JP7447444B2 - 三次元造形装置 - Google Patents
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Description
Dp≦20×G+0.20[mm] ・・・(1)
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、鉛直方向に沿った方向である。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。
Dp≦20×G+0.20[mm] ・・・(1)
0<G≦Dh ・・・(2)
0.05[mm]≦G≦0.20[mm] ・・・(3)
間隔Gは、ノズル孔62から造形材料を吐出する際の造形面310または造形材料の層とノズル面63との間隔を表している。1層目LY1を造形する場合には、間隔Gは、造形面310に垂直な方向における造形面310とノズル面63との間隔を表す。n層目LYnを造形する場合には、間隔Gは、造形面310に垂直な方向におけるn-1層目LYn-1の上面とノズル面63との間隔を表す。ここで、nは、2以上の自然数である。例えば、2層目LY2を造形する場合には、間隔Gは、1層目LY1の上面とノズル面63との間隔を表す。本実施形態では、制御部500は、間隔Gが0.05mmに保たれるように移動部400を駆動させる。造形データに表された造形面310に対するノズル面63の移動経路に関する情報に、間隔Gに関する情報が含まれており、制御部500は、造形データに従って移動部400を駆動させる。ノズル面63の外径Dpとノズル孔62の内径Dhに関する情報は、造形データを作成する際に、ユーザーによって入力される。制御部500は、造形材料の線幅Wが0.30mmに保たれるように吐出量を制御する。本実施形態では、上述したとおり、ノズル孔62の内径Dhは、0.20mmであり、ノズル面63の外径Dpは、0.50mmである。そのため、ノズル面63の外径Dpは下式(4)を満たす。
0.50[mm]≦Dp≦2.20[mm] ・・・(4)
<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(PEEK)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。
<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。
(B1)上述した第1実施形態の三次元造形装置100では、制御部500は、間隔Gとノズル孔62の内径Dhとの関係が上述した式(2)を満たすように移動部400を駆動させる。これに対して、制御部500は、式(2)を満たすように移動部400を駆動させなくてもよい。
本開示は、上述した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で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記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必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
Dp≦20×G+0.20[mm] ・・・(1)
この形態の三次元造形装置によれば、造形中の三次元造形物にノズルが干渉して三次元造形物の表面が粗くなることを抑制できる。
0<G≦Dh ・・・(2)
この形態の三次元造形装置によれば、ステージとノズル面との間または材料の層とノズル面との間に吐出された材料をノズル面で押し潰しながら造形できるので、滑らかな表面を有する三次元造形物を造形できる。
0.05[mm]≦G≦0.20[mm] ・・・(3)
この形態の三次元造形装置によれば、滑らかな表面を有する三次元造形物を造形できる。
0.50[mm]≦Dp≦2.20[mm] ・・・(4)
この形態の三次元造形装置によれば、ノズル面がステージに対して傾いた場合であっても、造形中の三次元造形物にノズルが干渉することを抑制できる。
Claims (3)
- 材料の層を積層することで三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
ステージと、
ノズル孔が形成されたノズル面を有する吐出部と、
前記ステージと前記ノズル面との相対的な位置を変化させる移動部と、
前記移動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記吐出部から前記材料を吐出する際の前記ステージまたは前記材料の層と前記ノズル面との間隔Gと、前記ノズル面の外径Dpとの関係が下式(1)を満たし、さらに前記ノズル孔の内径Dhと、前記間隔Gとの関係が下式(2)を満たすように前記移動部を駆動させ、
前記材料の各層をn(nは2以上の自然数)としたとき、前記間隔Gは、
前記材料を前記ステージの面に直接吐出する場合(n=2の場合)は前記ステージの面と前記ノズル面との距離であり、
前記材料(n)を前記材料(n-1)の面に吐出する場合(n=3以上の場合)は前記材料(n-1)の鉛直方向上面と前記ノズル面との距離であり、
さらに、前記間隔Gは下式(5)及び(6)を満たす、
三次元造形装置。
Dp≦20×G+0.20[mm] ・・・(1)
0<G≦Dh ・・・(2)
G>0 ・・・(5)
G>前記材料における前記材料が吐出される鉛直方向の厚さ ・・・(6) - 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、前記間隔Gが下式(3)を満たすように前記移動部を駆動させる、三次元造形装置。
0.05[mm]≦G≦0.20[mm] ・・・(3) - 請求項1または請求項2に記載の三次元造形装置であって、
前記吐出部は、前記ノズル面の外径Dpが下式(4)を満たすように構成されている、
三次元造形装置。
0. 50[mm]≦Dp≦2.20[mm] ・・・(4)
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