JP7416168B2 - 三次元造形装置、および、三次元造形物の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態における三次元造形装置100の概略構成を示す説明図である。図1には、互いに直交するX,Y,Z方向に沿った矢印が表されている。X方向およびY方向は、水平方向に沿った方向であり、Z方向は、鉛直上向きの方向である。他の図においても、X,Y,Z方向に沿った矢印が、適宜、表されている。図1におけるX,Y,Z方向と、他の図におけるX,Y,Z方向とは、同じ方向を表している。
<熱可塑性樹脂材料の例>
ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリアセタール樹脂(POM)、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリアミド樹脂(PA)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS)、ポリ乳酸樹脂(PLA)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリカーボネート(PC)、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチック
<金属材料の例>
マグネシウム(Mg)、鉄(Fe)、コバルト(Co)やクロム(Cr)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)の単一の金属、もしくはこれらの金属を1つ以上含む合金
<前記合金の例>
マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金
<溶剤の例>
水;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル類;酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸iso-プロピル、酢酸n-ブチル、酢酸iso-ブチル等の酢酸エステル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル-n-ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類;エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;テトラアルキルアンモニウムアセテート類;ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤;ピリジン、γ-ピコリン、2,6-ルチジン等のピリジン系溶剤;テトラアルキルアンモニウムアセテート(例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等);ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等
<バインダーの例>
アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又は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)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)或いはその他の熱可塑性樹脂。
(B-1)三次元造形装置100は、フラットスクリュー40によって材料を可塑化するものに限られない。例えば、三次元造形装置100は、フラットスクリュー40ではなく、インラインスクリューを回転させることによって材料を可塑化するものであってもよい。
本開示は、上述の各実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態によって実現することができる。例えば、本開示は以下の形態として実現可能である。以下に記載する各形態中の技術的特徴に対応する上記の各実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中において必須であると説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
このような形態の三次元造形装置によれば、ノズルとテーブルとの相対的な移動速度が速い場合には造形材料の吐出量が多くなり、遅い場合には造形材料の吐出量が少なくなるので、三次元造形物の造形精度を向上させることができる。
このような形態の三次元造形物の製造方法によれば、ノズルとテーブルとの相対的な移動速度が速い場合には造形材料の吐出量が多くなり、遅い場合には造形材料の吐出量が少なくなるので、三次元造形物の造形精度を向上させることができる。
Claims (7)
- 三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化部と、
前記造形材料をテーブルに向けて吐出する吐出口を有するノズルと、
前記ノズルと前記テーブルとの相対的な位置を変更する移動機構と、
前記造形材料が流れる流路に設けられ、前記流路の開度を変化させることによって前記ノズルからの前記造形材料の吐出量を制御する吐出制御機構と、
前記吐出制御機構と前記吐出口との間の前記流路に接続され、前記流路中の前記造形材料を吸引する吸引部と、
前記可塑化部、前記移動機構、前記吐出制御機構および前記吸引部を制御して前記三次元造形物を造形する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記吐出制御機構を制御して、前記ノズルと前記テーブルとの相対的な移動速度が第1の速さの場合には、前記造形材料の吐出量を第1の吐出量とし、前記ノズルと前記テーブルとの相対的な移動速度が前記第1の速さよりも遅い第2の速さの場合には、前記造形材料の吐出量を前記第1の吐出量よりも少ない第2の吐出量とし、
前記制御部は、前記ノズルから前記造形材料の吐出を停止させる場合、前記流路を閉じるように前記吐出制御機構を制御した後に、前記流路中の前記造形材料を吸引するように前記吸引部を制御する、
三次元造形装置。 - 請求項1に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、前記吐出制御機構を用いて、前記ノズルと前記テーブルとの相対的な移動速度が変化する前後での、前記三次元造形物における単位体積当たりの前記造形材料の吐出量が一定となるように前記吐出量を制御する、三次元造形装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、前記ノズルから前記造形材料の吐出を開始させる場合、前記吸引部から前記吸引部に貯留された前記造形材料の一部を前記流路に送出して前記ノズルから吐出させた後に、前記ノズルの移動を開始させ、前記吐出制御機構を制御して前記可塑化部から前記ノズルに前記造形材料の供給を開始させるとともに前記吸引部から前記吸引部に貯留された残りの前記造形材料を前記流路に送出させる、三次元造形装置。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、前記ノズルの前記テーブルに対する相対的な前記位置が、前記造形材料を吐出する経路の末端付近であると判断した場合に、前記ノズルから前記造形材料の吐出を停止させると判断する、三次元造形装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
前記可塑化部は、
溝部が形成された溝形成面を有するフラットスクリューと、
前記フラットスクリューの前記溝形成面に対向する対向面を有し、前記対向面に連通孔が形成され、ヒーターを有するバレルと、を備え、
前記可塑化部は、前記フラットスクリューの回転と前記ヒーターによる加熱とにより前記材料の少なくとも一部を溶融させて前記造形材料を生成し、前記連通孔から前記造形材料を流出させ、
前記溝部は、第1溝部と、前記第1溝部よりも前記溝形成面の中心に位置し、前記第1溝部に連通する第2溝部と、を有し、
前記第1溝部の深さは、前記第2溝部の深さよりも深い、
三次元造形装置。 - 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、前記三次元造形物の造形時において、前記ノズルの先端と、前記造形材料が堆積される予定部位との距離が、前記吐出口の孔径未満となるように前記移動機構を制御する、三次元造形装置。 - 三次元造形物の製造方法であって、
可塑化部によって材料を可塑化して造形材料を生成する第1工程と、
ノズルとテーブルとの相対的な位置を変更しつつ前記ノズルの吐出口から前記テーブルに向けて前記造形材料を吐出する第2工程と、
を備え、
前記造形材料が流れる流路には、前記流路の開度を変化させることによって前記ノズルからの前記造形材料の吐出量を制御する吐出制御機構と、前記吐出制御機構と前記吐出口との間の前記流路に接続され、前記流路中の前記造形材料を吸引する吸引部とが設けられ、
前記第2工程は、前記ノズルと前記テーブルとの相対的な移動速度が第1の速さの場合には、前記吐出制御機構によって前記造形材料の吐出量を第1の吐出量にし、前記ノズルと前記テーブルとの相対的な移動速度が前記第1の速さよりも遅い第2の速さの場合には、前記吐出制御機構によって前記造形材料の吐出量を前記第1の吐出量よりも少ない第2の吐出量とする工程を有し、
前記第2工程は、前記ノズルから前記造形材料の吐出を停止させる場合、前記流路を閉じるように前記吐出制御機構を制御した後に、前記流路中の前記造形材料を吸引するように前記吸引部を制御する工程を有する、
三次元造形物の製造方法。
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