子を供給する機構と、供給された粒子を均しながら粒子層を形成する機構の組合せなどが挙げられる。層形成手段の詳細については、後述する。
<Layer forming means, layer forming process>
The layer forming means is a means for forming a particle layer containing resin particles.
The layer forming step is a step of forming a particle layer containing resin particles.
The layer forming means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a combination of a mechanism for supplying particles and a mechanism for forming a particle layer while leveling the supplied particles. Be done. The details of the layer forming means will be described later.

<<樹脂粒子>>
樹脂粒子とは、樹脂成分を含む粒子を意味する。なお、以下では、樹脂粒子を「樹脂粉末」又は「樹脂粉体」と称することがある。樹脂粒子は、樹脂成分の他に、必要に応じてその他の成分を含んでいてもよい。
樹脂成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、熱可塑性樹脂であることが好ましい。
<< Resin particles >>
The resin particles mean particles containing a resin component. In the following, the resin particles may be referred to as "resin powder" or "resin powder". The resin particles may contain other components in addition to the resin component, if necessary.
The resin component is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but a thermoplastic resin is preferable.

−熱可塑性樹脂−
熱可塑性樹脂とは、熱を加えると可塑化し、溶融する樹脂を意味する。
熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、液晶樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、結晶性樹脂が好ましい。また、熱可塑性樹脂としては、融解開始温度と、冷却時の再結晶温度の差が大きな樹脂が好ましい。
なお、結晶性樹脂とは、ISO3146(プラスチック転移温度測定方法、JIS K7121)に準拠した測定において、融点ピークが検出される樹脂である。
-Thermoplastic resin-
Thermoplastic resin means a resin that plasticizes and melts when heat is applied.
The thermoplastic resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include crystalline resin, non-crystalline resin and liquid crystal resin. As the thermoplastic resin, a crystalline resin is preferable. Further, as the thermoplastic resin, a resin having a large difference between the melting start temperature and the recrystallization temperature at the time of cooling is preferable.
The crystalline resin is a resin in which a melting point peak is detected in a measurement based on ISO3146 (plastic transition temperature measuring method, JIS K7121).

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアセタール(POM:Polyoxymethylene)、ポリイミド、フッ素樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the thermoplastic resin include polyolefin, polyamide, polyester, polyether, polyphenylene sulfide, polyacetal (POM: Polyoxymethylene), polyimide, fluororesin and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などが挙げられる。 Examples of the polyolefin include polyethylene (PE) and polypropylene (PP).

ポリアミドとしては、例えば、ポリアミド410(PA410)、ポリアミド6(PA6)、ポリアミド66(PA66)、ポリアミド610(PA610)、ポリアミド612(PA612)、ポリアミド11(PA11)、及びポリアミド12(PA12);並びにポリアミド4T(PA4T)、ポリアミドMXD6(PAMXD6)、ポリアミド6T(PA6T)、ポリアミド9T(PA9T)、及びポリアミド10T(PA10T)などの半芳香族性のポリアミドが挙げられる。 Examples of the polyamide include polyamide 410 (PA410), polyamide 6 (PA6), polyamide 66 (PA66), polyamide 610 (PA610), polyamide 612 (PA612), polyamide 11 (PA11), and polyamide 12 (PA12); Examples thereof include semi-aromatic polyamides such as polyamide 4T (PA4T), polyamide MXD6 (PAMXD6), polyamide 6T (PA6T), polyamide 9T (PA9T), and polyamide 10T (PA10T).

ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブタジエンテレフタレート(PBT)、ポリ乳酸(PLA)などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性を付与する点で、テレフタル酸やイソフタル酸を一部に含む芳香族を有するものが好ましい。 Examples of the polyester include polyethylene terephthalate (PET), polybutadiene terephthalate (PBT), polylactic acid (PLA) and the like. Among these, those having an aromatic component containing terephthalic acid or isophthalic acid as a part are preferable in terms of imparting heat resistance.

ポリエーテルとしては、例えば、ポリアリールケトン、ポリエーテルスルフォンなどが挙げられる。
ポリアリールケトンとしては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリアリールエーテルケトン(PAEK)、ポリエーテルエーテルケトンケトン(PEEKK)、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン(PEKEKK)などが挙げられる。
Examples of the polyether include polyaryl ketone and polyether sulfone.
Examples of the polyarylketone include polyetheretherketone (PEEK), polyetherketone (PEK), polyetherketone ketone (PEKK), polyaryletherketone (PAEK), polyetheretherketone ketone (PEEKK), and polyether. Examples thereof include ketone ether ketone ketone (PEKEKK).

熱可塑性樹脂としては、例えば、PA9Tのように2つの融点ピークを有するものでもよい。2つの融点ピークを有する熱可塑性樹脂は、高温側の融点ピーク以上の温度になると完全に溶融する。 The thermoplastic resin may have two melting point peaks, for example, PA9T. A thermoplastic resin having two melting point peaks melts completely when the temperature becomes higher than the melting point peak on the high temperature side.

また、ポリフタルアミド、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリテトラフルオロエチレンなどは、「スーパーエンジニアリングプラスチック」と称されている。
熱可塑性樹脂としては、スーパーエンジニアリングプラスチックから選択される少なくとも1種であることが好ましい。熱可塑性樹脂がスーパーエンジニアリングプラスチックであると、造形する立体造形物の引張強度、耐熱性、耐薬品性、及び難燃性を向上することができ、立体造形物を工業用途にも使用可能になる点で有利である。
Further, polyphthalamide, polyphenylene sulfide, liquid crystal polymer, polysulfone, polyether sulfone, polyetherimide, polyamideimide, polyether ether ketone, polytetrafluoroethylene and the like are referred to as "super engineering plastics".
The thermoplastic resin is preferably at least one selected from super engineering plastics. When the thermoplastic resin is a super engineering plastic, the tensile strength, heat resistance, chemical resistance, and flame retardancy of the three-dimensional model to be modeled can be improved, and the three-dimensional model can be used for industrial purposes. It is advantageous in that.

樹脂粒子の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、円柱体、多角柱体、球体などの形状が挙げられる。これらの中でも、円柱体が好ましい。 The shape of the resin particles is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include shapes such as a cylinder, a polygonal prism, and a sphere. Among these, a cylindrical body is preferable.

円柱体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、真円柱体、楕円柱体などが挙げられる。これらの中でも、真円柱体が好ましい。
なお、円柱体には、略円柱体が含まれる。ここで、略円とは、短径に対する長径の比(長径/短径)が、1以上10以下であることを意味する。また、円柱体の円形部分は、一部が欠けていてもよい。
多角柱体としては、円柱体と同様に特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、多角柱体における多角形部分の一部が欠けていてもよい。
球体としては、円柱体と同様に特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、球体の一部が欠けていてもよい。
The columnar body is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a true columnar body and an elliptical columnar body. Among these, a true cylinder is preferable.
The columnar body includes a substantially cylindrical body. Here, the substantially circle means that the ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) is 1 or more and 10 or less. Further, the circular portion of the cylinder may be partially missing.
The polygonal prism is not particularly limited as in the case of the cylinder, and can be appropriately selected depending on the intended purpose, and a part of the polygonal portion of the polygonal prism may be missing.
As with the cylindrical body, the sphere is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and a part of the sphere may be missing.

円柱体の円形部分の直径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5μm以上200μm以下が好ましい。なお、円柱体の円形部分が楕円形である場合、直径とは長径を意味する。
多角柱体の多角形部分の一辺の長さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、多角形部分を全て含むような最小の円(最小包含円)の直径が5μm以上200μm以下であることが好ましい。
球体の直径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5μm以上200μm以下であることが好ましい。
The diameter of the circular portion of the cylindrical body is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 5 μm or more and 200 μm or less. When the circular portion of the cylinder is elliptical, the diameter means the major axis.
The length of one side of the polygonal portion of the polygonal prism is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but the diameter of the smallest circle (minimum inclusion circle) including all the polygonal portions. Is preferably 5 μm or more and 200 μm or less.
The diameter of the sphere is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 5 μm or more and 200 μm or less.

円柱体の高さ、即ち対向する2つの円形部分の距離(上面−底面間の距離)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1μm以上200μm以下が好ましい。
多角柱体の高さ、即ち対向する2つの多角形部分の距離(上面−底面間の距離)としては、円柱体の高さと同様に特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1μm以上200μm以下が好ましい。
The height of the cylinder, that is, the distance between the two opposing circular portions (distance between the upper surface and the bottom surface) is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1 μm or more and 200 μm or less.
The height of the polygonal prism, that is, the distance between the two opposing polygonal portions (distance between the top surface and the bottom surface) is not particularly limited as in the height of the cylinder body, and can be appropriately selected depending on the purpose. However, it is preferably 1 μm or more and 200 μm or less.

円柱体における、対向する2つの円形部分(上面及び底面)の面積は、互いに異なっていてもよい。ただし、面積が小さいほうの円形部分の直径r1に対する面積が大きいほうの円形部分の直径r2の比(r2/r1)としては、2つの円形部分の面積に差がないほうが嵩密度を高めることができる点で、1.5以下が好ましく、1.1以下がより好ましい。
多角柱体における、対向する2つの多角形部分(上面及び底面)の面積は、互いに異なっていてもよい。ただし、多角形部分の小さいほうの面積(S1)に対する多角形部分の大きいほうの面積(S2)の比(S2/S1)としては、2つの多角形部分の面積に差がないほうが嵩密度を高めることができる点で、1に近いことが好ましい。
例えば、HSS方式の立体造形物の製造装置を用いて立体造形物を造形する際には、樹脂粒子の嵩密度を高めることにより、造形物や成形物の精度を向上させることができる。
The areas of the two opposing circular portions (top and bottom) of the cylinder may be different from each other. However, as the ratio (r2 / r1) of the diameter r2 of the circular portion having the larger area to the diameter r1 of the circular portion having the smaller area, the bulk density can be increased when there is no difference in the areas of the two circular portions. In terms of possible, 1.5 or less is preferable, and 1.1 or less is more preferable.
The areas of the two opposing polygonal portions (top and bottom) in the polygonal prism may be different from each other. However, as the ratio (S2 / S1) of the larger area (S2) of the polygonal portion to the smaller area (S1) of the polygonal portion, the bulk density should be the same if there is no difference in the areas of the two polygonal portions. It is preferably close to 1 in that it can be increased.
For example, when modeling a three-dimensional model using an HSS-type three-dimensional model manufacturing device, the accuracy of the model or model can be improved by increasing the bulk density of the resin particles.

円柱体や多角柱体などの柱体の樹脂粒子においては、嵩密度を高めるため、頂点を持たないことが好ましい。なお、頂点とは、柱体の中に存在する角の部分をいう。 It is preferable that the resin particles of a column such as a cylinder or a polygonal column do not have vertices in order to increase the bulk density. The apex means a corner portion existing in the pillar body.

<<粒子層>>
粒子層とは、樹脂粒子を含む層を意味する。なお、以下では、粒子層を「粉末層」又は「粉体層」と称することがある。
粒子層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10μm以上100μm以下であることが好ましい。
<< Particle layer >>
The particle layer means a layer containing resin particles. In the following, the particle layer may be referred to as a "powder layer" or a "powder layer".
The average thickness of the particle layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 10 μm or more and 100 μm or less.

層形成手段が粒子層を形成する際には、樹脂粒子の温度が所望の予熱温度になるように、樹脂粒子をあらかじめ加熱しておくことが好ましい。すなわち、本発明の立体造形物の製造方法においては、樹脂粒子の温度が所望の予熱温度になるように、樹脂粒子をあらかじめ加熱する予熱工程を更に含むことが好ましい。こうすることにより、エネルギー付与手段が粒子層に付与するエネルギーが小さい場合であっても、樹脂粒子同士を融着可能な温度になるように、粒子層を加熱することができる。 When the layer forming means forms the particle layer, it is preferable to preheat the resin particles so that the temperature of the resin particles becomes a desired preheating temperature. That is, in the method for producing a three-dimensional model of the present invention, it is preferable to further include a preheating step of preheating the resin particles so that the temperature of the resin particles becomes a desired preheating temperature. By doing so, even when the energy applied to the particle layer by the energy applying means is small, the particle layer can be heated so as to have a temperature at which the resin particles can be fused to each other.

予熱温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、樹脂粒子の再結晶化温度と溶融温度の間の温度であることが好ましい。予熱温度が、樹脂粒子の再結晶化温度と溶融温度の間の温度であることにより、粒子層を形成する際の樹脂粒子の流動性を保ちつつ、造形した立体造形物における反りなどの変形を抑制することができる。 The preheating temperature is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably a temperature between the recrystallization temperature and the melting temperature of the resin particles. Since the preheating temperature is a temperature between the recrystallization temperature and the melting temperature of the resin particles, the fluidity of the resin particles when forming the particle layer is maintained, and deformation such as warpage in the formed three-dimensional model is prevented. It can be suppressed.

予熱工程を行う予熱手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知のヒーター、加熱ランプ、加熱ローラなどを用いることが可能である。 The preheating means for performing the preheating step is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a known heater, heating lamp, heating roller or the like can be used.

<第1の吐出手段、モデル領域形成工程>
第1の吐出手段は、粒子層にエネルギーを吸収可能なモデル材を吐出してモデル領域を形成する手段である。
モデル領域形成工程は、粒子層にエネルギーを吸収可能なモデル材を吐出してモデル領域を形成する工程である。
<First discharge means, model area forming process>
The first ejection means is a means for forming a model region by ejecting a model material capable of absorbing energy into the particle layer.
The model region forming step is a step of forming a model region by discharging a model material capable of absorbing energy into the particle layer.

<第2の吐出手段、サポート領域形成工程>
第2の吐出手段は、粒子層にサポート材を吐出してサポート領域を形成する手段である。
サポート領域形成工程は、粒子層にサポート材を吐出してサポート領域を形成する工程である。
<Second discharge means, support area forming process>
The second ejection means is a means for ejecting the support material into the particle layer to form a support region.
The support region forming step is a step of discharging the support material into the particle layer to form the support region.

モデル部形成工程は、第1の吐出手段により好適に行うことができ、サポート領域形成手段は、第2の吐出手段により好適に行うことができる。
ここで、第1の吐出手段と第2の吐出手段は、1つの吐出手段として実現されてもよいし、別々の吐出手段として実現されてもよい。第1の吐出手段と第2の吐出手段とを1つの吐出手段により実現する場合、当該吐出手段は、モデル材を吐出する際には第1の吐出手段として機能し、サポート材を吐出する際には第2の吐出手段として機能する。なお、以下では、第1の吐出手段と第2の吐出手段とを区別しない場合には、第1の吐出手段と第2の吐出手段をまとめて、単に「吐出手段」と称することがある。
吐出手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、インクジェット方式の吐出ヘッドなどが挙げられる。
The model portion forming step can be preferably performed by the first discharging means, and the support region forming means can be preferably performed by the second discharging means.
Here, the first discharge means and the second discharge means may be realized as one discharge means or as separate discharge means. When the first discharge means and the second discharge means are realized by one discharge means, the discharge means functions as the first discharge means when the model material is discharged, and when the support material is discharged. Functions as a second discharge means. In the following, when the first discharge means and the second discharge means are not distinguished, the first discharge means and the second discharge means may be collectively referred to as "discharge means".
The ejection means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include an inkjet ejection head.

また、立体造形物の製造装置が有する吐出手段の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 Further, the number of discharge means included in the three-dimensional model manufacturing apparatus is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.

<<モデル領域>>
モデル領域は、第1の吐出手段がエネルギーを吸収可能なモデル材を粒子層に吐出して形成した領域である。モデル領域は、製造(造形)する立体造形物を3次元モデルで表した3次元データに基づいて形成することができ、例えば、3次元データを所定の間隔で輪切り(スライス)した形状となるようにしてもよい。
形成されたモデル領域は、エネルギー付与手段によりエネルギーを付与されて加熱されることによって、モデル領域における樹脂粒子同士が融着して、立体造形物の一部であるモデル部となる。言い換えると、形成されたモデル領域は、吐出されたモデル材により、効率的にエネルギーを吸収可能であるため、エネルギー付与手段によりエネルギーが付与される際に、樹脂粒子の融点以上の温度となり、樹脂粒子同士が融着して固化する。
<< Model area >>
The model region is a region formed by discharging the model material capable of absorbing energy into the particle layer by the first discharging means. The model area can be formed based on the three-dimensional data in which the three-dimensional model to be manufactured (modeled) is represented by the three-dimensional model. For example, the three-dimensional data is sliced at predetermined intervals. It may be.
The formed model region is heated by applying energy by the energy applying means, so that the resin particles in the model region are fused to each other to form a model portion which is a part of the three-dimensional model. In other words, since the formed model region can efficiently absorb energy by the discharged model material, the temperature becomes higher than the melting point of the resin particles when energy is applied by the energy applying means, and the resin The particles fuse to each other and solidify.

ここで、樹脂粒子同士を融着するとは、樹脂粒子を融点以上の温度となるように加熱することにより、樹脂粒子の融点より低い温度となった際に、樹脂粒子同士が一体となって固化することを意味する。そのため、樹脂粒子同士が融着している領域においては、樹脂粒子同士の境界(粒界)の少なくとも一部がなくなる。 Here, fusion of resin particles means that the resin particles are heated to a temperature equal to or higher than the melting point, so that the resin particles are solidified as one when the temperature becomes lower than the melting point of the resin particles. Means to do. Therefore, in the region where the resin particles are fused to each other, at least a part of the boundary (grain boundary) between the resin particles disappears.

<<<モデル材>>>
モデル材としては、エネルギーを吸収可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック等の黒色顔料を含む液体組成物、色素を含む液体組成物、金属微粒子を含む液体組成物などが挙げられる。また、液体組成物としては、インクジェットヘッドを用いて吐出可能なものが好ましく、例えば、インクなどを用いることができる。
これらの中でも、モデル材としては、エネルギー付与手段が光照射手段である場合には、光照射手段が照射した前記光を吸収することにより発熱可能なものが好ましく、例えば、上記のカーボンブラック等の黒色顔料を含む液体組成物(例えば、黒色インク)が好ましい。モデル材が黒色顔料を含む液体組成物であることにより、エネルギー付与手段が光照射手段である場合に、光照射手段が照射した光を効率的に吸収して発熱することができ、モデル領域における樹脂粒子同士の融着を容易に行うことができる。
<<< Model material >>
The model material is not particularly limited as long as it can absorb energy, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a liquid composition containing a black pigment such as carbon black, a liquid composition containing a pigment, or a metal. Examples thereof include a liquid composition containing fine particles. Further, as the liquid composition, one that can be ejected using an inkjet head is preferable, and for example, ink or the like can be used.
Among these, as the model material, when the energy applying means is a light irradiating means, it is preferable that the model material can generate heat by absorbing the light irradiated by the light irradiating means, for example, the above-mentioned carbon black or the like. A liquid composition containing a black pigment (eg, black ink) is preferred. Since the model material is a liquid composition containing a black pigment, when the energy applying means is a light irradiating means, the light irradiated by the light irradiating means can be efficiently absorbed to generate heat, and the energy can be generated in the model region. Fusion of resin particles can be easily performed.

<<サポート領域>>
サポート領域は、第2の吐出手段がサポート材を吐出して形成された領域である。サポート領域は、例えば、吐出されたサポート材が固化して樹脂粒子同士を接着することにより、モデル部の形状を維持するサポート部となる。
後述するように、本発明においては、モデル領域における樹脂粒子とサポート領域における樹脂粒子が融着されている。つまり、本発明においては、モデル領域とサポート領域との少なくとも一部が融着されているため、モデル領域が固化したモデル部とサポート領域が固化したサポート部との少なくとも一部が融着されている。こうすることにより、本発明の立体造形物の製造装置においては、サポート部のモデル部に対する支持力を向上させることができる。なお、本発明において、モデル領域とサポート領域とは、本発明の効果を阻害しない程度の割合で融着していればよく、モデル領域とサポート領域の界面に存在する樹脂粒子の全てが融着している必要はない。
<< Support area >>
The support region is a region formed by discharging the support material by the second discharging means. The support region is, for example, a support portion that maintains the shape of the model portion by solidifying the discharged support material and adhering the resin particles to each other.
As will be described later, in the present invention, the resin particles in the model region and the resin particles in the support region are fused. That is, in the present invention, since at least a part of the model area and the support area is fused, at least a part of the model part where the model area is solidified and the support part where the support area is solidified are fused. There is. By doing so, in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention, the supporting force of the support portion with respect to the model portion can be improved. In the present invention, the model region and the support region need only be fused at a ratio that does not hinder the effect of the present invention, and all the resin particles existing at the interface between the model region and the support region are fused. You don't have to.

サポート領域の位置及び形状としては、モデル領域の少なくとも一部と接するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。以下では、サポート領域の好ましい一例について説明する。 The position and shape of the support area are not particularly limited as long as they are in contact with at least a part of the model area, and can be appropriately selected depending on the purpose. In the following, a preferable example of the support area will be described.

層形成手段が第1の粒子層の上に第2の粒子層を形成する際においては、第2の吐出手段が、第2の粒子層におけるモデル領域となる予定部分と接するように、第1の粒子層におけるサポート領域を形成することが好ましい。すなわち、第2の吐出手段が、モデル領域の下側と接するように、サポート領域を形成することが好ましい。
ここで、第2の粒子層におけるモデル部となる予定部分は、例えば、立体造形物を3次元モデルで表した3次元データに基づいて、第1の粒子層を形成する際にあらかじめ特定することができる。この場合、第2の粒子層におけるあらかじめ特定した予定部分にモデル材を吐出してモデル領域を形成した際に、第1の粒子層におけるサポート領域と、第2の粒子層におけるモデル領域とが接することになる。このようにして、モデル領域とサポート領域とを融着することにより、サポート領域が固化したサポート部の支持力によって、モデル部の変形(例えば、モデル部の反りなど)が抑制できる。
上記の形態のより具体的な一例としては、例えば、図3に示すような直方体状の立体造形物を製造する場合には、モデル部30の下面にサポート部200を融着することが挙げられる。このようにモデル部30の下面にサポート部200を融着することにより、立体造形物の反りをより効果的に抑制することができる。
When the layer forming means forms the second particle layer on the first particle layer, the first discharging means comes into contact with the planned portion to be the model region in the second particle layer. It is preferable to form a support region in the particle layer of. That is, it is preferable to form the support region so that the second discharge means is in contact with the lower side of the model region.
Here, the planned portion to be the model part in the second particle layer is specified in advance when forming the first particle layer, for example, based on the three-dimensional data representing the three-dimensional model by the three-dimensional model. Can be done. In this case, when the model material is discharged to the planned portion specified in advance in the second particle layer to form the model region, the support region in the first particle layer and the model region in the second particle layer come into contact with each other. It will be. By fusing the model region and the support region in this way, deformation of the model portion (for example, warpage of the model portion) can be suppressed by the supporting force of the support portion where the support region is solidified.
As a more specific example of the above-mentioned form, for example, in the case of manufacturing a rectangular parallelepiped three-dimensional model as shown in FIG. 3, the support portion 200 may be fused to the lower surface of the model portion 30. .. By fusing the support portion 200 to the lower surface of the model portion 30 in this way, the warp of the three-dimensional model can be suppressed more effectively.

また、層形成手段が第1の粒子層の上に第2の粒子層を形成する際においては、第2の吐出手段が、第1の粒子層におけるモデル領域と接する第2の粒子層における領域にサポート領域を形成することも好ましい。すなわち、第2の吐出手段が、モデル領域の上側と接するように、サポート領域を形成することが好ましい。こうすることにより、立体造形物を造形した後に立体造形物を冷却する際などにおける、立体造形物の変形を抑制することができる。
上記の形態のより具体的な一例としては、例えば、図4に示すような直方体状の立体造形物を製造する場合には、モデル部30の上面にサポート部200を融着することが挙げられる。
Further, when the layer forming means forms the second particle layer on the first particle layer, the second ejection means is a region in the second particle layer in contact with the model region in the first particle layer. It is also preferable to form a support region. That is, it is preferable to form the support region so that the second discharge means is in contact with the upper side of the model region. By doing so, it is possible to suppress the deformation of the three-dimensional modeled object when the three-dimensional modeled object is cooled after being modeled.
As a more specific example of the above-mentioned form, for example, in the case of manufacturing a rectangular parallelepiped three-dimensional model as shown in FIG. 4, the support portion 200 may be fused to the upper surface of the model portion 30. ..

さらに、第1の吐出手段により形成されるモデル領域と、第2の吐出手段により形成されるサポート領域とが、一つの前記粒子層に形成されることも好ましい。すなわち、第2の吐出手段が、モデル領域の側面と接するように、サポート領域を形成することが好ましい。
上記の形態のより具体的な一例としては、例えば、図5に示すような直方体状の立体造形物を製造する場合には、モデル部30の側面にサポート部200を融着することが挙げられる。こうすることにより、立体造形物の反りを抑制することができる。
Further, it is also preferable that the model region formed by the first ejection means and the support region formed by the second ejection means are formed in one particle layer. That is, it is preferable to form the support region so that the second discharge means is in contact with the side surface of the model region.
As a more specific example of the above-mentioned form, for example, in the case of manufacturing a rectangular parallelepiped three-dimensional model as shown in FIG. 5, the support portion 200 may be fused to the side surface of the model portion 30. .. By doing so, it is possible to suppress the warp of the three-dimensional model.

また、モデル領域の側面と接するように、サポート領域を形成することにより、モデル部における端部(エッジ)の盛り上がりを抑制することができる。
例えば、図6に示すように、モデル領域101の側面にサポート領域を形成しない場合、エネルギー付与手段により粒子層を加熱する際に、モデル材10mを吐出したモデル領域101のみが溶融して高密度化する。このため、モデル領域101の側面にサポート領域を設けない場合には、モデル領域101とモデル領域でない領域(粒子領域)の境界に、モデル部における液体状に溶融した樹脂によるメニスカスが形成され、モデル部の端部が盛り上がるように表面が形成されるときがある。このモデル部の端部の盛り上がりは、HSS方式で立体造形物を造形する際に特に顕著になる。
これに対して、図7に示すように、モデル領域101の側面にサポート領域201を形成すると、一実施形態においては、図7の中央部に示すように、エネルギー付与手段による加熱の前にサポート領域201が固化する際に、サポート領域201(又はサポート部200)が液架橋力により高密度化(圧縮)する。このとき、図7の右部に示すように、サポート部200の圧縮に伴って、モデル部の端部も圧縮するため、図6に示した例と比べると、モデル部における端部の盛り上がりを抑制できる。
Further, by forming the support region so as to be in contact with the side surface of the model region, it is possible to suppress the swelling of the end portion (edge) in the model portion.
For example, as shown in FIG. 6, when the support region is not formed on the side surface of the model region 101, when the particle layer is heated by the energy applying means, only the model region 101 discharged with the model material 10 m is melted and has a high density. To become. Therefore, when the support region is not provided on the side surface of the model region 101, a meniscus made of a liquid melted resin in the model portion is formed at the boundary between the model region 101 and the region (particle region) that is not the model region, and the model The surface may be formed so that the ends of the portions are raised. The swelling of the end portion of this model portion becomes particularly noticeable when modeling a three-dimensional model by the HSS method.
On the other hand, when the support region 201 is formed on the side surface of the model region 101 as shown in FIG. 7, in one embodiment, as shown in the central portion of FIG. 7, the support region 201 is supported before heating by the energy applying means. When the region 201 solidifies, the support region 201 (or the support portion 200) is densified (compressed) by the liquid cross-linking force. At this time, as shown in the right part of FIG. 7, since the end part of the model part is also compressed with the compression of the support part 200, the swelling of the end part in the model part is increased as compared with the example shown in FIG. Can be suppressed.

また、第2の吐出手段が、モデル部で形成された立体造形物の表面全体にサポート部が形成されるように、サポート領域を形成することが好ましい。こうすることにより、立体造形物を造形した後に立体造形物を冷却する際などにおける、立体造形物の反りなどの変形を、より確実に抑制することができる。
上記の形態のより具体的な一例としては、例えば、図8に示すような直方体状の立体造形物を製造する場合には、モデル部30の表面全体にサポート部200を融着することが挙げられる。
Further, it is preferable that the second discharging means forms a support region so that the support portion is formed on the entire surface of the three-dimensional model formed by the model portion. By doing so, it is possible to more reliably suppress deformation such as warpage of the three-dimensional modeled object when the three-dimensional modeled object is cooled after being modeled.
As a more specific example of the above-mentioned form, for example, in the case of manufacturing a rectangular parallelepiped three-dimensional model as shown in FIG. 8, the support portion 200 is fused to the entire surface of the model portion 30. Be done.

加えて、第2の吐出手段が、モデル領域における外縁近傍領域となる領域の少なくとも一部と接するようにサポート領域を形成することが好ましい。言い換えると、モデル部で形成された立体造形物の端部と接するように、サポート領域(部)を形成することが好ましい。こうすることにより、使用するサポート材の量を抑制しつつ、立体造形物の反りを効果的に抑制できる。
上記の形態のより具体的な一例としては、例えば、図9に示すような直方体状の立体造形物を製造する場合には、モデル部30の底面側の端部にサポート部200を融着することが挙げられる。
In addition, it is preferable that the support region is formed so that the second discharge means is in contact with at least a part of the region near the outer edge in the model region. In other words, it is preferable to form a support region (part) so as to be in contact with the end portion of the three-dimensional model formed by the model portion. By doing so, it is possible to effectively suppress the warp of the three-dimensional model while suppressing the amount of the support material used.
As a more specific example of the above form, for example, in the case of manufacturing a rectangular parallelepiped three-dimensional model as shown in FIG. 9, the support portion 200 is fused to the bottom end side of the model portion 30. Can be mentioned.

<<<サポート材>>>
サポート材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。サポート材としては、樹脂粒子同士を接着可能であるものが好ましい。
ここで、樹脂粒子同士を接着するとは、吐出手段により吐出されたサポート材が固化することにより、樹脂粒子同士を固化(固定)することを意味する。そのため、樹脂粒子同士が接着されている領域(サポート部)においては、樹脂粒子同士の境界(粒界)が存在している。
<<< Support material >>
The support material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. As the support material, a material capable of adhering resin particles to each other is preferable.
Here, adhering the resin particles to each other means that the resin particles are solidified (fixed) by solidifying the support material discharged by the discharging means. Therefore, in the region (support portion) where the resin particles are adhered to each other, a boundary (grain boundary) between the resin particles exists.

また、吐出されたサポート材が固化して樹脂粒子同士を接着する際における、サポート材の固化方式としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、溶媒揮散方式、加熱硬化方式、紫外線硬化方式、硬化剤混合方式などが挙げられる。これらの中でも、溶媒揮散方式及び加熱硬化方式が好ましい。 Further, when the discharged support material is solidified and the resin particles are adhered to each other, the solidification method of the support material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, a solvent volatilization method or heating. Examples include a curing method, an ultraviolet curing method, and a curing agent mixing method. Among these, the solvent volatilization method and the heat curing method are preferable.

〔溶媒揮散方式〕
溶媒揮散方式とは、樹脂粒子同士を接着する接着成分と溶媒とを少なくとも含むサポート材を用い、サポート材の一部(例えば、溶媒)を揮発させることにより、サポート材を固化する方式である。言い換えると、溶媒揮散方式においては、第2の吐出手段が吐出したサポート材の一部が揮発して固化することで、サポート部が形成される。
サポート材の溶媒を揮発させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂粒子の予熱やエネルギー付与手段によるエネルギーの付与などにより、サポート材を加熱することが挙げられる。このように、溶媒揮散方式においては、サポート材を固化するための特別な手段を用いることなく、エネルギー付与手段などによりサポート材を固化できるため、立体造形物の製造装置の構造が複雑化することを防止できる。
[Solvent volatilization method]
The solvent volatilization method is a method in which a support material containing at least an adhesive component for adhering resin particles to each other and a solvent is used, and a part of the support material (for example, a solvent) is volatilized to solidify the support material. In other words, in the solvent volatilization method, a support portion is formed by volatilizing and solidifying a part of the support material discharged by the second discharge means.
The method for volatilizing the solvent of the support material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, the support material is heated by preheating the resin particles or applying energy by an energy applying means. Can be mentioned. As described above, in the solvent volatilization method, the support material can be solidified by an energy applying means or the like without using a special means for solidifying the support material, so that the structure of the manufacturing apparatus for the three-dimensional model is complicated. Can be prevented.

溶媒揮散方式におけるサポート材は、樹脂粒子同士を接着する接着成分と、溶媒とを含み、エネルギー吸収剤を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含む。
接着成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、可溶性高分子、水系コロイド、無機溶質などが挙げられる。可溶性高分子としては、例えば、水溶性高分子(水溶性ポリマー)、油溶性高分子(油溶性ポリマー)などが挙げられる。
溶媒としては、接着成分を溶解又は分散できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、有機溶媒などが挙げられる。
The support material in the solvent volatilization method contains an adhesive component for adhering resin particles to each other and a solvent, preferably contains an energy absorber, and further contains other components as necessary.
The adhesive component is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include soluble polymers, aqueous colloids, and inorganic solutes. Examples of the soluble polymer include a water-soluble polymer (water-soluble polymer) and an oil-soluble polymer (oil-soluble polymer).
The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the adhesive component, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include water and organic solvents.

エネルギー吸収剤としては、エネルギー付与手段が粒子層に付与するエネルギーを吸収可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック等の黒色顔料などが挙げられる。溶媒揮散方式におけるサポート材が黒色顔料を含むことにより、エネルギー付与手段が粒子層にエネルギーを付与する際に、サポート材がエネルギーを吸収して発熱するため、溶媒の揮発が促進され、より容易にサポート材が固化する。
なお、溶媒揮散方式におけるサポート材が含むエネルギー吸収剤の含有量としては、エネルギー付与手段が粒子層にエネルギーを付与する際における、サポート領域の樹脂粒子の温度が融点を超えないようにすることが好ましい。こうすることにより、サポート領域における樹脂粒子が融着してしまうことによる、サポート部の除去性の悪化を防止することができる。
The energy absorbing agent is not particularly limited as long as the energy applying means can absorb the energy applied to the particle layer, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include black pigments such as carbon black. .. Since the support material in the solvent volatilization method contains a black pigment, when the energy applying means applies energy to the particle layer, the support material absorbs the energy and generates heat, so that the volatilization of the solvent is promoted, which makes it easier. The support material solidifies.
The content of the energy absorber contained in the support material in the solvent volatilization method is such that the temperature of the resin particles in the support region does not exceed the melting point when the energy applying means applies energy to the particle layer. preferable. By doing so, it is possible to prevent deterioration of the removability of the support portion due to fusion of the resin particles in the support region.

溶媒揮散方式におけるサポート材のその他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、着色剤、分散安定剤、界面活性剤、浸透促進剤、保湿剤、防カビ剤、防腐剤、酸化防止剤、pH調整剤、増粘剤、フィラー、凝集防止剤、消泡剤などが挙げられる。
このように、溶媒揮散方式におけるサポート材は、反応性の化合物を含むことを必須としないため、保存性、及び吐出手段により吐出する際の吐出安定性に優れる。
The other components of the support material in the solvent volatilization method are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a colorant, a dispersion stabilizer, a surfactant, a penetration accelerator, a moisturizer, and a fungicide. Examples include mold agents, preservatives, antioxidants, pH regulators, thickeners, fillers, anti-aggregation agents, antifoaming agents and the like.
As described above, since the support material in the solvent volatilization method does not necessarily contain a reactive compound, it is excellent in storage stability and discharge stability when discharged by the discharge means.

また、溶媒揮散方式におけるサポート材の接着成分としては、融点及び軟化点の少なくともいずれかが、樹脂粒子の予熱温度よりも高いことが好ましい。こうすることにより、固化した後のサポート材が、樹脂粒子から付与される熱によって融解や軟化を生じることを防止できるため、サポート部の強度を向上させることができ、サポート部のモデル部に対する支持力を向上させることができる。
ここでは、軟化点とは、樹脂などの物質が温度の上昇によって軟化し,変形を始めるときの温度を意味する。通常、物質の温度を上げたとき、物質が完全に液体となる温度を融点と呼ぶが、樹脂などの物質は、明確な融点を示さないで漸次軟化して溶融状態に至り、はっきりした状態の変化を特定しにくいため、融点と区別して軟化点と呼ぶことがある。
サポート材における接着成分の軟化点は、例えば、ビカット軟化温度 A50法(JIS K 7206:1999)によって測定された値とすることができる。
Further, as the adhesive component of the support material in the solvent volatilization method, it is preferable that at least one of the melting point and the softening point is higher than the preheating temperature of the resin particles. By doing so, it is possible to prevent the support material after solidification from being melted or softened by the heat applied from the resin particles, so that the strength of the support portion can be improved and the support portion can be supported by the model portion. The power can be improved.
Here, the softening point means the temperature at which a substance such as a resin softens as the temperature rises and begins to deform. Normally, when the temperature of a substance is raised, the temperature at which the substance becomes completely liquid is called the melting point, but substances such as resins gradually soften to a molten state without showing a clear melting point, and are in a clear state. Since it is difficult to identify the change, it is sometimes called the softening point to distinguish it from the melting point.
The softening point of the adhesive component in the support material can be, for example, a value measured by the Vicat softening temperature A50 method (JIS K 7206: 1999).

加えて、溶媒揮散方式におけるサポート材の溶媒としては、沸点が樹脂粒子の予熱温度よりも低いことが好ましい。こうすることにより、樹脂粒子を予熱する場合、第2の吐出手段により吐出されたサポート材の溶媒が、樹脂粒子から付与される熱により揮発可能であるため、より容易にサポート材を固化して樹脂粒子同士を接着し、サポート部を形成することができる。サポート部の形成が容易に短時間で可能であると、立体造形物の製造装置の生産性を向上させることができる。 In addition, the solvent of the support material in the solvent volatilization method preferably has a boiling point lower than the preheating temperature of the resin particles. By doing so, when the resin particles are preheated, the solvent of the support material discharged by the second discharge means can be volatilized by the heat applied from the resin particles, so that the support material can be more easily solidified. The resin particles can be adhered to each other to form a support portion. If the support portion can be easily formed in a short time, the productivity of the three-dimensional model manufacturing apparatus can be improved.

さらに、溶媒揮散方式におけるサポート材は、上記の2つの条件を満たすもの、即ち、接着成分の融点及び軟化点の少なくともいずれかが、樹脂粒子の予熱温度よりも高く、溶媒の沸点が、樹脂粒子の予熱温度よりも低いことがより好ましい。こうすることにより、サポート部のモデル部に対する支持力を向上できるとともに、サポート部の形成が容易に短時間で可能であり、立体造形物の製造装置の生産性を向上させることができる。 Further, the support material in the solvent volatilization method satisfies the above two conditions, that is, at least one of the melting point and the softening point of the adhesive component is higher than the preheating temperature of the resin particles, and the boiling point of the solvent is the resin particles. It is more preferable that the temperature is lower than the preheating temperature of. By doing so, it is possible to improve the bearing capacity of the support portion with respect to the model portion, and it is possible to easily form the support portion in a short time, and it is possible to improve the productivity of the manufacturing apparatus for the three-dimensional model.

〔加熱硬化方式〕
加熱硬化方式とは、反応性化合物と硬化剤とを少なくとも含むサポート材を用い、サポート材を加熱することにより、硬化剤を活性化させて、反応性化合物に重合反応を生じさせることで、サポート材を固化する方式である。言い換えると、加熱硬化方式では、第2の吐出手段が吐出したサポート材が、加熱されることにより重合反応を生じて硬化することで、サポート部が形成される。
サポート材を加熱して硬化反応を生じさせる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エネルギー付与手段によるエネルギーの付与などにより、サポート材を加熱することが挙げられる。このように、加熱硬化方式においては、サポート材を固化するための特別な手段を用いることなく、エネルギー付与手段などによりサポート材を固化できるため、立体造形物の製造装置の構造が複雑化することを防止できる。また、加熱硬化方式においては、サポート材が硬化する際の体積変化が小さく、サポート部の強度をより高くできるため、サポート部のモデル部に対する支持力をより向上させることができる。
[Heat curing method]
The heat curing method uses a support material containing at least a reactive compound and a curing agent, and by heating the support material, the curing agent is activated to cause a polymerization reaction in the reactive compound to support the reaction. This is a method of solidifying the material. In other words, in the heat-curing method, the support material discharged by the second discharging means is heated to cause a polymerization reaction and is cured to form a support portion.
The method of heating the support material to cause a curing reaction is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, the support material can be heated by applying energy by an energy applying means. Can be mentioned. As described above, in the heat curing method, the support material can be solidified by an energy applying means or the like without using a special means for solidifying the support material, so that the structure of the three-dimensional model manufacturing apparatus becomes complicated. Can be prevented. Further, in the heat curing method, the volume change when the support material is cured is small, and the strength of the support portion can be increased, so that the supporting force of the support portion with respect to the model portion can be further improved.

加熱硬化方式におけるサポート材は、反応性化合物と、硬化剤とを少なくとも含み、更に必要に応じてその他の成分を含む。
反応性化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、重合性化合物などが挙げられる。重合性化合物としては、例えば、少なくとも1個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物などが挙げられる。エチレン性不飽和重合性化合物は、単官能の重合性化合物や多官能の重合性化合物、又はそれらの混合物の化学形態を有する。
また、重合性化合物としては、単官能の重合性化合物が好ましく、単官能の重合性化合物としては、例えば、不飽和カルボン酸と多価アルコール化合物とのエステル類、不飽和カルボン酸とアミン化合物とのアミド類、アクリロイルモルフォリンなどが挙げられる。つまり、加熱硬化方式におけるサポート材が単官能の重合性化合物を含むことが好ましい。こうすることにより、サポート材において架橋が生じないため、液体に対するサポート部の溶解性が高くなるため、サポート部の除去性を向上させることができる。
The support material in the heat curing method contains at least a reactive compound and a curing agent, and further contains other components if necessary.
The reactive compound is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include polymerizable compounds. Examples of the polymerizable compound include compounds having at least one ethylenically unsaturated double bond. The ethylenically unsaturated polymerizable compound has a chemical form of a monofunctional polymerizable compound, a polyfunctional polymerizable compound, or a mixture thereof.
The polymerizable compound is preferably a monofunctional polymerizable compound, and the monofunctional polymerizable compound includes, for example, esters of an unsaturated carboxylic acid and a polyhydric alcohol compound, and an unsaturated carboxylic acid and an amine compound. Amides, acryloylmorpholine, etc. That is, it is preferable that the support material in the heat curing method contains a monofunctional polymerizable compound. By doing so, since cross-linking does not occur in the support material, the solubility of the support portion in the liquid is increased, and the removability of the support portion can be improved.

また、サポート部の熱分解開始温度が、樹脂粒子の補外融解終了温度よりも高いことが好ましい。こうすることにより、サポート部が、樹脂粒子から付与される熱によって分解することを防止できるため、造形中におけるサポート部の強度の低下を抑制することができ、サポート部のモデル部に対する支持力をより維持することができる。
ここで、熱分解開始温度とは、樹脂などの物質が温度の上昇によって分解し始めるときの温度を意味する。熱分解開始温度は、例えば、プラスチックの熱重量測定方法(JIS K7120)によって測定された値とすることができる。熱分解が多段階質量減少である場合には、熱分解開始温度は、第一次開始温度とする。
また、補外融解終了温度とは、樹脂などの物質の融解が終了するときの温度を意味する。補外融解終了温度は、例えば、プラスチックの転移温度測定方法(JIS K7121)によって測定された値とすることができる。
Further, it is preferable that the thermal decomposition start temperature of the support portion is higher than the extrapolation melting end temperature of the resin particles. By doing so, it is possible to prevent the support portion from being decomposed by the heat applied from the resin particles, so that it is possible to suppress a decrease in the strength of the support portion during modeling, and the support force of the support portion with respect to the model portion can be increased. Can be more maintained.
Here, the thermal decomposition start temperature means the temperature at which a substance such as a resin starts to decompose due to an increase in temperature. The thermal decomposition start temperature can be, for example, a value measured by a method for measuring the thermal weight of plastic (JIS K7120). If the pyrolysis is a multi-step mass reduction, the pyrolysis start temperature shall be the primary start temperature.
Further, the extrapolation melting end temperature means the temperature at which the melting of a substance such as a resin is completed. The extrapolation melting end temperature can be, for example, a value measured by a plastic transition temperature measuring method (JIS K7121).

ここで、サポート部の熱分解開始温度としては、380℃より高いことがより好ましい。こうすることにより、スーパーエンジニアリングプラスチックのような高融点の樹脂粒子をより好適に用いることが可能となる。例えば、スーパーエンジニアリングプラスチックの一例であるPEEK(VICTREX社製、150PF)の補外融解終了温度は、350℃である。
また、本発明においては、サポート材がアクリロイルモルフォリンを含むことにより、サポート材が固化して形成されたサポート部の除去性を向上させることができる。
Here, the thermal decomposition start temperature of the support portion is more preferably higher than 380 ° C. By doing so, it becomes possible to more preferably use high melting point resin particles such as super engineering plastics. For example, PEEK (manufactured by VICTREX, 150PF), which is an example of super engineering plastic, has an extrapolation melting end temperature of 350 ° C.
Further, in the present invention, when the support material contains acryloylmorpholine, the removability of the support portion formed by solidifying the support material can be improved.

硬化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アゾ化合物、有機過酸化物などが挙げられる。
加熱硬化方式におけるサポート材のその他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、希釈剤、重合禁止剤、連鎖移動剤、着色剤、分散安定剤、界面活性剤、浸透促進剤、保湿剤、防カビ剤、防腐剤、酸化防止剤、pH調整剤、増粘剤、フィラー、凝集防止剤、消泡剤などが挙げられる。
The curing agent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include azo compounds and organic peroxides.
The other components of the support material in the heat curing method are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a diluent, a polymerization inhibitor, a chain transfer agent, a colorant, a dispersion stabilizer, and a surfactant. Activators, penetration promoters, moisturizers, fungicides, preservatives, antioxidants, pH regulators, thickeners, fillers, anti-aggregation agents, antifoaming agents and the like.

加熱硬化方式におけるサポート材の具体的な組成の一例を以下に示すが、加熱硬化方式におけるサポート材はこれに限定されるものではない。なお、下記のサポート材の一例は、固化後において水に可溶である(水溶性である)ため、このサポート材が固化することにより形成されたサポート部は、水に浸漬させることで容易に除去することができる。また、下記サポート材の一例は、サポート材が固化することにより形成されたサポート部の熱分解開始温度が392℃であった。
・アクリロイルモルフォリン(東京化成工業株式会社製):97質量部
・t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート(日本油脂株式会社製):2質量部
・BYK−UV3530(BYK Additives & Instruments社製):1質量部
An example of a specific composition of the support material in the heat curing method is shown below, but the support material in the heat curing method is not limited to this. Since the following example of the support material is soluble in water (water-soluble) after solidification, the support portion formed by the solidification of the support material can be easily immersed in water. Can be removed. Further, in the following example of the support material, the thermal decomposition start temperature of the support portion formed by solidifying the support material was 392 ° C.
・ Acryloylmorpholine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.): 97 parts by mass ・ t-butylperoxy-2-ethylhexyl monocarbonate (manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.): 2 parts by mass ・ BYK-UV3530 (manufactured by BYK Ads & Instruments) ): 1 part by mass

紫外線硬化方式とは、紫外線が照射されることにより硬化可能なサポート材を用い、紫外線照射手段によりサポート領域に紫外線を照射して、サポート材を硬化させて固化させる方式である。
硬化剤混合方式とは、サポート領域に対して、サポート材を硬化可能な硬化剤を吐出することにより、サポート材を硬化させて固化する方式である。
The ultraviolet curing method is a method in which a support material that can be cured by being irradiated with ultraviolet rays is used, and the support area is irradiated with ultraviolet rays by an ultraviolet irradiation means to cure and solidify the support material.
The curing agent mixing method is a method of curing and solidifying the support material by discharging a curing agent capable of curing the support material to the support region.

[サポート部の除去性]
サポート材が固化して樹脂粒子同士を接着することにより形成されたサポート部は、通常、立体造形物の造形が終了した後には、立体造形物を形成するモデル部から除去される。このため、サポート部は、立体造形物を造形が終了した後に、モデル部から除去しやすい物性を有することが好ましい。
[Removability of support part]
The support portion formed by solidifying the support material and adhering the resin particles to each other is usually removed from the model portion forming the three-dimensional model after the modeling of the three-dimensional object is completed. Therefore, it is preferable that the support portion has physical properties that can be easily removed from the model portion after the modeling of the three-dimensional object is completed.

サポート部を除去する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、立体造形物周辺に余剰に付着している粉をエアーブロー等で吹き払った後、サポート部を有する状態の立体造形物を、サポート部を選択的に溶解する液体に浸漬させる方法、サポート部を選択的に膨潤させる液体に浸漬し、サポート部の機械的強度を低下させた上で、サポート層を剥離又は破壊する方法などが挙げられる。 The method for removing the support portion is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, after blowing off excess powder adhering to the periphery of the three-dimensional model by an air blow or the like, the support portion is supported. A method of immersing a three-dimensional object having a portion in a liquid that selectively dissolves the support portion, or immersing the support portion in a liquid that selectively swells the support portion to reduce the mechanical strength of the support portion. Examples thereof include a method of peeling or breaking the support layer.

上記の方法の中でも、サポート部を有する状態の立体造形物を、サポート部を選択的に溶解する液体に浸漬させる方法が好ましい。言い換えると、サポート材が固化することにより形成されたサポート部を、樹脂粒子を溶解しない液体に浸漬させることにより除去することが好ましい。こうすることにより、サポート部の除去が容易に短時間で可能であり、立体造形物を製造する際の生産性を高めることができる。
また、サポート部を、樹脂粒子を溶解しない液体に浸漬させることにより除去する場合、液体を加熱することや、超音波振動を付与することで、より容易にサポート部を除去することができる。
Among the above methods, a method of immersing a three-dimensional model having a support portion in a liquid that selectively dissolves the support portion is preferable. In other words, it is preferable to remove the support portion formed by the solidification of the support material by immersing it in a liquid that does not dissolve the resin particles. By doing so, the support portion can be easily removed in a short time, and the productivity at the time of manufacturing the three-dimensional model can be increased.
Further, when the support portion is removed by immersing the resin particles in a liquid that does not dissolve the resin particles, the support portion can be removed more easily by heating the liquid or applying ultrasonic vibration.

サポート部を有する状態の立体造形物を、サポート部を選択的に溶解する液体に浸漬させてサポート部を除去する場合、サポート材としては、固化したサポート材が、樹脂粒子を溶解しない液体に可溶であることが好ましい。こうすることにより、サポート部の除去が容易に短時間で可能であり、立体造形物を製造する際の生産性を高めることができる。 When a three-dimensional model having a support portion is immersed in a liquid that selectively dissolves the support portion to remove the support portion, the solidified support material can be a liquid that does not dissolve resin particles. It is preferably dissolved. By doing so, the support portion can be easily removed in a short time, and the productivity at the time of manufacturing the three-dimensional model can be increased.

また、サポート部を選択的に溶解する液体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、有機溶媒などが挙げられ、安全性、コスト、及び環境負荷などの観点から、水であることが好ましい。
サポート部を選択的に溶解する液体として水を用いる場合、サポート材は、水溶性の接着成分を含むことが好ましい。水溶性の接着成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル酸、アクリルアミド、ビニルアルコール、エチレンイミン、エチレンオキシド、N−ビニル−2−ピロリドン、アクリロイルモルフォリン等の重合性化合物又はそれらの混合物、並びにそれらの重合体などが挙げられる。
The liquid that selectively dissolves the support unit is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include water, organic solvent, etc., such as safety, cost, and environmental load. From the viewpoint of, water is preferable.
When water is used as the liquid that selectively dissolves the support portion, the support material preferably contains a water-soluble adhesive component. The water-soluble adhesive component is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, acrylic acid, acrylamide, vinyl alcohol, ethyleneimine, ethylene oxide, N-vinyl-2-pyrrolidone, acryloylmorpholin. Such as polymerizable compounds or mixtures thereof, and polymers thereof.

<エネルギー付与手段、エネルギー付与工程>
エネルギー付与手段は、モデル領域にエネルギーを付与する手段である。エネルギー付与手段は、例えば、モデル領域にエネルギーを付与して、モデル領域における樹脂粒子同士、及び、モデル領域における樹脂粒子とモデル領域に接するサポート領域における樹脂粒子とを融着させる。
エネルギー付与工程は、モデル領域にエネルギーを付与して、モデル領域における樹脂粒子同士、及び、モデル領域における樹脂粒子とモデル領域に接するサポート領域における樹脂粒子とを融着させる工程である。
エネルギー付与手段としては、粒子層にエネルギーを付与して加熱可能であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光を照射する光照射手段、マイクロ波を照射するマイクロ波照射手段、電子線を照射する電子線照射手段などが挙げられる。
<Energy applying means, energy applying process>
The energy applying means is a means for applying energy to the model region. The energy applying means, for example, applies energy to the model region to fuse the resin particles in the model region, and the resin particles in the model region and the resin particles in the support region in contact with the model region.
The energy applying step is a step of applying energy to the model region to fuse the resin particles in the model region, and the resin particles in the model region and the resin particles in the support region in contact with the model region.
The energy applying means is not particularly limited as long as it can be heated by applying energy to the particle layer, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a light irradiating means for irradiating light or irradiating microwaves. Examples thereof include a microwave irradiation means for irradiating an electron beam and an electron beam irradiation means for irradiating an electron beam.

エネルギー付与手段は、例えば、粒子層におけるモデル領域にエネルギーを付与して加熱することにより、モデル領域における樹脂粒子同士を融着させ、立体造形物の一部となるモデル部を形成する。また、エネルギー付与手段は、粒子層におけるモデル領域とサポート領域の境界近傍にエネルギーを付与して加熱することにより、モデル領域における樹脂粒子とサポート領域における樹脂粒子とを融着させる。
また、エネルギー付与手段は、粒子層におけるサポート領域にエネルギーを付与して加熱することが好ましい。こうすることにより、サポート領域におけるサポート材の固化を促進され、サポート部の形成を短時間で行うことができるため、立体造形物の製造装置の生産性を向上させることができる。
The energy applying means, for example, applies energy to the model region in the particle layer and heats the model region to fuse the resin particles in the model region to form a model portion that becomes a part of the three-dimensional model. Further, the energy applying means applies energy to the vicinity of the boundary between the model region and the support region in the particle layer and heats the particles to fuse the resin particles in the model region and the resin particles in the support region.
Further, the energy applying means preferably applies energy to the support region in the particle layer to heat the particles. By doing so, the solidification of the support material in the support region is promoted, and the support portion can be formed in a short time, so that the productivity of the three-dimensional model manufacturing apparatus can be improved.

エネルギー付与手段としては、上記に挙げたものの中でも、光照射手段であることが好ましい。エネルギー付与手段が光照射手段であり、モデル材が光を吸収することにより発熱可能なものであると、効率よく短時間で立体造形物を造形することができるため、立体造形物の製造装置の生産性を向上させることができる。
光照射手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ハロゲンランプ、レーザー照射手段、LED照射手段、キセノンランプなどが挙げられる。
Among those listed above, the energy applying means is preferably a light irradiation means. If the energy applying means is a light irradiation means and the model material can generate heat by absorbing light, the three-dimensional model can be efficiently modeled in a short time. Productivity can be improved.
The light irradiation means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include halogen lamps, laser irradiation means, LED irradiation means, and xenon lamps.

ここで、光照射手段として用いることができるハロゲンランプの具体例な製品としては、例えば、ウシオ電機株式社製ラインタイプハロゲン光源 3W/mm(色温度3,000K、エネルギー密度0.04W/mm)、ウシオ電機株式社製ラインタイプハロゲン光源 3W/mm(色温度3,300K、エネルギー密度0.04W/mm)などが挙げられる。 Here, as a specific example product of the halogen lamp that can be used as the light irradiation means, for example, a line type halogen light source manufactured by Ushio, Inc. 3 W / mm (color temperature 3,000 K, energy density 0.04 W / mm 2). ), Line type halogen light source manufactured by Ushio, Inc. 3 W / mm (color temperature 3,300 K, energy density 0.04 W / mm 2 ) and the like.

また、エネルギー付与手段は、モデル領域における樹脂粒子同士の融着と、モデル領域における樹脂粒子とモデル領域に隣接するサポート領域における樹脂粒子との融着とを一括して行うことが好ましい。言い換えると、エネルギー付与手段は、モデル部の形成、及びモデル部とサポート部の融着とを、一度の走査で(まとめて)行うことが好ましい。こうすることにより、効率よく短時間で立体造形物を造形することができるため、立体造形物の製造装置の生産性を向上させることができる。 Further, it is preferable that the energy applying means collectively fuses the resin particles in the model region and the resin particles in the model region and the resin particles in the support region adjacent to the model region. In other words, the energy applying means preferably performs the formation of the model portion and the fusion of the model portion and the support portion in one scan (collectively). By doing so, the three-dimensional model can be efficiently modeled in a short time, so that the productivity of the three-dimensional model manufacturing apparatus can be improved.

ここで、立体造形物の製造装置が有するエネルギー付与手段の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
立体造形物の製造装置が、エネルギー付与手段として複数の光照射手段を有する場合、モデル領域における樹脂粒子同士の融着と、モデル領域における樹脂粒子とモデル領域に隣接するサポート領域における樹脂粒子との融着とを、異なるエネルギーの光を照射して行うことが好ましい。こうすることにより、モデル領域における樹脂粒子同士の融着と、モデル領域における樹脂粒子とモデル領域に隣接するサポート領域における樹脂粒子との融着において、それぞれに合わせて適切なエネルギーを選択することができ、サポート部のモデル部に対する支持力をより向上させることができる。
Here, the number of energy applying means included in the three-dimensional model manufacturing apparatus is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
When the three-dimensional model manufacturing apparatus has a plurality of light irradiation means as energy applying means, the fusion of the resin particles in the model region and the resin particles in the model region and the resin particles in the support region adjacent to the model region It is preferable that the fusion is performed by irradiating light with different energies. By doing so, it is possible to select an appropriate energy for the fusion of the resin particles in the model region and the fusion of the resin particles in the model region and the resin particles in the support region adjacent to the model region. It is possible to further improve the supporting force of the support unit with respect to the model unit.

さらに、立体造形物の製造装置が、複数の光照射手段を有する場合、モデル領域における樹脂粒子とモデル領域に隣接するサポート領域における樹脂粒子との融着を、モデル領域における樹脂粒子同士の融着の際に照射する光の波長よりも、短い波長の光を照射して行うことが好ましい。
こうすることにより、例えば、モデル領域の下側(下面)と接するようにサポート領域を形成する場合などであっても、透過性の高い短波長の光によって、モデル領域とサポート領域の境界に位置する樹脂粒子を、より確実に加熱して融着することができる。このため、モデル領域における樹脂粒子とモデル領域に隣接するサポート領域における樹脂粒子との融着を、モデル領域における樹脂粒子同士の融着の際に照射する光の波長よりも、短い波長の光を照射して行うことにより、サポート部のモデル部に対する支持力をより向上させることができる。
Further, when the three-dimensional model manufacturing apparatus has a plurality of light irradiation means, the fusion of the resin particles in the model region and the resin particles in the support region adjacent to the model region is performed, and the fusion of the resin particles in the model region is performed. It is preferable to irradiate light having a wavelength shorter than the wavelength of the light to be irradiated at the time.
By doing so, for example, even when the support region is formed so as to be in contact with the lower side (lower surface) of the model region, the support region is located at the boundary between the model region and the support region by the highly transparent short wavelength light. The resin particles to be formed can be more reliably heated and fused. Therefore, the fusion of the resin particles in the model region and the resin particles in the support region adjacent to the model region is performed with a wavelength shorter than the wavelength of the light emitted when the resin particles in the model region are fused. By irradiating, the supporting force of the support portion with respect to the model portion can be further improved.

この場合、モデル領域における樹脂粒子同士の融着に用いる光照射手段としては、例えば、ウシオ電機株式社製ラインタイプハロゲン光源 3W/mm(色温度3,000K、エネルギー密度0.04W/mm)を用いることができる。また、モデル領域における樹脂粒子とサポート領域における樹脂粒子との融着に用いる光照射手段としては、例えば、ウシオ電機株式社製ラインタイプハロゲン光源 3W/mm(色温度3,300K、エネルギー密度0.04W/mm)を用いることができる。 In this case, as the light irradiation means used for fusing the resin particles in the model region, for example, a line type halogen light source manufactured by Ushio, Inc. 3 W / mm (color temperature 3,000 K, energy density 0.04 W / mm 2 ). Can be used. Further, as a light irradiation means used for fusing the resin particles in the model region and the resin particles in the support region, for example, a line type halogen light source manufactured by Ushio, Inc., 3 W / mm (color temperature 3,300 K, energy density 0. 04 W / mm 2 ) can be used.

加熱時のモデル領域の温度は、樹脂粒子の補外融解終了温度以上かつサポート部の熱分解開始温度未満とすることが好ましい。こうすることにより、サポート部が、樹脂粒子から付与される熱によって分解することを防止できるため、造形中におけるサポート部の強度の低下を抑制することができ、サポート部のモデル部に対する支持力をより維持することができる。
ここで、加熱時のモデル領域の温度が樹脂粒子の補外融解終了温度以上とすることにより、樹脂の溶融をより確実に行うことができる。また、加熱時のモデル領域の温度をサポート部の熱分解開始温度未満とすることにより、サポート部の熱分解を防止して、サポート部の強度の低下を抑制することができるため、モデル部がサポート部からはがれてしまうことや、サポート部が変形してモデル部の変形を抑制できなくなることを防ぐことができる。
加熱時のモデル領域の温度は、例えば、粒子層(粉体層)の予熱温度とエネルギー付与条件によって調整することができる。エネルギー付与条件としては、例えば、光源の出力やエネルギーを付与する時間が挙げられる。
The temperature of the model region during heating is preferably equal to or higher than the extrapolation melting end temperature of the resin particles and lower than the thermal decomposition start temperature of the support portion. By doing so, it is possible to prevent the support portion from being decomposed by the heat applied from the resin particles, so that it is possible to suppress a decrease in the strength of the support portion during modeling, and the support force of the support portion with respect to the model portion can be increased. Can be more maintained.
Here, by setting the temperature of the model region during heating to be equal to or higher than the extrapolation melting end temperature of the resin particles, the resin can be more reliably melted. Further, by setting the temperature of the model region during heating to be lower than the thermal decomposition start temperature of the support portion, the thermal decomposition of the support portion can be prevented and the decrease in the strength of the support portion can be suppressed. It is possible to prevent the support unit from being peeled off or the support unit from being deformed so that the deformation of the model unit cannot be suppressed.
The temperature of the model region during heating can be adjusted, for example, by the preheating temperature of the particle layer (powder layer) and the energy application conditions. Examples of the energy application condition include the output of the light source and the time for applying energy.

<その他の手段>
その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、吐出手段における吐出不良の発生を抑制するメンテナンス手段、立体造形物の製造装置の制御を行う制御手段などが挙げられる。
<Other means>
The other means are not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. For example, a maintenance means for suppressing the occurrence of discharge defects in the discharge means, a control means for controlling a three-dimensional model manufacturing apparatus, and the like. Can be mentioned.

本発明の立体造形物の製造装置は、少なくとも、層形成手段、第1の吐出手段、第2の吐出手段、及びエネルギー付与手段を繰り返して動作させることにより、立体造形物を製造(造形)することができる。同様に、本発明の立体造形物の製造方法は、少なくとも、層形成工程、モデル領域形成工程、サポート領域形成工程、及びエネルギー付与工程を繰り返して行うことにより、立体造形物を製造(造形)することができる。 The three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention manufactures (models) a three-dimensional model by repeatedly operating at least a layer forming means, a first discharging means, a second discharging means, and an energy applying means. be able to. Similarly, the method for manufacturing a three-dimensional model of the present invention manufactures (models) a three-dimensional model by repeating at least a layer forming step, a model region forming step, a support region forming step, and an energy applying step. be able to.

ここで、図23を参照して、モデル領域(モデル部)とサポート領域(サポート部)との界面の状態について説明する。
図23は、モデル部とサポート部の界面の断面を撮影した写真である。本発明の立体造形物の造形装置を使用して作製したサンプルを、エポキシ樹脂で包埋処理後、ガラスナイフで断面出しを行い、撮影用サンプルを作製した。また、図23の電子顕微鏡写真の撮影には、デジタルマイクロスコープであるVHX−2000(株式会社キーエンス製)を用いた。
Here, the state of the interface between the model region (model unit) and the support region (support unit) will be described with reference to FIG. 23.
FIG. 23 is a photograph of a cross section of the interface between the model portion and the support portion. A sample prepared by using the modeling apparatus of the three-dimensional model of the present invention was embedded with an epoxy resin and then cross-sectioned with a glass knife to prepare a sample for photography. A digital microscope VHX-2000 (manufactured by KEYENCE CORPORATION) was used for taking the electron micrograph of FIG. 23.

図23に示す電子顕微鏡写真において、符号301で示す領域は、モデル部における樹脂粒子であり、溶融して粒界がなくなり、融着していることがわかる。
符号302で示す領域は、断面観察のために包埋処理した際に、モデル部中の空隙に充填されたエポキシ樹脂である。
符号303で示す領域は、モデル部とサポート部の界面であり、モデル部及びサポート部の樹脂粒子が溶融して粒界がなくなり、融着していることがわかる。
符号304で示す領域は、サポート部における樹脂粒子であり、粒界が認められ、樹脂粒子同士が接着されていることがわかる。
符号305で示す領域は、サポート材が固化した領域である。
In the electron micrograph shown in FIG. 23, it can be seen that the region indicated by reference numeral 301 is the resin particles in the model portion, and the particles are melted to eliminate the grain boundaries and are fused.
The region indicated by reference numeral 302 is an epoxy resin filled in the voids in the model portion when the embedding treatment is performed for cross-sectional observation.
It can be seen that the region indicated by reference numeral 303 is the interface between the model portion and the support portion, and the resin particles of the model portion and the support portion are melted to eliminate grain boundaries and are fused.
The region indicated by reference numeral 304 is the resin particles in the support portion, and the grain boundaries are recognized, indicating that the resin particles are adhered to each other.
The region indicated by reference numeral 305 is a region where the support material is solidified.

このように、本発明の立体造形物の製造装置においては、モデル部とサポート部が融着されていることにより、サポート部の支持力によってモデル部の変形を抑制でき、立体造形物の造形精度を向上できる。 As described above, in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention, since the model portion and the support portion are fused, the deformation of the model portion can be suppressed by the supporting force of the support portion, and the modeling accuracy of the three-dimensional modeled object can be suppressed. Can be improved.

<立体造形用材料セット>
本発明の立体造形用材料セットは、本発明の立体造形物の製造装置及び本発明の立体造形物の製造方法に、好適に用いることができる。
つまり、本発明の立体造形用材料セットは、本発明の立体造形物の製造装置、又は本発明の立体造形物の製造方法に用いる立体造形用材料セットであって、サポート材と樹脂粒子とを有し、サポート材が固化することにより形成されたサポート部の熱分解開始温度が、前記樹脂粒子の補外融解終了温度よりも高くなる(サポート部の熱分解開始温度が樹脂粒子の補外融解終了温度よりも高い)。
こうすることにより、サポート部が、樹脂粒子から付与される熱によって分解することを防止できるため、造形中におけるサポート部の強度の低下を抑制することができ、サポート部のモデル部に対する支持力をより維持することができる。
<Material set for 3D modeling>
The material set for three-dimensional modeling of the present invention can be suitably used for the apparatus for producing a three-dimensional model of the present invention and the method for producing a three-dimensional model of the present invention.
That is, the material set for three-dimensional modeling of the present invention is the material set for three-dimensional modeling used in the manufacturing apparatus for the three-dimensional model of the present invention or the method for producing the three-dimensional model of the present invention, and the support material and the resin particles are used. The thermal decomposition start temperature of the support portion formed by solidifying the support material becomes higher than the external melting end temperature of the resin particles (the thermal decomposition start temperature of the support portion is the external melting of the resin particles). Higher than the end temperature).
By doing so, it is possible to prevent the support portion from being decomposed by the heat applied from the resin particles, so that it is possible to suppress a decrease in the strength of the support portion during modeling, and the support force of the support portion with respect to the model portion can be increased. Can be more maintained.

以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明は、これらの実施形態に何ら限定されるものではない。
なお、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these embodiments.
The number, position, shape, etc. of the following constituent members are not limited to the present embodiment, and may be a preferable number, position, shape, etc. for carrying out the present invention.

図10は、本発明の立体造形物の製造装置の一実施形態における概略平面図である。図11は、本発明の立体造形物の製造装置の一実施形態における概略側面図である。図12は、本発明の立体造形物の製造装置の一実施形態における造形部を示す概略側面図である。 FIG. 10 is a schematic plan view of an embodiment of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. FIG. 11 is a schematic side view of an embodiment of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. FIG. 12 is a schematic side view showing a modeling portion in one embodiment of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention.

図1から3に示す、本発明の立体造形物の製造装置の一実施形態(以下では、単に「立体造形装置」と称することがある)は、樹脂粒子が融着して形成された層状造形物である造形層(モデル部)30が形成される造形部1と、造形部1の層状に敷き詰められた粒子層31に、モデル材を吐出する第1の吐出手段及びサポート材を吐出する第2の吐出手段としての吐出ユニット5と、粒子層31に光81を照射するエネルギー付与手段としての光照射ユニット80を備えている。なお、モデル材及びサポート材をまとめて「造形液10」と称することがある。 One embodiment of the device for manufacturing a three-dimensional model of the present invention shown in FIGS. 1 to 3 (hereinafter, may be simply referred to as a “three-dimensional model”) is a layered model formed by fusing resin particles. A first discharging means for discharging a model material and a support material for discharging a model material into a modeling part 1 on which a modeling layer (model part) 30 is formed and a particle layer 31 spread in layers of the modeling part 1 A discharge unit 5 as a discharge means of 2 and a light irradiation unit 80 as an energy applying means for irradiating the particle layer 31 with light 81 are provided. The model material and the support material may be collectively referred to as "modeling liquid 10".

造形部1は、粒子槽11と、層形成手段の一例(平坦化部材、リコータ)である回転体としての平坦化ローラ12などを備えている。なお、平坦化部材は、回転体に代えて、例えば板状部材(ブレード)とすることもできる。 The modeling unit 1 includes a particle tank 11 and a flattening roller 12 as a rotating body which is an example (flattening member, recorder) of the layer forming means. The flattening member may be, for example, a plate-shaped member (blade) instead of the rotating body.

粒子槽11は、樹脂粒子20を供給する供給槽21と、造形層30が積層されて立体造形物が造形される造形槽22とを有している。造形前に供給槽21に樹脂粒子20を供給する。供給槽21の底部は供給ステージ23として鉛直方向(高さ方向)に昇降自在となっている。同様に、造形槽22の底部は造形ステージ24として鉛直方向(高さ方向)に昇降自在となっている。造形ステージ24上に造形層30が積層された立体造形物が造形される。 The particle tank 11 has a supply tank 21 for supplying the resin particles 20 and a modeling tank 22 in which the modeling layer 30 is laminated to form a three-dimensional model. The resin particles 20 are supplied to the supply tank 21 before modeling. The bottom of the supply tank 21 can be raised and lowered in the vertical direction (height direction) as the supply stage 23. Similarly, the bottom of the modeling tank 22 can be raised and lowered in the vertical direction (height direction) as the modeling stage 24. A three-dimensional model in which the modeling layer 30 is laminated on the modeling stage 24 is modeled.

供給ステージ23と造形ステージ24は、モータによって矢印Z方向(高さ方向)に昇降される。 The supply stage 23 and the modeling stage 24 are moved up and down in the arrow Z direction (height direction) by a motor.

平坦化ローラ12は、供給槽21の供給ステージ23上に供給された粒子20を造形槽22に供給し、平坦化部材である平坦化ローラ12によって均して平坦化して、粒子層31を形成する。
この平坦化ローラ12は、造形ステージ24のステージ面(樹脂粒子20が積載される面)に沿って矢印Y方向に、ステージ面に対して相対的に往復移動可能に配置され、往復移動機構によって移動される。また、平坦化ローラ12は、モータ26によって回転駆動される。
The flattening roller 12 supplies the particles 20 supplied on the supply stage 23 of the supply tank 21 to the modeling tank 22 and flattens them by the flattening roller 12 which is a flattening member to form the particle layer 31. To do.
The flattening roller 12 is arranged so as to be reciprocally movable relative to the stage surface in the arrow Y direction along the stage surface (the surface on which the resin particles 20 are loaded) of the modeling stage 24, and is arranged by the reciprocating movement mechanism. Will be moved. Further, the flattening roller 12 is rotationally driven by the motor 26.

吐出ユニット5は、造形ステージ24上の粒子層31に造形液10を吐出する液体吐出ユニット50を備えている。
液体吐出ユニット50は、キャリッジ51と、キャリッジ51に搭載された2つ(1又は3つ以上でもよい。)の液体吐出ヘッド(以下、単に「ヘッド」という。)52a、52bを備えている。
The discharge unit 5 includes a liquid discharge unit 50 that discharges the modeling liquid 10 to the particle layer 31 on the modeling stage 24.
The liquid discharge unit 50 includes a carriage 51 and two (one or three or more) liquid discharge heads (hereinafter, simply referred to as “heads”) 52a and 52b mounted on the carriage 51.

キャリッジ51は、ガイド部材54及び55に移動可能に保持されている。ガイド部材54及び55は、両側の側板70、70に昇降可能に保持されている。
このキャリッジ51は、後述するX方向走査モータ550によってプーリ及びベルトから構成される主走査移動機構を介して主走査方向である矢印X方向(以下、単に「X方向」という。他のY、Zについても同様とする。)に往復移動される。
The carriage 51 is movably held by the guide members 54 and 55. The guide members 54 and 55 are held on the side plates 70 and 70 on both sides so as to be able to move up and down.
The carriage 51 is in the arrow X direction (hereinafter, simply referred to as “X direction”), which is the main scanning direction, via a main scanning moving mechanism composed of a pulley and a belt by an X direction scanning motor 550 described later. The same applies to)).

2つのヘッド52a、52b(以下、区別しないときは「ヘッド52」を称する。)は、液体を吐出する複数のノズルを配列したノズル列が、それぞれ複数列配置されている。ヘッド52ノズル列は、造形液10を吐出する。例えば、ヘッド52aがモデル材を、ヘッド52bがサポート材を吐出するようにしてもよい。この場合、ヘッド52aは第1の吐出手段の一例となり、ヘッド52bは第2の吐出手段の一例となる。
また、ヘッド52は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックなど色がついた造形液をそれぞれ吐出することもできる。なお、ヘッド52としては、これに限るものではない。
The two heads 52a and 52b (hereinafter, referred to as "head 52" when not distinguished) are provided with a plurality of nozzle rows in which a plurality of nozzles for discharging liquid are arranged. The head 52 nozzle row discharges the modeling liquid 10. For example, the head 52a may discharge the model material, and the head 52b may discharge the support material. In this case, the head 52a is an example of the first discharging means, and the head 52b is an example of the second discharging means.
Further, the head 52 can also discharge colored modeling liquids such as cyan, magenta, yellow, and black. The head 52 is not limited to this.

これらの造形液の各々を収容した複数のタンク60が、タンク装着部56に装着され、供給チューブなどを介して造形液10がヘッド52a、52bに供給される。
また、X方向の一方側には、液体吐出ユニット50のヘッド52の維持回復を行うメンテナンス機構61が配置されている。
A plurality of tanks 60 containing each of these modeling liquids are mounted on the tank mounting portion 56, and the modeling liquid 10 is supplied to the heads 52a and 52b via a supply tube or the like.
Further, on one side in the X direction, a maintenance mechanism 61 for maintaining and recovering the head 52 of the liquid discharge unit 50 is arranged.

メンテナンス機構61は、キャップ62とワイパ63を有する。メンテナンス機構61は、キャップ62をヘッド52のノズル面(ノズルが形成された面)に密着させ、ノズルから造形液10を吸引することにより、ノズルに詰まった粒子の排出や高粘度化した造形液を排出させる。また、ノズルのメニスカス形成(ノズル内は負圧状態である)のため、ノズル面をワイパ63でワイピング(払拭)する。メンテナンス機構61は、造形液10の吐出が行われない場合に、ヘッドのノズル面をキャップ62で覆い、樹脂粒子20がノズルに混入することや造形液10が乾燥することを防止する。 The maintenance mechanism 61 has a cap 62 and a wiper 63. The maintenance mechanism 61 brings the cap 62 into close contact with the nozzle surface (the surface on which the nozzle is formed) of the head 52, and sucks the modeling liquid 10 from the nozzle to discharge particles clogged in the nozzle and to increase the viscosity of the modeling liquid. To discharge. Further, in order to form the meniscus of the nozzle (the inside of the nozzle is in a negative pressure state), the nozzle surface is wiped (wiped) with the wiper 63. The maintenance mechanism 61 covers the nozzle surface of the head with the cap 62 when the modeling liquid 10 is not discharged, and prevents the resin particles 20 from being mixed into the nozzles and the modeling liquid 10 from drying out.

吐出ユニット5は、ベース部材7上に配置されたガイド部材71に移動可能に保持されたスライダ部72を有し、吐出ユニット5全体がX方向と直交するY方向(副走査方向)に往復移動可能である。この吐出ユニット5は、後述するモータ552を含む走査機構によって全体がY方向に往復移動される。 The discharge unit 5 has a slider portion 72 movably held by a guide member 71 arranged on the base member 7, and the entire discharge unit 5 reciprocates in the Y direction (sub-scanning direction) orthogonal to the X direction. It is possible. The entire discharge unit 5 is reciprocated in the Y direction by a scanning mechanism including a motor 552 described later.

液体吐出ユニット50は、ガイド部材54、55とともに矢印Z方向に昇降可能に配置され、後述するモータ551を含む昇降機構によってZ方向に昇降される。 The liquid discharge unit 50 is arranged so as to be able to move up and down in the arrow Z direction together with the guide members 54 and 55, and is moved up and down in the Z direction by an elevating mechanism including a motor 551 described later.

光照射ユニット80は、ヘッド52から造形液10が吐出された領域上に、光81を照射しながら走査する。光照射ユニット80をキャリッジ51内に備えることで、ヘッド52と駆動を共有することも可能だが、個別に駆動源を用意することで、光照射ユニット単体でのX方向間の駆動を行うことも可能である。
また、光照射ユニット80は、ヘッド52の左右にそれぞれ配置してもよいし、どちらか片方に配置してもよい。
The light irradiation unit 80 scans the region where the modeling liquid 10 is discharged from the head 52 while irradiating the light 81. By providing the light irradiation unit 80 in the carriage 51, it is possible to share the drive with the head 52, but by preparing a drive source individually, it is also possible to drive the light irradiation unit alone between the X directions. It is possible.
Further, the light irradiation unit 80 may be arranged on the left and right sides of the head 52, or may be arranged on either side.

ここで、造形部1の詳細について説明する。
粒子槽11は、箱型形状であり、上面が開放された槽である、供給槽21、造形槽22、及び余剰粒子受け槽25を備えている。供給槽21内部には供給ステージ23が、造形槽22内部には造形ステージ24がそれぞれ昇降可能に配置される。
Here, the details of the modeling unit 1 will be described.
The particle tank 11 is box-shaped and includes a supply tank 21, a modeling tank 22, and a surplus particle receiving tank 25, which are tanks having an open upper surface. A supply stage 23 is arranged inside the supply tank 21 and a modeling stage 24 is arranged inside the modeling tank 22 so as to be able to move up and down.

供給ステージ23の側面は、供給槽21の内側面に接するように配置されている。造形ステージ24の側面は造形槽22の内側面に接するように配置されている。これらの供給ステージ23及び造形ステージ24の上面は水平に保たれている。 The side surface of the supply stage 23 is arranged so as to be in contact with the inner side surface of the supply tank 21. The side surface of the modeling stage 24 is arranged so as to be in contact with the inner surface surface of the modeling tank 22. The upper surfaces of the supply stage 23 and the modeling stage 24 are kept horizontal.

平坦化ローラ12は、供給槽21から樹脂粒子20を造形槽22へと移送供給して、表面を均すことで平坦化して所定の厚みの層状の粒子群である粒子層31を形成する。
この平坦化ローラ12は、造形槽22及び供給槽21の内寸(即ち、樹脂粒子20が供される部分又は仕込まれている部分の幅)よりも長い棒状部材であり、往復移動機構によってステージ面に沿ってY方向(副走査方向)に往復移動される。
この平坦化ローラ12は、モータ26によって回転されながら、供給槽21の外側から供給槽21及び造形槽22の上方を通過するようにして水平移動する。これにより、樹脂粒子20が造形槽22上へと移送供給され、平坦化ローラ12が造形槽22上を通過しながら粒子20を平坦化することで粒子層31が形成される。
The flattening roller 12 transfers and supplies the resin particles 20 from the supply tank 21 to the modeling tank 22 and flattens the surface by leveling the surface to form a particle layer 31 which is a layered particle group having a predetermined thickness.
The flattening roller 12 is a rod-shaped member longer than the inner dimensions of the modeling tank 22 and the supply tank 21 (that is, the width of the portion where the resin particles 20 are provided or the portion where the resin particles 20 are charged), and is staged by a reciprocating moving mechanism. It is reciprocated in the Y direction (secondary scanning direction) along the surface.
The flattening roller 12 moves horizontally while being rotated by the motor 26 so as to pass above the supply tank 21 and the modeling tank 22 from the outside of the supply tank 21. As a result, the resin particles 20 are transferred and supplied onto the modeling tank 22, and the particle layer 31 is formed by flattening the particles 20 while the flattening rollers 12 pass over the modeling tank 22.

また、図12にも示すように、平坦化ローラ12の周面に接触して、平坦化ローラ12に付着した樹脂粒子20を除去するための粒子除去部材である粒子除去板13が配置されている。
粒子除去板13は、平坦化ローラ12の周面に接触した状態で、平坦化ローラ12とともに移動する。また、粒子除去板13は、平坦化ローラ12が平坦化を行うときの回転方向に回転するときにカウンタ方向でも、順方向での配置可能である。
Further, as shown in FIG. 12, a particle removing plate 13 which is a particle removing member for removing the resin particles 20 adhering to the flattening roller 12 in contact with the peripheral surface of the flattening roller 12 is arranged. There is.
The particle removing plate 13 moves together with the flattening roller 12 in contact with the peripheral surface of the flattening roller 12. Further, the particle removing plate 13 can be arranged in the forward direction even in the counter direction when the flattening roller 12 rotates in the rotation direction when flattening.

本実施形態では、造形部1の粒子槽11が、供給槽21と、造形槽22と、余剰粉体受け槽25の3つの槽を有しているが、供給槽21を設けずに、造形槽22に粒子供給装置から粒子を供給して、平坦化手段で平坦化する形態であってもよい。 In the present embodiment, the particle tank 11 of the modeling unit 1 has three tanks, a supply tank 21, a modeling tank 22, and a surplus powder receiving tank 25, but the modeling is performed without providing the supply tank 21. Particles may be supplied to the tank 22 from the particle supply device and flattened by the flattening means.

次に、立体造形物の製造装置601の制御部の概要について、図13を参照して説明する。
制御手段としての制御部500は、この立体造形装置全体の制御を司るCPU501と、CPU501に本発明に係わる制御を含む立体造形動作の制御を実行させるためのプログラムを含むプログラム、その他の固定データを格納するROM502と、造形データ等を一時格納するRAM503とを含む主制御部500Aを備えている。
Next, an outline of the control unit of the three-dimensional model manufacturing apparatus 601 will be described with reference to FIG.
The control unit 500 as a control means includes a CPU 501 that controls the entire three-dimensional modeling device, a program including a program for causing the CPU 501 to control a three-dimensional modeling operation including the control according to the present invention, and other fixed data. It includes a main control unit 500A including a ROM 502 for storing and a RAM 503 for temporarily storing modeling data and the like.

制御部500は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ(NVRAM)504を備えている。また、制御部500は、画像データに対する各種信号処理等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するASIC505を備えている。 The control unit 500 includes a non-volatile memory (NVRAM) 504 for holding data even while the power of the device is cut off. Further, the control unit 500 includes an ASIC 505 that processes an image process that performs various signal processes on the image data and other input / output signals for controlling the entire device.

制御部500は、外部の造形データ作成装置600から造形データを受信するときに使用するデータ及び信号の送受を行うためのI/F506を備えている。なお、造形データ作成装置600は、最終形態の造形物を各造形層にスライスした造形データを作成する装置であり、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置により実現可能である。 The control unit 500 includes an I / F 506 for transmitting and receiving data and signals used when receiving modeling data from the external modeling data creating device 600. The modeling data creation device 600 is an device that creates modeling data by slicing a modeled object in the final form into each modeling layer, and can be realized by an information processing device such as a personal computer.

制御部500は、各種センサの検知信号を取り込むためのI/O507を備えている。
制御部500は、液体吐出ユニット50の各ヘッド52を駆動制御するヘッド駆動制御部508を備えている。
制御部500は、液体吐出ユニット50のキャリッジ51をX方向(主走査方向)に移動させるX方向走査機構550を構成するモータを駆動するモータ駆動部510と、吐出ユニット5をY方向(副走査方向)に移動させるY方向走査機構552を構成するモータを駆動するモータ駆動部512を備えている。
制御部500は、液体吐出ユニット50のキャリッジ51をZ方向に移動(昇降)させるZ方向昇降機構551を構成するモータを駆動するモータ駆動部511を備えている。なお、矢印Z方向への昇降は吐出ユニット5全体を昇降させる構成とすることもできる。
制御部500は、供給ステージ23を昇降させるモータ27を駆動するモータ駆動部513と、造形ステージ24を昇降させるモータ28を駆動するモータ駆動部514を備えている。
制御部500は、平坦化ローラ12を移動させる往復移動機構のモータ553を駆動するモータ駆動部515と、平坦化ローラ12を回転駆動するモータ26を駆動する516を備えている。
制御部500は、供給槽21に粒子20を供給する粒子供給装置を駆動する供給系駆動部と、液体吐出ユニット50のメンテナンス機構61を駆動するメンテナンス駆動部518を備えている。
制御部500のI/O507には、装置の環境条件としての温度及び湿度を検出する温湿度センサ560などの検知信号やその他のセンサ類の検知信号が入力される。
制御部500には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル522が接続されている。
The control unit 500 includes an I / O 507 for capturing detection signals of various sensors.
The control unit 500 includes a head drive control unit 508 that drives and controls each head 52 of the liquid discharge unit 50.
The control unit 500 drives the motor drive unit 510 that drives the motor constituting the X-direction scanning mechanism 550 that moves the carriage 51 of the liquid discharge unit 50 in the X direction (main scanning direction), and the discharge unit 5 in the Y direction (sub-scanning). It includes a motor drive unit 512 that drives a motor that constitutes a Y-direction scanning mechanism 552 that moves in the direction (direction).
The control unit 500 includes a motor drive unit 511 that drives a motor that constitutes a Z-direction elevating mechanism 551 that moves (elevates) the carriage 51 of the liquid discharge unit 50 in the Z direction. It should be noted that the elevating and lowering in the arrow Z direction may be configured to elevate and lower the entire discharge unit 5.
The control unit 500 includes a motor drive unit 513 that drives the motor 27 that raises and lowers the supply stage 23, and a motor drive unit 514 that drives the motor 28 that raises and lowers the modeling stage 24.
The control unit 500 includes a motor drive unit 515 that drives a motor 553 of a reciprocating movement mechanism that moves the flattening roller 12, and a 516 that drives a motor 26 that rotationally drives the flattening roller 12.
The control unit 500 includes a supply system drive unit that drives the particle supply device that supplies the particles 20 to the supply tank 21, and a maintenance drive unit 518 that drives the maintenance mechanism 61 of the liquid discharge unit 50.
A detection signal such as a temperature / humidity sensor 560 that detects temperature and humidity as an environmental condition of the device and a detection signal of other sensors are input to the I / O 507 of the control unit 500.
An operation panel 522 for inputting and displaying information necessary for this device is connected to the control unit 500.

次に、立体造形物の製造(造形)の流れについて、図14Aから14Fを参照して説明する。図14Aから14Fは、立体造形物の造形の流れの一例を示す模式図である。
造形槽22の造形ステージ24上に、1層目の造形層30が形成されている状態から説明する。
造形層30上に次の造形層30を形成するときには、図14Aに示すように、供給槽21の供給ステージ23をZ1方向に上昇させ、造形槽22の造形ステージ24をZ2方向に下降させる。
Next, the flow of manufacturing (modeling) of the three-dimensional model will be described with reference to FIGS. 14A to 14F. 14A to 14F are schematic views showing an example of the flow of modeling of a three-dimensional model.
The state in which the first modeling layer 30 is formed on the modeling stage 24 of the modeling tank 22 will be described.
When the next modeling layer 30 is formed on the modeling layer 30, as shown in FIG. 14A, the supply stage 23 of the supply tank 21 is raised in the Z1 direction, and the modeling stage 24 of the modeling tank 22 is lowered in the Z2 direction.

このとき、造形槽22の上面(粒子層表面)と平坦化ローラ12の下部(下方接線部)との間隔がΔtとなるように造形ステージ24の下降距離を設定する。この間隔Δtが次に形成する粒子層31の厚さに相当する。間隔Δtは、数十〜100μm程度であることが好ましい。 At this time, the lowering distance of the modeling stage 24 is set so that the distance between the upper surface (particle layer surface) of the modeling tank 22 and the lower portion (lower tangential portion) of the flattening roller 12 is Δt. This interval Δt corresponds to the thickness of the particle layer 31 to be formed next. The interval Δt is preferably about several tens to 100 μm.

次いで、図14Bに示すように、供給槽21の上面レベルよりも上方に位置する粒子20を、平坦化ローラ12を順方向(矢印方向)に回転しながらY2方向(造形槽22側)に移動することで、樹脂粒子20を造形槽22へと移送供給する(粒子供給)。 Next, as shown in FIG. 14B, the particles 20 located above the upper surface level of the supply tank 21 are moved in the Y2 direction (modeling tank 22 side) while rotating the flattening roller 12 in the forward direction (arrow direction). By doing so, the resin particles 20 are transferred and supplied to the modeling tank 22 (particle supply).

さらに、図14Cに示すように、平坦化ローラ12を造形槽22の造形ステージ24のステージ面と平行に移動させ、図14Dに示すように、造形ステージ24の造形層30上で所定の厚さΔtになる粒子層31を形成する(平坦化)。粒子層31を形成後、平坦化ローラ12は、図14Dに示すように、Y1方向に移動されて初期位置に戻される。 Further, as shown in FIG. 14C, the flattening roller 12 is moved in parallel with the stage surface of the modeling stage 24 of the modeling tank 22, and as shown in FIG. 14D, a predetermined thickness is formed on the modeling layer 30 of the modeling stage 24. A particle layer 31 having Δt is formed (flattening). After forming the particle layer 31, the flattening roller 12 is moved in the Y1 direction and returned to the initial position as shown in FIG. 14D.

ここで、平坦化ローラ12は、造形槽22及び供給槽21の上面レベルとの距離を一定に保って移動できるようになっている。一定に保って移動できることで、平坦化ローラ12で樹脂粒子20を造形槽22の上へと搬送させつつ、造形槽22上又は既に形成された造形層30の上に均一厚さΔtの粒子層31を形成できる。 Here, the flattening roller 12 can move while keeping a constant distance from the upper surface level of the modeling tank 22 and the supply tank 21. By being able to move while being kept constant, the flattening roller 12 conveys the resin particles 20 onto the modeling tank 22, and the particle layer having a uniform thickness Δt is placed on the modeling tank 22 or the already formed modeling layer 30. 31 can be formed.

その後、図14Eに示すように、液体吐出ユニット50のヘッド52から造形液10の液滴を、造形槽22の所望の位置に吐出して、モデル領域及びサポート領域の少なくともいずれかを形成する。そして、図14Fに示すように、光照射ユニット80が、光81を照射しながら造形槽22上を走査することにより、粒子層31を加熱し樹脂粒子同士を融着させ、モデル部(造形層)30及びサポート部の少なくともいずれかを形成する。 Then, as shown in FIG. 14E, droplets of the modeling liquid 10 are discharged from the head 52 of the liquid discharge unit 50 to a desired position in the modeling tank 22 to form at least one of a model region and a support region. Then, as shown in FIG. 14F, the light irradiation unit 80 heats the particle layer 31 and fuses the resin particles to each other by scanning on the modeling tank 22 while irradiating the light 81, and the model unit (modeling layer). ) 30 and at least one of the support portions.

次いで、上述した樹脂粒子の供給・平坦化よる粒子層31を形成する工程、ヘッド52による造形液吐出工程、光照射ユニット80によるエネルギー付与工程を繰り返して新たな造形層30を形成する。このとき、新たな造形層30とその下層の造形層30とは一体化して三次元形状造形物の一部となる。
以後、樹脂粒子の供給・平坦化よる粒子層31を形成する工程、ヘッド52による造形液吐出工程、光照射ユニット80による加熱を必要な回数繰り返すことによって、三次元形状造形物(立体造形物)を製造する。
Next, a new molding layer 30 is formed by repeating the steps of forming the particle layer 31 by supplying and flattening the resin particles, the molding liquid ejection step by the head 52, and the energy applying step by the light irradiation unit 80. At this time, the new modeling layer 30 and the underlying modeling layer 30 are integrated into a part of the three-dimensional shaped model.
After that, by repeating the process of forming the particle layer 31 by supplying and flattening the resin particles, the process of discharging the modeling liquid by the head 52, and the heating by the light irradiation unit 80 as many times as necessary, the three-dimensional shaped object (three-dimensional model). To manufacture.

図15は、サポート領域を形成する際の流れの一例を示す説明図である。
まず、図15の左部に示すように、平坦化ローラ12を回転させながら矢印Y2の向きに移動させることで樹脂粒子20を含む粒子層31を形成する。次に、図15の中央部に示すように、ヘッド52により、サポート材(サポートインク、サポート液体組成物)10sを粒子層31に吐出して、サポート領域201を形成する。そして、図15の右部に示すように、形成されたサポート領域におけるサポート材10sは、予熱された樹脂粒子20からの熱などにより固化し、固化したサポート材202となる。固化したサポート材202により、樹脂粒子20同士が接着されサポート部200となる。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of a flow when forming a support region.
First, as shown in the left portion of FIG. 15, the flattening roller 12 is rotated and moved in the direction of the arrow Y2 to form the particle layer 31 containing the resin particles 20. Next, as shown in the central portion of FIG. 15, the support material (support ink, support liquid composition) 10s is discharged to the particle layer 31 by the head 52 to form the support region 201. Then, as shown on the right side of FIG. 15, the support material 10s in the formed support region is solidified by heat from the preheated resin particles 20 or the like to become the solidified support material 202. The solidified support material 202 adheres the resin particles 20 to each other to form the support portion 200.

図16は、モデル領域及びモデル部を形成する際の流れの一例を示す説明図である。
まず、図16の左部に示すように、図15に示す動作により形成したサポート部200が存在する粒子層31の上に、平坦化ローラ12を回転させながら矢印Y2の向きに移動させることで、新たな粒子層31を形成する。次に、図16の中央部に示すように、ヘッド52により、モデル材(モデルインク、モデル液体組成物)10mを粒子層31に吐出して、モデル領域101を形成する。
そして、図16の右部に示すように、形成されたモデル領域101における樹脂粒子20は、光照射ユニット80が照射する光81により加熱され、モデル材10mが光81を吸収して発熱することなどにより、樹脂粒子20同士が融着してモデル部(造形層)30となる。このとき、モデル領域101の一部における樹脂粒子20と、サポート領域201(サポート部200)の一部における樹脂粒子20も、光照射ユニット80が照射する光81により加熱されて融着する。
図16に示した工程を、所定の回数繰り返すことにより、モデル部30を積層して立体造形物を製造する。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of a flow when forming a model region and a model portion.
First, as shown in the left portion of FIG. 16, the flattening roller 12 is rotated and moved in the direction of arrow Y2 on the particle layer 31 in which the support portion 200 formed by the operation shown in FIG. 15 exists. , A new particle layer 31 is formed. Next, as shown in the central portion of FIG. 16, the model material (model ink, model liquid composition) 10 m is discharged to the particle layer 31 by the head 52 to form the model region 101.
Then, as shown in the right part of FIG. 16, the resin particles 20 in the formed model region 101 are heated by the light 81 irradiated by the light irradiation unit 80, and the model material 10 m absorbs the light 81 to generate heat. As a result, the resin particles 20 are fused to each other to form a model portion (modeling layer) 30. At this time, the resin particles 20 in a part of the model region 101 and the resin particles 20 in a part of the support region 201 (support portion 200) are also heated by the light 81 irradiated by the light irradiation unit 80 and fused.
By repeating the process shown in FIG. 16 a predetermined number of times, the model portions 30 are laminated to produce a three-dimensional model.

ここで、例えば、上記の図9に示した直方体状の立体造形物を製造する場合などにおいては、第1の吐出手段により形成されるモデル領域と、第2の吐出手段により形成されるサポート領域とが、一つの粒子層に形成されるときに、モデル部30とサポート部200とが隣り合っている部分が存在する。このような場合には、第1の吐出手段により形成されるモデル領域を第2の吐出手段により形成するサポート領域よりも先に形成することが好ましい。 Here, for example, in the case of manufacturing the rectangular parallelepiped three-dimensional object shown in FIG. 9, a model region formed by the first discharge means and a support region formed by the second discharge means. When is formed in one particle layer, there is a portion where the model portion 30 and the support portion 200 are adjacent to each other. In such a case, it is preferable that the model region formed by the first discharging means is formed before the support region formed by the second discharging means.

例えば、図24に示すように、モデル部30の底面側の端部にサポート部200を設けた場合、モデル部30の垂直面には、サポート部200と隣り合う(接触する)モデル部表面30aと、サポート部200と隣り合わない(接触しない)モデル部表面30bとが存在する。この場合、モデル部30とサポート部200が一つの粒子層に形成されるときに、モデル部30とサポート部200とが隣り合っている部分において、第1の吐出手段により形成されるモデル領域を、第2の吐出手段により形成するサポート領域よりも先に形成することにより、サポート部200と隣り合うモデル部表面30aと、サポート部200と隣り合わないモデル部表面30bとの表面性の差異を小さくすることができる。
つまり、一つの粒子層にモデル部30とサポート部200を形成する際に、モデル部30を先に形成することにより、固化したサポート材の近傍にモデル材が吐出されることで、モデル材の浸透や熱の伝達が、サポート材の近傍に位置するモデル材とそうでないモデル材とで異なり、造形したモデル部30の表面性に差異が生じることを抑制できる。また、一つの粒子層にモデル部30とサポート部200を形成する際に、モデル部30を先に形成することにより、サポート部200と隣り合うモデル部表面30aと、サポート部200と隣り合わないモデル部表面30bとの間に段差などが形成されることを抑制できる。
For example, as shown in FIG. 24, when the support portion 200 is provided at the bottom end side of the model portion 30, the model portion surface 30a adjacent to (contacting) the support portion 200 on the vertical surface of the model portion 30. And the model portion surface 30b that is not adjacent (not in contact with) the support portion 200 exists. In this case, when the model unit 30 and the support unit 200 are formed in one particle layer, the model region formed by the first ejection means is formed in the portion where the model unit 30 and the support unit 200 are adjacent to each other. By forming the support region before the support region formed by the second ejection means, the difference in surface properties between the model portion surface 30a adjacent to the support portion 200 and the model portion surface 30b not adjacent to the support portion 200 can be obtained. It can be made smaller.
That is, when the model portion 30 and the support portion 200 are formed in one particle layer, the model portion 30 is formed first, so that the model material is discharged in the vicinity of the solidified support material, whereby the model material is formed. Permeation and heat transfer differ between the model material located near the support material and the model material not located in the vicinity of the support material, and it is possible to suppress a difference in the surface properties of the modeled model portion 30. Further, when the model portion 30 and the support portion 200 are formed in one particle layer, the model portion 30 is formed first so that the model portion surface 30a adjacent to the support portion 200 and the support portion 200 are not adjacent to each other. It is possible to prevent the formation of a step or the like with the model portion surface 30b.

図25は、本発明の立体造形物の製造装置におけるモデル部とサポート部の他の一例を示す概略側面図である。
図25に示すような庇部(オーバーハング部)32を有するモデル部30を造形する場合、庇部32は薄い板状の形状となり、造形中に変形しやすくなると考えられるため、図25のようにサポート部200により支持することが好ましい。図25に示す例においても、モデル部30の垂直面には、サポート部200と隣り合う(接触する)モデル部表面30aと、サポート部200と隣り合わない(接触しない)モデル部表面30bとが存在する。
このため、図25に示すような形状のモデル部30を造形する際においても、第1の吐出手段により形成されるモデル領域を、第2の吐出手段により形成するサポート領域よりも先に形成することが好ましい。言い換えると、一つの粒子層に、モデル領域とサポート領域とが隣り合う部分を形成する際に、第2の吐出手段によりサポート領域を形成するより前に、第1の吐出手段によりモデル領域を形成することが好ましい。こうすることにより、サポート部200と隣り合うモデル部表面30aと、サポート部200と隣り合わないモデル部表面30bとの表面性の差異を小さくすることができる。
FIG. 25 is a schematic side view showing another example of the model unit and the support unit in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention.
When modeling the model portion 30 having the eaves portion (overhang portion) 32 as shown in FIG. 25, the eaves portion 32 has a thin plate-like shape and is considered to be easily deformed during modeling. It is preferable to support it by the support unit 200. Also in the example shown in FIG. 25, on the vertical surface of the model unit 30, the model unit surface 30a adjacent to (contacting) the support unit 200 and the model unit surface 30b not adjacent to (contacting) the support unit 200 are formed. Exists.
Therefore, even when modeling the model portion 30 having the shape shown in FIG. 25, the model region formed by the first discharge means is formed before the support region formed by the second discharge means. Is preferable. In other words, when the model region and the support region are adjacent to each other in one particle layer, the model region is formed by the first discharge means before the support region is formed by the second discharge means. It is preferable to do so. By doing so, it is possible to reduce the difference in surface properties between the model portion surface 30a adjacent to the support portion 200 and the model portion surface 30b not adjacent to the support portion 200.

図26は、一つの粒子層に、モデル領域及びモデル部を形成する際の流れの一例を示す説明図である。
図26に示す例においては、まず、平坦化ローラ12を回転させながら矢印Y2の向きに移動させることで樹脂粒子20を含む粒子層31を形成する。また、粒子層31を形成する際には、樹脂粒子20の温度が所望の予熱温度になるように、樹脂粒子20を加熱しておく。次に、ヘッド52により、モデル材(モデルインク、モデル液体組成物)10mを粒子層31に吐出して、モデル領域101を形成する。続いて、ヘッド52により、サポート材(サポートインク、サポート液体組成物)10sを粒子層31に吐出して、サポート領域201を形成する。なお、サポート材10sに加熱硬化方式のサポート材を用いた場合には、所望の予熱温度としたときの熱エネルギーにより、サポート材10sの反応性化合物に重合反応が生じてサポート材が固化し、樹脂粒子20同士が接着されサポート部200を形成する。
次いで、形成されたモデル領域101における樹脂粒子20に、光照射ユニット80から光81を照射して加熱し、モデル材10mが光81を吸収して発熱することなどにより、樹脂粒子20同士が融着してモデル部(造形層)30を形成する。このとき、モデル領域101の一部における樹脂粒子20と、サポート領域201(サポート部200)の一部における樹脂粒子20も、光照射ユニット80が照射する光81により加熱されて融着する。
FIG. 26 is an explanatory diagram showing an example of a flow when forming a model region and a model portion in one particle layer.
In the example shown in FIG. 26, first, the flattening roller 12 is rotated and moved in the direction of the arrow Y2 to form the particle layer 31 containing the resin particles 20. Further, when the particle layer 31 is formed, the resin particles 20 are heated so that the temperature of the resin particles 20 becomes a desired preheating temperature. Next, the head 52 ejects 10 m of the model material (model ink, model liquid composition) to the particle layer 31 to form the model region 101. Subsequently, the head 52 ejects the support material (support ink, support liquid composition) 10s to the particle layer 31 to form the support region 201. When a heat-curing support material is used for the support material 10s, the heat energy at a desired preheating temperature causes a polymerization reaction to occur in the reactive compound of the support material 10s, and the support material solidifies. The resin particles 20 are adhered to each other to form the support portion 200.
Next, the resin particles 20 in the formed model region 101 are heated by irradiating the light 81 from the light irradiation unit 80, and the model material 10 m absorbs the light 81 to generate heat, so that the resin particles 20 are melted together. It is worn to form a model portion (modeling layer) 30. At this time, the resin particles 20 in a part of the model region 101 and the resin particles 20 in a part of the support region 201 (support portion 200) are also heated by the light 81 irradiated by the light irradiation unit 80 and fused.

図27は、立体造形物の製造装置におけるキャリッジの構造の一例を示す概略側面図である。
図27に示す例において、キャリッジ51には、2つのヘッド52a、52bが搭載されており、ヘッド52a(第1の吐出手段の一例)はモデル材10mを、ヘッド52b(第2の吐出手段の一例)はサポート材10sを吐出する。例えば、キャリッジ51が矢印X2で示す方向に移動しているときに、各ヘッド52a及び52bを駆動し、モデル材10m、サポート材10sの順で吐出することにより、粒子層31にはモデル材10mが先に着弾し、その後にサポート材10sが着弾する。こうすることにより、第1の吐出手段により形成されるモデル領域を、第2の吐出手段により形成するサポート領域よりも先に形成することができる。
FIG. 27 is a schematic side view showing an example of the structure of the carriage in the three-dimensional model manufacturing apparatus.
In the example shown in FIG. 27, two heads 52a and 52b are mounted on the carriage 51, and the head 52a (an example of the first discharging means) uses the model material 10m and the head 52b (the second discharging means). (Example) discharges the support material 10s. For example, when the carriage 51 is moving in the direction indicated by the arrow X2, the heads 52a and 52b are driven and the model material 10 m and the support material 10s are discharged in this order, whereby the model material 10 m is applied to the particle layer 31. Lands first, and then the support material 10s lands. By doing so, the model region formed by the first discharge means can be formed before the support region formed by the second discharge means.

図28は、立体造形物の製造装置におけるキャリッジの一例を示す概略上面図である。
図28に示す例においては、キャリッジ51における、サポート材吐出用ヘッド52bの両側に、モデル材吐出用ヘッド52a1及び52a2が配置されている。図28に示す例では、キャリッジ51が矢印X2の方向に移動しているときには、ヘッド52a1を用いてモデル材を吐出し、ヘッド52bを用いてサポート材を吐出する。一方、キャリッジ51が矢印X1方向に移動しているときには、ヘッド52a2を用いてモデル材を吐出し、ヘッド52bを用いてサポート材を吐出する。このようにすることで、キャリッジが矢印X1及びX2のどちらに移動している場合でも、サポート材よりもモデル材を先に吐出することができる。
FIG. 28 is a schematic top view showing an example of a carriage in a three-dimensional model manufacturing apparatus.
In the example shown in FIG. 28, the model material discharge heads 52a1 and 52a2 are arranged on both sides of the support material discharge head 52b in the carriage 51. In the example shown in FIG. 28, when the carriage 51 is moving in the direction of the arrow X2, the head 52a1 is used to discharge the model material, and the head 52b is used to discharge the support material. On the other hand, when the carriage 51 is moving in the direction of the arrow X1, the head 52a2 is used to discharge the model material, and the head 52b is used to discharge the support material. By doing so, the model material can be discharged before the support material regardless of which of the arrows X1 and X2 the carriage is moving.

上述のようにして、キャリッジ51を双方向に動作させる場合、矢印X1の方向にキャリッジ51を移動させてモデル材及びサポート材を吐出した後、キャリッジ51が図28の右側に待機した状態のまま、平坦化ローラ12によって、樹脂粒子を造形槽22に供給し、平坦化ローラ12によって均一に平坦化する。その後、キャリッジ51を矢印X2の方向に移動させて、モデル材及びサポート材の吐出を行う。
図28に示した例においては、モデル材及びサポート材を双方向で吐出することができるため、吐出を一度終えた後に、キャリッジをホームポジションに戻す必要がなく、造形速度を速くすることができる。
When the carriage 51 is operated in both directions as described above, the carriage 51 is moved in the direction of the arrow X1 to discharge the model material and the support material, and then the carriage 51 remains on standby on the right side of FIG. 28. The flattening roller 12 supplies the resin particles to the molding tank 22, and the flattening roller 12 uniformly flattens the particles. After that, the carriage 51 is moved in the direction of the arrow X2 to discharge the model material and the support material.
In the example shown in FIG. 28, since the model material and the support material can be discharged in both directions, it is not necessary to return the carriage to the home position after the discharge is completed once, and the modeling speed can be increased. ..

また、図29に示すように、図28に示した例とは異なり、キャリッジ51における、モデル材吐出用ヘッド52aの両側に、サポート材吐出用ヘッド52b1及び52b2を配置してもよい。
図29に示す例では、キャリッジ51が矢印X2の方向に移動しているときには、ヘッド52aを用いてモデル材を吐出し、ヘッド52b2を用いてサポート材を吐出する。一方、キャリッジ51が矢印X1方向に移動しているときには、ヘッド52aを用いてモデル材を吐出し、ヘッド52b1を用いてサポート材を吐出する。このようにすることで、キャリッジが矢印X1及びX2のどちらに移動している場合でも、サポート材よりもモデル材を先に吐出することができる。
Further, as shown in FIG. 29, unlike the example shown in FIG. 28, the support material discharge heads 52b1 and 52b2 may be arranged on both sides of the model material discharge head 52a in the carriage 51.
In the example shown in FIG. 29, when the carriage 51 is moving in the direction of the arrow X2, the head 52a is used to discharge the model material, and the head 52b2 is used to discharge the support material. On the other hand, when the carriage 51 is moving in the direction of the arrow X1, the head 52a is used to discharge the model material, and the head 52b1 is used to discharge the support material. By doing so, the model material can be discharged before the support material regardless of which of the arrows X1 and X2 the carriage is moving.

また、図28及び29で示した例においては、モデル材吐出用ヘッド52a及びサポート材吐出用ヘッド52bを、一つのキャリッジに搭載する例を示したが、本発明はこれに限られるものではない。言い換えると、本発明においては、第1の吐出手段と第2の吐出手段とが一体となって配置されてもよいし、別々に配置されてもよい。
例えば、図30に示すように、モデル材吐出用ヘッド52aと、サポート材吐出用ヘッド52bを、別々のキャリッジ51a、51bに搭載してもよい。こうすることにより、ヘッド52aとヘッド52bとを独立して移動させることができ、モデル領域を形成した後にサポート領域を形成するまでの時間を容易に変更することができる。言い換えると、第1の吐出手段と第2の吐出手段とが別々に配置されると共に、独立して移動可能とすることが好ましい。
樹脂粒子の材料やモデル材の種類を変更する場合には、樹脂粒子にモデル材が浸透する時間や、モデル材が溶融固化する時間などが変わることがある。図30に示す例では、材料を変えた場合にも、それぞれの材料に適した条件を容易に設定することが可能となる。
Further, in the examples shown in FIGS. 28 and 29, an example in which the model material discharge head 52a and the support material discharge head 52b are mounted on one carriage is shown, but the present invention is not limited thereto. .. In other words, in the present invention, the first discharging means and the second discharging means may be arranged integrally or separately.
For example, as shown in FIG. 30, the model material discharge head 52a and the support material discharge head 52b may be mounted on separate carriages 51a and 51b. By doing so, the head 52a and the head 52b can be moved independently, and the time from the formation of the model region to the formation of the support region can be easily changed. In other words, it is preferable that the first discharging means and the second discharging means are arranged separately and can be moved independently.
When the material of the resin particles and the type of the model material are changed, the time for the model material to permeate into the resin particles and the time for the model material to melt and solidify may change. In the example shown in FIG. 30, even when the materials are changed, it is possible to easily set the conditions suitable for each material.

図17は、立体造形物からサポート部を除去する際の流れの一例を示す説明図である。
まず、図17の左部に示すように、エアブロワー等で生じさせた風90を吹き付けることで、モデル部30が積層された立体造形物の周辺に付着している樹脂粒子20を除去する。次に、図17の右部に示すように、立体造形物とサポート部200を、固化したサポート材202を溶解可能な液体91に浸漬させ、サポート部200を立体造形物から除去して、最終的な所望の形状を有する立体造形物を作製する。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing an example of a flow when removing the support portion from the three-dimensional modeled object.
First, as shown in the left portion of FIG. 17, the resin particles 20 adhering to the periphery of the three-dimensional model in which the model portion 30 is laminated are removed by blowing the wind 90 generated by an air blower or the like. Next, as shown in the right part of FIG. 17, the three-dimensional model and the support portion 200 are immersed in the solidified support material 202 in a soluble liquid 91, and the support portion 200 is removed from the three-dimensional model to finally complete the process. A three-dimensional model having a desired shape is produced.

図18は、溶媒揮散方式を用いて形成したサポート部の一例を示す図である。
図18に示すように、溶媒揮散方式においては、サポート材10sの溶媒を揮発させることでサポート部200を形成するため、吐出したサポート材10sの体積よりも固化したサポート材202の体積の方が小さくなる。このため、溶媒揮散方式においては、図18に示すように、固化したサポート材202が、樹脂粒子20の周りをコーティングしたような状態になると考えられる。
なお、上述したように、溶媒揮散方式においては、例えば、樹脂粒子20の予熱や光照射ユニット80が付与する光81などにより、吐出されたサポート材10sが加熱されて溶媒が揮発することにより固化し、サポート部200が形成される。
FIG. 18 is a diagram showing an example of a support portion formed by using the solvent volatilization method.
As shown in FIG. 18, in the solvent volatilization method, since the support portion 200 is formed by volatilizing the solvent of the support material 10s, the volume of the solidified support material 202 is larger than the volume of the discharged support material 10s. It becomes smaller. Therefore, in the solvent volatilization method, as shown in FIG. 18, it is considered that the solidified support material 202 is in a state of being coated around the resin particles 20.
As described above, in the solvent volatilization method, for example, the discharged support material 10s is heated by the preheating of the resin particles 20 or the light 81 given by the light irradiation unit 80, and the solvent is volatilized to solidify. Then, the support unit 200 is formed.

図19は、加熱硬化方式を用いて形成したサポート部の一例を示す図である。
図19に示すように、加熱硬化方式においては、サポート材10sの反応性化合物に重合反応を生じさせることでサポート部200を形成するため、溶媒揮散方式を用いる場合よりも、固化したサポート材202の体積の減少量が小さくなる。このため、加熱硬化方式においては、図18に示すように、固化したサポート材202が、樹脂粒子20の間を満たすような状態になると考えられる。
なお、上述したように、加熱硬化方式においては、例えば、樹脂粒子20の予熱や光照射ユニット80が付与する光81などにより、吐出されたサポート材10sが加熱されることで、硬化剤を活性化させ、反応性化合物に重合反応を生じさせることにより、サポート部200が形成される。
FIG. 19 is a diagram showing an example of a support portion formed by using a heat curing method.
As shown in FIG. 19, in the heat curing method, since the support portion 200 is formed by causing a polymerization reaction in the reactive compound of the support material 10s, the solidified support material 202 is more than in the case of using the solvent volatilization method. The amount of decrease in volume of Therefore, in the heat curing method, as shown in FIG. 18, it is considered that the solidified support material 202 fills the space between the resin particles 20.
As described above, in the heat curing method, for example, the discharged support material 10s is heated by the preheating of the resin particles 20 or the light 81 given by the light irradiation unit 80 to activate the curing agent. The support portion 200 is formed by causing the reactive compound to undergo a polymerization reaction.

図20は、複数の光照射手段を用いて樹脂粒子を融着させる場合の流れの一例を示す説明図である。
まず、図20の左から1つ目の部分に示すように、図16の左部と同様に、サポート部200が存在する粒子層31の上に、平坦化ローラ12を回転させながら矢印Y2の向きに移動させることで、新たな粒子層31を形成する。次に、図20の左から2つ目の部分に示すように、図16の中央部と同様に、ヘッド52により、モデル材(モデルインク)10mを粒子層31に吐出して、モデル領域101を形成する。
そして、図20の左から3つ目の部分に示すように、形成されたモデル領域101における樹脂粒子20は、第1の光照射ユニット80aが照射する光81aにより加熱され、モデル材10mが光81を吸収して発熱することなどにより、樹脂粒子20同士が融着してモデル部(造形層)30となる。続いて、図20の左から4つ目の部分に示すように、モデル領域101の一部における樹脂粒子20と、サポート領域201(サポート部200)の一部における樹脂粒子20を、第2の光照射ユニット80bが照射する光81bにより加熱して融着する。
FIG. 20 is an explanatory diagram showing an example of a flow when resin particles are fused by using a plurality of light irradiation means.
First, as shown in the first portion from the left in FIG. 20, similarly to the left portion in FIG. 16, the flattening roller 12 is rotated on the particle layer 31 in which the support portion 200 is present, and the arrow Y2 is shown. By moving in the direction, a new particle layer 31 is formed. Next, as shown in the second portion from the left in FIG. 20, the model material (model ink) 10 m is discharged to the particle layer 31 by the head 52 as in the central portion of FIG. 16, and the model region 101 To form.
Then, as shown in the third portion from the left in FIG. 20, the resin particles 20 in the formed model region 101 are heated by the light 81a irradiated by the first light irradiation unit 80a, and the model material 10 m is illuminated. By absorbing 81 and generating heat, the resin particles 20 are fused to each other to form a model portion (modeling layer) 30. Subsequently, as shown in the fourth portion from the left in FIG. 20, the resin particles 20 in a part of the model region 101 and the resin particles 20 in a part of the support region 201 (support portion 200) are seconded. It is heated and fused by the light 81b irradiated by the light irradiation unit 80b.

このとき、第1の光照射ユニット80aが照射する光81aと第2の光照射ユニット80bが照射する光81bとにおいては、図21に示すように、第2の光照射ユニット80bが照射する光81bの方が短波長側にピークを有する。こうすることにより、図20に示すように、モデル領域101の下側にサポート領域201を形成する場合であっても、透過性の高い短波長の光によって、モデル領域101とサポート領域201(又はサポート部200)の境界に位置する樹脂粒子を、より確実に加熱して融着することができる。 At this time, in the light 81a emitted by the first light irradiation unit 80a and the light 81b irradiated by the second light irradiation unit 80b, as shown in FIG. 21, the light emitted by the second light irradiation unit 80b 81b has a peak on the short wavelength side. By doing so, as shown in FIG. 20, even when the support region 201 is formed below the model region 101, the model region 101 and the support region 201 (or the support region 201 (or) are generated by the highly transparent short wavelength light. The resin particles located at the boundary of the support portion 200) can be more reliably heated and fused.

次に、本発明の立体造形物の製造方法における造形動作の流れの一例を説明する。 Next, an example of the flow of the modeling operation in the method for manufacturing the three-dimensional model of the present invention will be described.

図22は、造形動作を行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。ここでは、造形動作を行う処理の流れの一例を図22に示すフローチャートの図中Sで表すステップにしたがって説明する。 FIG. 22 is a flowchart showing an example of the flow of processing for performing the modeling operation. Here, an example of the flow of the process of performing the modeling operation will be described according to the step represented by S in the flowchart of the flowchart shown in FIG.

ステップS101では、制御部500は、造形データ作成装置600から受信した造形データを読み込むと、処理をS102に移行する。 In step S101, when the control unit 500 reads the modeling data received from the modeling data creation device 600, the process shifts to S102.

ステップS102では、制御部500は、造形データに基づく造形動作を開始し、各駆動部によりヘッド52などの各部を初期位置に移動させると、処理をS103に移行する。 In step S102, the control unit 500 starts a modeling operation based on the modeling data, and when each unit such as the head 52 is moved to the initial position by each drive unit, the process shifts to S103.

ステップS103では、制御部500は、平坦化ローラ12を駆動させて、樹脂粒子20を含む粒子層31を形成させると、処理をS104に移行する。 In step S103, when the control unit 500 drives the flattening roller 12 to form the particle layer 31 containing the resin particles 20, the process shifts to S104.

ステップS104では、制御部500は、造形データに基づき、ヘッド52の吐出位置がモデル領域であると判定すると、処理をS105に移行する。また、制御部500は、ヘッド52の吐出位置が造形領域ではないと判定すると、処理をS106に移行する。 In step S104, when the control unit 500 determines that the discharge position of the head 52 is the model area based on the modeling data, the process shifts to S105. Further, when the control unit 500 determines that the discharge position of the head 52 is not in the modeling region, the process shifts to S106.

ステップS105では、制御部500は、ヘッド52にモデル材10mを吐出させると、処理をS108に移行する。 In step S105, when the control unit 500 discharges the model material 10 m to the head 52, the process shifts to S108.

ステップS106では、制御部500は、造形データに基づき、ヘッド52の吐出位置がサポート領域であると判定すると、処理をS107に移行する。また、制御部500は、ヘッド52の吐出位置サポート領域ではないと判定すると、処理をS108に移行する。 In step S106, when the control unit 500 determines that the discharge position of the head 52 is the support region based on the modeling data, the process shifts to S107. Further, when the control unit 500 determines that the head 52 is not in the discharge position support region, the process shifts to S108.

ステップS107では、制御部500は、ヘッド52にサポート材10sを吐出させると、処理をS108に移行する。 In step S107, when the control unit 500 discharges the support material 10s to the head 52, the process shifts to S108.

ステップS108では、制御部500は、当該粒子層31の吐出動作が終了したと判定すると、処理をS110に移行する。また、制御部500は、当該粒子層31の吐出動作が終了していないと判定すると、処理をS109に移行する。 In step S108, when the control unit 500 determines that the ejection operation of the particle layer 31 is completed, the process shifts to S110. Further, when the control unit 500 determines that the ejection operation of the particle layer 31 has not been completed, the process shifts to S109.

ステップS109では、制御部500は、ヘッド52の吐出位置を移動させると、処理をS104に戻す。 In step S109, when the control unit 500 moves the discharge position of the head 52, the process returns to S104.

ステップS110では、制御部500は、光照射ユニット80により、粒子層31に光81を照射させて、粒子層31を加熱する。ここで、粒子層31におけるモデル領域の樹脂粒子20同士は融着されるとともに、モデル領域における樹脂粒子20とサポート領域における樹脂粒子20も融着される。 In step S110, the control unit 500 irradiates the particle layer 31 with light 81 by the light irradiation unit 80 to heat the particle layer 31. Here, the resin particles 20 in the model region in the particle layer 31 are fused to each other, and the resin particles 20 in the model region and the resin particles 20 in the support region are also fused.

ステップS111では、制御部500は、造形データに基づく造形動作が終了していないと判定すると、処理をS103に戻す。また、制御部500は、造形データに基づく造形動作が終了したと判定すると、本処理を終了する。 In step S111, when the control unit 500 determines that the modeling operation based on the modeling data has not been completed, the process returns to S103. Further, when the control unit 500 determines that the modeling operation based on the modeling data is completed, the control unit 500 ends this process.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
図10に示すような立体造形物の製造装置を用いて、モデル領域の下側(下面)と接するようにサポート領域を形成して、サポート部の上にモデル部を1層造形し、造形物1を造形した。モデル部を造形する際には、モデル領域を加熱するときにおけるモデル領域の温度をサーモカメラ(OPTRIS社製、Xi−80)で測定した。
(Example 1)
Using a three-dimensional model manufacturing device as shown in FIG. 10, a support area is formed so as to be in contact with the lower side (lower surface) of the model area, and one layer of the model part is formed on the support part. 1 was modeled. When modeling the model portion, the temperature of the model region when the model region was heated was measured with a thermo camera (manufactured by OPTRIS, Xi-80).

粒子層に含まれる樹脂粒子としては、PEEK(VICTREX社製、150PF)を用いた。
サポート材としては、下記の組成のものを用いた。また、サポート材が固化することにより形成されたサポート部の熱分解開始温度は、392℃であった。
・アクリロイルモルフォリン(東京化成工業株式会社製):97質量部
・t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート(日本油脂株式会社製):2質量部
・BYK−UV3530(BYK Additives & Instruments社製):1質量部
As the resin particles contained in the particle layer, PEEK (manufactured by VICTREX, 150PF) was used.
As the support material, a material having the following composition was used. The thermal decomposition start temperature of the support portion formed by the solidification of the support material was 392 ° C.
・ Acryloylmorpholine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.): 97 parts by mass ・ t-butylperoxy-2-ethylhexyl monocarbonate (manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.): 2 parts by mass ・ BYK-UV3530 (manufactured by BYK Ads & Instruments) ): 1 part by mass

また、実施例1においては、粒子層の平均厚みを0.1mmとし、モデル領域及びサポート領域の平面方向の大きさを、1cm×1cmとした。モデル材としては、黒色インク(Nazdar Ink Technologies社製、LMOPI11AKK)を用いた。
実施例1では、粒子層の予熱温度を160℃とし、出力383Wのハロゲンランプを用いて3.6秒間加熱した。加熱時のモデル領域の到達温度は最大で380℃であった。
Further, in Example 1, the average thickness of the particle layer was 0.1 mm, and the size of the model region and the support region in the plane direction was 1 cm × 1 cm. As a model material, black ink (LMOPI11AKK manufactured by Nazdar Ink Technologies) was used.
In Example 1, the preheating temperature of the particle layer was set to 160 ° C., and the particle layer was heated for 3.6 seconds using a halogen lamp having an output of 383 W. The maximum temperature reached in the model region during heating was 380 ° C.

<観察>
上記のようにして得られた造形物1を、デジタルマイクロスコープ(キーエンス社製、VHX−2000)を用いて観察したところ、モデル領域における樹脂粒子は溶融してモデル部が形成されていた。また、モデル部とサポート部とは融着しており、モデル部は造形後においても変形しなかった。
<Observation>
When the model 1 obtained as described above was observed using a digital microscope (manufactured by KEYENCE, VHX-2000), the resin particles in the model region were melted to form a model portion. In addition, the model part and the support part were fused, and the model part did not deform even after modeling.

また、同様にして、サポート部の表面における黄変の様子を観察した。ここで、サポート部の表面に黄変が生じていると、固化したサポート材が熱分解したと考えることができる。
実施例1においては、サポート部の表面における黄変は生じていなかった。観察結果を表1に示す。
In the same way, the state of yellowing on the surface of the support portion was observed. Here, if the surface of the support portion is yellowed, it can be considered that the solidified support material is thermally decomposed.
In Example 1, yellowing did not occur on the surface of the support portion. The observation results are shown in Table 1.

(実施例2)
実施例1において、粒子層の予熱温度を190℃、ハロゲンランプの出力を340W、加熱時間を5.0秒とした以外は、実施例1と同様にして造形物2を造形した。加熱時のモデル領域の到達温度は最大で385℃であった。
(Example 2)
In Example 1, the model 2 was modeled in the same manner as in Example 1 except that the preheating temperature of the particle layer was 190 ° C., the output of the halogen lamp was 340 W, and the heating time was 5.0 seconds. The maximum temperature reached in the model region during heating was 385 ° C.

実施例1と同様にして造形物2を観察したところ、モデル領域における樹脂粒子は溶融してモデル部が形成されていた。また、モデル部とサポート部とは融着しており、モデル部は造形後においても変形しなかった。なお、サポート部の表面における黄変は生じていなかった。結果を表1に示す。 When the model 2 was observed in the same manner as in Example 1, the resin particles in the model region were melted to form the model portion. In addition, the model part and the support part were fused, and the model part did not deform even after modeling. No yellowing occurred on the surface of the support portion. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
実施例1において、樹脂粒子としてPA12(EOS社製、PA2200)を用い、粒子層の予熱温度を120℃、ハロゲンランプの出力を745W、加熱時間を0.7秒とした以外は、実施例1と同様にして造形物3を造形した。加熱時のモデル領域の到達温度は最大で322℃であった。
(Example 3)
In Example 1, PA12 (PA2200 manufactured by EOS) was used as the resin particles, the preheating temperature of the particle layer was 120 ° C., the output of the halogen lamp was 745 W, and the heating time was 0.7 seconds. The model 3 was modeled in the same manner as above. The maximum temperature reached in the model region during heating was 322 ° C.

実施例1と同様にして造形物3を観察したところ、モデル領域における樹脂粒子は溶融してモデル部が形成されていた。また、モデル部とサポート部とは融着しており、モデル部は造形後においても変形しなかった。なお、サポート部の表面における黄変は生じていなかった。結果を表1に示す。 When the model 3 was observed in the same manner as in Example 1, the resin particles in the model region were melted to form the model portion. In addition, the model part and the support part were fused, and the model part did not deform even after modeling. No yellowing occurred on the surface of the support portion. The results are shown in Table 1.

(実施例4)
実施例3において、ハロゲンランプの出力を373Wとした以外は、実施例3と同様にして造形物4を造形した。加熱時のモデル領域の到達温度は最大で245℃であった。
(Example 4)
In Example 3, the model 4 was modeled in the same manner as in Example 3 except that the output of the halogen lamp was 373 W. The maximum temperature reached in the model region during heating was 245 ° C.

実施例1と同様にして造形物4を観察したところ、モデル領域における樹脂粒子は溶融してモデル部が形成されていた。また、モデル部とサポート部とは融着しており、モデル部は造形後においても変形しなかった。なお、サポート部の表面における黄変は生じていなかった。結果を表1に示す。 When the model 4 was observed in the same manner as in Example 1, the resin particles in the model region were melted to form the model portion. In addition, the model part and the support part were fused, and the model part did not deform even after modeling. No yellowing occurred on the surface of the support portion. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
実施例1において、ハロゲンランプの出力を213W、加熱時間を8.0秒とした以外は、実施例1と同様にして造形物の造形処理を行った。加熱時のモデル領域の到達温度は最大で280℃であった。
比較例1においては、加熱時のモデル領域の到達温度が樹脂粒子の補外終了温度よりも低くかったため、モデル領域における樹脂粒子が溶融(融着)せず、モデル部を造形することができなった。このため、サポート部の表面の黄変の有無以外の観察は行わなかった。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
In Example 1, the modeling process of the modeled object was performed in the same manner as in Example 1 except that the output of the halogen lamp was 213 W and the heating time was 8.0 seconds. The maximum temperature reached in the model region during heating was 280 ° C.
In Comparative Example 1, since the temperature reached in the model region during heating was lower than the extrapolation end temperature of the resin particles, the resin particles in the model region did not melt (fuse), and the model portion could be modeled. became. Therefore, no observation was made except for the presence or absence of yellowing on the surface of the support portion. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
実施例2において、ハロゲンランプの出力を425W、加熱時間を2.0秒とした以外は、実施例2と同様にして造形物の造形処理を行った。加熱時のモデル領域の到達温度は最大で380℃であった。
比較例2においては、加熱時のモデル領域の到達温度が樹脂粒子の補外終了温度よりも高かったものの、加熱時間が十分でなく、樹脂粒子の溶融が不十分となり、樹脂粒子同士を融着することができず、モデル部を造形することができなった。このため、サポート部の表面における黄変の有無以外の観察は行わなかった。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
In Example 2, the modeling process of the modeled object was performed in the same manner as in Example 2 except that the output of the halogen lamp was 425 W and the heating time was 2.0 seconds. The maximum temperature reached in the model region during heating was 380 ° C.
In Comparative Example 2, although the temperature reached in the model region during heating was higher than the replacement end temperature of the resin particles, the heating time was not sufficient, the resin particles were insufficiently melted, and the resin particles were fused together. I couldn't do it, and I couldn't model the model part. Therefore, no observation was made except for the presence or absence of yellowing on the surface of the support portion. The results are shown in Table 1.

(比較例3)
実施例3において、ハロゲンランプの出力を298Wとした以外は、実施例3と同様にして造形物の造形処理を行った。加熱時のモデル領域の到達温度は最大で196℃であった。
比較例3においては、加熱時のモデル領域の到達温度が樹脂粒子の補外終了温度よりも高かったものの、加熱時間が十分でなく、樹脂粒子の溶融が不十分となり、樹脂粒子同士を融着することができず、モデル部を造形することができなった。このため、サポート部の表面における黄変の有無以外の観察は行わなかった。結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
In Example 3, the modeling process of the modeled object was performed in the same manner as in Example 3 except that the output of the halogen lamp was set to 298 W. The maximum temperature reached in the model region during heating was 196 ° C.
In Comparative Example 3, although the temperature reached in the model region during heating was higher than the replacement end temperature of the resin particles, the heating time was not sufficient, the resin particles were insufficiently melted, and the resin particles were fused together. I couldn't do it, and I couldn't model the model part. Therefore, no observation was made except for the presence or absence of yellowing on the surface of the support portion. The results are shown in Table 1.

(比較例4)
実施例3において、ハロゲンランプの出力を260Wとした以外は、実施例3と同様にして造形物の造形処理を行った。
比較例4においては、加熱時のモデル領域の到達温度が樹脂粒子の補外終了温度よりも低くかったため、モデル領域における樹脂粒子が溶融(融着)せず、モデル部を造形することができなった。このため、サポート部の表面における黄変の有無以外の観察は行わなかった。結果を表1に示す。
(Comparative Example 4)
In Example 3, the modeling process of the modeled object was performed in the same manner as in Example 3 except that the output of the halogen lamp was set to 260 W.
In Comparative Example 4, since the temperature reached in the model region during heating was lower than the extrapolation end temperature of the resin particles, the resin particles in the model region did not melt (fuse), and the model portion could be formed. became. Therefore, no observation was made except for the presence or absence of yellowing on the surface of the support portion. The results are shown in Table 1.

表1に示すように、本発明の実施例となる実施例1から4においては、モデル領域における樹脂粒子同士(モデル部)、及び、モデル領域における樹脂粒子とモデル領域に接するサポート領域における樹脂粒子同士(モデル部とサポート部)が融着されており、モデル部の変形が抑制されていることがわかる。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 4 which are examples of the present invention, the resin particles in the model region (model part) and the resin particles in the model region and the resin particles in the support region in contact with the model region It can be seen that the models (model part and support part) are fused to each other and the deformation of the model part is suppressed.

以上、説明したように、本発明の立体造形物の製造装置は、樹脂粒子を含む粒子層を形成する層形成手段と、粒子層にエネルギーを吸収可能なモデル材を吐出してモデル領域を形成する第1の吐出手段と、粒子層にサポート材を吐出してサポート領域を形成する第2の吐出手段と、モデル領域にエネルギーを付与するエネルギー付与手段と、を備え、モデル領域に対してエネルギーが付与されることにより、モデル領域における樹脂粒子同士、及び、モデル領域における樹脂粒子とモデル領域に接するサポート領域における樹脂粒子同士が融着される。
これにより、本発明の立体造形物の製造装置は、樹脂粒子を加熱して造形する立体造形物の変形を抑制して、立体造形物の造形精度を向上できる。
As described above, the apparatus for manufacturing a three-dimensional model of the present invention forms a model region by discharging a layer forming means for forming a particle layer containing resin particles and a model material capable of absorbing energy into the particle layer. A first discharging means for forming a support region by discharging a support material to the particle layer, and an energy applying means for applying energy to the model region are provided, and energy is provided for the model region. Is given to fuse the resin particles in the model region and the resin particles in the model region and the resin particles in the support region in contact with the model region.
As a result, the apparatus for manufacturing the three-dimensional model of the present invention can suppress the deformation of the three-dimensional model formed by heating the resin particles and improve the modeling accuracy of the three-dimensional model.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 樹脂粒子を含む粒子層を形成する層形成手段と、
前記粒子層にエネルギーを吸収可能なモデル材を吐出してモデル領域を形成する第1の吐出手段と、
前記粒子層にサポート材を吐出してサポート領域を形成する第2の吐出手段と、
前記モデル領域に前記エネルギーを付与するエネルギー付与手段と、を備え、
前記モデル領域に対して前記エネルギーが付与されることにより、前記モデル領域における前記樹脂粒子同士、及び、前記モデル領域における前記樹脂粒子と前記モデル領域に接する前記サポート領域における前記樹脂粒子同士が融着されること、
を特徴とする立体造形物の製造装置である。
<2> 前記第2の吐出手段が吐出した前記サポート材が固化することにより、前記サポート領域における前記樹脂粒子同士が接着される前記<1>に記載の立体造形物の製造装置である。
<3> 前記層形成手段が第1の粒子層の上に第2の粒子層を形成する際に、
前記第2の吐出手段が、前記第2の粒子層における前記モデル領域となる予定部分と接するように、前記第1の粒子層における前記サポート領域を形成する前記<1>から<2>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<4> 前記層形成手段が第1の粒子層の上に第2の粒子層を形成する際に、
前記第2の吐出手段が、前記第1の粒子層における前記モデル領域と接する前記第2の粒子層における領域に前記サポート領域を形成する前記<1>から<2>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<5> 前記第1の吐出手段により形成される前記モデル領域と、前記第2の吐出手段により形成される前記サポート領域とが、一つの前記粒子層に形成される前記<1>から<4>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<6> 前記一つの前記粒子層に、前記モデル領域と前記サポート領域とが隣り合う部分を形成する際に、
前記第2の吐出手段により前記サポート領域を形成するより前に、前記第1の吐出手段により前記モデル領域を形成する前記<5>に記載の立体造形物の製造装置である。
<7> 前記第2の吐出手段が、前記モデル領域における外縁近傍領域となる領域の少なくとも一部と接するように前記サポート領域を形成する前記<1>から<6>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<8> 前記第1の吐出手段と前記第2の吐出手段とが一体となって配置される、前記<1>から<7>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<9> 前記第1の吐出手段と前記第2の吐出手段とが別々に配置されると共に、独立して移動可能である、前記<1>から<7>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<10> 前記エネルギー付与手段が、前記モデル領域における前記樹脂粒子同士の融着と、前記モデル領域における前記樹脂粒子と前記モデル領域に接する前記サポート領域における前記樹脂粒子との融着とを一括して行う前記<1>から<9>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<11> 前記エネルギー付与手段が、光を照射する光照射手段であり、
前記第1の吐出手段が吐出する前記モデル材が、前記光照射手段が照射した前記光を吸収することにより発熱可能である前記<1>から<10>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<12> 前記光照射手段が、前記モデル領域における前記樹脂粒子同士の融着と、前記モデル領域における前記樹脂粒子と前記モデル領域に接する前記サポート領域における前記樹脂粒子との融着とを、異なる前記エネルギーの前記光を照射して行う前記<11>に記載の立体造形物の製造装置である。
<13> 前記光照射手段が、前記モデル領域における前記樹脂粒子と前記モデル領域に接する前記サポート領域における前記樹脂粒子との融着を、前記モデル領域における前記樹脂粒子同士の融着の際に照射する前記光の波長よりも、短い波長の前記光を照射して行う前記<12>に記載の立体造形物の製造装置である。
<14> 前記第2の吐出手段が吐出した前記サポート材の一部が揮発することにより、前記サポート材が固化する前記<1>から<13>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<15> 前記第2の吐出手段が吐出する前記サポート材が、前記エネルギーを吸収可能である前記<14>に記載の立体造形物の製造装置である。
<16> 前記第2の吐出手段が吐出した前記サポート材が重合反応を生じることにより固化する前記<1>から<13>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<17> 固化した前記サポート材が、前記樹脂粒子を溶解しない液体に可溶である前記<15>から<16>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<18> 樹脂粒子を含む粒子層を形成する層形成工程と、
前記粒子層にエネルギーを吸収可能なモデル材を吐出してモデル領域を形成するモデル領域形成工程と、
前記粒子層にサポート材を吐出してサポート領域を形成するサポート領域形成工程と、
前記モデル領域に前記エネルギーを付与して、前記モデル領域における前記樹脂粒子同士、及び、前記モデル領域における前記樹脂粒子と前記モデル領域に接する前記サポート領域における前記樹脂粒子とを融着させるエネルギー付与工程と、
を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
<19> 前記サポート材が固化することにより形成されたサポート部を、前記モデル領域における前記樹脂粒子同士が融着して形成されたモデル部を溶解しない液体に浸漬させることにより除去する前記<18>に記載の立体造形物の製造方法である。
<20> 前記樹脂粒子の温度が所望の予熱温度になるように、前記樹脂粒子をあらかじめ加熱する予熱工程を更に含む前記<18>から<19>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<21> 前記サポート材が、前記樹脂粒子同士を接着する接着成分と溶媒とを含み、
前記接着成分の融点及び軟化点の少なくともいずれかが、前記予熱温度よりも高く、前記溶媒の沸点が、前記予熱温度よりも低い、前記<20>に記載の立体造形物の製造方法である。
<22> 前記サポート材が固化することにより形成されたサポート部の熱分解開始温度が、前記樹脂粒子の補外融解終了温度よりも高い、前記<18>から<21>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<23> 前記サポート部の前記熱分解開始温度が380℃より高い、前記<22>に記載の立体造形物の製造方法である。
<24> 前記エネルギー付与工程を行う際の前記モデル領域の温度を、前記樹脂粒子の前記補外融解終了温度より高く、かつ前記サポート部の前記熱分解開始温度未満とする、前記<22>から<23>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<25> 前記<1>から<17>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置、又は前記<18>から<24>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法に用いる立体造形用材料セットであって、
前記サポート材と前記樹脂粒子とを有し、
前記サポート材が固化することにより形成されたサポート部の熱分解開始温度が、前記樹脂粒子の補外融解終了温度よりも高くなることを特徴とする立体造形用材料セットである。
Examples of aspects of the present invention are as follows.
<1> A layer forming means for forming a particle layer containing resin particles and
A first ejection means for forming a model region by ejecting a model material capable of absorbing energy into the particle layer,
A second ejection means for ejecting a support material into the particle layer to form a support region, and
An energy applying means for applying the energy to the model region is provided.
By applying the energy to the model region, the resin particles in the model region and the resin particles in the model region and the resin particles in the support region in contact with the model region are fused to each other. To be done,
It is a manufacturing apparatus for a three-dimensional model characterized by.
<2> The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to <1>, wherein the resin particles in the support region are adhered to each other by solidifying the support material discharged by the second discharge means.
<3> When the layer forming means forms the second particle layer on the first particle layer,
Any of the above <1> to <2> forming the support region in the first particle layer so that the second ejection means comes into contact with the planned portion to be the model region in the second particle layer. It is a manufacturing apparatus for a three-dimensional model described in Crab.
<4> When the layer forming means forms the second particle layer on the first particle layer,
The solid according to any one of <1> to <2>, wherein the second ejection means forms the support region in the region of the second particle layer in contact with the model region of the first particle layer. It is a manufacturing device for shaped objects.
<5> The model region formed by the first ejection means and the support region formed by the second ejection means are formed in one particle layer from <1> to <4. > Is a three-dimensional model manufacturing apparatus according to any one of.
<6> When forming a portion in which the model region and the support region are adjacent to each other in the one particle layer,
The device for manufacturing a three-dimensional model according to <5>, wherein the model region is formed by the first discharge means before the support region is formed by the second discharge means.
<7> The solid according to any one of <1> to <6>, wherein the support region is formed so that the second discharge means is in contact with at least a part of a region near the outer edge of the model region. It is a manufacturing device for shaped objects.
<8> The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <1> to <7>, wherein the first discharging means and the second discharging means are integrally arranged.
<9> The three-dimensional model according to any one of <1> to <7>, wherein the first discharge means and the second discharge means are arranged separately and can be moved independently. It is a manufacturing equipment of.
<10> The energy applying means collectively fuses the resin particles in the model region with each other and the resin particles in the model region and the resin particles in the support region in contact with the model region. The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <1> to <9>.
<11> The energy applying means is a light irradiating means for irradiating light.
The three-dimensional model according to any one of <1> to <10>, wherein the model material discharged by the first discharge means can generate heat by absorbing the light irradiated by the light irradiation means. It is a manufacturing equipment.
<12> The light irradiation means differs between the fusion of the resin particles in the model region and the fusion of the resin particles in the model region and the resin particles in the support region in contact with the model region. The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to <11>, which is performed by irradiating the light of the energy.
<13> The light irradiation means irradiates the fusion of the resin particles in the model region with the resin particles in the support region in contact with the model region at the time of fusion of the resin particles in the model region. The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to <12>, which is performed by irradiating the light having a wavelength shorter than the wavelength of the light.
<14> The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <1> to <13>, wherein the support material is solidified by volatilizing a part of the support material discharged by the second discharge means. Is.
<15> The three-dimensional model manufacturing apparatus according to <14>, wherein the support material discharged by the second discharging means is capable of absorbing the energy.
<16> The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <1> to <13>, wherein the support material discharged by the second discharging means solidifies by causing a polymerization reaction.
<17> The apparatus for producing a three-dimensional model according to any one of <15> to <16>, wherein the solidified support material is soluble in a liquid that does not dissolve the resin particles.
<18> A layer forming step of forming a particle layer containing resin particles, and
A model region forming step of ejecting a model material capable of absorbing energy into the particle layer to form a model region,
A support region forming step of ejecting a support material into the particle layer to form a support region,
An energy applying step of applying the energy to the model region to fuse the resin particles in the model region with each other and the resin particles in the model region and the resin particles in the support region in contact with the model region. When,
It is a method for manufacturing a three-dimensional model, which is characterized by including.
<19> The support portion formed by solidifying the support material is removed by immersing the model portion formed by fusing the resin particles in the model region with an insoluble liquid. > Is a method for manufacturing a three-dimensional model.
<20> The method for producing a three-dimensional model according to any one of <18> to <19>, further comprising a preheating step of preheating the resin particles so that the temperature of the resin particles becomes a desired preheating temperature. Is.
<21> The support material contains an adhesive component for adhering the resin particles to each other and a solvent.
The method for producing a three-dimensional model according to <20>, wherein at least one of the melting point and the softening point of the adhesive component is higher than the preheating temperature and the boiling point of the solvent is lower than the preheating temperature.
<22> The method according to any one of <18> to <21>, wherein the thermal decomposition start temperature of the support portion formed by solidifying the support material is higher than the extrapolation melting end temperature of the resin particles. This is a method for manufacturing a three-dimensional model.
<23> The method for manufacturing a three-dimensional model according to <22>, wherein the thermal decomposition start temperature of the support portion is higher than 380 ° C.
<24> From <22>, wherein the temperature of the model region when performing the energy application step is higher than the external melting end temperature of the resin particles and lower than the thermal decomposition start temperature of the support portion. The method for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <23>.
<25> For three-dimensional modeling used in the three-dimensional model manufacturing apparatus according to any one of <1> to <17> or the three-dimensional model manufacturing method according to any one of <18> to <24>. It's a material set
It has the support material and the resin particles,
The three-dimensional modeling material set is characterized in that the thermal decomposition start temperature of the support portion formed by solidifying the support material is higher than the extrapolation melting end temperature of the resin particles.

前記<1>から<17>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置、前記<18>から<24>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法、及び前記<25>に記載の立体造形用セットによれば、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。 The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <1> to <17>, the method for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <18> to <24>, and the above-mentioned <25>. According to the three-dimensional modeling set, various problems in the past can be solved and the object of the present invention can be achieved.

国際公開第2017/162306号公報International Publication No. 2017/162306 特開2016−155367号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-155367

10m モデル材
10s サポート材
12 平坦化ローラ(層形成手段の一部)
20 樹脂粒子
30 モデル部(造形層)
31 粒子層
52 ヘッド(吐出手段の一例)
80 光照射ユニット(エネルギー付与手段の一部)
101 モデル領域
200 サポート部
201 サポート領域
601 立体造形物の製造装置
10m model material 10s support material 12 Flattening roller (part of layer forming means)
20 Resin particles 30 Model part (modeling layer)
31 Particle layer 52 Head (example of ejection means)
80 Light irradiation unit (part of energy application means)
101 Model area 200 Support unit 201 Support area 601 Manufacturing equipment for three-dimensional objects

Claims (25)

樹脂粒子を含む粒子層を形成する層形成手段と、
前記粒子層にエネルギーを吸収可能なモデル材を吐出してモデル領域を形成する第1の吐出手段と、
前記粒子層にサポート材を吐出してサポート領域を形成する第2の吐出手段と、
前記モデル領域に前記エネルギーを付与するエネルギー付与手段と、を備え、
前記モデル領域に対して前記エネルギーが付与されることにより、前記モデル領域における前記樹脂粒子同士、及び、前記モデル領域における前記樹脂粒子と前記モデル領域に接する前記サポート領域における前記樹脂粒子同士が融着されること、
を特徴とする立体造形物の製造装置。
A layer forming means for forming a particle layer containing resin particles,
A first ejection means for forming a model region by ejecting a model material capable of absorbing energy into the particle layer,
A second ejection means for ejecting a support material into the particle layer to form a support region, and
An energy applying means for applying the energy to the model region is provided.
By applying the energy to the model region, the resin particles in the model region and the resin particles in the model region and the resin particles in the support region in contact with the model region are fused to each other. To be done,
A three-dimensional model manufacturing device characterized by.
前記第2の吐出手段が吐出した前記サポート材が固化することにより、前記サポート領域における前記樹脂粒子同士が接着される請求項1に記載の立体造形物の製造装置。 The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to claim 1, wherein the resin particles in the support region are adhered to each other by solidifying the support material discharged by the second discharge means. 前記層形成手段が第1の粒子層の上に第2の粒子層を形成する際に、
前記第2の吐出手段が、前記第2の粒子層における前記モデル領域となる予定部分と接するように、前記第1の粒子層における前記サポート領域を形成する請求項1から2のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
When the layer forming means forms a second particle layer on the first particle layer,
The invention according to any one of claims 1 to 2, wherein the support region of the first particle layer is formed so that the second ejection means comes into contact with a planned portion to be the model region of the second particle layer. Manufacturing equipment for three-dimensional objects.
前記層形成手段が第1の粒子層の上に第2の粒子層を形成する際に、
前記第2の吐出手段が、前記第1の粒子層における前記モデル領域と接する前記第2の粒子層における領域に前記サポート領域を形成する請求項1から2のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
When the layer forming means forms a second particle layer on the first particle layer,
The three-dimensional model according to any one of claims 1 to 2, wherein the second ejection means forms the support region in the region of the second particle layer in contact with the model region of the first particle layer. Manufacturing equipment.
前記第1の吐出手段により形成される前記モデル領域と、前記第2の吐出手段により形成される前記サポート領域とが、一つの前記粒子層に形成される請求項1から4のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the model region formed by the first ejection means and the support region formed by the second ejection means are formed in one particle layer. Manufacturing equipment for three-dimensional objects. 前記一つの前記粒子層に、前記モデル領域と前記サポート領域とが隣り合う部分を形成する際に、
前記第2の吐出手段により前記サポート領域を形成するより前に、前記第1の吐出手段により前記モデル領域を形成する請求項5に記載の立体造形物の製造装置。
When forming a portion in which the model region and the support region are adjacent to each other in the one particle layer,
The device for manufacturing a three-dimensional model according to claim 5, wherein the model region is formed by the first discharge means before the support region is formed by the second discharge means.
前記第2の吐出手段が、前記モデル領域における外縁近傍領域となる領域の少なくとも一部と接するように前記サポート領域を形成する請求項1から6のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。 The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of claims 1 to 6, wherein the support region is formed so that the second discharge means is in contact with at least a part of a region near the outer edge of the model region. 前記第1の吐出手段と前記第2の吐出手段とが一体となって配置される、請求項1から7のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。 The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of claims 1 to 7, wherein the first discharging means and the second discharging means are integrally arranged. 前記第1の吐出手段と前記第2の吐出手段とが別々に配置されると共に、独立して移動可能である、請求項1から7のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。 The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of claims 1 to 7, wherein the first discharging means and the second discharging means are arranged separately and can be moved independently. 前記エネルギー付与手段が、前記モデル領域における前記樹脂粒子同士の融着と、前記モデル領域における前記樹脂粒子と前記モデル領域に接する前記サポート領域における前記樹脂粒子との融着とを一括して行う請求項1から9のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。 A claim that the energy applying means collectively performs fusion of the resin particles in the model region and fusion of the resin particles in the model region and the resin particles in the support region in contact with the model region. Item 4. The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of Items 1 to 9. 前記エネルギー付与手段が、光を照射する光照射手段であり、
前記第1の吐出手段が吐出する前記モデル材が、前記光照射手段が照射した前記光を吸収することにより発熱可能である請求項1から10のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
The energy applying means is a light irradiating means for irradiating light.
The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of claims 1 to 10, wherein the model material discharged by the first discharge means can generate heat by absorbing the light irradiated by the light irradiation means.
前記光照射手段が、前記モデル領域における前記樹脂粒子同士の融着と、前記モデル領域における前記樹脂粒子と前記モデル領域に接する前記サポート領域における前記樹脂粒子との融着とを、異なる前記エネルギーの前記光を照射して行う請求項11に記載の立体造形物の製造装置。 The light irradiation means has different energies for fusion of the resin particles in the model region and fusion of the resin particles in the model region and the resin particles in the support region in contact with the model region. The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to claim 11, which is performed by irradiating the light. 前記光照射手段が、前記モデル領域における前記樹脂粒子と前記モデル領域に接する前記サポート領域における前記樹脂粒子との融着を、前記モデル領域における前記樹脂粒子同士の融着の際に照射する前記光の波長よりも、短い波長の前記光を照射して行う請求項12に記載の立体造形物の製造装置。 The light that the light irradiation means irradiates the fusion of the resin particles in the model region and the resin particles in the support region in contact with the model region at the time of fusion of the resin particles in the model region. The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to claim 12, wherein the light having a wavelength shorter than that of the above-mentioned light is irradiated. 前記第2の吐出手段が吐出した前記サポート材の一部が揮発することにより、前記サポート材が固化する請求項1から13のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。 The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of claims 1 to 13, wherein the support material is solidified by volatilizing a part of the support material discharged by the second discharge means. 前記第2の吐出手段が吐出する前記サポート材が、前記エネルギーを吸収可能である請求項14に記載の立体造形物の製造装置。 The device for manufacturing a three-dimensional model according to claim 14, wherein the support material discharged by the second discharging means can absorb the energy. 前記第2の吐出手段が吐出した前記サポート材が重合反応を生じることにより固化する請求項1から13のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。 The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of claims 1 to 13, wherein the support material discharged by the second discharging means solidifies by causing a polymerization reaction. 固化した前記サポート材が、前記樹脂粒子を溶解しない液体に可溶である請求項15から16のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。 The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of claims 15 to 16, wherein the solidified support material is soluble in a liquid that does not dissolve the resin particles. 樹脂粒子を含む粒子層を形成する層形成工程と、
前記粒子層にエネルギーを吸収可能なモデル材を吐出してモデル領域を形成するモデル領域形成工程と、
前記粒子層にサポート材を吐出してサポート領域を形成するサポート領域形成工程と、
前記モデル領域に前記エネルギーを付与して、前記モデル領域における前記樹脂粒子同士、及び、前記モデル領域における前記樹脂粒子と前記モデル領域に接する前記サポート領域における前記樹脂粒子とを融着させるエネルギー付与工程と、
を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法。
A layer forming process for forming a particle layer containing resin particles,
A model region forming step of ejecting a model material capable of absorbing energy into the particle layer to form a model region,
A support region forming step of ejecting a support material into the particle layer to form a support region,
An energy applying step of applying the energy to the model region to fuse the resin particles in the model region with each other and the resin particles in the model region and the resin particles in the support region in contact with the model region. When,
A method for manufacturing a three-dimensional model, which comprises.
前記サポート材が固化することにより形成されたサポート部を、前記モデル領域における前記樹脂粒子同士が融着して形成されたモデル部を溶解しない液体に浸漬させることにより除去する請求項18に記載の立体造形物の製造方法。 The 18th aspect of claim 18, wherein the support portion formed by solidifying the support material is removed by immersing the model portion formed by fusing the resin particles in the model region with an insoluble liquid. A method for manufacturing a three-dimensional model. 前記樹脂粒子の温度が所望の予熱温度になるように、前記樹脂粒子をあらかじめ加熱する予熱工程を更に含む請求項18から19のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional model according to any one of claims 18 to 19, further comprising a preheating step of preheating the resin particles so that the temperature of the resin particles becomes a desired preheating temperature. 前記サポート材が、前記樹脂粒子同士を接着する接着成分と溶媒とを含み、
前記接着成分の融点及び軟化点の少なくともいずれかが、前記予熱温度よりも高く、前記溶媒の沸点が、前記予熱温度よりも低い、請求項20に記載の立体造形物の製造方法。
The support material contains an adhesive component for adhering the resin particles to each other and a solvent.
The method for producing a three-dimensional model according to claim 20, wherein at least one of the melting point and the softening point of the adhesive component is higher than the preheating temperature and the boiling point of the solvent is lower than the preheating temperature.
前記サポート材が固化することにより形成されたサポート部の熱分解開始温度が、前記樹脂粒子の補外融解終了温度よりも高い、請求項18から21のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional model according to any one of claims 18 to 21, wherein the thermal decomposition start temperature of the support portion formed by solidifying the support material is higher than the extrapolation melting end temperature of the resin particles. .. 前記サポート部の前記熱分解開始温度が380℃より高い、請求項22に記載の立体造形物の製造方法。 The method for manufacturing a three-dimensional model according to claim 22, wherein the thermal decomposition start temperature of the support portion is higher than 380 ° C. 前記エネルギー付与工程を行う際の前記モデル領域の温度を、前記樹脂粒子の前記補外融解終了温度より高く、かつ前記サポート部の前記熱分解開始温度未満とする、請求項22から23のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。 Any of claims 22 to 23, wherein the temperature of the model region when performing the energy application step is higher than the external melting end temperature of the resin particles and lower than the thermal decomposition start temperature of the support portion. The method for manufacturing a three-dimensional model according to. 請求項1から17のいずれかに記載の立体造形物の製造装置、又は請求項18から24のいずれかに記載の立体造形物の製造方法に用いる立体造形用材料セットであって、
前記サポート材と前記樹脂粒子とを有し、
前記サポート材が固化することにより形成されたサポート部の熱分解開始温度が、前記樹脂粒子の補外融解終了温度よりも高くなることを特徴とする立体造形用材料セット。
A three-dimensional modeling material set used in the three-dimensional modeling product manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 17 or the three-dimensional modeling material manufacturing method according to any one of claims 18 to 24.
It has the support material and the resin particles,
A material set for three-dimensional modeling, wherein the thermal decomposition start temperature of the support portion formed by solidifying the support material is higher than the extrapolation melting end temperature of the resin particles.
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