JP6872170B2 - 三次元造形装置、三次元造形物製造方法及びプログラム - Google Patents
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Description
前記制御部は、前記粉体層形成動作では、前記所定厚粉体層よりも厚い前記粉体層である過剰厚粉体層を形成した後、前記粉体層の積層方向に直交する方向に移動する除去部材によって前記過剰厚粉体層における前記所定の層厚の部分よりも表層側の前記粉体を除去する除去処理を複数回実行して前記所定厚粉体層を形成する制御を実行するとともに、
一回の前記除去処理で除去する前記粉体の層厚である粉体削り量が、最後に実行する前記除去処理が他の前記除去処理よりも小さくなるように装置を制御することを特徴とするものである。
図1は本実施形態の三次元造形装置100の概略平面説明図、図2は三次元造形装置100を図1中の右方から見た概略側面説明図である。図3は、図2に示す粉体保持部1の拡大側面説明図であり、図3は造形時の状態で示している。
制御部500は、CPU501と、ROM502と、RAM503とを含む主制御部500Aを備えている。CPU501は、三次元造形装置100全体の制御を司るものである。ROM502は、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ものであり、RAM503は、造形データ等を一時格納するものである。
また、制御部500は、主走査方向駆動部510と副走査方向駆動部512とを備える。主走査方向駆動部510は、液体吐出ユニット50のキャリッジ51をX方向(主走査方向)に移動させる主走査方向移動機構550を構成するモータを駆動する。
副走査方向駆動部512は、造形ユニット5をY方向(副走査方向)に移動させる副走査方向移動機構552を構成するモータを駆動する。
図6(a)〜(f)は、本実施形態における所定厚粉体層31の形成動作の一例を説明するための説明図である。
まず、図6(a)に示すように、造形槽22の造形ステージ24上に、一層または複数層の層状造形物30が形成されているものとする。
所定厚粉体層31の形成後の平坦化ローラ12は、図6(f)に示すように、供給槽21の上方を通過して、初期位置(原点位置)に戻る(復帰する)。その後、図6(a)に示す動作に戻り、ヘッド52から造形液10の液滴を吐出して、形成した所定厚粉体層31に所要形状の層状造形物30を形成する。
層状造形物30は、例えば、ヘッド52から吐出された造形液10が粉体20と混合されることで、粉体20に含まれる接着剤が溶解し、溶解した接着剤同士が結合して粉体20が結合されることで形成される。新たな層状造形物30とその下層の層状造形物30とは一体化して三次元造形物の一部を構成する。
上述した粉体層形成工程と造形液吐出工程とを必要な回数繰り返すことによって、層状造形物30が積層された三次元形状造形物(立体造形物)を完成させる。
図7では、「300×300[dpi](約85[μm]相当)」のピッチで二次元画像データを作成し、このデータに基づいて所定厚粉体層31に造形液10の液滴を吐出して着弾させたときの浸透状態を示している。
複数回の平坦化処理を実行する構成では、一回目の平坦化処理は、粉体20を造形槽22に供給する供給処理でもある。そして、二回目以降の平坦化処理は、造形槽22に形成されたプレ粉体層31aにおける所定厚粉体層31の目標厚み「Δt」の部分よりも表層側の粉体20を除去する除去処理でもある。
以下、一層の所定厚粉体層31を形成する際に、複数回の除去処理を実行する構成で、除去処理における除去する粉体20の層厚と平坦化ローラ12の回転速度とを一定とした参考構成例について説明する。
図8乃至図16は、参考構成例の粉体層形成動作の説明図であり、粉体保持部1の供給槽21と造形槽22とを図1中の右方から見た概略断面図である。
図8乃至図10を用いて、参考構成例の粉体層形成動作における粉体供給工程について説明する。
第二回目の平坦化処理では、図11に示すように、供給ステージ23を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt3」(=306[μm])下降させる。この平坦化ローラ12に対する供給ステージ23の下降は、除去処理のために供給ステージ23の上方を水平方向に移動する平坦化ローラ12が供給槽21内の粉体20と接触することを防止するためである。
さらに、第二回目の平坦化処理では、図11に示すように、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt4」(=60[μm])上昇させる。
第二回目の平坦化処理で、造形ステージ24上のプレ粉体層31aから平坦化ローラ12に押されて除去された粉体20の一部または全部は、平坦化ローラ12に押されて供給槽21に戻される。
第三回目の平坦化処理では、図13に示すように、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt5」(=60[μm])上昇させる。
第三回目の平坦化処理で、造形ステージ24上のプレ粉体層31aから平坦化ローラ12に押されて除去された粉体20の一部または全部は、平坦化ローラ12に押されて余剰粉体回収槽29に回収される。
第四回目の平坦化処理では、図15に示すように、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt6」(=60[μm])上昇させる。
第四回目の平坦化処理で、造形ステージ24上のプレ粉体層31aから平坦化ローラ12に押されて除去された粉体20の一部または全部は、平坦化ローラ12に押されて供給槽21に戻される。
まず評価方法について説明する。
粉体20としては、次のようなものを用いた。すなわち、平均粒径「8[μm]」のSUS粉体(山陽特殊製鋼製PSS316L)に有機材料(ポバール製DF−05)をコーティングした。このコーティングされたSUS粉体に対しアクリル樹脂(綜研化学妹製MP−1451)0.25[wt%]を添加した混合粉体を用いた。そして、図8乃至図16を用いて説明した参考構成例の粉体層形成工程を実行し、造形槽22に形成された所定厚粉体層31の粉体20の空間率を評価した。
除去処理が一回のみであると、余剰の粉体20を除去する処理による造形槽22内の粉体20の密度の向上を図る効果は一度分しか得られず、除去処理による造形槽22内の粉体20の密度向上の効果を十分に活用できない。
この構成により、造形槽22内に形成された所定厚粉体層31の密度を向上させることができ、その結果、造形物の密度を向上させることができる。
後述する各実施例でも参考構成例と同様に、複数回の除去処理を行って所定厚粉体層31を形成するため、除去処理を一回しか行わない構成に比べて、所定厚粉体層31の密度を向上させ、造形物の密度を向上させることができる。
次に、三次元造形装置100の粉体層形成動作の一つ目の実施例(以下、「実施例1」という。)について説明する。
実施例1の粉体層形成動作は、複数回の除去処理における最後の除去処理と他の除去処理とで除去する粉体20の層厚の条件を異ならせる構成である。
実施例1の粉体層形成動作における粉体供給工程は、図8乃至図10を用いて説明した参考構成例の粉体層形成動作における粉体供給工程と同様である。また、参考構成例と同様に、粉体供給工程での粉体20を造形槽22に供給しつつ平坦化するように平坦化ローラ12を移動させる処理が、第一回目の平坦化処理となる。
第二回目の平坦化処理では、図17に示すように、供給ステージ23を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt3」(=306[μm])下降させる。さらに、第二回目の平坦化処理では、図17に示すように、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt4」(=90[μm])上昇させる。
第三回目の平坦化処理では、図19に示すように、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt5」(=60[μm])上昇させる。
第四回目の平坦化処理では、図21に示すように、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt6」(=30[μm])上昇させる。
そして、実施例1では、一層の所定厚粉体層31を複数回削りで形成するときに、プレ粉体層31aの厚みが目標とする厚み(Δt)に近づくにつれて、粉体20の削り量(粉体除去量)を小さくする。すなわち、終盤は少なく削る。具体的には、実施例1では、プレ粉体層31aを三回削って所定厚粉体層31を形成する工程で、第一回目は90[μm]、第二回目は60[μm]、第三回目は30[μm]と、最後の第三回目の除去処理での削り量を小さくしている。
しかし、粉体層における層状造形物30の近くとなる層の粉体20を削る除去処理(つまり複数回削りの終盤)では、最終的に所定厚粉体層31として残る粉体20に作用する垂直方向の力を大きくするために、削りピッチを小さくする。これにより、最後の除去処理の一つ前の除去処理において、平坦化ローラ12が下方に押圧する力によって、所定厚粉体層31として残る粉体20に作用する垂直方向の力を大きくできる。よって、所定厚粉体層31を形成する粉体20を圧縮でき、粉体密度を高くすることができる。
次に、三次元造形装置100の粉体層形成動作の二つ目の実施例(以下、「実施例2」という。)について説明する。
実施例2の粉体層形成動作は、複数回の除去処理における最後の除去処理と他の除去処理とで平坦化ローラ12の回転速度の条件を異ならせる構成である。
実施例2の粉体層形成動作における粉体供給工程は、図8乃至図10を用いて説明した参考構成例の粉体層形成動作における粉体供給工程と同様である。また、参考構成例と同様に、粉体供給工程での粉体20を造形槽22に供給しつつ平坦化するように平坦化ローラ12を移動させる処理が、第一回目の平坦化処理となる。
第二回目の平坦化処理では、図11に示すように、供給ステージ23を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt3」(=306[μm])下降させる。
さらに、第二回目の平坦化処理では、図11に示すように、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt4」(=60[μm])上昇させる。
第三回目の平坦化処理では、図13に示すように、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt5」(=60[μm])上昇させる。
第四回目の平坦化処理では、図15に示すように、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt6」(=60[μm])上昇させる。
三次元造形装置100の粉体層形成工程では、複数回の除去処理における最後の除去処理と他の除去処理とで、除去する粉体20の層厚と、平坦化ローラ12の回転速度との、両方の条件を異ならせる構成としてもよい。
次に、三次元造形装置100の粉体層形成動作の三つ目の実施例(以下、「実施例3」という。)について説明する。
実施例3は、形成する層状造形物30の階層によって粉体層形成動作の条件を異ならせる構成である。以下の各階層の粉体層形成動作の上面の説明では、参考構成例の粉体層形成動作の説明に用いた図8乃至図16と、実施例1の粉体層形成動作の説明に用いた図17乃至図22とを用いて説明する。
実施例3の第一層目から第二十層目までの粉体供給工程では、図8に示す「Δt1」として、供給ステージ23を、Z方向(上下方向)に、平坦化ローラ12に対して相対的に「192[μm]」上昇させる。
また、図9に示す「Δt2」として、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「120[μm]」下降させる。
次に、図10に示すように、平坦化ローラ12を「Y2」方向に、粉体収容槽11に対して相対的に「V1」(=50[mm/s])の速度で平行移動させる。このとき、平坦化ローラ12を造形槽22内の粉体20を巻き上げる方向(図10中の反時計回り方向)に回転速度「N1」(=5[rps])で回転させながら平行移動させる。
実施例3の第一層目から第二十層目までの粉体除去工程では、除去処理を一回のみ行う。
第二回目の平坦化処理では、図11に示すように、供給ステージ23を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt3」(=306[μm])下降させる。
さらに、第二回目の平坦化処理では、図11に示すように、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt4」(=60[μm])上昇させる。
このように、実施例3の第一層目から第二十層目までの粉体除去工程では、二回の平坦化処理を行い、そのうちの一回が除去処理である。
実施例3の第二十一層目から第四十層目までの粉体供給工程では、図8に示す「Δt1」として、供給ステージ23を、Z方向(上下方向)に、平坦化ローラ12に対して相対的に「264[μm]」上昇させる。
また、図9に示す「Δt2」として、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「180[μm]」下降させる。
次に、図10に示すように、平坦化ローラ12を「Y2」方向に、粉体収容槽11に対して相対的に「V1」(=50[mm/s])の速度で平行移動させる。このとき、平坦化ローラ12を造形槽22内の粉体20を巻き上げる方向(図10中の反時計回り方向)に回転速度「N1」(=5[rps])で回転させながら平行移動させる。
実施例3の第二十一層目から第四十層目までの粉体除去工程では、除去処理を二回行う。
第二回目の平坦化処理では、図11に示すように、供給ステージ23を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt3」(=306[μm])下降させる。さらに、図11に示すように、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt4」(=90[μm])上昇させる。
第三回目の平坦化処理では、図13に示すように、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt5」(=60[μm])上昇させる。
このように、実施例3の第二十一層目から第四十層目までの粉体除去工程では、三回の平坦化処理を行い、そのうちの二回が除去処理である。
実施例3の第四十一層目以降の粉体層形成動作では、上述した実施例1と同様の粉体層形成動作を行う。
次に、図10に示すように、平坦化ローラ12を「Y2」方向に、粉体収容槽11に対して相対的に「V1」(=50[mm/s])の速度で平行移動させる。このとき、平坦化ローラ12を造形槽22内の粉体20を巻き上げる方向(図10中の反時計回り方向)に回転速度「N1」(=5[rps])で回転させながら平行移動させる。
実施例3の第四十一層目以降の粉体除去工程では、除去処理を三回行う。
第二回目の平坦化処理では、図17に示すように、供給ステージ23を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt3」(=306[μm])下降させる。さらに、第二回目の平坦化処理では、図17に示すように、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt4」(=90[μm])上昇させる。
第三回目の平坦化処理では、図19に示すように、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt5」(=60[μm])上昇させる。
第四回目の平坦化処理では、図21に示すように、造形ステージ24を、Z方向に、平坦化ローラ12に対して相対的に「Δt6」(=30[μm])上昇させる。
このように、実施例3の第四十一層目以降の粉体除去工程では、四回の平坦化処理を行い、そのうちの三回が除去処理である。
立体造形物を構成する層状造形物30のうち下層部は、上層部の粉体除去工程による粉体圧縮の効果を受けることができるため、粉体除去工程の回数は比較的少なくてもよい。
実施例3では、下層での除去処理回数を減らすことで、生産性を向上できる。
粉体供給工程及び粉体除去工程を実行する手段として、すべて平坦化ローラ12による平坦化を用いた場合、第一回目の平坦化工程において、必要となる供給ステージ23の上昇幅は、次のように推定される。すなわち、最大で「積層ピッチ」×「平坦化実行回数」×「供給ステージ23に対する造形ステージ24の面積比」+100[μm]と、推定される。これは以下の理由による。
これは「積層ピッチ:60[μm]」×「平坦化実行回数:4回」×「供給ステージ23に対する造形ステージ24の面積比:1」と表される。そして、造形ステージ24の下降幅が240[μm]とするのに対し、供給ステージ23の上昇幅は264[μm]とすることで、造形槽22内に均一なプレ粉体層31aを形成できている。
このとき、供給ステージ23の上昇幅は、「積層ピッチ:60[μm]」×「平坦化実行回数:4回」×「供給ステージ23に対する造形ステージ24の面積比:1」+24[μm]で表すことができる。
次に、複数回の除去処理における最後の除去処理と他の除去処理とで、除去する粉体20の層厚と、平坦化ローラ12の回転速度との、少なくとも一方の条件を異ならせる構成が適用可能な三次元造形装置100の変形例について説明する。
図23は、変形例の三次元造形装置100の概略平面説明図、図24は図23中の右方から見た変形例の三次元造形装置100の概略側面説明図である。図25は、図23中の下方から見た変形例の三次元造形装置100の概略正面説明図、図26は、変形例の三次元造形装置100の要部(粉体保持部1及び造形ユニット5)の斜視説明図である。なお、図25は造形時の状態で示している。
変形例の三次元造形装置100は、図5に示す制御部500と同様の構成の制御部500を備えており、図5に示す供給ステージ駆動部513の代わりに、粉体供給部80の駆動を制御する供給駆動部を備えている。
粉体保持部1は、造形槽22と、平坦化部材(リコータ)である回転体としての平坦化ローラ12などを備えている。なお、平坦化部材は、回転体に代えて、例えば板状部材(ブレード)とすることもできる。
この平坦化ローラ12は、造形ステージ24のステージ面(粉体20が積載される面)に沿って矢印X方向に、ステージ面に対して相対的に往復移動可能に配置されている。また、平坦化ローラ12は、造形槽22上を回転しながら移動する。
液体吐出ユニット50は、キャリッジ51と、キャリッジ51と、キャリッジ51に搭載された二つ(一つまたは三つ以上でもよい。)の液体吐出ヘッドとして、第一ヘッド52a及び第二ヘッド52b(区別しないときは、「ヘッド52」という。)を備えている。
を備えている。
液体吐出ユニット50は、第一ガイド部材54及び第二ガイド部材55とともに吐出ユニット昇降機構551によってZ方向に昇降可能に配置されている。
図27(a)〜(d)は、変形例における造形動作の一例を説明するための説明図である。
そして、図27(c)に示すように、造形ステージ24をZ2方向に所定量下降させる。このとき、造形槽22内の層状造形物30が形成された所定厚粉体層31の上面と平坦化ローラ12の下部(下方接線部)との間隔が「Δt」となるように造形ステージ24の下降距離を設定する。この間隔「Δt」が次に形成する所定厚粉体層31の厚さに相当する。間隔「Δt」は、数十〜百[μm]程度であることが好ましい。
造形槽22等の造形部に所定の層厚(「Δt」等)の粉体層である所定厚粉体層31等の所定厚粉体層を形成する粉体層形成動作と、所定厚粉体層の粉体20等の粉体を所要形状に結合して層状造形物30等の層状造形物を形成する造形動作とを繰り返し行い、層状造形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100等の三次元造形装置であって、粉体層形成動作では、所定厚粉体層よりも厚い粉体層であるプレ粉体層31a等の過剰厚粉体層を形成した後、粉体層の積層方向(上下方向等)に直交する方向(水平方向等)に移動する平坦化ローラ12等の除去部材によって過剰厚粉体層における所定の層厚の部分よりも表層側の粉体を除去する除去処理を三回等の複数回実行して所定厚粉体層を形成し、一回の除去処理で除去する粉体の層厚である粉体削り量は、第三回目等の最後に実行する除去処理が第一回目等の他の除去処理よりも小さい。
これによれば、上記実施例1について説明したように、最後に実行する除去処理での粉体削り量が小さいため、最後から一つ前の除去処理の際に、粉体を除去する除去部材と所定厚粉体層として残す粉体との間に存在する粉体の層厚を薄くすることができる。これにより、一つ前の除去処理で除去部材が粉体層を押圧する力が、所定厚粉体層として残す粉体に伝わり易くなり、所定厚粉体層の粉体密度を高くすることができる。また、最後の除去処理では、所定厚粉体層として残す粉体の表面に除去部材が直接接触する。このため、最後の除去処理では、除去部材が粉体層を押圧する力によって、所定厚粉体層として残る粉体に作用する力は、最後の除去処理での粉体削り量の大小の影響はほとんどないと考えられる。
よって、態様Aでは、造形動作によって粉体を所要形状に結合される際に、粉体層の粉体密度を従来よりも高い状態とすることが可能となる。
態様Aにおいて、除去処理の回数を重ねるにつれて粉体削り量を徐々に小さくする。
これによれば、上記実施例1について説明したように、複数回削りの序盤で除去する粉体の層厚を厚くすることで、粉体層形成動作に要する時間の短縮を図ることができる。
態様AまたはBにおいて、平坦化ローラ12等の除去部材は回転体であり、第三回目等の最後に実行する除去処理のときの除去部材の回転速度(N4=5[rps]等)が、第一回目等の他の前記除去処理のときの回転速度(N2=1[rps]等)よりも大きい。
これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体層形成動作に要する時間の短縮を図りつつ、所定厚粉体層の粉体密度の向上を図り、さらに、所定厚粉体層の密度のムラや立体造形物の変形が生じることを抑制することができる。
造形槽22等の造形部に所定の層厚(「Δt」等)の粉体層である所定厚粉体層31等の所定厚粉体層を形成する粉体層形成動作と、所定厚粉体層の粉体20等の粉体を所要形状に結合して層状造形物30等の層状造形物を形成する造形動作とを繰り返し行い、層状造形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100等の三次元造形装置であって、粉体層形成動作では、所定厚粉体層よりも厚い粉体層であるプレ粉体層31a等の過剰厚粉体層を形成した後、回転しながら粉体層の積層方向(上下方向等)に直交する方向(水平方向等)に移動する平坦化ローラ12等の除去部材によって過剰厚粉体層における所定の層厚の部分よりも表層側の粉体を除去する除去処理を三回等の複数回実行して所定厚粉体層を形成し、第三回目等の最後に実行する除去処理のときの除去部材の回転速度(N4=5[rps]等)が、第一回目等の他の前記除去処理のときの回転速度(N2=1[rps]等)よりも大きい。
これによれば、上記実施例2について説明したように、最後の除去処理の際に、所定厚粉体層として残す粉体に対して除去部材の移動方向の力が作用することを抑制し、所定厚粉体層として残す粉体の一部が移動する「ズレ」が発生することを抑制できる。これにより、ズレが発生することに起因する所定厚粉体層の粉体密度のムラが生じることを抑制でき、粉体密度のムラに起因する粉体密度の低下を抑制できる。このため、造形動作によって粉体を所要形状に結合される際に、粉体層の粉体密度が高い状態とすることが可能となる。
態様CまたはDにおいて、除去処理の回数を重ねるにつれて平坦化ローラ12等の除去部材の回転速度を徐々に大きくする。
これによれば、実施例2について説明したように、複数回削りの序盤では、除去部材の回転速度を小さくすることで、粉体層を水平方向等の除去部材の移動方向に揺らすことで粉体密度の向上を図ることができる。このため、所定厚粉体層として残す粉体の密度の向上を図ることができる。そして、複数回削りの終盤に掛けて除去部材の回転数を大きくすることで、所定厚粉体層の密度のムラが生じることを抑制し、所定厚粉体層の粉体密度の向上を図ることができる。
態様A乃至Eの何れかの態様において、平坦化ローラ12等の除去部材は、円筒形状である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、除去部材の移動方向前方で粉体に接触する接触面(円筒形状の周面のうちの移動方向前方下側部分)が斜め下方を向く。そのため、除去部材を移動させることで、その接触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。よって、このような除去部材を用いることで、粉体密度を高める効果が得られる。
所定の層厚(「Δt」等)の粉体層である所定厚粉体層31等の所定厚粉体層を形成する粉体層形成工程と、所定厚粉体層の粉体20等の粉体を所要形状に結合して層状造形物30等の層状造形物を形成する造形工程とを繰り返し行い、層状造形物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形物製造方法であって、粉体層形成工程では、所定厚粉体層よりも厚い粉体層であるプレ粉体層31a等の過剰厚粉体層を形成した後、粉体層の積層方向(上下方向等)に直交する方向(水平方向等)に移動する平坦化ローラ12等の除去部材によって過剰厚粉体層における所定の層厚の部分よりも表層側の粉体を除去する除去処理を三回等の複数回実行して所定厚粉体層を形成し、一回の除去処理で除去する粉体の層厚である粉体削り量は、第三回目等の最後に実行する除去処理が第一回目等の他の除去処理よりも小さい。
これによれば、上記実施例1について説明したように、造形工程で粉体を所要形状に結合する際に、粉体層の粉体密度が高い状態とすることが可能となる。
造形槽22等の造形部に所定の層厚(「Δt」等)の粉体層である所定厚粉体層31等の所定厚粉体層を形成する粉体層形成動作と、所定厚粉体層の粉体20等の粉体を所要形状に結合して層状造形物30等の層状造形物を形成する造形動作とを繰り返し行い、層状造形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100等の三次元造形装置を制御するプログラムであって、粉体層形成動作では、所定厚粉体層よりも厚い粉体層であるプレ粉体層31a等の過剰厚粉体層を形成した後、粉体層の積層方向(上下方向等)に直交する方向(水平方向等)に移動する平坦化ローラ12等の除去部材によって過剰厚粉体層における所定の層厚の部分よりも表層側の粉体を除去する除去処理を三回等の複数回実行して所定厚粉体層を形成し、一回の除去処理で除去する粉体の層厚である粉体削り量は、第三回目等の最後に実行する除去処理が第一回目等の他の除去処理よりも小さくなるように三次元造形装置を制御する。
これによれば、上記実施例1について説明したように、造形工程で粉体を所要形状に結合する際に、粉体層の粉体密度が高い状態とすることが可能となる。
5 造形ユニット
7 ベース部材
10 造形液
11 粉体収容槽
12 平坦化ローラ
20 粉体
20a 余剰粉体
21 供給槽
22 造形槽
23 供給ステージ
23 造形ステージ
24 造形ステージ
25 平坦化ローラ往復モータ
26 平坦化ローラ回転モータ
27 供給ステージ昇降モータ
28 造形ステージ昇降モータ
29 余剰粉体回収槽
30 層状造形物
31 所定厚粉体層
31a プレ粉体層
50 液体吐出ユニット
51 キャリッジ
52 ヘッド
52a 第一ヘッド
52b 第二ヘッド
54 第一ガイド部材
55 第二ガイド部材
56 タンク装着部
60 タンク
61 メンテナンス機構
62 キャップ
63 ワイパ
70 側板
70a 第一側板
70b 第二側板
71 ガイド部材
72 スライダ部
75 支持部材
75a 第一支持部材
75b 第二支持部材
80 粉体供給部
81 粉体収容部
82 供給口部
83 シャッタ部材
100 三次元造形装置
152 ノズル列
500 制御部
500A 主制御部
501 CPU
502 ROM
503 RAM
504 NVRAM
505 ASIC
506 外部インターフェース
507 入出力部
508 ヘッド駆動制御部
510 主走査方向駆動部
511 吐出ユニット昇降駆動部
512 副走査方向駆動部
513 供給ステージ駆動部
514 造形ステージ駆動部
515 平坦化往復駆動部
516 平坦化回転駆動部
517 粉体供給駆動部
518 メンテナンス駆動部
522 操作パネル
550 主走査方向移動機構
551 吐出ユニット昇降機構
552 副走査方向移動機構
554 粉体供給装置
560 温湿度センサ
600 造形データ作成装置
Claims (8)
- 造形部に所定の層厚の粉体層である所定厚粉体層を形成する粉体層形成動作と、前記所定厚粉体層の粉体を所要形状に結合して層状造形物を形成する造形動作とを繰り返し行い、前記層状造形物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形動作の制御を行う制御部を備える三次元造形装置であって、
前記制御部は、前記粉体層形成動作では、前記所定厚粉体層よりも厚い前記粉体層である過剰厚粉体層を形成した後、前記粉体層の積層方向に直交する方向に移動する除去部材によって前記過剰厚粉体層における前記所定の層厚の部分よりも表層側の前記粉体を除去する除去処理を複数回実行して前記所定厚粉体層を形成する制御を実行するとともに、
一回の前記除去処理で除去する前記粉体の層厚である粉体削り量が、最後に実行する前記除去処理が他の前記除去処理よりも小さくなるように装置を制御することを特徴とする三次元造形装置。 - 請求項1の三次元造形装置において、
前記制御部は、前記除去処理の回数を重ねるにつれて前記粉体削り量を徐々に小さくなるように装置を制御することを特徴とする三次元造形装置。 - 請求項1または2に記載の三次元造形装置において、
前記除去部材は回転体であり、
前記制御部は、最後に実行する前記除去処理のときの前記除去部材の回転速度が、他の前記除去処理のときの回転速度よりも大きくなるように装置を制御することを特徴とする三次元造形装置。 - 造形部に所定の層厚の粉体層である所定厚粉体層を形成する粉体層形成動作と、前記所定厚粉体層の粉体を所要形状に結合して層状造形物を形成する造形動作とを繰り返し行い、前記層状造形物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形動作の制御を行う制御部を備える三次元造形装置であって、
前記制御部は、前記粉体層形成動作では、前記所定厚粉体層よりも厚い前記粉体層である過剰厚粉体層を形成した後、回転しながら前記粉体層の積層方向に直交する方向に移動する除去部材によって前記過剰厚粉体層における前記所定の層厚の部分よりも表層側の前記粉体を除去する除去処理を複数回実行して前記所定厚粉体層を形成する制御を実行するとともに、
最後に実行する前記除去処理のときの前記除去部材の回転速度が、他の前記除去処理のときの回転速度よりも大きくなるように装置を制御することを特徴とする三次元造形装置。 - 請求項3または4に記載の三次元造形装置において、
前記制御部は、前記除去処理の回数を重ねるにつれて前記除去部材の回転速度を徐々に大きくすることを特徴とする三次元造形装置。 - 請求項1乃至5の何れか一に記載の三次元造形装置において、
前記除去部材は、円筒形状であることを特徴とする三次元造形装置。 - 所定の層厚の粉体層である所定厚粉体層を形成する粉体層形成工程と、前記所定厚粉体層の粉体を所要形状に結合して層状造形物を形成する造形工程とを繰り返し行い、前記層状造形物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形物製造方法であって、
前記粉体層形成工程では、前記所定厚粉体層よりも厚い前記粉体層である過剰厚粉体層を形成した後、前記粉体層の積層方向に直交する方向に移動する除去部材によって前記過剰厚粉体層における前記所定の層厚の部分よりも表層側の前記粉体を除去する除去処理を複数回実行して前記所定厚粉体層を形成し、
一回の前記除去処理で除去する前記粉体の層厚である粉体削り量は、最後に実行する前記除去処理が他の前記除去処理よりも小さいことを特徴とする三次元造形物製造方法。 - 造形部に所定の層厚の粉体層である所定厚粉体層を形成する粉体層形成動作と、前記所定厚粉体層の粉体を所要形状に結合して層状造形物を形成する造形動作とを繰り返し行い、前記層状造形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を制御するプログラムであって、
前記粉体層形成動作では、前記所定厚粉体層よりも厚い前記粉体層である過剰厚粉体層を形成した後、前記粉体層の積層方向に直交する方向に移動する除去部材によって前記過剰厚粉体層における前記所定の層厚の部分よりも表層側の前記粉体を除去する除去処理を複数回実行して前記所定厚粉体層を形成し、
一回の前記除去処理で除去する前記粉体の層厚である粉体削り量は、最後に実行する前記除去処理が他の前記除去処理よりも小さくなるように前記三次元造形装置を制御することを特徴とするプログラム。
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