JP6444849B2

JP6444849B2 - 三次元プリント装置

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Publication number: JP6444849B2
Application number: JP2015250125A
Authority: JP
Inventors: 士哲丁; 明智黄; ▲曽▼建穎
Original assignee: XYZ Printing Inc
Current assignee: XYZ Printing Inc
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2018-12-26
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Description

本発明は、プリント装置、具体的には、三次元（３Ｄ）プリント装置に関する。

コンピュータ支援製造（computer-aided manufacturing (CAM)）の進歩に伴って、製造産業では、初期の設計アイデアを迅速に製造することが可能なラピッドプロトタイピング（rapid prototyping (RP)）が発達した。すなわち、３Ｄプリントは、デジタル３Ｄモデルを基礎として用いるラピッドプロトタイピングの一形態であり、累積的に一層ずつ積層するという方法により３Ｄ物体を構築するための技術である。慣例上、３Ｄプリントは、金型製造、模型の工業デザイン又は製造のような分野で頻繁に用いられており、現在、いくつかの製品を直接製造するために徐々に用いられてきている。特に、いくつかの高価な応用（例えば、股関節若しくは歯、又はいくつかの航空機用部品）は、このタイプの技術によってプリント及び形成された部品をすでに用いており、「３Ｄプリント」技術の人気を示している。

粉末材料により３Ｄ構造を形成する技術を例として挙げると、このタイプの３Ｄプリント技術は、作用面でおよそ１００ミクロンの厚さの粉末層（例えば、粉末セラミック、粉末金属、又は粉末プラスチック）を散布し、その後、特別に設計されたプリントヘッドを用いて粉末の上へ接着剤を吹きかけ、特定の領域で層に粉末を接着する。その後、上記のステップを繰り返し実行して、連続的に粉末層の各層を形成し、粉末層の各層をまとめて積層して、３Ｄ物体を形成する。

上記の技術は、本来は、３Ｄ構成要素のプロトタイプの迅速な製造を容易にするためのものであった。しかしながら、プリント表面の上に粉末を分配する多くの現在の方法は、プリント機械の一端から他端まで回転するローラーを用い、作用面の上にあるローラーの回転路に最初に位置する供給プラットフォームの粉末を均等に舗装する。プリントヘッドがプリント表面の上に接着剤を吹きかけた後、ローラーは、次の層のプリントを実行するために初期位置に戻る必要がある。従って、この技術の３Ｄプリント効率は、まだ非常に遅く、迅速で高い生産率の要求を満たさない。

１つの例示的な実施形態は、３Ｄプリントの効率を高めるために、双方向プリントを実行する３Ｄプリント装置を提供する。

開示の３Ｄプリント装置は、デジタル３Ｄモデルに従って３Ｄ物体をプリントするために適用される。３Ｄプリント装置は、基台及びプリントヘッドモジュールを有する。基台は、プリント経路に沿って配置されるプリントベッド、第１の供給プラットフォーム、及び第２の供給プラットフォームを有する。前記プリントベッドは、前記第１の供給プラットフォームと前記第２の供給プラットフォームとの間に配置される。前記第１の供給プラットフォーム及び前記第２の供給プラットフォームは、それぞれ構築粉末を運搬する。前記第１の供給プラットフォーム及び前記第２の供給プラットフォームは、前記プリントベッドに前記構築粉末を供給するために、前記基台のプリント参照平面に交互に上昇する。前記プリントヘッドモジュールは、前記基台の上部に配置され、少なくとも１つのプリントヘッド、２つの連結バー及び第１の舗装ローラー及び第２の舗装ローラーを備え、前記第１の舗装ローラーと前記第２の舗装ローラーが、順方向及び逆方向に沿って回転するよう前記プリントヘッドの対応するサイドで移動可能に配置され、前記第１の供給プラットフォーム及び前記第２の供給プラットフォームの前記構築粉末を前記プリントベッドの上に交互に運び、前記プリントヘッドが前記第１の舗装ローラー及び前記第２の舗装ローラーと共に移動し、前記デジタル３Ｄモデルに従って、前記プリントベッド上に接着剤を層ごとに分配し、前記第１の舗装ローラー及び前記第２の舗装ローラーの２つの対向する端にそれぞれ配置される前記２つの連結バーの各々は、複数の案内溝を有し、前記第１の舗装ローラー及び前記第２の舗装ローラーは、前記案内溝にそれぞれ配置され、前記案内溝の案内により上昇又は下降することで、前記プリントベッドの上に運ばれる前記構築粉末を層ごとに接着して、互いの上面に積層する接着粉末層を連続的に形成して前記３Ｄ物体を形成する。

本開示では、３Ｄプリント装置の基台が、プリントベッドの２つの対向するサイドに配置される第１の供給プラットフォーム及び第２の供給プラットフォームを有し、第１の供給プラットフォーム及び第２の供給プラットフォームは、プリント参照平面に交互に上昇し、プリントベッドに構築粉末を交互に供給する。加えて、本開示は、１つのプリントヘッドと連動する２つの舗装ローラー、又は、２つのプリントヘッドと連動する１つの舗装ローラーを有するプリントヘッドモジュールによりプリントをさらに実行する。

この配置によって、プリントヘッドモジュールがプリント経路の順方向に沿って移動する場合、第１の供給プラットフォームの構築粉末は、プリントヘッドモジュールの舗装ローラーによりプリントベッドの上に運ばれる。その後、プリントヘッドは、プリントベッド上に接着剤を分配することで、プリントベッド上で構築粉末を接着粉末層に接着させる。プリントヘッドモジュールがプリント経路の逆方向に沿って移動する場合、第２の供給プラットフォームの構築粉末は、プリントヘッドモジュールの舗装ローラーによりプリントベッドの上に運ばれる。接着剤は、プリントヘッドによりプリントベッド上で分配され、上述の接着粉末層の上に、他の接着粉末層を形成する。すなわち、開示の３Ｄプリント装置は、プリント経路の順方向及び逆方向の両方に沿ってプリントを実行可能であるので、開示の３Ｄプリント装置は、双方向プリント機能をもたらし、３Ｄプリントの効率を大幅に改善する。

さらに詳細に開示を説明するために、図に付随したいくつかの例示的な実施形態を以下で詳細に説明する。

本開示の実施形態に係る３Ｄプリント装置の動作環境の模式図である。例示的な実施形態に係る３Ｄプリント装置の模式図である。図２の３Ｄプリント装置の断面を示す模式図である。図２の３Ｄプリント装置の部分分解模式図である。図２の３Ｄプリント装置の他の部分分解模式図である。例示的な実施形態に係る３Ｄプリント装置の断面を示す模式図である。図６の３Ｄプリント装置の部分分解模式図である例示的な実施形態に係る３Ｄプリント装置の断面を示す模式図である。図８の３Ｄプリント装置の前方プリントの模式図である。図８の３Ｄプリント装置の後方プリントの模式図である。

添付の図面は、開示のさらなる理解を得るために含められ、この明細書の一部に組み込まれてその一部を構成する。図面は例示的な実施形態を示し、記載と共に、開示の原理を説明する役割を果たす。

以下の好適な実施形態の詳細な説明では、この一部を形成する添付の図面を参照し、図示によって、開示を実施可能な所定の実施形態を示す。この点について、「上面」、「下面」、「正面」、「背面」などの方向に関する用語を、説明している図の方向を参照して用いる。本開示の構成部は、複数の異なる方向に位置する。方向に関する用語は、これ自体、図示の目的で使用され、いかなる場合も限定しない。さらに、同一又は同様の部分を参照するために、図面及び記載中で同一の参照番号を用いる。

図１は、例示的な実施形態に係る３Ｄプリント装置の動作環境の模式図である。本実施形態では、３Ｄプリント装置１００は、デジタル３Ｄモデルに従って３Ｄ物体をプリントするために適用される。より具体的には、デジタル３Ｄモデルは、コンピュータ支援設計又はアニメーションモデリングソフトウェアを用いてコンピュータホスト１０により構築されたデジタル３Ｄ画像ファイルであってもよい。３Ｄプリント装置１００は、デジタル３Ｄモデルを読み込み、処理して、デジタル３Ｄモデルに従って３Ｄ物体をプリントするよう構成される。

図２は、例示的な実施形態に係る３Ｄプリント装置の模式図である。図３は、図２の３Ｄプリント装置の断面を示す模式図である。図２及び図３を参照すると、３Ｄプリント装置１００は、基台１１０及びプリントヘッドモジュール１２０を有する。基台１１０は、プリント経路Ｐ１に沿って順に配置される、プリントベッド１１２、第１の供給プラットフォーム１１４、及び第２の供給プラットフォーム１１６を有する。プリントベッド１１２は、第１の供給プラットフォーム１１４と第２の供給プラットフォーム１１６との間に配置される。より具体的には、基台１１０は、互いに対向する第１の端Ｅ１及び第２の端Ｅ２を有する。例えば、第１の供給プラットフォーム１１４は、第１の端Ｅ１に配置され、第２の供給プラットフォーム１１６は、第２の端Ｅ２に配置されてもよい。第１の供給プラットフォーム１１４及び第２の供給プラットフォーム１１６は、図３に示すとおり、それぞれ構築粉末Ｍ１、Ｍ２を運搬し、第１の供給プラットフォーム１１４及び第２の供給プラットフォーム１１６は、基台１１０のプリント参照平面Ｐ_Ｌに交互に上昇し、プリントベッド１１２に構築粉末Ｍ１、Ｍ２を交互に供給する。

本実施形態では、プリントヘッドモジュール１２０は、基台１１０の上に配置され、プリント経路Ｐ１に沿って前後に移動するよう構成される。プリントヘッドモジュール１２０は、プリント経路Ｐ１の順方向Ｄ１に沿って移動するよう構成され、プリントベッド１１２の上に第１の供給プラットフォーム１１４の構築粉末を運ぶ。プリントヘッドモジュール１２０は、プリント経路Ｐ１の逆方向Ｄ２に沿って移動するよう構成され、プリントベッド１１２の上に第２の供給プラットフォーム１１６の構築粉末を運び、続けて、互いの上面に積層する複数の接着粉末層を形成することで３Ｄ物体を形成する。本実施形態では、プリントヘッドモジュール１２０は、少なくとも１つの舗装ローラー１２２及び少なくとも１つのプリントヘッド１２４を有する。より具体的には、３Ｄプリント装置１００は、プリント参照平面Ｐ_ＬのＸ方向又はＹ方向に平行に移動するようプリントヘッド１２４を制御する。舗装ローラー１２２は、プリント経路Ｐ１に沿って前方に回転するよう構成され、プリントヘッドモジュール１２０は、プリントベッド１１２の上に第１の供給プラットフォーム１１４の構築粉末Ｍ１を運ぶために、図３に示すとおり、順方向Ｄ１に沿って移動する。舗装ローラー１２２は、プリント経路Ｐ１に沿って後方に回転するよう構成され、プリントヘッドモジュール１２０は、プリントベッド１１２の上に第２の供給プラットフォーム１１６の構築粉末Ｍ２を運ぶために、図３に示すとおり、逆方向Ｄ２に沿って移動する。プリントヘッド１２４は、デジタル３Ｄモデルに従って、一層ずつプリントベッド１１２上に接着剤を分配するよう構成され、プリントベッド１１２上で一層ずつ構築粉末Ｍ１、Ｍ２を接着することで、複数の構築粉末層を形成する。構築粉末層は、互いの上面に積層し、３Ｄ物体を形成する。加えて、基台は、プリント動作が完了するごとに、残った構築粉末Ｍ１、Ｍ２をリサイクルするための第１のリサイクルタンク１１８及び第２のリサイクルタンク１１９をさらに有する。第１の供給プラットフォーム１１４は、プリントベッド１１２と第１のリサイクルタンク１１８との間に位置し、第２の供給プラットフォーム１１６は、プリントベッド１１２と第２のリサイクルタンク１１９との間に位置する。

より具体的には、本実施形態のプリントヘッドモジュール１２０は、プリントヘッド１２４、第１の舗装ローラー１２２ａ、及び第２の舗装ローラー１２２ｂを有する。プリントヘッド１２４は、上述のデジタル３Ｄモデルに従って、一層ずつプリントベッド１１２上に接着剤を分配するよう配置され、プリントベッド１１２の上に運ばれた構築粉末Ｍ１、Ｍ２を一層ずつ接着し、互いの上面に積層する接着粉末層を形成する。より具体的には、図３に示す第１の舗装ローラー１２２ａは、第２の端Ｅ２に面するプリントヘッド１２４のサイドで昇降可能に配置される。第２の舗装ローラー１２２ｂは、第１の端Ｅ１に面するプリントヘッド１２４のサイドで昇降可能に配置される。この配置では、プリントが開始した場合、例えば、プリントヘッドモジュール１２０は、基台１１０の第１の端Ｅ１に最初に位置し、第１の供給プラットフォーム１１４が、最初にプリント参照平面Ｐ_Ｌに上昇する。一方で、第１の舗装ローラー１２２ａは、プリント参照平面Ｐ_Ｌに下降し、プリント経路Ｐ１の順方向Ｄ１に沿って回転して、第１の舗装ローラー１２２ａの回転によりプリントベッド１１２の上に第１の供給プラットフォーム１１４の構築粉末Ｍ１を均等に運ぶ。その後、プリントヘッド１２４は、デジタル３Ｄモデルに従って移動する間、プリントベッド１１２上に接着剤を分配し、プリントベッド１１２上で構築粉末Ｍ１を接着することで、接着粉末層を形成する。

次に、プリントヘッドモジュール１２０は、前方に移動し続け、第２の端Ｅ２まで移動し、残った構築粉末Ｍ１を第２のリサイクルタンク１１９に移す。その時、接着粉末層の最上部層の上面がプリント参照平面Ｐ_Ｌと同一平面となるように、プリントベッド１１２が下降してプリント参照平面Ｐ_Ｌから離れ、接着粉末層の上述した上面でプリントを継続して実行する。同時に、第１の供給プラットフォーム１１４は下降し、第２の供給プラットフォーム１１６がプリント参照平面Ｐ_Ｌに上昇する。第１の舗装ローラー１２２ａは上昇し、第２の舗装ローラー１２２ｂがプリント参照平面Ｐ_Ｌに下降して、プリント経路Ｐ１の逆方向Ｄ２に沿って回転し、第２の舗装ローラー１２２ｂの回転によりプリントベッド１１２の上に第２の供給プラットフォーム１１６の構築粉末Ｍ２を均等に運ぶ。次に、プリントヘッド１２４は、デジタル３Ｄモデルに従って移動する間、プリントベッド１１２上に接着剤を再度分配し、プリントベッド１１２上で構築粉末Ｍ２を接着することで、他の接着粉末層を形成する。上述のステップを繰り返すことで、複数の接着粉末層がプリントベッド１１２上で形成され、上述の接着粉末層は互いの上面に積層されて、デジタル３Ｄモデルに関する３Ｄ物体を形成する。このように、３Ｄプリント装置１００は、プリント経路Ｐ１の順方向Ｄ１及び逆方向Ｄ２の両方に沿って移動する時にプリントを実行可能であり、３Ｄプリントの効率が大幅に増す。

図４は、図２の３Ｄプリント装置の部分分解模式図である。図４を参照してより具体的に、プリントヘッドモジュール１２０は、図４に示すとおり、伝動ベルト１２６、駆動モーター１２７、及び駆動ローラー１２８をさらに有する。伝動ベルト１２６は、第１の舗装ローラー１２２ａ及び第２の舗装ローラー１２２ｂにそれぞれ巻きつく。駆動モーター１２７は駆動ローラー１２８と接続して、回転するように駆動ローラー１２８を駆動する。駆動ローラー１２８は、伝動ベルト１２６を駆動するよう構成され、第１の方向Ｒ１及び第２の方向Ｒ２に沿って回転する。このように、プリントヘッドモジュール１２０が、プリント経路Ｐ１の順方向Ｄ１に沿って移動してプリントを実行する場合、駆動ローラー１２８は、第１の方向Ｒ１に沿って回転するように伝動ベルト１２６を駆動することで、第１の舗装ローラー１２２ａを駆動してプリント参照平面Ｐ_Ｌに下降させ、第２の舗装ローラー１２２ｂを上昇させる。プリントヘッドモジュール１２０が、プリント経路Ｐ１の逆方向Ｄ２に沿って移動してプリントを実行する場合、駆動ローラー１２８は、第２の方向Ｒ２に沿って回転するように伝動ベルト１２６を駆動することで、第２の舗装ローラー１２２ｂを駆動してプリント参照平面Ｐ_Ｌに下降させ、第１の舗装ローラー１２２ａを上昇させる。

図５は、図２の３Ｄプリント装置の他の部分分解模式図である。図５を参照すると、本実施形態では、プリントヘッドモジュール１２０は、駆動ローラー１２８と第１の舗装ローラー１２２ａとの間、及び、駆動ローラー１２８と第２の舗装ローラー１２２ｂとの間にそれぞれ配置される複数の伝動ローラー１２９をさらに有する。伝動ローラー１２９は、第１の舗装ローラー１２２ａ及び第２の舗装ローラー１２２ｂを駆動するよう構成され、駆動ローラー１２８の駆動によりそれぞれ回転する。すなわち、本実施形態の３Ｄプリント装置１００は、第１の舗装ローラー１２２ａ及び第２の舗装ローラー１２２ｂの上昇下降を、駆動ローラー１２８及び伝動ベルト１２６の連動によって制御し、第１の舗装ローラー１２２ａ及び第２の舗装ローラー１２２ｂの回転を、駆動ローラー１２８と伝動ローラー１２９との間の係合によって制御することで、双方向プリントの機能をもたらす。

図６は、例示的な実施形態に係る３Ｄプリント装置の断面を示す模式図である。図７は、図６の３Ｄプリント装置の部分分解模式図である。本実施形態の３Ｄプリント装置２００は、前述の３Ｄプリント装置１００と類似する点に注意すべきである。従って、前述の実施形態から一部の内容を本実施形態に適用し、同一の技術的内容の記載を省略する。省略した部分の記載に関しては、前述の実施形態を参照し、本実施形態では繰り返さない。図６及び図７を参照して、本実施形態の３Ｄプリント装置２００と前述の３Ｄプリント装置１００との間の相違点を以下で説明する。

本実施形態では、３Ｄプリント装置１００と同様に、プリントヘッドモジュール２２０は、プリントヘッド２２４、第１の舗装ローラー２２２ａ、及び第２の舗装ローラー２２２ｂを有する。本実施形態のプリントヘッドモジュール２２０は、２つの連結バー２２６を有し、図７に示すとおり、第１の舗装ローラー２２２ａ及び第２の舗装ローラー２２２ｂの２つの対向する端にそれぞれ配置される。各連結バー２２６は、複数の案内溝２２６ａ及び２２６ｂを有する。第１の舗装ローラー２２２ａ及び第２の舗装ローラー２２２ｂは、案内溝２２６ａ、２２６ｂにそれぞれ配置され、案内溝２２６ａ、２２６ｂの案内により上昇又は下降する。

より具体的には、案内溝は第１の案内溝２２６ａ及び第２の案内溝２２６ｂを有する。第１の案内溝２２６ａの各々は、対応する連結バー２２６の一端に比較的近い第１の上昇端ｇ１、及び、対応する連結バー２２６の一端から比較的離れた第１の案内端ｇ２を有する。第１の案内溝２２６ａの各々は、プリント参照平面Ｐ_Ｌから離れて第１の上昇端ｇ１に向かう方向に沿って、第１の案内端ｇ２から延びる。第１の舗装ローラー２２２ａの２つの対向する端が、基台２１０の２つの対向するサイドに位置する２つの第１の案内溝２２６ａにそれぞれ配置されることで、第１の案内溝２２６ａの案内により、第１の上昇端ｇ１まで上昇するか、又は、第１の案内端ｇ２まで下降する。同様に、第２の案内溝２２６ｂの各々は、対応する連結バー２２６の一端に比較的近い第２の上昇端ｇ３、及び、対応する連結バー２２６の一端から比較的離れた第２の案内端ｇ４を有する。第２の案内溝２２６ｂの各々は、プリント参照平面Ｐ_Ｌから離れて第２の上昇端ｇ３に向かう方向に沿って、第２の案内端ｇ４から延びる。第２の舗装ローラー２２２ｂの２つの対向する端が、基台２１０の２つの対向するサイドに位置する２つの第２の案内溝２２６ｂにそれぞれ配置されることで、第２の案内溝２２６ｂの案内により、第２の上昇端ｇ３まで上昇するか、又は、第２の案内端ｇ４まで下降する。

より具体的には、本実施形態では、基台２１０は、第１の遮断壁２２８及び第２の遮断壁２２９をさらに有する。第１の遮断壁２２８は、基台２１０の第２の端Ｅ２に配置され、第２の遮断壁２２９は、基台２１０の第１の端Ｅ１に配置される。この配置では、プリントが開始した場合、第１の舗装ローラー２２２ａは、プリント参照平面Ｐ_Ｌに位置し、プリント経路の順方向Ｄ１に沿って回転して、プリントベッド２１２の上に第１の供給プラットフォーム２１４の構築粉末Ｍ１を均等に運ぶ。その後、プリントヘッド２２４によりプリントを実行する。その後、プリントヘッドモジュール２２０は、第１の遮断壁２２８に接触するまで、順方向Ｄ１に沿って移動し続け、第１の舗装ローラー２２２ａは、第１の案内端ｇ２から第１の上昇端ｇ１まで上昇し、第２の舗装ローラー２２２ｂは、第２の上昇端ｇ３から第２の案内端ｇ４まで下降して、プリント参照平面Ｐ_Ｌに位置する。

その後、プリントヘッドモジュール２２０は、プリント経路Ｐ１に沿った逆方向Ｄ２に移動して、プリント参照平面Ｐ_Ｌに位置する第２の舗装ローラー２２２ｂにより、プリントベッド２１２の上に第２の供給プラットフォーム２１６の構築粉末Ｍ２を均等に運ぶ。その後、プリントヘッド２２４によりプリントを実行する。次に、プリントヘッドモジュール２２０は、第２の遮断壁２２９に接触するまで、逆方向Ｄ２に沿って移動し続け、その後、第２の舗装ローラー２２２ｂは、第２の案内端ｇ４から第２の上昇端ｇ３まで上昇し、第１の舗装ローラー２２２ａは、第１の上昇端ｇ１から第１の案内端ｇ２まで下降して、プリント参照平面Ｐ_Ｌに位置し、次のプリントに備えて舗装実行の準備を行う。このように、３Ｄプリント装置２００は、プリント経路Ｐ１の順方向Ｄ１及び逆方向Ｄ２の両方に沿って移動する時にプリントを実行可能であり、３Ｄプリントの効率が大幅に増す。

図８は、例示的な実施形態に係る３Ｄプリント装置の断面を示す模式図である。図９は、図８の３Ｄプリント装置の前方プリントの模式図である。図１０は、図８の３Ｄプリント装置の後方プリントの模式図である。本実施形態の３Ｄプリント装置３００は、前述の３Ｄプリント装置１００と類似する点に注意すべきである。従って、前述の実施形態から一部の内容を本実施形態に適用し、同一の技術的内容の記載を省略する。省略した部分の記載に関しては、前述の実施形態を参照し、本実施形態では繰り返さない。図８及び図１０を参照して、本実施形態の３Ｄプリント装置３００と前述の３Ｄプリント装置１００との間の相違点を以下で説明する。

本実施形態では、３Ｄプリント装置３００のプリントヘッドモジュール３２０は、舗装ローラー３２２、第１のプリントヘッド３２４、及び第２のプリントヘッド３２６を有する。舗装ローラー３２２は、第１の供給プラットフォーム３１４及び第２の供給プラットフォーム３１６の構築粉末Ｍ１、Ｍ２をプリントベッド３１２の上に運ぶよう構成される。より具体的には、第１のプリントヘッド３２４は、基台３１０の第１の端Ｅ１に面する舗装ローラー３２２のサイドに配置され、第２のプリントヘッド３２６は、基台３１０の第２のサイドＥ２に面する舗装ローラー３２２のサイドに配置される。この配置では、プリントが開始した場合、例えば、プリントヘッドモジュール３２０は、基台３１０の第１の端Ｅ１に最初に位置し、第１の供給プラットフォーム３１４が、最初にプリント参照平面Ｐ_Ｌに上昇する。舗装ローラー３２２は、プリント経路の順方向Ｄ１に沿って回転し、第１の供給プラットフォーム３１４の構築粉末をプリントベッド３１２の上に運ぶ。次に、第１のプリントヘッド３２４は、デジタル３Ｄモデルに従って移動する間、プリントベッド３１２上に接着剤を分配し、プリントベッド３１２上で構築粉末を接着することで、接着粉末層を形成する。

次に、プリントヘッドモジュール３２０は、前方に移動し続け、第２の端Ｅ２まで移動し、残った構築粉末を第２のリサイクルタンク３１９に移す。ここで、接着粉末層の最上部層の上面がプリント参照平面Ｐ_Ｌと同一平面となるようにプリントベッド３１２が下降することで、プリントヘッドモジュール３２０は、接着粉末層の上述した上面でプリントを継続して実行することが可能である。同時に、第１の供給プラットフォーム３１４は下降し、第２の供給プラットフォーム３１６がプリント参照平面Ｐ_Ｌに上昇する。舗装ローラー３２２は、プリント経路の逆方向Ｄ２に沿って回転し、第２の供給プラットフォーム３１６の構築粉末をプリントベッド３１２の上に運ぶ。次に、第２のプリントヘッド３２６は、デジタル３Ｄモデルに従って移動する間、プリントベッド３１２上に接着剤を分配し、前の接着粉末層の上面に新たな接着粉末層を形成する。上述のステップを繰り返すことで、複数の接着粉末層がプリントベッド３１２上で形成され、上述の接着粉末層は互いの上面に積層され、デジタル３Ｄモデルに関する３Ｄ物体を形成する。このように、３Ｄプリント装置３００は、プリント経路の順方向Ｄ１及び逆方向Ｄ２の両方に沿って移動する時にプリントを実行可能であり、３Ｄプリントの効率が大幅に増す。

本開示では、３Ｄプリント装置の基台が、プリントベッドの２つの対向するサイドに配置される第１の供給プラットフォーム及び第２の供給プラットフォームを有し、第１の供給プラットフォーム及び第２の供給プラットフォームは、プリント参照平面に交互に上昇し、プリントベッドに構築粉末を交互に供給する。加えて、開示の３Ｄプリント装置は、１つのプリントヘッドと共に２つの舗装ローラーを有するか、又は、２つのプリントヘッドと共に１つの舗装ローラーを有するプリントヘッドモジュールによりプリントをさらに実行する。

この配置によって、プリントヘッドモジュールがプリント経路の順方向に沿って移動する場合、第１の供給プラットフォームの構築粉末は、プリントヘッドモジュールの舗装ローラーによりプリントベッドの上に運ばれる。その後、プリントヘッドは、プリントベッド上に接着剤を分配して、プリントベッド上で構築粉末を接着することで、接着粉末層を形成する。プリントヘッドモジュールがプリント経路の逆方向に沿って移動する場合、第２の供給プラットフォームの構築粉末は、プリントヘッドモジュールの舗装ローラーによりプリントベッドの上に運ばれる。接着剤は、プリントヘッドによりプリントベッド上で分配され、上述の接着粉末層の上に、他の接着粉末層を形成する。すなわち、開示の３Ｄプリント装置は、プリント経路の順方向及び逆方向の両方に沿ってプリントを実行可能である。従って、開示の３Ｄプリント装置は、双方向プリント機能をもたらし、３Ｄプリントの効率が大幅に増す。

様々な修正及びバリエーションが、開示の範囲又は精神から逸脱することなく、開示した実施形態の構造に対して可能であることは、当業者にとっては明白であろう。上記に鑑みれば、開示は、以下の請求項及びその均等の範囲内にあるという条件で、本開示の修正及びバリエーションを包含するものとする。

１０コンピュータホスト
１００、２００、３００３Ｄプリント装置
１１０、２１０、３１０基台
１１２、２１２、３１２プリントベッド
１１４、２１４、３１４第１の供給プラットフォーム
１１６、２１６、３１６第２の供給プラットフォーム
１１８、３１８第１のリサイクルタンク
１１９、３１９第２のリサイクルタンク
１２０、２２０、３２０プリントヘッドモジュール
１２２、３２２舗装ローラー
１２２ａ、２２２ａ第１の舗装ローラー
１２２ｂ、２２２ｂ第２の舗装ローラー
１２４、２２４プリントヘッド
１２６伝動ベルト
１２７駆動モーター
１２８駆動ローラー
１２９伝動ローラー
２２６連結バー
２２６ａ案内溝、第１の案内溝
２２６ｂ案内溝、第２の案内溝
２２８第１の遮断壁
２２９第２の遮断壁
３２４第１のプリントヘッド
３２６第２のプリントヘッド
Ｄ１順方向
Ｄ２逆方向
Ｅ１第１の端
Ｅ２第２の端
ｇ１第１の上昇端
ｇ２第１の案内端
ｇ３第２の上昇端
ｇ４第２の案内端
Ｍ１、Ｍ２構築粉末
Ｐ１プリント経路
Ｐ_Ｌプリント参照平面
Ｒ１第１の方向
Ｒ２第２の方向

Claims

デジタル３Ｄモデルに従って３Ｄ物体をプリントするために適用される３Ｄプリント装置であって、
プリント経路に沿って配置されるプリントベッド、第１の供給プラットフォーム、及び第２の供給プラットフォームを備え、前記プリントベッドが、前記第１の供給プラットフォームと前記第２の供給プラットフォームとの間に配置され、前記第１の供給プラットフォーム及び前記第２の供給プラットフォームが構築粉末を運搬して、前記プリントベッドに前記構築粉末を供給する基台と、
前記基台の上部に配置され、少なくとも１つのプリントヘッド、２つの連結バー及び第１の舗装ローラー及び第２の舗装ローラーを備え、前記第１の舗装ローラーと前記第２の舗装ローラーが、順方向及び逆方向に沿って回転するよう前記プリントヘッドの対応するサイドで移動可能に配置され、前記第１の供給プラットフォーム及び前記第２の供給プラットフォームの前記構築粉末を前記プリントベッドの上に交互に運び、前記プリントヘッドが前記第１の舗装ローラー及び前記第２の舗装ローラーと共に移動し、前記デジタル３Ｄモデルに従って、前記プリントベッド上に接着剤を層ごとに分配し、前記第１の舗装ローラー及び前記第２の舗装ローラーの２つの対向する端にそれぞれ配置される前記２つの連結バーの各々は、複数の案内溝を有し、前記第１の舗装ローラー及び前記第２の舗装ローラーは、前記案内溝にそれぞれ配置され、前記案内溝の案内により上昇又は下降することで、前記プリントベッドの上に運ばれる前記構築粉末を層ごとに接着して、互いの上面に積層する複数の接着粉末層を連続的に形成して前記３Ｄ物体を形成するプリントヘッドモジュールと、を備える、
３Ｄプリント装置。
前記基台は、互いに対向する第１の端及び第２の端をさらに備え、前記第１の供給プラットフォームは、前記第１の端に配置され、前記第２の供給プラットフォームは、前記第２の端に配置される、
請求項１に記載の３Ｄプリント装置。
前記基台は、残った構築粉末をリサイクルするための第１のリサイクルタンク及び第２のリサイクルタンクをさらに備え、前記第１の供給プラットフォームは、前記プリントベッドと前記第１のリサイクルタンクとの間に位置し、前記第２の供給プラットフォームは、前記プリントベッドと前記第２のリサイクルタンクとの間に位置する、
請求項２に記載の３Ｄプリント装置。
前記少なくとも１つの舗装ローラーは、
前記第２の端に面する前記プリントヘッドのサイドで昇降可能に配置され、前記第１の供給プラットフォームがプリント参照平面に上昇する場合に、前記プリント参照平面に下降し、前記順方向に沿って回転して、前記第１の供給プラットフォームの前記構築粉末を前記プリントベッドの上に運ぶ前記第１の舗装ローラーと、
前記第１の端に面する前記プリントヘッドのサイドで昇降可能に配置され、前記第２の供給プラットフォームが前記プリント参照平面に上昇する場合に、前記プリント参照平面に下降し、前記逆方向に沿って回転して、前記第２の供給プラットフォームの前記構築粉末を前記プリントベッドの上に運ぶ前記第２の舗装ローラーと、を備える、
請求項２に記載の３Ｄプリント装置。
前記プリントヘッドモジュールは、
前記第１の舗装ローラー及び前記第２の舗装ローラーにそれぞれ巻きつく伝動ベルトと、
第１の方向に沿って回転するように前記伝動ベルトを駆動することで前記第１の舗装ローラーを駆動してプリント参照平面に下降させ、前記第２の舗装ローラーを上昇させ、かつ、第２の方向に沿って回転するように前記伝動ベルトを駆動することで前記第２の舗装ローラーを駆動して前記プリント参照平面に下降させ、前記第１の舗装ローラーを上昇させる駆動ローラーと、をさらに備える、
請求項１に記載の３Ｄプリント装置。
前記プリントヘッドモジュールは、
前記駆動ローラーと前記第１の舗装ローラーとの間、及び、前記駆動ローラーと前記第２の舗装ローラーとの間にそれぞれ配置され、前記駆動ローラーの前記駆動によって回転するよう、前記第１の舗装ローラー及び前記第２の舗装ローラーを駆動する複数の伝動ローラーをさらに備える、
請求項５に記載の３Ｄプリント装置。
前記プリントヘッドモジュールは、前記駆動ローラーに接続され、回転するように前記駆動ローラーを駆動する駆動モーターをさらに備える、
請求項５に記載の３Ｄプリント装置。
前記案内溝は、
前記連結バーの各々の一端に比較的近い第１の上昇端、及び、対応する連結バーの前記一端から比較的離れた第１の案内端を備え、プリント参照平面から離れて前記第１の上昇端に向かう方向に沿って、前記第１の案内端から延びる第１の案内溝であって、各連結バーの２つの対向する端が２つの前記第１の案内溝にそれぞれ位置することで、前記第１の案内溝の案内により、前記第１の上昇端まで上昇するか、又は、前記第１の案内端まで下降する、前記第１の案内溝と、
各連結バーの他端に比較的近い第２の上昇端、及び、各連結バーの前記他端から比較的離れた第２の案内端を備え、前記プリント参照平面から離れて前記第２の上昇端に向かう方向に沿って、前記第２の案内端から延びる第２の案内溝であって、前記第２の舗装ローラーの２つの対向する端が２つの前記第２の案内溝にそれぞれ位置することで、前記第２の案内溝の案内により、前記第２の上昇端まで上昇するか、又は、前記第２の案内端まで下降する、前記第２の案内溝と、を備える、
請求項１に記載の３Ｄプリント装置。
前記基台は、互いに対向する第１の端及び第２の端をさらに備え、
前記第２の端に配置される第１の遮断壁であって、前記プリントヘッドモジュールが、前記第１の遮断壁に接触するまで、前記プリント経路に沿って前方に移動する場合、前記第１の舗装ローラーは、前記第１の案内端から前記第１の上昇端まで上昇し、前記第２の舗装ローラーは、前記第２の上昇端から前記第２の案内端まで下降する、前記第１の遮断壁と、
前記第１の端に配置される第２の遮断壁であって、前記プリントヘッドモジュールが、前記第２の遮断壁に接触するまで、前記プリント経路に沿って後方に移動する場合、前記第１の舗装ローラーは、前記第１の上昇端から前記第１の案内端まで下降し、前記第２の舗装ローラーは、前記第２の案内端から前記第２の上昇端まで上昇する、前記第２の遮断壁と、をさらに備える、
請求項８に記載の３Ｄプリント装置。
前記プリントベッドは、前記接着粉末層の最上部層の上面がプリント参照平面と同一平面となるように、前記プリント参照平面から離れる方向に沿って一層ずつ移動する、
請求項１に記載の３Ｄプリント装置。