JP2020199724A - Shaping method and shaping apparatus - Google Patents

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JP2020199724A
JP2020199724A JP2019109429A JP2019109429A JP2020199724A JP 2020199724 A JP2020199724 A JP 2020199724A JP 2019109429 A JP2019109429 A JP 2019109429A JP 2019109429 A JP2019109429 A JP 2019109429A JP 2020199724 A JP2020199724 A JP 2020199724A
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陽一 伊東
Yoichi Ito
陽一 伊東
篤 高井
Atsushi Takai
篤 高井
真人 辻
Masato Tsuji
真人 辻
翔太 早川
Shota Hayakawa
翔太 早川
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Abstract

To provide a shaping method capable of easily and efficiently removing a poorly shaped protrusion.SOLUTION: A method of shaping a three-dimensional object by repeating lamination of a shaping layer with a shaping material on a shaping stage, the method comprising: a layer shaping step of ejecting the shaping material from a nozzle to shape the shaping layer on the shaping stage; and a cutting step of cutting a poorly shaped protrusion formed on the shaping layer in the layer shaping step, while tilting at least one of the nozzle and the shaping stage.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、造形方法及び造形装置に関する。 The present invention relates to a modeling method and a modeling apparatus.

近年、金型などを用いずに立体造形物を造形する装置として、3D(3−Dimensional)プリンタと称される造形装置が普及しつつある。 In recent years, a modeling device called a 3D (3-Dimensional) printer has become widespread as a device for modeling a three-dimensional model without using a mold or the like.

このような造形装置としては、例えば、造形材料をノズルから吐出する装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As such a modeling device, for example, a device for discharging a modeling material from a nozzle is known (see, for example, Patent Document 1).

本発明は、簡便かつ効率的に造形不良突出部を除去することができる造形方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a modeling method capable of easily and efficiently removing a molding defective protrusion.

上記の課題を解決するための手段としての本発明の造形方法は、造形材料による造形層の積層を造形ステージ上で繰り返すことにより、立体造形物を造形する造形方法であって、前記造形材料をノズルから吐出して前記造形層を前記造形ステージに造形する層造形工程と、前記層造形工程において前記造形層に形成された造形不良突出部を、前記ノズル及び前記造形ステージの少なくともいずれかを傾けて切断する切断工程と、を含む。 The modeling method of the present invention as a means for solving the above-mentioned problems is a modeling method for modeling a three-dimensional model by repeating stacking of modeling layers with a modeling material on a modeling stage, and the modeling material is used. At least one of the nozzle and the modeling stage is tilted at least in the layer modeling step in which the modeling layer is formed on the modeling stage by discharging from the nozzle and the molding defect protrusion formed in the modeling layer in the layer modeling process. Includes a cutting step of cutting.

本発明によると、簡便かつ効率的に造形不良突出部を除去することができる造形方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a molding method capable of easily and efficiently removing a molding defective protrusion.

図1は、本発明の造形装置の一実施形態を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the modeling apparatus of the present invention. 図2は、層造形手段が造形層を造形する様子の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of how the layer forming means forms a forming layer. 図3Aは、従来の造形装置において、造形材料の糸引きが発生した様子の一例を示す模式図である。FIG. 3A is a schematic view showing an example of a state in which stringing of a modeling material occurs in a conventional modeling apparatus. 図3Bは、従来の造形装置において、造形材料の糸引きが発生したまま固化した様子の一例を示す模式図である。FIG. 3B is a schematic view showing an example of a state in which the modeling material is solidified while being stringed in the conventional modeling apparatus. 図4Aは、本発明の一実施形態に係る造形装置において、造形材料の吐出後にノズルを傾けた様子を示す模式図である。FIG. 4A is a schematic view showing a state in which the nozzle is tilted after discharging the modeling material in the modeling apparatus according to the embodiment of the present invention. 図4Bは、本発明の一実施形態に係る造形装置において、傾けたノズルを戻した様子を示す模式図である。FIG. 4B is a schematic view showing a state in which the tilted nozzle is returned in the modeling apparatus according to the embodiment of the present invention. 図5Aは、本発明の一実施形態に係る造形装置において、造形材料の吐出後に造形ステージを傾けた様子を示す模式図である。FIG. 5A is a schematic view showing a state in which the modeling stage is tilted after discharging the modeling material in the modeling apparatus according to the embodiment of the present invention. 図5Bは、本発明の一実施形態に係る造形装置において、傾けた造形ステージを戻した様子を示す模式図である。FIG. 5B is a schematic view showing a state in which the tilted modeling stage is returned in the modeling apparatus according to the embodiment of the present invention.

(造形方法及び造形装置)
本発明の造形方法は、造形材料による造形層の積層を造形ステージ上で繰り返すことにより、立体造形物を造形する造形方法であって、造形材料をノズルから吐出して造形層を造形ステージに造形する層造形工程と、層造形工程において造形層に形成された造形不良突出部を、ノズル及び前記造形ステージの少なくともいずれかを傾けて切断する切断工程と、を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
本発明の造形装置は、造形材料による造形層の積層を造形ステージ上で繰り返すことにより、立体造形物を造形する造形装置であって、造形材料をノズルから吐出して造形層を造形ステージに造形する層造形手段と、層造形手段により造形層に形成された造形不良突出部を、ノズル及び前記造形ステージの少なくともいずれかを傾けて切断する切断手段と、を有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
本発明の造形方法は本発明の造形装置により好適に行うことができ、層造形工程は層造形手段により好適に行うことができ、切断工程は切断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。
(Modeling method and modeling equipment)
The modeling method of the present invention is a modeling method for modeling a three-dimensional model by repeating stacking of modeling layers with a modeling material on a modeling stage, and the modeling material is discharged from a nozzle to model the modeling layer on the modeling stage. Includes a layer forming step of cutting, and a cutting step of cutting the defectively formed protrusion formed on the forming layer in the layer forming step by tilting at least one of the nozzle and the forming stage, and further, if necessary, other Includes steps.
The modeling device of the present invention is a modeling device that creates a three-dimensional model by repeating stacking of modeling layers with a modeling material on the modeling stage, and discharges the modeling material from a nozzle to model the modeling layer on the modeling stage. It has a layer forming means for cutting, and a cutting means for cutting a poorly formed protruding portion formed on the forming layer by the layer forming means by tilting at least one of a nozzle and the forming stage, and further, if necessary, other Has the means of.
The modeling method of the present invention can be suitably performed by the modeling apparatus of the present invention, the layer modeling step can be preferably performed by the layer modeling means, the cutting step can be preferably performed by the cutting means, and other steps. Can be done by other means.

ここで、「造形不良突出部」とは、完成品である立体造形物には不要な部分であり、例えば、「糸引き」(糸を引き伸ばしたような状態をいう)などにより、意図せずはみ出して形成された部分を意味する。「造形層」とは単層を意味し、「造形物」とは複数の造形層の集合体を意味し、「立体造形物」とは完成品を意味する。 Here, the "improperly shaped protruding part" is a part that is unnecessary for a three-dimensional modeled product that is a finished product, and is unintentionally caused by, for example, "threading" (a state in which a thread is stretched). It means the part formed by protruding. The "modeling layer" means a single layer, the "modeling object" means an aggregate of a plurality of modeling layers, and the "three-dimensional modeled object" means a finished product.

造形材料による造形層の積層を造形ステージ上で繰り返すことにより、立体造形物を造形する造形方法では、造形層を造形した後、造形材料の吐出を停止させてノズルを移動させる毎に、造形した造形層から造形材料の糸引きが発生する場合がある。造形層から糸引きが発生すると、造形層の糸引き部、即ち造形不良突出部がバリとなり、このバリを立体造形物から除去する作業が発生してしまう。このバリを発生させないようにする目的において、ノズルの内部に弁を設けるようにした特許文献1に記載の技術では、以下のような問題がある。 In the modeling method of modeling a three-dimensional model by repeating the lamination of the model layer with the model material on the model stage, after the model layer is modeled, the discharge of the model material is stopped and the nozzle is moved each time. Stringing of the modeling material may occur from the modeling layer. When stringing occurs from the modeling layer, the stringing portion of the modeling layer, that is, the protruding portion with defective modeling becomes burrs, and the work of removing the burrs from the three-dimensional modeled object occurs. The technique described in Patent Document 1 in which a valve is provided inside the nozzle for the purpose of preventing the generation of burrs has the following problems.

具体的には、特許文献1に記載の技術のようにノズルの内部に弁を設けても、弁より下流に位置するノズル先端の造形材料と造形ステージに吐出した造形材料とを切断できないため、糸引きなどにより発生する造形不良突出部に対して有効ではないという問題がある。また、造形材料としてスーパーエンジニアリングプラスチックなどの高粘度かつ高温で溶融する樹脂を用いる場合には、弁のシール部(圧着部)にゴムなどを用いることができず、弁を機能させることが難しいという問題がある。また、弁の可動部に造形材料が入り込み、ノズル内で滞留した造形材料が高温で炭化や焦げ付きなどで変質すると、弁の動きを阻害する場合があり、更には変質した造形材料が吐出されて立体造形物の品質を悪化させてしまうという問題がある。 Specifically, even if a valve is provided inside the nozzle as in the technique described in Patent Document 1, the modeling material at the tip of the nozzle located downstream of the valve and the modeling material discharged to the modeling stage cannot be cut. There is a problem that it is not effective for molding defects caused by stringing or the like. In addition, when a resin such as super engineering plastic that melts at high viscosity and high viscosity is used as the modeling material, rubber or the like cannot be used for the valve sealing portion (crimping portion), and it is difficult to make the valve function. There's a problem. In addition, if the modeling material enters the moving part of the valve and the modeling material staying in the nozzle deteriorates due to carbonization or scorching at a high temperature, the movement of the valve may be hindered, and the altered modeling material is discharged. There is a problem that the quality of the three-dimensional model is deteriorated.

そこで、本発明の造形方法は、造形層を造形ステージに造形した後に、ノズル及び造形ステージの少なくともいずれかを傾けて、糸引きなどにより発生する造形不良突出部を切断する。これにより、本発明の造形方法では、スーパーエンジニアリングプラスチックなどの高温かつ高粘度で溶融する造形材料であっても、造形不良突出部をノズルの先端に付着させて切断できるため、簡便かつ効率的に造形不良突出部を除去することができる。
なお、以下では、スーパーエンジニアリングプラスチックを「スーパーエンプラ」と称することがある。
Therefore, in the modeling method of the present invention, after the modeling layer is modeled on the modeling stage, at least one of the nozzle and the modeling stage is tilted to cut the molding defective protrusion generated by stringing or the like. As a result, in the modeling method of the present invention, even a modeling material that melts at high temperature and high viscosity, such as super engineering plastic, can be cut by adhering a molding defect protrusion to the tip of the nozzle, so that it is easy and efficient. Molding defects The protruding parts can be removed.
In the following, super engineering plastics may be referred to as "super engineering plastics".

<層造形工程及び層造形手段>
層造形工程は、造形材料をノズルから吐出して造形層を造形ステージに造形する工程である。
層造形手段は、造形材料をノズルから吐出して造形層を造形ステージに造形する手段である。
具体的には、層造形工程及び層造形手段は、立体造形物のスライスデータに基づき、立体造形物の断面を形成するように、造形材料をノズルから吐出して造形ステージ上に造形層を造形する。
なお、立体造形物のスライスデータとは、立体造形物の3Dデータに基づいて加工されたものであり、造形層毎で造形材料を吐出する箇所を示す座標データを意味する。
<Layer molding process and layer molding means>
The layer modeling process is a process of ejecting a modeling material from a nozzle to form a modeling layer on a modeling stage.
The layer modeling means is a means for ejecting a modeling material from a nozzle to form a modeling layer on a modeling stage.
Specifically, the layer modeling process and the layer modeling means discharge the modeling material from the nozzle to form the modeling layer on the modeling stage so as to form the cross section of the three-dimensional model based on the slice data of the three-dimensional model. To do.
The slice data of the three-dimensional model is processed based on the 3D data of the three-dimensional model, and means coordinate data indicating a location where the modeling material is discharged for each modeling layer.

層造形手段としては、造形材料を吐出するノズルを有していれば特に制限はなく、目的に応じて選択することができる。
層造形手段としては、例えば、フィラメント状の造形材料を溶融して流動化させ、造形材料をノズルから吐出する吐出モジュール(ヘッド)などが挙げられる。
層造形手段の形状、構造、大きさ及び材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、造形装置に複数設けられていてもよく、1つの層造形手段に複数のノズルが配されていてもよい。
The layer forming means is not particularly limited as long as it has a nozzle for discharging the forming material, and can be selected according to the purpose.
Examples of the layer forming means include a discharge module (head) in which a filament-shaped modeling material is melted and fluidized, and the modeling material is discharged from a nozzle.
The shape, structure, size, and material of the layer forming means are not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose, and a plurality of may be provided in the forming apparatus, and a plurality of layers may be provided in one layer forming means. Nozzles may be arranged.

<<ノズル>>
ノズルの形状、構造、大きさ及び材質としては、造形材料を吐出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る。
ノズルの吐出口の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、略円形であることが好ましい。
ノズルの吐出口の径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、吐出する造形材料や、立体造形物の滑らかさや解像度などの品質に応じて変更することができる。ここで、吐出口の径とは、吐出口の形状が略円形である場合は、吐出口の直径を意味する。吐出口の形状が略円形である場合には、ノズルの吐出口の径としては、0.1mm以上20mm以下が好ましく、0.3mm以上5mm以下がより好ましく、0.3mm以上0.6mm以下が更に好ましい。
<< Nozzle >>
The shape, structure, size, and material of the nozzle are not particularly limited as long as they can discharge the modeling material, and can be appropriately selected according to the purpose.
The shape of the discharge port of the nozzle is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but it is preferably substantially circular.
The diameter of the discharge port of the nozzle is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, and can be changed according to the quality such as the shape material to be discharged and the smoothness and resolution of the three-dimensional model. Here, the diameter of the discharge port means the diameter of the discharge port when the shape of the discharge port is substantially circular. When the shape of the discharge port is substantially circular, the diameter of the discharge port of the nozzle is preferably 0.1 mm or more and 20 mm or less, more preferably 0.3 mm or more and 5 mm or less, and 0.3 mm or more and 0.6 mm or less. More preferred.

<<造形材料>>
造形材料としては、特に制限はなく、目的に応じて選択することができ、例えば、熱可塑性樹脂、ガラス、金属などが挙げられる。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。これらの中でも、熱可塑性樹脂が好ましい。
また、造形材料は、立体造形物における所望の形状を有する部分であるモデル部となるモデル材と、モデル部を支持するサポート部となるサポート材とに分かれていてもよい。また、それぞれの造形材料が層造形手段の別のノズルから吐出されてもよい。なお、モデル材とサポート材とは、同一の造形材料を用いてもよく、異なる造形材料を用いてもよい。
<< Modeling material >>
The modeling material is not particularly limited and can be selected according to the intended purpose. Examples thereof include thermoplastic resin, glass and metal. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, a thermoplastic resin is preferable.
Further, the modeling material may be divided into a model material that serves as a model portion that is a portion having a desired shape in the three-dimensional modeled object and a support material that serves as a support portion that supports the model portion. Moreover, each modeling material may be discharged from another nozzle of the layer forming means. The model material and the support material may use the same modeling material or different modeling materials.

−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。これらの中でも、「スーパーエンプラ」と称されている、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、ポリエーテルサルフォン、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プラであると、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。
-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. Among these, select from polyphthalamide, polyphenylene sulfide, liquid crystal polymer, polysulfone, polyethersulfone, polyetherimide, polyamideimide, polyetheretherketone, and polytetrafluoroethylene, which are called "super engineering plastics". It is preferable that the amount is at least one. When the thermoplastic resin is 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. Is advantageous.

層造形手段に供給する際の造形材料の形状としては、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、フィラメント状などが挙げられる。 The shape of the molding material to be supplied to the layer molding means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a filament shape.

<<造形ステージ>>
造形ステージとしては、層造形手段が造形材料を吐出できる土台であり、造形層を積層でき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。
造形ステージの形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、平面状であることが好ましい。このとき、造形ステージの法線方向としては、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、層造形手段が造形材料を吐出する方向が好ましい。
造形ステージの構造、大きさ及び材質としては、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。
<< Modeling stage >>
The modeling stage is a base on which the layer modeling means can discharge the modeling material, and there is no particular limitation as long as the modeling layers can be laminated, and it can be appropriately selected according to the purpose.
The shape of the modeling stage is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but it is preferably flat. At this time, the normal direction of the modeling stage is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but the direction in which the layer modeling means discharges the modeling material is preferable.
The structure, size, and material of the modeling stage are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.

ノズルから造形材料を吐出する際の、造形ステージあるいは造形層とノズルとの空隙としては、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、0.1mm以上0.4mm以下が好ましい。この場合、ノズルの吐出口の径よりも、空隙のほうが狭いときが多く、吐出する造形材料における造形ステージあるいは造形層との接着力を高めることができる点で有利である。 The gap between the modeling stage or the modeling layer and the nozzle when the modeling material is discharged from the nozzle is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.1 mm or more and 0.4 mm or less. .. In this case, the gap is often narrower than the diameter of the discharge port of the nozzle, which is advantageous in that the adhesive force of the discharged modeling material to the modeling stage or the modeling layer can be enhanced.

<<その他の部>>
その他の部としては、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、供給された造形材料の逆流を抑制する逆流抑制部や、供給された造形材料を流動化させる流動化部を有することが好ましい。
<< Other Department >>
The other parts are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, but a backflow suppressing part that suppresses the backflow of the supplied modeling material and a fluidization part that fluidizes the supplied modeling material. It is preferable to have.

−逆流抑制部−
逆流抑制部は、造形材料を冷却することにより、層造形手段における造形材料の逆流を抑制する。これにより、逆流抑制部は、造形材料が層造形手段内で詰まることによる吐出不良を抑制することができる。
逆流抑制部としては、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、公知の冷却装置などが挙げられる。
なお、層造形手段において造形材料が逆流する量は、逆流抑制部の温度分布や層造形手段の流路の形状などにより、制御することができる。
-Backflow suppression unit-
The backflow suppressing unit suppresses the backflow of the modeling material in the layered modeling means by cooling the modeling material. As a result, the backflow suppressing unit can suppress ejection defects due to clogging of the modeling material in the layered modeling means.
The backflow suppressing unit is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a known cooling device.
The amount of backflow of the modeling material in the layered modeling means can be controlled by the temperature distribution of the backflow suppressing portion, the shape of the flow path of the layered modeling means, and the like.

逆流抑制部が動作するタイミングとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、層造形手段が造形材料を吐出する際に常に動作してもよいし、層造形手段が造形ステージから離れる方向に移動する際に動作してもよい。また、層造形手段が造形ステージから離れる方向に移動する際には、逆流抑制部は、造形材料の冷却をより強めるようにしてもよい。これにより、造形ステージから離れる方向に移動する際(造形中に層造形手段をリトラクト(退避)させる際など)における造形材料の逆流を、より確実に抑制することができる。 The timing at which the backflow suppression unit operates is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. The layer forming means may always operate when discharging the modeling material, or the layer forming means may operate. It may operate when moving away from the stage. Further, when the layer forming means moves away from the forming stage, the backflow suppressing portion may make the cooling of the forming material stronger. This makes it possible to more reliably suppress the backflow of the modeling material when moving away from the modeling stage (such as when the layer modeling means is retracted during modeling).

−流動化部−
流動化部としては、例えば、造形材料が熱可塑性樹脂であれば、熱可塑性樹脂を溶融可能な公知の熱源などが挙げられる。
-Fluidization section-
Examples of the fluidized portion include a known heat source capable of melting the thermoplastic resin if the modeling material is a thermoplastic resin.

また、切断手段は、層造形手段への造形材料の供給を阻害しないようにノズルを傾けることが好ましい。これにより、切断手段がノズルを傾けても、スムーズに造形材料を層造形手段に供給することができる。 Further, it is preferable that the cutting means tilts the nozzle so as not to obstruct the supply of the molding material to the layer molding means. As a result, even if the cutting means tilts the nozzle, the modeling material can be smoothly supplied to the layered modeling means.

<切断工程及び切断手段>
切断工程は、層造形工程において造形層に形成された造形不良突出部を、ノズル及び造形ステージの少なくともいずれかを傾けて切断する工程である。
切断手段は、層造形手段により造形層に形成された造形不良突出部を、ノズル及び造形ステージの少なくともいずれかを傾けて切断する手段である。
なお、造形ステージを傾けることは、造形ステージ上の造形層又は造形物を傾けることと同じ意味であり、造形物に積層された造形層に造形不良突出部が造形された場合には、造形ステージを傾けることで造形不良突出部を切断することができる。
<Cutting process and cutting means>
The cutting step is a step of inclining at least one of a nozzle and a molding stage to cut a molding defective protrusion formed on the molding layer in the layer molding step.
The cutting means is a means for cutting a molding defective protrusion formed in the molding layer by the layer molding means by tilting at least one of a nozzle and a molding stage.
In addition, tilting the modeling stage has the same meaning as tilting the modeling layer or the modeled object on the modeling stage, and when a modeling defect protrusion is formed on the modeling layer laminated on the modeled object, the modeling stage By tilting, the protruding portion with poor modeling can be cut.

切断手段は、造形不良突出部にノズルの先端が当接して、造形不良突出部を切断するように、ノズル及び造形ステージの少なくともいずれかを傾けることが好ましい。
ここで、「ノズルの先端」とは、ノズルの先端における吐出面及び側面を意味する。「ノズルの吐出面」とは、ノズルの吐出口を含む面を意味する。
As the cutting means, it is preferable to tilt at least one of the nozzle and the modeling stage so that the tip of the nozzle comes into contact with the poorly shaped protrusion and the poorly shaped protrusion is cut.
Here, the "tip of the nozzle" means a discharge surface and a side surface at the tip of the nozzle. The “nozzle discharge surface” means a surface including the nozzle discharge port.

切断手段の形状、構造、大きさ及び材質としては、ノズル及び造形ステージの少なくともいずれかを傾けて造形層の造形不良突出部を切断でき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。
切断手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ノズル傾斜機構や傾斜調整機構が好ましい。
The shape, structure, size, and material of the cutting means are not particularly limited as long as at least one of the nozzle and the modeling stage can be tilted to cut the defectively formed protrusion of the modeling layer, and can be appropriately selected according to the purpose. ..
The cutting means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but a nozzle tilting mechanism or a tilting adjusting mechanism is preferable.

−ノズル傾斜機構−
ノズル傾斜機構は、ノズルを傾けることができる機構であり、層造形手段がノズルを一体とする場合には、層造形手段を傾けることができる機構である。
ノズル傾斜機構としては、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、ノズルを傾斜させるためのモータなどの駆動源と、ノズルの可動軸となる可動部とを有することが好ましい。
可動部としては、ボールジョイントによる可動部又は二軸の可動部が好ましい。これにより、ノズル傾斜機構は、ノズルを傾ける方向が制限されない点で有利である。
可動部の設置位置としては、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、ノズルの上部に位置することが好ましい。可動部がノズルの上部に位置すると、ノズルを傾ける前後において、フィラメント状の造形材料を供給するためのノズルの挿入口の位置の移動が少なくなるため、スムーズにフィラメント状の造形材料をノズルに供給することができる。
-Nozzle tilt mechanism-
The nozzle tilting mechanism is a mechanism capable of tilting the nozzle, and when the layer forming means integrates the nozzle, the layer forming means can be tilted.
The nozzle tilting mechanism is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but it is preferable to have a drive source such as a motor for tilting the nozzle and a movable portion serving as a movable axis of the nozzle. ..
As the movable portion, a movable portion by a ball joint or a biaxial movable portion is preferable. This is advantageous in that the nozzle tilting mechanism does not limit the direction in which the nozzle is tilted.
The installation position of the movable portion is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, but it is preferably located above the nozzle. When the movable part is located above the nozzle, the position of the nozzle insertion port for supplying the filament-shaped modeling material is less likely to move before and after tilting the nozzle, so that the filament-shaped modeling material is smoothly supplied to the nozzle. can do.

−傾斜調整機構−
傾斜調整機構は、造形ステージの傾斜を調整する手段である。
傾斜調整機構としては、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、平面視したときに四角形である造形ステージにおいて、四隅の高さをそれぞれ調整できる機構などが挙げられる。
-Inclination adjustment mechanism-
The tilt adjusting mechanism is a means for adjusting the tilt of the modeling stage.
The inclination adjusting mechanism is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a mechanism capable of adjusting the heights of the four corners of a modeling stage which is a quadrangle when viewed in a plan view can be mentioned.

<その他の工程及びその他の手段>
その他の工程としては、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、冷却工程、クリーニング工程、制御工程などが挙げられる。
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、冷却手段、クリーニング手段、制御手段などが挙げられる。
冷却工程は冷却手段により好適に行うことができ、クリーニング工程はクリーニング手段により好適に行うことができ、制御工程は制御手段により好適に行うことができる。
<Other processes and other means>
The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a cooling step, a cleaning step, and a control step.
The other means are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include cooling means, cleaning means, and control means.
The cooling step can be preferably performed by the cooling means, the cleaning step can be preferably performed by the cleaning means, and the control step can be preferably performed by the control means.

<<冷却工程及び冷却手段>>
冷却工程は、層造形工程において造形材料を吐出した造形材料を冷却する工程である。これにより、冷却工程では、造形材料の温度を下げることで粘度を低減させることができるため、造形材料の糸引きを発生しにくくすることができる。
冷却手段は、層造形手段が吐出した造形材料を冷却する手段である。
冷却手段としては、例えば、層造形手段が吐出した造形材料に対し送風する送風手段、熱伝導性の良い材料やヒートパイプなど直接造形物に接触させて冷却する接触手段などが挙げられる。
<< Cooling process and cooling means >>
The cooling step is a step of cooling the molding material discharged from the molding material in the layer molding step. As a result, in the cooling step, the viscosity can be reduced by lowering the temperature of the modeling material, so that stringing of the modeling material can be made less likely to occur.
The cooling means is a means for cooling the molding material discharged by the layer molding means.
Examples of the cooling means include a blowing means for blowing air to the molding material discharged by the layer molding means, a contact means for directly contacting a material having good thermal conductivity, a heat pipe, and the like for cooling.

<<クリーニング工程及びクリーニング手段>>
クリーニング工程は、ノズルの先端をクリーニングする工程である。これにより、ノズルの先端をクリーニングできるため、ノズルの先端に付着させた造形材料が造形層、造形物又は立体造形物に付着することを抑制でき、立体造形物の品質を維持することができる。
クリーニング手段は、ノズルの先端をクリーニングする手段である。
クリーニング手段としては、例えば、ノズルの先端を固定された金属板やブラシなどに移動させて払拭する払拭手段などが挙げられる。
<< Cleaning process and cleaning means >>
The cleaning step is a step of cleaning the tip of the nozzle. As a result, since the tip of the nozzle can be cleaned, it is possible to prevent the modeling material attached to the tip of the nozzle from adhering to the modeling layer, the modeled object, or the three-dimensional modeled object, and the quality of the three-dimensional modeled object can be maintained.
The cleaning means is a means for cleaning the tip of the nozzle.
Examples of the cleaning means include a wiping means in which the tip of the nozzle is moved to a fixed metal plate, a brush, or the like to wipe the nozzle.

<<制御工程及び制御手段>>
制御工程は、各種プログラムを実行し、造形装置全体の動作を制御する工程である。
制御手段は、各種プログラムを実行し、造形装置全体の動作を制御する手段である。
制御手段としては、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、CPU(Central Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などが挙げられる。
<< Control process and control means >>
The control process is a process of executing various programs and controlling the operation of the entire modeling apparatus.
The control means is a means for executing various programs and controlling the operation of the entire modeling apparatus.
The control means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a CPU (Central Processing Unit) and an FPGA (Field Programmable Gate Array).

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の一実施形態として、熱溶解積層法(FFF;Fused Filament Fabrication)により立体造形物を造形する立体造形装置について説明する。なお、本発明における造形装置は、熱溶解積層法を用いたものに限定されるものではなく、ノズルから造形材料を吐出して造形ステージに造形層が積層することにより立体造形物を造形する任意の造形装置を用いることができる。 As an embodiment of the present invention, a three-dimensional modeling apparatus for modeling a three-dimensional model by a fused deposition modeling (FFF) method will be described. The modeling apparatus in the present invention is not limited to the one using the Fused Deposition Modeling method, and any method for modeling a three-dimensional model by ejecting a modeling material from a nozzle and laminating a modeling layer on a modeling stage. The modeling device of can be used.

図1は、本発明の造形装置の一実施形態を示す模式図である。
図1に示すように、造形装置1は、エクストルーダ10と、層造形手段としての吐出モジュール20と、ノズル傾斜機構(切断手段)の可動部としての可動軸31と、造形ステージ40とを有する。造形材料としてのフィラメント状の造形材料Fは、熱可塑性樹脂をマトリックスとした樹脂組成物からなる紐状の固体材料であり、エクストルーダ10によって引き込まれることで、吐出モジュール20に供給される。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the modeling apparatus of the present invention.
As shown in FIG. 1, the modeling apparatus 1 includes an extruder 10, a discharge module 20 as a layer modeling means, a movable shaft 31 as a movable portion of a nozzle tilting mechanism (cutting means), and a modeling stage 40. The filament-shaped modeling material F as the modeling material is a string-shaped solid material composed of a resin composition having a thermoplastic resin as a matrix, and is supplied to the discharge module 20 by being drawn by the extruder 10.

エクストルーダ10は、送りローラ11,12と、モータ13とを有する。送りローラ11,12は、モータ13により駆動され、造形材料Fを挟持して吐出モジュール20に供給する。
なお、本実施形態では、エクストルーダ10は、吐出モジュール20と一体として傾けることができないように固定されている。
The extruder 10 has feed rollers 11 and 12 and a motor 13. The feed rollers 11 and 12 are driven by the motor 13 to sandwich the modeling material F and supply it to the discharge module 20.
In this embodiment, the extruder 10 is fixed so as not to be tilted integrally with the discharge module 20.

吐出モジュール20は、エクストルーダ10から供給された造形材料Fを、上部の開口部で受けて内部の移送路20aを介し、溶融して造形材料を逆流させないようにして吐出する。
吐出モジュール20は、逆流抑制部としての冷却ブロック21と、ガイド22と、流動化部としての加熱ブロック23と、ノズル24とを有する。
The discharge module 20 receives the modeling material F supplied from the extruder 10 at the upper opening, melts the modeling material F through the internal transfer path 20a, and discharges the modeling material so as not to flow back.
The discharge module 20 has a cooling block 21 as a backflow suppression unit, a guide 22, a heating block 23 as a fluidization unit, and a nozzle 24.

冷却ブロック21は、吐出モジュール20の最上部に設けられており、造形材料Fを冷却する冷却源を有する。これにより、冷却ブロック21は、造形材料の吐出モジュール20の上部への逆流、造形材料を押し出す抵抗の増大、あるいは、造形材料の固化による移送路20a内での詰まりを防ぐ。
加熱ブロック23と冷却ブロック21との間には、ガイド22が設けられている。
The cooling block 21 is provided at the uppermost portion of the discharge module 20 and has a cooling source for cooling the modeling material F. As a result, the cooling block 21 prevents backflow of the modeling material to the upper portion of the discharge module 20, an increase in resistance for pushing out the modeling material, or clogging in the transfer path 20a due to solidification of the modeling material.
A guide 22 is provided between the heating block 23 and the cooling block 21.

加熱ブロック23は、造形材料の移送方向におけるガイド22の下流に配置されており、ヒータなどの熱源と、ヒータの温度を制御するための熱電対とを有する。加熱ブロック23は、ガイド22を介して移送された造形材料Fを加熱溶融させ、ノズル24に供給する。 The heating block 23 is arranged downstream of the guide 22 in the transfer direction of the modeling material, and has a heat source such as a heater and a thermocouple for controlling the temperature of the heater. The heating block 23 heats and melts the modeling material F transferred via the guide 22 and supplies it to the nozzle 24.

ノズル24は、吐出モジュール20の最下部に設けられており、その下面は吐出口を含む吐出面24aである。ノズル24は、加熱ブロック23から供給された溶融状態あるいは半溶融の造形材料を造形ステージ40上に線状に押し出すようにして吐出する。吐出された造形材料は、冷却固化されて所定の形状の造形層が造形される。さらに、ノズル24は、造形した造形層に、溶融状態あるいは半溶融状態の造形材料を、線状に押し出すようにして吐出する操作を繰り返すことで、新たな造形層を積層させる。このようにして、造形装置1は、立体造形物を造形する。 The nozzle 24 is provided at the lowermost part of the discharge module 20, and the lower surface thereof is a discharge surface 24a including a discharge port. The nozzle 24 discharges the molten or semi-molten modeling material supplied from the heating block 23 so as to be linearly extruded onto the modeling stage 40. The discharged modeling material is cooled and solidified to form a modeling layer having a predetermined shape. Further, the nozzle 24 stacks a new modeling layer on the modeling layer by repeating the operation of ejecting the molten or semi-melted modeling material in a linear manner. In this way, the modeling device 1 models a three-dimensional modeled object.

ノズル傾斜機構の可動部としての可動軸31は、吐出モジュール20の上部に配置されている。これにより、可動軸31と吐出モジュール20の開口部との位置が近いことから、吐出モジュール20が傾いても開口部の位置が大きく移動することがないため、エクストルーダ10からの造形材料Fの供給を阻害しないようにノズル24を傾けることができる。また、ノズル傾斜機構は、駆動パルス信号を入力されたモータなどからの駆動力により、可動軸31を中心に吐出モジュール20(ノズル24含む)を図1中R1で示す方向に傾けることができる。 The movable shaft 31 as a movable portion of the nozzle tilting mechanism is arranged above the discharge module 20. As a result, since the positions of the movable shaft 31 and the opening of the discharge module 20 are close to each other, the position of the opening does not move significantly even if the discharge module 20 is tilted, so that the modeling material F is supplied from the extruder 10. The nozzle 24 can be tilted so as not to hinder. Further, the nozzle tilting mechanism can tilt the discharge module 20 (including the nozzle 24) around the movable shaft 31 in the direction shown by R1 in FIG. 1 by a driving force from a motor or the like to which a driving pulse signal is input.

なお、吐出モジュール20は、エクストルーダ10から供給される造形材料Fの軸(移送路20a)を回転軸として図1中R2で示す方向に、エクストルーダ10から独立して回転することができる。これは、エクストルーダ10が造形材料Fを挟持していることから、吐出モジュール20と一体として回転などの移動をすると造形材料Fも移動してしまうと、配置や構造によっては造形材料Fの供給を阻害する場合がある。このため、吐出モジュール20を固定されているエクストルーダ10から独立して回転できるようにすることで、エクストルーダ10からの造形材料Fの供給を阻害しないようにすることができる。また、吐出モジュール20が方向R2に回転できることから、糸を引いた造形材料を付着させるノズル24先端の箇所を同じにできるため、クリーニング手段でクリーニングする箇所をノズル24の一部に限定でき、クリーニングが容易になる。 The discharge module 20 can rotate independently of the extruder 10 in the direction shown by R2 in FIG. 1 with the axis (transfer path 20a) of the modeling material F supplied from the extruder 10 as the rotation axis. This is because the extruder 10 sandwiches the modeling material F, so if the modeling material F also moves when it is rotated or the like integrally with the discharge module 20, the modeling material F will be supplied depending on the arrangement and structure. May interfere. Therefore, by allowing the discharge module 20 to rotate independently of the fixed extruder 10, the supply of the modeling material F from the extruder 10 can be prevented from being obstructed. Further, since the discharge module 20 can rotate in the direction R2, the tip of the nozzle 24 to which the modeling material with the thread is attached can be made the same, so that the part to be cleaned by the cleaning means can be limited to a part of the nozzle 24 for cleaning. Becomes easier.

なお、本実施形態では、エクストルーダ10が傾斜及び回転しないようにしているが、これに限ることなく、エクストルーダ10が傾斜及び回転できるようにしてもよい。この場合には、エクストルーダ10の傾斜及び回転が造形材料Fの供給を阻害しないようにすることに留意することが必要である。
また、吐出モジュール20を傾けるか否かは、例えば、造形材料Fの材質や温度などから判定するようにしてもよい。吐出モジュール20を傾ける制御方法としては、例えば、吐出モジュール20を造形ステージ40外に退避させるリトラクト命令が入力されたら、直前の吐出方向及び/又は走査方向に基づき、ノズル24を傾ける向きと傾き量を算出し、傾けさせてもよい。あるいは、立体造形物の3Dデータに基づき、ノズル24を傾ける向きと傾き量を算出して傾けるようにしてもよい。
In the present embodiment, the extruder 10 is prevented from tilting and rotating, but the present invention is not limited to this, and the extruder 10 may be tilted and rotated. In this case, it should be noted that the tilt and rotation of the extruder 10 do not interfere with the supply of the modeling material F.
Further, whether or not the discharge module 20 is tilted may be determined based on, for example, the material and temperature of the modeling material F. As a control method for tilting the discharge module 20, for example, when a retract command for retracting the discharge module 20 to the outside of the modeling stage 40 is input, the direction and tilt amount of the nozzle 24 are tilted based on the immediately preceding discharge direction and / or scanning direction. May be calculated and tilted. Alternatively, the direction and amount of inclination of the nozzle 24 may be calculated and tilted based on the 3D data of the three-dimensional model.

図2は、層造形手段が造形層を造形する様子の一例を示す模式図である。
図2に示すように、ノズル24は、造形材料FMを造形ステージ40側に向かって吐出しながら走査することで、造形層Lを造形する。このように、造形材料FMを吐出すると、吐出された造形材料FMはノズル24の移動に沿って1本の線状となって造形される。また、ノズル24は、造形材料FMを吐出して造形ステージ40上に押し付けて造形層Lを造形する。これにより、造形ステージ40と造形層L間の接着力、あるいは造形層L間の接着力を向上させ、造形層Lの剥離を抑制することができる。
なお、図2では、造形ステージ40上に造形材料FMを吐出しているが、造形物を造形する際には、造形層L上に造形材料FMを吐出して造形層を積層する。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of how the layer forming means forms a forming layer.
As shown in FIG. 2, the nozzle 24 forms the modeling layer L by scanning while discharging the modeling material FM toward the modeling stage 40 side. When the modeling material FM is discharged in this way, the discharged modeling material FM is formed into a single line along the movement of the nozzle 24. Further, the nozzle 24 discharges the modeling material FM and presses it onto the modeling stage 40 to form the modeling layer L. As a result, the adhesive force between the modeling stage 40 and the modeling layer L or the adhesive force between the modeling layers L can be improved, and the peeling of the modeling layer L can be suppressed.
In FIG. 2, the modeling material FM is discharged onto the modeling stage 40, but when modeling a modeled object, the modeling material FM is discharged onto the modeling layer L to stack the modeling layers.

次に、従来の造形装置において、造形材料の糸引きが発生する様子について図3A及び図3Bを用いて説明する。 Next, in the conventional modeling apparatus, the appearance of stringing of the modeling material will be described with reference to FIGS. 3A and 3B.

図3Aは、従来の造形装置において、造形材料の糸引きが発生した様子の一例を示す模式図である。図3Bは、従来の造形装置において、造形材料の糸引きが発生したまま固化した様子の一例を示す模式図である。
図3Aでは、ノズル24が造形材料FMの吐出を始めて造形ステージ40に押し付けながら吐出停止位置Eで吐出を停止させ、リトラクト動作を行った後、次の動作に向けてノズル24が移動し始めている。このとき、ノズル24は、吐出停止位置Eよりも図3A中右側に位置しており、吐出停止後にも造形材料FMがノズル24から吐出され、糸引きが発生している。図3Bでは、図3Aで示した状態よりも、更にノズル24を図3A中右側に移動させた状態を示している。このため、造形層Lの端部に造形材料FMの糸引き形状がそのまま残り(図3B中Sで示す糸引き部)、これが固化するとバリとなる。
このように、造形層Lとノズル24内に残る造形材料FMとを切り離すプロセスがないために造形材料FMの糸引きが発生してしまい、造形層Lの端部に残った造形材料FMの糸引き形状がバリとなってしまう。
FIG. 3A is a schematic view showing an example of a state in which stringing of a modeling material occurs in a conventional modeling apparatus. FIG. 3B is a schematic view showing an example of a state in which the modeling material is solidified while being stringed in the conventional modeling apparatus.
In FIG. 3A, the nozzle 24 starts ejecting the modeling material FM and stops the ejection at the ejection stop position E while pressing the modeling material FM against the modeling stage 40 to perform the retract operation, and then the nozzle 24 starts to move toward the next operation. .. At this time, the nozzle 24 is located on the right side in FIG. 3A with respect to the discharge stop position E, and the modeling material FM is discharged from the nozzle 24 even after the discharge is stopped, and stringing occurs. FIG. 3B shows a state in which the nozzle 24 is further moved to the right side in FIG. 3A as compared with the state shown in FIG. 3A. Therefore, the stringing shape of the modeling material FM remains as it is at the end of the modeling layer L (the stringing portion shown by S in FIG. 3B), and when this solidifies, it becomes a burr.
As described above, since there is no process of separating the modeling layer L and the modeling material FM remaining in the nozzle 24, stringing of the modeling material FM occurs, and the thread of the modeling material FM remaining at the end of the modeling layer L. The pull shape becomes a burr.

図4Aは、本発明の一実施形態に係る造形装置において、造形材料の吐出後にノズル24を傾けた様子を示す模式図である。図4Bは、本発明の一実施形態に係る造形装置において、傾けたノズル24を戻した様子を示す模式図である。
図4A及び図4Bに示すように、本発明の一実施形態に係る造形装置では、ノズル24を図4A中R1で示す方向に傾けることにより、図3A及び図3Bで示した糸引き部Sをノズル24の先端に付着させることができる。このため、本発明の一実施形態に係る造形装置では、簡便かつ効率的に糸引き部Sを除去することができる。
なお、ノズル24の先端に付着させた造形材料FMにより、造形層、造形物、立体造形物又は装置内を汚さないように、クリーニング手段などを設けるようにしてもよい。
FIG. 4A is a schematic view showing a state in which the nozzle 24 is tilted after discharging the modeling material in the modeling apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 4B is a schematic view showing a state in which the tilted nozzle 24 is returned in the modeling apparatus according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIGS. 4A and 4B, in the modeling apparatus according to the embodiment of the present invention, the threading portion S shown in FIGS. 3A and 3B is tilted by tilting the nozzle 24 in the direction shown by R1 in FIG. 4A. It can be attached to the tip of the nozzle 24. Therefore, in the modeling apparatus according to the embodiment of the present invention, the stringing portion S can be easily and efficiently removed.
A cleaning means or the like may be provided so that the modeling material FM attached to the tip of the nozzle 24 does not stain the modeling layer, the modeled object, the three-dimensional modeled object, or the inside of the device.

なお、本実施形態では、簡便かつ効率的に糸引き部Sを除去するためにノズル24を傾けたが、これに限ることはない。例えば、吐出停止位置Eで吐出を停止しリトラクト動作を実行すると同時にノズル24と造形ステージ40の空隙を広げ(相対的にノズル24を上にあげる動作)、ノズル24を回転させてから再度空隙を狭くして、造形材料FMの糸引きを切断するようにしてもよい。あるいは、図1中R2で示した方向にノズル24を回転させることにより造形材料FMの糸引きを切断するようにしてもよく、回転した後にノズル24の直線動作で切断するようにしてもよい。この場合、直線動作としては、上方から下方に向けて移動してもよく、左右に移動してもよい。また、ノズル24の回転動作と直線動作を組み合わせるようにしてもよい。切断のタイミングとしては、吐出停止位置Eで吐出を停止した後、直ちに切断してもよく、冷却手段による冷却時間を設けてから切断してもよい。 In the present embodiment, the nozzle 24 is tilted in order to easily and efficiently remove the stringing portion S, but the present invention is not limited to this. For example, at the discharge stop position E, the discharge is stopped and the retract operation is executed, and at the same time, the gap between the nozzle 24 and the modeling stage 40 is widened (the operation of relatively raising the nozzle 24), the nozzle 24 is rotated, and then the gap is reopened. It may be narrowed to cut the string of the modeling material FM. Alternatively, the stringing of the modeling material FM may be cut by rotating the nozzle 24 in the direction shown by R2 in FIG. 1, or the nozzle 24 may be cut by the linear motion after the rotation. In this case, as the linear operation, it may move from the upper side to the lower side, or may move to the left or right. Further, the rotational operation and the linear operation of the nozzle 24 may be combined. As the timing of cutting, the machine may be cut immediately after the discharge is stopped at the discharge stop position E, or may be cut after a cooling time by the cooling means is provided.

また、本実施形態では、簡便かつ効率的に造形不良突出部を除去するために、ノズル24を傾けるようにしたが、これに限ることはない。例えば、造形材料Fの吐出後に、図5Aに示すように傾斜調整機構により造形ステージ40を傾けることにより、図5Bに示すように造形材料の糸引きを切断するようにしてもよい。 Further, in the present embodiment, the nozzle 24 is tilted in order to easily and efficiently remove the protruding portion of the molding defect, but the present invention is not limited to this. For example, after discharging the modeling material F, the modeling stage 40 may be tilted by the tilt adjusting mechanism as shown in FIG. 5A to cut the stringing of the modeling material as shown in FIG. 5B.

以上説明したように、本発明の造形方法は、造形材料による造形層の積層を造形ステージ上で繰り返すことにより、立体造形物を造形する造形方法であって、造形材料をノズルから吐出して造形層を造形ステージに造形する層造形工程と、層造形工程において造形層に形成された造形不良突出部を、ノズル及び造形ステージの少なくともいずれかを傾けて切断する切断工程と、を含む。
これにより、本発明の造形方法は、簡便かつ効率的に造形不良突出部を除去することができる。
As described above, the modeling method of the present invention is a modeling method for modeling a three-dimensional model by repeating stacking of modeling layers with a modeling material on a modeling stage, and the modeling material is discharged from a nozzle for modeling. It includes a layer modeling step of modeling a layer on a modeling stage, and a cutting step of cutting a molding defective protrusion formed on the modeling layer in the layer modeling process by tilting at least one of a nozzle and a modeling stage.
As a result, the modeling method of the present invention can easily and efficiently remove the projecting defect.

本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
<1> 造形材料による造形層の積層を造形ステージ上で繰り返すことにより、立体造形物を造形する造形方法であって、
前記造形材料をノズルから吐出して前記造形層を前記造形ステージに造形する層造形工程と、
前記層造形工程において前記造形層に形成された造形不良突出部を、前記ノズル及び前記造形ステージの少なくともいずれかを傾けて切断する切断工程と、
を含むことを特徴とする造形方法である。
<2> 前記造形不良突出部に前記ノズルの先端が当接して、前記造形不良突出部を切断するように、前記ノズル及び前記造形ステージの少なくともいずれかを傾ける前記<1>に記載の造形方法である。
<3> 前記ノズルを傾けることが可能なノズル傾斜機構により、前記ノズルを傾ける前記<1>から<2>のいずれかに記載の造形方法である。
<4> 前記造形材料が、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、ポリエーテルサルフォン、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から選択される少なくとも1種である前記<1>から<3>のいずれかに記載の造形方法である。
<5> 前記層造形工程において吐出した前記造形材料を冷却する冷却工程を更に含む前記<1>から<4>のいずれかに記載の造形方法である。
<6> 造形材料による造形層の積層を造形ステージ上で繰り返すことにより、立体造形物を造形する造形装置であって、
前記造形材料をノズルから吐出して前記造形層を前記造形ステージに造形する層造形手段と、
前記層造形手段により前記造形層に形成された造形不良突出部を、前記ノズル及び前記造形ステージの少なくともいずれかを傾けて切断する切断手段と、
を有することを特徴とする造形装置である。
<7> 前記切断手段が、前記ノズルを傾けることができるノズル傾斜機構であり、
前記ノズル傾斜機構が、ボールジョイントによる可動部又は二軸の可動部を有する前記<6>に記載の造形装置である。
<8> 前記ノズル傾斜機構が、前記層造形手段への前記造形材料の供給を阻害しないように前記ノズルを傾ける前記<7>に記載の造形装置である。
<9> 前記可動部が、前記ノズルの上部に位置する前記<7>から<8>のいずれかに記載の造形装置である。
<10> 前記層造形手段が吐出した前記造形材料を冷却する冷却手段を更に有する前記<6>から<9>のいずれかに記載の造形装置である。
Aspects of the present invention are, for example, as follows.
<1> A modeling method for modeling a three-dimensional model by repeating stacking of modeling layers with a modeling material on a modeling stage.
A layer modeling process in which the modeling material is discharged from a nozzle to form the modeling layer on the modeling stage.
A cutting step in which at least one of the nozzle and the molding stage is tilted to cut a molding defective protrusion formed in the molding layer in the layer molding step.
It is a modeling method characterized by including.
<2> The modeling method according to <1>, wherein at least one of the nozzle and the modeling stage is tilted so that the tip of the nozzle abuts on the defective molding projecting portion and the defective modeling projecting portion is cut. Is.
<3> The modeling method according to any one of <1> to <2>, wherein the nozzle is tilted by a nozzle tilting mechanism capable of tilting the nozzle.
<4> The molding material is at least one selected from polyphthalamide, polyphenylene sulfide, liquid crystal polymer, polysulfone, polyether sulfone, polyetherimide, polyamideimide, polyetheretherketone and polytetrafluoroethylene. The modeling method according to any one of <1> to <3>.
<5> The molding method according to any one of <1> to <4>, further including a cooling step of cooling the molding material discharged in the layer molding step.
<6> A modeling device that creates a three-dimensional model by repeating stacking of modeling layers with a modeling material on the modeling stage.
A layer forming means for ejecting the modeling material from a nozzle to form the modeling layer on the modeling stage, and
A cutting means for cutting at least one of the nozzle and the modeling stage by tilting the molding defective protrusion formed on the modeling layer by the layer modeling means.
It is a modeling device characterized by having.
<7> The cutting means is a nozzle tilting mechanism capable of tilting the nozzle.
The modeling device according to <6>, wherein the nozzle tilting mechanism has a movable portion by a ball joint or a biaxial movable portion.
<8> The modeling apparatus according to <7>, wherein the nozzle tilting mechanism tilts the nozzle so as not to obstruct the supply of the modeling material to the layered modeling means.
<9> The modeling device according to any one of <7> to <8>, wherein the movable portion is located above the nozzle.
<10> The modeling apparatus according to any one of <6> to <9>, further comprising a cooling means for cooling the modeling material discharged by the layer modeling means.

前記<1>から<5>のいずれかに記載の造形方法、及び前記<6>から<10>のいずれかに記載の造形装置によると、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。 According to the modeling method according to any one of <1> to <5> and the modeling apparatus according to any one of <6> to <10>, the conventional problems are solved and the object of the present invention is achieved. Can be achieved.

特開2018−154061号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-154061

1 造形装置
10 エクストルーダ
20 吐出モジュール(層造形手段)
20a 移送路
21 冷却ブロック
23 加熱ブロック
24 ノズル
24a 吐出面
31 可動軸(可動部)
40 造形ステージ
E 吐出停止位置
F 造形材料
FM 造形材料
L 造形層
S 糸引き部(造形不良突出部)

1 Modeling device 10 Extruder 20 Discharge module (layer modeling means)
20a Transfer path 21 Cooling block 23 Heating block 24 Nozzle 24a Discharge surface 31 Movable shaft (movable part)
40 Modeling stage E Discharge stop position F Modeling material FM Modeling material L Modeling layer S Threading part (protruding part with defective modeling)

Claims (10)

造形材料による造形層の積層を造形ステージ上で繰り返すことにより、立体造形物を造形する造形方法であって、
前記造形材料をノズルから吐出して前記造形層を前記造形ステージに造形する層造形工程と、
前記層造形工程において前記造形層に形成された造形不良突出部を、前記ノズル及び前記造形ステージの少なくともいずれかを傾けて切断する切断工程と、
を含むことを特徴とする造形方法。
It is a modeling method that creates a three-dimensional model by repeating the lamination of the modeling layer with the modeling material on the modeling stage.
A layer modeling process in which the modeling material is discharged from a nozzle to form the modeling layer on the modeling stage.
A cutting step in which at least one of the nozzle and the molding stage is tilted to cut a molding defective protrusion formed in the molding layer in the layer molding step.
A modeling method characterized by including.
前記造形不良突出部に前記ノズルの先端が当接して、前記造形不良突出部を切断するように、前記ノズル及び前記造形ステージの少なくともいずれかを傾ける請求項1に記載の造形方法。 The modeling method according to claim 1, wherein at least one of the nozzle and the modeling stage is tilted so that the tip of the nozzle abuts on the defective modeling protrusion to cut the defective modeling project. 前記ノズルを傾けることが可能なノズル傾斜機構により、前記ノズルを傾ける請求項1から2のいずれかに記載の造形方法。 The modeling method according to any one of claims 1 to 2, wherein the nozzle is tilted by a nozzle tilting mechanism capable of tilting the nozzle. 前記造形材料が、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、ポリエーテルサルフォン、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から選択される少なくとも1種である請求項1から3のいずれかに記載の造形方法。 Claim 1 in which the modeling material is at least one selected from polyphthalamide, polyphenylene sulfide, liquid crystal polymer, polysulfone, polyether sulfone, polyetherimide, polyamideimide, polyetheretherketone and polytetrafluoroethylene. The modeling method according to any one of 3 to 3. 前記層造形工程において吐出した前記造形材料を冷却する冷却工程を更に含む請求項1から4のいずれかに記載の造形方法。 The molding method according to any one of claims 1 to 4, further comprising a cooling step of cooling the molding material discharged in the layer molding step. 造形材料による造形層の積層を造形ステージ上で繰り返すことにより、立体造形物を造形する造形装置であって、
前記造形材料をノズルから吐出して前記造形層を前記造形ステージに造形する層造形手段と、
前記層造形手段により前記造形層に形成された造形不良突出部を、前記ノズル及び前記造形ステージの少なくともいずれかを傾けて切断する切断手段と、
を有することを特徴とする造形装置。
It is a modeling device that models a three-dimensional model by repeating the lamination of modeling layers with the modeling material on the modeling stage.
A layer forming means for ejecting the modeling material from a nozzle to form the modeling layer on the modeling stage, and
A cutting means for cutting at least one of the nozzle and the modeling stage by tilting the molding defective protrusion formed on the modeling layer by the layer modeling means.
A modeling device characterized by having.
前記切断手段が、前記ノズルを傾けることができるノズル傾斜機構であり、
前記ノズル傾斜機構が、ボールジョイントによる可動部又は二軸の可動部を有する請求項6に記載の造形装置。
The cutting means is a nozzle tilting mechanism capable of tilting the nozzle.
The modeling device according to claim 6, wherein the nozzle tilting mechanism has a movable portion by a ball joint or a biaxial movable portion.
前記ノズル傾斜機構が、前記層造形手段への前記造形材料の供給を阻害しないように前記ノズルを傾ける請求項7に記載の造形装置。 The modeling apparatus according to claim 7, wherein the nozzle tilting mechanism tilts the nozzle so as not to interfere with the supply of the modeling material to the layer modeling means. 前記可動部が、前記ノズルの上部に位置する請求項7から8のいずれかに記載の造形装置。 The modeling apparatus according to any one of claims 7 to 8, wherein the movable portion is located above the nozzle. 前記層造形手段が吐出した前記造形材料を冷却する冷却手段を更に有する請求項6から9のいずれかに記載の造形装置。

The modeling apparatus according to any one of claims 6 to 9, further comprising a cooling means for cooling the modeling material discharged by the layer modeling means.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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