JP6527602B2 - フィラメント3次元結合体製造装置およびフィラメント3次元結合体の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、フィラメント3次元結合体製造装置1の一例を示す構成図である。図2は、図1に示すフィラメント3次元結合体製造装置1のA−A’断面矢視図である。図3は、図1に示すフィラメント3次元結合体製造装置1のブロック図である。なお以下の説明における鉛直方向、第一方向、および第二方向は、図1や図2に示すとおりである。各実施形態において、第一方向と第二方向は、鉛直方向に直交する方向(水平方向)である。また、第一方向と第二方向は互いに直交する。
次に、第2実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と異なる構成について説明する。また、第1実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
次に、第3実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と異なる構成について説明する。また、第1実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
次に、第4実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と異なる構成について説明する。また、第1実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
次に第5実施形態について説明する。図11は、本実施形態に係るフィラメント3次元結合体製造装置201の構成図である。図12は、図11に示すフィラメント3次元結合体製造装置201のX−X´断面矢視図である。また図13は、3次元結合体製造装置201のブロック図である。
各実施形態の3DF製造装置は、複数の溶融フィラメントを供給する溶融フィラメント供給装置と、当該複数の溶融フィラメントを受け入れて冷却および固化して、3DFを形成する三次元構造形成装置と、前記溶融フィラメント供給装置及び前記三次元構造形成装置を制御するコントローラと、を備える。また当該3DF製造装置には、前記三次元構造形成装置によって冷却状態にある3DFの硬さ指数を、測定する硬さ指数測定装置が設けられている。更に、前記コントローラは、フィードバックされる前記硬さ指数測定装置の測定情報を用いて、前記形成される3DFの硬さの変動が抑制されるように、前記溶融フィラメント供給装置および前記三次元構造形成装置の少なくとも一方をフィードバック制御する。
2、202 ・・・ 溶融フィラメント
3、203 ・・・ フィラメント3次元結合体(3DF)
10 ・・・ 押出機
11 ・・・ ホッパー
12 ・・・ スクリュー
13 ・・・ スクリューモーター
14 ・・・ 加圧部
14a ・・・ シリンダー
17a〜17c・・・ スクリューヒーター
16 ・・・ 口金
15 ・・・ ダイ
15a ・・・ ダイ導流路
19a〜19e・・・ ダイヒーター
60 ・・・ 加圧制御部
61 ・・・ スクリューモーター回転制御部
40 ・・・ 温度制御部
41 ・・・ ダイ温度制御部
42 ・・・ スクリュー温度制御部
20 ・・・ 形成機
22a、22b・・・受け板
20a ・・・ 冷却機
21 ・・・ 水槽
21a ・・・ 冷却水
23 ・・・ 第一無端コンベア
25(25a〜25d)、25-1、25−2・・・ 硬さ指数測定装置
51 ・・・ 対向部材
52 ・・・ 加圧部材
53 ・・・ 変位部材
54 ・・・ 変位センサー
55 ・・・ 圧力供給部
151 ・・・ 回転対向部材
151a・・・ 対向回転軸
152 ・・・ 回転加圧部材
152a・・・ 加圧回転軸
153 ・・・ 圧力センサー
154 ・・・ 圧力センサー支持部
24 ・・・ 第二無端コンベア
26a〜26g ・・・ 搬送ローラ
27 ・・・ モーター
28 ・・・ モーター回転制御装置
30 ・・・ コントローラ
31 ・・・ 入力部
32 ・・・ 演算部
33 ・・・ 出力部
Claims (13)
- 複数の溶融フィラメントを供給する溶融フィラメント供給装置と、当該複数の溶融フィラメントを受け入れ、冷却、固化して、フィラメント3次元結合体を形成する三次元構造形成装置と、前記溶融フィラメント供給装置及び前記三次元構造形成装置を制御するコントローラとを備えたフィラメント3次元結合体製造装置において、
前記三次元構造形成装置によって冷却状態にあるフィラメント3次元結合体の硬さ指数を、測定する硬さ指数測定装置を設け、
前記コントローラは、
フィードバックされる前記硬さ指数測定装置の測定情報を用いて、前記形成されるフィラメント3次元結合体の硬さの変動が抑制されるように、前記溶融フィラメント供給装置および前記三次元構造形成装置の少なくとも一方を制御するフィードバック制御を行うことを特徴とするフィラメント3次元結合体製造装置。 - 前記冷却状態は、前記溶融フィラメントが不可逆的な変形が生じない程度まで冷却固化された状態であることを特徴とする請求項1に記載のフィラメント3次元結合体製造装置。
- 前記三次元構造形成装置内に、前記形成されたフィラメント3次元結合体を搬送する搬送部材が設けられ、
前記フィードバック制御は、前記搬送部材の搬送速度の制御であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフィラメント3次元結合体製造装置。 - 前記溶融フィラメント供給装置は、
樹脂を加熱して溶融させ、当該溶融した樹脂を加圧することにより、前記複数の溶融フィラメントを供給するものであって、
前記フィードバック制御は、前記加熱の度合および前記加圧の度合の少なくとも一方の制御であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフィラメント3次元結合体製造装置。 - 前記硬さ指数測定装置は、
前記フィラメント3次元結合体の表裏間に所定の圧力を印加する圧力付加手段と、
当該圧力の印加によって前記フィラメント3次元結合体の凹む度合を検知して出力する変位センサーと、
を有することを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載のフィラメント3次元結合体製造装置。 - 前記硬さ指数測定装置は、
前記フィラメント3次元結合体の移動方向に回転することにより、加圧面が当該フィラメント3次元結合体に当接する当接部材と、
前記当接部材が前記フィラメント3次元結合体から受ける反発圧力を検知して出力する圧力センサーと、
を有することを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載のフィラメント3次元結合体製造装置。 - 複数の溶融フィラメントを供給する溶融フィラメント供給装置と、当該複数の溶融フィラメントを受け入れて融着結合させ、フィラメント3次元結合体を形成する三次元構造形成装置と、を備えたフィラメント3次元結合体製造装置を用いる方法であって、
前記形成されるフィラメント3次元結合体の硬さ指数を測定し、その測定結果に応じて、前記フィラメント3次元結合体の硬さの変動が抑制されるように、前記溶融フィラメント供給装置および前記三次元構造形成装置の少なくとも一方の制御を行うことを特徴とするフィラメント3次元結合体の製造方法。 - 前記三次元構造形成装置内に、前記形成されたフィラメント3次元結合体を搬送する搬送部材が設けられ、
前記制御は、前記搬送部材の搬送速度の制御であることを特徴とする請求項7に記載のフィラメント3次元結合体の製造方法。 - 前記溶融フィラメント供給装置は、
複数のノズルが形成されており、第一方向に比べて当該第一方向に直交する第二方向が短い形状の口金部と、
複数のヒーターと、
溶融熱可塑性樹脂を前記口金部へ導く導流路と、を有し、
前記口金部へ導かれた溶融熱可塑性樹脂を前記複数のノズルを通して排出することにより、前記複数の溶融フィラメントを供給するように形成されており、
前記導流路は、前記第一方向に比べて前記第二方向が狭くなった扁平導流部を含み、
前記複数のヒーターは、前記扁平導流部に沿って前記第一方向へ異なる位置にそれぞれ配設されており、
前記フィードバック制御は、前記複数のヒーターそれぞれの出力の制御であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフィラメント3次元結合体製造装置。 - 前記扁平導流部における前記第一方向と第二方向の長さの比率は、前記口金部における当該比率より大きいことを特徴とする請求項9に記載のフィラメント3次元結合体製造装置。
- 複数の温度センサーが、前記扁平導流部に沿って前記第一方向へ並ぶように配設されていることを特徴とする請求項9または請求項10に記載のフィラメント3次元結合体製造装置。
- 前記第一方向へ異なる位置にそれぞれ配設される複数の前記硬さ指数測定装置を有し、
前記複数の硬さ指数測定装置それぞれは、対応する位置における前記フィラメント3次元結合体の硬さ指数を測定し、
前記コントローラは、
前記フィードバック制御として、前記複数の硬さ指数測定装置それぞれの測定結果に基づき、前記複数のヒーターそれぞれの出力を制御することを特徴とする請求項9から請求項11の何れかに記載のフィラメント3次元結合体製造装置。 - 第一方向に比べて当該第一方向に直交する第二方向が狭くなった扁平導流部を含む導流路を介して、前記第一方向に比べて前記第二方向が短い形状の口金部へ溶融熱可塑性樹脂を供給する溶融熱可塑性樹脂供給ステップと、
前記口金部に形成された複数のノズルに前記溶融熱可塑性樹脂を通し、複数の溶融フィラメントを排出する溶融フィラメント供給ステップと、
前記複数の溶融フィラメントを融着結合および冷却固化することにより、フィラメント3次元結合体を形成するフィラメント3次元結合体生成ステップと、
前記第一方向に対応するフィラメント3次元結合体の幅方向の複数位置で、各々の硬さ指数を測定する硬さ指数測定ステップと、
フィードバックされる前記測定の結果情報を用いて、前記形成されるフィラメント3次元結合体の硬さの変動が抑制されるように、前記扁平導流部に沿って前記第一方向へ並ぶように配設された各ヒーターの温度を制御する温度制御ステップと、
を含むことを特徴とするフィラメント3次元結合体の製造方法。
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