JP7021516B2 - Manufacturing method of 3D modeling equipment and 3D modeling - Google Patents

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Description

本発明は、粉末と溶媒とバインダーとを含む組成物の層を形成する層形成部と、前記層中の前記粉末を溶融又は焼結させるレーザー照射部と、を備える三次元造形装置及び三次元造形物の製造方法に関するものである。 The present invention comprises a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling apparatus including a layer forming portion for forming a layer of a composition containing a powder, a solvent and a binder, and a laser irradiation portion for melting or sintering the powder in the layer. It is related to the manufacturing method of the modeled object.

この種の三次元造形装置の一例として特許文献1に記載の積層造形装置が挙げられる。この文献には、焼結層に生じた突起状の異常焼結部を切削しつつ、切削粉をガス噴射装置で吹き飛ばす技術が開示されている。 As an example of this type of three-dimensional modeling apparatus, the laminated modeling apparatus described in Patent Document 1 can be mentioned. This document discloses a technique of blowing off cutting powder with a gas injection device while cutting a protrusion-shaped abnormal sintered portion generated in the sintered layer.

特開2017-150048号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-150048

造形用の粉末に保形のためのバインダーを加えて成る組成物を用いて層を形成する場合、その層にレーザー光を照射して粉末を溶融処理すると、バインダーはレーザー光のエネルギーによって分解されて層外に除かれる。しかし、その一部は煤のような炭素残渣となって溶融処理後の層の表面に付着する。この炭素残渣は、次層の溶融処理の際にほとんどは層外に放出されるが、一部は造形物中に炭化固溶体となって残存する場合がある。
具体的には、炭素残渣が溶融処理の際に造形用の粉末と化合して炭化固溶体を生成する場合がある。この炭化固溶体は、造形する三次元造形物の狙いとする特性を低下させる虞がある。一例として、SUS316Lのような低炭素鋼は、炭素成分の含有量の上限が規定されているが、該低炭素鋼の材料より成る三次元造形物を作る場合に生成された炭化固溶体によって規定されている炭素含有量の上限を超えてしまう虞がある。
When a layer is formed using a composition made by adding a binder for shape retention to a powder for modeling, when the layer is irradiated with laser light to melt the powder, the binder is decomposed by the energy of the laser light. Is removed from the layer. However, a part of it becomes a carbon residue like soot and adheres to the surface of the layer after the melting treatment. Most of this carbon residue is released to the outside of the layer during the melting treatment of the next layer, but a part of the carbon residue may remain as a carbonized solid solution in the modeled product.
Specifically, the carbon residue may be combined with the powder for modeling during the melting treatment to form a carbonized solid solution. This carbonized solid solution may reduce the target characteristics of the three-dimensional model to be modeled. As an example, low carbon steels such as SUS316L have an upper limit on the content of carbon components, but are defined by the carbonized solid solution produced when making a three-dimensional model made of the material of the low carbon steel. There is a risk of exceeding the upper limit of the carbon content.

また、レーザー照射して層に対して溶融処理を行うとスパッタ粒子が飛散する。そのスパッタ粒子の中には溶融処理後の層の表面に付着するものがある。このスパッタ粒子は、次層のレーザー照射時にほとんどが溶融して無くなるが、大きいスパッタ粒子の中には次層の形成時に成長して更に大きくなるものがある。更に、次層のレーザー照射の際にも新たにスパッタ粒子が飛散してその表面に付着する。この繰り返しにより、三次元造形物の最終的な外表面の面粗度が低下する虞がある。 Further, when the layer is melt-treated by irradiating with a laser, the sputtered particles are scattered. Some of the sputtered particles adhere to the surface of the layer after the melting treatment. Most of the sputtered particles are melted and disappeared when the laser irradiation of the next layer is performed, but some of the large sputtered particles grow and become larger when the next layer is formed. Further, when the laser irradiation of the next layer is performed, sputtered particles are newly scattered and adhere to the surface thereof. By repeating this process, the surface roughness of the final outer surface of the three-dimensional model may decrease.

本発明の目的は、炭素残渣に起因する三次元造形物への影響を低減することにある。
或いは、スパッタ粒子に起因する三次元造形物の最終的な外表面の面粗度の低下を抑制することにある。
An object of the present invention is to reduce the influence of carbon residue on a three-dimensional model.
Alternatively, the purpose is to suppress a decrease in the surface roughness of the final outer surface of the three-dimensional model due to the sputtered particles.

上記目的を達成するために、本発明の第1の態様の三次元造形装置は、粉末と溶媒とバインダーとを含む組成物の層を形成する層形成部と、前記層中の前記粉末を溶融又は焼結させるレーザー照射部と、前記層の表面に存在する付着物を除去する除去部とを備え、前記除去部は、前記レーザー照射部によるレーザー照射後に前記層の表面に存在する付着物を除去するように制御されることを特徴とする。
ここで、「除去」とは、本明細書においては、付着物を完全に取り除くことのみを意味するのではなく、付着物の存在量を減らすことができればよいことも含む意味で使われている。
In order to achieve the above object, the three-dimensional modeling apparatus according to the first aspect of the present invention melts a layer forming portion forming a layer of a composition containing a powder, a solvent and a binder, and the powder in the layer. Alternatively, the removal unit includes a laser irradiation unit for sintering and a removal unit for removing deposits existing on the surface of the layer, and the removal unit removes deposits existing on the surface of the layer after laser irradiation by the laser irradiation unit. It is characterized by being controlled to be removed.
Here, "removal" is used in the present specification not only to completely remove the deposit, but also to include the fact that the abundance of the deposit can be reduced. ..

本態様によれば、前記除去部は、前記レーザー照射部によるレーザー照射後に前記層の表面に存在する付着物を除去する。これにより、バインダーを含む組成物を用いて層を形成する場合において生じる炭素残渣(付着物)は除去処理されて次層が形成されていくので、炭素残渣が三次元造形物中に残存する虞を低減することができ、以って炭化固溶体が三次元造形物中に残存すると言うような影響の虞を低減することができる。
或いは、レーザー照射による溶融処理によって飛散して前記表面に付着した付着物であるスパッタ粒子は、当該除去部によって除去処理されて次層が形成されていくので、スパッタ粒子に起因する三次元造形物の最終的な外表面の面粗度の低下を抑制することができる。
According to this aspect, the removing unit removes deposits existing on the surface of the layer after laser irradiation by the laser irradiation unit. As a result, the carbon residue (adhesion) generated when the layer is formed using the composition containing the binder is removed and the next layer is formed, so that the carbon residue may remain in the three-dimensional model. It is possible to reduce the risk of the carbonized solid solution remaining in the three-dimensional model.
Alternatively, the sputtered particles, which are the deposits that are scattered and adhered to the surface by the melting treatment by laser irradiation, are removed by the removing portion to form the next layer, so that the three-dimensional shaped object caused by the sputtered particles is formed. It is possible to suppress a decrease in the surface roughness of the final outer surface of the above.

本発明の第2の態様の三次元造形装置は、第1の態様において、前記層中の前記溶媒を揮発させる溶媒揮発部を備え、前記溶媒揮発部は、前記レーザー照射部によるレーザー照射が行われる前に前記層中の溶媒を揮発させるように制御されることを特徴とする。 In the first aspect, the three-dimensional modeling apparatus according to the second aspect of the present invention includes a solvent volatilizing unit that volatilizes the solvent in the layer, and the solvent volatilizing unit is irradiated with a laser by the laser irradiation unit. It is characterized in that it is controlled to volatilize the solvent in the layer before it is squeezed.

本態様によれば、溶媒揮発部が前記レーザー照射が行われる前に前記層中の溶媒を揮発させる。これにより、溶媒を除去した状態で次のレーザー照射を行うことができ、前記炭素残渣の問題を一層低減することができる。 According to this aspect, the solvent volatilizer volatilizes the solvent in the layer before the laser irradiation is performed. As a result, the next laser irradiation can be performed with the solvent removed, and the problem of the carbon residue can be further reduced.

本発明の第3の態様の三次元造形装置は、第1の態様又は第2の態様において、前記除去部は、前記層の表面に接して前記付着物を払拭する払拭部材であることを特徴とする。 The three-dimensional modeling apparatus according to the third aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect or the second aspect, the removing portion is a wiping member that comes into contact with the surface of the layer and wipes off the deposits. And.

本態様によれば、前記除去部は、ブラシやブレード等、前記層の表面に接して前記付着物を払拭する払拭部材であるので、構造簡単にして上記効果を得ることができる。 According to this aspect, since the removing portion is a wiping member such as a brush or a blade that comes into contact with the surface of the layer and wipes off the deposits, the structure can be simplified and the above effect can be obtained.

本発明の第4の態様の三次元造形装置は、第3の態様において、前記除去部は回転ブラシであり、前記回転ブラシは、前記レーザー照射部による前記層への照射位置の移動方向に相対移動可能であることを特徴とする。
ここで、「相対移動可能」とは、回転ブラシが移動する構造、層を支持するステージ側が移動する構造、両者が移動する構造のいずれでもよいことを意味する。
In the third aspect of the three-dimensional modeling apparatus of the fourth aspect of the present invention, the removing portion is a rotating brush, and the rotating brush is relative to the moving direction of the irradiation position of the layer by the laser irradiating portion. It is characterized by being movable.
Here, "relatively movable" means that the structure may be any of a structure in which the rotating brush moves, a structure in which the stage side supporting the layer moves, and a structure in which both move.

本態様によれば、回転ブラシが前記移動をしつつ付着物を除去するので、前記層の表面の付着物を効果的に除去することができる。 According to this aspect, since the rotating brush removes the deposits while moving, the deposits on the surface of the layer can be effectively removed.

本発明の第5の態様の三次元造形装置は、第1の態様又は第2の態様において、前記除去部は、前記層の表面に気体を吹き付けて前記付着物を除去する吹付部材であることを特徴とする。 In the three-dimensional modeling apparatus of the fifth aspect of the present invention, in the first aspect or the second aspect, the removing portion is a spraying member that blows gas onto the surface of the layer to remove the deposits. It is characterized by.

本態様によれば、エアー等の気体を使って前記付着物を除去するので、前記層の表面に物理的な接触をせずに除去処理を行うことができ、前記層の表面への影響を少なくすることができる。 According to this aspect, since the deposit is removed by using a gas such as air, the removal process can be performed without physical contact with the surface of the layer, and the influence on the surface of the layer can be exerted. Can be reduced.

本発明の第6の態様の三次元造形装置は、第1の態様から第5の態様のいずれか一つの態様において、前記付着物が前記層の表面から前記除去部によって除去されて移動する方向に該除去された付着物を回収する回収部を備えていることを特徴とする。 In the three-dimensional modeling apparatus of the sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the direction in which the deposit is removed from the surface of the layer by the removing portion and moves. It is characterized in that it is provided with a recovery unit for recovering the removed deposits.

本態様によれば、除去された付着物の回収部を備えているので、除去された付着物の再付着の虞を低減することができる。 According to this aspect, since the recovery portion of the removed deposit is provided, the risk of reattachment of the removed deposit can be reduced.

本発明の第7の態様の三次元造形装置は、第1の態様から第6の態様のいずれか一つの態様において、前記付着物の除去動作が行われた前記層の表面に前記層形成部によって次層が形成され、前記次層の表面に対して前記除去部によって前記付着物の除去動作が実行される、ことによって複数の層から成る三次元造形物が各層毎に順次形成される、ことを特徴とする。 In the three-dimensional modeling apparatus according to the seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the layer forming portion is formed on the surface of the layer on which the deposit removal operation is performed. The next layer is formed by the above layer, and the removal operation is performed by the removing portion on the surface of the next layer, whereby a three-dimensional model composed of a plurality of layers is sequentially formed for each layer. It is characterized by that.

本態様によれば、前記各態様の効果を有する多層構造の三次元造形物を容易に得ることができる。 According to this aspect, a three-dimensional model having a multi-layer structure having the effects of each of the above aspects can be easily obtained.

本発明の第8の態様の三次元造形装置は、第1の態様から第7の態様のいずれか一つの態様において、層形成部とレーザー照射部と除去部又は前記層形成部と溶媒揮発部とレーザー照射部と除去部は、窒素ガスの導入部と排気部とを備えた密閉された筐体内に収容されており、
前記筐体内には前記組成物の層を支持するステージが配置されていて、該ステージは前記層形成部とレーザー照射部と除去部又は前記層形成部と溶媒揮発部とレーザー照射部と除去部との間を順番に移動できるように構成されていることを特徴とする。
In any one of the first to seventh aspects, the three-dimensional modeling apparatus according to the eighth aspect of the present invention has a layer forming portion, a laser irradiation portion and a removing portion, or the layer forming portion and a solvent volatilizing portion. The laser irradiation part and the removal part are housed in a sealed housing provided with a nitrogen gas introduction part and an exhaust part.
A stage that supports the layer of the composition is arranged in the housing, and the stage is the layer forming portion, the laser irradiation portion, and the removing portion, or the layer forming portion, the solvent volatilizing portion, the laser irradiation portion, and the removing portion. It is characterized in that it is configured so that it can be moved in order between and.

本態様によれば、一連のプロセスを密閉された筐体内で連結して処理できるようになる。また、該筐体には窒素ガスの導入部と排気部が設けられているので、窒素ガスの置換が可能になり、層形成部、溶媒揮発部、レーザー照射部及び除去部等に対する酸素の影響を低減することができる。
更に、前記組成物の層を支持するステージを移動可能に構成することで、前記層形成部、溶媒揮発部、レーザー照射部及び除去部を個別に移動可能に構成する複雑な構造を設けなくても、前記層毎の形成と付着物の除去とを簡単な構造で実現できるようになる。
According to this aspect, a series of processes can be connected and processed in a closed housing. Further, since the housing is provided with a nitrogen gas introduction part and an exhaust part, it is possible to replace the nitrogen gas, and the influence of oxygen on the layer forming part, the solvent volatilizing part, the laser irradiation part, the removing part and the like. Can be reduced.
Further, by configuring the stage supporting the layer of the composition to be movable, it is not necessary to provide a complicated structure in which the layer forming portion, the solvent volatilizing portion, the laser irradiation portion and the removing portion are individually movable. However, the formation of each layer and the removal of deposits can be realized with a simple structure.

本発明の第9の態様の三次元造形物の製造方法は、粉末と溶媒とバインダーとを含む組成物の層を形成する層形成工程と、前記層中の前記粉末を溶融又は焼結させるレーザー照射工程と、前記層の表面に存在する付着物を除去する除去工程と、を有し、前記除去工程は、前記レーザー照射工程によるレーザー照射後に前記層の表面に存在する付着物を除去する、ことを特徴とする。 The method for producing a three-dimensional model according to a ninth aspect of the present invention includes a layer forming step of forming a layer of a composition containing a powder, a solvent and a binder, and a laser for melting or sintering the powder in the layer. It has an irradiation step and a removal step of removing deposits existing on the surface of the layer, and the removal step removes deposits existing on the surface of the layer after laser irradiation by the laser irradiation step. It is characterized by that.

本態様によれば、第1の態様の三次元造形装置において述べた効果と同様の効果を得ることができる。 According to this aspect, the same effect as described in the three-dimensional modeling apparatus of the first aspect can be obtained.

本発明の実施形態1に係る三次元造形装置の概略を表す、層形成部にステージが位置している場合の装置構成図。FIG. 6 is a device configuration diagram showing an outline of the three-dimensional modeling device according to the first embodiment of the present invention, in the case where a stage is located in a layer forming portion. 本発明の実施形態1に係る三次元造形装置の概略を表す、溶媒揮発部にステージが位置している場合の装置構成図。The apparatus block diagram which shows the outline of the 3D modeling apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention, and the stage is located in the solvent volatilization part. 本発明の実施形態1に係る三次元造形装置の概略を表す、レーザー照射部にステージが位置している場合の装置構成図。The device block diagram which shows the outline of the 3D modeling apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention, when the stage is located in the laser irradiation part. 本発明の実施形態1に係る三次元造形装置の概略を表す、除去部にステージが位置している場合の装置構成図。The apparatus block diagram which shows the outline of the 3D modeling apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention, and the stage is located in the removal part. 本発明の実施形態1に係る三次元造形装置における第1の層形成時のレーザー照射部の作用を表す側断面図。The side sectional view which shows the action of the laser irradiation part at the time of forming the 1st layer in the 3D modeling apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る三次元造形装置における第1の層形成時の除去部の作用を表す側断面図。The side sectional view which shows the action of the removal part at the time of forming the 1st layer in the 3D modeling apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る三次元造形装置における第2の層形成時の層形成部の作用を表す側断面図。The side sectional view which shows the action of the layer forming part at the time of forming the 2nd layer in the 3D modeling apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る三次元造形装置によって形成した三次元造形物における面粗度の改善の効果を表すグラフ。The graph which shows the effect of the improvement of the surface roughness in the 3D model formed by the 3D modeling apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る三次元造形装置によって形成した三次元造形物における面粗さ(最高高さ)の改善の効果を表すグラフ。The graph which shows the effect of the improvement of the surface roughness (maximum height) in the 3D model formed by the 3D modeling apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る三次元造形装置によって形成下三次元造形物における平均面粗さの改善の効果を表すグラフ。The graph which shows the effect of the improvement of the average surface roughness in the 3D model under formation by the 3D modeling apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る三次元造形装置によって形成した三次元造形物におけるレーザー照射直後の炭素残渣(付着物)の付着状態を表す平面図。The plan view which shows the adhesion state of the carbon residue (adhesion) immediately after the laser irradiation in the 3D modeling | formation | formation | formation which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る三次元造形装置によって形成した三次元造形物における付着物の除去後の炭素残渣(付着物)の付着状態を表す平面図。The plan view which shows the adhesion state of the carbon residue (adhesion) after removal of the deposit in the 3D model formed by the 3D modeling apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2に係る三次元造形装置の概略を表す、除去部にステージが位置している場合の装置構成図。The apparatus block diagram which shows the outline of the 3D modeling apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention, and the stage is located in the removal part. 形成した第1の層に対してレーザーを照射した場合に発生する炭素残渣とスパッタ粒子の飛散の様子を模式的に表す側断面図。A side sectional view schematically showing the state of scattering of carbon residue and sputtered particles generated when the formed first layer is irradiated with a laser. 形成した第1の層の表面に炭素残渣とスパッタ粒子が付着する様子を模式的に表す側断面図。A side sectional view schematically showing how carbon residues and sputtered particles adhere to the surface of the formed first layer. 形成した第1の層の上面に次層となる第2の層を形成していく場合の問題点を模式的に表す側断面図。A side sectional view schematically showing a problem in forming a second layer to be a next layer on the upper surface of the formed first layer.

以下に、本発明の実施形態に係る三次元造形装置及び三次元造形物の製造方法について、添付図面を参照して詳細に説明する。
尚、以下の説明では、最初に図1~図4及び図5A、5B、5Cに表す実施形態1に係る三次元造形装置を例にとって、本発明の三次元造形装置の全体構成について説明する。次に、該三次元造形装置を使用することによって実行される本発明の三次元造形物の製造方法の内容について説明する。
Hereinafter, a three-dimensional modeling apparatus and a method for manufacturing a three-dimensional model according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
In the following description, the overall configuration of the three-dimensional modeling apparatus of the present invention will be described first, taking as an example the three-dimensional modeling apparatus according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 and 5A, 5B, and 5C. Next, the contents of the method for manufacturing a three-dimensional model of the present invention, which is executed by using the three-dimensional modeling device, will be described.

次に、このようにして構成される実施形態1に係る三次元造形装置及び三次元造形物の製造方法よって製造された三次元造形物における面粗度と炭素残渣付着の改善の効果を図6、7A、7B、8A、8Bに表すグラフに基づいて説明する。
続いて、従来の問題点を表す図10A、10B、10Cと、本発明の実施形態1に係る三次元造形装置の作用を表す図5A、5B,5Cと、を比較して実施形態1に係る三次元造形装置及び三次元造形物の製造方法の効果について検証する。
次に、図9に表す実施形態2に係る三次元造形装置の構成と、該三次元造形装置を使用することによって実行される三次元造形物の製造方法の内容と、これらの作用、効果について、前記実施形態1との差異を中心に説明する。
最後にこれら二つの実施形態と部分的構成を異にする他の実施形態について言及する。
Next, FIG. 6 shows the effect of improving the surface roughness and the adhesion of carbon residue in the three-dimensional model manufactured by the three-dimensional model device and the method for manufacturing the three-dimensional model according to the first embodiment configured in this way. , 7A, 7B, 8A, 8B will be described based on the graphs.
Subsequently, FIGS. 10A, 10B, and 10C showing the conventional problems and FIGS. 5A, 5B, and 5C showing the operation of the three-dimensional modeling apparatus according to the first embodiment of the present invention are compared with each other to relate to the first embodiment. We will verify the effects of the 3D modeling device and the manufacturing method of the 3D model.
Next, the configuration of the three-dimensional modeling apparatus according to the second embodiment shown in FIG. 9, the contents of the manufacturing method of the three-dimensional modeling object executed by using the three-dimensional modeling apparatus, and their actions and effects. , The difference from the first embodiment will be mainly described.
Finally, we will refer to these two embodiments and other embodiments that differ in partial configuration.

◆◆◆実施形態1(図1~図4、図5A、5B、5C及び図10A、10B、10C参照)◆◆
(1)三次元造形装置の全体構成(図1~図4及び図5A、5B、5C参照)
本実施形態の係る三次元造形装置1Aは、粉末3と溶媒5とバインダー7とを含む組成物9(図5(C))の層11を第1の層11A、第2の層11B、…第nの層11Nと順次形成して行くことで多層構造の三次元造形物Aを製造する装置である。ここで、粉末3は溶融固化又は焼結されて三次元造形物となる造形用材料である。溶媒5は組成物9をペースト状にするための成分である。バインダー7は後述する層形成部13によって組成物9がステージ31上に吐出されて形成される層11の形状を保つための保形用成分である。
◆◆◆ Embodiment 1 (see FIGS. 1 to 4, 5A, 5B, 5C and 10A, 10B, 10C) ◆◆
(1) Overall configuration of the three-dimensional modeling device (see FIGS. 1 to 4 and 5A, 5B, 5C)
In the three-dimensional modeling apparatus 1A according to the present embodiment, the layer 11 of the composition 9 (FIG. 5 (C)) containing the powder 3, the solvent 5, and the binder 7 is formed into a first layer 11A, a second layer 11B, and so on. It is an apparatus for manufacturing a three-dimensional model A having a multi-layer structure by sequentially forming the nth layer 11N. Here, the powder 3 is a modeling material that is melt-solidified or sintered to form a three-dimensional model. The solvent 5 is a component for forming the composition 9 into a paste. The binder 7 is a shape-retaining component for maintaining the shape of the layer 11 formed by discharging the composition 9 onto the stage 31 by the layer forming portion 13 described later.

また、この三次元造形装置1Aは、層11を形成する層形成部13と、層11中の溶媒5を揮発させる溶媒揮発部15と、層11中の粉末3を溶融又は焼結させるレーザー照射部17と、層11の表面に存在する付着物21、23を除去する除去部19と、を備えることによって基本的に構成されている。
そして、本実施形態に係る三次元造形装置1Aでは、除去部19は、レーザー照射部17によるレーザー照射後に層11の表面に存在する付着物21、23を除去するように制御部(図示省略)によって制御される。
Further, in this three-dimensional modeling apparatus 1A, the layer forming portion 13 forming the layer 11, the solvent volatilizing portion 15 for volatilizing the solvent 5 in the layer 11, and the laser irradiation for melting or sintering the powder 3 in the layer 11 are performed. It is basically composed of a portion 17 and a removing portion 19 for removing deposits 21 and 23 existing on the surface of the layer 11.
Then, in the three-dimensional modeling apparatus 1A according to the present embodiment, the removing unit 19 is a control unit (not shown) so as to remove the deposits 21 and 23 existing on the surface of the layer 11 after the laser irradiation by the laser irradiation unit 17. Controlled by.

<粉末>
ここで、粉末3としては、金属粉末やセラミックス粉末が一例として使用できる。金属粉末としては、各種金属や金属化合物等の粒状ないし粉末状の粒子が使用できる。
具体的には、アルミニウム、チタン、鉄、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、マルエージング鋼等の各種金属、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコン、酸化錫、酸化マグネシウム、チタン酸カリウム等の各種金属酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム等の各種金属水酸化物、窒素珪素、窒素チタン、窒化アルミニウム等の各種金属窒化物、炭化珪素、炭化チタン、窒化アルミニウム等の各種金属窒化物、炭化珪素、炭化チタン等の各種金属炭素残渣、硫化亜鉛等の各種金属硫化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の各種金属の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム等の各種金属の硫酸塩、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム等の各種金属のケイ酸塩、リン酸カルシウム等の各種金属のリン酸塩、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸マグネシウム等の各種金属のホウ酸塩や、これらの複合化合物等、石膏(硫酸カルシウムの各水和物、硫酸カルシウムの無水物)等の粉末が使用できる。
<Powder>
Here, as the powder 3, a metal powder or a ceramic powder can be used as an example. As the metal powder, granular or powdery particles such as various metals and metal compounds can be used.
Specifically, various metals such as aluminum, titanium, iron, copper, magnesium, stainless steel, and malaging steel, silica, alumina, titanium oxide, zinc oxide, zircon oxide, tin oxide, magnesium oxide, potassium titanate, etc. Various metal oxides, various metal hydroxides such as magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, calcium hydroxide, various metal nitrides such as silicon nitrogen, titanium nitrogen, aluminum nitride, various types of silicon carbide, titanium carbide, aluminum nitride, etc. Metal nitrides, various metal carbon residues such as silicon carbide and titanium carbide, various metal sulfides such as zinc sulfide, carbonates of various metals such as calcium carbonate and magnesium carbonate, sulfates of various metals such as calcium sulfate and magnesium sulfate. , Phostoates of various metals such as calcium silicate and magnesium silicate, phosphates of various metals such as calcium phosphate, borates of various metals such as aluminum borate and magnesium borate, and composite compounds thereof, etc. Powders such as gypsum (each hydrate of calcium sulfate, anhydride of calcium sulfate) can be used.

<溶媒>
溶媒5は、例えば、蒸留水、純水、RO水等の各種水の他、メタノール、エタノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、オクタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)等のエーテル類(セロソルブ類)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ギ酸エチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ペンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素類、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の環式炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキシルベンゼン、ヘブチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン等の長鎖アルキル基及びベンゼン環を有する芳香族炭火水素類、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドンのいずれか一つを含む芳香族複素環類、アセトニトクル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル類、N,N-ジメチルアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド類、カルボン酸塩又はその他の各種油類等が挙げられる。
<Solvent>
The solvent 5 includes, for example, various types of water such as distilled water, pure water, and RO water, as well as alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, octanol, ethylene glycol, diethylene glycol, and glycerin. Ethers (cellosolves) such as ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve), esters such as methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl formate, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl isopropyl ketone, cyclohexanone, etc. Ketones, aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, octane, cyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane, benzene, toluene, xylene, hexylbenzene, hebutylbenzene, octylbenzene, nonylbenzene, decylbenzene. , Undecylbenzene, Dodecylbenzene, Tridecylbenzene, Tetradecylbenzene and other long-chain alkyl groups and aromatic charcoal hydrogens having a benzene ring, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, halogenation of 1,2-dichloroethane and the like. Aromatic heterocycles containing any one of hydrocarbons, pyridine, pyrazine, furan, pyrrol, thiophene, methylpyrrolidone, nitriles such as acetonitol, propionitrile, acrylonitrile, N, N-dimethylamide, N, Examples thereof include amides such as N-dimethylacetamide, carboxylates and various other oils.

<バインダー>
バインダー7としては、前述した溶媒5に可溶であれば、限定されない。例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂、合成樹脂等を用いることができる。また、例えば、PLA(ポリ乳酸)、PA(ポリアミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
また、可溶状態でなく、上述したアクリル樹脂などの樹脂の微小な粒子の状態で、前述した溶媒5中に分散させるようにしてもよい。
因みに、本実施形態では粉末3として金属粉末であるSUS316L(D50=直径3μm)を使用し、溶剤5としてプロピレングリコール(PG)、バインダー7としてポリビニルアルコール(PVA)を一例として使用した。また、これらを混ぜてペースト状の組成物9にしたときの体積比率を一例として粉末3が30vol%、溶媒5が68vol%、バインダー7が2vol%とした。
<Binder>
The binder 7 is not limited as long as it is soluble in the above-mentioned solvent 5. For example, acrylic resin, epoxy resin, silicone resin, cellulosic resin, synthetic resin and the like can be used. Further, for example, a thermoplastic resin such as PLA (polylactic acid), PA (polyamide), PPS (polyphenylene sulfide) can also be used.
Further, it may be dispersed in the above-mentioned solvent 5 in the state of fine particles of a resin such as the above-mentioned acrylic resin instead of the soluble state.
Incidentally, in this embodiment, SUS316L (D50 = diameter 3 μm), which is a metal powder, was used as the powder 3, propylene glycol (PG) was used as the solvent 5, and polyvinyl alcohol (PVA) was used as the binder 7 as an example. Further, as an example, the volume ratio when these were mixed to form a paste-like composition 9 was 30 vol% for the powder 3, 68 vol% for the solvent 5, and 2 vol% for the binder 7.

<付着物>
除去部19において除去される付着物21、23としては、図10Aに表すように、レーザー照射部17で照射されるレーザーによる溶融又は焼結時に前記バインダー7が分解されて発生する前述の炭素残渣21や、造形用材料の粉末3にレーザーを照射したときに飛散するスパッタ粒子23が挙げられる。
図10Bに表すように、これらの炭素残渣21とスパッタ粒子23は、レーザー照射後の層11(例えば第1の層11A)の表面に付着する。この付着状態のまま次層となる例えば第2の層11Bの積層工程に移行すると、図10Cに表すように、第2の層11B内に炭素残渣21とスパッタ粒子23が存在する状態で第2層11Bが積層される。この状態でレーザーを照射する処理を行うと、炭素残渣21は第2の層11B中のバインダーと共に分解されてほとんどは層11外に放出されるが、一部は造形物中(層内)に炭化固溶体(図示を省く)となって残存する場合がある。
また、スパッタ粒子23は、次層(第2の層11B)のレーザー照射時にほとんどが溶融して無くなるが、大きいスパッタ粒子23の中には次層(第2の層11B)の形成時にレーザー照射によって溶融しきれず凸部として成長して更に大きくなるものがある。更に、次層(第2の層11B)の形成の際にも新たにスパッタ粒子が飛散してその表面に付着する。この繰り返しにより、三次元造形物Aの外表面に凹凸として現われ、面粗度の低下をもたらす要因となってしまう。
<Adhesion>
As the deposits 21 and 23 removed by the removing unit 19, as shown in FIG. 10A, the above-mentioned carbon residue generated by decomposing the binder 7 during melting or sintering by the laser irradiated by the laser irradiation unit 17 Examples thereof include the spatter particles 23 that scatter when the powder 3 of the modeling material is irradiated with a laser.
As shown in FIG. 10B, these carbon residues 21 and spatter particles 23 adhere to the surface of the layer 11 (for example, the first layer 11A) after laser irradiation. When the process proceeds to the laminating step of, for example, the second layer 11B, which is the next layer in this adhered state, as shown in FIG. 10C, the second layer 11B contains the carbon residue 21 and the sputtered particles 23. Layers 11B are laminated. When the treatment of irradiating the laser in this state is performed, the carbon residue 21 is decomposed together with the binder in the second layer 11B and most of it is released to the outside of the layer 11, but a part of it is in the modeled object (inside the layer). It may remain as a carbonized solid solution (not shown).
Most of the sputtered particles 23 are melted and disappeared when the next layer (second layer 11B) is irradiated with the laser, but some of the large sputtered particles 23 are irradiated with the laser when the next layer (second layer 11B) is formed. There are some that cannot be completely melted and grow as convex parts and become even larger. Further, when the next layer (second layer 11B) is formed, sputter particles are newly scattered and adhere to the surface thereof. By repeating this process, unevenness appears on the outer surface of the three-dimensional model A, which causes a decrease in surface roughness.

また、本実施形態では、図1~図4に表すように、層形成部13と溶媒揮発部15とレーザー照射部17と除去部19は、窒素ガスNの導入部25と排気部27とを備えた密閉された筐体29内に収容されている。
また、筐体29内には組成物9の層11を支持するステージ31が配置されている。ステージ31は、層形成部13と溶媒揮発部15とレーザー照射部17と除去部19との間を順番に移動できるよう、図示しない搬送手段によって送り方向Xの順方向X1と、戻し方向X2と、に自由に移動できるように構成されている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 to 4, the layer forming section 13, the solvent volatilizing section 15, the laser irradiation section 17, and the removing section 19 are the nitrogen gas N2 introduction section 25 and the exhaust section 27. It is housed in a hermetically sealed housing 29.
Further, a stage 31 that supports the layer 11 of the composition 9 is arranged in the housing 29. The stage 31 has a forward direction X1 in a feed direction X and a return direction X2 by a transport means (not shown) so that the layer forming unit 13, the solvent volatilization unit 15, the laser irradiation unit 17, and the removal unit 19 can be sequentially moved. It is configured to be able to move freely to.

<層形成部>
層形成部13には、ステージ31の送り方向Xと交差する走査方向Yと層11の積層方向Zとに移動可能な描画ヘッド35を備えるディスペンサー33が設けられている。また、本実施形態では層形成部13は、図1~図4中、左端の送り方向Xの上流位置に配置されている。
層形成部13には、前述した粉末3と溶媒5とバインダー7とを含むペースト状の組成物9が供給され、描画ヘッド35の走査方向Yへの走査と、ステージ31の送り方向Xへの移動と、によって所定の位置に描画ヘッド35を移動させて、その吐出口37(図5(C))からペースト状の組成物9を吐出することによって所定の描画パターンから成る層11(例えば第1の層11A)を形成する。また、一つの層11が形成されたら、層11の厚さ分、積層方向Zに描画ヘッド35を上昇させて次層11(例えば第2の層11B)の形成に移行する。
<Layer forming part>
The layer forming portion 13 is provided with a dispenser 33 provided with a drawing head 35 that can move in the scanning direction Y intersecting the feed direction X of the stage 31 and the stacking direction Z of the layers 11. Further, in the present embodiment, the layer forming portion 13 is arranged at the upstream position in the feed direction X at the left end in FIGS. 1 to 4.
A paste-like composition 9 containing the powder 3, the solvent 5, and the binder 7 described above is supplied to the layer forming portion 13, and the drawing head 35 is scanned in the scanning direction Y and the stage 31 is scanned in the feeding direction X. By moving and moving the drawing head 35 to a predetermined position and discharging the paste-like composition 9 from the discharge port 37 (FIG. 5 (C)), the layer 11 (for example, the first layer) composed of a predetermined drawing pattern is discharged. 1 layer 11A) is formed. Further, when one layer 11 is formed, the drawing head 35 is raised in the stacking direction Z by the thickness of the layer 11 to shift to the formation of the next layer 11 (for example, the second layer 11B).

<溶媒揮発部>
溶媒揮発部15は、前述したように溶媒5を乾燥させて揮発させる部位である。溶媒揮発部15には、一例としてライン状ランプヒーター39が設けられており、溶媒揮発部15に移動してきたステージ31上の層11に対して、ライン状ランプヒーター39からの熱が作用して溶媒5を揮発させる。
本実施形態では、図1~図4に表すように溶媒揮発部15は、層形成部13に隣接する送り方向Xの下流位置に配置されている。これにより、溶媒揮発部15はレーザー照射部17によるレーザー照射が行われる前に層11に作用して層11中の溶媒5を揮発させる。
<Solvent volatilization part>
The solvent volatilization unit 15 is a portion where the solvent 5 is dried and volatilized as described above. The solvent volatilization unit 15 is provided with a line-shaped lamp heater 39 as an example, and heat from the line-shaped lamp heater 39 acts on the layer 11 on the stage 31 that has moved to the solvent volatilization unit 15. Volatilize solvent 5.
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 to 4, the solvent volatilization section 15 is arranged at a position downstream of the feed direction X adjacent to the layer forming section 13. As a result, the solvent volatilizing unit 15 acts on the layer 11 before the laser irradiation by the laser irradiation unit 17 is performed to volatilize the solvent 5 in the layer 11.

<レーザー照射部>
レーザー照射部17は、図示しない制御部から送信される制御信号に基づいて照射されるレーザー光Eを前述したように層11中の粉末3(バインダー7を含む)に作用させて、粉末3を溶融又は焼結させる部位である。レーザー照射部17には、一例として所定出力のレーザー光Eを発振させるレーザー発振器41と、レーザー発振器41から発振されたレーザー光Eの光路上に設けられ、レーザー光Eをステージ31上の層11に導くガルバノミラー43と、を備えるレーザー照射装置が設けられている。
尚、ガルバノミラー43は、レーザー光Eに対する反射角度が変更できるように構成されており、該ガルバノミラー43の反射角度を調節することによって前記レーザー光Eを走査方向Yに自由に走査できるように構成されている。
尚、本実施形態で使用するレーザー照射装置としては特に限定はないが、特にファイバーレーザーが金属の吸収効率が高い利点を有することから好適なレーザー照射装置として使用可能である。
<Laser irradiation part>
The laser irradiation unit 17 causes the powder 3 (including the binder 7) in the layer 11 to act on the laser light E irradiated based on the control signal transmitted from the control unit (not shown) to the powder 3 as described above. This is the part to be melted or sintered. As an example, the laser irradiation unit 17 is provided with a laser oscillator 41 that oscillates a laser beam E having a predetermined output on the optical path of the laser beam E oscillated from the laser oscillator 41, and the laser beam E is provided on the layer 11 on the stage 31. A laser irradiation device including a galvano mirror 43 that leads to the above is provided.
The galvano mirror 43 is configured so that the reflection angle with respect to the laser light E can be changed, and the laser light E can be freely scanned in the scanning direction Y by adjusting the reflection angle of the galvano mirror 43. It is configured.
The laser irradiation device used in the present embodiment is not particularly limited, but a fiber laser can be used as a suitable laser irradiation device because it has an advantage of high metal absorption efficiency.

<除去部>
除去部19は、前述したようにレーザー照射後の層11の表面に作用して該層11の表面に存在する付着物21、23を除去するように制御される部位である。
本実施形態では、除去部19は、層11の表面に接して付着物21、23を払拭する払拭部材45、具体的には回転ブラシ47によって構成されている。そして、この回転ブラシ47は、ステージ31の送り方向Xの移動によってレーザー照射部17による層11に対するレーザー光Eの照射位置の移動方向に相対移動可能に構成されている。
<Removal part>
As described above, the removing unit 19 is a portion controlled to act on the surface of the layer 11 after laser irradiation to remove the deposits 21 and 23 existing on the surface of the layer 11.
In the present embodiment, the removing portion 19 is composed of a wiping member 45 that comes into contact with the surface of the layer 11 and wipes off the deposits 21 and 23, specifically, a rotating brush 47. The rotating brush 47 is configured to be relatively movable in the moving direction of the irradiation position of the laser beam E with respect to the layer 11 by the laser irradiation unit 17 by moving the feed direction X of the stage 31.

また、回転ブラシ47は、図5Bに表すように、一例として付着物21、23を回収する方向に回転駆動するように構成されており、付着物21、23の回収方向は、図5Bに表すように、ディスペンサー33が配置されている方向と反対の方向(送り方向Xの下流方向)に設定することが好ましい。
本実施形態では、図5Bに表すように、付着物21、23が層11の表面から除去部19(回転ブラシ47)によって除去されて移動する方向、即ち回収方向に回収部49が設けられている。回収部49は、回転ブラシ47によって除去された付着物21、23を回収するように構成されている。また、回収部49への付着物21、23の回収を円滑に確実に実行するために付着物21、23を吸引して回収部49に導く吸引手段等を回収部49に設ける構成とすることが望ましい。
Further, as shown in FIG. 5B, the rotary brush 47 is configured to be rotationally driven in the direction of collecting the deposits 21 and 23 as an example, and the collection direction of the deposits 21 and 23 is shown in FIG. 5B. As described above, it is preferable to set the dispenser 33 in the direction opposite to the direction in which the dispenser 33 is arranged (downstream direction of the feed direction X).
In the present embodiment, as shown in FIG. 5B, the recovery unit 49 is provided in the direction in which the deposits 21 and 23 are removed from the surface of the layer 11 by the removal unit 19 (rotating brush 47) and move, that is, in the collection direction. There is. The collecting unit 49 is configured to collect the deposits 21 and 23 removed by the rotating brush 47. Further, in order to smoothly and surely collect the deposits 21 and 23 to the recovery unit 49, the collection unit 49 shall be provided with suction means or the like for sucking the deposits 21 and 23 and guiding them to the collection unit 49. Is desirable.

そして、本実施形態では、図5Cに表すように、付着物21、23の除去動作が行われた層11(例えば第1の層11A)の表面に層形成部13のディスペンサー33によって組成物9が吐出されて次層(例えば第2の層11B)が形成される。この吐出による層の形成時は、除去部19(回転ブラシ47)は、退避位置に移動されて、次層に触れないようになっている。
また、図示は省略するが、その後に次層に対してレーザー光Eが照射され、そのレーザー照射処理を行った後の次層(例えば第2の層11B)の表面に対して、除去部19(回転ブラシ47)によって付着物21、23の除去動作が実行される。そして、層11の形成と付着物21、23の除去とを所定回数繰り返すことによって複数の層11から成る三次元造形物Aが各層11毎に順次形成されていく。
Then, in the present embodiment, as shown in FIG. 5C, the composition 9 is formed on the surface of the layer 11 (for example, the first layer 11A) on which the deposits 21 and 23 have been removed by the dispenser 33 of the layer forming portion 13. Is discharged to form the next layer (for example, the second layer 11B). At the time of forming the layer by this ejection, the removing portion 19 (rotating brush 47) is moved to the retracted position so as not to touch the next layer.
Further, although not shown, the removal unit 19 is applied to the surface of the next layer (for example, the second layer 11B) after the next layer is irradiated with the laser beam E and the laser irradiation treatment is performed. (Rotating brush 47) executes the operation of removing the deposits 21 and 23. Then, by repeating the formation of the layer 11 and the removal of the deposits 21 and 23 a predetermined number of times, the three-dimensional model A composed of the plurality of layers 11 is sequentially formed for each layer 11.

(2)三次元造形物の製造方法の内容(図1~図4及び図5A、5B、5C参照)
本実施形態に係る三次元造形物の製造方法は、層形成工程P1と、レーザー照射工程P3と、除去工程P4と、を有することによって基本的に構成されている。また、本実施形態では層形成工程P1とレーザー照射工程P3との間に、溶媒揮発工程P2を設け、層形成工程P1と、溶媒揮発工程P2と、レーザー照射工程P3と、除去工程P4と、の4工程を有することによって三次元造形物の製造方法が構成されている。
そして、除去工程P4において、レーザー照射工程P3によるレーザー照射後に層11の表面に存在する付着物21、23を除去するように構成されている。以下、三次元造形物Aの製造の流れに沿って前記4工程の内容を具体的に説明する。
(2) Contents of the manufacturing method of the three-dimensional model (see FIGS. 1 to 4 and 5A, 5B, 5C)
The method for manufacturing a three-dimensional model according to the present embodiment is basically configured by having a layer forming step P1, a laser irradiation step P3, and a removing step P4. Further, in the present embodiment, the solvent volatilization step P2 is provided between the layer forming step P1 and the laser irradiation step P3, and the layer forming step P1, the solvent volatilization step P2, the laser irradiation step P3, and the removal step P4 are provided. A method for manufacturing a three-dimensional model is configured by having the four steps of.
Then, in the removing step P4, the deposits 21 and 23 existing on the surface of the layer 11 are removed after the laser irradiation by the laser irradiation step P3. Hereinafter, the contents of the above four steps will be specifically described along with the flow of manufacturing the three-dimensional model A.

(A)層形成工程(図1参照)
層形成工程P1は、粉末3と溶媒5とバインダー7とを含む組成物9の層11を形成する工程である。
即ち、図1に表すようにステージ31を層形成部13の層11の形成開始位置に位置させ、ステージ31を送り方向Xに移動させ、描画ヘッド35を走査方向Yに走査させながら描画ヘッド35の吐出口37から粉末3、溶媒5、バインダー7を含むペースト状の組成物9を吐出することによって所定の描画パターンから成る層11(例えば第1の層11A)を形成する。
尚、層11の形成に先立って、筐体29を密閉状態にし、窒素ガスNが置換できる状態にしておく。
(A) Layer forming step (see FIG. 1)
The layer forming step P1 is a step of forming the layer 11 of the composition 9 containing the powder 3, the solvent 5, and the binder 7.
That is, as shown in FIG. 1, the stage 31 is positioned at the formation start position of the layer 11 of the layer forming portion 13, the stage 31 is moved in the feed direction X, and the drawing head 35 is scanned in the scanning direction Y while the drawing head 35 is scanned. By discharging the paste-like composition 9 containing the powder 3, the solvent 5, and the binder 7 from the discharge port 37 of the above, a layer 11 (for example, the first layer 11A) composed of a predetermined drawing pattern is formed.
Prior to the formation of the layer 11, the housing 29 is sealed so that the nitrogen gas N 2 can be replaced.

(B)溶媒揮発工程(図2参照)
溶媒揮発工程P2は、前記形成された層11中の溶媒5を揮発させる工程である。
即ち、図2に表すように、ステージ31を送り方向Xの下流位置に所定距離移動して溶媒揮発部15の溶媒揮発開始位置に位置させ、ステージ31を送り方向Xに移動させながらライン状ランプヒーター39の熱をステージ31上の層11に当て、これにより層11中の溶媒5を乾燥させて揮発させる。
尚、走査方向Yに延びるライン状ランプヒーター39の長さは、層11の幅(走査方向Yの長さ)を賄える長さに設定されているため、本実施形態では溶媒揮発部15の走査方向Yへの走査は行っていない。
(B) Solvent volatilization step (see FIG. 2)
The solvent volatilization step P2 is a step of volatilizing the solvent 5 in the formed layer 11.
That is, as shown in FIG. 2, the stage 31 is moved to a position downstream of the feed direction X by a predetermined distance to be positioned at the solvent volatilization start position of the solvent volatilization unit 15, and the stage 31 is moved in the feed direction X while the linear lamp. The heat of the heater 39 is applied to the layer 11 on the stage 31, whereby the solvent 5 in the layer 11 is dried and volatilized.
Since the length of the line-shaped lamp heater 39 extending in the scanning direction Y is set to a length that can cover the width of the layer 11 (the length of the scanning direction Y), in the present embodiment, the scanning of the solvent volatilization unit 15 is performed. No scanning is performed in the direction Y.

(C)レーザー照射工程(図3及び図5A参照)
レーザー照射工程P3は、溶媒5が揮発した層11中の粉末3にレーザー光Eを照射して溶融又は焼結させる工程である。
即ち、図3に表すように、ステージ31を送り方向Xの下流位置に所定距離移動してレーザー照射部17のレーザー光Eの照射開始位置に位置させ、ステージ31を送り方向Xに移動させながらガルバノミラー43を揺動させてレーザー光Eを走査方向Yに走査させながらステージ31上の層11に当てて層11中の粉末3を溶融又は焼結させる。
尚、前記レーザー照射により、図5Aに表すように、層11の表面には、炭素残渣21とスパッタ粒子23が付着した状態になる。
(C) Laser irradiation step (see FIGS. 3 and 5A)
The laser irradiation step P3 is a step of irradiating the powder 3 in the layer 11 in which the solvent 5 has volatilized with the laser beam E to melt or sintered the powder 3.
That is, as shown in FIG. 3, the stage 31 is moved to a position downstream of the feed direction X by a predetermined distance to be positioned at the irradiation start position of the laser beam E of the laser irradiation unit 17, and the stage 31 is moved in the feed direction X. The galvano mirror 43 is swung to scan the laser beam E in the scanning direction Y, and the laser beam E is applied to the layer 11 on the stage 31 to melt or sintered the powder 3 in the layer 11.
As shown in FIG. 5A, the laser irradiation causes the carbon residue 21 and the sputtered particles 23 to adhere to the surface of the layer 11.

(D)除去工程(図4及び図5B、5C参照)
除去工程P4は、前記レーザー照射により発生した層11の表面に存在する付着物21、23を除去する工程である。
即ち、図4に表すように、ステージ31を送り方向Xの上流位置に所定距離移動して除去部19による付着物21、23の除去開始位置に位置させ、ステージ31を送り方向Xの戻し方向X2に移動させながら、回収方向に回転する回転ブラシ47をステージ31上の層11の表面に接触させて、かき払うようにして付着物21、23を除去する。
尚、除去された付着物21、23は、例えば吸引されて回収部49に回収される。
(D) Removal step (see FIGS. 4 and 5B and 5C)
The removal step P4 is a step of removing the deposits 21 and 23 existing on the surface of the layer 11 generated by the laser irradiation.
That is, as shown in FIG. 4, the stage 31 is moved to the upstream position of the feed direction X by a predetermined distance to be positioned at the removal start position of the deposits 21 and 23 by the removing unit 19, and the stage 31 is moved to the return direction of the feed direction X. While moving to X2, the rotating brush 47 rotating in the recovery direction is brought into contact with the surface of the layer 11 on the stage 31 to scrape off the deposits 21 and 23.
The removed deposits 21 and 23 are, for example, sucked and collected by the collection unit 49.

付着物21、23の除去完了後、ステージ31は再び次の層11の形成開始位置に戻る。尚、次層(例えば第2の層11B)の形成に当たっては、層形成部13、溶媒揮発部15、レーザー照射部17及び除去部19のそれぞれ作用位置を層11の厚さ分、上昇させ、前述した4つの工程を再び実行する。
以下、同様の動作を積層する層11の数に応じて繰り返すことによって多層構造の三次元造形物Aが造形される。
After the removal of the deposits 21 and 23 is completed, the stage 31 returns to the formation start position of the next layer 11. In forming the next layer (for example, the second layer 11B), the action positions of the layer forming portion 13, the solvent volatilizing portion 15, the laser irradiation portion 17 and the removing portion 19 are raised by the thickness of the layer 11. The four steps described above are performed again.
Hereinafter, the three-dimensional model A having a multi-layer structure is formed by repeating the same operation according to the number of layers 11 to be laminated.

(3)三次元造形物における面粗度と炭素残渣付着の改善の効果(図6、7A-8B参照)
(A)面粗度の改善の効果(図6、7A、7B参照)
図6は、レーザー光Eの照射条件を出力150W、速度500mm/s、描画ピッチ0.04mmとしたときの除去部19を設けた場合と、設けない場合の溶融積層総厚と、形成した造形物表面の面粗さの最高高さ(Sz値)との関係を示している。
図から明らかなように除去部19を設けた場合には、除去部19を設けない場合に比べて面粗さの最高高さ(Sz値)が半分程度となる大幅な面粗度の改善効果が得られている。
(3) Effect of improving surface roughness and carbon residue adhesion in 3D modeled object (see FIGS. 6 and 7A-8B)
(A) Effect of improving surface roughness (see FIGS. 6, 7A, 7B)
FIG. 6 shows the formed molding with and without the removal portion 19 when the irradiation conditions of the laser beam E are 150 W for the output, 500 mm / s for the speed, and 0.04 mm for the drawing pitch. The relationship with the maximum height (Sz value) of the surface roughness of the object surface is shown.
As is clear from the figure, when the removing portion 19 is provided, the maximum height (Sz value) of the surface roughness is about half as compared with the case where the removing portion 19 is not provided, which is a significant effect of improving the surface roughness. Has been obtained.

また、図7Aは除去部19を設けた場合と設けない場合の面粗さの最高高さ(Sz値)を比較しており、図7Bは除去部19を設けた場合と設けない場合の平均面粗さ(Sa値)を比較している。
図から明らかなように除去部19を設けることによって、面粗さの最高高さ(Sz値)と平均面粗さ(Sa値)の両方で面粗度の大幅な改善が確認された。
Further, FIG. 7A compares the maximum height (Sz value) of the surface roughness when the removing portion 19 is provided and when the removing portion 19 is not provided, and FIG. 7B shows the average when the removing portion 19 is provided and when the removing portion 19 is not provided. The surface roughness (Sa value) is compared.
As is clear from the figure, by providing the removing portion 19, it was confirmed that the surface roughness was significantly improved in both the maximum height (Sz value) and the average surface roughness (Sa value) of the surface roughness.

(B)炭素残渣付着の改善の効果(図8A、8B参照)
図8A、8Bは、レーザー光Eの照射条件を出力75W、速度200mm/s、描画ピッチ0.04mmとし、窒素ガスNを置換した雰囲気下で50μmの厚さの層11を形成した場合の層11の表面の状態を図示している。図8Aはレーザー照射直後の状態、図8Bはレーザー照射後に除去部19によって付着物である炭素残渣21を除去した状態をそれぞれ示している。
図から明らかなように、除去部19を使用して炭素残渣21を除去した方が、層11の表面に存在する炭素残渣21の数が大幅に少なくなって本来の金属面が多く現れるようになる。
(B) Effect of improving carbon residue adhesion (see FIGS. 8A and 8B)
8A and 8B show the case where the irradiation conditions of the laser beam E are set to an output of 75 W, a speed of 200 mm / s, a drawing pitch of 0.04 mm, and a layer 11 having a thickness of 50 μm is formed in an atmosphere in which the nitrogen gas N2 is substituted. The state of the surface of the layer 11 is illustrated. FIG. 8A shows a state immediately after laser irradiation, and FIG. 8B shows a state in which the carbon residue 21 as an deposit is removed by the removing unit 19 after laser irradiation.
As is clear from the figure, when the carbon residue 21 is removed by using the removing portion 19, the number of carbon residues 21 present on the surface of the layer 11 is significantly reduced and the original metal surface appears more. Become.

(4)本実施形態に係る三次元造形装置及び三次元造形物の製造方法の効果(図5A-5C及び、図10A-10C参照)
レーザー照射後に層11(例えば第1の層11A)の表面に炭素残渣21やスパッタ粒子23が付着した状態で、次層11(例えば第2の層11B)の形成を開始すると、図10Cに表すように、第2の層11B内に炭素残渣21とスパッタ粒子23が存在する状態で第2層11Bが積層される。この状態でレーザーを照射する処理を行うと、前述した炭化固溶体が三次元造形物A中に残存したり、スパッタ粒子が成長して三次元造形物Aの外表面に凹凸となって現れて面粗度が低下してしまう。
(4) Effect of the three-dimensional modeling apparatus and the manufacturing method of the three-dimensional model according to the present embodiment (see FIGS. 5A-5C and 10A-10C).
FIG. 10C shows that the formation of the next layer 11 (for example, the second layer 11B) is started with the carbon residue 21 and the sputtered particles 23 adhering to the surface of the layer 11 (for example, the first layer 11A) after the laser irradiation. As described above, the second layer 11B is laminated with the carbon residue 21 and the sputtered particles 23 present in the second layer 11B. When the treatment of irradiating the laser in this state is performed, the above-mentioned carbonized solid solution remains in the three-dimensional model A, or spatter particles grow and appear as irregularities on the outer surface of the three-dimensional model A. The roughness is reduced.

これに対し、本実施形態では、図5Aに表すレーザー照射後に図5Bに表すように除去部19によって層11(例えば第1の層11A)の表面に付着した炭素残渣21とスパッタ粒子23が除去され、回収部49に回収される。これにより、図5Cに表すように、次層11(例えば第2の層11B)の形成時には、層11(例えば第1の層11A)の表面に付着している炭素残渣21とスパッタ粒子23は極めて少なくなっている。
従って、本実施形態に係る三次元造形装置1A及び三次元造形物の製造方法によれば、レーザー照射によって出来た炭素残渣21に起因する炭化固溶体が三次元造形物A中に残存することによって生ずる規定値を超える炭素含有量の増大の虞を低減することができる。また、スパッタ粒子23に起因する三次元造形物Aの最終的な外表面の面粗度の低下を低減することが可能になる。
On the other hand, in the present embodiment, after the laser irradiation shown in FIG. 5A, the carbon residue 21 and the spatter particles 23 adhering to the surface of the layer 11 (for example, the first layer 11A) are removed by the removing unit 19 as shown in FIG. 5B. It is collected and collected by the collection unit 49. As a result, as shown in FIG. 5C, when the next layer 11 (for example, the second layer 11B) is formed, the carbon residue 21 and the spatter particles 23 adhering to the surface of the layer 11 (for example, the first layer 11A) are separated. It is extremely low.
Therefore, according to the three-dimensional modeling apparatus 1A and the method for manufacturing a three-dimensional model according to the present embodiment, the carbonized solid solution resulting from the carbon residue 21 produced by laser irradiation remains in the three-dimensional model A. It is possible to reduce the risk of an increase in carbon content exceeding the specified value. Further, it is possible to reduce the decrease in the surface roughness of the final outer surface of the three-dimensional model A due to the sputtered particles 23.

◆◆◆実施形態2(図9参照)◆◆◆
実施形態2に係る三次元造形装置1Bは、除去部19の構成が実施形態1に係る三次元造形装置1Aと相違するだけで、他の構成については実施形態1と同様である。従って、ここでは前記実施形態1と同様の構成については説明を省略し、前記実施形態1と相違する除去部19の構成とその作用を中心に説明する。
◆◆◆ Embodiment 2 (see Fig. 9) ◆◆◆
The three-dimensional modeling apparatus 1B according to the second embodiment is the same as the first embodiment except that the configuration of the removing unit 19 is different from the three-dimensional modeling apparatus 1A according to the first embodiment. Therefore, the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted here, and the configuration of the removal unit 19 and its operation, which are different from those of the first embodiment, will be mainly described.

即ち、本実施形態では除去部19が、層11の表面に空気等の気体Gを吹き付けて付着物21、23を除去する吹付部材51によって構成されている。そして、吹付部材51から吹き付けられる気体Gの方向が付着物21、23の回収方向に向くように吹付部材51の取付け角度を幾分傾斜させた状態で吹付部材51が設けられている。 That is, in the present embodiment, the removing portion 19 is composed of a spraying member 51 that blows a gas G such as air onto the surface of the layer 11 to remove the deposits 21 and 23. The spraying member 51 is provided with the mounting angle of the spraying member 51 slightly inclined so that the direction of the gas G sprayed from the spraying member 51 faces the recovery direction of the deposits 21 and 23.

また、このような除去部19を備えることによって、三次元造形物の製造方法における除去工程P4では、除去開始位置に到達したステージ31上の層11の表面に対して、ステージ31を送り方向Xの戻し方向X2に移動させながら、吹付部材51から気体Gを吹き付けて回収部49に当該付着物21、23を回収して行く。
そして、このようにして構成される本実施形態に係る三次元造形装置1Bによっても、実施形態1に係る三次元造形装置1Aと同様の作用、効果が発揮されて三次元造形物A中の炭化固溶体(炭素残渣21に因る)の残存と、三次元造形物Aの外表面の面粗度の低下と、が低減される。
更に、本実施形態2の場合には層11の表面に直接、接触することなく付着物21、23を除去できるから、層11の表面に対するダメージを少なくすることが可能になる。
Further, by providing such a removal unit 19, in the removal step P4 in the method for manufacturing a three-dimensional model, the stage 31 is fed in the feed direction X with respect to the surface of the layer 11 on the stage 31 that has reached the removal start position. While moving in the return direction X2, the gas G is sprayed from the spraying member 51 to collect the deposits 21 and 23 to the collecting unit 49.
Further, the three-dimensional modeling apparatus 1B according to the present embodiment configured in this way also exhibits the same operations and effects as the three-dimensional modeling apparatus 1A according to the first embodiment, and carbonization in the three-dimensional modeling object A is exhibited. The residual solid solution (due to the carbon residue 21) and the decrease in the surface roughness of the outer surface of the three-dimensional model A are reduced.
Further, in the case of the second embodiment, since the deposits 21 and 23 can be removed without directly contacting the surface of the layer 11, it is possible to reduce the damage to the surface of the layer 11.

[他の実施形態]
本発明に係る三次元造形装置1及び三次元造形物の製造方法は、以上述べたような構成を有することを基本とするものであるが、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内での部分的構成の変更や省略等を行うことも勿論可能である。
例えば、層11の表面に直接接触し、かき払うことによって付着物21、23を除去するタイプの除去部19としては、前述した回転ブラシ47の他、板状の平ブラシやブレード等であってもよい。また、層11の表面に接触しない或いは他の媒体を介して間接的に接触するタイプの除去部19としては、前述した気体Gを吹き付けるものの他、サンドブラストやドライアイス粒子を層10の表面に吹き付けて付着物21、23を除去するもの、或いは水や油等の液体を吹き付けて付着物21、23を除去するものであってもよい。
[Other embodiments]
The three-dimensional modeling apparatus 1 and the method for manufacturing a three-dimensional model according to the present invention are based on having the above-described configuration, but are partially within the scope of the gist of the present invention. Of course, it is also possible to change or omit the configuration.
For example, the type of removing portion 19 that directly contacts the surface of the layer 11 and removes the deposits 21 and 23 by scraping off is a plate-shaped flat brush, a blade, or the like, in addition to the above-mentioned rotating brush 47. May be good. Further, as the type of removing unit 19 that does not contact the surface of the layer 11 or indirectly contacts via another medium, in addition to the above-mentioned gas G sprayed, sandblast or dry ice particles are sprayed onto the surface of the layer 10. The deposits 21 and 23 may be removed, or the deposits 21 and 23 may be removed by spraying a liquid such as water or oil.

この他、層11の表面に出力等を小さくして該表面に影響を与えないレベルのレーザー光Eを照射して付着物21、23を除去するように構成することも可能である。そして、これらのタイプの違う除去部19は、それぞれ単独で使用する他、タイプの違う複数の除去部19を組み合わせて使用することが可能である。
また、前述したようにステージ31を送り方向Xに移動させることによって層形成部13、溶媒揮発部15、レーザー照射部17、除去部19の4つの処理部の各処理を順番に実行させる構成に限らず、ステージ31側を固定して層形成部13、溶媒揮発部15、レーザー照射部17、除去部19の4つの処理部側をステージ31に向けて移動させたり退避させる構成にすることが可能である。また、ステージ31側と、前記4つの処理部13、15、17、19との双方を移動可能に構成することも可能である。
In addition, it is also possible to reduce the output or the like on the surface of the layer 11 and irradiate the surface with laser light E at a level that does not affect the surface to remove the deposits 21 and 23. These different types of removing units 19 can be used individually, or a plurality of different types of removing units 19 can be used in combination.
Further, as described above, by moving the stage 31 in the feed direction X, each of the four processing units of the layer forming unit 13, the solvent volatilizing unit 15, the laser irradiation unit 17, and the removing unit 19 is sequentially executed. Not limited to this, the stage 31 side can be fixed and the four processing unit sides of the layer forming unit 13, the solvent volatilizing unit 15, the laser irradiation unit 17, and the removing unit 19 can be moved or retracted toward the stage 31. It is possible. Further, it is also possible to movably configure both the stage 31 side and the four processing units 13, 15, 17, and 19.

また、複数の層11を積層する場合に必要になる積層方向Zへの移動手段は、前記4つの処理部13、15、17、19に対して設ける他、ステージ31側に設けたり、これら4つの処理部13、15、17、19と、ステージ31側の双方に設けることが可能である。
また、レーザー照射部17でのレーザー光Eの照射等によって溶媒5の揮発が併せて実行できるときには、溶媒揮発部15を三次元造形装置1の構成から省略することが可能であり、前述した溶媒揮発工程P2を三次元造形物の製造方法の構成から省略することが可能である。
Further, the moving means in the stacking direction Z, which is necessary when stacking the plurality of layers 11, is provided for the four processing units 13, 15, 17, and 19, and also provided on the stage 31 side, or these four. It can be provided on both the processing units 13, 15, 17, 19 and the stage 31 side.
Further, when the solvent 5 can be volatilized at the same time by the irradiation of the laser beam E by the laser irradiation unit 17, the solvent volatilization unit 15 can be omitted from the configuration of the three-dimensional modeling apparatus 1, and the solvent described above can be omitted. The volatilization step P2 can be omitted from the configuration of the manufacturing method of the three-dimensional model.

また、除去部19は、層形成部13の送り方向Xの下流位置に配置する他、レーザー照射部17の送り方向Xの更に下流位置に配置することが可能である。また、前記4つの処理部13、15、17、19は、直線状に配置する他、ループ状に配置することが可能である。この場合には、ステージ31を往復移動させることなく、一定の方向にループ状に移動させることで前記4つの処理部13、15、17、19の処理を連続的に実行することが可能になる。 Further, the removing unit 19 can be arranged at a position downstream of the feeding direction X of the layer forming unit 13 and can be arranged further downstream of the feeding direction X of the laser irradiation unit 17. Further, the four processing units 13, 15, 17, and 19 can be arranged in a linear shape or in a loop shape. In this case, the processing of the four processing units 13, 15, 17, and 19 can be continuously executed by moving the stage 31 in a loop shape in a certain direction without reciprocating the stage 31. ..

また、描画ヘッド35は、ディスペンサー33の他、粉末3と熱可塑性のバインダー7とを含む組成物9である場合には、熱溶融させてノズルから射出する熱溶融方式のヘッドを用いることが可能である。 Further, when the drawing head 35 is a composition 9 containing the powder 3 and the thermoplastic binder 7 in addition to the dispenser 33, it is possible to use a heat melting type head that is thermally melted and ejected from a nozzle. Is.

1…三次元造形装置、3…粉末、5…溶媒、7…バインダー、9…組成物、11…層、
13…層形成部、15…溶媒揮発部、17…レーザー照射部、19…除去部、
21…炭素残渣(付着物)、23…スパッタ粒子(付着物)、25…導入部、
27…排気部、29…筺体、31…ステージ、33…ディスペンサー、
35…描画ヘッド、37…吐出口、39…ライン状ランプヒーター、
41…レーザー発振器、43…ガルバノミラー、45…払拭部材、47…回転ブラシ、
49…回収部、51…吹付部材、A…三次元造形物、X…送り方向、Y…走査方向、
Z…積層方向、N…窒素ガス、E…レーザー光、P1…層形成工程、
P2…溶媒揮発工程、P3…レーザー照射工程、P4…除去工程、G…気体
1 ... 3D modeling device, 3 ... powder, 5 ... solvent, 7 ... binder, 9 ... composition, 11 ... layer,
13 ... layer forming part, 15 ... solvent volatilizing part, 17 ... laser irradiation part, 19 ... removing part,
21 ... carbon residue (adhesion), 23 ... sputtered particles (adhesion), 25 ... introduction part,
27 ... Exhaust section, 29 ... Housing, 31 ... Stage, 33 ... Dispenser,
35 ... drawing head, 37 ... discharge port, 39 ... line lamp heater,
41 ... laser oscillator, 43 ... galvano mirror, 45 ... wiping member, 47 ... rotating brush,
49 ... Recovery unit, 51 ... Spraying member, A ... Three-dimensional model, X ... Feeding direction, Y ... Scanning direction,
Z ... Lamination direction, N 2 ... Nitrogen gas, E ... Laser light, P1 ... Layer formation process,
P2 ... Solvent volatilization process, P3 ... Laser irradiation process, P4 ... Removal process, G ... Gas

Claims (8)

粉末と溶媒とバインダーとを含む組成物の層を形成する層形成部と、
前記層中の前記粉末を溶融又は焼結させるレーザー照射部と、
前記層の表面に存在する付着物を除去する除去部と、を備え、
前記除去部は、前記レーザー照射部によるレーザー照射後に前記層の表面に存在する付着物を除去するように制御され、
前記層形成部とレーザー照射部と除去部又は前記層形成部と溶媒揮発部とレーザー照射部と除去部は、窒素ガスの導入部と排気部とを備えた密閉された筐体内に収容されており、
前記筐体内には前記組成物の層を支持するステージが配置されていて、該ステージは前記層形成部とレーザー照射部と除去部又は前記層形成部と溶媒揮発部とレーザー照射部と除去部との間を順番に移動できるように構成されていることを特徴とする、三次元造形装置。
A layer forming portion forming a layer of a composition containing a powder, a solvent and a binder, and a layer forming portion.
A laser irradiation unit that melts or sinters the powder in the layer,
A removing portion for removing deposits present on the surface of the layer is provided.
The removing unit is controlled to remove deposits existing on the surface of the layer after laser irradiation by the laser irradiation unit .
The layer forming part, the laser irradiation part, and the removing part or the layer forming part, the solvent volatilizing part, the laser irradiation part, and the removing part are housed in a sealed housing provided with a nitrogen gas introduction part and an exhaust part. Ori,
A stage that supports the layer of the composition is arranged in the housing, and the stage is the layer forming portion, the laser irradiation portion, and the removing portion, or the layer forming portion, the solvent volatilizing portion, the laser irradiation portion, and the removing portion. A three-dimensional modeling device characterized in that it is configured to be able to move in order between and .
請求項1に記載の三次元造形装置において、
前記層中の前記溶媒を揮発させる溶媒揮発部を備え、
前記溶媒揮発部は、前記レーザー照射部によるレーザー照射が行われる前に前記層中の溶媒を揮発させるように制御される、ことを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to claim 1,
The solvent volatilizing part for volatilizing the solvent in the layer is provided.
The solvent volatilizing unit is a three-dimensional modeling apparatus, characterized in that the solvent volatilizing unit is controlled to volatilize the solvent in the layer before the laser irradiation by the laser irradiation unit is performed.
請求項1又は2に記載の三次元造形装置において、
前記除去部は、前記層の表面に接して前記付着物を払拭する払拭部材である、ことを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to claim 1 or 2.
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the removing portion is a wiping member that comes into contact with the surface of the layer and wipes off the deposits.
請求項3に記載の三次元造形装置において、
前記除去部は、回転ブラシであり、
前記回転ブラシは、前記レーザー照射部による前記層への照射位置の移動方向に相対移動可能である、ことを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to claim 3,
The removing portion is a rotating brush.
The rotating brush is a three-dimensional modeling apparatus characterized in that it can move relative to the moving direction of the irradiation position to the layer by the laser irradiation unit.
請求項1又は2に記載の三次元造形装置において、
前記除去部は、前記層の表面に気体を吹き付けて前記付着物を除去する吹付部材である、ことを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to claim 1 or 2.
The removing portion is a three-dimensional modeling apparatus characterized in that it is a spraying member that blows gas onto the surface of the layer to remove the deposits.
請求項1から5のいずれか1項に記載の三次元造形装置において、
前記付着物が前記層の表面から前記除去部によって除去されて移動する方向に該除去された付着物を回収する回収部を備えている、ことを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 5.
A three-dimensional modeling apparatus comprising a recovery unit that collects the removed deposits in a direction in which the deposits are removed from the surface of the layer by the removal unit and moves.
請求項1から6のいずれか1項に記載の三次元造形装置において、
前記付着物の除去動作が行われた前記層の表面に前記層形成部によって次層が形成され、
前記次層の表面に対して前記除去部によって前記付着物の除去動作が実行される、ことによって複数の層から成る三次元造形物が各層毎に順次形成される、ことを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 6.
The next layer is formed by the layer forming portion on the surface of the layer on which the deposit removal operation is performed.
A three-dimensional object characterized in that a removal operation of the deposit is executed on the surface of the next layer by the removing portion, whereby a three-dimensional model composed of a plurality of layers is sequentially formed for each layer. Modeling equipment.
粉末と溶媒とバインダーとを含む組成物の層を形成する層形成工程と、
前記層中の前記粉末を溶融又は焼結させるレーザー照射工程と、
前記層の表面に存在する付着物を除去する除去工程と、を有し、
前記除去工程は、前記レーザー照射工程によるレーザー照射後に前記層の表面に存在する付着物を除去し、
前記層形成工程を実行する層形成部と前記レーザー照射工程を実行するレーザー照射部と前記除去工程を実行する除去部又は前記層形成部と前記層中の前記溶媒を揮発させる溶媒揮発部と前記レーザー照射部と前記除去部は、窒素ガスの導入部と排気部とを備えた密閉された筐体内に収容されており、
前記筐体内には前記組成物の層を支持するステージが配置されていて、該ステージは前記層形成部とレーザー照射部と除去部又は前記層形成部と溶媒揮発部とレーザー照射部と除去部との間を順番に移動する、ことを特徴とする三次元造形物の製造方法。
A layer forming step of forming a layer of a composition containing a powder, a solvent and a binder,
A laser irradiation step of melting or sintering the powder in the layer,
It comprises a removal step of removing deposits present on the surface of the layer.
In the removing step, the deposits existing on the surface of the layer after the laser irradiation by the laser irradiation step are removed .
The layer forming part that executes the layer forming step, the laser irradiation part that executes the laser irradiation step, the removing part that executes the removing step, or the layer forming part, the solvent volatilizing part that volatilizes the solvent in the layer, and the above. The laser irradiation part and the removal part are housed in a sealed housing provided with a nitrogen gas introduction part and an exhaust part.
A stage that supports the layer of the composition is arranged in the housing, and the stage is the layer forming portion, the laser irradiation portion, and the removing portion, or the layer forming portion, the solvent volatilizing portion, the laser irradiation portion, and the removing portion. A method for manufacturing a three-dimensional model, which is characterized by moving in order between and .
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