JP6860849B2 - 三次元造形装置 - Google Patents
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Description
本発明における第1の実施形態に係る三次元造形装置の一例の概要について、図1ないし図4を参照して説明する。
図1は同三次元造形装置の概略平面説明図、図2は同じく概略側面説明図、図3は同じく造形部の断面説明図である。なお、図3は造形時の状態で示している。また、図4は同じく具体的構成の要部斜視説明図である。
図6は同制御部のブロック図である。
制御部500は、本実施形態の三次元造形装置全体の制御を司るCPU501と、CPU501に三次元造形動作の制御を実行させるためのプログラムを含むプログラム、その他の固定データを格納するROM502と、造形データ等を一時格納するRAM503とを含む主制御部500Aを備えている。
図7(a)〜(f)は、本実施形態における粉体層の形成動作を説明するための説明図である。
2つの平坦化ローラ12A,12Bは、Y2方向に移動するとき、つまり、供給槽21から造形槽22に粉体20を移送供給するとき、第一平坦化ローラ12Aの移動方向後方側に第二平坦化ローラ12Bが配置され、第一平坦化ローラ12Aの移動とともに第二平坦化ローラ12Bも移動する。
第2の実施形態に係る三次元造形装置は、粉体槽11として、造形槽22と、平坦化ローラ12A,12Bの移動方向(Y方向)において造形槽22の両側に配置され、粉体20を収容する2つの供給槽21A、21B(以下、区別しないときは「供給槽21」という。)を備えている。本実施形態は、このような粉体層の形成動作に関わる構成及び動作に違いがある点を除き、上述した第1の実施形態と同様であるため、以下、上述した第1の実施形態との相違部分を中心に説明する。
(態様A)
複数の平坦化ローラ12A,12B等の回転部材を回転させながら同方向へ移動させて粉体20を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行して粉体層31を形成し、該粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物30を形成するという動作を繰り返し行って、該層状構造物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、前記複数の回転部材は、いずれも、当該回転部材の下面側が当該回転部材の移動方向と同方向に表面移動する向き(カウンター方向)に回転することを特徴とする。
一般に、形成された粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物を形成して三次元造形物を造形する場合、高い粉体密度で均一化された粉体層を形成することが望まれる。このとき、複数の回転部材を回転させながら同方向へ移動させて粉体を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行すると、一層の粉体層の形成にあたり、粉体層を形成する粉体を回転部材によって2回以上押し付けることができ、粉体層の密度を段階的に高められることから、高い粉体密度で均一化された粉体層を形成するのに有利である。
しかも、平坦化処理に用いる複数の回転部材の移動方向を同方向に揃えることで、移動方向前方の回転部材による平坦化が完了する前に、移動方向後方の回転部材による平坦化を開始できる。これにより、一層の粉体層を形成するための処理時間が短縮でき、三次元造形物の造形時間を短くすることができるので、三次元造形物の生産性が向上する。
ところが、平坦化処理に用いられる複数の回転部材の中に、当該回転部材の下面側が当該回転部材の移動方向と逆方向に表面移動する向きに回転する回転部材が含まれていると、その回転部材による粉体の押し付け力が高くなり過ぎる。これは、このように回転する回転部材の場合、回転部材の移動によって移送している粉体が、回転部材の表面移動に連れ回って回転部材の下側に送り込まれ、前回形成した下方の粉体層と回転部材との間に過剰な量の粉体が介在してしまうからである。そして、このように回転部材による粉体の押し付け力が高くなり過ぎると、回転部材の移動に伴って、下方の粉体層に既に形成されている層状構造物がその移動方向へ引き摺られたり膨張したりして、層状構造物の形状に誤差が生じ、層状構造物が積層して最終的に造形される三次元造形物の造形精度が低下する。
本態様においては、平坦化処理に用いられる複数の回転部材が、いずれも、当該回転部材の下面側が当該回転部材の移動方向と同方向に表面移動する向きに回転する。このように回転する回転部材の場合、回転部材の移動によって移送している粉体が、回転部材の表面移動に連れ回って回転部材の下側に送り込むことがない。これにより、前回層状構造物を形成した下方の粉体層と回転部材との間には、前回形成した下方の粉体層と回転部材の最下部とのギャップによって決まる適量の粉体を介在させることができる。したがって、回転部材による粉体の押し付け力が高くなり過ぎることがなく、下方の粉体層に既に形成されている層状構造物の引き摺りや膨張が抑制され、三次元造形物の造形精度の低下を抑制することができる。
前記態様Aにおいて、前記複数の回転部材は、移動方向前方に位置する回転部材の最下部よりも低い位置に最下部をもつ回転部材を含むことを特徴とする。
これによれば、移動方向前方に位置する回転部材の移動によって平坦化された粉体層31の目標厚みΔtよりも厚いプレ粉体層31’を形成した後、移動方向後方に位置する回転部材の移動によって平坦化された目標厚みの粉体層31を形成することができる。このように、目標厚みの粉体層31を形成するにあたり、事前に、目標厚みよりも厚く平坦化されたプレ粉体層31’を形成することで、より高い粉体密度で均一化された粉体層31を形成することができる。
前記態様A又はBにおいて、前記複数の回転部材は、移動方向前方に位置する回転部材の粉体に対する相対速度V1よりも速い相対速度V2である回転部材を含むことを特徴とする。
これによれば、移動方向後方に位置する回転部材による平坦化処理時に、下方の粉体層に既に形成されている層状構造物30の引き摺りや膨張が抑制され、三次元造形物の造形精度の低下を抑制することができる。
特に、前記態様Bのように、移動方向後方に位置する回転部材の最下部が移動方向前方に位置する回転部材の最下部よりも低い位置である場合、移動方向後方に位置する回転部材による平坦化処理時には移動方向前方に位置する回転部材による平坦化処理時よりも当該引き摺りや膨張が生じやすい。したがって、このような態様においては、引き摺りや膨張が生じやすい移動方向後方に位置する回転部材による平坦化処理時の引き摺りや膨張を抑制できる。
前記態様A〜Cのいずれかの態様において、前記複数の回転部材のうちの少なくとも1つの回転部材の最下部の高さを変更する高さ変更手段を有することを特徴とする。
これによれば、前記少なくとも1つの回転部材により平坦化される粉体20の層厚を、粉体20の種類や装置の使用環境等に応じて適切に調整することが可能である。
前記態様Dにおいて、前記高さ変更手段は、前記複数の回転部材間における最下部の高低差Δzを変更可能に構成されていることを特徴とする。
これによれば、複数の回転部材間における最下部の高低差Δzを、粉体20の種類や装置の使用環境等に応じて適切に調整することが可能となる。
前記態様A〜Eのいずれかの態様において、造形槽22へ供給する粉体20を収容する2つの供給槽21A,21Bが該造形槽を挟んで前記複数の回転部材の移動方向(Y方向)に並べて配置されており、前記2つの供給槽のうちの一方の供給槽21Aから他方の供給槽21Bへ向かう往路に沿って前記複数の回転部材を移動させて前記造形槽22の粉体に対して前記平坦化処理を行って前記粉体層31を形成した後、前記他方の供給槽21Bから前記一方の供給槽21Aへ向かう復路に沿って該複数の回転部材を移動させて該造形槽22の粉体に対して前記平坦化処理を行って該粉体層31の上に新たな粉体層31を形成することを特徴とする。
これによれば、三次元造形物の造形時間を短縮することが可能となり、三次元造形物の生産性が向上する。
前記態様A〜Fのいずれかの態様において、前記複数の回転部材は、移動方向前方で前記粉体に接触する面が斜め下方を向いていることを特徴とする。
これによれば、回転部材を移動させることで、その回転部材の面により粉体を移動方向へ移送するとともに下方へ押し込む力を生じさせることができ、回転部材を前記のように回転させる場合でも、粉体層31の粉体密度を十分に高めることができる。
5 造形ユニット
10 造形液
11 粉体槽
12 平坦化ローラ
13 クリーニングブレード
14 シール部材
20 粉体
20’ 余剰粉体
21 供給槽
21A 第一供給槽
21B 第二供給槽
22 造形槽
23,23A,23B 供給ステージ
24 造形ステージ
29 余剰粉体受け槽
30 層状構造物
31 粉体層
31’ プレ粉体層
50 液体吐出ユニット
500 制御部
600 造形データ作成装置
Claims (3)
- 複数の回転部材を回転させながら同方向へ移動させて粉体を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行して粉体層を形成し、該粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物を形成するという動作を繰り返し行って、該層状構造物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
前記複数の回転部材間における最下部の高低差を変更する高さ変更手段と、
前記複数の回転部材の回転方向を切り替える回転方向切替手段とを有し、
造形槽へ供給する粉体を収容する2つの供給槽が該造形槽を挟んで前記複数の回転部材の移動方向に並べて配置されており、
前記2つの供給槽のうちの一方の供給槽から他方の供給槽へ向かう往路に沿って前記複数の回転部材を移動させて前記造形槽の粉体に対して前記平坦化処理を行って前記粉体層を形成した後、前記他方の供給槽から前記一方の供給槽へ向かう復路に沿って該複数の回転部材を移動させて該造形槽の粉体に対して前記平坦化処理を行って該粉体層の上に新たな粉体層を形成し、
前記往路及び前記復路のいずれの場合も、前記複数の回転部材のうちの移動方向前方に位置する回転部材の最下部よりも移動方向後方に位置する回転部材の最下部が低い位置になるように前記高さ変更手段によって前記高低差を変更するとともに、前記複数の回転部材のいずれも当該回転部材の下面側が当該回転部材の移動方向と同方向に表面移動する向きに回転するように前記回転方向切替手段によって回転方向を切り替えることを特徴とする三次元造形装置。 - 請求項1に記載の三次元造形装置において、
前記複数の回転部材は、移動方向前方に位置する回転部材の粉体に対する相対速度よりも速い相対速度である回転部材を含むことを特徴とする三次元造形装置。 - 請求項1又は2に記載の三次元造形装置において、
前記複数の回転部材は、移動方向前方で前記粉体に接触する面が斜め下方を向いていることを特徴とする三次元造形装置。
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