JP2021079606A - Apparatus for manufacturing three-dimensional molded article, method for manufacturing three-dimensional molded article, and program for manufacturing three-dimensional molded article - Google Patents

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Tsuyoshi Arao
剛志 荒生
杉浦 健治
Kenji Sugiura
健治 杉浦
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Abstract

To provide a method and an apparatus for manufacturing a three-dimensional molded article, which can prevent surface roughening caused by deposition of a support material on a side face of a modeled part due to chipping and scattering of the support material at a corner of a support extension part, in a molding method by a system of molding a three-dimensional article by imparting a molding material in a layer state and stacking layers, preferably a material jetting system.SOLUTION: The method for manufacturing a three-dimensional molded article includes: a discharge step of discharging a model material and a support material; a flattening step of flattening surfaces of the discharged model material and support material; and a curing step of curing the flattened model material and support material. A support extension part made of the support material is formed in such a manner that the width in a sub-scanning direction is gradually increased or decreased along a main scanning direction.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、立体造形物製造装置、立体造形物の製造方法、および立体造形物製造用プログラムに関する。 The present invention relates to a three-dimensional model manufacturing apparatus, a method for manufacturing a three-dimensional model, and a program for manufacturing a three-dimensional model.

三次元の立体造形物を造形する技術として、付加製造(AM;Additive Manufacturing)と呼ばれる技術が知られている。この技術は、積層方向について薄く切った断面形状を計算し、その形状に従って各層を形成して積層することにより立体造形物を造形する技術である。 As a technique for modeling a three-dimensional three-dimensional object, a technique called additive manufacturing (AM; Adaptive Manufacturing) is known. This technique is a technique for forming a three-dimensional model by calculating a cross-sectional shape sliced thinly in the stacking direction, forming each layer according to the shape, and stacking the layers.

近年、前記付加製造の技術の中でも、硬化性樹脂を積層することにより立体造形物を造形するマテリアルジェッティング(MJ)方式が注目されている。このマテリアルジェッティング方式によると、立体造形物の本体であるモデル部を造形する場合に前記モデル部を支持するサポート部を造形することにより、原理的に造形が困難な形状(例えば、オーバーハング部を有する形状等)を造形することができる。
このようなマテリアルジェッティング方式において、モデル部から突出した突出部の端部をシャープにするため、例えば、モデル部より拡張させたサポート拡張部を設ける立体造形物の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, among the above-mentioned additional manufacturing techniques, a material jetting (MJ) method for forming a three-dimensional model by laminating a curable resin has attracted attention. According to this material jetting method, when modeling a model portion that is the main body of a three-dimensional model, by modeling a support portion that supports the model portion, a shape that is difficult to model in principle (for example, an overhang portion). It is possible to model a shape having a shape, etc.).
In such a material jetting method, in order to sharpen the end of the protruding portion protruding from the model portion, for example, a method of manufacturing a three-dimensional model in which a support expanding portion extended from the model portion is provided has been proposed ( For example, see Patent Document 1).

本発明は、造形材料を層状に付与し、それを積層して立体造形物を造形する方式、好ましくはマテリアルジェッティング方式による造形方法において、サポート拡張部の角部においてサポート材がちぎれ、飛び散ることでモデル部の側面にサポート材が付着することによる混色および面荒れを防止できる立体造形物製造装置を提供することを目的とする。 In the present invention, in a method of applying a modeling material in layers and laminating the modeling material to form a three-dimensional model, preferably a material jetting method, the support material is torn and scattered at the corners of the support expansion portion. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional model manufacturing apparatus capable of preventing color mixing and surface roughness due to adhesion of a support material to the side surface of the model portion.

前記課題を達成するための手段としての本発明の立体造形物の製造方法は、モデル材およびサポート材を吐出する吐出工程と、吐出された前記モデル材および前記サポート材の表面を平坦化する平坦化工程と、平坦化された前記モデル材および前記サポート材を硬化する硬化工程と、を含み、前記サポート材からなるサポート拡張部は、副走査方向の幅が、主走査方向に向かって漸増又は漸減する形状となるように形成される。 The method for manufacturing a three-dimensional model of the present invention as a means for achieving the above object is a discharge step of discharging a model material and a support material, and a flatness for flattening the surfaces of the discharged model material and the support material. The width of the support expansion portion made of the support material gradually increases or gradually increases toward the main scanning direction, which includes a forming step and a curing step of curing the flattened model material and the support material. It is formed so as to have a gradually decreasing shape.

本発明によると、造形材料を層状に付与し、それを積層して立体造形物を造形する方式、好ましくはマテリアルジェッティング方式による造形方法において、サポート拡張部の角部においてサポート材がちぎれ、飛び散ることでモデル部の側面にサポート材が付着することによる混色および面荒れを防止できる立体造形物製造装置を提供することができる。 According to the present invention, in a method of applying a modeling material in layers and laminating the modeling material to form a three-dimensional model, preferably a material jetting method, the support material is torn and scattered at the corners of the support expansion portion. This makes it possible to provide a three-dimensional model manufacturing apparatus capable of preventing color mixing and surface roughness due to the support material adhering to the side surface of the model portion.

図1は、本発明の立体造形物製造装置の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図2は、立体造形物製造装置の制御手段の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a control means of a three-dimensional model manufacturing apparatus. 図3は、比較例1の立体造形物の製造方法に用いる立体造形物製造装置の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing an example of a three-dimensional model manufacturing apparatus used in the method for manufacturing a three-dimensional model of Comparative Example 1. 図4は、比較例1で造形された立体造形物を示し、図4(A)は上面図、図4(B)は正面図、図4(C)は側面図である。4A and 4B show a three-dimensional model formed in Comparative Example 1, FIG. 4A is a top view, FIG. 4B is a front view, and FIG. 4C is a side view. 図5は、比較例1の立体造形物製造装置の制御手段における立体造形物製造用プログラムの処理手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a program for manufacturing a three-dimensional model in the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus of Comparative Example 1. 図6は、実施例1で造形された立体造形物を示し、図6(A)は上面図、図6(B)は正面図、図6(C)は側面図である。6A and 6B show a three-dimensional model formed in the first embodiment, FIG. 6A is a top view, FIG. 6B is a front view, and FIG. 6C is a side view. 図7は、C面取り(C2)を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating C chamfering (C2). 図8は、実施例1の立体造形物製造装置の制御手段における立体造形物製造用プログラムの処理手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a program for manufacturing a three-dimensional model in the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the first embodiment. 図9Aは、比較例1で得られた立体造形物の一例を示す図である。FIG. 9A is a diagram showing an example of the three-dimensional model obtained in Comparative Example 1. 図9Bは、実施例1で得られた立体造形物の一例を示す図である。FIG. 9B is a diagram showing an example of the three-dimensional model obtained in Example 1. 図10は、実施例2で造形された立体造形物を示し、図10(A)は上面図、図10(B)は正面図、図10(C)は側面図である。10A and 10B show a three-dimensional model formed in the second embodiment, FIG. 10A is a top view, FIG. 10B is a front view, and FIG. 10C is a side view. 図11は、実施例2の立体造形物製造装置の制御手段における立体造形物製造用プログラムの処理手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a program for manufacturing a three-dimensional model in the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the second embodiment. 図12は、実施例3で造形された立体造形物を示し、図12(A)は上面図、図12(B)は正面図、図12(C)は側面図である。12A and 12B show a three-dimensional model formed in Example 3, FIG. 12A is a top view, FIG. 12B is a front view, and FIG. 12C is a side view. 図13は、実施例3の立体造形物製造装置の制御手段における立体造形物製造用プログラムの処理手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a program for manufacturing a three-dimensional model in the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the third embodiment.

(立体造形物の製造方法)
本発明の立体造形物の製造方法は、モデル材およびサポート材を吐出する吐出工程と、吐出された前記モデル材および前記サポート材の表面を平坦化する平坦化工程と、平坦化された前記モデル材および前記サポート材を硬化する硬化工程と、を含み、前記サポート材からなるサポート拡張部は、副走査方向の幅が、主走査方向に向かって漸増又は漸減する形状となるように形成される。前記立体造形物の製造方法は、更に必要に応じてその他の工程を含む。
本発明において「サポート拡張部」は、立体造形物の垂直な壁面やオーバーハング形状などを造形する際に、モデル材の着弾ずれや液だれ等により造形精度が低下するのを防ぐために、前記垂直壁面または前記オーバーハング形状に隣接して配置されるサポート部を意味する。
(Manufacturing method of three-dimensional model)
The method for manufacturing a three-dimensional model of the present invention includes a discharge step of discharging a model material and a support material, a flattening step of flattening the surface of the discharged model material and the support material, and the flattened model. The support expansion portion made of the support material includes a curing step of curing the material and the support material, and is formed so that the width in the sub-scanning direction gradually increases or decreases toward the main scanning direction. .. The method for producing a three-dimensional model further includes other steps as necessary.
In the present invention, the "support extension portion" is the vertical portion in order to prevent the modeling accuracy from being lowered due to the impact deviation of the model material, dripping, etc. when modeling a vertical wall surface or an overhang shape of a three-dimensional model. It means a support portion arranged adjacent to a wall surface or the overhang shape.

従来技術では、サポート材からなるサポート部が拡張されたサポート拡張部に対して平坦化手段である平坦化ローラを用いて平坦化を行うと、サポート拡張部の角部においてサポート材がちぎれ、周囲に飛び散って立体造形物の側面に付着し、混色および面荒れの原因となるという課題がある。
これは、サポート材は水溶性の造形材料であるため、サポート拡張部の鋭角な角部が空気中の水分によって徐々に溶解し、強度が弱くなってしまう。このように強度が弱くなったサポート拡張部を平坦化ローラで平坦化を行うと、サポート拡張部の角部がちぎれ、ちぎれたサポート材が周囲に飛び散り、モデル部の側面に付着し、混色および面荒れなどの不具合が生じてしまう。
In the prior art, when a support expansion portion made of a support material is flattened by using a flattening roller, which is a flattening means, the support material is torn off at the corner portion of the support expansion portion, and the surrounding area is rounded. There is a problem that it scatters and adheres to the side surface of the three-dimensional modeled object, causing color mixing and surface roughness.
This is because the support material is a water-soluble modeling material, so the acute-angled corners of the support expansion portion are gradually dissolved by the moisture in the air, and the strength is weakened. When the support expansion part with weakened strength is flattened with a flattening roller, the corners of the support expansion part are torn, and the torn support material is scattered around and adheres to the side surface of the model part, resulting in color mixing and color mixing. Problems such as rough surface will occur.

本発明においては、前記サポート拡張部の副走査方向の幅が、主走査方向に向かって漸増または漸減する形状となるように、特に平坦化手段による平坦化の進行方向に向かって漸減するように形成されることにより、サポート拡張部の鋭角な角部をなくすことができ、平坦化ローラで平坦化を行っても、サポート拡張部の角部がちぎれ、該ちぎれたサポート材が周囲に飛び散り、モデル部の側面に付着し、混色および面荒れが生じことがない。
サポート拡張部の角部の形状としては、C面取り形状、R面取り形状、および、C面取り形状とR面取り形状が組み合わされた複合面取りのいずれであってもよく、サポート拡張部の端部に向かって階段形状に漸減する構造であってもよい。
In the present invention, the width of the support expansion portion in the sub-scanning direction gradually increases or decreases toward the main scanning direction, and particularly gradually decreases toward the progress direction of flattening by the flattening means. By forming, the sharp corners of the support expansion portion can be eliminated, and even if flattening is performed by the flattening roller, the corner portions of the support expansion portion are torn, and the torn support material is scattered around. It adheres to the side surface of the model part, and color mixing and surface roughness do not occur.
The shape of the corner portion of the support extension portion may be any of a C chamfer shape, an R chamfer shape, and a composite chamfer that is a combination of the C chamfer shape and the R chamfer shape, and faces the end portion of the support expansion portion. The structure may be gradually reduced to a staircase shape.

本発明において「造形材料」は、造形物の製造において吐出手段から吐出される材料を意味し、典型的には立体造形物そのものを形成するためのモデル材、オーバーハング部やディテール部などを造形する際に用いられるサポート材などが挙げられる。本発明においては、モデル材により形成された造形層を特に「モデル層」、サポート材により形成された造形層を特に「サポート層」という場合がある。 In the present invention, the "modeling material" means a material discharged from a discharge means in the production of a modeled object, and typically models a model material, an overhang portion, a detail portion, etc. for forming the three-dimensional modeled object itself. Examples include support materials used for this purpose. In the present invention, the modeling layer formed of the model material may be particularly referred to as a “model layer”, and the modeling layer formed of the support material may be particularly referred to as a “support layer”.

本発明の一態様において、サポート拡張部の角部が、C面取りされた形状となるように形成される。サポート拡張部の角部がC面取り形状となるように制御することにより、サポート拡張部の角部における平坦化ローラの接触面積が少なくなって、平坦化ローラの掻き取りによるサポート材の飛び散りを抑制することができる。
C面取りされた形状とは、C面取りによって形成される面が平面または略平面である面取り形状を意味し、図7に示すように、「C2」とは、角を辺の長さが2mmの直角二等辺三角形で切り取るという意味である。Cで表記するのは、面取り角度が45°のときだけである。
In one aspect of the present invention, the corners of the support extension are formed so as to have a C-chamfered shape. By controlling the corners of the support expansion portion to have a C chamfer shape, the contact area of the flattening rollers at the corners of the support expansion portion is reduced, and the support material is suppressed from scattering due to scraping of the flattening rollers. can do.
The C-chamfered shape means a chamfered shape in which the surface formed by the C-chamfer is a flat surface or a substantially flat surface, and as shown in FIG. 7, "C2" means a corner having a side length of 2 mm. It means to cut out with a right-angled isosceles triangle. It is indicated by C only when the chamfer angle is 45 °.

本発明の一態様において、前記サポート拡張部の角部が、R面取りされた形状となるように形成される。サポート拡張部の角部がR面取り形状となるように制御することにより、サポート拡張部の角部における平坦化ローラの接触面積が少なくなって、平坦化ローラの掻き取りによるサポート材の飛び散りを抑制することができる。
R面取りされた形状とは、面取りによって形成される面が曲面である面取り形状である。
In one aspect of the present invention, the corners of the support extension portion are formed so as to have an R chamfered shape. By controlling the corners of the support expansion portion to have an R chamfer shape, the contact area of the flattening rollers at the corners of the support expansion portion is reduced, and scattering of the support material due to scraping of the flattening rollers is suppressed. can do.
The R chamfered shape is a chamfered shape in which the surface formed by the chamfer is a curved surface.

本発明の一態様においては、サポート材が水溶性の造形材料である。サポート材が水溶性であることにより、サポート材により形成されたサポート部を造形終了後に水によって容易に除去することができる。
ここで、「サポート材が水溶性」であるとは、25℃の水1000mLにサポート材が100g以上溶解することをいう。サポート材が溶解したか否かは、水が透明か否かで判断でき、目視により確認することができる。
In one aspect of the present invention, the support material is a water-soluble modeling material. Since the support material is water-soluble, the support portion formed by the support material can be easily removed with water after the molding is completed.
Here, "the support material is water-soluble" means that 100 g or more of the support material is dissolved in 1000 mL of water at 25 ° C. Whether or not the support material is dissolved can be determined by whether or not the water is transparent, and can be visually confirmed.

<吐出工程および吐出手段>
吐出工程は、造形材料を吐出する工程であり、吐出手段により実施される。
吐出手段としては、造形材料を吐出することが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、吐出ヘッドなどが挙げられる。
吐出ヘッドとしては、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、圧電素子(ピエゾ素子)型ヘッド、熱膨張(サーマル)型ヘッドなどが挙げられる。これらの中でも、圧電素子(ピエゾ素子)型ヘッドが好ましい。
<Discharge process and discharge means>
The discharge step is a step of discharging the modeling material, and is carried out by the discharge means.
The discharge means is not particularly limited as long as it can discharge the modeling material, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a discharge head.
The discharge head is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a piezoelectric element (piezo element) type head and a thermal expansion (thermal) type head. Among these, a piezoelectric element (piezo element) type head is preferable.

<<造形材料>>
造形材料としては、特に制限はなく、立体造形物(モデル部)を造形する本体を構成する上で求められる性能に基づいて、適宜選択することができ、例えば、モデル材などが挙げられる。なお、立体造形物を造形する際に、必要に応じて形状支持用にサポート部を使用する場合には、前記サポート部を造形するためのサポート材も造形材料に含まれる。
モデル材は、モデル部を構成する部分を造形する材料である。
本発明において、モデル部とは、立体造形物を造形する本体を構成する部を意味し、モデル層の積層により造形される。
<< Modeling material >>
The modeling material is not particularly limited and can be appropriately selected based on the performance required for constructing the main body for modeling the three-dimensional modeled object (model portion). Examples thereof include a model material. When a support portion is used for shape support when modeling a three-dimensional modeled object, the modeling material also includes a support material for modeling the support portion.
The model material is a material for modeling a part constituting the model part.
In the present invention, the model portion means a portion constituting a main body for modeling a three-dimensional model, and is modeled by laminating model layers.

本発明において、サポート部とは、モデル部が固化するまで、立体造形物を所定の位置に保持する部分を意味し、サポート層の積層により造形される。サポート部は、例えば、モデル部の重力方向に対し支持する部分に配置され、モデル部と接し、モデル部を下方向から支持する部を意味する。立体造形物の製造においては、通常サポート部はモデル部から最終的に剥離され、モデル部のみで立体造形物となる。
好ましい一態様において、サポート材は、モデル材とは異なる材質(組成、濃度等)であり、サポート材の硬化物は、より好ましくは、水溶性、潮解性、崩壊性などモデル部から剥離しやすい性質を有している。
In the present invention, the support portion means a portion that holds a three-dimensional model in a predetermined position until the model portion solidifies, and is modeled by laminating support layers. The support portion means, for example, a portion that is arranged in a portion that supports the model portion in the direction of gravity, is in contact with the model portion, and supports the model portion from below. In the production of a three-dimensional model, the support portion is usually finally peeled off from the model portion, and only the model portion becomes a three-dimensional model.
In a preferred embodiment, the support material is a material (composition, concentration, etc.) different from that of the model material, and the cured product of the support material is more preferably easily peeled off from the model portion due to water solubility, deliquescent property, disintegration property, etc. It has properties.

造形材料としては、光や熱等のエネルギーを付与することにより硬化する液体材料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が、重合性モノマー、および重合性オリゴマーを含み、さらに必要に応じてその他の成分を含む。これらの中でも、造形材料ジェット用プリンター等に用いられる造形材料吐出ヘッドで吐出できる粘度や表面張力等の液物性を有する材料が好ましい。 The molding material is not particularly limited as long as it is a liquid material that is cured by applying energy such as light or heat, and can be appropriately selected depending on the intended purpose, but includes a polymerizable monomer and a polymerizable oligomer. , And other ingredients as needed. Among these, a material having liquid physical properties such as viscosity and surface tension that can be discharged by a modeling material discharge head used for a modeling material jet printer or the like is preferable.

−重合性モノマー−
重合性モノマーとしては、例えば、単官能モノマー、多官能モノマーなどが挙げられる。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。
-Polymerizable monomer-
Examples of the polymerizable monomer include a monofunctional monomer and a polyfunctional monomer. These may be used alone or in combination of two or more.

−−単官能モノマー−−
単官能モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、N−置換アクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換アクリルアミド誘導体、N−置換メタクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換メタクリルアミド誘導体、アクリル酸などが挙げられる。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、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、ヒドロキシエチルアクリルアミド、イソボルニル(メタ)アクリレートが好ましい。
--Monofunctional monomer ---
Examples of the monofunctional monomer include acrylamide, N-substituted acrylamide derivative, N, N-di-substituted acrylamide derivative, N-substituted methacrylamide derivative, N, N-di-substituted methacrylamide derivative, acrylic acid and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, acryloylmorpholine, hydroxyethylacrylamide, and isobornyl (meth) acrylate are preferable.

単官能モノマーの含有量は、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、造形材料の全量に対して、0.5質量%以上90質量%以下が好ましい。 The content of the monofunctional monomer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.5% by mass or more and 90% by mass or less with respect to the total amount of the modeling material.

上記以外の単官能モノマーとしては、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、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、エトキシ化ノニルフェノール(メタ)アクリレートなどが挙げられる。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。 The monofunctional monomer other than the above is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth). ) Acrylate, caprolactone-modified tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, 3-methoxybutyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, 2-phenoxyethyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate , Isooctyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, caprolactone (meth) acrylate, ethoxylated nonylphenol (meth) acrylate and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

−−多官能モノマー−−
多官能モノマーとしては、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、二官能モノマー、三官能以上のモノマーなどが挙げられる。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。
--Polyfunctional monomer ---
The polyfunctional monomer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include bifunctional monomers and trifunctional or higher functional monomers. These may be used alone or in combination of two or more.

二官能モノマーとしては、例えば、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化オペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール200ジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール400ジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。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 bifunctional monomer include tripropylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, and neopentyl glycol hydroxypivalic acid ester di. (Meta) acrylate, neopentyl glycol ester di (meth) acrylate of hydroxypivalate, 1,3-butanediol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di ( Meta) acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, caprolactone-modified hydroxypivalate neopentyl glycol ester Examples thereof include di (meth) acrylate, propoxylated opentyl glycol di (meth) acrylate, ethoxy-modified bisphenol A di (meth) acrylate, polyethylene glycol 200 di (meth) acrylate, and polyethylene glycol 400 di (meth) acrylate. These may be used alone or in combination of two or more.

三官能以上のモノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリアリルイソシアヌレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート,プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート,プロポキシ化グリセリルトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタ(メタ)アクリレートエステルなどが挙げられる。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 trifunctional or higher monomer include trimethylolpropantri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, triallyl isocyanurate, and ε-caprolactone-modified dipentaerythritol tri (meth). Meta) acrylate, ε-caprolactone-modified dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, ε-caprolactone-modified dipentaerythritol penta (meth) acrylate, ε-caprolactone-modified dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, tris (2-hydroxyethyl) Isocyanurate tri (meth) acrylate, ethoxylated trimethylol propantri (meth) acrylate, propoxylated trimethylol propanthroli (meth) acrylate, propoxylated glyceryl tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylol propane. Examples thereof include tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hydroxypenta (meth) acrylate, ethoxylated pentaerythritol tetra (meth) acrylate, and penta (meth) acrylate ester. These may be used alone or in combination of two or more.

−重合性オリゴマー−
重合性オリゴマーとしては、上記単官能モノマーの低重合体や末端に反応性不飽和結合基を有するものを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。
-Polymerizable oligomer-
As the polymerizable oligomer, a low polymer of the monofunctional monomer or one having a reactive unsaturated bond group at the terminal may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

−その他の成分−
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、界面活性剤、重合禁止剤、重合開始剤、着色剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、分散剤などが挙げられる。
-Other ingredients-
The other components are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a surfactant, a polymerization inhibitor, a polymerization initiator, a colorant, a viscosity modifier, an adhesive imparting agent, and an antioxidant. Examples include agents, antioxidants, cross-linking accelerators, UV absorbers, plasticizers, preservatives, dispersants and the like.

−−界面活性剤−−
界面活性剤としては、例えば、分子量200以上かつ5,000以下、具体的には、PEG型非イオン界面活性剤[ノニルフェノールのエチレンオキサイド(以下、「EO」と略記)1〜40モル付加物、ステアリン酸EO 1〜40モル付加物等]、多価アルコール型非イオン界面活性剤(例えば、ソルビタンパルミチン酸モノエステル、ソルビタンステアリン酸モノエステル、ソルビタンステアリン酸トリエステル等)、フッ素含有界面活性剤(例えば、パーフルオロアルキルEO 1〜50モル付加物、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルベタイン等)、変性シリコーンオイル[例えば、ポリエーテル変性シリコーンオイル、(メタ)アクリレート変性シリコーンオイル等]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。
界面活性剤の含有量は、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、造形材料の全量に対して、3質量%以下が好ましく、0.1質量%以上5質量%以下がより好ましい。
--Surfactant ---
Examples of the surfactant include a molecular weight of 200 or more and 5,000 or less, specifically, a PEG-type nonionic surfactant [an addition of 1 to 40 mol of ethylene oxide of nonylphenol (hereinafter abbreviated as “EO”). Stearate EO 1-40 mol additions, etc.], polyhydric alcohol-type nonionic surfactants (eg, sorbitan palmitate monoester, sorbitan stearate monoester, sorbitan stearate triester, etc.), fluorine-containing surfactant (eg For example, perfluoroalkyl EO 1 to 50 mol additions, perfluoroalkyl carboxylates, perfluoroalkyl betaines, etc.), modified silicone oils [eg, polyether-modified silicone oils, (meth) acrylate-modified silicone oils, etc.], etc. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
The content of the surfactant is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 3% by mass or less, preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less, based on the total amount of the modeling material. Is more preferable.

−−重合禁止剤−−
重合禁止剤としては、例えば、フェノール化合物[ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、2,2−メチレン−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン等]、硫黄化合物[ジラウリルチオジプロピオネート等]、リン化合物[トリフェニルフォスファイト等]、アミン化合物[フェノチアジン等]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。
重合禁止剤の含有量は、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、造形材料の全量に対して、5質量%以下が好ましく、0.1質量%以上5質量%以下がより好ましい。
--Polymerization inhibitor ---
Examples of the polymerization inhibitor include phenol compounds [hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, 2,6-di-t-butyl-p-cresol, 2,2-methylene-bis- (4-methyl-6-t-butylphenol)). , 1,1,3-Tris- (2-methyl-4-hydroxy-5-t-butylphenyl) butane, etc.], sulfur compounds [dilaurylthiodipropionate, etc.], phosphorus compounds [triphenylphosphite, etc.] , Amine compounds [phenothiazine, etc.] and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
The content of the polymerization inhibitor is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 5% by mass or less, preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less, based on the total amount of the modeling material. Is more preferable.

−−重合開始剤−−
重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤などが挙げられる。これらの中でも、保存安定性の点から、光重合開始剤が好ましい。
光重合開始剤としては、光(特に波長220nm〜400nmの紫外線)の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることができる。
光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p’−ジクロロベンゾフェノン、p,p−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、メチルベンゾイルフォーメート、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシドなどが挙げられる。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。
--Polymerization initiator ---
Examples of the polymerization initiator include a thermal polymerization initiator and a photopolymerization initiator. Among these, a photopolymerization initiator is preferable from the viewpoint of storage stability.
As the photopolymerization initiator, any substance that generates radicals by irradiation with light (particularly ultraviolet rays having a wavelength of 220 nm to 400 nm) can be used.
Examples of the photopolymerization initiator include acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, p, p'-dichlorobenzophenone, p, p-bisdiethylaminobenzophenone, and Michler ketone. Benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-propyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzyl methyl ketal, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-hydroxy-2- Methyl-1-phenyl-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) 2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, methylbenzoylformate, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, azobisisobutyronitrile, Examples thereof include benzoyl peroxide and di-tert-butyl peroxide. These may be used alone or in combination of two or more.

熱重合開始剤としては、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、アゾ系開始剤、過酸化物開始剤、過硫酸塩開始剤、レドックス(酸化還元)開始剤などが挙げられる。 The thermal polymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, an azo-based initiator, a peroxide initiator, a persulfate initiator, a redox (oxidation-reduction) initiator, etc. Can be mentioned.

アゾ系開始剤としては、例えば、VA−044、VA−46B、V−50、VA−057、VA−061、VA−067、VA−086、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)(VAZO 33)、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩(VAZO 50)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(VAZO 52)、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(VAZO 64)、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル(VAZO 67)、1,1−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)(VAZO 88)(以上、DuPont Chemical社製)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(メチルイソブチレ−ト)(V−601)(以上、和光純薬工業株式会社製)などが挙げられる。 Examples of the azo-based initiator include VA-044, VA-46B, V-50, VA-057, VA-061, VA-067, VA-086, 2,2'-azobis (4-methoxy-2, 4-Dimethylvaleronitrile) (VAZO 33), 2,2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride (VAZO 50), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (VAZO 52) , 2,2'-azobis (isobutyronitrile) (VAZO 64), 2,2'-azobis-2-methylbutyronitrile (VAZO 67), 1,1-azobis (1-cyclohexanecarbonitrile) (VAZO) 88) (above, manufactured by DuPont Chemical), 2,2'-azobis (2-cyclopropylpropionitrile), 2,2'-azobis (methylisobutyrate) (V-601) (above, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (Made by Co., Ltd.), etc.

過酸化物開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化ラウロイル、過酸化デカノイル、ジセチルパーオキシジカーボネート、ジ(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(商品名:Perkadox 16S、Akzo Nobel社製)、ジ(2−エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシピバレート(商品名:Lupersol 11、Elf Atochem社製)、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(商品名:Trigonox 21−C50、Akzo Nobel社製)、過酸化ジクミルなどが挙げられる。 Examples of the peroxide initiator include benzoyl peroxide, acetyl peroxide, lauroyl peroxide, decanoyl peroxide, disetylperoxydicarbonate, and di (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate (trade name:). Perkadox 16S, manufactured by Akzo Nobel), di (2-ethylhexyl) peroxydicarbonate, t-butylperoxypivalate (trade name: Lupersol 11, manufactured by Elf Atochem), t-butylperoxy-2-ethylhexa Examples thereof include Noate (trade name: Trigonox 21-C50, manufactured by Akzo Nobel), dicumyl peroxide and the like.

過硫酸塩開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどが挙げられる。 Examples of the persulfate initiator include potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate and the like.

レドックス(酸化還元)開始剤としては、例えば、過硫酸塩開始剤とメタ亜硫酸水素ナトリウムおよび亜硫酸水素ナトリウムのような還元剤との組合せ、有機過酸化物と第3級アミンとに基づく系(例えば、過酸化ベンゾイルとジメチルアニリンとに基づく系)、有機ヒドロパーオキシドと遷移金属とに基づく系(例えば、クメンヒドロパーオキシドとコバルトナフテートとに基づく系)などが挙げられる。 Redox (oxidation-reduction) initiators include, for example, a combination of a persulfate initiator and a reducing agent such as sodium metabisulfite and sodium bisulfite, or a system based on an organic peroxide and a tertiary amine (eg,). , A system based on benzoyl peroxide and dimethylaniline), a system based on an organic hydroperoxide and a transition metal (for example, a system based on cumenehydroperoxide and cobalt naphthate), and the like.

重合開始剤の含有量としては、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、造形材料の全量に対して、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。 The content of the polymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the total amount of the modeling material.

−−着色剤−−
着色剤としては、造形材料中に溶解または安定に分散し、さらに熱安定性に優れた染料および顔料が好適である。これらの中でも、溶解性染料(Solvent Dye)が好ましい。また色の調整等で2種以上の着色剤を適時混合することが可能である。
--Colorant ---
As the colorant, dyes and pigments that are soluble or stably dispersed in the molding material and have excellent thermal stability are suitable. Among these, a soluble dye is preferable. Further, it is possible to mix two or more kinds of colorants in a timely manner by adjusting the color or the like.

<硬化工程および硬化手段>
硬化工程は、前記吐出工程において吐出された前記造形材料を硬化させるための活性エネルギー線を照射する工程であり、硬化手段により実施される。
活性エネルギー線としては、例えば、紫外線、電子線、α線、β線、γ線、X線などが挙げられる。これらの中でも、紫外線が好ましい。
硬化手段としては、吐出された造形材料を硬化することが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、例えば、紫外線照射装置などが挙げられる。
<Curing process and curing means>
The curing step is a step of irradiating the active energy rays for curing the modeling material discharged in the discharging step, and is carried out by the curing means.
Examples of the active energy ray include ultraviolet rays, electron beams, α rays, β rays, γ rays, and X-rays. Among these, ultraviolet rays are preferable.
The curing means is not particularly limited as long as the discharged modeling material can be cured, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include an ultraviolet irradiation device.

紫外線照射装置としては、例えば、発光ダイオード(LED)、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドなどが挙げられる。これらの中でも、LEDが照射強度を変更可能である点で特に好ましい。
高圧水銀灯は点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くしたDeepUVタイプは、短波長領域の照射が可能である。
メタルハライドは、波長領域が広いため着色物に有効であり、Pb、Sn、Fe等の金属のハロゲン化物が用いられ、重合開始剤の吸収スペクトルに合わせて選択できる。硬化に用いられるランプとしては、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、Fusion System社製のHランプ、Dランプ、またはVランプ等のような市販されているものも使用することができる。
Examples of the ultraviolet irradiation device include a light emitting diode (LED), a high-pressure mercury lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, and a metal halide lamp. Among these, the LED is particularly preferable in that the irradiation intensity can be changed.
The high-pressure mercury lamp is a point light source, but the DeepUV type, which has high light utilization efficiency in combination with an optical system, can irradiate in a short wavelength region.
Metal halide is effective for colored substances because it has a wide wavelength range, and halides of metals such as Pb, Sn, and Fe are used and can be selected according to the absorption spectrum of the polymerization initiator. The lamp used for curing is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, commercially available lamps such as H lamp, D lamp, V lamp manufactured by Fusion Systems, etc. are also available. Can be used.

<制御手段>
本発明において「制御手段」は、吐出手段および硬化手段、並びに他の手段(例えば、平坦化手段など)の動作を制御するための手段を意味する。制御手段の機能ブロック図を図2に示し、制御手段の詳細については、特定態様の例に基づいて後述する。制御手段にはROMやRAMなどの記憶手段およびCPU、FPGAなどの計算手段を含んでよい。記憶手段には、吐出手段や硬化手段等の各手段に特定の動作を行わせるためのプログラムが記憶されていてよく、かかるプログラムに基づいて各手段の動作を制御する。
本発明において、制御手段により吐出手段や硬化手段などの各手段を動作させる際に、前記各手段が所定の方向に運動する場合、かかる運動は、造形台(又は立体造形物)に対する相対的な移動を意味する。したがって、例えば「吐出手段が主走査方向に運動する」という場合、吐出手段自体が主走査方向に移動してもよいし、造形台(又は立体造形物)が主走査方向に移動することにより、吐出手段が相対的に主走査方向に運動するように制御してもよい。
<Control means>
In the present invention, "control means" means means for controlling the operation of discharge means, curing means, and other means (for example, flattening means). A functional block diagram of the control means is shown in FIG. 2, and details of the control means will be described later based on an example of a specific embodiment. The control means may include storage means such as ROM and RAM and calculation means such as CPU and FPGA. The storage means may store a program for causing each means such as the discharge means and the curing means to perform a specific operation, and control the operation of each means based on the program.
In the present invention, when each means such as a discharge means and a hardening means is operated by a control means, when each means moves in a predetermined direction, the movement is relative to a modeling table (or a three-dimensional model). It means movement. Therefore, for example, in the case of "the ejection means moves in the main scanning direction", the ejection means itself may move in the main scanning direction, or the modeling table (or the three-dimensional model) moves in the main scanning direction. The ejection means may be controlled to move relatively in the main scanning direction.

制御手段に含まれ得る記憶手段としては、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、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)などの主記憶装置の他、HDD(Hard Disk Drive)、SDD(Solid State Drive)などの補助記憶装置なども挙げられる。
制御手段に含まれ得る計算手段としては、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。
The storage means that can be included in the control means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, in addition to a main storage device such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory), Auxiliary storage devices such as HDD (Hard Disk Drive) and SDD (Solid State Drive) can also be mentioned.
The calculation means that can be included in 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).

<その他の工程>
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、平坦化工程、乾燥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、平坦化手段、乾燥手段、ステージなどが挙げられる。
<Other processes>
The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a flattening step and a drying step.
The other means are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and examples thereof include a flattening means, a drying means, and a stage.

−平坦化工程−
平坦化工程は、前記吐出工程により形成された造形層を平坦化する工程であり、平坦化手段により実施される。
平坦化手段としては、例えば、ローラ、ブラシ、ブレードなどが挙げられる。
平坦化手段が造形材料を平坦化することにより、造形層の平均厚みの精度や平坦性を確保することができる。
− Flattening process−
The flattening step is a step of flattening the modeling layer formed by the discharge step, and is carried out by the flattening means.
Examples of the flattening means include rollers, brushes, blades and the like.
When the flattening means flattens the modeling material, the accuracy and flatness of the average thickness of the modeling layer can be ensured.

−ステージ−
ステージとは、造形層が積層されて立体造形物が造形される基台を意味する。
ステージは、モータなどにより移動可能であってもよく、上下動可能であってもよい。なお、「ステージ」を「造形ステージ」または「造形台」と称することがある。
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。
-Stage-
The stage means a base on which modeling layers are laminated to form a three-dimensional model.
The stage may be movable by a motor or the like, or may be movable up and down. The "stage" may be referred to as a "modeling stage" or a "modeling table".
The shape of the stage is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but it is preferably flat.

ここで、本発明で用いられる立体造形物製造装置について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、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。
Here, the three-dimensional model manufacturing apparatus used in the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted. Further, the number, position, shape, etc. of the following constituent members are not limited to the present embodiment, and can be a preferable number, position, shape, etc. for carrying out the present invention.

図1は、本発明で用いられる立体造形物製造装置の一例を示す概略図である。この図1の立体造形物製造装置10は、層状造形物である造形層30が積層されて立体造形物が造形される造形ステージであるステージ14と、ステージ14上に造形層30を順次積層しながら造形する造形ユニット20とを備えている。 FIG. 1 is a schematic view showing an example of a three-dimensional model manufacturing apparatus used in the present invention. In the three-dimensional model manufacturing apparatus 10 of FIG. 1, the modeling layer 30 which is a layered model is laminated to form a three-dimensional model, and the stage 14 and the modeling layer 30 are sequentially laminated on the stage 14. It is equipped with a modeling unit 20 for modeling while.

造形ユニット20は、ユニットホルダ21に、造形材料を吐出する吐出手段である第1ヘッド11と、活性エネルギー線としての紫外線を照射するUV照射ユニット13と、造形層30を平坦化する平坦化手段である平坦化ローラ16を備えている。なお、立体造形物を造形するモデル材としての造形材料だけでなく、立体造形物の造形を支持するサポート材を吐出させるための第2ヘッド12を備えることができる。 The modeling unit 20 includes a first head 11 which is a discharge means for discharging a modeling material to a unit holder 21, a UV irradiation unit 13 for irradiating ultraviolet rays as active energy rays, and a flattening means for flattening the modeling layer 30. The flattening roller 16 is provided. It should be noted that not only the modeling material as a model material for modeling the three-dimensional modeled object but also the second head 12 for discharging the support material supporting the modeling of the three-dimensional modeled object can be provided.

ここでは、X方向において、第1ヘッド11を挟んで2つの第2ヘッド12を配置し、2つの第2ヘッド12の外側にそれぞれUV照射ユニット13を配置し、さらに、UV照射ユニット13の外側にそれぞれ平坦化部材として、平坦化ローラ16を配置している。 Here, in the X direction, two second heads 12 are arranged with the first head 11 interposed therebetween, UV irradiation units 13 are arranged outside the two second heads 12, and further, outside the UV irradiation unit 13. A flattening roller 16 is arranged as a flattening member in each of the above.

第1ヘッド11には、カートリッジ装着部に交換可能に装着されるカートリッジによって造形材料が供給チューブなどを介して供給される。なお、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローなどのカラーの造形材料を使用する場合には、第1ヘッド11に各色の液滴を吐出する複数のノズル列を配置することができる。 The modeling material is supplied to the first head 11 via a supply tube or the like by a cartridge that is replaceably mounted on the cartridge mounting portion. When a modeling material having a color such as black, cyan, magenta, or yellow is used, a plurality of nozzle rows for ejecting droplets of each color can be arranged on the first head 11.

UV照射ユニット13は、第1ヘッド11から吐出された造形材料を硬化する。また、UV照射ユニット13は、サポート材を含む場合は、第2ヘッド12から吐出されたサポート材からなる造形層30を硬化する。
UV照射ユニット13としては、発光ダイオード(LED)、紫外線照射ランプなどが挙げられる。紫外線照射ランプを使用する場合、紫外線照射により発生するオゾンを除去する機構を備えることが好ましい。
紫外線照射ランプの種類としては、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドなどが挙げられる。超高圧水銀灯は点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くした紫外線照射ランプは、短波長領域の照射が可能である。メタルハライドは、波長領域が広いため着色物の硬化に効果的である。Pb、Sn、Feなどの金属のハロゲン化物が用いられ、光重合開始剤の吸収スペクトルに合わせて選択できる。
The UV irradiation unit 13 cures the modeling material discharged from the first head 11. When the UV irradiation unit 13 includes a support material, the UV irradiation unit 13 cures the modeling layer 30 made of the support material discharged from the second head 12.
Examples of the UV irradiation unit 13 include a light emitting diode (LED) and an ultraviolet irradiation lamp. When an ultraviolet irradiation lamp is used, it is preferable to provide a mechanism for removing ozone generated by ultraviolet irradiation.
Examples of the type of ultraviolet irradiation lamp include a high-pressure mercury lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, and a metal halide lamp. Ultra-high pressure mercury lamps are point light sources, but ultraviolet irradiation lamps with high light utilization efficiency in combination with an optical system can irradiate in the short wavelength region. Since metal halide has a wide wavelength range, it is effective in curing colored substances. A halide of a metal such as Pb, Sn, or Fe is used and can be selected according to the absorption spectrum of the photopolymerization initiator.

平坦化ローラ16は、回転されながら、ステージ14との相対移動により、ステージ14上で硬化された造形層30の表面を平坦化する。
なお、「ステージ14上」とは、特に限定しない限り、ステージ14およびステージ14上で積層させる造形層30上を含むことを意味する。
The flattening roller 16 flattens the surface of the molding layer 30 cured on the stage 14 by relative movement with the stage 14 while being rotated.
The term "on the stage 14" means that the stage 14 and the modeling layer 30 to be laminated on the stage 14 are included unless otherwise specified.

造形ユニット20のユニットホルダ21は、X方向に配置されたガイド部材に移動可能に保持されている。
また、造形ユニット20のX方向の一方側には、第1ヘッド11の維持回復を行うメンテナンス機構が配置されている。
The unit holder 21 of the modeling unit 20 is movably held by a guide member arranged in the X direction.
Further, on one side of the modeling unit 20 in the X direction, a maintenance mechanism for maintaining and recovering the first head 11 is arranged.

また、造形ユニット20のユニットホルダ21を保持しているガイド部材は、両側の側板に保持されている。側板はベース部材上に配置されたガイド部材に移動可能に保持されたスライダ部を有し、造形ユニット20はX方向と直交するY方向に往復移動可能である。
ステージ14は、昇降手段15によってZ方向に昇降される。昇降手段15は、ベース部材上にX方向に配置されたガイド部材上に移動可能に配置される。
Further, the guide member holding the unit holder 21 of the modeling unit 20 is held by the side plates on both sides. The side plate has a slider portion movably held by a guide member arranged on the base member, and the modeling unit 20 can reciprocate in the Y direction orthogonal to the X direction.
The stage 14 is moved up and down in the Z direction by the raising and lowering means 15. The elevating means 15 is movably arranged on a guide member arranged in the X direction on the base member.

次に、この立体造形物製造装置10による造形動作の概要について、図1を参照して説明する。
まず、造形ユニット20をY方向に移動させてステージ14上に位置させる。次に、ステージ14を停止している造形ユニット20に対して移動させながら、第1ヘッド11からモデル材301を造形領域(立体造形物を構成する領域)に吐出させる。サポート材を用いる場合は、第2ヘッド12からサポート材302を造形領域以外のサポート領域(造形後除去する領域)に吐出させる。
Next, an outline of the modeling operation by the three-dimensional model manufacturing apparatus 10 will be described with reference to FIG.
First, the modeling unit 20 is moved in the Y direction and positioned on the stage 14. Next, while moving the stage 14 with respect to the stopped modeling unit 20, the model material 301 is discharged from the first head 11 to the modeling region (region constituting the three-dimensional model). When a support material is used, the support material 302 is discharged from the second head 12 to a support area (area to be removed after modeling) other than the modeling area.

次に、UV照射ユニット13によって、モデル材301およびサポート材302上に紫外線を照射して硬化させ、造形材料による造形物17とサポート材による造形物18を含む1層分の造形層30を形成する。 Next, the UV irradiation unit 13 irradiates the model material 301 and the support material 302 with ultraviolet rays to cure them, and forms a modeling layer 30 for one layer including the modeling object 17 made of the modeling material and the modeling object 18 made of the support material. To do.

この造形層30を繰り返し造形して順次積層し、モデル材301をサポート材302で支持しながらモデル材301からなる目的とする立体造形物を造形する。例えば、図1の例では、造形層30A〜30Eの5層を積層した状態を示している。 The modeling layer 30 is repeatedly modeled and sequentially laminated to form a target three-dimensional model composed of the model material 301 while supporting the model material 301 with the support material 302. For example, in the example of FIG. 1, five layers of modeling layers 30A to 30E are laminated.

ここで、造形層30を複数層(固定値である必要はない。)積層する毎に、例えば、10層積層する毎に、平坦化ローラ16を最表面の造形層30に押し付けて平坦化することにより、造形層30の厚み精度や平坦性を確保する。
平坦化手段として、平坦化ローラ16のようなローラ形状の部材を使用する場合、X方向における移動方向に対して、平坦化ローラ16を逆転させる方向で回転させることにより、平坦化効果を向上させることができる。
Here, every time a plurality of modeling layers 30 are laminated (it does not have to be a fixed value), for example, every 10 layers are laminated, the flattening roller 16 is pressed against the outermost modeling layer 30 to flatten it. This ensures the thickness accuracy and flatness of the modeling layer 30.
When a roller-shaped member such as the flattening roller 16 is used as the flattening means, the flattening effect is improved by rotating the flattening roller 16 in the direction opposite to the moving direction in the X direction. be able to.

また、造形ユニット20と最表面の造形層30とのギャップを一定に保つために、ここでは、1層の造形層30を形成する毎にステージ14を昇降手段15によって下降させている。なお、造形ユニット20を昇降させる構成でもよい。 Further, in order to keep the gap between the modeling unit 20 and the outermost modeling layer 30 constant, here, the stage 14 is lowered by the elevating means 15 every time one layer of the modeling layer 30 is formed. The modeling unit 20 may be raised and lowered.

立体造形物製造装置は、モデル材301やサポート材302の回収部材、リサイクル機構などを備えてもよい。また、第1ヘッド11、第2ヘッド12の不吐出ノズルを検知する吐出状態検出手段を備えてもよい。さらに、造形時の装置内の環境温度を制御してもよい。 The three-dimensional model manufacturing apparatus may include a collection member for the model material 301 and the support material 302, a recycling mechanism, and the like. Further, a discharge state detecting means for detecting the non-discharge nozzles of the first head 11 and the second head 12 may be provided. Further, the environmental temperature in the apparatus at the time of modeling may be controlled.

(立体造形物製造用プログラム)
本発明の立体造形物製造用プログラムは、サポート拡張部の副走査方向の幅が、主走査方向に向かって漸増又は漸減する形状となるように形成される処理をコンピュータに行わせる。
前記サポート拡張部の角部が、C面取りされた形状となるように形成される処理をコンピュータに行わせることが好ましい。
前記サポート拡張部の角部が、R面取りされた形状となるように形成される処理をコンピュータに行わせることが好ましい。
本発明の立体造形物製造用プログラムによると、サポート拡張部の角部においてサポート材がちぎれ、飛び散ることでモデル部の側面にサポート材が付着することによる混色および面荒れを防止することができる。
(Program for manufacturing 3D objects)
The program for manufacturing a three-dimensional model of the present invention causes a computer to perform a process in which the width of the support expansion portion in the sub-scanning direction is formed so as to have a shape that gradually increases or decreases toward the main scanning direction.
It is preferable to let the computer perform a process of forming the corner portion of the support extension portion into a C-chamfered shape.
It is preferable to let the computer perform a process of forming the corner portion of the support extension portion into an R chamfered shape.
According to the program for manufacturing a three-dimensional model of the present invention, it is possible to prevent color mixing and surface roughness due to the support material adhering to the side surface of the model portion due to the support material being torn and scattered at the corners of the support expansion portion.

立体造形物製造用プログラムは、上記処理以外にも、その他の処理をコンピュータに行わせることができる。
その他の処理としては、例えば、吐出された造形材料の層を平坦化する処理、吐出された造形材料を硬化させるために活性エネルギー線照射する処理、造形された造形物を洗浄する処理、造形された造形物を乾燥する処理などが挙げられる。
The program for manufacturing a three-dimensional model can cause a computer to perform other processes in addition to the above processes.
Other treatments include, for example, flattening the layer of the discharged modeling material, irradiating the discharged modeling material with active energy rays to cure it, cleaning the modeled object, and modeling. Examples include the process of drying the shaped object.

本発明の立体造形物製造用プログラムは、ハードウェア資源としてのコンピュータ等を用いることにより、本発明の立体造形物製造装置として実現させることから、本発明の立体造形物製造用プログラムにおける好適な態様は、例えば、本発明の立体造形物製造装置における好適な態様と同様とすることができる。 Since the program for manufacturing a three-dimensional model of the present invention is realized as the device for manufacturing a three-dimensional model of the present invention by using a computer or the like as a hardware resource, a preferred embodiment in the program for manufacturing a three-dimensional model of the present invention. Can be, for example, the same as the preferred embodiment in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention.

本発明の立体造形物製造用プログラムは、使用するコンピュータシステムの構成およびオペレーティングシステムの種類・バージョンなどに応じて、公知の各種のプログラム言語を用いて作成することができる。 The program for manufacturing a three-dimensional object of the present invention can be created by using various known program languages according to the configuration of the computer system to be used, the type and version of the operating system, and the like.

本発明の立体造形物製造用プログラムは、内蔵ハードディスク、外付けハードディスクなどの記録媒体に記録しておいてもよいし、CD−ROM、DVD−ROM、MOディスク、USBメモリなどの記録媒体に記録しておいてもよい。これらの記録媒体は、制御手段に含まれる記憶手段であってよい。
さらに、本発明の立体造形物製造用プログラムを、上記の記録媒体に記録する場合には、必要に応じて、コンピュータシステムが有する記録媒体読取装置を通じて、これを直接またはハードディスクにインストールして使用することができる。また、コンピュータシステムから情報通信ネットワークを通じてアクセス可能な外部記憶領域(他のコンピュータなど)に本発明の立体造形物製造用プログラムを記録しておいてもよい。この場合、外部記憶領域に記録された本発明の立体造形物製造用プログラムは、必要に応じて、外部記憶領域から情報通信ネットワークを通じてこれを直接、またはハードディスクにインストールして使用することができる。
なお、本発明の立体造形物製造用プログラムは、複数の記録媒体に、任意の処理毎に分割されて記録されていてもよい。
The program for manufacturing a three-dimensional model of the present invention may be recorded on a recording medium such as an internal hard disk or an external hard disk, or may be recorded on a recording medium such as a CD-ROM, DVD-ROM, MO disk, or USB memory. You may leave it. These recording media may be storage means included in the control means.
Further, when the program for manufacturing a three-dimensional model of the present invention is recorded on the above-mentioned recording medium, it is used by installing it directly or on a hard disk through a recording medium reader of a computer system, if necessary. be able to. Further, the program for manufacturing a three-dimensional object of the present invention may be recorded in an external storage area (such as another computer) accessible from the computer system through the information communication network. In this case, the program for manufacturing a three-dimensional object of the present invention recorded in the external storage area can be used by installing it directly from the external storage area through the information communication network or by installing it on the hard disk, if necessary.
The program for manufacturing a three-dimensional model of the present invention may be divided and recorded on a plurality of recording media for each arbitrary process.

<立体造形物製造装置>
本発明の立体造形物製造装置は、本発明の立体造形物製造用プログラムを搭載する。
本発明の立体造形物製造装置は、本発明の立体造形物製造用プログラムを搭載している以外は特に制限はなく、その他のプログラムなどを搭載することができる。
<Three-dimensional model manufacturing equipment>
The three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention is equipped with the program for manufacturing a three-dimensional model of the present invention.
The three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention is not particularly limited except that the program for manufacturing the three-dimensional model of the present invention is mounted, and other programs and the like can be mounted.

<コンピュータが読み取り可能な記録媒体>
本発明におけるコンピュータが読み取り可能な記録媒体は、本発明の立体造形物製造用プログラムを記録してなる。
本発明におけるコンピュータが読み取り可能な記録媒体としては、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、内蔵ハードディスク、外付けハードディスク、CD−ROM、DVD−ROM、MOディスク、USBメモリなどが挙げられる。
また、本発明におけるコンピュータが読み取り可能な記録媒体は、本発明の立体造形物製造用活性エネルギー線照射プログラムが任意の処理毎に分割されて記録された複数の記録媒体であってもよい。
<Computer readable recording medium>
The computer-readable recording medium of the present invention comprises recording the program for manufacturing a three-dimensional object of the present invention.
The computer-readable recording medium in the present invention is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, an internal hard disk, an external hard disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a MO disk, or a USB. Memory etc. can be mentioned.
Further, the computer-readable recording medium in the present invention may be a plurality of recording media in which the active energy ray irradiation program for manufacturing a three-dimensional model of the present invention is divided and recorded for each arbitrary process.

本発明の立体造形物製造用プログラムによる処理は、本発明の立体造形物製造装置を構成する制御手段を有するコンピュータを用いて実行することができる。
コンピュータとしては、記憶、演算、制御などの装置を備えた機器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、パーソナルコンピュータなどが挙げられる。
The processing by the three-dimensional model manufacturing program of the present invention can be executed by using a computer having a control means constituting the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention.
The computer is not particularly limited as long as it is a device equipped with devices such as storage, calculation, and control, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include a personal computer.

ここで、立体造形物製造装置の制御手段の概要について、図2を参照して説明する。図2は立体造形物製造装置の制御手段のブロック図である。 Here, an outline of the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram of a control means of a three-dimensional model manufacturing apparatus.

制御手段500は、立体造形物製造装置全体の制御を司るCPU501と、CPU501に本発明の立体造形物製造用プログラム、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。
また、制御手段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、制御手段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の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。
さらに、制御手段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およ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(立体造形物)を造形層ごとにスライスしたスライスデータである造形データ(断面データ)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で構成されている。
The control means 500 includes a CPU 501 that controls the entire three-dimensional model manufacturing apparatus, a ROM 502 that stores the program for manufacturing the three-dimensional model of the present invention and other fixed data in the CPU 501, and a RAM 503 that temporarily stores the modeling data and the like. The main control unit 500A including the main control unit 500A is provided.
Further, the control means 500 includes a non-volatile memory (NVRAM) 504 for holding data even while the power supply of the device is cut off. Further, the control means 500 includes an ASIC 505 that processes an input / output signal for controlling the entire device and image processing that performs various signal processing on the image data.
Further, the control means 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 (section data) that is slice data obtained by slicing a modeled object (three-dimensional modeled object) in the final form for each modeling layer, and is an information processing device such as a personal computer. It is composed of.

制御手段500は、各種センサの検知信号を取り込むためのI/O507を備える。
また、制御手段500は、造形ユニット20の第1ヘッド11を駆動制御するヘッド駆動制御部508と、第2ヘッド12を駆動制御するヘッド駆動制御部509を備えている。
さらに、制御手段500は、造形ユニット20をX方向に移動させるユニットX方向移動機構550を構成するモータを駆動するモータ駆動部510と、造形ユニット20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511を備える。
The control means 500 includes an I / O 507 for capturing detection signals of various sensors.
Further, the control means 500 includes a head drive control unit 508 that drives and controls the first head 11 of the modeling unit 20, and a head drive control unit 509 that drives and controls the second head 12.
Further, the control means 500 includes a motor drive unit 510 that drives a motor constituting the unit X direction moving mechanism 550 that moves the modeling unit 20 in the X direction, and Y that moves the modeling unit 20 in the Y direction (sub-scanning direction). A motor drive unit 511 for driving a motor constituting the directional scanning mechanism 552 is provided.

制御手段500は、ステージ14を昇降手段15とともにX方向に移動させるステージX方向走査機構553を構成するモータを駆動するモータ駆動部513と、ステージ14をZ方向に昇降させる昇降手段15を構成するモータを駆動するモータ駆動部514を備える。なお、Z方向への昇降は、前述したように造形ユニット20を昇降させる構成とすることもできる。 The control means 500 constitutes a motor drive unit 513 that drives a motor constituting the stage X-direction scanning mechanism 553 that moves the stage 14 in the X direction together with the elevating means 15, and an elevating means 15 that moves the stage 14 up and down in the Z direction. It includes a motor drive unit 514 that drives the motor. As described above, the modeling unit 20 can be moved up and down in the Z direction.

制御手段500は、平坦化ローラ16を回転駆動するモータ26を駆動するモータ駆動部516、第1ヘッド11、第2ヘッド12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を備える。 The control means 500 includes a motor drive unit 516 that drives the motor 26 that rotationally drives the flattening roller 16, and a maintenance drive unit 518 that drives the maintenance mechanism 61 of the first head 11 and the second head 12.

制御手段500は、UV照射ユニット13による紫外線照射を制御する硬化制御部519を備える。
制御手段500のI/O507には、装置の環境条件としての温度およ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。
制御手段500には、この装置に必要な情報の入力および表示を行うための操作パネル522が接続されている。
制御手段500は、上述したように、造形データ作成装置600から造形データを受領する。造形データは、目的とする立体造形物の形状をスライスしたスライスデータとしての各造形層30の内の造形物17を形成するデータ(造形領域のデータ)である。
The control means 500 includes a curing control unit 519 that controls ultraviolet irradiation by the UV irradiation unit 13.
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 means 500.
An operation panel 522 for inputting and displaying information necessary for this device is connected to the control means 500.
As described above, the control means 500 receives the modeling data from the modeling data creating device 600. The modeling data is data (data in the modeling area) that forms the model 17 in each model layer 30 as slice data obtained by slicing the shape of the target three-dimensional model.

主制御部500Aは、造形データ(造形領域データ)にサポート材を付与するサポート領域のデータを付加したデータを作成し、ヘッド駆動制御部508、509に与える。ヘッド駆動制御部508、509は、それぞれ、第1ヘッド11からモデル材301の液滴を造形領域に吐出させ、第2ヘッド12から液状のサポート材302の液滴をサポート領域に吐出させる。
なお、造形データ作成装置600と立体造形物製造装置10によって製造装置が構成される。
The main control unit 500A creates data in which the data of the support area for adding the support material is added to the modeling data (modeling area data), and gives the data to the head drive control units 508 and 509. The head drive control units 508 and 509, respectively, discharge the droplets of the model material 301 from the first head 11 into the modeling region, and discharge the droplets of the liquid support material 302 from the second head 12 into the support region.
The manufacturing device is composed of the modeling data creating device 600 and the three-dimensional modeling object manufacturing device 10.

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。 Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.

(比較例1)
図3に示す比較例1で用いる立体造形物製造装置200は、立体造形物110が載置される造形ステージ111と、造形ステージ111上に造形物110を順次積層しながら造形する造形ユニット120とを備えている。
(Comparative Example 1)
The three-dimensional model manufacturing apparatus 200 used in Comparative Example 1 shown in FIG. 3 includes a modeling stage 111 on which the three-dimensional modeling object 110 is placed, and a modeling unit 120 that sequentially stacks the modeling objects 110 on the modeling stage 111. It has.

造形ステージ111は、X方向、Y方向、およびZ方向に移動可能に構成されている。なお、造形ユニット120をX方向に移動させる構成とすることもできる。これによって、往路および復路の造形動作を実現できる。 The modeling stage 111 is configured to be movable in the X direction, the Y direction, and the Z direction. The modeling unit 120 may be moved in the X direction. As a result, the outbound and inbound modeling operations can be realized.

造形ユニット120は、吐出手段としてモデル材201を吐出する吐出手段である第1ヘッド121と、サポート材202を吐出する吐出手段である第2ヘッド122とを備えている。 The modeling unit 120 includes a first head 121 as a discharge means for discharging the model material 201 and a second head 122 as a discharge means for discharging the support material 202.

造形ユニット120は、吐出されたモデル材201およびサポート材202をそれぞれ平坦化する平坦化手段である平坦化ローラ123と、活性エネルギー線としての紫外線を照射してモデル材201およびサポート材202をそれぞれ硬化させる2つのUV照射ユニット124A,124Bとを備えている。 The modeling unit 120 irradiates the flattening roller 123, which is a flattening means for flattening the discharged model material 201 and the support material 202, respectively, with ultraviolet rays as active energy rays to irradiate the model material 201 and the support material 202, respectively. It includes two UV irradiation units 124A and 124B to be cured.

ここでは、X方向において、造形ステージ111が往路方向に移動するとき、第1ヘッド121の上流側に平坦化ローラ123を、平坦化ローラ123の上流側にUV照射ユニット124Aをそれぞれ配置している。また、同じく、第1ヘッド121の下流側に第2ヘッド122を、第2ヘッド122の下流側にUV照射ユニット124Bを並べて配置している。 Here, when the modeling stage 111 moves in the outward direction in the X direction, the flattening roller 123 is arranged on the upstream side of the first head 121, and the UV irradiation unit 124A is arranged on the upstream side of the flattening roller 123. .. Similarly, the second head 122 is arranged on the downstream side of the first head 121, and the UV irradiation unit 124B is arranged side by side on the downstream side of the second head 122.

ここで、図5は、比較例1の立体造形物製造装置の制御手段における立体造形物製造用プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下、図3および図4を参照して、比較例1の立体造形物の製造方法の処理の流れについて説明する。 Here, FIG. 5 is a flowchart showing an example of the processing flow of the program for manufacturing the three-dimensional model in the control means of the device for manufacturing the three-dimensional model of Comparative Example 1. Hereinafter, the processing flow of the method for manufacturing the three-dimensional model of Comparative Example 1 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

ステップS1では、立体造形物製造装置200の制御手段が、図4に示す、目的とする形状の立体造形物の造形データ(スライスデータ)を受け付けると、処理をS2に移行する。
ここで、比較例1の図4に示す立体造形物は、図4(A)〜図4(C)に示すように、モデル部の中央に開口部Hを有し、該開口部Hの上部を造形できるように、開口部Hには、サポート材が配置される。
サポート材からなるサポート部が、開口部Hと同じ形状である場合には、サポート部の端部においてサポート機能を果たすことができず、モデル部の下ダレが発生する。
したがって、モデル部の下ダレを抑制するため、図4(A)に示すように、サポート材からなるサポート部をX方向およびY方向に拡張したサポート拡張部を形成する。
In step S1, when the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 receives the modeling data (slice data) of the three-dimensional model of the target shape shown in FIG. 4, the process shifts to S2.
Here, as shown in FIGS. 4A to 4C, the three-dimensional model shown in FIG. 4 of Comparative Example 1 has an opening H in the center of the model portion, and the upper portion of the opening H. A support material is arranged in the opening H so that the shape can be formed.
When the support portion made of the support material has the same shape as the opening H, the support function cannot be fulfilled at the end portion of the support portion, and the lower sagging of the model portion occurs.
Therefore, in order to suppress the lower sagging of the model portion, as shown in FIG. 4A, a support expansion portion in which the support portion made of the support material is expanded in the X direction and the Y direction is formed.

ステップS2では、立体造形物製造装置200の制御手段が、モデル層の有無を判断し、モデル層を有すると処理をS3に移行し、モデル層を有しないと処理をS4に移行する。 In step S2, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 determines the presence or absence of the model layer, shifts the process to S3 if it has the model layer, and shifts the process to S4 if it does not have the model layer.

ステップS3では、立体造形物製造装置200の制御手段が、図4に示す立体造形物のモデル層のスライスデータに基づき、往路にてモデルスキャン1によりステージ111上に第1ヘッド121からモデル材201を吐出し、UV照射ユニット124Aから紫外線を照射し硬化させてモデル層1を形成する。引き続き、立体造形物製造装置200の制御手段が、図4に示す立体造形物のモデル層のスライスデータに基づき、復路にてモデルスキャン2によりモデル層1上に第1ヘッド121からモデル材201を吐出し、平坦化ローラ123により平坦化を行い、UV照射ユニット124Bから紫外線を照射し硬化させてモデル層2を形成すると、処理をS4に移行する。 In step S3, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 is based on the slice data of the model layer of the three-dimensional model shown in FIG. 4, and the model scan 1 is performed on the outbound route from the first head 121 to the model material 201 on the stage 111. Is discharged, and ultraviolet rays are irradiated from the UV irradiation unit 124A to cure the model layer 1. Subsequently, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 transfers the model material 201 from the first head 121 onto the model layer 1 by the model scan 2 on the return route based on the slice data of the model layer of the three-dimensional model shown in FIG. When the model layer 2 is formed by discharging, flattening by the flattening roller 123, and irradiating ultraviolet rays from the UV irradiation unit 124B to cure the model layer 2, the process shifts to S4.

ステップS4では、立体造形物製造装置200の制御手段が、サポート層の有無を判断し、サポート層を有すると処理をS5に移行し、サポート層を有しないと処理をS6に移行する。 In step S4, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 determines the presence or absence of the support layer, shifts the process to S5 if it has the support layer, and shifts the process to S6 if it does not have the support layer.

ステップS5では、立体造形物製造装置200の制御手段が、図4に示す立体造形物のサポート層のスライスデータに基づき、往路にてサポートスキャン1によりステージ111上に第2ヘッド122からサポート材202を吐出し、UV照射ユニット124Aから紫外線を照射し硬化させてサポート層1を形成する。引き続き、立体造形物製造装置200の制御手段が、図4に示す立体造形物のサポート層のスライスデータに基づき、復路にてサポートスキャン2によりサポート層1上に第2ヘッド122からサポート材202を吐出し、平坦化ローラ123により平坦化を行い、UV照射ユニット124Bから紫外線を照射し硬化させてサポート層2を形成すると、処理をS6に移行する。 In step S5, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 uses the slice data of the support layer of the three-dimensional model shown in FIG. 4 to perform the support scan 1 on the outbound route from the second head 122 to the support material 202 on the stage 111. Is discharged, and ultraviolet rays are irradiated from the UV irradiation unit 124A to cure the support layer 1. Subsequently, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 transfers the support material 202 from the second head 122 onto the support layer 1 by the support scan 2 on the return route based on the slice data of the support layer of the three-dimensional model shown in FIG. When the support layer 2 is formed by discharging and flattening the data by the flattening roller 123 and irradiating the UV irradiation unit 124B with ultraviolet rays to cure the data, the process shifts to S6.

ステップS6では、立体造形物製造装置200の制御手段が、Z方向に造形ユニット120を所定量上昇させると、本処理を終了する。これ以降、ステップS1からステップS6の一連の処理を所定回数繰り返すことにより、図4に示す形状の比較例1の立体造形物が得られる。 In step S6, when the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 raises the modeling unit 120 by a predetermined amount in the Z direction, this process ends. After that, by repeating the series of processes from step S1 to step S6 a predetermined number of times, the three-dimensional model of Comparative Example 1 having the shape shown in FIG. 4 can be obtained.

比較例1では、図4(A)に示すように、サポート部をX方向およびY方向に拡張しサポート拡張部を形成することにより、モデル部のサポート機能を安定に果たすことができる。
しかし、図4(A)に示すように、比較例1では、サポート拡張部の角部が鋭角であり、サポート材は水溶性の造形材料であるため、サポート拡張部の角部は空気中の水分により徐々に溶かされてしまい、強度的に弱くなってしまう。強度が弱くなったサポート拡張部の角部を平坦化手段である平坦化ローラで掻き取る際に、サポート材がちぎれ、飛び散ることで立体造形物の側面にサポート材が付着することによる面荒れや混色が生じてしまう。
In Comparative Example 1, as shown in FIG. 4A, the support function of the model unit can be stably fulfilled by expanding the support unit in the X direction and the Y direction to form the support expansion unit.
However, as shown in FIG. 4A, in Comparative Example 1, since the corner portion of the support expansion portion has an acute angle and the support material is a water-soluble modeling material, the corner portion of the support expansion portion is in the air. It is gradually dissolved by water and weakens in strength. When the corners of the support expansion part, which has become weaker, are scraped off with a flattening roller, which is a flattening means, the support material is torn and scattered, causing surface roughness due to the support material adhering to the side surface of the three-dimensional model. Color mixing will occur.

(実施例1)
実施例1では、比較例1と同様に図3に示す立体造形物製造装置200を用い、図6に示す立体造形物を造形した。
(Example 1)
In Example 1, the three-dimensional modeled object shown in FIG. 6 was modeled using the three-dimensional modeled object manufacturing apparatus 200 shown in FIG. 3 in the same manner as in Comparative Example 1.

ここで、図8は、実施例1の立体造形物製造装置の制御手段における立体造形物製造用プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下、図3および図6を参照して、実施例1の立体造形物の製造方法の処理の流れについて説明する。 Here, FIG. 8 is a flowchart showing an example of the processing flow of the program for manufacturing the three-dimensional model in the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the first embodiment. Hereinafter, the processing flow of the method for manufacturing the three-dimensional model of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 6.

ステップS11では、立体造形物製造装置200の制御手段が、図6に示す、目的とする形状の立体造形物の造形データ(スライスデータ)を受け付けると、処理をS12に移行する。
ここで、図6(A)に示すように、実施例1の立体造形物は、比較例1の図4の立体造形物に対して、サポート拡張部の角部がC面取りされた形状となるように造形されたものである。
図6(A)〜(C)に示すように、サポート材をX方向およびY方向に拡張し、サポート拡張部の角部をC面取りしている。したがって、サポート拡張部には鋭角な角部が存在しない。
In step S11, when the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 receives the modeling data (slice data) of the three-dimensional model having the target shape shown in FIG. 6, the process shifts to S12.
Here, as shown in FIG. 6A, the three-dimensional model of Example 1 has a shape in which the corner portion of the support expansion portion is C-chamfered with respect to the three-dimensional model of FIG. 4 of Comparative Example 1. It was shaped like this.
As shown in FIGS. 6A to 6C, the support material is expanded in the X direction and the Y direction, and the corner portion of the support expansion portion is chamfered by C. Therefore, there are no sharp corners in the support extension.

ステップS12では、立体造形物製造装置200の制御手段が、モデル層の有無を判断し、モデル層を有すると処理をS13に移行し、モデル層を有しないと処理をS14に移行する。 In step S12, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 determines the presence or absence of the model layer, shifts the process to S13 if it has the model layer, and shifts the process to S14 if it does not have the model layer.

ステップS13では、立体造形物製造装置200の制御手段が、図6に示す立体造形物のモデル層のスライスデータに基づき、往路にてモデルスキャン1によりステージ111上に第1ヘッド121からモデル材201を吐出し、UV照射ユニット124Aから紫外線を照射し硬化させてモデル層1を形成する。引き続き、立体造形物製造装置200の制御手段が、図6に示す立体造形物のモデル層のスライスデータに基づき、復路にてモデルスキャン2によりモデル層1上に第1ヘッド121からモデル材201を吐出し、平坦化ローラ123により平坦化を行い、UV照射ユニット124Bから紫外線を照射し硬化させてモデル層2を形成すると、処理をS14に移行する。 In step S13, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 is based on the slice data of the model layer of the three-dimensional model shown in FIG. Is discharged, and ultraviolet rays are irradiated from the UV irradiation unit 124A to cure the model layer 1. Subsequently, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 transfers the model material 201 from the first head 121 onto the model layer 1 by the model scan 2 on the return route based on the slice data of the model layer of the three-dimensional model shown in FIG. When the model layer 2 is formed by discharging, flattening by the flattening roller 123, and irradiating ultraviolet rays from the UV irradiation unit 124B to cure the model layer 2, the process shifts to S14.

ステップS14では、立体造形物製造装置200の制御手段が、サポート層の有無を判断し、サポート層を有すると処理をS15に移行し、サポート層を有しないと処理をS16に移行する。 In step S14, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 determines the presence or absence of the support layer, shifts the process to S15 if it has the support layer, and shifts the process to S16 if it does not have the support layer.

ステップS15では、立体造形物製造装置200の制御手段が、図6に示す立体造形物のサポート層のスライスデータに基づき、往路にてサポートスキャン1によりステージ111上に第2ヘッド122からサポート材202を吐出し、UV照射ユニット124Aから紫外線を照射し硬化させてサポート層1を形成する。引き続き、立体造形物製造装置200の制御手段が、図6に示す立体造形物のサポート層のスライスデータに基づき、復路にてサポートスキャン2によりサポート層1上に第2ヘッド122からサポート材202を吐出し、平坦化ローラ123により平坦化を行い、UV照射ユニット124Bから紫外線を照射し硬化させてサポート層2を形成すると、処理をS16に移行する。 In step S15, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 uses the slice data of the support layer of the three-dimensional model shown in FIG. 6 to perform the support scan 1 on the outbound route from the second head 122 to the support material 202 on the stage 111. Is discharged, and ultraviolet rays are irradiated from the UV irradiation unit 124A to cure the support layer 1. Subsequently, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 transfers the support material 202 from the second head 122 onto the support layer 1 by the support scan 2 on the return route based on the slice data of the support layer of the three-dimensional model shown in FIG. When the support layer 2 is formed by discharging and flattening the data by the flattening roller 123 and irradiating the UV irradiation unit 124B with ultraviolet rays to cure the data, the process shifts to S16.

ステップS16では、立体造形物製造装置200の制御手段が、Z方向に造形ユニット120を所定量上昇させると、本処理を終了する。これ以降、ステップS11からステップS16の一連の処理を所定回数繰り返すことにより、図6に示す実施例1の立体造形物が得られる。 In step S16, when the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 raises the modeling unit 120 by a predetermined amount in the Z direction, this process ends. After that, by repeating the series of processes from step S11 to step S16 a predetermined number of times, the three-dimensional model of Example 1 shown in FIG. 6 can be obtained.

実施例1では、サポート拡張部の角部が、C面取りされた形状となるように造形されているので、サポート拡張部の角部においてサポート材がちぎれ、飛び散ることでモデル部の側面にサポート材が付着することによる混色および面荒れを防止できる。 In the first embodiment, since the corner portion of the support expansion portion is shaped so as to have a C-chamfered shape, the support material is torn off at the corner portion of the support expansion portion and scattered, so that the support material is attached to the side surface of the model portion. It is possible to prevent color mixing and chamfering due to adhesion.

ここで、図9Aは比較例1の立体造形物の製造方法によって得られた立体造形物を示し、図9Bは実施例1の立体造形物の製造方法によって得られた立体造形物を示す。
図9Aの比較例1では、サポート拡張部の角部においてサポート材がちぎれ、該ちぎれたサポート材が一方向に飛び散ることによって、モデル部の側面にサポート材が付着することによる面荒れが生じていることがわかる。一方、図9Bの実施例1では、サポート拡張部の角部がC面取りされており鋭角な角部がないので、モデル部の側面にサポート材の付着や混色がなく、綺麗な造形物が得られた。
Here, FIG. 9A shows the three-dimensional model obtained by the method for producing the three-dimensional model of Comparative Example 1, and FIG. 9B shows the three-dimensional model obtained by the method for producing the three-dimensional model of Example 1.
In Comparative Example 1 of FIG. 9A, the support material is torn at the corner portion of the support expansion portion, and the torn support material is scattered in one direction, resulting in surface roughness due to the support material adhering to the side surface of the model portion. You can see that there is. On the other hand, in the first embodiment of FIG. 9B, since the corner portion of the support expansion portion is C-chamfered and there is no acute-angled corner portion, there is no adhesion or color mixing of the support material on the side surface of the model portion, and a beautiful modeled object can be obtained. Was done.

(実施例2)
実施例2では、比較例1と同様に図3に示す立体造形物製造装置200を用い、図10に示す立体造形物を造形した。
(Example 2)
In Example 2, the three-dimensional modeled object shown in FIG. 10 was modeled using the three-dimensional modeled object manufacturing apparatus 200 shown in FIG. 3 in the same manner as in Comparative Example 1.

ここで、図11は、実施例2の立体造形物製造装置の制御手段における立体造形物製造用プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下、図3および図10を参照して、実施例2の立体造形物の製造方法の処理の流れについて説明する。 Here, FIG. 11 is a flowchart showing an example of the processing flow of the program for manufacturing the three-dimensional model in the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the second embodiment. Hereinafter, the processing flow of the method for manufacturing the three-dimensional model of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 10.

ステップS21では、立体造形物製造装置200の制御手段が、図10に示す、目的とする形状の立体造形物の造形データ(スライスデータ)を受け付けると、処理をS22に移行する。
ここで、図10(A)に示すように、実施例2の立体造形物は、比較例1の図4の立体造形物に対して、サポート拡張部の角部がR面取りされた形状となるように造形されたものである。
図10(A)〜(C)に示すように、サポート材をX方向およびY方向に拡張し、拡張したサポート拡張部の角部をR面取りしている。したがって、サポート拡張部には鋭角な角部が存在しない。
In step S21, when the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 receives the modeling data (slice data) of the three-dimensional model of the target shape shown in FIG. 10, the process shifts to S22.
Here, as shown in FIG. 10A, the three-dimensional model of Example 2 has a shape in which the corner portion of the support expansion portion is R-chamfered with respect to the three-dimensional model of FIG. 4 of Comparative Example 1. It was shaped like this.
As shown in FIGS. 10A to 10C, the support material is expanded in the X and Y directions, and the corners of the expanded support expansion portion are chamfered by R. Therefore, there are no sharp corners in the support extension.

ステップS22では、立体造形物製造装置200の制御手段が、モデル層の有無を判断し、モデル層を有すると処理をS23に移行し、モデル層を有しないと処理をS24に移行する。 In step S22, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 determines the presence or absence of the model layer, shifts the process to S23 if it has the model layer, and shifts the process to S24 if it does not have the model layer.

ステップS23では、立体造形物製造装置200の制御手段が、図10に示す立体造形物のモデル層のスライスデータに基づき、往路にてモデルスキャン1によりステージ111上に第1ヘッド121からモデル材201を吐出し、UV照射ユニット124Aから紫外線を照射し硬化させてモデル層1を形成する。引き続き、立体造形物製造装置200の制御手段が、図10に示す立体造形物のモデル層のスライスデータに基づき、復路にてモデルスキャン2によりモデル層1上に第1ヘッド121からモデル材201を吐出し、平坦化ローラ123により平坦化を行い、UV照射ユニット124Bから紫外線を照射し硬化させてモデル層2を形成すると、処理をS24に移行する。 In step S23, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 is based on the slice data of the model layer of the three-dimensional model shown in FIG. Is discharged, and ultraviolet rays are irradiated from the UV irradiation unit 124A to cure the model layer 1. Subsequently, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 transfers the model material 201 from the first head 121 onto the model layer 1 by the model scan 2 on the return route based on the slice data of the model layer of the three-dimensional model shown in FIG. When the model layer 2 is formed by discharging, flattening by the flattening roller 123, and irradiating ultraviolet rays from the UV irradiation unit 124B to cure the model layer 2, the process shifts to S24.

ステップS24では、立体造形物製造装置200の制御手段が、サポート層の有無を判断し、サポート層を有すると処理をS25に移行し、サポート層を有しないと処理をS26に移行する。 In step S24, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 determines the presence or absence of the support layer, shifts the process to S25 if it has the support layer, and shifts the process to S26 if it does not have the support layer.

ステップS25では、立体造形物製造装置200の制御手段が、図10に示す立体造形物のサポート層のスライスデータに基づき、往路にてサポートスキャン1によりステージ111上に第2ヘッド122からサポート材202を吐出し、UV照射ユニット124Aから紫外線を照射し硬化させてサポート層1を形成する。引き続き、立体造形物製造装置200の制御手段が、図10に示す立体造形物のサポート層のスライスデータに基づき、復路にてサポートスキャン2によりサポート層1上に第2ヘッド122からサポート材202を吐出し、平坦化ローラ123により平坦化を行い、UV照射ユニット124Bから紫外線を照射し硬化させてサポート層2を形成すると、処理をS26に移行する。 In step S25, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 uses the slice data of the support layer of the three-dimensional model shown in FIG. 10 to perform the support scan 1 on the outbound route from the second head 122 to the support material 202 on the stage 111. Is discharged, and ultraviolet rays are irradiated from the UV irradiation unit 124A to cure the support layer 1. Subsequently, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 transfers the support material 202 from the second head 122 onto the support layer 1 by the support scan 2 on the return route based on the slice data of the support layer of the three-dimensional model shown in FIG. When the support layer 2 is formed by discharging and flattening the data by the flattening roller 123 and irradiating the UV irradiation unit 124B with ultraviolet rays to cure the data, the process shifts to S26.

ステップS26では、立体造形物製造装置200の制御手段が、Z方向に造形ユニット120を所定量上昇させると、本処理を終了する。これ以降、ステップS21からステップS26の一連の処理を所定回数繰り返すことにより、図10に示す実施例2の立体造形物が得られる。 In step S26, when the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 raises the modeling unit 120 by a predetermined amount in the Z direction, this process ends. After that, by repeating the series of processes from step S21 to step S26 a predetermined number of times, the three-dimensional model of Example 2 shown in FIG. 10 can be obtained.

実施例2では、拡張したサポート拡張部の角部が、R面取りされた形状となるように造形されているので、サポート拡張部の角部においてサポート材がちぎれ、飛び散ることでモデル部の側面にサポート材が付着することによる混色および面荒れを防止できる。 In the second embodiment, since the corner portion of the expanded support expansion portion is shaped so as to have an R chamfered shape, the support material is torn off at the corner portion of the support expansion portion and is scattered on the side surface of the model portion. It is possible to prevent color mixing and surface roughness due to the adhesion of the support material.

(実施例3)
実施例3では、比較例1と同様に図3に示す立体造形物製造装置200を用い、図12に示す立体造形物を造形した。
(Example 3)
In Example 3, the three-dimensional modeled object shown in FIG. 12 was modeled using the three-dimensional modeled object manufacturing apparatus 200 shown in FIG. 3 in the same manner as in Comparative Example 1.

ここで、図13は、実施例3の立体造形物製造装置の制御手段における立体造形物製造用プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下、図3および図12を参照して、実施例3の立体造形物の製造方法の処理の流れについて説明する。 Here, FIG. 13 is a flowchart showing an example of the processing flow of the program for manufacturing the three-dimensional model in the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the third embodiment. Hereinafter, the processing flow of the method for manufacturing the three-dimensional model of Example 3 will be described with reference to FIGS. 3 and 12.

ステップS31では、立体造形物製造装置200の制御手段が、図12に示す、目的とする形状の立体造形物の造形データ(スライスデータ)を受け付けると、処理をS32に移行する。
ここで、図12(A)に示すように、実施例3の立体造形物は、比較例1の図4の立体造形物に対して、サポート拡張部の角部が階段状に面取りされた形状となるように造形されたものである。
図12(A)〜(C)に示すように、サポート材をX方向およびY方向に拡張し、拡張したサポート拡張部の角部を階段形状に面取りしている。したがって、サポート拡張部には鋭角な角部が存在しない。
In step S31, when the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 receives the modeling data (slice data) of the three-dimensional model having the target shape shown in FIG. 12, the process shifts to S32.
Here, as shown in FIG. 12A, the three-dimensional model of Example 3 has a shape in which the corners of the support expansion portion are chamfered in a stepped manner with respect to the three-dimensional model of FIG. 4 of Comparative Example 1. It was modeled to be.
As shown in FIGS. 12A to 12C, the support material is expanded in the X and Y directions, and the corners of the expanded support expansion portion are chamfered in a staircase shape. Therefore, there are no sharp corners in the support extension.

ステップS32では、立体造形物製造装置200の制御手段が、モデル層の有無を判断し、モデル層を有すると処理をS33に移行し、モデル層を有しないと処理をS34に移行する。 In step S32, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 determines the presence or absence of the model layer, shifts the process to S33 if it has the model layer, and shifts the process to S34 if it does not have the model layer.

ステップS33では、立体造形物製造装置200の制御手段が、図12に示す立体造形物のモデル層のスライスデータに基づき、往路にてモデルスキャン1によりステージ111上に第1ヘッド121からモデル材201を吐出し、UV照射ユニット124Aから紫外線を照射し硬化させてモデル層1を形成する。引き続き、立体造形物製造装置200の制御手段が、図12に示す立体造形物のモデル層のスライスデータに基づき、復路にてモデルスキャン2によりモデル層1上に第1ヘッド121からモデル材201を吐出し、平坦化ローラ123により平坦化を行い、UV照射ユニット124Bから紫外線を照射し硬化させてモデル層2を形成すると、処理をS34に移行する。 In step S33, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 is based on the slice data of the model layer of the three-dimensional model shown in FIG. 12, and the model scan 1 is performed on the outbound route from the first head 121 to the model material 201 on the stage 111. Is discharged, and ultraviolet rays are irradiated from the UV irradiation unit 124A to cure the model layer 1. Subsequently, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 transfers the model material 201 from the first head 121 onto the model layer 1 by the model scan 2 on the return route based on the slice data of the model layer of the three-dimensional model shown in FIG. When the model layer 2 is formed by discharging, flattening by the flattening roller 123, and irradiating ultraviolet rays from the UV irradiation unit 124B to cure the model layer 2, the process shifts to S34.

ステップS34では、立体造形物製造装置200の制御手段が、サポート層の有無を判断し、サポート層を有すると処理をS35に移行し、サポート層を有しないと処理をS36に移行する。 In step S34, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 determines the presence or absence of the support layer, shifts the process to S35 if it has the support layer, and shifts the process to S36 if it does not have the support layer.

ステップS35では、立体造形物製造装置200の制御手段が、図12に示す立体造形物のサポート層のスライスデータに基づき、往路にてサポートスキャン1によりステージ111上に第2ヘッド122からサポート材202を吐出し、UV照射ユニット124Aから紫外線を照射し硬化させてサポート層1を形成する。引き続き、立体造形物製造装置200の制御手段が、図12に示す立体造形物のサポート層のスライスデータに基づき、復路にてサポートスキャン2によりサポート層1上に第2ヘッド122からサポート材202を吐出し、平坦化ローラ123により平坦化を行い、UV照射ユニット124Bから紫外線を照射し硬化させてサポート層2を形成すると、処理をS36に移行する。 In step S35, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 uses the slice data of the support layer of the three-dimensional model shown in FIG. 12 to perform the support scan 1 on the outbound route from the second head 122 to the support material 202 on the stage 111. Is discharged, and ultraviolet rays are irradiated from the UV irradiation unit 124A to cure the support layer 1. Subsequently, the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 transfers the support material 202 from the second head 122 onto the support layer 1 by the support scan 2 on the return route based on the slice data of the support layer of the three-dimensional model shown in FIG. When the support layer 2 is formed by discharging and flattening the data by the flattening roller 123 and irradiating the UV irradiation unit 124B with ultraviolet rays to cure the data, the process shifts to S36.

ステップS36では、立体造形物製造装置200の制御手段が、Z方向に造形ユニット120を所定量上昇させると、本処理を終了する。これ以降、ステップS31からステップS36の一連の処理を所定回数繰り返すことにより、図12に示す実施例3の立体造形物が得られる。 In step S36, when the control means of the three-dimensional model manufacturing apparatus 200 raises the modeling unit 120 by a predetermined amount in the Z direction, this process ends. After that, by repeating the series of processes from step S31 to step S36 a predetermined number of times, the three-dimensional model of Example 3 shown in FIG. 12 can be obtained.

実施例3では、拡張したサポート拡張部の角部が、階段形状に面取りされた形状となるように造形されているので、サポート拡張部の角部においてサポート材がちぎれ、飛び散ることでモデル部の側面にサポート材が付着することによる混色および面荒れを防止できる。 In the third embodiment, since the corner portion of the expanded support expansion portion is shaped so as to be chamfered in a staircase shape, the support material is torn and scattered at the corner portion of the support expansion portion, so that the model portion is formed. It is possible to prevent color mixing and surface roughness due to the support material adhering to the side surface.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> モデル材およびサポート材を吐出する吐出工程と、
吐出された前記モデル材および前記サポート材の表面を平坦化する平坦化工程と、
平坦化された前記モデル材および前記サポート材を硬化する硬化工程と、
を含み、
前記サポート材からなるサポート拡張部は、副走査方向の幅が、主走査方向に向かって漸増又は漸減する形状となるように形成されることを特徴とする立体造形物の製造方法である。
<2> 前記サポート拡張部の角部が、C面取りされた形状となるように形成される前記<1>に記載の立体造形物の製造方法である。
<3> 前記サポート拡張部の角部が、R面取りされた形状となるように形成される前記<1>に記載の立体造形物の製造方法である。
<4> 前記サポート材が水溶性の造形材料である前記<1>から<3>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<5> サポート拡張部の副走査方向の幅が、主走査方向に向かって漸増又は漸減する形状となるように形成される処理をコンピュータに行わせることを特徴とする立体造形物製造用プログラムである。
<6> 前記サポート拡張部の角部が、C面取りされた形状となるように形成される処理をコンピュータに行わせる前記<5>に記載の立体造形物製造用プログラムである。
<7> 前記サポート拡張部の角部が、R面取りされた形状となるように形成される処理をコンピュータに行わせる前記<5>に記載の立体造形物製造用プログラムである。
<8> 前記サポート材が水溶性の造形材料である前記<5>から<7>のいずれかに記載の立体造形物製造用プログラムである。
<9> 前記<5>から<8>のいずれかに記載の立体造形物製造用プログラムを搭載したことを特徴とする立体造形物製造装置である。
Examples of aspects of the present invention are as follows.
<1> Discharge process for discharging model material and support material, and
A flattening step for flattening the surfaces of the discharged model material and the support material, and
A curing step of curing the flattened model material and the support material, and
Including
The support expansion portion made of the support material is a method for manufacturing a three-dimensional model, characterized in that the width in the sub-scanning direction is formed so as to have a shape that gradually increases or decreases in the main scanning direction.
<2> The method for manufacturing a three-dimensional model according to <1>, wherein the corner portion of the support expansion portion is formed so as to have a C-chamfered shape.
<3> The method for manufacturing a three-dimensional model according to <1>, wherein the corner portion of the support expansion portion is formed so as to have an R chamfered shape.
<4> The method for producing a three-dimensional model according to any one of <1> to <3>, wherein the support material is a water-soluble modeling material.
<5> A program for manufacturing a three-dimensional object, which comprises causing a computer to perform a process of forming a support extension portion so that the width in the sub-scanning direction gradually increases or decreases in the main scanning direction. is there.
<6> The program for manufacturing a three-dimensional model according to <5>, wherein the computer is made to perform a process of forming the corner portion of the support expansion portion into a C-chamfered shape.
<7> The program for manufacturing a three-dimensional model according to <5>, wherein the computer is made to perform a process of forming the corner portion of the support expansion portion into an R-chamfered shape.
<8> The program for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <5> to <7>, wherein the support material is a water-soluble modeling material.
<9> The three-dimensional model manufacturing apparatus, which is equipped with the program for manufacturing the three-dimensional model according to any one of <5> to <8>.

前記<1>から<4>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法、前記<5>から<8>のいずれかに記載の立体造形物製造用プログラム、および前記<9>に記載の立体造形物製造装置によると、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。 The method for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <1> to <4>, the program for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <5> to <8>, and the above-mentioned <9>. According to the three-dimensional model manufacturing apparatus, it is possible to solve various conventional problems and achieve the object of the present invention.

121 第1ヘッド
122 第2ヘッド
124A、124B UV照射ユニット
111 ステージ
123 平坦化ローラ
120 造形ユニット
200 立体造形物製造装置
121 1st head 122 2nd head 124A, 124B UV irradiation unit 111 Stage 123 Flattening roller 120 Modeling unit 200 Three-dimensional model manufacturing equipment

特開2019−147343号公報JP-A-2019-147343

Claims (8)

モデル材およびサポート材を吐出する吐出工程と、
吐出された前記モデル材および前記サポート材の表面を平坦化する平坦化工程と、
平坦化された前記モデル材および前記サポート材を硬化する硬化工程と、
を含み、
前記サポート材からなるサポート拡張部は、副走査方向の幅が、主走査方向に向かって漸増又は漸減する形状となるように形成されることを特徴とする立体造形物の製造方法。
Discharge process for discharging model material and support material,
A flattening step for flattening the surfaces of the discharged model material and the support material, and
A curing step of curing the flattened model material and the support material, and
Including
A method for manufacturing a three-dimensional object, wherein the support expansion portion made of the support material is formed so that the width in the sub-scanning direction gradually increases or decreases in the main scanning direction.
前記サポート拡張部の角部が、C面取りされた形状となるように形成される請求項1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 1, wherein the corners of the support expansion portion are formed so as to have a C-chamfered shape. 前記サポート拡張部の角部が、R面取りされた形状となるように形成される請求項1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 1, wherein the corners of the support expansion portion are formed so as to have an R chamfered shape. 前記サポート材が水溶性の造形材料である請求項1から3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 1 to 3, wherein the support material is a water-soluble modeling material. サポート拡張部の副走査方向の幅が、主走査方向に向かって漸増又は漸減する形状となるように形成される処理をコンピュータに行わせることを特徴とする立体造形物製造用プログラム。 A program for manufacturing a three-dimensional object, which comprises causing a computer to perform a process in which the width of the support extension portion in the sub-scanning direction is formed so as to have a shape that gradually increases or decreases toward the main scanning direction. 前記サポート拡張部の角部が、C面取りされた形状となるように形成される処理をコンピュータに行わせる請求項5に記載の立体造形物製造用プログラム。 The program for manufacturing a three-dimensional model according to claim 5, wherein a computer is made to perform a process of forming the corner portion of the support expansion portion into a C-chamfered shape. 前記サポート拡張部の角部が、R面取りされた形状となるように形成される処理をコンピュータに行わせる請求項5に記載の立体造形物製造用プログラム。 The program for manufacturing a three-dimensional model according to claim 5, wherein a computer is made to perform a process of forming the corner portion of the support expansion portion into an R-chamfered shape. 請求項5から7のいずれかに記載の立体造形物製造用プログラムを搭載したことを特徴とする立体造形物製造装置。

A three-dimensional model manufacturing apparatus comprising the program for manufacturing a three-dimensional model according to any one of claims 5 to 7.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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