JP2015107653A - Three-dimensional shaping apparatus and three-dimensional shaping method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット方式で立体造形物を作製する三次元造形装置及び三次元造形
方法に関する。
The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling method for producing a three-dimensional model by an inkjet method.
従来より、造形物を平行な複数の面で切断した各断面毎に樹脂を順次積層することよっ
て立体造形を行い、造形物の三次元モデルとなる造形物を生成する装置が知られている。
特に製品開発において試作等に用いられるラピッド・プロトタイピング(Rapid Prototyp
ing:RP)の分野では、三次元造型が可能な積層造形法が利用されている。積層造形法
は、製品の三次元CADデータをスライスし、薄板を重ね合わせたようなものを製造の元
データとして作成し、それに粉体、樹脂、鋼板、紙等の材料を積層して試作品を作成する
。このような積層造形法としては、インクジェット法、粉末法、光造形法、シート積層法
、押し出し法等が知られている。この内、インクジェット法は、液化した材料を噴射した
後、紫外光(UV)を照射したり、冷却する等によって層を硬化させて形成する。この方
法によれば、インクジェットプリンタの原理を応用できることから、高精細化が容易とな
る利点が得られる。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an apparatus that performs three-dimensional modeling by sequentially laminating a resin for each cross section obtained by cutting a modeled object by a plurality of parallel surfaces, and generates a modeled object that becomes a three-dimensional model of the modeled object.
In particular, rapid prototyping (Rapid Prototyping) used for prototypes in product development
In the field of ing: RP), an additive manufacturing method capable of three-dimensional molding is used. The additive manufacturing method slices the three-dimensional CAD data of a product, creates the original data of production by superimposing thin plates, and laminates materials such as powder, resin, steel plate, paper, etc. Create As such a layered modeling method, an inkjet method, a powder method, an optical modeling method, a sheet lamination method, an extrusion method, and the like are known. Among these, the ink jet method is formed by injecting a liquefied material and then curing the layer by irradiating with ultraviolet light (UV) or cooling. According to this method, since the principle of the ink jet printer can be applied, there is an advantage that high definition can be easily achieved.
樹脂積層方式の三次元造形装置は、最終的な造形物となるモデル材と、モデル材の張り
出し(オーバーハング)部分を支え、最終的に除去されるサポート材をXY方向に走査し
ながら造形プレート上に吐出し、高さ方向に積層していくことにより、造形を行う。モデ
ル材とサポート材は、紫外光を照射することにより硬化する特性を有する樹脂で構成され
ている。紫外光を照射する紫外光ランプを、モデル材とサポート材を吐出するノズルと共
に、XY方向に走査し、ノズルから吐出されたモデル材およびサポート材に紫外光を照射
して硬化させる。
Resin-stacked 3D modeling equipment supports the model material that will be the final modeled object and the overhanging part of the model material, while the support material that is finally removed is scanned in the X and Y directions Modeling is performed by discharging upward and stacking in the height direction. The model material and the support material are made of a resin that has a property of being cured when irradiated with ultraviolet light. An ultraviolet lamp that emits ultraviolet light is scanned in the XY direction together with a nozzle that discharges the model material and the support material, and the model material and the support material discharged from the nozzle are irradiated with ultraviolet light and cured.
このサポート材は最終的に除去されるものであるため、除去し易さを考慮すれば、ある
程度の柔らかさや柔軟性を備えた材質とすることが好ましい。しかしながら、サポート材
に使用する樹脂の特性によっては、このような柔らかい樹脂では熱や湿度によって変形や
潮解し易いという問題がある。また、サポート材の強度が低いと、ユーザがこれを持った
ときに崩れてしまう。さらに、溶融し易さを考慮してサポート材に非硬化成分を含ませる
と、サポート材表面がべたつくため、手に持ったユーザに不快感を与えてしまうという問
題もある。
Since the support material is finally removed, it is preferable to use a material having a certain degree of softness and flexibility in consideration of ease of removal. However, depending on the characteristics of the resin used for the support material, there is a problem that such a soft resin is easily deformed and deliquescent by heat and humidity. Moreover, when the strength of the support material is low, the support material collapses when the user holds it. Furthermore, if the support material contains a non-hardening component in consideration of easiness of melting, the surface of the support material becomes sticky.
このような観点に鑑みれば、熱や湿度で変形せず、ユーザが手で触れても崩れないよう
な剛性をサポート材に持たせることが必要となる。また一方で、モデル材の張り出し部分
をサポート材で支持するという目的に鑑みても、モデル材を支持できる程度の剛性がサポ
ート材に求められる。
In view of such a viewpoint, it is necessary to give the support material rigidity that does not deform due to heat or humidity and does not collapse even if the user touches it with hands. On the other hand, in view of the purpose of supporting the projecting portion of the model material with the support material, the support material is required to have sufficient rigidity to support the model material.
しかしながら、剛性を高めると、サポート材を除去する際に、モデル材から剥がれにく
くなり、また除去の際にモデル材も一緒に引き剥がされて破損する可能性がある等、サポ
ート材の除去作業が面倒になるという問題もある。このようにサポート材は、除去し易さ
と、取り扱い易さとで相反する特性が求められているため、このような相反する要求を満
たすことのできるサポート材が求められていた。
However, if the rigidity is increased, it will be difficult to remove the support material from the model material when removing the support material. There is also the problem of being troublesome. As described above, since the support material is required to have a contradictory characteristic between ease of removal and ease of handling, a support material capable of satisfying such conflicting requirements has been demanded.
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、サ
ポート材の除去を容易にしつつも、取り扱いし易さを維持させた三次元造形装置及び三次
元造形方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and its main purpose is to facilitate removal of the support material while maintaining ease of handling, and a three-dimensional modeling apparatus and tertiary It is to provide an original modeling method.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の側面に係る三次元造形装置によれば、造
形プレート40上に、造形材として、最終的な造形物となるモデル材MAと、前記モデル
材MAが張り出した張り出し部分を支え、最終的に除去されるサポート材SAと、を少な
くとも一方向に走査しながら吐出させ、かつこれを硬化させる動作を繰り返すことで、高
さ方向に所定の厚みを有するスライスを生成し、該スライスを高さ方向に積層していくこ
とにより造形を行う三次元造形装置であって、造形物を載置するための前記造形プレート
40と、前記モデル材MAを吐出するためのモデル材吐出ノズル21、及び前記サポート
材SAを吐出するためのサポート材吐出ノズル22を、それぞれ一方向に複数個配列させ
た造形材吐出手段と、前記モデル材MA及びサポート材SAを硬化させるための硬化手段
24と、前記造形材吐出手段及び硬化手段24を備えるヘッド部20と、前記ヘッド部2
0を水平方向に往復走査させるための水平駆動手段と、前記ヘッド部20と造形プレート
40との高さ方向の相対位置を移動させるための垂直駆動手段と、前記水平駆動手段及び
垂直駆動手段の駆動を制御し、かつ前記造形材吐出手段による前記造形材による吐出及び
硬化手段24による硬化を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段が、前記水平駆動
手段で前記ヘッド部20を一方向に往復走査させて、前記造形材吐出手段により前記モデ
ル材MA及びサポート材SAを前記造形プレート40上に吐出させ、該往復走査の往路又
は復路の少なくともいずれか一方で、前記硬化手段24で前記モデル材MA及び/又はサ
ポート材SAを硬化させることにより、前記スライスを生成し、高さ方向に前記造形プレ
ート40とヘッド部20の相対位置を移動させて、前記スライスの積層を繰り返すことに
より造形を実行するよう制御してなり、前記サポート材SAは、外表面に該サポート材S
Aと異なる材質のサポート殻SSを設けてなり、前記サポート殻SSは、前記サポート材
SAよりも剛性の高い材質で構成できる。これにより、サポート材に要求される造形後の
除去し易さと、造形時の剛性という相反する特性を、サポート材の外殻にサポート材より
も剛性の高いサポート殻を設けることで解消している。すなわち、造形時においてはサポ
ート殻でサポート材の流出を阻止し、さらに造形後においては、サポート殻で被覆された
サポート材を流出させて、容易にサポート材をモデル材から除去できるようになる。
In order to achieve the above object, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the first aspect of the present invention, the model material MA that becomes a final modeled object as the modeling material on the
A horizontal driving means for reciprocally scanning 0 in the horizontal direction, a vertical driving means for moving the relative position in the height direction of the
A support shell SS made of a material different from A is provided, and the support shell SS can be made of a material having higher rigidity than the support material SA. This eliminates the contradictory characteristics of the support material that are easily removed after molding and the rigidity at the time of modeling by providing a support shell with higher rigidity than the support material on the outer shell of the support material. . That is, at the time of modeling, the support shell is prevented from flowing out of the support material, and after the modeling, the support material covered with the support shell is allowed to flow out, so that the support material can be easily removed from the model material.
また、第2の側面に係る三次元造形装置によれば、前記サポート材SAを、水溶性の材
質で構成できる。これにより、造形後に造形物を水槽に満たした水に含浸する等して、サ
ポート材を溶出させてこれを極めて簡単に除去することができる。
Moreover, according to the three-dimensional modeling apparatus which concerns on a 2nd side surface, the said support material SA can be comprised with a water-soluble material. Thereby, after shaping | molding, a support material can be eluted by impregnating the modeling object in the water with which the water tank was filled etc., and this can be removed very easily.
さらに、第3の側面に係る三次元造形装置によれば、前記サポート殻SSを、前記モデ
ル材MAと同じ材質で構成できる。これにより、サポート殻の形成を、モデル材の造形時
に合わせて行うことができ、別途異なる造形材を容易にする必要を無くして工数を減らし
、また共通の造形材を用いることで製造コストも削減できる。
Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the third aspect, the support shell SS can be made of the same material as the model material MA. As a result, the support shell can be formed at the time of modeling the model material, reducing the number of man-hours by eliminating the need to facilitate separate modeling materials, and reducing the manufacturing cost by using a common modeling material. it can.
さらにまた、第4の側面に係る三次元造形装置によれば、前記制御手段が、各スライス
の形成時に前記サポート材SAの外表面で前記サポート殻SSが形成される位置に、前記
モデル材MAを吐出して硬化させ、前記サポート材SAの外表面が薄いモデル材MAで覆
われるように前記造形材吐出手段を制御することができる。これにより、サポート材の表
面に薄いモデル材を形成してサポート殻を容易に形成できる利点が得られる。
Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the fourth aspect, the control means has the model material MA at a position where the support shell SS is formed on the outer surface of the support material SA when each slice is formed. The molding material discharge means can be controlled so that the outer surface of the support material SA is covered with the thin model material MA. Thereby, the advantage that a thin model material is formed on the surface of the support material to easily form the support shell can be obtained.
さらにまた、第5の側面に係る三次元造形装置によれば、前記サポート殻SSは、部分
的にサポート材SAを露出させた露出部を設けることができる。これにより、造形物の造
形後に露出部でサポート殻を破断したり、あるいは造形物を水に含浸して露出部からサポ
ート材を溶出させる等して、サポート殻を造形物から剥離し易くできる。
Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the fifth aspect, the support shell SS can be provided with an exposed portion in which the support material SA is partially exposed. Thereby, the support shell can be easily peeled from the modeled object by breaking the support shell at the exposed part after modeling the modeled object, or by impregnating the modeled article with water and eluting the support material from the exposed part.
さらにまた、第6の側面に係る三次元造形装置によれば、前記露出部を、前記サポート
殻SSの表面に開口された多数の穴53とできる。これにより、造形後に造形物を水に含
浸して、穴を介してサポート材を溶出させることができる。
Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the sixth aspect, the exposed portion can be made into a large number of
さらにまた、第7の側面に係る三次元造形装置によれば、前記露出部を、前記サポート
殻SSの表面に、部分的な開口を直線状に設けた切り取り線状51とできる。これにより
、切り取り線に沿って手でサポート殻を破断し易くできる。
Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the seventh aspect, the exposed portion can be a
さらにまた、第8の側面に係る三次元造形装置によれば、前記サポート殻SSを、一定
の大きさの小片54を離間させて配列し、該小片54同士の間を露出部とすることができ
る。これにより、造形後に造形物を水に含浸すると、露出部からサポート材を溶出させて
サポート殻が小片に細かく分解されるため、サポート材のより多くの部分が露出されるこ
ととなり、一層容易にかつ短時間でサポート材を除去できる利点が得られる。
Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the eighth aspect, the support shell SS may be arranged with the
さらにまた、第9の側面に係る三次元造形装置によれば、前記サポート殻SSに、部分
的に肉薄にした溝部を形成することができる。これにより、造形物の造形後に肉薄の溝部
でサポート殻を破断し易くできる。特にサポート材を直接外部に露出させないことで、サ
ポート材を空気に触れさせず潮解を回避でき、また露出部分からサポート材が流出する事
態を回避できる利点が得られる。
Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the ninth aspect, it is possible to form a partially thinned groove in the support shell SS. Thereby, the support shell can be easily broken at the thin groove portion after the modeling of the modeled object. In particular, by not exposing the support material directly to the outside, it is possible to avoid deliquescing without allowing the support material to come into contact with air, and to avoid the situation where the support material flows out from the exposed portion.
さらにまた、第10の側面に係る三次元造形装置によれば、前記サポート殻SSは、前
記モデル材MAで造形される造形物と接触しないように離間して形成できる。これにより
、モデル材とサポート殻が連続的に成形される部位を排除し、サポート殻をサポート材か
ら剥離する際に、造形物のモデル材が部分的に破損される事態を回避し、モデル材を除去
をスムーズに行えると共に、高品質な造形物を得ることができる。
Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the tenth aspect, the support shell SS can be formed apart so as not to contact a modeled object modeled with the model material MA. As a result, the part where the model material and the support shell are continuously formed is eliminated, and when the support shell is peeled from the support material, the model material of the modeled object is prevented from being partially damaged. Can be removed smoothly, and a high-quality model can be obtained.
さらにまた、第11の側面に係る三次元造形装置によれば、前記サポート殻SSは、造
形物の外形を簡素化した形状に形成されてなり、前記サポート殻SSとモデル材MAとの
間に前記サポート材SAを充填できる。これにより、特に造形物の外形が複雑な場合に、
該複雑な外形に沿ったサポート殻を形成しないことで、サポート殻を除去し易くできる利
点が得られる。
Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the eleventh aspect, the support shell SS is formed into a simplified shape of the modeled object, and between the support shell SS and the model material MA. The support material SA can be filled. As a result, especially when the external shape of the model is complex,
The advantage that the support shell can be easily removed can be obtained by not forming the support shell along the complicated outer shape.
さらにまた、第12の側面に係る三次元造形装置によれば、前記スライスは、前記サポ
ート殻SSを形成する位置を、造形物を構成するモデル材MAよりも外周に位置させるこ
とができる。これにより、サポート材の水平方向において間欠的にサポート殻を有しない
、サポート材が露出する造形物が形成され、サポート殻が造形物と接合される事態を回避
し、サポート材の除去し易さと造形物の保護を図ることができる。
Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the twelfth aspect, the slice can position the position where the support shell SS is formed on the outer periphery than the model material MA constituting the modeled object. As a result, it is possible to avoid a situation where the support material is exposed without the support shell being intermittently formed in the horizontal direction of the support material, and the support shell is joined to the structure, and the support material is easily removed. The modeled object can be protected.
さらにまた、第13の側面に係る三次元造形装置によれば、前記スライスは、前記サポ
ート材SAの表面にサポート殻を形成しないスライスを含めることができる。これにより
、サポート材の高さ方向において間欠的にサポート殻を有しない、サポート材が露出する
造形物が形成され、サポート殻が造形物と接合される事態を回避し、サポート材の除去し
易さと造形物の保護を図ることができる。
Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the thirteenth aspect, the slice can include a slice that does not form a support shell on the surface of the support material SA. As a result, it is easy to remove the support material by avoiding the situation where the support material is exposed without forming the support shell intermittently in the height direction of the support material, and the support shell is joined to the structure. Sato can be protected.
さらにまた、第14の側面に係る三次元造形装置によれば、前記サポート殻SSは、前
記サポート材SAの外表面の内、角度が急峻に変化する部位に設けないようにできる。こ
れにより、エッジ部分にはサポート殻が形成されないため、手でサポート殻を破断し易く
できる。
Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the fourteenth aspect, the support shell SS can be prevented from being provided on a portion of the outer surface of the support material SA where the angle changes sharply. Thereby, since the support shell is not formed at the edge portion, the support shell can be easily broken by hand.
さらにまた、第15の側面に係る三次元造形方法によれば、造形プレート40上に、造
形材として、最終的な造形物となるモデル材MAと、前記モデル材MAが張り出した張り
出し部分を支え、最終的に除去されるサポート材SAと、を少なくとも一方向に走査しな
がら吐出させ、かつこれを硬化させる動作を繰り返すことで、高さ方向に所定の厚みを有
するスライスを生成し、該スライスを高さ方向に積層していくことにより造形を行う三次
元造形方法であって、造形物を載置するための前記造形プレート40上に、前記モデル材
MA及び/又はサポート材SAを吐出させる造形材吐出手段及び前記モデル材MA及びサ
ポート材SAを硬化させる硬化手段24を備えるヘッド部20を一方向に往復走査させる
往路又は復路の少なくともいずれか一方で、前記モデル材MA及びサポート材SAを前記
造形材吐出手段で前記造形プレート40上に吐出させ、他方で前記硬化手段24で前記モ
デル材MA及び/又はサポート材SAを硬化させ、スライスを生成する工程と、高さ方向
に前記造形プレート40とヘッド部20の相対位置を移動させて、前記スライスの積層を
繰り返す工程と、を含み、前記スライスの生成及び積層工程において、前記サポート材S
Aの外表面に、該サポート材SAよりも剛性の高い材質で構成されたサポート殻SSが設
けることができる。これにより、サポート材に要求される造形後の除去し易さと、造形時
の剛性という相反する特性を、サポート材の外殻にサポート材よりも剛性の高いサポート
殻を設けることで解消している。すなわち、造形時においてはサポート殻でサポート材の
流出を阻止し、さらに造形後においては、サポート殻で被覆されたサポート材を流出させ
て、容易にサポート材をモデル材から除去できるようになる。
Furthermore, according to the three-dimensional modeling method according to the fifteenth aspect, on the
A support shell SS made of a material having rigidity higher than that of the support material SA can be provided on the outer surface of A. This eliminates the contradictory characteristics of the support material that are easily removed after molding and the rigidity at the time of modeling by providing a support shell with higher rigidity than the support material on the outer shell of the support material. . That is, at the time of modeling, the support shell is prevented from flowing out of the support material, and after the modeling, the support material covered with the support shell is allowed to flow out, so that the support material can be easily removed from the model material.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態
は、本発明の技術思想を具体化するための三次元造形装置及び三次元造形方法を例示する
ものであって、本発明は三次元造形装置及び三次元造形方法を以下のものに特定しない。
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するもので
は決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対
的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨では
なく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明
を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符
号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、
本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を
兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現すること
もできる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling method for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling method. Is not specified as below.
Further, the present specification by no means specifies the members shown in the claims to the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely explanations. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. further,
Each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, or conversely, the function of one member is shared by the plurality of members. Can also be realized.
本発明の実施例において使用される三次元造形装置とこれに接続される操作、制御、表
示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器と
の接続は、例えばIEEE1394、RS−232xやRS−422、RS−423、R
S−485、USB等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは10BASE−T、10
0BASE−TX、1000BASE−T等のネットワークを介して電気的、あるいは磁
気的、光学的に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、IE
EE802.1x等の無線LANやBluetooth(登録商標)等の電波、赤外線、
光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらにデータの交換や設定の保存等を行うため
の記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メ
モリ等が利用できる。なお本明細書において三次元造形装置とは、三次元造形装置本体の
みならず、これにコンピュータ、外部記憶装置等の周辺機器を組み合わせた三次元造形シ
ステムも含む意味で使用する。
The connection between the 3D modeling apparatus used in the embodiment of the present invention and the computer, printer, external storage device and other peripheral devices for operation, control, display, and other processing connected thereto is, for example, IEEE 1394. RS-232x, RS-422, RS-423, R
S-485, serial connection such as USB, parallel connection, or 10BASE-T, 10
Communication is performed by electrical, magnetic, or optical connection via a network such as 0BASE-TX or 1000BASE-T. Connection is not limited to physical connection using wired,
Wireless LAN such as EE802.1x, radio waves such as Bluetooth (registered trademark), infrared rays,
A wireless connection using optical communication or the like may be used. Furthermore, a memory card, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like can be used as a recording medium for exchanging data or storing settings. In this specification, the three-dimensional modeling apparatus is used to mean not only a three-dimensional modeling apparatus main body but also a three-dimensional modeling system in which peripheral devices such as a computer and an external storage device are combined.
また、本明細書において三次元造形装置、三次元造形方法、三次元造形プログラムは、
三次元造形を行うシステムそのもの、ならびに画像生成に関連する入出力、表示、演算、
通信その他の処理をハードウエア的に行う装置や方法に限定するものではない。ソフトウ
エア的に処理を実現する装置や方法も本発明の範囲内に包含する。例えば汎用の回路やコ
ンピュータにソフトウエアやプログラム、プラグイン、オブジェクト、ライブラリ、アプ
レット、コンパイラ、モジュール、特定のプログラム上で動作するマクロ等を組み込んで
画像生成そのものあるいはこれに関連する処理を可能とした装置やシステムも、本発明の
三次元造形装置、三次元造形方法、三次元造形プログラム及びコンピュータで読み取り可
能な記録媒体に該当する。また本明細書においてコンピュータには、汎用あるいは専用の
電子計算機の他、ワークステーション、端末、携帯型電子機器、PDCやCDMA、W−
CDMA、FOMA(登録商標)、GSM、IMT2000や第4世代等の携帯電話、P
HS、PDA、ページャ、スマートフォンその他の電子デバイスも包含する。さらに本明
細書においてプログラムとは、単体で使用されるものに限られず、特定のコンピュータプ
ログラムやソフトウエア、サービス等の一部として機能する態様や、必要時に呼び出され
て機能する態様、OS等の環境においてサービスとして提供される態様、環境に常駐して
動作する態様、バックグラウンドで動作する態様やその他の支援プログラムという位置付
けで使用することもできる。
(実施例1)
Moreover, in this specification, a 3D modeling apparatus, a 3D modeling method, and a 3D modeling program are:
3D modeling system itself, input / output, display, calculation related to image generation,
The present invention is not limited to an apparatus or method that performs communication and other processing in hardware. Apparatuses and methods for realizing processing by software are also included in the scope of the present invention. For example, software or programs, plug-ins, objects, libraries, applets, compilers, modules, macros that run on specific programs, etc. can be incorporated into general-purpose circuits or computers to enable image generation itself or related processing. The apparatus and system also correspond to the 3D modeling apparatus, 3D modeling method, 3D modeling program, and computer-readable recording medium of the present invention. In this specification, a computer includes a general-purpose or dedicated computer, a workstation, a terminal, a portable electronic device, a PDC, a CDMA, a W-
CDMA, FOMA (registered trademark), GSM, IMT2000, 4th generation mobile phones, P
Also includes HS, PDA, pager, smartphone and other electronic devices. Further, in this specification, the program is not limited to a program that is used alone, such as a mode that functions as a part of a specific computer program, software, or service, a mode that is called and functions when necessary, an OS, and the like. It can also be used as an aspect provided as a service in the environment, an aspect that operates resident in the environment, an aspect that operates in the background, and other support programs.
Example 1
図1に、本発明の実施例1に係る三次元造形システム100のブロック図を示す。この
三次元造形システム100は、造形材を液体又は流体状態でインクジェット方式によって
吐出、硬化させ、これを積層することによって任意の造形物を製造するものである。造形
材には、最終的な造形物を構成するモデル材MAと、このモデル材MAが張り出した張り
出し部分を支えるために造形され、最終的に除去されるサポート材SAとが利用される。
In FIG. 1, the block diagram of the three-
図1に示す三次元造形システム100は、三次元造形装置2に設定データを送出する設
定データ作成装置1(図1ではコンピュータPC)と、三次元造形装置2で構成される。
三次元造形装置2は、制御手段10と、ヘッド部20と、造形プレート40とを備える。
ヘッド部20は、造形材吐出手段として、モデル材MAを吐出するモデル材吐出ノズル2
1と、サポート材SAを吐出するサポート材吐出ノズル22を備えている。またこれらの
吐出された造形材から余剰分を掻き取ることにより造形材の表面を平滑化するためのロー
ラ部25と、造形材を硬化させる硬化手段24も、ヘッド部20に備えられる。さらにヘ
ッド部20を水平方向において、モデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22か
ら造形材を液体又は流体状態でインクジェット方式によって、造形プレート40上の適切
な位置に吐出させるために、往復走査するX方向と、このX方向に直交するY方向に走査
させるための水平駆動手段、及びヘッド部20と造形プレート40との高さ方向の相対位
置を移動させるための垂直駆動手段として、XY方向駆動部31及びZ方向駆動部32を
備えている。
A three-
The three-
The
1 and a support
コンピュータPCは、三次元形状の造形物、例えば三次元CAD等で設計されたモデル
データの入力を外部から受けると、まずこのCADデータを、例えばSTL(Stereo Lit
hography Data)データに変換し、更にこのSTLデータを複数の薄い断面体にスライス
して得られる断面データを生成し、そしてこのスライスデータを、一括又は各スライス層
単位にて三次元造形装置2に対して送信を行う設定データ作成装置1として機能する。こ
の際、三次元CAD等で設計されたモデルデータ(実際は、変換後のSTLデータ)の造
形プレート40上における姿勢の決定に対応し、この姿勢におけるモデル材にて形成され
るモデルを支持することが必要な空間又は箇所に対して、サポート材SAを設ける位置の
設定が行われ、これらのデータを元に各層に対応するスライスデータが形成される。制御
手段10は、コンピュータPCからの断面データを取り込み、そのデータに従ってヘッド
部20、XY方向駆動部31及びZ方向駆動部32を制御する。この制御手段10の制御
により、XY方向駆動部31が作動すると共に、ヘッド部20のモデル材吐出ノズル21
及びサポート材吐出ノズル22より造形材としてのモデル材MAならびにサポート材SA
を、小滴として造形プレート40上の適切な位置に吐出することにより、コンピュータP
Cから与えられた断面データに基づく断面形状が造形される。そして造形プレート40上
に吐出された造形材の一であるモデル材MAは少なくとも硬化されて液体又は流体状態か
ら固体に変化して硬化する。このような動作によって一層分の断面体すなわちスライスが
作り出される。
(スライス)
When the computer PC receives an external input of model data designed by a three-dimensional shaped object, for example, a three-dimensional CAD, the CAD data is first received as an STL (Stereo Lit, for example).
(hography data) data, and further generating slice data obtained by slicing the STL data into a plurality of thin slices, and this slice data is sent to the
Model material MA and support material SA as modeling materials from the support
Is ejected as a small droplet to an appropriate position on the
A cross-sectional shape based on the cross-sectional data given from C is formed. Then, the model material MA, which is one of the modeling materials discharged onto the
(slice)
ここで「スライス」とは、造形物のz方向の積層単位であり、スライス数は高さを積層
厚で除算した値となる。実際には、各スライスの厚みを決定する要件としては、各吐出ノ
ズルからの吐出可能な最小限の単位吐出量やローラ部25のローラの上下方向における偏
心によるばらつき等によって、設定可能な最小の厚みが決定される。このような観点に基
づいて設定された値をスライスの最小値として、後は、ユーザが造形物に対して、求める
、例えば、造形精度や造形速度の観点から各スライス量を最終的に決定できる。つまり、
ユーザが造形精度を優先することを選択すれば、上述したスライス最小値又はその近傍の
値にて各スライス量を決定し、一方造形速度を優先すれば、最低限の造形精度を維持した
各スライス量を決定することができる。または、別の方法としては、造形精度と造形速度
の比率をユーザに感覚的に選択させる方法や、ユーザに許容可能な最大造形時間を入力さ
せることにより、いくつかの造形時間と造形精度の組み合わせを候補として表示し、その
中からユーザが好む条件を選択させることも可能である。
Here, the “slice” is a stacking unit in the z direction of the modeled object, and the number of slices is a value obtained by dividing the height by the stacking thickness. Actually, as a requirement for determining the thickness of each slice, the minimum unit discharge amount that can be discharged from each discharge nozzle, the variation due to the eccentricity of the roller of the
If the user chooses to give priority to modeling accuracy, each slice amount is determined by the above-described minimum slice value or a value in the vicinity thereof, and if the modeling speed is given priority, each slice maintaining the minimum modeling accuracy. The amount can be determined. Or, as another method, a method of letting the user select the ratio of modeling accuracy and modeling speed sensuously, or by letting the user input the maximum allowable modeling time, some combinations of modeling time and modeling accuracy Can be displayed as candidates, and the conditions that the user prefers can be selected.
また、一つのスライスデータに対する造形行為は、少なくともヘッド部20をX方向に
往復動作する際の少なくとも往路又は復路にてモデル材吐出ノズル21とサポート材吐出
ノズル22から造形材を液体又は流体状態でインクジェット方式によって吐出させ、造形
プレート40上に吐出された造形物が未硬化の状態にて、少なくとも往路又は復路にてそ
の未硬化の造形物の表面を平滑化するためにローラ部25を作用させると共に、平滑化さ
れた造形物の表面に対して、硬化手段24から特定波長の光を照射することにより、造形
物を硬化させる一連のステップを少なくとも一回行うことで行われるが、この回数は、ス
ライスデータの厚みや要求される造形精度によって自動的に変更されることはいうまでも
ない。
Further, the modeling action for one slice data is that the modeling material is in a liquid or fluid state from the model
一方、また少なくとも往路又は復路にてモデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズ
ル22から吐出され、造形プレート上に形成される一回の最大の厚みは、吐出された液滴
の着弾後の断面形状が略円形を留めることが可能な単位吐出量によって決まる。
(造形プレート40)
On the other hand, the maximum thickness formed once on the modeling plate is discharged from the model
(Modeling plate 40)
造形プレート40は、Z方向駆動部32によって昇降自在としている。一スライスが形
成されると、制御手段10によってZ方向駆動部32が制御され、造形プレート40は一
スライス分の厚さに相当する距離だけ降下する。そして上記と同様な動作を繰り返し行う
ことにより一スライス目の上側(上表面)に新たなスライスが積層される。このように連
続的に作り出された幾層もの薄いスライスが積層されて造形物が造形される。
The
また、造形物が張り出した、いわゆるオーバーハング形状の場合には、コンピュータP
Cにおいて造形物をデータ化する際に必要に応じてオーバーハング支持部形状が付加され
る。そして制御手段10は、最終造形物を構成するモデル材MAの造形と同時に、そのオ
ーバーハング支持部形状に基づいて、オーバーハング支持部SBを造形する。具体的には
、モデル材MAとは別のサポート材SAを、サポート材吐出ノズル22から小滴として吐
出させることにより、オーバーハング支持部SBを形成する。造形後に、オーバーハング
支持部SBを構成するサポート材SAを除去することで、目的の三次元造形物を得ること
ができる
In addition, in the case of a so-called overhang shape in which the modeled object protrudes, the computer P
In C, an overhang support part shape is added as necessary when converting the modeled object into data. And the control means 10 models overhang support part SB based on the shape of the overhang support part simultaneously with modeling of model material MA which comprises the last molded article. Specifically, the overhang support portion SB is formed by discharging a support material SA different from the model material MA from the support
ヘッド部20は、図3の平面図に示すように、ヘッド移動手段30により水平方向、す
なわちXY方向に移動される。さらに造形プレート40が、図1に示すようにプレート昇
降手段(Z方向駆動部32)によって高さ方向、すなわちZ方向に移動される。これによ
って、ヘッド部20と造形プレート40の相対高さを変更でき、立体的な造形が可能とな
る。より詳細には、まずヘッド部20は、ヘッド移動手段30によりモデル材吐出ノズル
21及びサポート材吐出ノズル22より造形材としてのモデル材MAならびにサポート材
SAをスライスデータに基づいた適切な箇所に吐出するために、X方向に往復動作され、
各吐出ノズル21、22に各々設けられる複数のY方向に伸びるオリフィスから、モデル
材MA及びサポート材SAが吐出される。さらに、図3に示すように、各吐出ノズル21
、22のY方向の幅が、造形プレート40上の造形可能なY方向の幅より小さい場合で、
且つ造形用のモデルデータのY方向の幅が、Y方向に伸びるオリフィスの全長より大きい
場合は、各吐出ノズル21、22の所定の位置におけるX方向の往復動作の後、Y方向に
各吐出ノズル21、22を所定量シフトさせ、その位置でのX方向の往復走査と共に、モ
デル材MA及びサポート材SAをスライスデータに基づいた適切な箇所に吐出させること
を繰り返すことにより、設定された全ての造形データに対応した造形物の生成を行う。
As shown in the plan view of FIG. 3, the
The model material MA and the support material SA are discharged from a plurality of orifices extending in the Y direction provided in the
The width in the Y direction of 22 is smaller than the width in the Y direction that can be formed on the
If the width of the model data for modeling in the Y direction is larger than the total length of the orifice extending in the Y direction, the
なお図1の例では、Z方向駆動部32として造形プレート40を昇降させるプレート昇
降手段を用いているが、この例に限られず、図2に示す三次元造形装置2’のように、造
形プレート40側を高さ方向に固定し、ヘッド部側をZ方向に移動させるZ方向駆動部3
2’を採用することもできる。また、XY方向への移動も、ヘッド部側を固定して、造形
プレート側を移動させてもよい。また、上述したような、ヘッド部20のY方向へのシフ
トは、各ノズルの幅を、実質的に造形プレート40の造形可能なY方向の幅と同じにすれ
ば、その必要はないが、その際においても、例えばノズルに設けられるオリフィスの間隔
で決定される造形物のY方向の解像度を高める目的として、ヘッド部20のY方向へのシ
フトにより、各オリフィスが、先の造形時におけるオリフィスとオリフィスの間に位置す
るようにシフトさせてもよい。
(制御手段10)
In addition, in the example of FIG. 1, the plate raising / lowering means which raises / lowers the
2 'can also be adopted. Further, the movement in the XY direction may be performed by fixing the head portion side and moving the modeling plate side. Further, as described above, the shift in the Y direction of the
(Control means 10)
制御手段10は、造形材の吐出パターンを制御する。すなわちモデル材MA及びサポー
ト材SAを、X方向における往復走査の内、少なくとも往路又は復路の一方にて造形材吐
出手段により造形プレート40上に吐出させながら、ヘッド部20を一方向に往復走査さ
せて、造形材吐出手段により造形材が造形プレート上に吐出された後で、且つ往路又は復
路の少なくともいずれか一方で、モデル材MA及びサポート材SAに対して硬化手段24
で硬化させることにより、スライスを生成し、高さ方向に造形プレート40とヘッド部2
0の相対位置を移動させて、スライスの積層を繰り返すことにより造形を実行する。なお
、詳細は後述するが、ローラ部25による造形材表面の平滑化は、造形材吐出手段により
造形材が造形プレート上に吐出された後で、且つ硬化手段24にて造形材の表面が硬化さ
せる前に、往路又は復路の少なくともいずれか一方で、行われる。
The control means 10 controls the discharge pattern of the modeling material. That is, the
Is cured to produce a slice, and the
The modeling is executed by moving the relative position of 0 and repeating the stacking of slices. Although the details will be described later, the surface of the modeling material by the
この制御手段10は、一回の往復走査でモデル材MA又はサポート材SAのいずれか一
方の造形材を吐出して、ローラ部25による造形材表面の平滑化を行い、更に硬化手段2
4により硬化させてから、次回以降の往復走査で、吐出されなかった他方の造形材を吐出
して、造形材表面の平滑化を行い、硬化させる。これら一連の工程を少なくとも一回行う
ことにより、一枚のスライスの生成を行う。いうまでもなく、一層のスライスデータに対
応した上記一連の工程は、例えばユーザの求める最終的なモデルの表面精度や造形時間に
応じて、複数回繰り返すことが含まれる。これにより、モデル材MA又はサポート材SA
のいずれか一方を未硬化の状態でその表面を平滑化し、そして硬化させた後、他方を吐出
することで個別に硬化でき、これらモデル材MAとサポート材SAの界面における混合を
効果的に回避できる利点が得られる。
(造形材)
The control means 10 discharges either the modeling material MA or the support material SA in one reciprocating scan, smoothes the modeling material surface by the
After curing by 4, the other molding material that was not discharged is discharged in the next and subsequent reciprocating scans, and the surface of the modeling material is smoothed and cured. By performing these series of steps at least once, one slice is generated. Needless to say, the series of steps corresponding to one slice of data includes repeating a plurality of times depending on, for example, the final surface accuracy and modeling time required by the user. Thereby, the model material MA or the support material SA
After smoothing the surface of any one of these materials in an uncured state and curing, the other can be individually cured by discharging, effectively avoiding mixing at the interface between the model material MA and the support material SA Benefits that can be obtained.
(Modeling material)
上述の通り、造形材には、最終的な造形物となるモデル材MAと、このモデル材MAが
張り出した張り出し部分を支え、最終的に除去されるサポート材SAが用いられる。図4
に、球状のモデル材MAの周囲を直方体状のサポート材SAで覆うようにして造形された
造形物の斜視図を、図5にこの断面図を、それぞれ示す。
(硬化手段24)
As described above, as the modeling material, the model material MA that becomes a final modeled object and the support material SA that supports the projecting portion from which the model material MA projects and is finally removed are used. FIG.
FIG. 5 is a perspective view of a modeled object that is modeled so as to cover the periphery of the spherical model material MA with a rectangular parallelepiped support material SA, and FIG.
(Curing means 24)
モデル材MAには、光硬化樹脂、例えば紫外線硬化樹脂が使用できる。この場合、硬化
手段24は少なくともモデル材MAの材料が反応して硬化する特定波長を含む光を照射す
る光照射手段であり、例えば紫外線ランプ等の紫外線照射手段である。紫外光ランプには
、ハロゲンランプや水銀灯、LED等が利用できる。またこの例では、サポート材も紫外
線硬化樹脂としている。同じ波長の紫外線で硬化する紫外線硬化樹脂を使用する場合は、
同じ紫外線照射手段を利用でき、光源を共通化できる利点が得られる。あるいはモデル材
として熱硬化性樹脂を使用する場合は、硬化手段24は冷却気体を照射する冷却手段が利
用できる。
(モデル材MA)
As the model material MA, a light curable resin, for example, an ultraviolet curable resin can be used. In this case, the curing
The same ultraviolet irradiation means can be used, and the advantage that a light source can be shared is obtained. Or when using a thermosetting resin as a model material, the hardening means 24 can utilize the cooling means which irradiates cooling gas.
(Model material MA)
またモデル材として、熱可塑性樹脂を使用することもできる。この場合、硬化手段24
は、冷却手段となる。なおモデル材とサポート材にいずれも熱可塑性樹脂を使用する場合
は、モデル材の融点をサポート材の融点よりも高いものを採用することにより、積層完了
後に造形物をサポート材の融点より高く、モデル材の融点より低い温度に加熱、保温する
ことにより、サポート材を溶融除去することができる。さらに、モデル材とサポート材の
一方を光硬化樹脂、他方を熱可塑性樹脂とすることもできる。
Moreover, a thermoplastic resin can also be used as a model material. In this case, the curing means 24
Is a cooling means. When using a thermoplastic resin for both the model material and the support material, by adopting a model material whose melting point is higher than the melting point of the support material, the molded object is higher than the melting point of the support material after the completion of lamination, The support material can be melted and removed by heating and keeping the temperature lower than the melting point of the model material. Furthermore, one of the model material and the support material can be a photo-curing resin, and the other can be a thermoplastic resin.
あるいは、硬化材との化学反応により硬化可能な材料をモデル材に用いることもできる
。さらにモデル材は、粘度や表面張力等の噴射特性を調整するために、必要に応じて液体
改質剤を混合してもよい。また温度調整によって噴射特性を変更することもできる。モデ
ル材の他の例としては、紫外線フォトポリマー、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン
等が挙げられる。
(サポート材SA)
Alternatively, a material that can be cured by a chemical reaction with the curing material can be used as the model material. Further, the model material may be mixed with a liquid modifier as necessary in order to adjust the jetting characteristics such as viscosity and surface tension. Also, the injection characteristics can be changed by adjusting the temperature. Other examples of the model material include an ultraviolet photopolymer, an epoxy resin, an acrylic resin, and urethane.
(Support material SA)
サポート材SAは、除去可能な材料として、水膨潤ゲル、ワックス、熱可塑性樹脂、水
溶性材料、溶解性材料等が使用できる。サポート材SAの除去には、サポート材の性質に
応じて水溶、加熱、化学反応、水圧洗浄等の動力洗浄や電磁波の照射により溶解させる、
熱膨張差を利用した分離等の方法が適宜利用できる。
As the support material SA, water swellable gel, wax, thermoplastic resin, water-soluble material, soluble material, or the like can be used as a removable material. For removal of the support material SA, depending on the nature of the support material, it is dissolved by power washing such as water, heating, chemical reaction, water pressure washing or irradiation with electromagnetic waves.
A method such as separation using a difference in thermal expansion can be used as appropriate.
サポート材は、最終的に除去されるため、除去しやすいような特性が求められる。例え
ば水溶性のサポート材は、造形物が造形された後、水槽に投入することでサポート材を溶
融させて除去することができる。一方で、サポート材の可溶性を高めるほど、サポート材
の強度が低下し、湿度が高いと潮解し、型崩れしたり垂れる等が起こりやすくなる。サポ
ート材の剛性が不十分になると、モデル材を支持する能力が低下し、サポート材の上面に
モデル材を造形することが難しくなり、モデル材の精度が低下するおそれもある。その一
方でサポート材の剛性を高めると、最終造形物からサポート材を除去する際に、水に溶出
し難くなり、除去に時間がかかる。このようにサポート材には相反する特性が求められる
結果、最適な特性を備えるサポート材を得ることが従来は困難であった。
Since the support material is finally removed, characteristics that are easy to remove are required. For example, the water-soluble support material can be removed by melting the support material by putting it in a water tank after the modeled object is modeled. On the other hand, the higher the solubility of the support material, the lower the strength of the support material. When the humidity is high, the support material is deliquescent and is likely to lose its shape or droop. If the rigidity of the support material is insufficient, the ability to support the model material is reduced, and it becomes difficult to form the model material on the upper surface of the support material, and the accuracy of the model material may be reduced. On the other hand, if the rigidity of the support material is increased, when the support material is removed from the final modeled object, it becomes difficult to elute into the water, and the removal takes time. As described above, as a result of the conflicting characteristics required for the support material, it has conventionally been difficult to obtain a support material having optimal characteristics.
そこで本実施例のように、サポート材として例えば、水溶性の材料を用いる場合は、サ
ポート材SAの外殻としてサポート殻SSを形成することにより、造形装置におけるモデ
ルの造形中にサポート材が直接空気に触れることを極力抑制でき、その結果サポート材が
空気中の水分を吸収することが抑制できることにより、造形時における、サポート材の変
形やサポート材の変形によるモデル材の変形を防止できる。さらに、サポート殻SSの形
成により、内部のサポート材が空気中の水分を吸収することを抑制できるため、サポート
材の水溶性としての性能を高めることができ、その結果、サポート材除去時に水等の溶液
中に浸した場合のサポート材の溶出速度を高めることができる。この構成であれば、十分
な剛性を備えつつ、除去の際には最外殻のサポート材SAを破ることで溶出を早め、サポ
ート材の除去を短時間で行える利点が得られる。図4、図5の例では、直方体状の表面に
被覆されたサポート殻SSを破断して、内部のサポート材SAを除去する。
(サポート材SAの詳細)
Therefore, as in this embodiment, for example, when a water-soluble material is used as the support material, the support material is directly formed during modeling of the model in the modeling apparatus by forming the support shell SS as the outer shell of the support material SA. Touching the air as much as possible and, as a result, suppressing the support material from absorbing moisture in the air can prevent deformation of the support material and deformation of the model material due to deformation of the support material during modeling. Furthermore, the formation of the support shell SS can suppress the internal support material from absorbing moisture in the air, so that the performance of the support material as water-soluble can be improved. It is possible to increase the elution rate of the support material when immersed in the solution. With this configuration, there is an advantage that the elution can be accelerated by breaking the outermost support material SA at the time of removal and the support material can be removed in a short time while having sufficient rigidity. In the example of FIGS. 4 and 5, the support shell SS covered on the rectangular parallelepiped surface is broken to remove the internal support material SA.
(Details of support material SA)
サポート材SAには非硬化性成分が含まれる。特に、可溶性を高めることで、水槽中に
投入して短時間でサポート材を溶出させ、除去できる。サポート材の可溶性は、水溶性に
限らず、特定の溶媒に対する可溶性としてもよい。一方でこのようなサポート材は液状又
はゲル状となるため、手で触るとべとつきやぬめりがあり、汚れやすくなる。そこで、上
述の通りサポート材の表面にサポート殻SSを設けて保護している。
(サポート殻SS)
The support material SA includes a non-curable component. In particular, by increasing the solubility, the support material can be eluted and removed in a short time after being put into a water tank. The solubility of the support material is not limited to water solubility, and may be soluble in a specific solvent. On the other hand, since such a support material is in a liquid or gel form, when it is touched with a hand, it becomes sticky or slimy, and is easily soiled. Therefore, as described above, the support shell SS is provided on the surface of the support material to protect it.
(Support shell SS)
サポート材SAの外表面に設けられるサポート殻SSは、サポート材SAよりも剛性の
高いモデル材MAで構成されている。このようにしてサポート材SAの表面の剛性を高め
、サポート材SAの流出を阻止できる。本実施例ではサポート殻SSをモデル材吐出用ノ
ズル21から吐出されるモデル材MAにより構成しているため、ヘッド部20のモデル材
吐出ノズル21をサポート殻SSの吐出ノズルとして共用化でき、モデル材MAの造形時
にサポート材SAのサポート殻SSも合わせて造形できるので、コスト面、スピード面で
も有利となる。具体的には、少なくともモデル材MAとサポート材SAにて三次元の造形
データを生成する時点において、その造形データにおいて、サポート材にて造形データの
外表面が形成される位置に対して、自動的にその外表面に位置するサポート材を、モデル
材に変更するか、又はサポート材のその外表面を覆うようにモデル材から形成される薄膜
の層を形成するようにデータを生成する。そして、この生成されたデータに対応する各ス
ライスの形成時にサポート材SAの外表面でサポート殻SSが形成される位置に、モデル
材MAを吐出して硬化させ、サポート材SAの外表面が薄いモデル材MAで覆われるよう
に、制御手段10が造形材吐出手段を制御する。これにより、サポート材SAの表面に薄
いモデル材MAを形成することで、サポート殻SSを容易に形成できる利点が得られる。
なお、このモデル材にて形成される薄膜の厚みは、除去のし易さと強度の確保のバランス
という観点から考えると、その厚みは0.1mm〜5mm程度が好ましいと考える。さら
に、本実施例ではサポート殻SSをモデル材吐出用ノズル21から吐出されるモデル材M
Aにより構成したが、サポート殻として適切な特性を有する材料であれば、モデル材MA
とは異なる材料を吐出するノズルを別途設けてサポート殻を構成するようにしてもよい。
この際、このサポート殻用の材料の特性としては、除去のし易さと強度の確保をより高い
次元でバランスさせるという観点から、モデル材MAよりも硬度があり、且つ靭性が低い
材料であることが好ましい。
(サポート殻SSの剥離構造)
The support shell SS provided on the outer surface of the support material SA is composed of a model material MA having higher rigidity than the support material SA. In this way, the rigidity of the surface of the support material SA can be increased, and the outflow of the support material SA can be prevented. In this embodiment, since the support shell SS is constituted by the model material MA discharged from the model
Note that the thickness of the thin film formed of this model material is preferably about 0.1 mm to 5 mm in terms of the balance between ease of removal and securing of strength. Furthermore, in the present embodiment, the model material M in which the support shell SS is discharged from the model
If it is made of A, but it is a material with suitable characteristics as a support shell, it will be model material MA
A support shell may be configured by separately providing a nozzle that discharges a material different from the above.
At this time, the material for the support shell is a material that is harder and less tough than the model material MA in terms of balancing ease of removal and securing of strength at a higher level. Is preferred.
(Peeling structure of support shell SS)
一方で、サポート材SAにサポート殻SSを設ける構成では、サポート殻SSの剛性が
高い程、造形材からサポート殻SSを剥離し難くなる。そこで、サポート殻SSを剥離し
やすくする構造を付加することが好ましい。具体的には、サポート材SAの表面をすべて
サポート殻SSで覆うのでなく、部分的にサポート材SAを露出させた露出部を設ける。
このようにすることで、造形物の造形後に露出部でサポート殻SSを破断し易くなる。ま
たサポート材SAを可溶性とした場合は、造形物の造形後に液中に含浸して露出部からサ
ポート材SAを溶出させることができ、サポート殻SSを破断させることなく造形物から
剥離でき、サポート材SAの除去作業を省力化できる利点が得られる。または、サポート
殻SSを成形しなければならない連続する外表面の外周部のみを、サポート殻SSが形成
される他の外表面に比較して、厚みのある形状とすることにより、サポート殻SSが成形
される連続する外表面を一体的に剥ぎ取りやすくすることも可能である。
(露出部)
On the other hand, in the configuration in which the support shell SS is provided in the support material SA, the support shell SS is more difficult to peel from the modeling material as the rigidity of the support shell SS is higher. Therefore, it is preferable to add a structure that facilitates peeling of the support shell SS. Specifically, the entire surface of the support material SA is not covered with the support shell SS, but an exposed portion in which the support material SA is partially exposed is provided.
By doing in this way, it becomes easy to fracture | rupture support shell SS in an exposed part after modeling of a molded article. In addition, when the support material SA is made soluble, the support material SA can be eluted from the exposed portion by impregnation in the liquid after the modeling object is formed, and the support shell SS can be peeled off without breaking the support shell SS. There is an advantage that labor for removing the material SA can be saved. Alternatively, by forming only the outer peripheral portion of the continuous outer surface where the support shell SS must be formed into a shape that is thicker than the other outer surface on which the support shell SS is formed, the support shell SS It is also possible to easily peel off the continuous outer surface to be molded.
(Exposed part)
このような露出部には、様々な形態が利用できる。例えば、図6に示す例では露出部を
、サポート殻SSの表面に、部分的な開口を直線状に設けた切り取り線状51としている
。この構成では、切り取り線状51に沿って手でサポート殻SSを破断し易くできる。ま
た、図7に示すように、サポート材SAのエッジ部分等、外表面の角度が大きく変わる部
分にはサポート殻SSを設けない切れ目52とすることでも、同様に手でサポート殻SS
を容易に剥離できるようになる。あるいはこれらの切り取り線状51や切れ目52を設け
た造形物を、上述の通り液中に含浸させることでも、サポート殻SSに設けられた切り取
り線状51や切れ目52の隙間からサポート材SAが流出できるため、自然にサポート材
SAを除去することもできる。
Various forms can be used for such an exposed portion. For example, in the example shown in FIG. 6, the exposed portion has a
Can be easily peeled off. Alternatively, the support material SA flows out from the gap between the
また、他の露出部の形態として、図8に示すように、サポート殻SSの表面に多数の穴
53を開口することもできる。このように多くの穴53を開口することで、より多くの面
積で水がサポート殻SS内部に侵入するため、サポート材SAを溶出し易くできる。この
ような穴53は、サポート殻SSの表面に均一に設けることが好ましい。
As another form of the exposed portion, as shown in FIG. 8, a large number of
さらに他の露出部の形態として、図9に示すように、サポート殻SSを多数の小片54
に分割し、この小片54を離間させて配列することで、小片54同士の間に露出部を設け
る構成とすることもできる。この構成によれば、露出部がより均一にサポート殻SSの表
面に形成されるため、造形物を水に含浸すると、効率よくサポート材SAが溶出される。
サポート材SAが溶出されるとサポート殻SSが小片54に細かく分解されるため、サポ
ート材SAのより多くの部分が露出される。加えて、サポート殻SSが分解されることで
内部のモデル材MAを取り出せるため、サポート殻SSを破断する必要が無くなり、一層
容易にかつ短時間でサポート材を除去できる利点が得られる。
As another form of the exposed portion, as shown in FIG.
It can also be set as the structure which provides an exposed part between
When the support material SA is eluted, the support shell SS is finely decomposed into
以上述べた露出部の様々な形態は、2以上を組み合わせることも可能であることはいう
までもない。
Needless to say, two or more of the various forms of the exposed portion described above can be combined.
また、露出部を形成する構成に代えて、あるいはこれに加えて、サポート殻を部分的に
肉薄にした溝部を形成することもできる。この構成によれば、肉薄の溝部でサポート殻を
破断し易くできる。またサポート材を直接外部に露出させないことで、サポート材を外気
に触れさせず、高湿度による潮解を回避でき、また露出部分からサポート材が垂れる事態
も回避できる利点が得られる。
Moreover, it can replace with the structure which forms an exposed part, or in addition to this, the groove part which made the support shell partially thin can also be formed. According to this configuration, the support shell can be easily broken by the thin groove portion. Further, by not exposing the support material directly to the outside, there is an advantage that the support material is not exposed to the outside air, deliquescence due to high humidity can be avoided, and the situation where the support material hangs down from the exposed portion can be avoided.
このような露出部分や溝部は、サポート殻SSを形成する際に、サポート殻SSを部分
的に吐出しない、あるいは吐出量を制限することで容易に形成できる。
Such exposed portions and grooves can be easily formed by partially discharging the support shell SS or limiting the discharge amount when forming the support shell SS.
なお露出部を、モデル材MAを造形プレート40上に載置した状態で、極力サポート材
SAの上面に設けると潮解したサポート材SAが露出部から漏れ出す事態を回避でき、好
ましい。
(サポート殻SSの離間構造)
It is preferable that the exposed portion is provided on the upper surface of the support material SA as much as possible in a state where the model material MA is placed on the
(Separation structure of support shell SS)
またサポート殻SSは、最終的に除去されるため、剥離する際にはモデル材MAで造形
された造形物を破損しないように留意する必要がある。仮に、サポート殻がモデル材と接
合されていると、サポート殻の剥離時にモデル材が部分的に破損される可能性がある。特
に、サポート殻をモデル材と同じ材質で構成する際は、モデル材と繋がるようにサポート
殻が成形されてしまうことが考えられる。例えば図10に示すようなモデル材MAの造形
において、サポート材SAの側面にサポート殻SSを形成しようとすると、図11に示す
ようにサポート殻SSの上端がモデル材MAと接触して形成される。この場合にサポート
殻を剥離しようとすれば、矢印で示す部位でモデル材の一部が破断される可能性もある。
そこで本実施例では、サポート殻を成形する際に、予めモデル材と接触しないように離間
して形成するように制御する。
(サポート材SAの拡張)
Further, since the support shell SS is finally removed, it is necessary to take care not to damage the modeled object modeled with the model material MA when peeling off. If the support shell is joined to the model material, the model material may be partially damaged when the support shell is peeled off. In particular, when the support shell is made of the same material as the model material, the support shell may be formed so as to be connected to the model material. For example, in modeling the model material MA as shown in FIG. 10, when the support shell SS is formed on the side surface of the support material SA, the upper end of the support shell SS is formed in contact with the model material MA as shown in FIG. The In this case, if the support shell is peeled off, a part of the model material may be broken at the portion indicated by the arrow.
Therefore, in this embodiment, when the support shell is formed, control is performed so as to be formed in advance so as not to contact the model material.
(Expansion of support material SA)
具体的には、図12に示すように、サポート殻SSを形成する位置を、造形物を構成す
るモデル材MAよりも外周に位置させるよう、制御手段10がスライス成形時に制御する
。言い換えると、サポート材SAを水平方向に拡張することで、サポート材SAの最外殻
をモデル材MAの最外殻と離間させる。このようにすることで、サポート殻がモデル材と
接触することが回避され、破断の虞を無くすと共に、サポート殻の剥離も容易となる。
Specifically, as shown in FIG. 12, the control means 10 controls the slice forming so that the position where the support shell SS is formed is positioned on the outer periphery of the model material MA constituting the modeled object. In other words, the outermost shell of the support material SA is separated from the outermost shell of the model material MA by expanding the support material SA in the horizontal direction. By doing so, it is avoided that the support shell comes into contact with the model material, the possibility of breakage is eliminated, and the support shell is easily peeled off.
またこのようなサポート材SAの拡張は、水平方向のみならず、垂直方向にも行える。
具体的には、図13のようなモデル材MAを形成する際、下方のモデル材MAが、その上
面に積層されるサポート材SAのサポート殻SSと接触しないように、サポート材SAを
下方向に拡張する。この結果、サポート殻SSの下端は、下方のモデル材MAと離間され
て、モデル材MAの保護とサポート材SAの除去し易さとを図ることができる。
Further, the support material SA can be expanded not only in the horizontal direction but also in the vertical direction.
Specifically, when the model material MA as shown in FIG. 13 is formed, the support material SA is directed downward so that the lower model material MA does not contact the support shell SS of the support material SA laminated on the upper surface thereof. Extend to As a result, the lower end of the support shell SS is separated from the lower model material MA, so that the model material MA can be protected and the support material SA can be easily removed.
またこの場合は、サポート材を垂直方向に拡張する他、サポート殻の高さを小さくする
、いいかえると下方のモデル材との接触部分にサポート殻を設けないことでも、同様の効
果が得られる。この場合は、サポート材の使用量を低減できる利点が得られる。いずれの
場合も、スライスの成形時に、サポート材の下面においてはサポート殻を設けないことで
、このような離間構造が実現できる。すなわち、サポート材の外縁にモデル材を吐出しな
いスライスを間欠的に生成することで、サポート材表面の高さ方向に、間欠的に露出部を
形成できる。
Further, in this case, the same effect can be obtained by extending the support material in the vertical direction and reducing the height of the support shell, in other words, by not providing the support shell at the contact portion with the lower model material. In this case, an advantage that the amount of the support material used can be reduced is obtained. In any case, such a separation structure can be realized by not providing a support shell on the lower surface of the support material when the slice is formed. That is, by intermittently generating slices that do not eject the model material on the outer edge of the support material, the exposed portions can be intermittently formed in the height direction of the support material surface.
なおサポート材SAとモデル材MAを離間させる距離は、短い程好ましい。距離を小さ
くすれば、サポート材の使用量を少なくできる。ただ、上述したサポート材の溶出を促進
するための露出部としても機能させる場合は、距離を大きくすることもできる。スライス
成形の厚さの公差等を考慮して、例えばスライス1枚〜3枚分程度の厚さだけ、サポート
材をモデル材と離間させる。
It should be noted that the distance for separating the support material SA and the model material MA is preferably as short as possible. If the distance is reduced, the amount of support material used can be reduced. However, the distance can be increased in the case of functioning as an exposed portion for promoting the elution of the support material described above. Considering the tolerance of the thickness of the slice molding, for example, the support material is separated from the model material by a thickness of about 1 to 3 slices.
またこのようなサポート殻とモデル材の離間構造は、モデル材の保護のみならず、上述
の通りサポート殻の剥離しやすさの面でも有利となる。モデル材からサポート殻を分離す
るよう破断する必要がないことから、弱い力でもサポート殻を手で剥離できる。
Further, such a separation structure between the support shell and the model material is advantageous not only for protecting the model material but also for ease of peeling of the support shell as described above. Since it is not necessary to break the support shell to separate it from the model material, the support shell can be peeled by hand even with a weak force.
さらに加えて、サポート殻の形状を簡素化することでも、剥離しやすくできる。例えば
、図14(a)の水平断面図に示すような、表面に多数の突起を有する形状のモデル材M
Aを形成する場合、単にモデル材MAの表面形状に沿ってサポート材SAを設けようとす
れば、同様に多数の突起が形成されることとなる。このサポート材SAの表面にサポート
殻SSを付加すると、サポート殻SSの形状も複雑になり、これを手で除去しようとすれ
ば、除去作業が面倒になる。そこで、図14(b)の水平断面図に示すように、サポート
材SAの外形をより単純化して球状に変形させることで、その表面に形成されるサポート
殻SSの形状も単純化させ、手での剥離作業を容易に行えるようになる。このようなサポ
ート材SAの変形は、例えばモデル材MAの外形を、画像処理によって膨張、収縮させる
処理を繰り返す等により単純化させることで行える。このようにサポート材の外形は必ず
しも最終造形物となるモデル材の外表面と一致させる必要はなく、一定の簡素な形状に規
格化することで、サポート殻を剥離し易くできる。
(ヘッド部20)
In addition, the support shell can be easily peeled by simplifying the shape of the support shell. For example, a model material M having a shape having a large number of protrusions on the surface as shown in the horizontal sectional view of FIG.
In the case of forming A, if the support material SA is simply provided along the surface shape of the model material MA, a large number of projections will be formed in the same manner. If the support shell SS is added to the surface of the support material SA, the shape of the support shell SS also becomes complicated. If it is attempted to remove this by hand, the removal operation becomes troublesome. Therefore, as shown in the horizontal sectional view of FIG. 14B, the shape of the support shell SS formed on the surface is simplified by simplifying the outer shape of the support material SA and deforming it into a spherical shape. Can be easily peeled off. Such deformation of the support material SA can be performed, for example, by simplifying the outer shape of the model material MA by repeating the process of expanding and contracting by image processing. As described above, the outer shape of the support material does not necessarily need to coincide with the outer surface of the model material to be the final modeled object, and the support shell can be easily peeled by normalizing to a certain simple shape.
(Head 20)
図15に、インクジェット方式の三次元造形装置のヘッド部20の一例を示す。この図
に示すヘッド部20は、造形材吐出手段として、モデル材MAとサポート材SAの吐出を
個別に行う専用の吐出ノズルを設けている。具体的には、モデル材MAを吐出するための
モデル材吐出ノズル21と、サポート材SAを吐出するためのサポート材吐出ノズル22
を、平行に離間させて備えている。各吐出ノズルは、2つのノズル列23を設けており、
これらのノズル列23は、図16の平面図に示すように半ノズル分ずらして配置すること
で、分解能を向上させている。またオフセット状態に配置された各ノズル列23は、モデ
ル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22とで、それぞれ同一ライン上に一致する
ように配置することで、モデル材とサポート材の分解能を一致させている。
FIG. 15 shows an example of the
Are spaced apart in parallel. Each discharge nozzle is provided with two
These
ヘッド部20では、左からサポート材吐出ノズル22、モデル材吐出ノズル21、ロー
ラ部25、硬化手段24が一体的に設けられている。各吐出ノズルは、圧電素子方式のイ
ンクジェットプリントヘッドの要領で、インク状の造形材を吐出する。また造形材は、吐
出ノズルから吐出可能な粘度に調整される。
In the
図15の例では、ヘッド部20が先にモデル材MAを吐出した後、サポート材SAを吐
出している。またヘッド部20は往路(図において左から右)で造形材を吐出し、復路(
図において右から左)ではこれを硬化手段24で硬化させている。
(ローラ部25)
In the example of FIG. 15, after the
In the drawing, from right to left), this is cured by the curing means 24.
(Roller part 25)
ヘッド部20はさらに、吐出されたモデル材MA及びサポート材SAの表面を未硬化の
状態で押圧し、造形材の余剰分を除去することにより、造形材表面を平滑化するためのロ
ーラ部25を設けている。このようなローラ部25の動作の様子を、図17の模式図に基
づいて説明する。この例では、吐出されたモデル材MAの表面を、未硬化の状態でローラ
本体26で均す状態を示している。ローラ部25は、回転体であるローラ本体26と、ロ
ーラ本体26の表面に対して突出するように配置されたブレード27と、ブレード27で
掻き取られた造形材を溜めるバス28と、バス28に溜まった造形材を排出する吸引パイ
プ29とを備えている。ローラ本体26はヘッド部20の進行方向に対して逆回転(図1
7において時計回り)に回転され、未硬化の造形材を掻き上げる。掻き上げられた造形材
は、ローラ本体26に付着してブレード27まで運ばれた後、ブレード27で掻き取られ
てバス28に案内される。このためブレード27は、バス28に向かって下り勾配の姿勢
で固定される。また吸引パイプ29はポンプに接続されており、バス28に溜まった造形
材を吸引して排出する。この例では、ローラ本体26の外形をφ20mm程度、回転速度
を10回転/s程度としている。
The
7), and the uncured molding material is scraped up. The modeling material thus scraped up adheres to the
このローラ部25は、図においてヘッド部20が右から左に進行する際に、掻き取りを
行う。換言すると、左から右にヘッド部20が進行しつつ、スライスデータに基づいて、
適切な位置にモデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22から各々モデル材MA
とサポート材SAを吐出する際は、ローラ部25は造形材に接触せず、同様に硬化手段2
4の光源からの照明も行われない。図においてヘッド部20の左から右への主走査方向の
例えば、往路にて少なくとも造形材の吐出が各ノズル21、22から実行された後の右か
ら左方向への復路としての主走査方向において、上述したローラ部25の掻き取り動作が
実行されると共に、少なくともモデル材MAを硬化するための光を照射する光源としての
硬化手段24も動作することになる。
The
Each model material MA is located at an appropriate position from the model
When the support material SA is discharged, the
No illumination from the light source 4 is performed. In the drawing, in the main scanning direction from the left to the right of the
図1、図15に示すように、ヘッド部20の進行方向に対してローラ部25は硬化手段
24の前方、図において左側に配置されている。この結果、先に未硬化の造形材をローラ
部25で掻き取った後、硬化手段24が造形材を硬化させる。このような配置によって、
同一のパスで造形材の掻き取りと硬化を行うことができ、効率よく処理できる利点が得ら
れる。
As shown in FIGS. 1 and 15, the
The molding material can be scraped and cured in the same pass, and an advantage of efficient processing can be obtained.
本発明の三次元造形装置及び三次元造形方法は、インクジェット方式で紫外線硬化樹脂
を積層した三次元造形に好適に利用できる。
The three-dimensional modeling apparatus and the three-dimensional modeling method of the present invention can be suitably used for three-dimensional modeling in which an ultraviolet curable resin is laminated by an inkjet method.
100…三次元造形システム
1…設定データ作成装置
2、2’…三次元造形装置
10…制御手段
20…ヘッド部
21…モデル材吐出ノズル
22…サポート材吐出ノズル
23…ノズル列
24…硬化手段
25…ローラ部
26…ローラ本体
27…ブレード
28…バス
29…吸引パイプ
30…ヘッド移動手段
31…XY方向駆動部
32、32’…Z方向駆動部
40…造形プレート
51…切り取り線状
52…切れ目
53…穴
54…小片
MA…モデル材
SA…サポート材
SS…サポート殻
PC…コンピュータ
SB…オーバーハング支持部
DESCRIPTION OF
Claims (15)
最終的な造形物となるモデル材(MA)と、
前記モデル材(MA)が張り出した張り出し部分を支え、最終的に除去されるサポート材
(SA)と、
を少なくとも一方向に走査しながら吐出させ、かつこれを硬化させる動作を繰り返すこと
で、高さ方向に所定の厚みを有するスライスを生成し、該スライスを高さ方向に積層して
いくことにより造形を行う三次元造形装置であって、
造形物を載置するための前記造形プレート(40)と、
前記モデル材(MA)を吐出するためのモデル材吐出ノズル(21)、及び前記サポート材(SA)
を吐出するためのサポート材吐出ノズル(22)を、それぞれ一方向に複数個配列させた造形
材吐出手段と、
前記モデル材(MA)及びサポート材(SA)を硬化させるための硬化手段(24)と、
前記造形材吐出手段及び硬化手段(24)を備えるヘッド部(20)と、
前記ヘッド部(20)を水平方向に往復走査させるための水平駆動手段と、
前記ヘッド部(20)と造形プレート(40)との高さ方向の相対位置を移動させるための垂直
駆動手段と、
前記水平駆動手段及び垂直駆動手段の駆動を制御し、かつ前記造形材吐出手段による前
記造形材による吐出及び硬化手段(24)による硬化を制御する制御手段(10)と、
を備え、
前記制御手段(10)が、前記水平駆動手段で前記ヘッド部(20)を一方向に往復走査させて、前記造形材吐出手段により前記モデル材(MA)およびサポート材(SA)を前記造形プレート上に吐出させるとともに、サポート材(SA)の外表面に前記モデル材を含むサポート殻(SS)を形成し、該往復走査の往路又は復路の少なくともいずれか一方で、前記硬化手段(24)で前記モデル材(MA)及びサポート材(SA)を硬化させることにより、前記スライスを生成し、高さ方向に前記造形プレート(40)とヘッド部(20)の相対位置を移動させて、前記スライスの積層を繰り返すことにより造形を実行するよう制御してなることを特徴とする三次元造形装置。 As a modeling material on the modeling plate (40),
Model material (MA) that will be the final model,
Support material that supports the projecting part where the model material (MA) projects and is finally removed
(SA)
By repeating the operation of ejecting while curing in at least one direction and curing it, a slice having a predetermined thickness in the height direction is generated, and the slice is stacked in the height direction A three-dimensional modeling apparatus,
The modeling plate (40) for placing the modeled object;
Model material discharge nozzle (21) for discharging the model material (MA), and the support material (SA)
Modeling material discharge means in which a plurality of support material discharge nozzles (22) for discharging each is arranged in one direction, and
Curing means (24) for curing the model material (MA) and the support material (SA),
A head portion (20) comprising the modeling material discharge means and the curing means (24);
Horizontal driving means for reciprocating the head portion (20) in the horizontal direction;
Vertical driving means for moving the relative position in the height direction of the head portion (20) and the modeling plate (40);
Control means (10) for controlling the driving of the horizontal driving means and the vertical driving means, and for controlling the ejection by the modeling material by the modeling material ejection means and the curing by the curing means (24),
With
The control means (10) reciprocally scans the head portion (20) in one direction by the horizontal driving means, and the modeling material discharging means is configured to send the model material (MA) and the support material (SA) to the modeling plate. The support member (SA) is formed on the outer surface of the support material (SA) to form the support shell (SS), and at least one of the forward and backward paths of the reciprocating scanning is performed by the curing means (24). By curing the model material (MA) and the support material (SA), the slice is generated, the relative position of the modeling plate (40) and the head portion (20) is moved in the height direction, and the slice A three-dimensional modeling apparatus characterized by being controlled so as to perform modeling by repeating the stacking.
前記サポート材(SA)は、水溶性の材質で構成されてなることを特徴とする三次元造形装
置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the support material (SA) is made of a water-soluble material.
前記サポート殻(SS)は、前記モデル材(MA)と同じ材質で構成されてなることを特徴とす
る三次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus according to claim 1 or 2,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the support shell (SS) is made of the same material as the model material (MA).
前記制御手段(10)が、各スライスの形成時に前記サポート材(SA)の外表面で前記サポー
ト殻(SS)が形成される位置に、前記モデル材(MA)を吐出して硬化させ、前記サポート材(S
A)の外表面が薄いモデル材(MA)で覆われるように前記造形材吐出手段を制御することを特
徴とする三次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus according to claim 3,
The control means (10) discharges and hardens the model material (MA) at a position where the support shell (SS) is formed on the outer surface of the support material (SA) when each slice is formed, Support material (S
A three-dimensional modeling apparatus characterized by controlling the modeling material discharge means so that the outer surface of A) is covered with a thin model material (MA).
前記サポート殻(SS)は、部分的にサポート材(SA)を露出させた露出部を設けてなること
を特徴とする三次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the support shell (SS) is provided with an exposed portion in which the support material (SA) is partially exposed.
前記露出部は、前記サポート殻(SS)の表面に開口された多数の穴(53)であることを特徴
とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 5,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the exposed portion is a number of holes (53) opened in the surface of the support shell (SS).
前記露出部は、前記サポート殻(SS)の表面に、部分的な開口を直線状に設けた切り取り
線状(51)であることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 5,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the exposed portion has a cut line shape (51) in which partial openings are linearly provided on a surface of the support shell (SS).
前記サポート殻(SS)は、一定の大きさの小片(54)を離間させて配列し、該小片(54)同士
の間を露出部としてなることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 5,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the support shell (SS) has small pieces (54) of a certain size arranged apart from each other, and the small pieces (54) are exposed portions.
前記サポート殻(SS)は、部分的に肉薄にした溝部を形成してなることを特徴とする三次
元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the support shell (SS) is formed by forming a groove portion that is partially thinned.
前記サポート殻(SS)は、前記モデル材(MA)で造形される造形物と接触しないように離間
して形成されてなることを特徴とする三次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 9,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the support shell (SS) is formed so as not to contact a modeled object modeled by the model material (MA).
前記サポート殻(SS)は、造形物の外形を簡素化した形状に形成されてなり、前記サポー
ト殻(SS)とモデル材(MA)との間に前記サポート材(SA)が充填されてなることを特徴とする
三次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus according to claim 10,
The support shell (SS) is formed in a simplified shape of the shaped object, and the support material (SA) is filled between the support shell (SS) and the model material (MA). A three-dimensional modeling apparatus characterized by this.
前記スライスは、前記サポート殻(SS)を形成する位置を、造形物を構成するモデル材(M
A)よりも外周に位置させてなることを特徴とする三次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 11,
The slice is a model material (M
A three-dimensional modeling apparatus characterized by being positioned on the outer periphery of A).
前記スライスは、前記サポート材(SA)の表面にサポート殻(SS)を形成しないスライスを
含んでなることを特徴とする三次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 12,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the slice includes a slice that does not form a support shell (SS) on the surface of the support material (SA).
前記サポート殻(SS)は、前記サポート材(SA)の外表面の内、角度が急峻に変化する部位
に設けないことを特徴とする三次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 13,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the support shell (SS) is not provided in a portion of the outer surface of the support material (SA) where the angle changes sharply.
最終的な造形物となるモデル材(MA)と、
前記モデル材(MA)が張り出した張り出し部分を支え、最終的に除去されるサポート材
(SA)と、
を少なくとも一方向に走査しながら吐出させ、かつこれを硬化させる動作を繰り返すこと
で、高さ方向に所定の厚みを有するスライスを生成し、該スライスを高さ方向に積層して
いくことにより造形を行う三次元造形方法であって、
造形物を載置するための前記造形プレート(40)上に、前記モデル材(MA)及び/又はサポ
ート材(SA)を吐出させる造形材吐出手段及び前記モデル材(MA)及びサポート材(SA)を硬化
させる硬化手段(24)を備えるヘッド部(20)を一方向に往復走査させる往路又は復路の少な
くともいずれか一方で、前記モデル材(MA)及びサポート材(SA)を前記造形材吐出手段で前
記造形プレート(40)上に吐出させ、他方で前記硬化手段(24)で前記モデル材(MA)及び/又
はサポート材(SA)を硬化させ、スライスを生成する工程と、
高さ方向に前記造形プレート(40)とヘッド部(20)の相対位置を移動させて、前記スライ
スの積層を繰り返す工程と、
を含み、
前記スライスの生成及び積層工程において、前記サポート材(SA)の外表面に前記モデル材を含むサポート殻(SS)を設けることを特徴とする三次元造形方法。 As a modeling material on the modeling plate (40),
Model material (MA) that will be the final model,
Support material that supports the projecting part where the model material (MA) projects and is finally removed
(SA)
By repeating the operation of ejecting while curing in at least one direction and curing it, a slice having a predetermined thickness in the height direction is generated, and the slice is stacked in the height direction A three-dimensional modeling method,
The modeling material discharge means for discharging the model material (MA) and / or the support material (SA) and the model material (MA) and the support material (SA) on the modeling plate (40) for placing a modeled object. ), The model member (MA) and the support material (SA) are discharged from the modeling material in at least one of the forward path and the backward path in which the head portion (20) including the curing means (24) for curing is reciprocated in one direction. Means for discharging onto the modeling plate (40), and on the other hand, curing the model material (MA) and / or support material (SA) with the curing means (24) to generate slices;
Moving the relative position of the modeling plate (40) and the head part (20) in the height direction, and repeating the lamination of the slices;
Including
A three-dimensional modeling method comprising providing a support shell (SS) including the model material on an outer surface of the support material (SA) in the slice generation and lamination step.
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JP (1) | JP5921732B2 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20170232682A1 (en) * | 2016-02-11 | 2017-08-17 | General Electric Company | Methods and surrounding supports for additive manufacturing |
WO2019021389A1 (en) * | 2017-07-26 | 2019-01-31 | ヤマハ発動機株式会社 | Method for manufacturing metal member |
WO2019021390A1 (en) * | 2017-07-26 | 2019-01-31 | ヤマハ発動機株式会社 | Method for manufacturing metal member |
JP2019147326A (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-05 | 株式会社リコー | Manufacturing method of solid molding, and creation method of manufacturing data of solid molding |
JP2020142438A (en) * | 2019-03-06 | 2020-09-10 | 株式会社リコー | Molding method, molding apparatus and molding program |
JP2020151872A (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | 株式会社リコー | Method of molding three-dimensional modeled product, apparatus of molding three-dimensional modeled product, and program |
US11440097B2 (en) | 2019-02-12 | 2022-09-13 | General Electric Company | Methods for additively manufacturing components using lattice support structures |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06143438A (en) * | 1992-11-13 | 1994-05-24 | Sanyo Mach Works Ltd | Device of shaping three-dimensional substance |
JP2004255839A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-16 | Hitachi Printing Solutions Ltd | Ink jet three-dimensionally shaping device and shaping method |
JP2007531641A (en) * | 2003-07-15 | 2007-11-08 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. | Method and system for creating an object using solid freeform manufacturing |
US20100086721A1 (en) * | 2008-10-02 | 2010-04-08 | Stratasys, Inc. | Support structure packaging |
JP2012096428A (en) * | 2010-11-01 | 2012-05-24 | Keyence Corp | Three-dimensional shaping apparatus and three-dimensional shaping method |
-
2015
- 2015-01-16 JP JP2015006345A patent/JP5921732B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06143438A (en) * | 1992-11-13 | 1994-05-24 | Sanyo Mach Works Ltd | Device of shaping three-dimensional substance |
JP2004255839A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-16 | Hitachi Printing Solutions Ltd | Ink jet three-dimensionally shaping device and shaping method |
JP2007531641A (en) * | 2003-07-15 | 2007-11-08 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. | Method and system for creating an object using solid freeform manufacturing |
US20100086721A1 (en) * | 2008-10-02 | 2010-04-08 | Stratasys, Inc. | Support structure packaging |
JP2012096428A (en) * | 2010-11-01 | 2012-05-24 | Keyence Corp | Three-dimensional shaping apparatus and three-dimensional shaping method |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20170232682A1 (en) * | 2016-02-11 | 2017-08-17 | General Electric Company | Methods and surrounding supports for additive manufacturing |
JP2017140830A (en) * | 2016-02-11 | 2017-08-17 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Methods and surrounding supports for additive manufacturing |
US10549478B2 (en) | 2016-02-11 | 2020-02-04 | General Electric Company | Methods and surrounding supports for additive manufacturing |
WO2019021389A1 (en) * | 2017-07-26 | 2019-01-31 | ヤマハ発動機株式会社 | Method for manufacturing metal member |
WO2019021390A1 (en) * | 2017-07-26 | 2019-01-31 | ヤマハ発動機株式会社 | Method for manufacturing metal member |
JP2019147326A (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-05 | 株式会社リコー | Manufacturing method of solid molding, and creation method of manufacturing data of solid molding |
US11440097B2 (en) | 2019-02-12 | 2022-09-13 | General Electric Company | Methods for additively manufacturing components using lattice support structures |
JP2020142438A (en) * | 2019-03-06 | 2020-09-10 | 株式会社リコー | Molding method, molding apparatus and molding program |
JP7200759B2 (en) | 2019-03-06 | 2023-01-10 | 株式会社リコー | Modeling method, modeling apparatus and modeling program |
JP2020151872A (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | 株式会社リコー | Method of molding three-dimensional modeled product, apparatus of molding three-dimensional modeled product, and program |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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