JP6565370B2 - 3D modeling apparatus, 3D modeling method, 3D modeling program, and information processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、立体造形装置、立体造形方法、立体造形プログラム、および情報処理装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus, a three-dimensional modeling method, a three-dimensional modeling program, and an information processing apparatus.
インクジェット方式を用いた立体造形装置が知られている。例えば、粉体を供給し、粉体の表面を均して粉体層を形成し、粉体層に対して造形液を吐出してドットを形成する、といった一連の処理を繰り返し実行することで、立体造形物を造形する立体造形装置が知られている。 A three-dimensional modeling apparatus using an inkjet method is known. For example, a series of processes such as supplying powder, leveling the surface of the powder to form a powder layer, and discharging the modeling liquid onto the powder layer to form dots are repeatedly executed. A three-dimensional modeling apparatus that models a three-dimensional model is known.
また、立体造形物の乾燥や焼結による変形を抑制するために、造形物の乾燥や焼結などによる変化量を用いて、立体造形物の造形に用いる印刷データを補正する技術が開示されている。そして、補正した印刷データを用いて立体造形物を造形する技術が開示されている。 Moreover, in order to suppress the deformation | transformation by drying and sintering of a three-dimensional molded item, the technique which correct | amends the printing data used for modeling of a three-dimensional molded item is disclosed using the variation | change_quantity by drying, sintering, etc. of a molded item. Yes. And the technique of modeling a three-dimensional molded item using the corrected printing data is disclosed.
しかし、粉体層に造形液を吐出する上記一連の処理を繰り返し実行することで立体造形物を造形した場合、造形された立体造形物の空間率が不均一となる場合がある。しかし、従来の技術では、立体造形物の空間率の不均一を抑制することは困難であった。 However, when the three-dimensional model is modeled by repeatedly executing the above-described series of processes for discharging the modeling liquid onto the powder layer, the spatial ratio of the modeled three-dimensional model may be uneven. However, with the conventional technology, it has been difficult to suppress non-uniformity in the spatial ratio of the three-dimensional structure.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、粉体を供給する供給部と、供給された粉体の表面を第1の方向に均すことによって平坦化させ、粉体層を形成する平坦化部と、前記粉体層の表面における造形対象物に応じた位置に造形液を吐出してドットを形成する吐出部と、前記粉体の供給、前記粉体層の形成、および前記造形液の吐出、の一連の処理を繰り返すように、前記供給部、前記平坦化部、および前記吐出部を制御することによって、前記造形対象物に対応する立体造形物を形成する制御部と、を備え、前記制御部は、前記立体造形物における、前記第1の方向、前記第1の方向に直交し且つ前記粉体層の厚み方向に一致する第3の方向、前記第1の方向および前記第3の方向に直交する第2の方向、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、前記造形液の吐出量および前記造形液の吐出間隔の少なくとも一方を調整する調整部を有する、立体造形装置である。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a supply unit for supplying powder, and the surface of the supplied powder is flattened by leveling in a first direction, whereby the powder A flattening part for forming a layer, a discharge part for discharging a modeling liquid to a position corresponding to a modeling object on the surface of the powder layer to form dots, supply of the powder, and formation of the powder layer And control of forming the three-dimensional model corresponding to the modeling object by controlling the supply unit, the flattening unit, and the discharge unit so as to repeat a series of processes of discharging the modeling liquid. A first direction, a third direction orthogonal to the first direction and coinciding with the thickness direction of the powder layer in the three-dimensional structure, the first And at least two of a second direction orthogonal to the third direction As the direction of the voidage matching, with an adjusting unit for adjusting at least one of the discharge gap in the discharge amount and the modeling liquid in the shaping mixture, a stereolithographic apparatus.
本発明によれば、立体造形物の空間率の不均一を抑制することができる、という効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to suppress the non-uniformity of the space ratio of the three-dimensional structure.
以下に添付図面を参照して、立体造形装置、立体造形方法、立体造形プログラム、および情報処理装置の実施の形態を詳細に説明する。 Embodiments of a three-dimensional modeling apparatus, a three-dimensional modeling method, a three-dimensional modeling program, and an information processing apparatus will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
図1は、立体造形装置10の一例を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of the three-
立体造形装置10は、造形装置12と、情報処理装置14と、UI(ユーザインタフェース)部36と、を備える。造形装置12とUI部36は、情報処理装置14にデータや信号授受可能に接続されている。
The three-
UI部36は、ユーザによる各種操作指示を受付けると共に、各種情報を表示する。UI部36は、例えば、キーボード、タッチパネル付のディスプレイ等である。なお、UI部36は、ユーザからの操作指示を受付ける操作部と、各種情報を表示する表示部と、を別体とした構成であってもよい。
The
情報処理装置14は、造形装置12を制御する。造形装置12は、情報処理装置14の制御によって、立体造形物を造形する。造形装置12は、供給部18と、平坦化部16と、吐出部26と、造形部22と、を備える。
The
供給部18は、造形部22へ供給する粉体20を貯留する。本実施の形態では、供給部18と造形部22とは、第1の方向(図1中、矢印X方向参照、以下、第1の方向Xと称する場合がある)に連続して配列されている。なお、本実施の形態では、第1の方向Xは、水平面における1つの方向であるものとして説明する。また、本実施の形態では、第1の方向Xは、連続して配列された供給部18および造形部22の内、供給部18側を上流側とし、造形部22側を下流側とする方向であるものとして説明する。
The
供給部18は、供給槽18Aと、ステージ18Cと、支持部材18Bと、を含む。供給槽18Aは、内側に粉体20を貯留する。供給槽18Aは、反鉛直方向(図1中、矢印ZA方向)に開口している。本実施の形態では、供給槽18Aは、造形部22における造形槽22A(詳細後述)の開口と同じ形状および同じ面積の開口を有し、造形部22に対して第1の方向Xに連続して配置されている。
The
供給槽18Aには、供給槽18A内の粉体20の貯留量が予め定めた量以下となったときに、所定量の粉体20が供給槽18A内に貯留されるように、別途設けられた粉体供給機構から粉体20が供給される。
The
ステージ18Cは、供給槽18Aの内側の底部を構成する。ステージ18Cは、支持部材18Bによって支持されている。支持部材18Bは、水平方向に対して直交する方向(図1中、矢印Z方向参照、以下、第3の方向Zと称する)に移動可能となるように、ステージ18Cを支持する。
The
本実施の形態では、支持部材18Bは、情報処理装置14の制御によって、ステージ18Cを反鉛直方向(図1中、矢印ZA方向参照)に予め定めた所定量ずつ移動させる。これによって、供給槽18Aの開口側に、供給槽18A内に貯留された粉体20の一部が突出した状態となる。なお、供給槽18Aに粉体供給機構から粉体を供給する場合、支持部材18Bは、情報処理装置14の制御によって、ステージ18Cを鉛直方向(図1中、矢印ZB方向)へ移動させればよい。
In the present embodiment, the
造形部22には、立体造形物が造形される。造形部22は、造形槽22Aと、支持部材22Bと、ステージ22Cと、を備える。
A three-dimensional model is modeled in the
造形槽22Aは、供給部18から供給された粉体20を貯留する。造形槽22A内に貯留された粉体20に造形液28が吐出されることで、造形槽22A内に立体造形物が造形される。造形槽22Aは、反鉛直方向(図1中、矢印ZA方向)に開口している。造形槽22Aの開口は、供給槽18Aの開口に対して第1の方向Xに連続して配置されている。
The
ステージ22Cは、造形槽22Aの内側の底部を構成する。ステージ22Cは、支持部材22Bによって支持されている。支持部材22Bは、第3の方向Zに移動可能となるように、ステージ22Cを支持する。
The
本実施の形態では、支持部材22Bは、情報処理装置14の制御によって、ステージ22Cを鉛直方向(図1中、矢印ZB方向参照)に予め定めた所定量ずつ移動させる。これによって、造形槽22Aの開口側に、供給部18から新たに供給される粉体20を保持するための空間が形成されることとなる。
In the present embodiment, the
平坦化部16は、供給槽18Aの開口における、供給部18と造形部22との配列方向である第1の方向Xに対して直交する方向(図1中、Y方向、以下、第2の方向Yと称する場合がある)に長い部材である。平坦化部16は、例えば、円柱状、板状である。
The
平坦化部16は、第1の方向Xの上流側および下流側に向かって往復移動可能に支持されている。平坦化部16は、情報処理装置14の制御によって、第1の方向Xの上流側および下流側に向かって往復移動する。本実施の形態では、平坦化部16は円柱状であり、長尺方向(第2の方向Y)を回転軸として回転しながら、第1の方向Xへ移動する場合を一例として説明する。なお、平坦化部16の移動速度(平坦化速度)および移動方向や回転方向は、情報処理装置14の制御によって制御され、可変である。
The flattening
平坦化部16は、供給部18より第1の方向Xの上流側を初期位置とし、情報処理装置14の制御によって、第1の方向Xの下流側へ向かって第1の方向Xに移動する。これにより、供給槽18Aの開口から突出した粉体20は、造形部22側へと供給され、造形部22に供給される。
The flattening
そして、さらに、平坦化部16は、情報処理装置14の制御によって、第1の方向Xの下流側へと移動する。これによって、平坦化部16は、造形部22に供給された粉体20の表面を第1の方向Xに均すことによって平坦化させ、層厚Jの粉体層24を造形槽22Aに形成する。
Further, the flattening
なお、平坦化部16は、供給部18より第1の方向Xの上流側から、造形部22より第1の方向Xの下流側へ移動することで、粉体層24を形成した後に、第1の方向Xの上流側へと移動し、上記基準位置に戻る。
The flattening
なお、本実施の形態では、供給部18は、造形部22へ供給する粉体20を貯留し、平坦化部16が第1の方向Xへ移動することで、供給部18に貯留された粉体20を造形部22へ供給すると共に、粉体層24を形成する場合を説明する。しかし、供給部18が造形部22へ粉体20を供給し、造形部22へ供給された粉体20の表面を平坦化部16が均すことで粉体層24を形成する構成であってもよい。
In the present embodiment, the
吐出部26は、粉体層24の表面における、造形対象物に応じた位置に造形液28を吐出してドット30を形成する。
The
吐出部26は、公知のインクジェット方式を用いた機構を備える。吐出部26は、第1の方向Xと、第2の方向Yと、第3の方向Zと、の各々に移動可能に支持されている。なお、吐出部26が吐出する造形液28の色は限定されない。また、吐出部26が吐出する造形液28の色は、1種類(1色)であってもよいし、複数種類(複数色)であってもよい。
The
吐出部26は、制御部14Cの制御によって、粉体層24の表面における、造形対象物に応じた位置に造形液28を吐出することで、ドット30を形成する。具体的には、吐出部26は、複数のノズルの各々から造形液28の液滴を吐出することで、ドット30を形成する。
The
なお、造形装置12は、吐出部26をメンテナンスするメンテナンス機構を更に備えた構成であってもよい。メンテナンス機構は、インクジェットヘッドをメンテナンスする公知の機構であればよい。
The
情報処理装置14は、粉体20の供給、粉体層24の形成、および造形液28の吐出、の一連の処理をこの順に繰り返すように、供給部18、平坦化部16、および吐出部26を制御することによって、造形対象物に対応する立体造形物を造形する。
The
ここで、粉体20は、粒子状または粉体状の基材の表面を被覆層で覆った構成である(詳細後述)。造形液28は、この被覆層を溶解させた後に固化させる機能を有する液体である(詳細後述)。
Here, the
このため、粉体層24における、造形液28が吐出されてドット30の形成された領域内の粉体20は、粉体20の被覆層の少なくとも一部が溶解して互いに結合する。そして、粉体層24の形成と造形液28によるドット30の形成が繰り返されることで、各粉体層24に形成されたドット30によるドット領域が連続して固化し、立体造形物として造形されることとなる。
For this reason, in the
図2は、上記一連の粉体20の供給、粉体層24の形成、および造形液28の吐出、の一連の処理の流れの一例を示す模式図である。この一連の処理は、情報処理装置14による制御によって行われる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a flow of a series of processes of supplying the series of
供給部18および平坦化部16によって粉体20が造形部22へ供給され、平坦化部16によって第1の方向Xに平坦化されることで、例えば、1層目の粉体層24(粉体層241)が形成される(図2(A)参照)。
The
すると、吐出部26が、粉体層241の表面における、造形対象物に応じた位置に造形液28を吐出する(図2(A))。これにより、粉体層241上には、造形液28によるドット30が形成される(図2(B)参照)。
Then, the
次に、情報処理装置14の制御によって、支持部材22Bが、ステージ22Cを鉛直方向(矢印ZB方向)に所定量移動させる(図2(C)参照)。これにより、造形槽22Aの開口側に、供給部18から新たに供給される粉体20を保持するための空間が形成されることとなる。なお、この所定量は、形成される粉体層24の層厚J以上の量であればよい。
Next, under the control of the
粉体層24の層厚Jは、例えば、吐出部26から吐出された1滴の造形液28が、1層の粉体層24の厚み方向の一端部から他端部まで浸透する厚みであればよい。層厚Jは、粉体20の種類、造形液28の種類、吐出部26の吐出特性、などによって異なる。層厚Jは、例えば、数十〜100μmである。
The layer thickness J of the
次に、情報処理装置14の制御によって、支持部材18Bがステージ18Cを反鉛直方向(矢印ZA方向)に予め定めた所定量移動させる。この所定量は、層厚Jの粉体層24を造形部22に形成するために必要な量の粉体20を、供給槽18Aの開口側に突出させることの可能な量であればよい。これによって、供給槽18Aの開口側には、供給槽18A内に貯留された粉体20の一部が突出した状態となる(図2(C)参照)。
Next, under the control of the
そして、平坦化部16が、情報処理装置14の制御によって、供給部18より第1の方向Xの上流側の初期位置から第1の方向Xの下流側へ向かって第1の方向Xに移動する。これにより、供給槽18Aの開口から突出した粉体20は、造形部22側へと供給され、造形部22に供給される(図2(C)、図2(D)参照)。
Then, the flattening
そして、さらに、平坦化部16が、第1の方向Xの下流側へと移動する。これによって、平坦化部16は、造形部22に供給された粉体20の表面を第1の方向Xに均すことによって平坦化させ、層厚Jの粉体層242を形成する(図2(D)参照)。これにより、前回の一連の処理によってドット30の形成された粉体層241上に、今回の一連の処理によって粉体層242が積層される。
Further, the flattening
そして、情報処理装置14は、図2(A)〜図2(D)の処理を繰り返すように、造形装置12を制御する。なお、情報処理装置14は、前回の一連の処理(図2(C)、図2(D)、図2(A)、図2(B)のこの順の一連の処理)によって粉体層24に形成されたドット30の表面が乾燥する前に、次の一連の処理によって新たな粉体層24の形成および該粉体層24への造形液28の吐出が行われるように、一連の処理の繰り返しのタイミングを制御する。
And the
情報処理装置14が上記一連の処理を繰り返すように造形装置12を制御することで、造形部22にはドット30の形成された粉体層24が積層され、粉体層24におけるドット30の形成された領域が結合し、立体造形物32として形成されることとなる。
By controlling the
次に、立体造形物32の造形の流れを、更に詳細に説明する。図3は、立体造形物の造形の流れの一例を示す模式図である。
Next, the flow of modeling the three-dimensional modeled
平坦化部16によって形成された粉体層241に造形液28が吐出されると、粉体層241にはドット301(ドット30)が形成される(図3(A)参照)。そして、ドット301の形成された粉体層241上に更に粉体層242が形成され(図3(B)参照)、粉体層242に造形液28が吐出されてドット302が形成される(図3(C)参照)。
When the
さらに、ドット302の形成された粉体層242上に粉体層243が形成され、粉体層243に造形液28が吐出されてドット303が形成される(図3(D)参照)。
Furthermore, the
各粉体層24(粉体層241〜粉体層243)の各々に吐出された造形液28によるドット30(ドット301〜ドット303)に含まれる粉体20は、粉体20の被覆層の少なくとも一部が溶解して互いに結合する。このため、粉体層24に形成されたドット30の表面が乾燥する前に、次の粉体層24の形成および該粉体層24へのドット30の形成が行われることで、各粉体層24に形成されたドット30によるドット領域は連続して固化した領域となる。この連続して固化した領域(図3では、ドット301〜ドット303による領域)が、立体造形物32となる。
The
なお、図3(A)〜図3(D)には、1つのドット30を粉体層24の厚み方向(第3の方向Z)に重ねて形成する場合を一例として示した。しかし、造形対象物に応じて、粉体層24の水平方向(第1の方向Xおよび第2の方向Yによる平面)に沿って複数のドット30を形成してもよい。
3A to 3D show an example in which one
図4は、立体造形装置10によって造形された立体造形物32の一例を示す模式図である。立体造形物32は、複数の粉体層24(粉体層241〜粉体層245)の各々に造形液28が吐出されることで、各粉体層24における造形液28の吐出されたドット30のドット領域が結合することで造形される。このため、立体造形物32は、第1の方向Xに均すことによって形成された複数の粉体層24(粉体層241〜粉体層245)を、粉体層24の厚み方向である第3の方向Zに積層し、各粉体層24に吐出された造形液28によるドット30によって形成されたものである。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of the three-
このため、従来では、造形された立体造形物32における、第1の方向X、第2の方向Y、および第3の方向Zの少なくとも1つの空間率は、他の方向の空間率とは異なるものとなる場合がある。
For this reason, conventionally, at least one space ratio in the first direction X, the second direction Y, and the third direction Z in the three-dimensional modeled
空間率とは、単位面積あたりの空間の占める割合を示す。言い換えると、空間率は、100%から密度を減算した値である。すなわち、空間率10%は、密度90%と同じ意味である。空間率は、例えば、立体造形物32の断面を電子顕微鏡などで観察することで、求めることができる。
The space ratio indicates a ratio of space per unit area. In other words, the space ratio is a value obtained by subtracting the density from 100%. That is, a space ratio of 10% has the same meaning as a density of 90%. The space ratio can be obtained, for example, by observing a cross section of the three-
図5は、立体造形物32における、第1の方向Xと第2の方向YによるXY平面の空間率の一例を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of the space ratio of the XY plane in the three-
立体造形物32の造形時には、平坦化部16が第1の方向Xに粉体層24を均すことによって粉体層24を形成する。このため、造形された立体造形物32における第1の方向Xの空間率と、第2の方向Yの空間率と、は異なるものとなる場合がある。
At the time of modeling the three-
例えば、立体造形物32における、平坦化部16が粉体層24を均す方向である第1の方向Xの空間率が、第2の方向Yに比べて大きくなる場合がある。この空間率や空間率の差は、例えば、造形条件に依存する(詳細後述)。
For example, the spatial ratio in the first direction X, which is the direction in which the flattening
図6は、立体造形物32における、第3の方向Zの空間率の一例を示す説明図である。本実施の形態では、第3の方向Zの空間率とは、立体造形物32における粉体層24の層間に相当する第1領域Aの第3の方向Zの空間率を示す。粉体層24の層間とは、粉体層24の厚み方向に隣接する粉体層24間の領域である。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of the spatial ratio in the third direction Z in the three-
立体造形物32の造形時には、1層の粉体層24を形成する度に造形液28を吐出してドット30を形成する一連の処理を繰り返す。このため、造形された立体造形物32における、粉体層24の層間(第3の方向Zに隣接する粉体層24の層間)に相当する第1領域Aの空間率が、他の領域に比べて大きくなる場合がある。
At the time of modeling the three-
このため、従来では、造形した立体造形物32における、第1の方向Xの空間率、第2の方向Yの空間率、および第3の方向Zの空間率の内、少なくとも1つの方向の空間率が、他の空間率とは不一致となる場合があった。
For this reason, conventionally, the space in at least one direction among the space ratio in the first direction X, the space ratio in the second direction Y, and the space ratio in the third direction Z in the three-dimensional modeled
そこで、本実施の形態の立体造形装置10では、立体造形物32の空間率を調整するために、情報処理装置14が特有の制御を行う。
Therefore, in the three-
図7は、本実施の形態の立体造形装置10の機能ブロック図である。立体造形装置10は、UI部36と、記憶部38と、情報処理装置14と、造形装置12と、を備える。UI部36、記憶部38、および造形装置12は、情報処理装置14にデータや信号授受可能に接続されている。記憶部38は、各種データを記憶する。
FIG. 7 is a functional block diagram of the three-
情報処理装置14は、CPU(Central Processing Unit)などを含んで構成されるコンピュータであり、立体造形装置10全体を制御する。なお、情報処理装置14は、汎用のCPU以外で構成してもよい。例えば、情報処理装置14は、回路などで構成してもよい。
The
情報処理装置14は、受付部14Aと、取得部14Bと、制御部14Cと、を含む。受付部14A、取得部14B、および制御部14Cの一部またはすべては、例えば、CPUなどの処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、IC(Integrated Circuit)などのハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。
The
制御部14Cは、粉体20の供給、粉体層24の形成、および造形液28の吐出、の一連の処理を繰り返すように、供給部18、平坦化部16、および吐出部26を制御する。制御部14Cの制御によって、造形対象物に対応する立体造形物32が造形される。
The control unit 14C controls the
詳細には、制御部14Cは、造形対象物を示す画像データから、造形装置12で立体造形物32を造形可能な印刷データを生成する。印刷データの生成には、公知の方法を用いればよい。制御部14Cは、外部装置などから通信回線を介して画像データを取得してもよいし、記憶部38から画像データを取得してもよい。そして、制御部14Cは、取得した画像データを用いて印刷データを生成すればよい。
Specifically, the control unit 14C generates print data capable of modeling the three-dimensional modeled
制御部14Cは、印刷データを用いて、印刷データに応じて上記一連の処理を繰り返すように造形装置12を制御することで、造形対象物に対応する立体造形物32を造形するように造形装置12を制御する。
The control unit 14C uses the print data to control the
具体的には、制御部14Cは、上記一連の処理において、造形対象物を形成するための印刷データに応じて、粉体層24の表面における造形対象物に応じた位置に造形液28を吐出してドット30を形成するように吐出部26を制御する。これによって、積層される複数の粉体層24の各々における、印刷データによって示される造形対象物に応じた領域に造形液28が吐出され、立体造形物32が造形されることとなる。
Specifically, the control unit 14C discharges the
ここで、制御部14Cが、一連の処理において、印刷データに応じて造形装置12を制御すると、造形される立体造形物32の空間率は、上述したように不均一となる場合がある(図5および図6参照)。
Here, when the control unit 14C controls the
詳細には、印刷データに応じて造形液28が吐出されることで造形された立体造形物32の空間率は、造形条件によって異なるものとなる場合がある。
Specifically, the spatial rate of the three-dimensional modeled
造形条件は、例えば、平坦化部16による粉体層24の平坦化速度、造形液28の吐出環境、粉体層24の一層あたりの層厚、粉体20の種類、の少なくとも1つを含む。
The modeling conditions include, for example, at least one of a flattening speed of the
平坦化部16による粉体層24の平坦化速度は、粉体層24を均して粉体層24を形成するときの平坦化部16の第1の方向Xの移動速度である。この平坦化速度によって、立体造形物32の、第2の方向Yに対する第1の方向Xの空間率が変動する。
The flattening speed of the
造形液28の吐出環境は、上記一連の処理において吐出部26が造形液28を吐出するときの、温度や湿度である。
The discharge environment of the
粉体20の種類は、粉体層24を構成する基材を被覆する被覆層の種類、被覆層の厚み、基材の被覆層による被覆率、粉体20の平均粒子径、などである。
The types of the
そこで、本実施の形態では、制御部14Cは、調整部14Dを含む。調整部14Dは、立体造形物32における、第1の方向X、第2の方向Y、および第3の方向Zの少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整する。なお、“空間率が一致する”とは、空間率の違いが±5%の範囲内であることを示す。
Therefore, in the present embodiment, control unit 14C includes
第1の方向Xは、上述したように、平坦化部16が粉体層24を均す方向である。第3の方向Zは、第1の方向Xに直交し、且つ粉体層24の厚み方向に一致する方向である。第2の方向Yは、第1の方向Xおよび第3の方向Zに直交する方向である。第1の方向Xと第2の方向YによるXY平面は、粉体層24の表面に一致する。
As described above, the first direction X is a direction in which the flattening
本実施の形態では、調整部14Dは、立体造形物32における、第1の方向X、第2の方向Y、および第3の方向Zの少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、印刷データを補正することで、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整する。
In the present embodiment, the
調整部14Dは、造形する対象の立体造形物32である、造形対象物の空間情報を用いて、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整することが好ましい。
It is preferable that the
空間情報は、造形対象物の第1の方向Xの空間率、および造形対象物の第2の方向Yの空間率、を少なくとも含む。なお、空間情報は、造形対象物の第1の方向Xの空間率、造形対象物の第2の方向Yの空間率、および、造形対象物における粉体層24の層間に相当する第1領域Aの第3の方向Zの空間率、を含むことが好ましい。
The spatial information includes at least a space ratio in the first direction X of the modeling object and a space ratio in the second direction Y of the modeling object. Note that the spatial information includes a space ratio in the first direction X of the modeling object, a space ratio in the second direction Y of the modeling object, and a first region corresponding to the interlayer of the
空間情報は、取得部14Bで取得すればよい。取得部14Bは、空間情報を取得する。取得部14Bは、UI部36から空間情報を取得してもよいし、記憶部38から空間情報を取得してもよい。また、取得部14Bは、外部装置から通信回線を介して空間情報を取得してもよい。
Spatial information may be acquired by the acquisition unit 14B. The acquisition unit 14B acquires spatial information. The acquisition unit 14B may acquire the spatial information from the
例えば、ユーザは、UI部36を操作することで、造形対象の立体造形物32である造形対象物の空間情報を入力する。この場合、取得部14Bは、UI部37から空間情報を取得する。
For example, the user operates the
また、記憶部38に予め空間情報を記憶し、取得部14Bは記憶部38から空間情報を読取ることで、空間情報を取得してもよい。
Further, spatial information may be stored in advance in the
なお、上述したように、立体造形物32の空間率は、造形条件によって異なる。このため、取得部14Bは、造形条件に応じた空間情報を取得することが好ましい。
As described above, the space ratio of the three-
この場合、記憶部38は、造形情報と空間情報とを対応づけた条件情報を予め記憶する。図8は、条件情報40のデータ構成の一例を示す模式図である。
In this case, the
条件情報40は、造形条件と、空間情報と、を対応づけたものである。図8には、空間情報が、第1の方向Xの空間率と、第2の方向Yの空間率と、第3の方向Zの空間率と、を含む場合を示した。
The
立体造形装置10では、例えば、異なる造形条件の各々で立体造形物32を造形する。そして、ユーザは、各立体造形物32の各々における、第1の方向X、第2の方向Y、第3の方向Zの各々の空間率を、電子顕微鏡などを用いて測定する。そして、ユーザは、UI部36を操作することで、測定結果である空間情報を、対応する造形条件に対応づけてUI部36に登録する。これにより、記憶部38は、予め条件情報40を記憶すればよい。
In the three-
図7に戻り、受付部14Aは、造形条件を受け付ける。例えば、ユーザは、UI部36を操作することで、造形対象の立体造形物32(造形対象物)の造形条件を入力する。受付部14Aは、UI部36から造形条件を受け付ける。なお、造形条件の内、センサなどで検出可能な項目については、受付部14Aは、該センサから造形条件を受け付けてもよい。この場合、立体造形装置10に、造形条件を検出可能な公知のセンサを設けた構成とすればよい。
Returning to FIG. 7, the receiving
そして、取得部14Bは、受付部14Aで受付けた造形条件に対応する空間情報を、条件情報40(図8参照)から読取ることによって、空間情報を取得すればよい。 And the acquisition part 14B should just acquire space information by reading the space information corresponding to the modeling conditions received in 14 A of reception parts from the condition information 40 (refer FIG. 8).
調整部14Dは、例えば、取得部14Bで取得した空間情報によって示される第1の方向Xの空間率および第2の方向Yの空間率が、予め定めた基準空間率となるように、第1の方向Xへの造形液28の吐出間隔、第2の方向Yへの造形液28の吐出間隔、および造形液28の1回の吐出あたりの吐出量、の少なくとも1つを調整する。
For example, the
基準空間率は、予め設定し、記憶部38に記憶すればよい。基準空間率は、ユーザによるUI部36の操作指示によって適宜変更可能としてもよい。
The reference space ratio may be set in advance and stored in the
基準空間率としては、例えば、造形される立体造形物32が予め定めた強度を実現するために必要な空間率を予め定めればよい。
As the reference space ratio, for example, a space ratio necessary for realizing the predetermined strength of the three-
なお、空間情報が、第1の方向Xの空間率と第2の方向Yの空間率を含む場合、基準空間率は、第1の方向Xの空間率および第2の方向Yの空間率の内、小さい方の空間率であることが好ましい。例えば、空間情報に含まれる、第1の方向Xの空間率が第2の方向Yより大きい場合、該空間情報に含まれる第2の方向Yの空間率を基準空間率とすることが好ましい。 In addition, when the spatial information includes the spatial rate in the first direction X and the spatial rate in the second direction Y, the reference spatial rate is the spatial rate in the first direction X and the spatial rate in the second direction Y. Of these, the smaller space ratio is preferable. For example, when the spatial rate in the first direction X included in the spatial information is larger than the second direction Y, the spatial rate in the second direction Y included in the spatial information is preferably set as the reference spatial rate.
また、空間情報が、第1の方向Xの空間率と、第2の方向Yの空間率と、第3の方向Zの空間率と、を含む場合、基準空間率は、これらの空間率の内の最も小さい空間率であることが好ましい。 In addition, when the spatial information includes a spatial rate in the first direction X, a spatial rate in the second direction Y, and a spatial rate in the third direction Z, the reference spatial rate is determined based on these spatial rates. Of these, the smallest space ratio is preferable.
例えば、第1の方向Xの空間率、第2の方向Yの空間率、および第3の方向Zの空間率の内、第2の方向Yの空間率が最も小さい場合、第2の方向Yの空間率を基準空間率とすることが好ましい。なお、空間情報によって示される第1の方向X、第2の方向Yの内の空間率、および第3の方向Zの空間率の内、何れか1つの空間率を基準空間率として定めてもよい。 For example, when the space ratio in the second direction Y is the smallest among the space ratio in the first direction X, the space ratio in the second direction Y, and the space ratio in the third direction Z, the second direction Y It is preferable that the space ratio is a reference space ratio. Note that any one of the spatial ratio in the first direction X and the second direction Y indicated by the spatial information and the spatial ratio in the third direction Z may be determined as the reference spatial ratio. Good.
空間情報が、第1の方向Xの空間率と、第2の方向Yの空間率と、を含むと仮定する。この場合、調整部14Dは、空間情報によって示される第1の方向Xおよび第2の方向Yの内の空間率の小さい一方の方向の空間率を、基準空間率として把握する。例えば、第1の方向Xの空間率が、第2の方向Yの空間率より大きいと仮定する。この場合、調整部14Dは、空間率の小さい方向である、第2の方向Yの空間率を、基準空間率として把握する。
It is assumed that the spatial information includes a spatial ratio in the first direction X and a spatial ratio in the second direction Y. In this case, the
そして、調整部14Dは、把握した一方の方向(例えば、空間率の小さい第2の方向Y)に連続してドット30を形成した時のドット間隔に比べて、他方の方向(例えば、空間率の大きい第1の方向X)に連続してドット30を形成したときのドット間隔が狭くなるように、造形液28の吐出間隔および吐出量の少なくとも一方を調整する。
Then, the
例えば、調整部14Dは、他方の方向(例えば、空間率の大きい第1の方向X)に吐出する造形液28の吐出間隔を印刷データに示される間隔より狭くする調整、および、造形液28の吐出量を印刷データに示される量より多くする調整、の少なくとも一方を行う。ドット間隔を狭める量や、吐出量は、空間情報に応じて調整すればよい。
For example, the
すなわち、調整部14Dは、このような吐出量および吐出間隔が実現されるように、印刷データを補正する。
That is, the
これによって、調整部14Dは、立体造形物32における第1の方向Xの空間率と第2の方向Yの空間率が基準空間率となるように調整する。
As a result, the
なお、調整部14Dは、空間情報によって示される第3の方向Zの空間率(すなわち、造形対象物における粉体層24の層間に相当する第1領域Aの第3の方向Zの空間率)が、基準空間率と一致するように、更に調整することが好ましい。この場合、調整部14Dは、一連の処理において、粉体層24の表面における印刷データに応じて吐出したドット30上に更に、空間情報に応じた吐出量の造形液28を吐出するように、造形液28の吐出量を調整する。この調整により、調整部14Dは、第3の方向Zの空間率が基準空間率となるように更に調整する。
Note that the adjusting
例えば、空間情報が、造形対象物の第1の方向Xの空間率、造形対象物の第2の方向Yの空間率、および、第3の方向Zの空間率(すなわち、造形対象物における粉体層24の層間に相当する第1領域Aの第3の方向Zの空間率)、を含むと仮定する。この場合、調整部14Dは、空間情報によって示される第1の方向Xの空間率、第2の方向Yの空間率、および第3の方向Zの空間率の内、最も小さい空間率を基準空間率として把握する。例えば、調整部14Dが、第2の方向Yの空間率を基準空間率として把握したと仮定する。
For example, the spatial information includes a space ratio in the first direction X of the modeling object, a space ratio in the second direction Y of the modeling object, and a space ratio in the third direction Z (that is, powder in the modeling object). It is assumed that the first region A corresponds to the space between the body layers 24 in the third direction Z). In this case, the
そして、調整部14Dは、上記と同様にして、第1の方向Xおよび第2の方向Yの空間率を調整する。そして、調整部14Dは、一連の処理において、粉体層24の表面における印刷データに応じて吐出したドット30上に更に、空間情報に応じた吐出量の造形液28を吐出するように、造形液28の吐出量を調整する。この調整により、調整部14Dは、第3の方向Zの空間率が基準空間率となるように更に調整する。
And
このため、調整部14Dの調整によって、各粉体層24には、印刷データに応じたドット30が形成されると共に、粉体層24の層間には、先に形成された粉体層24のドット30上に更に造形液28が吐出される。
For this reason, by adjustment of the
調整部14Dが、各粉体層24の層間に吐出する造形液28の吐出量は、空間情報に応じて調整すればよい。
What is necessary is just to adjust the discharge amount of the
すなわち、調整部14Dは、このような吐出量および吐出間隔が実現されるように、印刷データを補正する。
That is, the
これによって、調整部14Dは、立体造形物32における第1の方向Xの空間率と、第2の方向Yの空間率と、第3の方向Zの空間率と、が基準空間率となるように調整する。
Accordingly, the
空間情報に応じた吐出量や吐出間隔の調整値は、調整値を定めた管理情報を予め記憶部38に記憶すればよい。そして、調整部14Dは、管理情報に規定された空間率に対応する調整値に応じて、吐出量および吐出間隔を調整することで、印刷データを補正すればよい。
For the adjustment value of the discharge amount and the discharge interval according to the spatial information, management information defining the adjustment value may be stored in the
図9は、管理情報50のデータ構成の一例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a data configuration of the
例えば、記憶部38は、値の異なる基準空間率の各々ごとに、対応する管理情報50を予め記憶する。図9には、基準空間率10%に対応する、管理情報50のデータ構成の一例を示した。
For example, the
管理情報50は、第1の管理情報46(図9(A)参照)と、第2の管理情報48(図9(B)参照)と、を含む。
The
第1の管理情報46は、空間率と、吐出間隔の調整値と、を対応づけたデータである。第1の管理情報46に規定されている空間率は、第1の方向Xの空間率および第2の方向Yの空間率の内、基準空間率とは異なる空間率を示す方向の、空間率である。
The
このため、第1の方向Xと第2の方向Yの内、空間率が小さい方を基準空間率とする場合、第1の管理情報46に規定される空間率は、空間率が大きい方の方向の空間率(例えば、第1の方向Xの空間率)を示すものとなる。
For this reason, in the case where the smaller one of the first direction X and the second direction Y is used as the reference spatial rate, the spatial rate defined in the
言い換えると、第1の管理情報46に規定されている空間率は、第1の方向Xと第2の方向Yの内、吐出間隔を調整する方向の空間率を示すものである。
In other words, the space ratio defined in the
例えば、吐出間隔を調整する方向(例えば、空間率の大きい第1の方向X)の空間率が30%である場合、調整部14Dは、該第1の方向Xの造形液28の吐出間隔を、印刷データに示される間隔に対して60%の間隔に狭めるように、吐出間隔および吐出量の少なくとも一方を調整する。すなわち、調整部14Dは、第1の方向Xに形成されるドット30の間隔が、このような間隔となるように、印刷データを補正する。
For example, when the space ratio in the direction in which the discharge interval is adjusted (for example, the first direction X having a large space ratio) is 30%, the
なお、この場合、調整部14Dは、該第1の方向Xに連続してドット30を形成したときの吐出間隔を、第2の方向Yに連続してドット30を記録したときの吐出間隔の60%の間隔となるように、印刷データを補正してもよい。
In this case, the adjusting
また、例えば、吐出間隔を調整する対象の方向(例えば、空間率の大きい第1の方向X)の空間率が20%である場合、調整部14Dは、該第1の方向Xの造形液28の吐出間隔を、印刷データに示される間隔の80%の間隔に狭めるように、吐出間隔および吐出量の少なくとも一方を調整する。すなわち、調整部14Dは、第1の方向Xに形成されるドット30の間隔が、このような間隔となるように、印刷データを補正する。
Further, for example, when the space ratio in the target direction for adjusting the discharge interval (for example, the first direction X having a large space ratio) is 20%, the adjusting
なお、この場合、調整部14Dは、該第1の方向Xに連続してドット30を形成したときの吐出間隔を、第2の方向Yに連続してドット30を記録したときの吐出間隔の80%の間隔となるように、印刷データを補正してもよい。
In this case, the adjusting
第2の管理情報48は、第3の方向Zの空間率と、粉体層24間に吐出する造形液28の吐出量と、を対応づけたデータである。図9(B)には、基準空間率が10%である場合の、第2の管理情報48のデータ構成の一例を示した。
The
例えば、第3の方向Zの空間率が30%である場合、調整部14Dは、印刷データに応じて粉体層24に形成されたドット30上に、該ドット30の形成に用いた吐出量の造形液28を2回吐出した後に、次の粉体層24を形成するように、印刷データを補正する。
For example, when the space ratio in the third direction Z is 30%, the adjusting
また、例えば、第3の方向Zの空間率が20%である場合、調整部14Dは、印刷データに応じて粉体層24に形成されたドット30上に、該ドット30の形成に用いた吐出量の造形液28を1回吐出した後に、次の粉体層24を形成するように、印刷データを補正する。
For example, when the space ratio in the third direction Z is 20%, the
このように、調整部14Dは、空間情報に応じて印刷データを補正することで、立体造形物32における、第1の方向X、第2の方向Y、および第3の方向Zの少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整する。
As described above, the
次に、本実施の形態の情報処理装置14で実行する造形処理の手順を説明する。図10は、造形処理の手順の一例を示すフローチャートである。
Next, the procedure of the modeling process performed with the
まず、制御部14Cが造形対象物を示す画像データを取得する(ステップS200)。次に、制御部14Cは、ステップS200で取得した画像データから、印刷データを生成する(ステップS202)。 First, the control unit 14C acquires image data indicating a modeling target (step S200). Next, the control unit 14C generates print data from the image data acquired in step S200 (step S202).
次に、受付部14Aが造形条件を受け付ける(ステップS204)。取得部14Bは、ステップS204で受け付けた造形条件に対応する空間情報を記憶部38の条件情報40から読取ることで、空間情報を取得する(ステップS206)。
Next, the receiving unit 14A receives the modeling conditions (step S204). The acquisition unit 14B acquires the spatial information by reading the spatial information corresponding to the modeling condition received in step S204 from the
次に、調整部14Dが基準空間率を把握する(ステップS208)。本処理ルーチンでは、空間情報が、第1の方向Xの空間率と、第2の方向Yの空間率と、第3の方向Zの空間率と、を含むと仮定する。この場合、調整部14Dは、空間情報によって示される第1の方向X、第2の方向Yの内の空間率、および第3の方向Zの空間率の内、最も小さい空間率を、基準空間率として把握する。
Next, the
なお、上述したように、調整部14Dは、予め定めた空間率を基準空間率として把握してもよい。また、調整部14Dは、調整部14Dは、空間情報によって示される第1の方向X、第2の方向Yの内の空間率、および第3の方向Zの空間率の内、何れか1つの空間率を基準空間率として定めても良い。
As described above, the
次に、調整部14Dは、第1の方向Xの吐出間隔の調整値を決定する(ステップS210)。調整部14Dは、ステップS206で取得した空間情報に含まれる、第1の方向Xの空間率が、ステップS208で把握した基準空間率となるように、第1の方向Xの吐出間隔を調整するための調整値を決定する。
Next, the
例えば、調整部14Dは、ステップS208で把握した基準空間率に対応する管理情報50(図9参照)を記憶部38から読取る。そして、調整部14Dは、読取った管理情報50に含まれる第1の管理情報46から、第1の方向Xの空間率と一致する空間率に対応する吐出間隔の調整値を読取ることで、調整値を決定すればよい。
For example, the
次に、調整部14Dは、第2の方向Yの吐出間隔の調整値を決定する(ステップS212)。調整部14Dは、ステップS206で取得した空間情報に含まれる、第2の方向Yの空間率が、ステップS208で把握した基準空間率となるように、第2の方向Yの吐出間隔を調整するための調整値を決定する。
Next, the
例えば、調整部14Dは、ステップS208で把握した基準空間率に対応する管理情報50(図9参照)を記憶部38から読取る。そして、調整部14Dは、読取った管理情報50に含まれる第1の管理情報46から、第2の方向Yの空間率と一致する空間率に対応する吐出間隔の調整値を読取ることで、調整値を決定すればよい。
For example, the
次に、調整部14Dは、第3の方向Zの空間率に対応する、粉体層24間に吐出する造形液28の吐出量を決定する(ステップS214)。
Next, the adjusting
調整部14Dは、ステップS206で取得した空間情報に含まれる、第3の方向Zの空間率が、ステップS208で把握した基準空間率となるように、粉体層24間に吐出する造形液28の吐出量を決定する。
The
例えば、調整部14Dは、ステップS208で把握した基準空間率に対応する管理情報50(図9参照)を記憶部38から読取る。そして、調整部14Dは、読取った管理情報50に含まれる第2の管理情報48から、第3の方向Zの空間率に対応する、粉体層24間に吐出する造形液28の吐出量を読取ることで、粉体層24間の吐出量を決定すればよい。
For example, the
次に、調整部14Dは、ステップS210で決定した第1の方向Xの吐出間隔の調整値、ステップS212で決定した第2の方向Yの吐出間隔の調整値、およびステップS214で決定した粉体層24間に吐出する造形液28の吐出量を用いて、ステップS202で生成した印刷データを補正する(ステップS216)。
Next, the adjusting
すなわち、調整部14Dは、印刷データを補正することで、立体造形物32における、第1の方向X、第2の方向Y、および第3の方向Zの少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整する。
That is, the
そして、調整部14Dは、補正した印刷データを造形装置12へ出力する(ステップS218)。すなわち、調整部14Dは、該補正した印刷データを用いて立体造形物32を造形するように造形装置12を制御する。そして、本ルーチンを終了する。
Then, the
ステップS218の処理によって、造形装置12は、補正後の印刷データを用いて立体造形物32を造形する。このため、造形装置12は、第1の方向X、第2の方向Y、および第3の方向Zの少なくとも2つの方向の空間率が一致する立体造形物32を造形することができる。
By the processing in step S218, the
以上説明したように、本実施の形態の立体造形装置10は、供給部18と、平坦化部16と、吐出部26と、制御部14Cと、を備える。供給部18は、粉体20を供給する。平坦化部16は、供給された粉体20の表面を第1の方向Xに均すことによって平坦化させ、粉体層24を形成する。吐出部26は、粉体層24の表面における造形対象物に応じた位置に造形液28を吐出してドット30を形成する。
As described above, the three-
制御部14Cは、粉体20の供給、粉体層24の形成、および造形液28の吐出、の一連の処理を繰り返すように、供給部18、平坦化部16、および吐出部26を制御することによって、造形対象物に対応する立体造形物32を形成する。制御部14Cは、調整部14Dを備える。調整部14Dは、立体造形物32における、第1の方向X、第1の方向Xに直交し且つ粉体層24の厚み方向に一致する第3の方向Z、第1の方向Xおよび第3の方向Zに直交する第2の方向Y、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整する。
The control unit 14C controls the
このように、本実施の形態の立体造形装置10は、調整部14Dが、立体造形物32における第1の方向Xの空間率、第2の方向Yの空間率、および第3の方向Zの空間率の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整する。
As described above, in the three-
従って、本実施の形態の立体造形装置10では、立体造形物32の空間率の不均一を抑制することができる。
Therefore, in the three-dimensional model |
なお、立体造形装置10は、取得部14Bを含むことが好ましい。取得部14Bは、造形対象物の第1の方向Xの空間率、および造形対象物の第2の方向Yの空間率、を示す空間情報を取得する。調整部14Dは、空間情報によって示される第1の方向Xの空間率および第2の方向Yの空間率が、予め定めた基準空間率となるように、第1の方向Xへの造形液28の吐出間隔、第2の方向Yへの造形液28の吐出間隔、および造形液28の1回の吐出あたりの吐出量、の少なくとも1つを調整してもよい。
Note that the three-
基準空間率は、第1の方向Xの空間率および第2の方向Yの空間率の内、小さい方の空間率であることが好ましい。 The reference space ratio is preferably the smaller one of the space ratio in the first direction X and the space ratio in the second direction Y.
調整部14Dは、空間情報によって示される第1の方向Xおよび第2の方向Yの内の空間率の小さい一方の方向に連続してドットを形成した時のドット間隔に比べて、他方の方向に連続してドットを形成したときのドット間隔が狭くなるように、該他方の方向への造形液28の吐出間隔および造形液28の1回の吐出あたりの吐出量の少なくとも一方を空間情報に応じて調整する。これによって、調整部14Dは、立体造形物32における第1の方向Xの空間率と第2の方向Yの空間率が基準空間率となるように調整する。
The
また、空間情報は、造形対象物の第1の方向Xの空間率、造形対象物の第2の方向Yの空間率、および、造形対象物における粉体層24の層間に相当する第1領域Aの第3の方向Zの空間率を含むことが好ましい。制御部14Cは、一連の処理において、造形対象物を形成するための印刷データに応じて、粉体層24の表面における造形対象物に応じた位置に造形液28を吐出してドット30を形成するように吐出部26を制御する。調整部14Dは、空間情報によって示される第3の方向Zの空間率が、基準空間率と一致するように、一連の処理において、粉体層24の表面における印刷データに応じて吐出したドット30上に更に、空間情報に応じた吐出量の造形液28を吐出するように、造形液28の吐出量を調整する。この調整によって、調整部14Dは、第3の方向Zの空間率が基準空間率となるように更に調整する。
Further, the spatial information includes a space ratio in the first direction X of the modeling object, a space ratio in the second direction Y of the modeling object, and a first region corresponding to the interlayer of the
また、基準空間率は、第1の方向Xの空間率、第2の方向Yの空間率、および第3の方向Zの空間率の内、最も小さい空間率であることが好ましい。 The reference spatial ratio is preferably the smallest spatial ratio among the spatial ratio in the first direction X, the spatial ratio in the second direction Y, and the spatial ratio in the third direction Z.
記憶部38は、空間情報と、造形条件と、を対応づけた条件情報40を記憶する。受付部14Aは、造形対象物の造形条件を受け付ける。取得部14Bは、受付けた造形条件に対応する空間情報を条件情報40から読取ることによって、空間情報を取得することが好ましい。
The
造形条件は、平坦化部16による平坦化速度と、造形液28の吐出環境と、粉体層24の1層あたりの層厚と、粉体20の種類と、の少なくとも1つを含むことが好ましい。
The modeling conditions may include at least one of a flattening speed by the flattening
また、本実施の形態の立体造形方法は、立体造形装置10で実行する立体造形方法であり、制御ステップを含む。制御ステップは、粉体20の供給、粉体層24の形成、および造形液28の吐出、の一連の処理を繰り返すように、供給部18、平坦化部16、および吐出部26を制御することによって、造形対象物に対応する立体造形物32を形成するステップである。すなわち、制御ステップは、調整ステップを含む。調整ステップは、立体造形物32における、第1の方向X、第1の方向Xに直交し且つ粉体層24の厚み方向に一致する第3の方向Z、第1の方向Xおよび第3の方向Zに直交する第2の方向Y、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整するステップである。
Moreover, the three-dimensional modeling method of this Embodiment is a three-dimensional modeling method performed with the three-
また、本実施の形態の立体造形プログラムは、造形装置12を制御するコンピュータ(情報処理装置14)に実行させる立体造形プログラムであり、制御ステップを含む。制御ステップは、粉体20の供給、粉体層24の形成、および造形液28の吐出、の一連の処理を繰り返すように、供給部18、平坦化部16、および吐出部26を制御することによって、造形対象物に対応する立体造形物32を形成するステップである。すなわち、制御ステップは、調整ステップを含む。調整ステップは、立体造形物32における、第1の方向X、第1の方向Xに直交し且つ粉体層24の厚み方向に一致する第3の方向Z、第1の方向Xおよび第3の方向Zに直交する第2の方向Y、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整するステップである。
In addition, the three-dimensional modeling program of the present embodiment is a three-dimensional modeling program that is executed by a computer (information processing apparatus 14) that controls the
また、本実施の形態の情報処理装置14は、造形装置12を制御する。情報処理装置14は、制御部14Cを備える。制御部14Cは、粉体20の供給、粉体層24の形成、および造形液28の吐出、の一連の処理を繰り返すように、供給部18、平坦化部16、および吐出部26を制御することによって、造形対象物に対応する立体造形物32を形成する。制御部14Cは、調整部14Dを備える。調整部14Dは、立体造形物32における、第1の方向X、第1の方向Xに直交し且つ粉体層24の厚み方向に一致する第3の方向Z、第1の方向Xおよび第3の方向Zに直交する第2の方向Y、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整する。
Further, the
次に、本実施の形態で用いる粉体20および造形液28について、具体的に説明する。
Next, the
<粉体>
粉体20は、粒子状の基材の表面を被覆層で覆った構成である。なお、粉体20は、更に他の成分などを含んだ構成であってもよい。
<Powder>
The
―基材―
まず、基材について説明する。基材は、粉末状または粒子状である。基材の材質は、例えば、金属、セラミックス、カーボン、ポリマー、木材、生体親和材料、砂などである。より強度の高い立体造形物32を製造する観点からは、基材には、焼結処理の可能な金属や、セラミックスを用いることが好ましい。
-Base material-
First, the base material will be described. The substrate is in the form of powder or particles. Examples of the material of the base material include metals, ceramics, carbon, polymers, wood, biocompatible materials, and sand. From the viewpoint of manufacturing the three-
金属は、例えば、ステンレス(SUS)鋼、鉄、銅、チタン、銀などである。ステンレス(SUS)鋼は、例えば、SUS316Lなどである。セラミックスは、例えば、金属酸化物などである。具体的には、セラミックスは、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al2O3)、ジルコニア(ZrO2)、チタニア(TiO2)などである。カーボンは、例えば、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、フラーレンなどである。 Examples of the metal include stainless steel (SUS) steel, iron, copper, titanium, and silver. The stainless steel (SUS) is, for example, SUS316L. The ceramic is, for example, a metal oxide. Specifically, the ceramic is silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), titania (TiO 2 ), or the like. Examples of the carbon include graphite, graphene, carbon nanotube, carbon nanohorn, and fullerene.
ポリマーは、例えば、水に不溶な公知の樹脂などである。木材は、例えば、ウッドチップ、セルロースなどである。生体親和材料は、例えば、ポリ乳酸、リン酸カルシウムなどである。 The polymer is, for example, a known resin insoluble in water. The wood is, for example, wood chip, cellulose or the like. Examples of the biocompatible material include polylactic acid and calcium phosphate.
基材は、上記材料の内の1種から構成してもよいし、上記材料の複数種を混合した構成であってもよい。 The base material may be composed of one of the above materials, or may be a structure in which a plurality of the above materials are mixed.
また、基材には、上記材料で構成された市販品の粒子や粉末を使用してもよい。例えば、市販品としては、SUS316L(山陽特殊製鋼株式会社製、PSS316L)、SiO2(株式会社トクヤマ製、エクセリカSE−15K)、AlO2(大明化学工業株式会社製、タイミクロンTM−5D)、ZrO2(東ソー株式会社製、TZ−B53)などが挙げられる。 Moreover, you may use the particle | grains and powder of the commercial item comprised with the said material for a base material. For example, as commercially available products, SUS316L (manufactured by Sanyo Special Steel Co., Ltd., PSS316L), SiO 2 (manufactured by Tokuyama Co., Ltd., Excelica SE-15K), AlO 2 (manufactured by Daimei Chemical Co., Ltd., Tymicron TM-5D), ZrO 2 (manufactured by Tosoh Corporation, TZ-B53) and the like can be mentioned.
基材の表面には、基材の表面を覆う後述する被覆層との親和性を高める観点などから、公知の表面(改質)処理を施してもよい。 The surface of the substrate may be subjected to a known surface (modification) treatment from the viewpoint of increasing the affinity with a coating layer that covers the surface of the substrate, which will be described later.
基材の平均粒子径は、目的に応じて適宜選択することができ、特に制限されない。基材の平均粒子径は、例えば、0.1μm以上500μm以下が好ましく、5μm以上300μm以下がより好ましく、15μm以上250μm以下が更に好ましい。 The average particle diameter of the substrate can be appropriately selected according to the purpose and is not particularly limited. The average particle diameter of the substrate is, for example, preferably from 0.1 μm to 500 μm, more preferably from 5 μm to 300 μm, and still more preferably from 15 μm to 250 μm.
基材の平均粒子径が、0.1μm以上500μm以下であると、立体造形物32の製造効率に優れ、取扱性やハンドリング性が良好である。基材の平均粒子径が、500μm以下であると、粉体20を用いて粉体層24を形成したときに、粉体層24における粉体20の充填率が向上し、得られる立体造形物32に空隙等が生じ難い。
When the average particle diameter of the base material is 0.1 μm or more and 500 μm or less, the manufacturing efficiency of the three-
基材の平均粒子径は、公知の粒径測定装置、例えば、マイクロトラックHRA(日機装株式会社製)などを用いて、公知の方法に従って測定することができる。 The average particle size of the substrate can be measured according to a known method using a known particle size measuring device such as Microtrac HRA (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
基材の粒度分布は、目的に応じて適宜選択することができ、特に制限されない。基材の外形、表面積、円形度、流動性、濡れ性等についても、目的に応じて適宜選択することができ、特に制限されない。 The particle size distribution of the substrate can be appropriately selected depending on the purpose, and is not particularly limited. The outer shape, surface area, circularity, fluidity, wettability, and the like of the substrate can be appropriately selected according to the purpose and are not particularly limited.
―被覆層―
次に、基材の表面を覆う被覆層について説明する。被覆層は、造形液28によって溶解された後に固化する機能を有する層であればよく、造形液28の種類によって調整すればよい。
―Coating layer―
Next, the coating layer that covers the surface of the substrate will be described. The coating layer may be a layer having a function of solidifying after being dissolved by the
例えば、被覆層は、有機材料で構成することが好ましい。 For example, the coating layer is preferably composed of an organic material.
有機材料としては、造形液28に溶解し、造形液28に含まれる架橋剤などの作用により架橋可能な性質を有するものであることが好ましい。
As an organic material, it is preferable that it has a property which melt | dissolves in the
造形液28に溶解する、とは、例えば、30℃の造形液28の溶媒100gに有機材料を1g混合して撹拌したときに、有機材料の90質量%以上が溶解することを意味する。
The dissolution in the
また、被覆層に用いる有機材料は、有機材料の4質量%(w/w%)溶液の20℃における粘度が40mPa・s以下であることが好ましく、1mPa・s以上35mPa・s以下がより好ましく、5mPa・s以上30mPa・s以下が特に好ましい。 In addition, the organic material used for the coating layer preferably has a viscosity at 20 ° C. of a 4 mass% (w / w%) solution of the organic material of 40 mPa · s or less, more preferably 1 mPa · s or more and 35 mPa · s or less. 5 mPa · s or more and 30 mPa · s or less is particularly preferable.
被覆層に用いる有機材料の上記粘度が40mPa・s以下であると、粉体20に吐出した造形液28によるドット30から形成される立体造形物32の強度や寸法精度が向上する。なお、粘度は、例えば、JISK7117に準拠して測定すればよい。
When the viscosity of the organic material used for the coating layer is 40 mPa · s or less, the strength and dimensional accuracy of the three-
被覆層に用いる有機材料は、造形液28によって溶解された後に固化する機能を有する材料であればよく、目的や造形液28の種類などに応じて適宜選択すればよい。ただし、被覆層に用いる有機材料は、取り扱い性や環境負荷などの観点から、水溶性であることが好ましい。このような有機材料は、例えば、水溶性樹脂、水溶性プレポリマー、などである。
The organic material used for the coating layer may be a material having a function of solidifying after being dissolved by the
被覆層として水溶性の有機材料を採用した粉体20を用いる場合、造形液28には、水性媒体を用いることができる。また、被覆層として水溶性の有機材料を採用すると、粉末20の廃棄やリサイクル時に、水処理によって有機材料と基材とを分離することができる。
When using the
水溶性樹脂は、例えば、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、セルロース樹脂、デンプン、ゼラチン、ビニル樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレングリコール、などである。 Examples of the water-soluble resin include polyvinyl alcohol resin, polyacrylic acid resin, cellulose resin, starch, gelatin, vinyl resin, amide resin, imide resin, acrylic resin, and polyethylene glycol.
これらの水溶性樹脂は、水溶性を示す限りにおいて、ホモポリマー(単独重合体)であってもよいし、ヘテロポリマー(共重合体)であってもよく、また、変性されていてもよい。また、水溶性樹脂には、公知の官能基が導入されていてもよく、また塩の形態であってもよい。 These water-soluble resins may be homopolymers (homopolymers), heteropolymers (copolymers), or may be modified as long as they exhibit water solubility. Moreover, a well-known functional group may be introduce | transduced into water-soluble resin, and the form of a salt may be sufficient.
例えば、被覆層にポリビニルアルコール樹脂を用いる場合、ポリビニルアルコールや、アセトアセチル基、アセチル基、シリコーン等による変性ポリビニルアルコール(アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール、アセチル基変性ポリビニルアルコール、シリコーン変性ポリビニルアルコールなど)や、ブタンジオールビニルアルコール共重合体等を用いればよい。 For example, when a polyvinyl alcohol resin is used for the coating layer, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol by acetoacetyl group, acetyl group, silicone, etc. (acetoacetyl group-modified polyvinyl alcohol, acetyl group-modified polyvinyl alcohol, silicone-modified polyvinyl alcohol, etc.) Butanediol vinyl alcohol copolymer or the like may be used.
また、被覆層にポリアクリル酸樹脂を用いる場合、ポリアクリル酸や、ポリアクリル酸ナトリウム等の塩を用いればよい。また、被覆層にセルロース樹脂を用いる場合、セルロースや、カルボキシメチルセルロース(CMC)等を用いればよい。また、被覆層にアクリル樹脂を用いる場合、例えば、ポリアクリル酸、アクリル酸/無水マレイン酸共重合体などを用いればよい。 Moreover, what is necessary is just to use salts, such as polyacrylic acid and sodium polyacrylate, when using a polyacrylic acid resin for a coating layer. Further, when a cellulose resin is used for the coating layer, cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC), or the like may be used. Moreover, when using an acrylic resin for a coating layer, polyacrylic acid, an acrylic acid / maleic anhydride copolymer, etc. may be used, for example.
被覆層に水溶性プレポリマーを用いる場合、例えば、止水剤等に含まれる接着性の水溶性イソシアネートプレポリマー、などを用いればよい。 When a water-soluble prepolymer is used for the coating layer, for example, an adhesive water-soluble isocyanate prepolymer contained in a water-stopping agent or the like may be used.
被覆層を構成可能な、水溶性以外の有機材料や樹脂としては、例えば、アクリル、マレイン酸、シリコーン、ブチラール、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、エチレン/酢酸ビニル共重合体、エチレン/(メタ)アクリル酸共重合体、α−オレフィン/無水マレイン酸系共重合体、α−オレフィン/無水マレイン酸系共重合体のエステル化物、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、α−オレフィン/無水マレイン酸/ビニル基含有モノマー共重合体、スチレン/無水マレイン酸共重合体、スチレン/(メタ)アクリル酸エステル共重合体、ポリアミド、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂、石油樹脂、ロジン又はその誘導体、クマロンインデン樹脂、テルペン樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレン/ブタジエンゴム、ポリビニルブチラール、ニトリルゴム、アクリルゴム、エチレン/プロピレンゴム等の合成ゴム、ニトロセルロースなどが挙げられる。 Examples of organic materials and resins other than water-soluble that can form the coating layer include acrylic, maleic acid, silicone, butyral, polyester, polyvinyl acetate, vinyl chloride / vinyl acetate copolymer, polyethylene, polypropylene, polyacetal, Ethylene / vinyl acetate copolymer, ethylene / (meth) acrylic acid copolymer, α-olefin / maleic anhydride copolymer, α-olefin / maleic anhydride copolymer esterified product, polystyrene, poly ( (Meth) acrylic acid ester, α-olefin / maleic anhydride / vinyl group-containing monomer copolymer, styrene / maleic anhydride copolymer, styrene / (meth) acrylic acid ester copolymer, polyamide, epoxy resin, xylene resin , Ketone resin, petroleum resin, rosin or its derivatives, coumarone in Down resin, terpene resin, polyurethane resin, styrene / butadiene rubber, polyvinyl butyral, nitrile rubber, acrylic rubber, synthetic rubbers such as ethylene / propylene rubber, nitrocellulose, and the like.
なお、被覆層には、架橋性官能基を有する有機材料を用いることが好ましい。架橋性官能基は、目的に応じて適宜選択することができ、特に制限されない。架橋性官能基は、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミド基、リン酸基、チオール基、アセトアセチル基、エーテル結合、などである。 In addition, it is preferable to use the organic material which has a crosslinkable functional group for a coating layer. The crosslinkable functional group can be appropriately selected according to the purpose and is not particularly limited. Examples of the crosslinkable functional group include a hydroxyl group, a carboxyl group, an amide group, a phosphate group, a thiol group, an acetoacetyl group, and an ether bond.
被覆層に、架橋性官能基を有する有機材料を用いることで、有機材料が容易に架橋し硬化物としての立体造形物32を形成し得る観点から好ましい。
It is preferable to use an organic material having a crosslinkable functional group for the coating layer from the viewpoint that the organic material can be easily cross-linked to form a three-dimensional modeled
被覆層に用いる有機材料としては、平均重合度が400以上1,100以下のポリビニルアルコール樹脂を用いることが好ましい。更に、被覆層に用いる有機材料には、上記したように架橋性の官能基を分子内に導入した変性ポリビニルアルコール樹脂を用いることが好ましい。特に、被覆層には、アセトアセチル基変性のポリビニルアルコール樹脂を用いることが好ましい。 As the organic material used for the coating layer, it is preferable to use a polyvinyl alcohol resin having an average degree of polymerization of 400 to 1,100. Furthermore, it is preferable to use a modified polyvinyl alcohol resin in which a crosslinkable functional group is introduced into the molecule as described above for the organic material used for the coating layer. In particular, it is preferable to use an acetoacetyl group-modified polyvinyl alcohol resin for the coating layer.
例えば、アセトアセチル基を有するポリビニルアルコール樹脂を被覆層に用いる場合、造形液28に含まれる架橋剤中の金属の作用により、アセトアセチル基が金属を介して複雑な三次元ネットワーク構造(架橋構造)を容易に形成し得る(架橋反応性に優れる)。このため、造形された立体造形物32は、曲げ強度に非常に優れたものとなる。
For example, when a polyvinyl alcohol resin having an acetoacetyl group is used for the coating layer, a complex three-dimensional network structure (crosslinked structure) in which the acetoacetyl group is interposed via the metal due to the action of the metal in the crosslinking agent contained in the
アセトアセチル基を有するポリビニルアルコール樹脂(アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール樹脂)としては、粘度、けん化度等の特性が異なるものを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。また、被覆層には、平均重合度が400以上1,100以下のアセトアセチル基変性ポリビニルアルコール樹脂を用いることがより好ましい。 As the polyvinyl alcohol resin having an acetoacetyl group (acetoacetyl group-modified polyvinyl alcohol resin), those having different properties such as viscosity and saponification degree may be used alone or in combination of two or more. Good. Moreover, it is more preferable to use an acetoacetyl group-modified polyvinyl alcohol resin having an average degree of polymerization of 400 or more and 1,100 or less for the coating layer.
被覆層に用いる有機材料としては、上記に挙げた材料を1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、また、適宜合成したものであってもよいし、市販品であってもよい。 As an organic material used for the coating layer, the above-mentioned materials may be used alone or in combination of two or more, may be appropriately synthesized, or may be commercially available. It may be a product.
被覆層に用いる市販品としては、例えば、ポリビニルアルコール(株式会社クラレ製、PVA−205C、PVA−220C)、ポリアクリル酸(東亞合成株式会社製、ジュリマーAC−10)、ポリアクリル酸ナトリウム(東亞合成株式会社製、ジュリマーAC−103P)、アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール(日本合成化学工業株式会社製、ゴーセネックスZ−300、ゴーセネックスZ−100、ゴーセネックスZ−200、ゴーセネックスZ−205、ゴーセネックスZ−210、ゴーセネックスZ−220)、カルボキシ基変性ポリビニルアルコール(日本合成化学工業株式会社製、ゴーセネックスT−330、ゴーセネックスT−350、ゴーセネックスT−330T)、ブタンジオールビニルアルコールコポリマー(日本合成化学工業株式会社製、ニチゴーG−ポリマーOKS−8041)、ダイアセトンアクリルアミド変性ポリビニルアルコール(日本酢ビ・ポバール株式会社製、DF−05)、カルボキシメチルセルロースナトリウム(第一工業製薬株式会社製、セロゲン5A、セロゲン6A)、デンプン(三和澱粉工業株式会社製、ハイスタードPSS−5)、ゼラチン(新田ゼラチン株式会社製、ビーマトリックスゼラチン)などが挙げられる。 Examples of commercially available products used for the coating layer include polyvinyl alcohol (manufactured by Kuraray Co., Ltd., PVA-205C, PVA-220C), polyacrylic acid (manufactured by Toagosei Co., Ltd., Jurimer AC-10), and sodium polyacrylate (Toago). Synthetic Co., Ltd., Jurimer AC-103P), acetoacetyl group-modified polyvinyl alcohol (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., Gohsennex Z-300, Gohsenx Z-100, Gohsenx Z-200, Gohsenx Z-205, Gohsenx Z-210 , GOHSEX Z-220), carboxy group-modified polyvinyl alcohol (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., GOHSEX T-330, GOHSEX T-350, GOHSEX T-330T), butanediol vinyl alcohol copolymer Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., Nichigo G-Polymer OKS-8041), diacetone acrylamide-modified polyvinyl alcohol (Nippon Vinegar Poval Co., Ltd., DF-05), carboxymethylcellulose sodium (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Serogen 5A, Serogen 6A), starch (manufactured by Sanwa Starch Kogyo Co., Ltd., Hystad PSS-5), gelatin (manufactured by Nitta Gelatin Co., Ltd., Bee Matrix Gelatin) and the like.
被覆層の厚みは限定されないが、例えば、平均厚みが5nm以上1,000nm以下が好ましく、5nm以上500nm以下が好ましく、50nm以上300nm以下が更に好ましく、100nm以上200nm以下が特に好ましい。 Although the thickness of the coating layer is not limited, for example, the average thickness is preferably 5 nm to 1,000 nm, preferably 5 nm to 500 nm, more preferably 50 nm to 300 nm, and particularly preferably 100 nm to 200 nm.
被覆層の平均厚みが、5nm以上であると、粉体20に吐出した造形液28によるドット30から形成される立体造形物32の強度が向上する。また、被覆層の平均厚みが1,000nm以下であると、粉体20に吐出した造形液28によるドット30から形成される立体造形物32の寸法精度が向上する。
The intensity | strength of the three-dimensional molded
被覆層の平均厚みは、例えば、粉体20をアクリル樹脂等に包埋した後、エッチング等を行って基材の表面を露出させた後、走査型トンネル顕微鏡STM、原子間力顕微鏡AFM、走査型電子顕微鏡SEMなどを用いることにより、測定することができる。
The average thickness of the coating layer is, for example, after embedding the
なお、被覆層の厚みは、被覆層として架橋剤を含む材料を用いることで、架橋剤を含まない場合より薄くすることが可能である。すなわち、架橋剤による硬化作用を利用することで、被覆層の厚みを薄くすることが可能であり、造形される立体造形物32の強度と精度の両立を実現することができる。
In addition, the thickness of a coating layer can be made thinner by using the material containing a crosslinking agent as a coating layer than the case where a crosslinking agent is not included. That is, it is possible to reduce the thickness of the coating layer by utilizing the curing action by the crosslinking agent, and it is possible to realize both the strength and accuracy of the three-
被覆層による基材の表面の被覆率(面積率)は、目的に応じて適宜調整すればよく、特に制限はない。被覆層による基材の表面の被覆率は、例えば、15%以上が好ましく、50%以上がより好ましく、80%以上が特に好ましい。 The coverage (area ratio) of the surface of the base material by the coating layer may be appropriately adjusted according to the purpose, and is not particularly limited. For example, the coverage of the surface of the base material by the coating layer is preferably 15% or more, more preferably 50% or more, and particularly preferably 80% or more.
被覆率が、15%以上であると、粉体20に吐出した造形液28によるドット30から形成される立体造形物32の強度が向上する。また、被覆率が15%以上であると、粉体20に吐出した造形液28によるドット30から形成される立体造形物32の寸法精度が向上する。
The intensity | strength of the three-dimensional molded
被覆層による基材の表面の被覆率は、例えば、粉体20の電子顕微鏡写真を観察し、該写真に写る該粉体20について、基材の表面の全面積に対する、被覆層により被覆された部分の面積の割合(%)の平均値を算出する。そして、この平均値を被覆率として用いてもよい。また、粉体20の基材における被覆層で被覆された部分について、SEM−EDS等のエネルギー分散型X線分光法による元素マッピングを行うことにより、被覆率を測定してもよい。
The coverage of the surface of the base material by the coating layer is, for example, by observing an electron micrograph of the
なお、粉体20は、そのほかの成分を含んでいてもよい。その他の成分は、目的に応じて適宜選択すればよく、特に制限はない。例えば、そのほかの成分としては、流動化剤、フィラー、レベリング剤、焼結助剤、などが挙げられる。
The
粉体20を、流動化剤を含む構成とすることで、粉体層24を容易にかつ効率よく形成することができる。粉体20を、フィラーを含む構成とすることで、造形された立体造形物32に空隙の発生を抑制することができる。また、粉体20をレベリング剤を含む構成とすることで、粉体20の濡れ性が向上し、ハンドリングを容易とすることができる。粉体20を焼結助剤を含む構成とすることで、造形された立体造形物32を焼結する場合に、より低温で焼結することが可能となる。
By making the
―粉体の製造方法―
粉体20の製造方法は、目的に応じて適宜選択すればよく、特に制限されない。
-Powder manufacturing method-
The method for producing the
例えば、基材の粒子(または粉末)の表面を、公知の被覆方法を用いて被覆層で被覆すればよい。公知の被覆方法としては、例えば、転動流動コーティング法、スプレードライ法、撹拌混合添加法、ディッピング法、ニーダーコート法などが挙げられる。また、これらの被覆方法は、公知の市販の各種コーティング装置、造粒装置などを用いて実施することができる。 For example, the surface of the substrate particles (or powder) may be coated with a coating layer using a known coating method. Known coating methods include, for example, a rolling fluid coating method, a spray drying method, a stirring and mixing addition method, a dipping method, and a kneader coating method. Moreover, these coating methods can be implemented using various well-known commercially available coating apparatuses, granulating apparatuses, and the like.
―粉体の物性―
粉体20の平均粒子径は、目的に応じて適宜調整すればよく、制限されない。粉体20の平均粒子径は、例えば、3μm以上250μm以下が好ましく、3μm以上200μm以下がより好ましく、5μm以上150μm以下が更に好ましく、10μm以上85μm以下が特に好ましい。
-Physical properties of powder-
The average particle diameter of the
粉体20の平均粒子径が3μm以上であると、粉末20の流動性が向上し、粉体層24が形成しやすく、且つ粉体層24の表面の平滑性が向上する。このため、立体造形物32の造形効率の向上や、立体造形物32のハンドリング性や寸法精度の向上を図ることができる。
When the average particle diameter of the
粉体20の平均粒子径が250μm以下であると、粉体層24における粉体20間の空間の大きさを小さくすることができる。このため、立体造形物32の空間率を小さくすることができ、立体造形物32の強度向上を図ることができる。これらの観点から、粉体20の平均粒子径は、3μm以上250μm以下であることが、寸法精度と強度の両立の観点から好ましい。
When the average particle size of the
粉体20の粒度分布は、目的に応じて適宜選択することができ、特に制限されない。
The particle size distribution of the
粉体20の安息角は、60度以下が好ましく、50度以下がより好ましく、40度以下が更に好ましい。粉体20の安息角が60度以下であると、粉体20を所望の場所に効率よく安定して配置させることができる。なお、安息角は、例えば、粉体特性測定装置(パウダテスタPT−N型、ホソカワミクロン株式会社製)などを用いて測定することができる。
The angle of repose of the
<造形液>
次に、本実施の形態で用いた造形液28について説明する。造形液28は、粉体20の被覆層を溶解させた後に固化させる機能を有する液体であればよい。
<Modeling liquid>
Next, the
このため、造形液28は、造形に用いる粉体20の被覆層の材質に応じて適宜調整すればよい。例えば、造形液28は、粉体20の被覆層を溶解させる溶媒を含む。
For this reason, what is necessary is just to adjust the
造形液28を構成する溶媒は、粉体20の被覆層を溶解可能であればよく、限定されない。例えば、溶媒は、水、エタノール等のアルコール、エーテル、ケトンなどの親水性溶媒、脂肪族炭化水素、グリコールエーテル等のエーテル系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、高級アルコールなどである。
The solvent which comprises the
これらの中でも、環境負荷や造形液28の吐出安定性の観点から、親水性溶媒を用いることが好ましく、水がより好ましい。なお、親水性溶媒としては、水と、アルコール等の水以外の成分と、を混合した溶媒であってもよい。また、造形液28に親水性溶媒を用いる場合、粉体20の被覆層の構成材料は、水溶性有機材料を主成分としたものであることが好ましい。
Among these, from the viewpoint of environmental load and ejection stability of the
造形液28に用いる親水性溶媒は、例えば、水、エタノール等のアルコール、エーテル、ケトン、などである。なお、親水性溶媒は、アルコール等の水以外の成分を含有する有機溶剤であってもよい。
The hydrophilic solvent used for the
なお、造形液28は、粉体20の被覆層を構成する材料を架橋する架橋剤を含有することが好ましい。また、造形液28は、粉体20の被覆層を溶解する溶媒や、該溶媒による溶解を促進させる成分や、造形液28の保存安定性を保つ安定化剤などを含有してもよい。また、造形液28は、必要に応じて、更にその他の成分を含有した構成であってもよい。
The
架橋剤を含む造形液28を用いる場合、粉体20に造形液28を吐出することで、粉体20の被覆層(に含まれる樹脂など)が造形液28に溶解すると共に、造形液28に含まれる架橋剤によって架橋する。これにより、粉体20における、造形液28の吐出された領域は、粉体20の被覆層が互いに連結して固化した状態となる。
When using the
造形液28に含まれる架橋剤は、粉体20の被覆層に含まれる有機材料などの樹脂を架橋可能な性質を有す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る。架橋剤は、例えば、金属塩、金属錯体、有機ジルコニウム系化合物、有機チタン系化合物、キレート剤、などである。
The crosslinking agent contained in the
有機ジルコニウム系化合物は、例えば、酸塩化ジルコニウム、炭酸ジルコニウムアンモニウム、乳酸ジルコニウムアンモニウムなどである。 Examples of the organic zirconium compound include zirconium oxychloride, ammonium zirconium carbonate, and ammonium zirconium lactate.
有機チタン系化合物は、例えば、チタンアシレート、チタンアルコキシドなどである。 Examples of the organic titanium compound include titanium acylate and titanium alkoxide.
金属塩は、例えば、2価以上の陽イオン金属を水中で電離するものなどである。金属塩は、具体的には、オキシ塩化ジルコニウム八水和物(4価)、水酸化アルミニウム(3価)、水酸化マグネシウム(2価)、チタンラクテートアンモニウム塩(4価)、塩基性酢酸アルミニウム(3価)、炭酸ジルコニウムアンモニウム塩(4価)、チタントリエタノールアミネート(4価)などである。 The metal salt is, for example, one that ionizes a divalent or higher cation metal in water. Specific examples of the metal salt include zirconium oxychloride octahydrate (tetravalent), aluminum hydroxide (trivalent), magnesium hydroxide (divalent), titanium lactate ammonium salt (tetravalent), and basic aluminum acetate. (Trivalent), zirconium carbonate ammonium salt (tetravalent), titanium triethanolamate (tetravalent), and the like.
なお、金属塩として、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、オキシ塩化ジルコニウム八水和物(第一稀元素化学工業株式会社製、酸塩化ジルコニウム)、水酸化アルミニウム(和光純薬工業株式会社製)、水酸化マグネシウム(和光純薬工業株式会社製)、チタンラクテートアンモニウム塩(マツモトファインケミカル株式会社製、オルガチックスTC−300)、ジルコニウムラクテートアンモニウム塩(マツモトファインケミカル株式会社製、オルガチックスZC−300)、塩基性酢酸アルミニウム(和光純薬工業株式会社製)、ビスビニルスルホン化合物(富士フイルムファインケミカルズ株式会社製、VSB(K−FJC))、炭酸ジルコニウムアンモニウム塩(第一稀元素化学工業株式会社製、ジルコゾールAC−20)、チタントリエタノールアミネート(マツモトファインケミカル株式会社製、オルガチックスTC−400)などが挙げられる。 In addition, you may use a commercial item as a metal salt. Commercially available products include, for example, zirconium oxychloride octahydrate (Daiichi Rare Element Chemical Co., Ltd., zirconium oxychloride), aluminum hydroxide (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), magnesium hydroxide (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Manufactured by Kogyo Co., Ltd.), titanium lactate ammonium salt (Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., Olga Chicks TC-300), zirconium lactate ammonium salt (Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., Olga Chicks ZC-300), basic aluminum acetate (Wako Pure Chemicals) Industrial Co., Ltd.), bisvinylsulfone compound (Fuji Film Fine Chemicals Co., Ltd., VSB (K-FJC)), zirconium carbonate ammonium salt (Daiichi Rare Element Chemical Co., Ltd., Zircosol AC-20), titanium triethanol Aminate (Ma Moto Fine Chemicals Co., Ltd., ORGATICS TC-400), and the like.
これらの中でも、得られる立体造形物32の強度に優れる点で炭酸ジルコニウムアンモニウム塩がより好ましい。
Among these, zirconium carbonate ammonium salt is more preferable in that the strength of the three-
造形液28は、1種類の架橋剤を含む構成であってもよいし、複数種類の架橋剤を含む構成であってもよい。造形液28に含まれる架橋剤は、上記の中でも、金属塩がより好ましい。
The
また、造形液28は、界面活性剤を含むことが好ましい。界面活性材を含むことで、造形液28の表面張力を調整することができる。
Moreover, it is preferable that the
界面活性剤は、例えば、アニオン系界面活性剤またはノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤である。なお、湿潤剤、水溶性有機溶剤の組合せによって、分散安定性を損なわない界面活性剤を選択することが好ましい。 The surfactant is, for example, an anionic surfactant, a nonionic surfactant, or an amphoteric surfactant. In addition, it is preferable to select a surfactant that does not impair dispersion stability depending on the combination of the wetting agent and the water-soluble organic solvent.
造形液28の粘度は限定されないが、例えば、25℃における粘度が25mPa・s以下が好ましく、3mPa・s以上20mPa・s以下がより好ましい。造形液28の25℃における粘度が25mPa・s以下であると、吐出部26が造形液28を安定して吐出可能であることから、好ましい。
Although the viscosity of the
また、造形液28は、50℃で3日間放置した前後の粘度変化率が20%未満であることが好ましい。造形液28の粘度変化率が20%以上になると、吐出部26による造形液28の吐出が不安定になることがある。
Moreover, it is preferable that the viscosity change rate before and after the
次に、本実施の形態における情報処理装置14のハードウェア構成を説明する。
Next, the hardware configuration of the
図11は、情報処理装置14のハードウェア構成図である。情報処理装置14は、CPU300、ROM(Read Only Memory)302、RAM(Random Access Memory)304、およびI/F(Interface)306を有する。CPU300、ROM302、RAM304、およびI/F306は、バス308により相互に接続されており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。
FIG. 11 is a hardware configuration diagram of the
本実施の形態の情報処理装置14で実行される造形処理を実行するためのプログラムは、ROM302などに予め組み込んで提供される。
A program for executing the modeling process executed by the
なお、本実施の形態の情報処理装置14で実行される造形処理を実行するためのプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)などのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供するように構成してもよい。
The program for executing the modeling process executed by the
また、本実施の形態の情報処理装置14で実行される造形処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、本実施の形態の情報処理装置14で実行される造形処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
Further, a program for executing the modeling process executed by the
本実施の形態の情報処理装置14で実行される造形処理を実行するためのプログラムは、上述した各部を含むモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしてはCPU300がROM302等の記憶媒体から各プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、主記憶装置上に生成されるようになっている。
The program for executing the modeling process executed by the
なお、上記には、本実施の形態を説明したが、上記実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施の形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 In addition, although this Embodiment was described above, the said embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. The above-described novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. The above embodiments are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10 立体造形装置
14 情報処理装置
14A 受付部
14B 取得部
14C 制御部
14D 調整部
16 平坦化部
18 供給部
20 粉体
22 造形部
26 吐出部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
供給された粉体の表面を第1の方向に均すことによって平坦化させ、粉体層を形成する平坦化部と、
前記粉体層の表面における造形対象物に応じた位置に造形液を吐出してドットを形成する吐出部と、
前記粉体の供給、前記粉体層の形成、および前記造形液の吐出、の一連の処理を繰り返すように、前記供給部、前記平坦化部、および前記吐出部を制御することによって、前記造形対象物に対応する立体造形物を形成する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記立体造形物における、前記第1の方向、前記第1の方向に直交し且つ前記粉体層の厚み方向に一致する第3の方向、前記第1の方向および前記第3の方向に直交する第2の方向、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、前記造形液の吐出量および前記造形液の吐出間隔の少なくとも一方を調整する調整部を有する、
立体造形装置。 A supply unit for supplying powder;
Leveling the surface of the supplied powder by leveling in the first direction to form a powder layer; and
A discharge part that discharges a modeling liquid to a position corresponding to a modeling object on the surface of the powder layer to form dots;
The modeling is performed by controlling the supply unit, the planarization unit, and the discharge unit so as to repeat a series of processes of supplying the powder, forming the powder layer, and discharging the modeling liquid. A control unit for forming a three-dimensional object corresponding to the object;
With
The controller is
In the three-dimensional object, the first direction, the third direction orthogonal to the first direction and the thickness direction of the powder layer, orthogonal to the first direction and the third direction. An adjustment unit that adjusts at least one of the modeling liquid discharge amount and the modeling liquid discharge interval so that the space ratios in at least two directions of the second direction coincide with each other;
Solid modeling device.
前記調整部は、
前記空間情報によって示される前記第1の方向の空間率および前記第2の方向の空間率が、予め定めた基準空間率となるように、前記第1の方向への前記造形液の吐出間隔、前記第2の方向への前記造形液の吐出間隔、および前記造形液の1回の吐出あたりの吐出量、の少なくとも1つを調整する、
請求項1に記載の立体造形装置。 An acquisition unit that acquires spatial information indicating the spatial ratio of the modeling target in the first direction and the spatial ratio of the modeling target in the second direction;
The adjustment unit is
An ejection interval of the modeling liquid in the first direction, so that the space ratio in the first direction and the space ratio in the second direction indicated by the spatial information become a predetermined reference space ratio, Adjusting at least one of a discharge interval of the modeling liquid in the second direction and a discharge amount per discharge of the modeling liquid;
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1.
前記空間情報によって示される前記第1の方向および前記第2の方向の内の空間率の小さい一方の方向に連続してドットを形成した時のドット間隔に比べて、他方の方向に連続してドットを形成したときのドット間隔が狭くなるように、該他方の方向への前記造形液の吐出間隔および前記造形液の1回の吐出あたりの吐出量の少なくとも一方を前記空間情報に応じて調整することによって、前記立体造形物における前記第1の方向の空間率と前記第2の方向の空間率が前記基準空間率となるように調整する、
請求項3に記載の立体造形装置。 The adjustment unit is
Compared to the dot interval when dots are continuously formed in one of the first direction and the second direction indicated by the spatial information and in which the space ratio is small, it is continuously in the other direction. In accordance with the spatial information, at least one of the discharge interval of the modeling liquid in the other direction and the discharge amount per discharge of the modeling liquid in the other direction is adjusted so that the dot interval when forming dots is narrowed By adjusting, the space ratio in the first direction and the space ratio in the second direction in the three-dimensional modeled object are adjusted to be the reference space ratio.
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 3.
前記制御部は、前記一連の処理において、前記造形対象物を形成するための印刷データに応じて、前記粉体層の表面における前記造形対象物に応じた位置に前記造形液を吐出して前記ドットを形成するように前記吐出部を制御し、
前記調整部は、
前記空間情報によって示される前記第3の方向の空間率が、前記基準空間率と一致するように、前記一連の処理において、前記粉体層の表面における前記印刷データに応じて吐出したドット上に更に、前記空間情報に応じた吐出量の前記造形液を吐出するように前記造形液の吐出量を調整することによって、前記第3の方向の空間率が前記基準空間率となるように更に調整する、請求項2に記載の立体造形装置。 The spatial information corresponds to a space ratio of the modeling object in the first direction, a space ratio of the modeling object in the second direction, and a layer between the powder layers in the modeling object. Including a space ratio in the third direction of one region;
In the series of processes, the control unit discharges the modeling liquid to a position corresponding to the modeling object on the surface of the powder layer in accordance with print data for forming the modeling object. Controlling the ejection part to form dots,
The adjustment unit is
In the series of processing, on the dots ejected in accordance with the print data on the surface of the powder layer in the series of processes so that the spatial ratio in the third direction indicated by the spatial information matches the reference spatial ratio. Furthermore, by adjusting the discharge amount of the modeling liquid so as to discharge the modeling liquid in the discharge amount according to the spatial information, the space ratio in the third direction is further adjusted to become the reference spatial ratio. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 2.
前記造形対象物の前記造形条件を受け付ける受付部と、
を備え、
前記取得部は、受付けた前記造形条件に対応する前記空間情報を前記条件情報から読取ることによって、前記空間情報を取得する、
請求項2〜請求項6の何れか1項に記載の立体造形装置。 A storage unit that stores condition information in which the spatial information is associated with modeling conditions;
A reception unit for receiving the modeling condition of the modeling object;
With
The acquisition unit acquires the spatial information by reading the spatial information corresponding to the received modeling condition from the condition information.
The three-dimensional modeling apparatus of any one of Claims 2-6.
前記粉体の供給、前記粉体層の形成、および前記造形液の吐出、の一連の処理を繰り返すように、前記供給部、前記平坦化部、および前記吐出部を制御することによって、前記造形対象物に対応する立体造形物を形成する制御ステップを含み、
前記制御ステップは、
前記立体造形物における、前記第1の方向、前記第1の方向に直交し且つ前記粉体層の厚み方向に一致する第3の方向、前記第1の方向および前記第3の方向に直交する第2の方向、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、前記造形液の吐出量および前記造形液の吐出間隔の少なくとも一方を調整する調整ステップを含む、
立体造形方法。 A supply unit that supplies powder, a flattening unit that forms a powder layer by leveling the surface of the supplied powder in a first direction, and a modeling target on the surface of the powder layer A three-dimensional modeling method that is executed by a three-dimensional modeling apparatus including a discharge unit that discharges a modeling liquid to a position according to an object to form dots,
The modeling is performed by controlling the supply unit, the planarization unit, and the discharge unit so as to repeat a series of processes of supplying the powder, forming the powder layer, and discharging the modeling liquid. Including a control step of forming a three-dimensional object corresponding to the object,
The control step includes
In the three-dimensional object, the first direction, the third direction orthogonal to the first direction and the thickness direction of the powder layer, orthogonal to the first direction and the third direction. An adjustment step of adjusting at least one of the modeling liquid discharge amount and the modeling liquid discharge interval so that the space ratios in at least two directions of the second direction match.
Solid modeling method.
前記粉体の供給、前記粉体層の形成、および前記造形液の吐出、の一連の処理を繰り返すように、前記供給部、前記平坦化部、および前記吐出部を制御することによって、前記造形対象物に対応する立体造形物を形成する制御ステップを含み、
前記制御ステップは、
前記立体造形物における、前記第1の方向、前記第1の方向に直交し且つ前記粉体層の厚み方向に一致する第3の方向、前記第1の方向および前記第3の方向に直交する第2の方向、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、前記造形液の吐出量および前記造形液の吐出間隔の少なくとも一方を調整する調整ステップを含む、
立体造形プログラム。 A supply unit that supplies powder, a flattening unit that forms a powder layer by leveling the surface of the supplied powder in a first direction, and a modeling target on the surface of the powder layer A three-dimensional modeling program to be executed by a computer that controls a modeling apparatus including a discharge unit that discharges a modeling liquid to a position according to an object to form dots,
The modeling is performed by controlling the supply unit, the planarization unit, and the discharge unit so as to repeat a series of processes of supplying the powder, forming the powder layer, and discharging the modeling liquid. Including a control step of forming a three-dimensional object corresponding to the object,
The control step includes
In the three-dimensional object, the first direction, the third direction orthogonal to the first direction and the thickness direction of the powder layer, orthogonal to the first direction and the third direction. An adjustment step of adjusting at least one of the modeling liquid discharge amount and the modeling liquid discharge interval so that the space ratios in at least two directions of the second direction match.
Solid modeling program.
前記粉体の供給、前記粉体層の形成、および前記造形液の吐出、の一連の処理を繰り返すように、前記供給部、前記平坦化部、および前記吐出部を制御することによって、前記造形対象物に対応する立体造形物を形成する制御部を備え、
前記制御部は、
前記立体造形物における、前記第1の方向、前記第1の方向に直交し且つ前記粉体層の厚み方向に一致する第3の方向、前記第1の方向および前記第3の方向に直交する第2の方向、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、前記造形液の吐出量および前記造形液の吐出間隔の少なくとも一方を調整する調整部を有する、
情報処理装置。 A supply unit that supplies powder, a flattening unit that forms a powder layer by leveling the surface of the supplied powder in a first direction, and a modeling target on the surface of the powder layer An information processing apparatus that controls a modeling apparatus including a discharge unit that discharges a modeling liquid to a position according to an object to form dots,
The modeling is performed by controlling the supply unit, the planarization unit, and the discharge unit so as to repeat a series of processes of supplying the powder, forming the powder layer, and discharging the modeling liquid. A control unit for forming a three-dimensional object corresponding to the object;
The controller is
In the three-dimensional object, the first direction, the third direction orthogonal to the first direction and the thickness direction of the powder layer, orthogonal to the first direction and the third direction. An adjustment unit that adjusts at least one of the modeling liquid discharge amount and the modeling liquid discharge interval so that the space ratios in at least two directions of the second direction coincide with each other;
Information processing device.
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