JP2021016967A - 三次元造形物の製造方法および三次元造形装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1実施形態における三次元造形装置100の概略構成を示す説明図である。図1には、互いに直交するX,Y,Z方向を示す矢印が示されている。X方向およびY方向は、水平面に平行な方向であり、Z方向は、重力方向とは反対の方向である。X,Y,Z方向を示す矢印は、他の図においても、図示の方向が図1と対応するように適宜、図示してある。以下の説明において、向きを特定する場合には、正の方向を「+」、負の方向を「−」として、方向表記に正負の符合を併用する。
図13は、第2実施形態において生成される第1吐出経路RT1および第2吐出経路RT2を示す図である。第2実施形態における三次元造形装置100の装置構成は、第1実施形態と同じである。そのため、三次元造形装置100についての説明は省略する。
(C−1)上記実施形態において、造形部110は、フラットスクリュー40によって材料を可塑化している。これに対して造形部110は、例えば、螺旋状のインラインスクリューを回転させることによって材料を可塑化するものであってもよい。また、造形部110として、FDM(熱溶解積層法)に用いられるヘッドを採用してもよい。
<熱可塑性樹脂材料の例>
ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリアセタール樹脂(POM)、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリアミド樹脂(PA)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS)、ポリ乳酸樹脂(PLA)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリカーボネート(PC)、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチック
<金属材料の例>
マグネシウム(Mg)、鉄(Fe)、コバルト(Co)やクロム(Cr)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)の単一の金属、もしくはこれらの金属を1つ以上含む合金
<前記合金の例>
マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金
<溶剤の例>
水;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル類;酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル等の酢酸エステル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類;エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;テトラアルキルアンモニウムアセテート類;ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤;ピリジン、γ−ピコリン、2,6−ルチジン等のピリジン系溶剤;テトラアルキルアンモニウムアセテート(例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等);ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等
<バインダーの例>
アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はPLA(ポリ乳酸)、PA(ポリアミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)或いはその他の熱可塑性樹脂。
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、以下に記載する各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
このような形態によれば、三次元造形物の外殻形状の内側部分であるインフィル領域を埋めるための第2吐出経路として、インフィル領域の最外周に沿った形状から、インフィル領域の中央領域の形状まで、大きさが段階的に変化する複数の多角形を表す経路を生成するので、空隙を生じないように全体の経路を生成することができる。
Claims (8)
- 吐出部から造形材料を吐出させて三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、
(A)前記三次元造形物の外殻形状を形成する第1吐出経路の情報と、前記第1吐出経路の線幅を特定する情報とを含む第1造形データを生成する工程と、
(B)前記外殻形状の内側部分であるインフィル領域を埋める第2吐出経路の情報と、前記第2吐出経路の線幅を特定するための情報とを含む第2造形データを生成する工程と、
(C)前記第1造形データおよび前記第2造形データに従って、前記三次元造形物を造形する工程と、
を備え、
前記工程(B)では、前記第2吐出経路として、前記インフィル領域の最外周に沿った形状から、前記インフィル領域の中央領域の形状まで、大きさが段階的に変化する複数の多角形を表す経路を生成する、
三次元造形物の製造方法。 - 請求項1に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記中央領域の形状は、長方形である、三次元造形物の製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記工程(B)では、前記複数の多角形のうちの隣り合う多角形間において対向する辺同士の間隔に応じて、前記各多角形の各辺を形成するための線幅を設定する、三次元造形物の製造方法。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記線幅を特定する情報は、前記吐出部の移動速度および前記造形材料の吐出量の少なくとも一方を表す情報である、三次元造形物の製造方法。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記工程(B)では、前記複数の多角形を連続した経路によって表し、前記第2吐出経路を生成する、三次元造形物の製造方法。 - 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記工程(B)では、前記第2吐出経路を前記第1吐出経路に連続させる、三次元造形物の製造方法。 - 請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記工程(B)では、
前記インフィル領域に外接する矩形形状に対して段階的に縮小を行うことによって最も内周の矩形形状を求め、前記最も内周の矩形形状を、前記中央領域を形成する形状として特定し、
前記インフィル領域の最外周を表す多角形の各頂点から、前記中央領域を形成する形状に至る直線を求め、各前記直線上に、前記縮小の段階数に相当する数の座標を特定し、
各前記直線上の、前記縮小の各段階に対応する座標を結ぶことにより、前記複数の多角形を表す経路を生成する、
三次元造形物の製造方法。 - ステージと、
前記ステージに向けて造形材料を吐出する吐出部と、
前記ステージに対して前記吐出部を相対移動させる移動機構と、
第1造形データおよび第2造形データを生成するデータ生成部と、
前記第1造形データおよび前記第2造形データに従って、前記吐出部と前記移動機構とを制御して前記ステージ上に三次元造形物を造形する制御部と、
を備え、
前記データ生成部は、
前記三次元造形物の外殻形状を表す第1吐出経路の情報と、前記第1吐出経路の線幅を特定する情報とを含む前記第1造形データを生成し、
前記外殻形状の内側部分であるインフィル領域を埋める第2吐出経路の情報と、前記第2吐出経路の線幅を特定するための情報とを含む前記第2造形データを生成し、
前記第2吐出経路として、前記インフィル領域の最外周に沿った形状から、前記インフィル領域の中央領域を形成する形状まで、大きさが段階的に変化する複数の多角形を表す経路を生成する、
三次元造形装置。
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