JP5831791B2 - Three-dimensional object forming apparatus and three-dimensional object forming method - Google Patents
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本発明は、立体物造形装置及び立体物造形方法に関し、特に、造形と印刷を同時に行う立体物造形装置及び立体物造形方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional object formation apparatus and a three-dimensional object formation method, and more particularly, to a three-dimensional object formation apparatus and a three-dimensional object formation method that simultaneously perform formation and printing.
3次元の立体物を造形する技術として、ラピッド・プロトタイピイング(RP:Rapid Prototyping)と呼ばれる技術が知られている。この技術は、ひとつの3次元形状の表面を3角形の集まりとして記述したデータ(STL(Standard Triangulated Language)フォーマットのデータ)により、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立体物を造形する技術である。また、立体物を造形する手法としては、溶融物堆積法(FDM:Fused Deposition Molding)、インクジェット法、インクジェットバインダ法、光造形法(SL:Stereo Lithography)、粉末焼結法(SLS:Selective Laser Sintering)などが知られている。 A technique called rapid prototyping (RP) is known as a technique for modeling a three-dimensional solid object. This technology calculates the cross-sectional shape sliced thinly in the stacking direction based on the data (STL (Standard Triangulated Language) format data) that describes the surface of one three-dimensional shape as a collection of triangles. It is a technology to form and form a three-dimensional object. In addition, as a technique for modeling a three-dimensional object, a melt deposition method (FDM: Fused Deposition Molding), an ink jet method, an ink jet binder method, a stereolithography method (SL: Stereo Lithography), a powder sintering method (SLS: Selective Laser Sintering) ) Etc. are known.
また、このような手法を用いて造形した立体物に模様や色を付けることも可能であり、例えば、下記特許文献1には、造形済み立体物の3次元データから得た表面の傾斜情報に基づいて、インクの吐出を制御して高画質印刷を提供する立体物印刷装置が開示されている。また、下記特許文献2には、造形完了後に同じ装置内で、造形品の表面に印刷済みフィルムをかぶせて熱溶着して加飾する立体造形物の製造方法が開示されている。また、色の異なる複数の造形材料を使用し、造形部位毎に造形材料を切り替えて造形することで、造形物表面及び内面に模様や文字を表現できるようにする装置や、造形材料である粉末を固めるためのバインダーにインクを混ぜながら積層して立体物を造形することで、微小部位毎の色を変えることができるようにする装置が販売されている。
Moreover, it is also possible to attach a pattern and a color to the three-dimensional object modeled using such a technique. For example, in
上述したように、造形物表面に印刷する方法としては、完成した造形物に対して後工程でその表面にインクを塗布する方法があるが、この方法では、外側に露出していない部分(例えば、円筒の内面)や窪んだ部分(例えば、凹凸の凹部)には、印刷できない。また、後工程で印刷する方法では、造形物の位置決めが難しく、位置ずれが生じやすい。更に、この方法では、造形用の装置と印刷用の装置とを別々に用意しなければならないため、コストがかかる。 As described above, as a method of printing on the surface of a modeled object, there is a method of applying ink to the surface of a completed modeled object in a later step, but in this method, a portion that is not exposed to the outside (for example, , The inner surface of the cylinder) or a recessed portion (for example, a concave-convex recess) cannot be printed. Further, in the method of printing in the subsequent process, it is difficult to position the modeled object, and a positional deviation is likely to occur. Furthermore, in this method, since the apparatus for modeling and the apparatus for printing must be prepared separately, it costs.
また、従来の3Dプリンタにおいて、異なる色の造形材料を部位毎に切り替えて造形する方法や、造形材料であるパウダーを固めるためのバインダーにYMC色のインクを染み込ませて(すなわち、バインダーを着色して)造形する方法もあるが、これらの方法では、印刷の解像度が造形ピッチに制限されるため、高精細な印刷が実現できない。また、再現される色が造形材料の影響を受けるため、彩度や明度を正確かつ均一に再現するのが難しい。更に、これらの方法では視認できない部分(内部)も着色するため、着色材料を無駄に消費してしまう。 In addition, in a conventional 3D printer, a method of modeling by switching modeling materials of different colors for each part, or a YMC color ink is soaked in a binder for solidifying powder as a modeling material (that is, the binder is colored) There is also a method of modeling, but in these methods, since the resolution of printing is limited to the modeling pitch, high-definition printing cannot be realized. In addition, since the reproduced color is affected by the modeling material, it is difficult to accurately and uniformly reproduce the saturation and lightness. Furthermore, since the portion (inside) that cannot be visually recognized by these methods is also colored, the coloring material is wasted.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、立体物の外側に露出していない部分や窪んだ部分にも高精細に印刷することができる立体物造形装置及び立体物造形方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and a main object of the present invention is a three-dimensional object forming apparatus capable of printing in a high-definition also on a portion not exposed to the outside of a three-dimensional object or a recessed portion. And providing a three-dimensional object shaping method.
上記目的を達成するため、本発明は、造形材料を順次積み重ねることによって立体物を造形する立体物造形装置において、造形対象物の3次元の形状情報と色情報とを含むデータを入力するデータ入力部と、前記データに基づいて、前記造形材料を順次積層して造形を行う造形材料積層部と、前記データに基づいて、前記造形材料とは異なる印刷材料を前記造形材料の少なくとも一部に塗布して印刷を行う印刷部と、前記印刷部による前記造形材料の少なくとも一部への印刷を、前記造形材料積層部による1層又は複数層の前記造形材料の積層が完了する毎に実行させる装置制御部と、を少なくとも備え、前記造形材料として、光照射によって硬化するUV硬化樹脂又は光硬化樹脂を使用し、前記印刷材料として、光照射によって硬化するUV硬化インク又は光硬化インクを使用し、前記装置制御部は、前記印刷部に印刷を実行させた後、前記造形材料積層部に次の前記造形材料の積層を実行させる前には、光照射を行わないものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a data input for inputting data including three-dimensional shape information and color information of a modeling object in a three-dimensional object modeling apparatus that models a three-dimensional object by sequentially stacking modeling materials. And a modeling material stacking unit that performs modeling by sequentially laminating the modeling material based on the data, and a printing material different from the modeling material is applied to at least a part of the modeling material based on the data A printing unit that performs printing, and an apparatus that executes printing on at least a part of the modeling material by the printing unit every time one or more layers of the modeling material are stacked by the modeling material stacking unit A UV curing resin or photocuring resin that is cured by light irradiation as the modeling material, and U that is cured by light irradiation as the printing material. Using the cured ink or light-curable ink, the apparatus control section, after executing printing on the printing unit, prior to executing the stacking of the next of said build material in the build material laminated portion, the light irradiation It is not to be done.
また、本発明は、造形材料を順次積み重ねることによって立体物を造形する立体物造形装置を用いた立体物造形方法であって、造形対象物の3次元の形状情報と色情報とを含むデータを入力した後、前記データに基づいて、1層又は複数層の前記造形材料を積層する造形材料積層ステップと、前記データに基づいて、前記造形材料とは異なる印刷材料を、新たに積層した1層又は複数層の前記造形材料、若しくは、その直前に積層した1層又は複数層の前記造形材料、若しくは、新たに積層した1層又は複数層の前記造形材料及びその直前に積層した1層又は複数層の前記造形材料、の少なくとも一部に塗布する印刷ステップと、を繰り返し実行し、前記造形材料として、光照射によって硬化するUV硬化樹脂又は光硬化樹脂を使用し、前記印刷材料として、光照射によって硬化するUV硬化インク又は光硬化インクを使用し、前記印刷ステップを実行した後、次の前記造形材料積層ステップの前には、光照射を行わないものである。 The present invention is also a three-dimensional object modeling method using a three-dimensional object modeling apparatus that models a three-dimensional object by sequentially stacking modeling materials, and includes data including three-dimensional shape information and color information of a modeling object. After the input, a modeling material stacking step for stacking one or more layers of the modeling material based on the data, and a new layer of a printing material different from the modeling material based on the data Alternatively, a plurality of layers of the modeling material, or one layer or a plurality of layers of the modeling material stacked immediately before, or a newly stacked one layer or a plurality of layers of the modeling material and one layer or a plurality of layers stacked immediately before A printing step of applying to at least a part of the modeling material of the layer, and using the UV curable resin or the photocurable resin that is cured by light irradiation as the modeling material, As printing materials, using a UV curable ink or light-curable ink is cured by light irradiation, after executing the printing step, before the next of the build material laminated step is not performed with light irradiation.
本発明の立体物造形装置及び立体物造形方法によれば、立体物の外側に露出していない部分や窪んだ部分にも高精細に印刷することができる。その理由は、造形材料を順次積み重ねて立体物を造形する立体物造形装置において、1層又は複数層の造形材料を積層する毎に、その造形材料の表面に造形材料とは異なる材料を用いて印刷を行うからである。 According to the three-dimensional object modeling apparatus and the three-dimensional object modeling method of the present invention, high-definition printing can be performed even on a portion that is not exposed to the outside of the three-dimensional object or a recessed portion. The reason for this is that in the three-dimensional object forming apparatus that forms the three-dimensional object by sequentially stacking the modeling material, every time one or more layers of the modeling material are laminated, a material different from the modeling material is used on the surface of the modeling material. This is because printing is performed.
これにより、造形してから印刷する従来の方法では印刷できなかった外側に露出していない部分や窪んだ部分への印刷が可能となる。また、造形材料を着色する従来の方法のように印刷精度が造形ピッチの制約を受けることがないため、高精細な印刷が可能となる。 Thereby, it is possible to print on a portion not exposed to the outside or a recessed portion that could not be printed by the conventional method of printing after modeling. Further, since the printing accuracy is not limited by the modeling pitch unlike the conventional method of coloring the modeling material, high-definition printing is possible.
また、造形してから印刷する従来の方法では、印刷の際に造形物を正確に位置決めする必要があったが、本発明では、造形と印刷とを同時進行で行うため、位置ずれが問題になることがなく、正確に印刷することができ、作業性を改善することができる。また、造形と印刷とを別々に行う従来の方法では、造形用の装置と印刷用の装置とを別々に用意しなければならないが、本発明では、1つの装置で造形と印刷を行うことができるため、コストを削減することができる。 In addition, in the conventional method of printing after modeling, it is necessary to accurately position the modeled object at the time of printing, but in the present invention, modeling and printing are performed at the same time. Therefore, printing can be performed accurately and workability can be improved. Moreover, in the conventional method of performing modeling and printing separately, a modeling apparatus and a printing apparatus must be prepared separately. However, in the present invention, modeling and printing can be performed with one apparatus. Therefore, cost can be reduced.
また、造形材料自体を着色する従来の方法では、再現される色が造形材料の影響を受けるため、彩度や明度の再現が難しいが、本発明では、造形材料の表面に印刷するため、彩度や明度を正確かつ均一に再現することができる。また、従来の方法では、視認できない部分(内部)も着色するため、着色材料を無駄に消費してしまうが、本発明では、造形材料の表面に印刷するため、材料の消費を削減することができる。 Further, in the conventional method of coloring the modeling material itself, since the reproduced color is affected by the modeling material, it is difficult to reproduce the saturation and lightness, but in the present invention, the coloring is printed on the surface of the modeling material. The brightness and brightness can be reproduced accurately and uniformly. In addition, in the conventional method, a portion that cannot be visually recognized (inside) is also colored, so that the coloring material is consumed wastefully. However, in the present invention, since the printing is performed on the surface of the modeling material, the consumption of the material can be reduced. it can.
背景技術で示したように、3次元の立体物を造形する技術として、ラピッド・プロトタイピイングと呼ばれる技術が知られており、立体物を造形する手法として、溶融物堆積法(FDM)、インクジェット法、インクジェットバインダ法、光造形法(SL)、粉末焼結法(SLS)などが知られている。 As shown in the background art, a technique called rapid prototyping is known as a technique for modeling a three-dimensional solid object, and as a technique for modeling a three-dimensional object, a melt deposition method (FDM) or an ink jet is used. Methods, an ink-jet binder method, an optical modeling method (SL), a powder sintering method (SLS), and the like are known.
溶融物堆積法(FDM)では、図15に示すように、ヘッドは、その高さの層の中で、一筆書きのように動きながら、造形材料を重ねてゆく。例えば、熱可塑性の材料を加熱して流動状にし、一方のノズルから押し出しながら断面形状を描く。また、必要に応じて、熱可塑性のサポート材料を加熱溶融し、もう一方のノズルから押し出す。そして、供給された材料が冷めると薄い硬化層ができる。この処理を繰り返した後、サポートを溶解することにより、立体物を造形する。 In the melt deposition method (FDM), as shown in FIG. 15, the head piles up the modeling material while moving like a stroke in the layer at the height. For example, a thermoplastic material is heated to be fluidized, and a cross-sectional shape is drawn while being extruded from one nozzle. Further, if necessary, the thermoplastic support material is heated and melted and extruded from the other nozzle. And when the supplied material cools, a thin hardened layer is formed. After repeating this process, a solid object is formed by dissolving the support.
また、インクジェット法では、図16に示すように、一般の紙用のインクジェットプリンタの様に、X方向に往復運動を繰り返しながら、Y方向に移動させる。例えば、熱可塑性の材料(ビルド材料)を加熱溶融し、一方のインクジェットノズルから、断面形状に基づいて滴下する。また、必要に応じて、熱可塑性のサポート材料を加熱溶融し、もう一方のインクジェットノズルからモデルの外周や内周に滴下する。そして、滴下した材料が冷めると薄い硬化層ができ、一層積み上げる度に層の上を切削する。この処理を繰り返すことにより、立体物を造形し、後でサポートを溶解する。 In the ink jet method, as shown in FIG. 16, the paper is moved in the Y direction while reciprocating in the X direction as in a general paper ink jet printer. For example, a thermoplastic material (build material) is melted by heating and dropped from one inkjet nozzle based on the cross-sectional shape. Further, if necessary, a thermoplastic support material is heated and melted and dropped from the other inkjet nozzle onto the outer periphery or inner periphery of the model. And when the dripped material cools, a thin hardened layer is formed, and the top of the layer is cut each time it is further stacked. By repeating this process, a three-dimensional object is formed and the support is dissolved later.
また、インクジェットバインダ法では、図17に示すように、粉末を敷き詰めた上からインクジェットノズルで断面形状に基づいてバインダーを滴下し、粉末同士を接着させて薄い固化層を作る。そして、できた固化層の上に粉末を薄く敷き詰め、この処理を繰り返すことにより、立体物を造形する。 In the ink jet binder method, as shown in FIG. 17, a binder is dropped from an ink jet nozzle based on the cross-sectional shape after the powder is spread, and the powder is adhered to each other to form a thin solidified layer. And a powder is spread | laid thinly on the solidified layer made, and a solid thing is modeled by repeating this process.
また、光造形法では、図18に示すように、レーザービームで樹脂液面を断面形状通りに走査することにより、表層の硬化と下層との接合を行う。そして、一層の厚さ分だけ、テーブルを降下し、この処理を繰り返すことにより、立体物を造形する。 Further, in the optical modeling method, as shown in FIG. 18, the surface of the resin layer is cured and the lower layer is bonded by scanning the resin liquid surface according to the cross-sectional shape with a laser beam. Then, the table is lowered by the thickness of one layer, and this process is repeated to form a three-dimensional object.
また、粉末焼結法では、図19に示すように、粉末を敷き詰めた上から赤外線レーザービームで断面形状通りに走査することにより、粉末同士を焼結させ、薄い固化層を作る。このとき、焼結により下層との接合も行う。そして、できた固化層の上に粉末を薄く敷き詰め、この処理を繰り返すことにより、立体物を造形する。 In the powder sintering method, as shown in FIG. 19, the powders are scanned according to the cross-sectional shape with an infrared laser beam after the powders are spread, thereby forming a thin solidified layer. At this time, bonding to the lower layer is also performed by sintering. And a powder is spread | laid thinly on the solidified layer made, and a solid thing is modeled by repeating this process.
このような手法を用いることにより、造形対象物と同じ形状の立体物を造形することができ、また、このような手法を用いて造形した立体物に模様や色を付けることもできる。しかしながら、完成した造形物に対して後工程でその表面にインクを塗布する方法では、外側に露出していない部分や窪んだ部分に印刷することができないという問題や、造形物の位置決めが難しく位置ずれが生じやすいという問題、造形用の装置と印刷用の装置とを別々に用意しなければならないためにコストがかかるという問題などがある。また、異なる色の造形材料を部位毎に切り替えて造形する方法や、造形材料を固めるためのバインダーに色インクを染み込ませて造形する方法では、印刷の解像度が造形ピッチに制限されるため、高精細に印刷することができないという問題や、造形材料の影響を受けて彩度や明度を正確かつ均一に再現するのが難しいという問題、視認できない部分にも着色するために着色材料を無駄に消費してしまうという問題などがある。 By using such a technique, a three-dimensional object having the same shape as the object to be modeled can be modeled, and a pattern or a color can be given to the three-dimensional object modeled using such a technique. However, in the method of applying ink to the surface of the finished model in the subsequent process, there are problems that it is impossible to print on the part that is not exposed to the outside or the recessed part, and the positioning of the model is difficult There are a problem that the shift is likely to occur, and a problem that the cost is increased because a modeling apparatus and a printing apparatus must be prepared separately. In addition, in the method of modeling by switching the modeling material of different colors for each part or the method of modeling by infiltrating the color ink into the binder for solidifying the modeling material, the printing resolution is limited to the modeling pitch. The problem of being unable to print in detail, the problem of difficulty in reproducing the saturation and lightness accurately and uniformly due to the influence of the modeling material, and wasteful use of coloring materials to color even invisible parts There is a problem of doing so.
そこで、本発明の一実施の形態では、立体物造形装置に、造形材料を積層する手段に加えて造形材料の表面に印刷する手段を設け、積層造形中の1又は複数の層単位で印刷を行うようにする。その際、積層直後は、造形材料は液体状、ゲル状、パウダー状など、印刷に耐えうる状態ではないため、冷却、乾燥、UV照射等によって造形材料を硬化し、印刷可能な状態になったことを確認した後に印刷を行うようにする。 Therefore, in one embodiment of the present invention, the three-dimensional object modeling apparatus is provided with means for printing on the surface of the modeling material in addition to the means for laminating the modeling material, and printing is performed in units of one or a plurality of layers during the layered modeling. To do. At that time, immediately after the lamination, the modeling material is not in a state that can withstand printing, such as liquid, gel, and powder, so the modeling material is cured by cooling, drying, UV irradiation, etc., and is ready for printing. Make sure that printing is performed after confirming this.
このように、造形中に印刷を行うことで、外側に露出していない部分や窪んだ部分への印刷が可能となる。また、印刷精度は造形ピッチの制約を受けないため、高精細な印刷が可能となる。また、造形と印刷が一度にできるため、造形と印刷を別々に行う方法に比べて、作業性を改善することができると共に、立体物の作製にかかるコストを削減することができる。 Thus, by printing during modeling, it is possible to print on a portion that is not exposed to the outside or a recessed portion. In addition, since the printing accuracy is not limited by the modeling pitch, high-definition printing is possible. In addition, since modeling and printing can be performed at a time, workability can be improved and costs for manufacturing a three-dimensional object can be reduced as compared with a method of performing modeling and printing separately.
また、造形した部位が印刷可能であることを確認のうえで印刷を行うことによって、にじみや濃度むら、濃度低下などのない高精細な印刷が可能となる。また、印刷塗料が造形材料に染み込まないため、造形材料の膨張などの精度劣化も回避することができる。また、半硬化状態の積層物上に印刷した後に完全に硬化させる方法を採用することによって、造形物に対して強固に印刷することができる。更に、造形材料としてUV硬化樹脂、印刷塗料としてUV硬化インクを使用する方法を採用することによって、1回のUVランプ照射で造形材料及び印刷塗料の双方を硬化させることができるため、工程の削減、UVエネルギーの有効活用、UVランプの寿命向上などを図ることができる。 Further, by performing printing after confirming that the shaped part can be printed, high-definition printing without bleeding, density unevenness, or density reduction becomes possible. Further, since the printing paint does not soak into the modeling material, it is possible to avoid deterioration in accuracy such as expansion of the modeling material. Moreover, it can print firmly with respect to a molded article by employ | adopting the method of making it harden | cure completely after printing on the laminated body of a semi-hardened state. Furthermore, by adopting a method that uses UV curable resin as a modeling material and UV curable ink as a printing paint, both the modeling material and the printing paint can be cured by one UV lamp irradiation, thereby reducing the number of processes. It is possible to effectively use UV energy and improve the life of UV lamps.
上記した本発明の一実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係る立体物造形装置及び立体物造形方法について、図1乃至図14を参照して説明する。図1は、本実施例の立体物造形装置の構成を示すブロック図であり、図2は、本実施例の造形と印刷を同時に行う方法を説明する図である。また、図3及び図4は、1層毎に印刷を行う方法を説明する図であり、図5及び図6は、2層毎に印刷を行う方法を説明する図、図7は、本実施例の立体物造形方法の効果を説明する図である。また、図8乃至図11は、本実施例の立体物造形方法における印刷可否を判断する手順を示すフローチャート図であり、図12は、従来の立体物造形方法と本実施例の立体物造形方法の精細度の違いを説明する図、図13及び図14は、UV硬化方式を採用した立体物造形方法を説明する図である。 In order to describe the above-described embodiment of the present invention in more detail, a three-dimensional object formation apparatus and a three-dimensional object formation method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a three-dimensional object forming apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a diagram illustrating a method of simultaneously performing modeling and printing according to the present embodiment. 3 and 4 are diagrams for explaining a method for performing printing for each layer, FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining a method for performing printing for every two layers, and FIG. It is a figure explaining the effect of the solid thing modeling method of an example. 8 to 11 are flowcharts showing a procedure for determining whether or not printing is possible in the three-dimensional object modeling method of the present embodiment, and FIG. 12 is a conventional three-dimensional object modeling method and the three-dimensional object modeling method of the present embodiment. FIGS. 13 and 14 are diagrams for explaining a three-dimensional object forming method employing a UV curing method.
なお、以下の実施例において、造形の対象となる物品を造形対象物と呼び、造形対象物を模して立体物造形装置で作製される物品を造形物と呼ぶ。また、造形物を作製する際に利用する材料を造形材料と呼び、造形物に着色する際に利用する材料を印刷材料若しくは印刷塗料と呼ぶ。 In the following examples, an article to be modeled is referred to as a modeling object, and an article that is modeled on the modeling object and is manufactured by a three-dimensional object modeling apparatus is referred to as a modeling object. Moreover, the material used when producing a modeling thing is called modeling material, and the material used when coloring a modeling thing is called printing material or printing paint.
図1は、本実施例の立体物造形装置の構成を示すブロック図である。この立体物造形装置は、溶融物堆積法(FDM)、インクジェット法、インクジェットバインダ法、光造形法(SL)、粉末焼結法(SLS)などを用いて立体物を造形する装置であり、制御ブロック10とヘッド移動機構ブロック20と造形材料取り扱いブロッ30などで構成される。また、必要に応じて、層積層完了判断データ提供部40、UVランプ50、ヒータ35などを付加することもできる。以下、各構成要素について説明する。
FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the three-dimensional object forming apparatus of the present embodiment. This three-dimensional object forming apparatus is an apparatus that forms a three-dimensional object using a melt deposition method (FDM), an ink jet method, an ink jet binder method, an optical modeling method (SL), a powder sintering method (SLS), and the like. The
[制御ブロック]
制御ブロック10は、3Dデータ入力部11と装置制御部12などで構成される。
[Control block]
The
3Dデータ入力部11は、造形対象物の3Dデータ(CADデータやデザインデータなど)をコンピュータ装置などから取得し、装置制御部12に転送する。なお、3Dデータを取得する方法は特に限定されず、有線通信や無線通信、Bluetooth(登録商標)などの短距離無線通信を利用して取得してもよいし、USB(Universal Serial Bus)メモリなどの記録媒体を利用して取得してもよい。また、この3Dデータは、造形対象物を設計するコンピュータから直接取得してもよいし、3Dデータを管理/保存するサーバなどから取得してもよい。
The 3D data input unit 11 acquires 3D data (CAD data, design data, etc.) of the modeling target from a computer device or the like, and transfers it to the
装置制御部12は、CPU(Central Processing Unit)などの演算手段を有しており、入力された3Dデータに基づいて、造形材料及び表面画像を3次元で造形するための層毎のデータ(以下、スライスデータと呼ぶ。)を再構築する。また、装置制御部12は、造形動作中、装置全体の動作を制御する。例えば、ヘッド移動機構ブロック20に、造形材料及び印刷塗料を所望の場所に吐出又は塗布するための機構制御情報を送信すると共に、造形材料取り扱いブロック30にスライスデータを送信する。すなわち、装置制御部12は、造形材料取り扱いブロック30とヘッド移動機構ブロック20とを同期させて制御する。
The
なお、上記3Dデータ入力部11及び装置制御部12は、ハードウェアとして構成してもよいし、3Dデータ入力部11及び装置制御部12として機能させる制御プログラムとして構成し、当該制御プログラムを立体物造形装置又は当該立体物造形装置を制御する装置で動作させる構成としてもよい。
The 3D data input unit 11 and the
[ヘッド移動機構ブロック]
ヘッド移動機構ブロック20は、ヘッド移動ブロック21とステージ移動ブロック22などで構成される。ヘッド移動ブロック21は、X方向移動部21aとY方向移動部21bなどで構成される。また、ステージ移動ブロック22は、Z方向移動部22aなどで構成される。
[Head moving mechanism block]
The head moving
ヘッド移動ブロック21(X方向移動部21a及びY方向移動部21b)は、制御ブロック10から取得した機構制御情報に従って、図示しないモータ及び駆動機構を駆動し、造形材料や印刷塗料を吐出又は塗布するためのヘッドをX方向(横方向)やY方向(横方向)に自在に移動させる。
The head moving block 21 (X
ステージ移動ブロック22(Z方向移動部22a)は、制御ブロック10から取得した機構制御情報に従って、図示しないモータ及び駆動機構を駆動し、造形ステージをZ方向(下方向)に移動させたり、ヘッド移動ブロック21をZ方向(上方向)に移動させたりして、ヘッドと造形物との間隔を調整する。
The stage moving block 22 (Z direction moving unit 22a) drives a motor and a driving mechanism (not shown) according to the mechanism control information acquired from the
[造形材料取り扱いブロック]
造形材料取り扱いブロック30は、造形材料供給部31と造形材料吐出部32と印刷塗料供給部33と印刷塗料塗布部34などで構成される。
[Building material handling block]
The modeling
造形材料供給部31は、図示しないカートリッジタンクに蓄えられた造形材料を、供給ポンプにより、造形材料チューブを通して造形材料吐出部32(ヘッド)に供給する。また、造形材料吐出部32は、制御ブロック10から取得したスライスデータに従って、ヘッド移動機構によって定められた位置に所望のタイミングで造形材料を造形ステージ上に吐出する。この造形材料吐出部32にはヒータ35が併設されることもある。これは、造形材料に熱を加え、造形材料の粘度を低下させ、造形材料吐出部32からの吐出を容易にするためである。この場合、吐出直後の造形材料は高温で低粘度の状態になっており、自然冷却やUV照射により硬化させる必要がある。なお、造形材料供給部31及び造形材料吐出部32は、立体物造形装置に各々一つ搭載してもよいし、各々複数搭載してもよい。
The modeling
印刷塗料供給部33は、図示しないカートリッジタンクに蓄えられたインクを、供給ポンプにより、インクチューブを通して印刷塗料塗布部34(ヘッド)に供給する。また、印刷塗料塗布部34は、造形材料吐出部32と一体又は別体で構成され、造形材料吐出部32と同様に、制御ブロック10から取得したスライスデータに従って、ヘッド移動機構によって定められた位置に所望のタイミングで印刷塗料を造形ステージ上の造形材料に塗布して印刷画像を形成する。なお、印刷塗料供給部33及び印刷塗料塗布部34も、立体物造形装置に各々一つ搭載してもよいし、多色印刷を実現するために各々複数搭載してもよい。
The printing
また、必須ではないが、造形材料の他にサポート材料を用いる場合は、図示しないサポート材料提供部とサポート材料射出部を設けてもよい。サポート材料の役割は、上方向に造形してゆく際、オーバーハングしている部位などを造形する場合に、造形材料を支えるための柱のような役割を担う。一般的に、サポート材は造形完了後、水や熱や剥離によって除去される。 Further, although not essential, when a support material is used in addition to the modeling material, a support material providing unit and a support material injection unit (not shown) may be provided. The role of the support material is to play the role of a pillar for supporting the modeling material when modeling an overhanging part or the like when modeling upward. Generally, the support material is removed by water, heat, or peeling after the completion of modeling.
また、層積層完了判断データ提供部40は、造形材料の冷却硬化時間やUVランプ50の照射時間などをカウントするタイマーや、造形材料の冷却硬化を検出する温度センサ、硬化に伴う造形材料の色変化を検出する色センサ、UVランプ50の紫外線照射量を測定する線量計などで構成され、新たに積層された造形材料の層が印刷可能な状態になったか否かの判断を装置制御部12が行うための情報を収集して、装置制御部12に提供する。
The layer stacking completion determination
また、UVランプ50は、造形材料としてUV硬化樹脂を使用する場合や印刷塗料としてUV硬化インクを使用する場合に、これらの材料を硬化させるために用いる。 The UV lamp 50 is used to cure these materials when a UV curable resin is used as a modeling material or when a UV curable ink is used as a printing paint.
なお、図1では、ヘッド移動機構ブロック20と造形材料取り扱いブロッ30とに分類したが、造形材料を積層する機能と印刷塗料を塗布する機能とに分類することもできる。この場合は、造形材料供給部31及び造形材料吐出部32とヘッド移動機構ブロック20を合わせて造形材料積層部、印刷塗料供給部33及び印刷塗料塗布部34とヘッド移動機構ブロック20を合わせて印刷部と呼ぶことができる。
In FIG. 1, the head moving
図2(a)は、造形のみを行う一般的な立体物造形装置(3Dプリンタ)の模式図である。ノズルは、XY(横縦)方向に移動しながら造形材料を吐出する。噴射(吐出)は高さ方向の”層”毎に行われ、1層の積層が完了したら、ノズルが上昇するか、または造形ステージが下降し、次の層の造形が行われる。そして、層単位の積層を繰り返すことで自由な形状の立体物を造形する。 FIG. 2A is a schematic diagram of a general three-dimensional object modeling apparatus (3D printer) that performs only modeling. The nozzle discharges the modeling material while moving in the XY (horizontal and vertical) direction. The injection (discharge) is performed for each “layer” in the height direction, and when the stacking of one layer is completed, the nozzle is raised or the modeling stage is lowered, and the next layer is modeled. And the solid thing of a free shape is modeled by repeating lamination | stacking of a layer unit.
図2(b)は、本実施例の立体物造形装置(3Dプリンタ)の模式図であり、従来の3Dプリンタの造形材料ノズルに加え、印刷塗料用のノズルを備えている。本実施例の3Dプリンタでは、造形材料の積層と積層済みの造形材料の表面へのインク塗布を順次行いながら造形することで、造形完了と同時に造形物表面への印刷(造形後の右側面の「ABCD」の文字の印刷)も同時に完了させることができる。 FIG. 2B is a schematic diagram of the three-dimensional object forming apparatus (3D printer) of the present embodiment, and includes a nozzle for printing paint in addition to the forming material nozzle of the conventional 3D printer. In the 3D printer of the present embodiment, printing is performed on the surface of the modeled object at the same time as the modeling is completed (the right side surface after the modeling is performed) by performing modeling while sequentially laminating the modeling material and applying ink to the surface of the stacked modeling material. The printing of the characters “ABCD” can be completed at the same time.
なお、図2(b)では、造形材料を積層した後、その造形材料の表面に印刷塗料を塗布しているが、新たに造形材料を積層した後、その直前に積層した造形材料の表面(新たに積層した造形材料から露出する部分)、若しくは、直前に積層した造形材料の表面及び新たに積層した造形材料の側面、若しくは、直前に積層した造形材料の表面と側面及び新たに積層した造形材料の側面に印刷塗料を塗布することもできる。この構成では、造形材料の表面及び側面に印刷塗料を塗布することによって、より正確に模様や色(図では「ABCD」の文字)を再現できることから、以下の実施例ではこの構成を前提にして説明するが、造形材料を積層した後、その造形材料の表面に印刷塗料を塗布する構成を採用しても同様の効果を得ることができる。 In FIG. 2B, after the modeling material is laminated, the printing paint is applied to the surface of the modeling material. However, after the modeling material is newly laminated, the surface of the modeling material laminated just before the modeling material ( The part exposed from the newly stacked modeling material), or the surface of the modeling material stacked immediately before and the side surface of the newly stacked modeling material, or the surface and side surfaces of the modeling material stacked immediately before, and the newly stacked modeling Printing paint can also be applied to the sides of the material. In this configuration, the pattern and color (characters “ABCD” in the figure) can be reproduced more accurately by applying printing paint on the surface and side surfaces of the modeling material. Therefore, the following examples are based on this configuration. Although it demonstrates, even if it laminates | stacks modeling material and employ | adopts the structure which apply | coats a printing paint to the surface of the modeling material, the same effect can be acquired.
以下、上記構成の立体物造形装置を用いて立体物を造形する方法について説明する。まず、1層毎に造形と印刷を行う場合の手順について、図3のフローチャート図及び図4の模式図を参照して説明する。 Hereinafter, a method for modeling a three-dimensional object using the three-dimensional object modeling apparatus having the above configuration will be described. First, a procedure for modeling and printing for each layer will be described with reference to a flowchart of FIG. 3 and a schematic diagram of FIG.
始めに、コンピュータ装置を用いて、造形対象物のCADデータやデザインデータなどの3Dデータを作成する。このCADデータやデザインデータには、造形物の形状情報と色情報とが含まれている。コンピュータ装置で作成された3Dデータは、立体物造形装置の制御ブロック10(3Dデータ入力部11)によって取り込まれて装置制御部12に転送され、装置制御部12では、3Dデータを解析して、各層の形状及び色を規定するスライスデータを生成する。そして、装置制御部12は、スライスデータに従って、ヘッド移動機構ブロック20(及びUVランプ50)に機構制御情報を送信すると共に、造形材料取り扱いブロック30に造形のためのデータ及び印刷のためのデータを送信し、造形及び印刷を開始する。
First, 3D data such as CAD data and design data of a modeling object is created using a computer device. The CAD data and design data include shape information and color information of the modeled object. The 3D data created by the computer device is captured by the control block 10 (3D data input unit 11) of the three-dimensional object modeling apparatus and transferred to the
具体的には、装置制御部12は、図4(a)に示すように最下層の1層目の造形を実施し(S101)、1層目の造形完了を確認する(S102)。1層目の造形が完了したら、装置制御部12は、図4(b)に示すように2層目の造形を実施し(S103)、2層目の造形完了を確認する(S104)。ここで、造形完了とは、乾燥や放熱、UV硬化などにより、造形材料の表面が硬化または半硬化し、印刷可能な状態になったことを意味する。
Specifically, the
2層目の造形が完了したら、装置制御部12は、図4(c)に示すように1層目の造形材料の表面(又は表面及び側面)への印刷を実施し(S105)、続いて、図4(d)に示すように3層目の造形を実施する(S106)。3層目の造形完了を確認したら(S107のY)、図4(e)に示すように2層目の造形材料の表面(又は表面及び側面)への印刷を実施し(S108)、続いて4層目の造形を実施する(S109)。そして、この動作を最上層まで繰り返し(S110、S111)、造形と印刷の一連の動作が終了する。
When the second layer modeling is completed, the
次に、2層毎に造形と印刷を行う場合の手順について、図5のフローチャート図及び図6の模式図を参照して説明する。この例は、2層の造形完了毎に2層の印刷を行うものであり、1層造形毎に1層印刷する方法に対して、印刷動作の挿入が半分になるため、トータルの造形時間を短縮できるメリットがある。一方、2層毎の積層後に印刷を行うためには、印刷ヘッドと下側の層までの距離が離れてしまうため、インク吐出の着弾精度が低下し、印刷の画質が低下してしまう恐れがある。従って、1層積層毎に印刷を行うか、複数層毎に印刷するかは、造形速度と印刷精度を勘案して決定することが好ましい。なお、ここでは、2層の造形毎に2層の印刷を行う場合について説明するが、3層の造形毎に3層の印刷を行う場合や4層の造形毎に4層の印刷を行う場合に対しても同様に適用することができる。 Next, the procedure in the case of performing modeling and printing for every two layers will be described with reference to the flowchart of FIG. 5 and the schematic diagram of FIG. In this example, two layers are printed every time two layers are formed, and the insertion of the printing operation is halved compared to the method of printing one layer for each layer, so the total modeling time is reduced. There is a merit that can be shortened. On the other hand, in order to perform printing after stacking every two layers, the distance between the print head and the lower layer is increased, so that the landing accuracy of ink ejection is lowered and the image quality of printing may be lowered. is there. Therefore, it is preferable to determine whether printing is performed for each layer stack or for each of a plurality of layers in consideration of the modeling speed and the printing accuracy. In addition, although the case where 2 layers printing is performed for every 2 layers of shaping | molding is demonstrated here, when printing 3 layers for every 3 layers shaping, or the case of printing 4 layers for every 4 layers shaping The same applies to the above.
上記と同様に、コンピュータ装置で作成された、造形対象物のCADデータやデザインデータなどの3Dデータは、立体物造形装置の制御ブロック10(3Dデータ入力部11)によって取り込まれて装置制御部12に転送され、装置制御部12では、3Dデータを解析して、各層の形状及び色を規定するスライスデータを生成する。そして、装置制御部12は、スライスデータに従って、ヘッド移動機構ブロック20(及びUVランプ50)に機構制御情報を送信すると共に、造形材料取り扱いブロック30に造形のためのデータ及び印刷のためのデータを送信し、造形及び印刷を開始する。
Similarly to the above, 3D data such as CAD data and design data of the modeling object created by the computer apparatus is taken in by the control block 10 (3D data input unit 11) of the three-dimensional object modeling apparatus, and the
具体的には、装置制御部12は、図6(a)に示すように最下層の1層目の造形を実施し(S201)、1層目の造形完了を確認する(S202)。1層目の造形が完了したら、図6(b)に示すように2層目の造形を実施し(S203)、2層目の造形完了を確認する(S204)。2層目の造形が完了したら、図6(c)に示すように3層目の造形を実施し(S205)、3層目の造形完了を確認する(S206)。ここで、造形完了とは、1層毎の造形で説明した通りである。
Specifically, the
3層目の造形が完了したら、図6(d)に示すように1層目と2層目の造形材料の表面(又は表面及び側面)への印刷を一度に実施し(S207)、続いて、図6(e)、(f)に示すように4層目、5層目と、順番に造形実施と造形完了の確認を行う(S208〜S211)。5層目の造形が完了したら、図6(g)に示すように3層目と4層目の造形材料の表面(又は表面及び側面)への印刷を一度に実施する(S212)。そして、この動作を最上層まで繰り返し(S213、S214)、造形と印刷の一連の動作が終了する。 When the modeling of the third layer is completed, as shown in FIG. 6 (d), printing on the surface (or surface and side surface) of the modeling material of the first layer and the second layer is performed at a time (S207), then As shown in FIGS. 6 (e) and 6 (f), the fourth layer and the fifth layer are sequentially checked for modeling and completion of modeling (S208 to S211). When the modeling of the fifth layer is completed, as shown in FIG. 6G, printing on the surface (or surface and side surface) of the modeling material of the third layer and the fourth layer is performed at a time (S212). Then, this operation is repeated up to the top layer (S213, S214), and a series of modeling and printing operations is completed.
このような方法で造形と印刷を同時に行うことにより、造形対象物の形状のみならず、色や模様なども正確に再現することができる。 By simultaneously performing modeling and printing by such a method, not only the shape of the modeling object but also the color and pattern can be accurately reproduced.
すなわち、立体物の表面に印刷を施す方法としては、造形後に塗装や印刷を行うことが一般的であるが、造形後に印刷する従来の工程では、図7(a)に示すような円筒形状の内側は、造形後の立体物の構造が障害物になり、印刷するための用具や手段(ペンや筆やエアブラシ、インクジェットヘッドなど)が挿入できないため、造形物に正確に模様や色を印刷することは困難であった。しかしながら、本実施例の方法では、造形物の障害物となりうる部位が造形される前に印刷できるため、造形後の印刷ではできなかった部位、例えば、図7(b)に示すような円筒形状の内側面(内部の下面側)にも印刷が可能となる。 That is, as a method of printing on the surface of a three-dimensional object, it is common to perform painting or printing after modeling, but in the conventional process of printing after modeling, a cylindrical shape as shown in FIG. Inside, the structure of the three-dimensional object after modeling becomes an obstacle, and since tools and means for printing (such as pens, brushes, airbrushes, and inkjet heads) cannot be inserted, patterns and colors are printed accurately on the modeled object. It was difficult. However, in the method of the present embodiment, since printing can be performed before a part that can be an obstacle to the modeled object is formed, a part that cannot be obtained by printing after modeling, for example, a cylindrical shape as shown in FIG. Printing is also possible on the inner side surface (the lower surface side of the inside).
以上、本実施例の立体物造形装置の基本的な動作について説明したが、本実施例では、造形材料の積層と印刷塗料の塗布を繰り返し行うため、印刷塗料を塗布する前に、塗布対象となる造形材料が印刷可能な状態になっていないと、印刷塗料が造形材料表面に適切に塗設されない状態になって(すなわち、印刷塗料が造形材料に染み込んだり滲んだり溶けたりして)、印刷の精度が低下する恐れがある。また、造形材料側も印刷塗料が滲み込むことで、造形材料が膨張したり変質したりするため、高精度の造形ができなくなる恐れがある。 As described above, the basic operation of the three-dimensional object forming apparatus of the present embodiment has been described. In this embodiment, the stacking of the modeling material and the application of the printing paint are repeatedly performed. If the resulting modeling material is not ready for printing, the printing paint will not be properly applied to the surface of the modeling material (that is, the printing paint will soak, bleed or melt into the modeling material) and print There is a risk that the accuracy of the will decrease. In addition, since the printing material oozes on the modeling material side, the modeling material expands or changes in quality, which may prevent high-precision modeling.
本実施例では、このような問題を回避するために、新たに積層した層が印刷可能な状態にあるか否かを、層積層完了判断データ提供部40から通知された情報(例えば、造形後の時間経過、造形材料の温度、造形材料の色、UVランプの発光有無(紫外線照射量)など)に基づいて装置制御部12が判断し、液体またはゲル状またはパウダー状であった造形材料の形状が確定、及び/又は、印刷塗料が造形材料と混ざらない(滲まない、染み込まない、溶けない)状態に変化したことを確認するようにする。
In the present embodiment, in order to avoid such a problem, information notified from the layer stacking completion determination
すなわち、造形材料吐出部32(造形材料ヘッド)から吐出された直後は、UV硬化方式の造形装置であれば、樹脂は液体の状態であり、熱溶融方式の造形装置であれば、熱せられた樹脂が柔らかくなった半硬化状態のゲル状態であり、粒子積層であれば、微粉末(パウダー)の状態である。このような状態のままでは、塗布する部位の形状が確定しておらず、その表面に印刷を施すことはできない。 That is, immediately after being discharged from the modeling material discharge part 32 (modeling material head), the resin is in a liquid state if it is a UV curing type modeling apparatus, and if it is a hot melting type modeling apparatus, it is heated. If the resin is soft, it is in a semi-cured gel state, and if the particles are laminated, it is in a fine powder state. In such a state, the shape of the part to be applied is not fixed, and the surface cannot be printed.
そこで、流動性がなくなることを確認したり、熱収縮が収まったことを確認したり、モノマーからポリマーへの物性変化を確認したり、色の変化(アクリル樹脂は乾くと乳白色から透明に変化する)を確認したりすることによって印刷可能な状態であるか否かを判断し、印刷可能な表面状態に変化したことを確認した上で、印刷を行うようにする。 Therefore, it is confirmed that fluidity is lost, heat shrinkage is confirmed, physical property change from monomer to polymer, color change (acrylic resin changes from milky white to transparent when dried) ) Or the like, it is determined whether or not it is in a printable state, and after confirming that it has changed to a printable surface state, printing is performed.
以下、UVランプ50の紫外線照射量、造形後の経過時間、造形材料表面の温度、造形材料表面の色情報に基づいて印刷可能かどうかを判断する手順について、図8乃至図11のフローチャート図を参照して説明する。 FIG. 8 to FIG. 11 are flowcharts of procedures for determining whether printing is possible based on the UV irradiation amount of the UV lamp 50, the elapsed time after modeling, the temperature of the modeling material surface, and the color information of the modeling material surface. The description will be given with reference.
[UVランプ50の紫外線照射量に基づいて判断する場合:図8参照]
1層又は複数層の造形材料(ここでは、UV硬化材料)を積層した後(S301)、装置制御部12はUVランプ50に機構制御情報を送信してUVランプ50の照射を開始する(S302)。このUVランプ50の照射によってUV硬化材料に光重合反応が起こる。すなわち、UV硬化材料に含まれる光重合開始剤が紫外線の照射によってラジカルになり、このラジカルがプレポリマー、モノマーの重合性二重結合(不飽和基)に接近して、二重結合部分が活性化されて次々と鎖状に結合されて硬化する。
[When judging based on the UV irradiation amount of the UV lamp 50: see FIG. 8]
After stacking one or more layers of modeling material (here, UV curable material) (S301), the
層積層完了判断データ提供部40は、UVランプ50の照射時間を計測して装置制御部12に送信する。そして、装置制御部12は、UVランプ50の照射時間に基づいてUVランプ50の照射量が一定以上に達したら(S303のY)、造形済みの層は印刷可能な状態に変化した(二重結合部分が活性化されて十分に鎖状に結合された)と判断し、UVランプ50に機構制御情報を送信してUVランプ50の照射を終了させ(S304)、造形材料の表面への印刷を実施する(S305)。その後、この処理を造形完了まで繰り返す。
The layer stacking completion determination
このように、造形材料としてUV硬化材料を使用する場合は、UVランプ50の照射時間(すなわち、紫外線照射量)を利用することによって、造形材料が印刷可能な表面状態に変化したかどうかを確実に判断することができる。 As described above, when a UV curable material is used as a modeling material, it is ensured whether the modeling material has changed to a printable surface state by using the irradiation time of the UV lamp 50 (that is, the UV irradiation amount). Can be judged.
[造形後の経過時間に基づいて判断する場合:図9参照]
1層又は複数層の造形材料(ここでは、ヒータ35によって加熱した造形材料)を積層した後(S401)、層積層完了判断データ提供部40は、カウントダウンタイマーを予め定めた時間(造形材料の表面が冷却されて硬化若しくは半硬化状態になるのに必要な時間)にセットし、カウントダウンを開始し(S402)、積層後の経過時間を計測して装置制御部12に送信する。そして、装置制御部12は、タイマーの値が0になったら(S403のY)、冷却硬化に必要な時間が経過したと判断して、造形材料の表面への印刷を実施する(S404)。その後、この処理を造形完了まで繰り返す。
[When judging based on the elapsed time after modeling: see FIG. 9]
After stacking one or more layers of modeling material (in this case, the modeling material heated by the heater 35) (S401), the layer stacking completion determination
このように、造形材料を加熱する場合は、積層後の経過時間(すなわち、造形材料の冷却時間)を利用することによって、造形材料が印刷可能な表面状態に変化したかどうかを確実に判断することができる。なお、時間の経過に伴って造形材料に含まれる溶媒が蒸発して硬化する場合もあることから、この方法は造形材料を加熱しない場合にも適用することができる。 Thus, when heating a modeling material, it is judged reliably whether the modeling material changed to the surface state which can be printed by utilizing the elapsed time (namely, cooling time of modeling material) after lamination | stacking. be able to. In addition, since the solvent contained in a modeling material may evaporate and harden | cure with progress of time, this method is applicable also when not heating a modeling material.
[造形材料表面の温度に基づいて判断する場合:図10参照]
1層又は複数層の造形材料(ヒータ35によって加熱した造形材料)を積層した後(S501)、層積層完了判断データ提供部40は、造形済み層の表面温度を非接触温度センサ等で計測し、装置制御部12に送信する(S502)。そして、装置制御部12は、造形済み層の表面温度が所定の温度(造形材料の表面が硬化若しくは半硬化状態になったと考えられる温度)まで低下したら(S503のY)、造形済み層は印刷可能な状態に変化したと判断し、造形層表面への印刷を実施する(S504)。その後、この処理を造形完了まで繰り返す。
[When judging based on the temperature of the modeling material surface: see FIG. 10]
After stacking one or more layers of modeling material (modeling material heated by the heater 35) (S501), the layer stacking completion determination
このように、造形材料を加熱する場合は、造形済みの造形材料の表面温度を利用することによっても、造形材料が印刷可能な表面状態に変化したかどうかを確実に判断することができる。 Thus, when heating a modeling material, it can be judged reliably whether the modeling material changed to the surface state which can be printed also by utilizing the surface temperature of the modeling material which has been modeled.
[造形材料表面の色情報に基づいて判断する場合:図11参照]
1層又は複数層の造形材料(ヒータ35によって加熱した造形材料)を積層した後(S601)、層積層完了判断データ提供部40は、造形済み層の表面色をCCDカメラなどの色センサで計測し、装置制御部12に色情報(色彩、濃度、透明度、光沢度などの情報)を送信する(S602)。そして、装置制御部12は、色情報に基づいて造形材料の色変化を確認し、表面が所望の色に変化(例えば、乳白色から透明に変化)したら(S603のY)、造形済み層が印刷可能な状態に変化したと判断し、造形層表面への印刷を実施する(S604)。その後、この処理を造形完了まで繰り返す。
[When judging based on color information on the surface of the modeling material: see FIG. 11]
After one or more layers of modeling material (modeling material heated by the heater 35) are stacked (S601), the layer stacking completion determination
このように、造形材料を加熱する場合は、造形済みの造形材料表面の色を利用することによっても、造形材料が印刷可能な表面状態に変化したかどうかを確実に判断することができる。なお、時間の経過に伴って造形材料に含まれる溶媒が蒸発して色が変化する場合もあることから、この方法は造形材料を加熱しない場合にも適用することができる。 As described above, when the modeling material is heated, it is possible to reliably determine whether the modeling material has changed to a printable surface state by using the color of the surface of the modeling material that has already been modeled. In addition, since the solvent contained in a modeling material may evaporate with time and a color may change, this method is applicable also when not heating a modeling material.
以上、UVランプ50の照射時間(紫外線照射量)、造形後の経過時間、造形材料の表面温度、造形材料の色に基づいて、造形済みの造形材料が印刷可能な状態になったか否かを判断する場合について説明したが、判断の要素はこれらに限定されない。また、ここでは、1つの要素に基づいて判断したが、複数の要素を組み合わせて判断することもできる。また、この判断に代えて、若しくは、この判断と共に、印刷塗料として造形材料に対する浸透性のない(滲まない、染み込まない、溶けない)材料を選択すれば、更に高精度の造形及び印刷を実現することができる。 As described above, based on the irradiation time (ultraviolet ray irradiation amount) of the UV lamp 50, the elapsed time after modeling, the surface temperature of the modeling material, and the color of the modeling material, whether or not the modeled modeling material has become printable. Although the case of determination has been described, the elements of determination are not limited to these. Although the determination is based on one element here, it can be determined by combining a plurality of elements. In addition to or together with this determination, if a material that does not penetrate the modeling material (ie, does not bleed, penetrate, or melt) is selected as the printing paint, higher-precision modeling and printing can be realized. be able to.
このように印刷塗料が造形材料に染み込まないようにすることによって、印刷精度を向上させることができるが、印刷塗料の塗布サイズを小さくすることによっても印刷精度を向上させることができる。すなわち、従来の方法では、異なる色の造形材料を切り替えて、表面色に領域変化を付けるため、解像度が造形ピッチとなるが、本実施例の手法では、造形材料と異なる物質で表面塗装を行うため、印刷精度は造形ピッチの制約を受けず、高精細の表現が可能となる。 As described above, the printing accuracy can be improved by preventing the printing paint from penetrating into the modeling material, but the printing accuracy can also be improved by reducing the application size of the printing paint. That is, in the conventional method, the modeling material of different colors is switched to change the surface color to change the region, so the resolution is the modeling pitch. However, in the method of this embodiment, the surface is coated with a substance different from the modeling material. Therefore, the printing accuracy is not limited by the modeling pitch, and high-definition expression is possible.
図を参照して説明すると、従来の立体物造形装置では、図12(a)に示すように、複数の造形材料ヘッド(例えば、造形材料ヘッドA、Bの2個)を有し、それぞれのヘッドから色の異なる造形材料を吐出しながら積層する。この従来の立体物造形装置でも、材料の色差を利用して、造形材料表面上に文字や絵柄を形成することは可能である。しかしながら、この方法は、造形材料を切り替えて(ときには混合して)部位毎の色差を表現する方法であるため、印刷の精細度が造形ピッチ(造形材料の最小単位)と同じとなる。この造形ピッチの大きさは、装置設計にて制御可能であるが、造形材料は造形物の形状を生成するためのものであるため、造形ピッチを小さくすると造形時間が膨大になってしまい、実用性を考慮すると造形ピッチを小さくすることは得策ではない。そのため、従来の立体物造形装置では高精細な印刷を造形物に施すことはできなかった。 Referring to the drawings, the conventional three-dimensional object modeling apparatus has a plurality of modeling material heads (for example, two modeling material heads A and B) as shown in FIG. Laminate while discharging molding materials of different colors from the head. Even in this conventional three-dimensional object modeling apparatus, it is possible to form characters and patterns on the modeling material surface by utilizing the color difference of the material. However, since this method is a method of expressing the color difference for each part by switching (sometimes mixing) the modeling material, the printing definition is the same as the modeling pitch (minimum unit of modeling material). The size of this modeling pitch can be controlled by device design, but since the modeling material is for generating the shape of the modeled object, the modeling time becomes enormous if the modeling pitch is reduced. Considering the characteristics, it is not a good idea to reduce the molding pitch. Therefore, the conventional three-dimensional object modeling apparatus cannot perform high-definition printing on the modeled object.
一方、本実施例の立体物造形装置では、図12(b)に示すように、造形材料を吐出する造形ヘッドとは別に、印刷用のインクを塗布するインクヘッドを有する。更に、インクヘッドは造形材料の大きさより小さなインクを吐出することが可能な構成となっている。このような構成では、予め造形材料ヘッドより造形材料を吐出し、積層して造形物の形状を生成してから、その表面上に、インクヘッドによるインク塗布により表面印刷を施すことができる。その際、インクは造形材のピッチには制約を受けないため、造形材料より小さくすることも可能であるため、印刷ピッチを造形ピッチ(造形材料の最小単位)よりも小さくすることができ、高精細な印刷を実現することができる。なお、印刷用インクの精度を上げる(インク滴を小さくする)とインクの吐出回数が増えるため、造形時間が若干長くなるが、インクの塗布は造形物の表面のみを覆うものであるため、造形物全体の造形時間に対して大きな影響は及ぼさない。 On the other hand, as shown in FIG. 12B, the three-dimensional object formation apparatus of the present embodiment has an ink head for applying printing ink, in addition to the formation head for discharging the formation material. Furthermore, the ink head is configured to be able to eject ink smaller than the size of the modeling material. In such a configuration, after the modeling material is discharged from the modeling material head in advance and stacked to generate the shape of the modeled object, surface printing can be performed on the surface by ink application with the ink head. At that time, since the ink is not restricted by the pitch of the modeling material, it can be made smaller than the modeling material, so the printing pitch can be made smaller than the modeling pitch (minimum unit of modeling material) Fine printing can be realized. Increasing the accuracy of the printing ink (decreasing the ink droplets) increases the number of ink ejections, so the modeling time becomes slightly longer. However, the ink application covers only the surface of the modeled object, so There is no significant effect on the overall modeling time.
このように、本実施例の立体物造形装置では、造形ヘッドと別に印刷ヘッドを備えているため、造形材料の造形ピッチより細かい大きさのインク塗布を行うことによって、造形時間を大幅に増やすことなく、造形物の表面上に高精細な印刷を施すことが可能となる。 As described above, since the three-dimensional object shaping apparatus of the present embodiment includes the print head separately from the shaping head, the modeling time can be greatly increased by applying ink having a size smaller than the shaping pitch of the modeling material. In addition, high-definition printing can be performed on the surface of the modeled object.
なお、図8乃至図11では、造形材料を硬化させることを目的とした制御を行ったが、造形材料が十分に硬化していない状態で印刷塗料を塗布する方が好ましい場合もある。例えば、造形材料にUV硬化樹脂又は光硬化樹脂を使用し、印刷塗料にUV硬化インク又は光硬化インクを使用する場合、完全に硬化した樹脂の上に新たな樹脂を積層するよりも、半硬化した樹脂の上に未硬化樹脂を積層し、一緒にUV硬化して固めた方が、下層との接着力を高めることができる。 8 to 11, control for the purpose of curing the modeling material is performed, but it may be preferable to apply the printing paint in a state where the modeling material is not sufficiently cured. For example, when UV curable resin or photo curable resin is used for modeling material and UV curable ink or photo curable ink is used for printing paint, it is semi-cured rather than laminating a new resin on a fully cured resin. The adhesive strength with the lower layer can be increased by laminating an uncured resin on the cured resin and hardening it together by UV curing.
そこで、本実施例では、造形材料及び印刷塗料UV又は光硬化性の部材を用いる場合は、UVランプ50による紫外線照射量を、1回目のUV照射で未硬化から半硬化へ変化し、2回目のUV照射で半硬化から硬化に変化させる量に調整し、造形材料が半硬化の状態で印刷塗料を塗布するようにする。以下、図13のフローチャート図及び図14の模式図を参照して説明する。 Therefore, in this embodiment, when the modeling material and the printing paint UV or a photocurable member are used, the UV irradiation amount by the UV lamp 50 is changed from uncured to semi-cured by the first UV irradiation, and the second time. The amount of change from semi-cured to cured by UV irradiation is adjusted so that the printing material is applied while the modeling material is semi-cured. Hereinafter, description will be made with reference to the flowchart in FIG. 13 and the schematic diagram in FIG. 14.
まず、装置制御部12は、図14(a)に示すように最下層に1層目造形材料を積層する(S701)。この時点では造形材料のUV硬化樹脂は未硬化の液状であり、この表面に印刷することはできない。そこで、1層目の造形積層に続いて、積層した造形材料を硬化させるためのUV発光を行う(S702)。このUV発光は、立体物造形装置に備え付けられたUVランプ50を一定時間発光させることで行う。本実施例では、UVランプ50による紫外線照射量を、1回目のUV照射で未硬化から半硬化へ変化し、2回目のUV照射で半硬化から硬化に変化させる量に調整してある。続いて、図14(b)に示すように2層目の造形材料の積層を行う(S703)。この時点では1層目の造形材料は半硬化の状態であるため、2層目の造形材料を積み重ねることができる。
First, as shown in FIG. 14A, the
2層目の造形積層に続いて、2回目のUV発光を行う(S704)。2回目のUV発光によって1層目の造形材料は硬化状態、2層目の造形材料は半硬化状態になる。この状態で、図14(c)に示すように硬化状態にある1層目の造形材料の表面(又は表面及び側面)にUV硬化インクにて印刷を行う(S705)。この時、2層目の側面下部の一部にもインク滴が塗布されるが、2層目も半硬化状態であるため塗装可能である。 Following the second layering, the second UV emission is performed (S704). By the second UV emission, the first layer of the modeling material is in a cured state, and the second layer of the modeling material is in a semi-cured state. In this state, as shown in FIG. 14C, printing is performed with UV curable ink on the surface (or the surface and the side surface) of the first modeling material in the cured state (S705). At this time, ink droplets are also applied to a part of the lower part of the side surface of the second layer, but the second layer is also semi-cured and can be painted.
続いて、図14(d)に示すように3層目の造形材料の積層を行う(S706)。この時点では1層目の造形材料は硬化の状態、2層目の造形材料は半硬化状態、3層目の造形材料は未硬化の状態である。3層目の造形積層に続いて、3回目のUV発光を行う(S707)。3回目のUV発光によって2層目の造形材料は硬化状態、3層目の造形材料は半硬化状態になる。また、このUV発光によって1層目に塗布したインクも未硬化状態から硬化状態(または半硬化状態)に変化し、印刷塗料が造形材料表面に固着される。この3回目(3回目以降も同様)のUV発光は、造形材料の状態を変化させるだけでなく、印刷インクの状態も変化させることができるため、1回の発光エネルギーを有効に使うことができる。 Then, as shown in FIG.14 (d), the 3rd modeling material is laminated | stacked (S706). At this time, the first-layer modeling material is in a cured state, the second-layer modeling material is in a semi-cured state, and the third-layer modeling material is in an uncured state. Subsequent to the third layering, the third UV emission is performed (S707). By the third UV emission, the second layer of the molding material is in a cured state, and the third layer of the molding material is in a semi-cured state. Further, the ink applied to the first layer by the UV emission also changes from an uncured state to a cured state (or a semi-cured state), and the printing paint is fixed to the surface of the modeling material. This third UV emission (same for the third and subsequent times) can not only change the state of the modeling material but also the state of the printing ink, so that the light emission energy can be used effectively. .
続いて、図14(e)に示すように硬化状態にある2層目の造形材料の表面(又は表面及び側面)にUV硬化インクにて印刷を行う(S708)。この時、3層目の造形材料の側面下部の一部にもインク滴が塗布されるが、3層目も半硬化状態であるため塗装可能である。続いて、図14(f)に示すように4層目の造形材料の積層を行う(S709)。そして、この動作を最上層まで繰り返し(S710、S711)、UV硬化方式による造形と印刷の一連の動作が完了する。 Subsequently, as shown in FIG. 14E, printing is performed with UV curable ink on the surface (or the surface and the side surface) of the second layer of the molding material in a cured state (S708). At this time, ink droplets are also applied to part of the lower part of the side surface of the modeling material of the third layer, but the third layer is also semi-cured and can be painted. Then, as shown in FIG.14 (f), the 4th modeling material is laminated | stacked (S709). This operation is repeated up to the top layer (S710, S711), and a series of operations of modeling and printing by the UV curing method is completed.
この一連の動作では、UVランプ50による発光エネルギーを、UV硬化樹脂である造形材料を未硬化から半硬化、半硬化から硬化へと変化させるだけでなく、UV硬化インクである印刷塗料も未硬化から半硬化、半硬化から硬化へと変化させることができる。 In this series of operations, the energy emitted from the UV lamp 50 is not only changed from a non-cured modeling material that is a UV curable resin to a semi-cured material, but from a semi-cured material to a cured material. Can be changed from semi-cured to semi-cured and cured to semi-cured.
このように、造形材料にUV硬化樹脂を使用し、印刷塗料にUV硬化インクを使用するUV硬化方式の立体物造形装置では、紫外線照射のエネルギーを造形物の硬化とインクの硬化の双方に活用することができる。この効果により、UVランプ50の照射時間を減らすことができ、発光エネルギーの低減を図ると共に、UVランプ50の寿命を長くすることができる。なお、上記では、UV硬化樹脂とUV硬化インクを例にして説明したが、可視光によって硬化する可視光硬化樹脂や可視光硬化インクに対しても同様に適用することができる。 In this way, in the UV curable three-dimensional object modeling apparatus that uses UV curable resin for modeling material and UV curable ink for printing paint, the energy of ultraviolet irradiation is used for both curing of the modeled object and ink. can do. With this effect, the irradiation time of the UV lamp 50 can be reduced, the emission energy can be reduced, and the life of the UV lamp 50 can be extended. In the above description, the UV curable resin and the UV curable ink have been described as examples. However, the present invention can be similarly applied to a visible light curable resin and a visible light curable ink that are cured by visible light.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、その構成や制御は適宜変更することができる。また、本発明は、溶融物堆積法(FDM)、インクジェット法、インクジェットバインダ法、光造形法(SL)、粉末焼結法(SLS)のいずれにも適用することができる。 In addition, this invention is not limited to the said Example, The structure and control can be changed suitably, unless it deviates from the meaning of this invention. Further, the present invention can be applied to any of a melt deposition method (FDM), an ink jet method, an ink jet binder method, an optical modeling method (SL), and a powder sintering method (SLS).
例えば、溶融物堆積法(FDM)では、造形材料の溶融物をヘッドから吐出直後は、造形材料は高温で硬化していないため、1層の積層完了後、硬化と熱収縮が収まるまで、一定時間経過又は表面温度測定によって冷却硬化を確認してから、表面に印刷を行えばよい。また、硬化すると色が変化する造形材料を使用する場合は、1層又は複数層の積層完了後、色変化によって硬化を確認してから、表面に印刷を行えばよい。 For example, in the melt deposition method (FDM), the molding material is not cured at high temperature immediately after the melt of the modeling material is discharged from the head. After confirming the cooling and hardening by elapse of time or measuring the surface temperature, the surface may be printed. Moreover, when using the modeling material which changes color when it hardens | cures, after completion | finish of lamination | stacking of one layer or several layers, after confirming hardening by a color change, you may print on the surface.
また、インクジェット法では、インクジェットノズルから高温にて溶融された造形材料を滴下する方式であり、溶融物堆積法と同様に、造形材料の溶融物をヘッドから吐出直後は、造形材料は高温で硬化していないため、積層完了後、硬化と熱収縮が収まるまで、一定時間経過又は表面温度測定によって冷却硬化を確認してから、表面に印刷を行えばよい。また、造形材料としてUV硬化樹脂を使用すれば、造形材料を高温で溶融しておく必要はなく、UV硬化インクを併用すれば、図13及び図14で示した方法を適用することができる。 In addition, the inkjet method is a method in which a modeling material melted at a high temperature is dropped from an inkjet nozzle, and the modeling material is cured at a high temperature immediately after the melt of the modeling material is discharged from the head, similarly to the melt deposition method. Therefore, after completion of the lamination, until the curing and the heat shrinkage are settled, after confirming the cooling and curing by elapse of a predetermined time or by measuring the surface temperature, the surface may be printed. Further, if a UV curable resin is used as the modeling material, the modeling material does not need to be melted at a high temperature, and if the UV curable ink is used in combination, the method shown in FIGS. 13 and 14 can be applied.
また、インクジェットバインダ法(3DP)では、バインダーを滴下し、粉末同士が接着して固化するのを待って印刷すれば、本発明の方法を利用することができる。また、バインダーをUV硬化樹脂とすれば、粉末がUVによって接着硬化するため、UV硬化インクを併用すれば、図13及び図14で示した方法を適用することができる。 In addition, in the inkjet binder method (3DP), the method of the present invention can be used if printing is performed after a binder is dropped and the powders are bonded and solidified. If the binder is a UV curable resin, the powder is adhesively cured by UV. Therefore, when a UV curable ink is used in combination, the method shown in FIGS. 13 and 14 can be applied.
また、光造形法(SL)は、光硬化性樹脂を使用する方法であるため、光硬化インクを併用すれば、図13及び図14で示した方法を適用することができる。 Moreover, since the stereolithography (SL) is a method using a photocurable resin, the method shown in FIGS. 13 and 14 can be applied if a photocurable ink is used in combination.
また、粉末焼結法(SLS)では、レーザーでの溶融直後は造形材料が高温で硬化していないため、積層完了後、硬化と熱収縮が収まるまで、一定時間経過又は表面温度測定によって冷却硬化を確認してから、表面に印刷を行えばよい。 In addition, in the powder sintering method (SLS), the molding material is not cured at a high temperature immediately after melting with the laser, and therefore, after completion of the lamination, until the curing and thermal shrinkage are settled, a certain time elapses or the surface temperature is measured and cured. After confirming the above, printing may be performed on the surface.
本発明は、立体物を造形する3Dプリンタなどの立体物造形装置及び当該装置を用いた立体物造形方法に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a three-dimensional object modeling apparatus such as a 3D printer that models a three-dimensional object and a three-dimensional object modeling method using the apparatus.
10 制御ブロック
11 3Dデータ入力部
12 装置制御部
20 ヘッド移動機構ブロック
21 ヘッド移動ブロック
21a X方向移動部
21b Y方向移動部
22 ステージ移動ブロック
22a Z方向移動部
30 造形材料取り扱いブロック
31 造形材料供給部
32 造形材料吐出部
33 印刷塗料供給部
34 印刷塗料塗布部
35 ヒータ
40 層積層完了判断データ提供部
50 UVランプ
DESCRIPTION OF
Claims (14)
造形対象物の3次元の形状情報と色情報とを含むデータを入力するデータ入力部と、
前記データに基づいて、前記造形材料を順次積層して造形を行う造形材料積層部と、
前記データに基づいて、前記造形材料とは異なる印刷材料を前記造形材料の少なくとも一部に塗布して印刷を行う印刷部と、
前記印刷部による前記造形材料の少なくとも一部への印刷を、前記造形材料積層部による1層又は複数層の前記造形材料の積層が完了する毎に実行させる装置制御部と、を少なくとも備え、
前記造形材料として、光照射によって硬化するUV硬化樹脂又は光硬化樹脂を使用し、前記印刷材料として、光照射によって硬化するUV硬化インク又は光硬化インクを使用し、
前記装置制御部は、前記印刷部に印刷を実行させた後、前記造形材料積層部に次の前記造形材料の積層を実行させる前には、光照射を行わない、ことを特徴とする立体物造形装置。 In a three-dimensional object modeling apparatus that forms a three-dimensional object by sequentially stacking modeling materials,
A data input unit for inputting data including three-dimensional shape information and color information of the modeling target;
Based on the data, a modeling material stacking unit that performs modeling by sequentially stacking the modeling material,
Based on the data, a printing unit that performs printing by applying a printing material different from the modeling material to at least a part of the modeling material;
An apparatus control unit that executes printing on at least a part of the modeling material by the printing unit every time one or more layers of the modeling material are completed by the modeling material stacking unit;
Examples build material, using a UV curable resin or a photo-curing resin is cured by light irradiation, as the printing material, using a UV curable ink or light-curable ink is cured by light irradiation,
The apparatus control unit does not perform light irradiation after causing the printing unit to execute printing and before causing the modeling material stacking unit to stack the next modeling material. Modeling equipment.
造形対象物の3次元の形状情報と色情報とを含むデータを入力した後、
前記データに基づいて、1層又は複数層の前記造形材料を積層する造形材料積層ステップと、
前記データに基づいて、前記造形材料とは異なる印刷材料を、新たに積層した1層又は複数層の前記造形材料、若しくは、その直前に積層した1層又は複数層の前記造形材料、若しくは、新たに積層した1層又は複数層の前記造形材料及びその直前に積層した1層又は複数層の前記造形材料、の少なくとも一部に塗布する印刷ステップと、を繰り返し実行し、
前記造形材料として、光照射によって硬化するUV硬化樹脂又は光硬化樹脂を使用し、前記印刷材料として、光照射によって硬化するUV硬化インク又は光硬化インクを使用し、
前記印刷ステップを実行した後、次の前記造形材料積層ステップの前には、光照射を行わない、ことを特徴とする立体物造形方法。 A three-dimensional object forming method using a three-dimensional object forming apparatus for forming a three-dimensional object by sequentially stacking modeling materials,
After inputting the data including the three-dimensional shape information and color information of the modeling object,
Based on the data, a modeling material laminating step for laminating one or more layers of the modeling material,
Based on the data, the printing material different from the modeling material is newly laminated one or more layers of the modeling material, or the one or more layers of the modeling material are laminated immediately before, or newly A printing step of applying to at least a part of the one or more layers of the modeling material stacked on and the one or more layers of the modeling material stacked immediately before,
Examples build material, using a UV curable resin or a photo-curing resin is cured by light irradiation, as the printing material, using a UV curable ink or light-curable ink is cured by light irradiation,
After performing the said printing step, before the next said modeling material lamination | stacking step, light irradiation is not performed, The solid-object modeling method characterized by the above-mentioned.
前記判断ステップで、印刷可能な状態であると判断した後に、前記印刷ステップを実行する、ことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一に記載の立体物造形方法。 After executing the modeling material stacking step, at least one of the elapsed time after stacking the modeling material, the surface temperature of the modeling material, the color information of the modeling material, and the light irradiation amount on the photocurable molding material A determination step of determining whether the modeling material of one or more layers to be printed is in a printable state,
The solid object forming method according to any one of claims 7 to 9, wherein the printing step is executed after it is determined in the determining step that the printing is possible.
造形対象物の3次元の形状情報と色情報とを含むデータを入力するデータ入力部と、
前記データに基づいて、前記造形材料を順次積層して造形を行う造形材料積層部と、
前記データに基づいて、前記造形材料とは異なる印刷材料を前記造形材料の少なくとも一部に塗布して印刷を行う印刷部と、
前記印刷部による前記造形材料の少なくとも一部への印刷を、前記造形材料積層部による1層又は複数層の前記造形材料の積層が完了する毎に実行させる装置制御部と、を少なくとも備え、
前記造形材料として、光照射によって硬化するUV硬化樹脂又は光硬化樹脂を使用し、前記印刷材料として、光照射によって硬化するUV硬化インク又は光硬化インクを使用し、
前記装置制御部は、前記印刷部に印刷を実行させた後、最上層の前記造形材料の半硬化状態を保って、前記造形材料積層部に次の前記造形材料の積層を実行させる、ことを特徴とする立体物造形装置。 In a three-dimensional object modeling apparatus that forms a three-dimensional object by sequentially stacking modeling materials,
A data input unit for inputting data including three-dimensional shape information and color information of the modeling target;
Based on the data, a modeling material stacking unit that performs modeling by sequentially stacking the modeling material,
Based on the data, a printing unit that performs printing by applying a printing material different from the modeling material to at least a part of the modeling material;
An apparatus control unit that executes printing on at least a part of the modeling material by the printing unit every time one or more layers of the modeling material are completed by the modeling material stacking unit;
Examples build material, using a UV curable resin or a photo-curing resin is cured by light irradiation, as the printing material, using a UV curable ink or light-curable ink is cured by light irradiation,
The apparatus control unit, after causing the printing unit to execute printing, maintains a semi-cured state of the modeling material in the uppermost layer, and causes the modeling material stacking unit to execute stacking of the next modeling material. A three-dimensional object shaping apparatus.
造形対象物の3次元の形状情報と色情報とを含むデータを入力した後、
前記データに基づいて、1層又は複数層の前記造形材料を積層する造形材料積層ステップと、
前記データに基づいて、前記造形材料とは異なる印刷材料を、新たに積層した1層又は複数層の前記造形材料、若しくは、その直前に積層した1層又は複数層の前記造形材料、若しくは、新たに積層した1層又は複数層の前記造形材料及びその直前に積層した1層又は複数層の前記造形材料、の少なくとも一部に塗布する印刷ステップと、を繰り返し実行し、
前記造形材料として、光照射によって硬化するUV硬化樹脂又は光硬化樹脂を使用し、前記印刷材料として、光照射によって硬化するUV硬化インク又は光硬化インクを使用し、
前記印刷ステップを実行した後、最上層の前記造形材料の半硬化状態を保って、次の前記造形材料積層ステップを実行する、ことを特徴とする立体物造形方法。 A three-dimensional object forming method using a three-dimensional object forming apparatus for forming a three-dimensional object by sequentially stacking modeling materials,
After inputting the data including the three-dimensional shape information and color information of the modeling object,
Based on the data, a modeling material laminating step for laminating one or more layers of the modeling material,
Based on the data, the printing material different from the modeling material is newly laminated one or more layers of the modeling material, or the one or more layers of the modeling material are laminated immediately before, or newly A printing step of applying to at least a part of the one or more layers of the modeling material stacked on and the one or more layers of the modeling material stacked immediately before,
Examples build material, using a UV curable resin or a photo-curing resin is cured by light irradiation, as the printing material, using a UV curable ink or light-curable ink is cured by light irradiation,
After the printing step is executed, the next modeling material stacking step is executed while maintaining the semi-cured state of the modeling material in the uppermost layer.
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Families Citing this family (33)
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CN103350572B (en) * | 2013-07-18 | 2016-05-25 | 符晓友 | The stacking Method of printing of 3D and the stacking printer of 3D |
JP6316611B2 (en) * | 2014-02-05 | 2018-04-25 | 株式会社ミマキエンジニアリング | Model and manufacturing method thereof |
JP6276049B2 (en) * | 2014-02-05 | 2018-02-07 | 株式会社ミマキエンジニアリング | Model and manufacturing method thereof |
US10647052B2 (en) * | 2014-02-05 | 2020-05-12 | Mimaki Engineering Co., Ltd. | Shaped article |
JP6261363B2 (en) * | 2014-02-05 | 2018-01-17 | 株式会社ミマキエンジニアリング | Model and manufacturing method thereof |
CN104275799B (en) * | 2014-05-26 | 2017-02-15 | 深圳市七号科技有限公司 | Colored 3D printing device and method |
US20170129180A1 (en) * | 2014-06-09 | 2017-05-11 | Hybrid Manufacturing Technologies Limited | Material processing methods and related apparatus |
CN104085107B (en) * | 2014-06-26 | 2016-09-28 | 珠海天威飞马打印耗材有限公司 | Three-dimensional printer, the Method of printing of three-dimensional printer and printing equipment thereof |
JP6386273B2 (en) * | 2014-07-07 | 2018-09-05 | 株式会社ミマキエンジニアリング | Three-dimensional object forming apparatus and three-dimensional object forming method |
CN104260341B (en) * | 2014-08-19 | 2016-09-21 | 英华达(上海)科技有限公司 | A kind of bond material shower nozzle and the 3D Method of printing of paint sprayer and system |
CN104191616A (en) * | 2014-08-29 | 2014-12-10 | 马驰 | Three-dimensional Ink jetting printing equipment and three-dimensional ink jetting printing method |
US10462909B2 (en) | 2014-11-14 | 2019-10-29 | Fuji Corporation | Wiring board manufacturing method and wiring board manufacturing device |
CN105500700B (en) * | 2014-12-30 | 2018-12-04 | 青岛智能产业技术研究院 | A kind of color three dimension printing equipment and method |
JP6485096B2 (en) * | 2015-02-19 | 2019-03-20 | セイコーエプソン株式会社 | Three-dimensional object shaping apparatus, three-dimensional object shaping apparatus control method, and three-dimensional object shaping apparatus control program |
US10232550B2 (en) * | 2015-07-31 | 2019-03-19 | The Boeing Company | Systems for additively manufacturing composite parts |
US10195784B2 (en) * | 2015-07-31 | 2019-02-05 | The Boeing Company | Systems for additively manufacturing composite parts |
US10201941B2 (en) * | 2015-07-31 | 2019-02-12 | The Boeing Company | Systems for additively manufacturing composite parts |
JP6801254B2 (en) | 2015-08-20 | 2020-12-16 | 株式会社リコー | Image forming device, stereoscopic image modeling method and program |
JP6557563B2 (en) * | 2015-09-15 | 2019-08-07 | ローランドディー.ジー.株式会社 | 3D modeling equipment |
JP6595306B2 (en) * | 2015-11-04 | 2019-10-23 | 株式会社Fuji | Printing apparatus and component mounting substrate manufacturing apparatus |
FR3044529B1 (en) * | 2015-12-07 | 2020-10-02 | Chanel Parfums Beaute | COSMETIC APPLICATOR INCLUDING LOOP PROTUBERANCES |
JP6736882B2 (en) * | 2015-12-28 | 2020-08-05 | 株式会社リコー | 3D modeling device |
CN105826612B (en) * | 2016-04-19 | 2019-04-05 | 宁德新能源科技有限公司 | A kind of edge bonding method of serondary lithium battery |
CN109070451B (en) * | 2016-05-12 | 2020-12-15 | 惠普发展公司,有限责任合伙企业 | Temperature control before melting |
WO2017204094A1 (en) * | 2016-05-23 | 2017-11-30 | 株式会社ミマキエンジニアリング | Shaping device, shaping method, and shaped article |
WO2017221347A1 (en) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 富士機械製造株式会社 | Circuit formation method and circuit formation device |
JP6774020B2 (en) * | 2016-09-29 | 2020-10-21 | セイコーエプソン株式会社 | 3D model manufacturing equipment and 3D model manufacturing method |
JP6893421B2 (en) * | 2017-02-16 | 2021-06-23 | 株式会社ミマキエンジニアリング | Manufacturing method and manufacturing equipment for 3D objects |
CN107263863A (en) * | 2017-07-03 | 2017-10-20 | 珠海天威飞马打印耗材有限公司 | DLP three-dimensional printers and its Method of printing |
TWI711545B (en) * | 2017-07-04 | 2020-12-01 | 三緯國際立體列印科技股份有限公司 | Three-dimensional printing method |
US10996653B2 (en) | 2018-03-16 | 2021-05-04 | Ricoh Company Ltd. | Three-dimensional object building device, three-dimensional object building method, and method of producing three-dimensional object |
KR102214404B1 (en) * | 2018-10-24 | 2021-02-09 | 한국철도기술연구원 | Powder accumulating apparatus for 3d printing and 3d printing method using the same |
CN114770695A (en) * | 2022-04-12 | 2022-07-22 | 山东大学 | Method for photocuring 3D printing ceramic |
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JP2000280354A (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-10 | Minolta Co Ltd | Apparatus and method for there-dimensional shaping |
JP2001018297A (en) * | 1999-07-09 | 2001-01-23 | Canon Inc | Method and apparatus for forming color three- dimensional model |
JP2002292747A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Minolta Co Ltd | Three-dimensional forming system and method, data processing device for three-dimensional forming and method, data processing program for three-dimensional forming, and recording medium having data processing program recorded thereon |
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