CN107650381B - 三维造型物的造型工作台、制造装置以及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三维造型物的造型工作台、制造装置以及制造方法，其抑制伴随着对在造型工作台上层叠层而形成的三维造型物的层叠体进行脱脂、烧结而使该层叠体发生变形。使用三维造型物的造型工作台(121)，该造型工作台(121)其特征在于，应用于通过层叠层而形成层叠体(500)来制造三维造型物的三维造型物的制造装置(2000)，具有供层叠体(500)形成的形成面(121a)，并由熔点高于三维造型物的构成材料的高熔点材料构成为多孔质。通过使用这样的造型工作台(121)，能够抑制伴随着对在造型工作台(121)上层叠层而形成的三维造型物的层叠体(500)进行脱脂、烧结而使该层叠体(500)发生变形。

Description

三维造型物的造型工作台、制造装置以及制造方法

技术领域

本发明涉及三维造型物的造型工作台、三维造型物的制造装置以及三维造型物的制造方法。

背景技术

现有技术中已使用通过层叠层来制造三维造型物的制造装置。在这样的三维造型物的制造装置中，进行将三维造型物的层叠体形成在造型工作台上。

例如，在专利文献1中公开了使用能够将三维造型物的层叠体形成在造型板(造型工作台)上的三维造型物的制造装置来制造三维造型物的制造方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-100883号公报

通常要对形成在造型工作台上的三维造型物的层叠体进行脱脂、烧结。当对三维造型物的层叠体进行了脱脂、烧结时，最终的三维造型物的构成材料以外的材料(除去材料)通过挥发等而被分解除去，因此三维造型物的层叠体会发生收缩。然而，在对三维造型物的层叠体进行脱脂、烧结的情况下，由于除去材料从造型工作台侧挥发的方式与除去材料从造型工作台上面挥发的方式不同，因此收缩率产生差异，该层叠体有时会随着脱脂、烧结而变形。需要注意的是，在专利文献1中记载有优选与三维造型物的接合性低的材质作为造型工作台的材质这样的内容，但没有关于随着除去材料从造型工作台侧挥发的方式和除去材料从造型工作台上面挥发的方式不同而该层叠体发生变形的记载。即，没有公开能够抑制与脱脂、烧结相伴的该层叠体的变形的技术。

发明内容

对此，本发明的目的在于，抑制伴随着对在造型工作台上层叠层而形成的三维造型物的层叠体进行脱脂、烧结而该层叠体发生变形。

用于解决上述技术问题的本发明第一方面的三维造型物的造型工作台的特征在于，所述造型工作台应用于三维造型物的制造装置，所述制造装置通过层叠层而形成层叠体来制造三维造型物，所述造型工作台具有形成面，所述层叠体形成于所述形成面，所述造型工作台通过熔点高于三维造型物的构成材料的高熔点材料而构成为多孔质。

本方面的造型工作台构成为多孔质。为此，当对在造型工作台上层叠层而形成的三维造型物的层叠体进行脱脂、烧结时，能够缩小除去材料从造型工作台侧(向下)挥发的方式与除去材料从造型工作台上面(向上及横向)挥发的方式之差(即收缩率之差)。由此，能够抑制伴随着对在造型工作台上层叠层而形成的三维造型物的层叠体进行脱脂、烧结而使该层叠体发生变形。

本发明第二方面的三维造型物的造型工作台的特征在于，所述造型工作台应用于三维造型物的制造装置，所述制造装置通过层叠层而形成层叠体来制造三维造型物，所述造型工作台具有形成面，所述层叠体形成于所述形成面，所述造型工作台通过熔点高于三维造型物的构成材料的高熔点材料而以从所述形成面一侧连通至与所述形成面一侧不同一侧的方式构成为多孔质。

本方面的造型工作台以从形成面侧连通至与该形成面侧不同一侧的方式构成为多孔质。为此，当对在造型工作台上层叠层而形成的三维造型物的层叠体进行脱脂、烧结时，能够缩小除去材料从造型工作台侧(向下)挥发的方式与除去材料从造型工作台上面(向上及横向)挥发的方式之差(即收缩率之差)。由此，能够抑制伴随着对在造型工作台上层叠层而形成的三维造型物的层叠体进行脱脂、烧结而使该层叠体发生变形。

本发明第三方面的三维造型物的造型工作台的特征在于，在所述第一方面或第二方面的基础上，所述造型工作台相对于所述制造装置能够装卸，并且，在所述形成面形成有熔点比所述构成材料低的有机膜。

本方面的造型工作台相对于三维造型物的制造装置能够装卸，并在层叠体的形成面形成有熔点比三维造型物的构成材料低的有机膜。为此，例如伴随着以比三维造型物的构成材料的熔点低且比有机膜的熔点高的温度对三维造型物的层叠体进行脱脂、烧结，能够与除去材料一并除去该有机膜，能够特别有效地抑制层叠体发生变形，并能使层叠体从造型工作台简单地分离。进而，通过使造型工作台相对于三维造型物的制造装置能够装卸，从而在将三维造型物的层叠体移动至用于进行脱脂、烧结的装置时，能够连同造型工作台一起移动，能够抑制该层叠体发生破损。

需要说明的是，“熔点比构成材料低的有机膜”是指，覆盖形成面的至少一部分并包含熔点低于构成材料的有机成分即可的膜。

本发明第四方面的三维造型物的造型工作台的特征在于，在所述第三方面的基础上，所述有机膜含有熔点比所述构成材料高的成分。

根据本方面，有机膜含有熔点比三维造型物的构成材料高的成分。为此，在对形成于造型工作台上的三维造型物的层叠体进行脱脂、烧结的情况下，在脱脂、烧结之后，该高熔点的成分作为剥离材料残留在造型工作台上，能够从造型工作台特别简单地分离层叠体。

本发明第五方面的三维造型物的造型工作台的特征在于，在所述第三方面或第四方面的基础上，所述有机膜含有丙烯酸树脂。

根据本方面，有机膜含有丙烯酸树脂。丙烯酸树脂的熔点低、且在脱脂、烧结之后不易在造型工作台上残留来源于该丙烯酸树脂的碳，因此能够抑制在脱脂、烧结之后的三维造型物的层叠体中混杂作为杂质的碳。

本发明第六方面的三维造型物的造型工作台的特征在于，在所述第一方面或第二方面的基础上，构成所述多孔质的空孔，并且形成于所述形成面的平均孔径为1μm以上5μm以下。

伴随着脱脂、烧结，三维造型物的层叠体发生收缩。若在供三维造型物的层叠体形成的形成面形成有大的空孔，则在进行脱脂、烧结时，在三维造型物的构成材料被约束于该空孔的状态下使三维造型物的层叠体发生收缩。为此，可能伴随着脱脂、烧结而使三维造型物的层叠体发生变形等。然而，根据本方面，由于构成多孔质的空孔并且形成于形成面的平均孔径为1μm以上5μm以下，因此，在进行脱脂、烧结时，能够抑制三维造型物的构成材料进入该空孔而在该构成材料受到束缚的状态下使三维造型物的层叠体收缩。因而，能够抑制伴随着脱脂、烧结而使三维造型物的层叠体发生变形等。

本发明第七方面的三维造型物的造型工作台的特征在于，在所述第一方面至第六方面任一方面的基础上，所述高熔点材料包含氧化铝、碳化硅以及氧化锆中的至少任一种。

根据本方面，高熔点材料包括氧化铝、碳化硅以及氧化锆中的至少任一种。由于它们的熔点高，即使在高温下也难以变形，因此能够特别有效地抑制伴随着对形成于造型工作台上的三维造型物的层叠体进行脱脂、烧结而使该层叠体发生变形。

本发明第八方面的三维造型物的制造装置的特征在于，通过在所述第一方面至第七方面中任一方面所述的造型工作台的所述形成面上形成所述层叠体来制造三维造型物。

根据本方面，当对在造型工作台上层叠层而形成的三维造型物的层叠体进行脱脂、烧结时，能够缩小除去材料从造型工作台侧挥发的方式与除去材料从造型工作台上面挥发的方式之差。由此，能够抑制伴随着对在造型工作台上层叠层而形成的三维造型物的层叠体进行脱脂、烧结而使该层叠体发生变形。

本发明第九方面的三维造型物的制造方法的特征在于，具有：层叠体形成工序，在所述第一方面至第七方面中任一方面所述的造型工作台的所述形成面上形成所述层叠体；以及能量赋予工序，对所述层叠体赋予能量。

根据本方面，在能量赋予工序中对在层叠体形成工序中在造型工作台上层叠层而形成的三维造型物的层叠体进行脱脂、烧结时，能够缩小除去材料从造型工作台侧挥发的方式与除去材料从造型工作台上面挥发的方式之差。因而，能够抑制伴随着对在造型工作台上层叠层而形成的三维造型物的层叠体进行脱脂、烧结而使该层叠体发生变形。

本发明第十方面的三维造型物的制造方法的特征在于，在所述第九方面的基础上，在所述能量赋予工序之后执行使所述构成材料烧结或熔融的加热工序。

根据本方面，在能量赋予工序之后执行使构成材料烧结或熔融的加热工序。为此，能够使在能量赋予工序中脱脂的三维造型物的层叠体烧结(sinter)或熔融(melt)。

附图说明

图1A是表示本发明一实施方式涉及的三维造型物的制造装置的结构的概略结构图。

图1B是图1A所示的C部的放大图。

图2A是表示本发明一实施方式涉及的三维造型物的制造装置的结构的概略结构图。

图2B是图2A所示的C′部的放大图。

图3是本发明一实施方式涉及的头座的概略透视图。

图4A是概念性说明本发明一实施方式涉及的头单元的配置与三维造型物的形成形态的关系的平面图。

图4B是概念性说明本发明一实施方式涉及的头单元的配置与三维造型物的形成形态的关系的平面图。

图4C是概念性说明本发明一实施方式涉及的头单元的配置与三维造型物的形成形态的关系的平面图。

图5A是概念性说明三维造型物的形成形态的概略图。

图5B是概念性说明三维造型物的形成形态的概略图。

图6A是表示配置于头座的头单元的其它配置例的示意图。

图6B是表示配置于头座的头单元的其它配置例的示意图。

图7是表示本发明一实施例涉及的造型工作台的概略图。

图8是本发明一实施例涉及的三维造型物的制造方法的流程图。

图9是表示本发明一实施例涉及的造型工作台的概略图。

图10是表示本发明一实施例涉及的造型工作台的概略图。

附图标记说明

50、50a、50b、50c、50d、构成层构成部；110、基座；111、驱动装置；120、工作台；121、造型工作台；121a、形成面；130、头座支撑部；300、支撑层；310、构成层；400、控制单元；410、工作台控制器；500、三维造型物的层叠体；501、502以及503、层；600、有机膜；650、恒温槽；730、头座支撑部；1100、头座；1200、构成材料供给装置；1210、构成材料供给单元；1210a、构成材料收纳部；1220、供给管；1230、构成材料喷吐部；1230a、喷吐喷嘴；1230b、喷吐驱动部；1400、头单元；1400a、保持夹具；1401、1402、1403、1404、头单元；1500、材料供给控制器；1600、头座；1700、支撑层形成用材料供给装置；1710、支撑层形成用材料供给单元；1710a、支撑层形成用材料收纳部；1720、供给管；1730、支撑层形成用材料喷吐部；1730a、喷吐喷嘴；1730b、喷吐驱动部；1900、头单元；1900a、保持夹具；2000、形成装置(三维造型物的制造装置)；M、材料(构成材料)。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明涉及的实施方式。

图1A、图1B、图2A、图2B是表示本发明一实施方式涉及的三维造型物的制造装置的结构的概略结构图。

在此，本实施方式的三维造型物的制造装置具备两种材料供给部(头座)。其中，图1A、图1B是表示一材料供给部(供给构成材料(包含构成三维造型物的粉末、溶剂与粘合剂的材料)的材料供给部)的图。另外，图2A、图2B是表示另一材料供给部(供给形成支撑部的支撑层形成用材料的材料供给部，支撑部在形成三维造型物时支撑该三维造型物)的图。

需要注意的是，本说明书中的“三维造型”表示的是形成所谓的立体造型物，例如形成即使为平板状、所谓的二维形状的形状但具有厚度的形状也包括在内。另外，“支撑”除了是指从下侧支撑的情况以外，还包括从侧面支撑的情况、根据情况而从上侧支撑的情况。

另外，本实施方式的三维造型物的制造装置构成为在使用三维造型物的构成材料来形成该三维造型物的构成层时能够形成用于支撑该构成层的支撑层。为此，构成为能够不使在与层叠方向交叉的方向成为凸状的部分(所谓的悬空部)变形来进行形成。然而，不限于这样的结构，也可以是不形成支撑层的结构(即、不使用支撑层形成用材料的结构)。

图1A、图1B、图2A、图2B所示的三维造型物的制造装置2000(以下称作形成装置2000)具备基座110和工作台120，工作台120配置成通过基座110所具备的作为驱动单元的驱动装置111而能在图示的X、Y、Z方向上移动、或者能够在以Z轴为中心的旋转方向上驱动。

并且，如图1A、图1B所示，具备头座支撑部130，其一端部固定于基座110，而在另一端部上保持固定有头座1100，头座1100保持多个具备喷吐构成材料的构成材料喷吐部1230的头单元1400。

另外，如图2A、图2B所示，具备头座支撑部730，其一端部固定于基座110，而在另一端部上保持固定有头座1600，头座1600保持多个具备喷吐用于支撑三维造型物的支撑层形成用材料的支撑层形成用材料喷吐部1730的头单元1900。

在此，头座1100与头座1600在XY平面上并列设置。

需要注意的是，构成材料喷吐部1230与支撑层形成用材料喷吐部1730具有同样的结构。不过，并不限定于这样的结构。

在工作台120上放置能够装卸的造型工作台121，在造型工作台121的形成面121a(参照图3)上形成在形成三维造型物的层叠体500的过程中的层501、502以及503。形成于造型工作台121的形成面121a的三维造型物的层叠体500在通过形成装置2000形成之后，对其赋予热能等能量，由此进行脱脂(使构成材料中包含的溶剂、粘合剂的至少一部分分解除去)、烧结。并且，该三维造型物的层叠体500的脱脂、烧结是连同造型工作台121一起将其放置于独立于形成装置2000而设置的作为能量赋予装置的能够赋予热能的恒温槽650(参照图7)等中而进行的。为此，造型工作台121要求具有高耐热性。对此，作为造型工作台121，例如使用陶瓷板，由此能够获得高耐热性，进而与烧结(或者也可以是熔融)的三维造型物的构成材料的反应性也低，能够防止三维造型物的层叠体500变质。需要说明的是，在图1A以及图2A中，为了便于说明，例示了层501、502以及503这三层，但却是层叠至所期望的三维造型物的层叠体500的形状(直至图1A以及图2A中的层50n)。

在此，层501、502、503、……50n分别通过支撑层300和构成层310而构成，支撑层300由从支撑层形成用材料喷吐部1730喷吐的支撑层形成用材料而形成，构成层310由从构成材料喷吐部1230喷吐的构成材料而形成。

另外，图1B是表示图1A所示的头座1100的C部放大概念图。如图1B所示，头座1100保持有多个头单元1400。通过将构成材料供给装置1200所具备的构成材料喷吐部1230保持于保持夹具1400a来构成一个头单元1400，详见后述。构成材料喷吐部1230具备：喷吐喷嘴1230a；以及在材料供给控制器1500的控制下使构成材料从喷吐喷嘴1230a中喷吐的喷吐驱动部1230b。

另外，图2B是表示图2A所示的头座1600的C′部放大概念图。在此，头座1600具有与头座1100相同的结构。具体来说，如图2B所示，头座1600保持有多个头单元1900。通过将支撑层形成用材料供给装置1700所具备的支撑层形成用材料喷吐部1730保持于保持夹具1900a来构成头单元1900。支撑层形成用材料喷吐部1730具备：喷吐喷嘴1730a；以及在材料供给控制器1500的控制下使支撑层形成用材料从喷吐喷嘴1730a中喷吐的喷吐驱动部1730b。

需要说明的是，虽在本实施例的形成装置2000中并不具备，但也可以具备能量赋予部，其能够使从构成材料喷吐部1230喷吐的构成材料、从支撑层形成用材料喷吐部1730喷吐的支撑层形成用材料脱脂、烧结。若具备这样的能量赋予部，则能够无需另外准备能量赋予装置。能量赋予部或者能量赋予装置的结构没有特别限定，例如除了能够赋予热能的恒温槽650等之外，还可列举出具备激光照射部和对来自该激光照射部的激光进行定位的电流镜(galvanometer mirror)的激光照射装置、电磁波(红外线、紫外线等)的照射装置等。

如图1A、图1B所示，构成材料喷吐部1230通过供给管1220而与构成材料供给单元1210连接，构成材料供给单元1210收纳有分别与保持于头座1100的头单元1400对应的构成材料。于是，从构成材料供给单元1210向构成材料喷吐部1230供给规定的构成材料。在构成材料供给单元1210中，通过本实施方式涉及的形成装置2000造型的三维造型物的层叠体500的构成材料收纳于构成材料收纳部1210a中，各个构成材料收纳部1210a通过供给管1220与各个构成材料喷吐部1230连接。这样，通过具备各个构成材料收纳部1210a，从而能从头座1100供给多个不同种类的材料。

如图2A、图2B所示，支撑层形成用材料喷吐部1730通过供给管1720与支撑层形成用材料供给单元1710连接，支撑层形成用材料供给单元1710收纳有分别与保持于头座1600的头单元1900对应的支撑层形成用材料。于是，从支撑层形成用材料供给单元1710向支撑层形成用材料喷吐部1730供给规定的支撑层形成用材料。在支撑层形成用材料供给单元1710中，构成对三维造型物的层叠体500进行造型时的支撑层的支撑层形成用材料收纳于支撑层形成用材料收纳部1710a中，各个支撑层形成用材料收纳部1710a通过供给管1720与各个支撑层形成用材料喷吐部1730连接。这样，通过具备各个支撑层形成用材料收纳部1710a，从而能从头座1600供给多个不同种类的支撑层形成用材料。

作为构成材料以及支撑层形成用材料，例如可使镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)的单体粉末或者包含一种以上的这些金属的合金(马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金)等的混合粉末形成为包含溶剂和粘合剂的浆状(或糊状)的混合材料等来进行使用。

另外，可使用聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等通用工程塑料。此外，还可以使用聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮等工程塑料。

这样，构成材料以及支撑层形成用材料没有特别限定，也能够使用上述金属以外的金属、陶瓷、树脂等。另外，可优选使用二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆等。

作为溶剂，例如，可列举出：水；乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚等(聚)烷撑二醇单烷基醚类；乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯等乙酸乙酯类；苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类；甲基乙基酮、丙酮、甲基异丁基酮、乙基正丁基甲酮、二异丙基甲酮、乙酰丙酮等酮类；乙醇、丙醇、丁醇等醇类；四烷基乙酸铵类；二甲基亚砜、二乙基亚砜等亚砜类溶剂；吡啶、γ－甲基吡啶、2，6-二甲基吡啶等吡啶类溶剂；四烷基乙酸铵(例如四丁基乙酸铵等)等的离子液体等，可将选自这些中的一种或两种以上组合来使用。

作为粘合剂，例如为丙烯酸树脂、环氧树脂、硅酮树脂、纤维素类树脂或其它合成树脂、或者PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)或其它热可塑性树脂。另外，也可以将通过紫外线的照射而聚合的紫外线固化树脂用于粘合剂。

形成装置2000中具备作为控制单元的控制单元400，其根据从未图示的、例如个人计算机等数据输出装置中输出的三维造型物的造型用数据而控制上述的工作台120、构成材料供给装置1200所具备的构成材料喷吐部1230、以及支撑层形成用材料供给装置1700所具备的支撑层形成用材料喷吐部1730。而且，虽未图示，但控制单元400中具备控制工作台120和构成材料喷吐部1230协作地驱动及动作、并控制工作台120和支撑层形成用材料喷吐部1730协作地驱动及动作的控制部。

关于以能移动的方式具备于基座110的工作台120，根据来自控制单元400的控制信号，在工作台控制器410中生成控制工作台120的移动开始与停止、移动方向、移动量、移动速度等的信号，并输送至基座110所具备的驱动装置111，从而工作台120在图示的X、Y、Z方向上移动。在头单元1400所具备的构成材料喷吐部1230中，根据来自控制单元400的控制信号，在材料供给控制器1500中生成控制通过构成材料喷吐部1230所具备的喷吐驱动部1230b而从喷吐喷嘴1230a喷吐的材料喷吐量等的信号，并根据所生成的信号，从喷吐喷嘴1230a中喷吐规定量的构成材料。

同样，在头单元1900所具备的支撑层形成用材料喷吐部1730中，根据来自控制单元400的控制信号，在材料供给控制器1500中生成控制通过支撑层形成用材料喷吐部1730所具备的喷吐驱动部1730b而从喷吐喷嘴1730a喷吐的材料喷吐量等的信号，并根据所生成的信号，从喷吐喷嘴1730a喷吐规定量的支撑层形成用材料。

接下来，进一步详细说明头单元1400。需要注意的是，头单元1900采用与头单元1400相同的结构。因此，省略针对头单元1900的详细结构的说明。

图3及图4A～图4C表示保持于头座1100的多个头单元1400以及构成材料喷吐部1230的保持形态的一个例子，其中，图4A～图4C是从图1B所示的箭头D方向的头座1100的外观图。

如图3所示，在头座1100上借助未图示的固定单元保持有多个头单元1400。另外，如图4A～图4C所示，在本实施方式涉及的形成装置2000的头座1100中，具备从图下方起将第一列的头单元1401、第二列的头单元1402、第三列的头单元1403以及第四列的头单元1404这四个单元配置成锯齿状(交错)而成的头单元1400。并且，如图4A所示那样，边使工作台120相对于头座1100沿X方向移动，边从各头单元1400喷吐构成材料而形成构成层构成部50(构成层构成部50a、50b、50c以及50d)。构成层构成部50的形成步骤见后述。

需要说明的是，虽未图示，但各个头单元1401～1404所具备的构成材料喷吐部1230形成为经由喷吐驱动部1230b而通过供给管1220与构成材料供给单元1210连接的结构。

如图3所示，构成材料喷吐部1230从喷吐喷嘴1230a朝着载置在工作台120上的造型工作台121的形成面121a喷吐三维造型物的构成材料、即材料M。在头单元1401中，例示出材料M呈液滴状喷吐的喷吐形态，在头单元1402中，例示出材料M呈连续体状供给的喷吐形态。材料M的喷吐形态既可以是液滴状，也可以是连续体状，但在本实施方式中以材料M呈液滴状喷吐的形态进行说明。

需要注意的是，构成材料喷吐部1230以及支撑层形成用材料喷吐部1730不限于这样的结构，也可以是挤压机等进一步不同方式的材料供给部。

从喷吐喷嘴1230a呈液滴状喷吐的材料M大致沿重力方向飞翔，着落在造型工作台121上。工作台120移动，通过着落的材料M形成构成层构成部50。该构成层构成部50的集合体形成为在造型工作台121的形成面121a上形成的三维造型物的层叠体500的构成层310(参照图1A、图1B)。

接下来，使用图4A～图4C和图5A、图5B说明构成层构成部50的形成步骤。

图4A～图4C是概念性说明本实施方式的头单元1400的配置与构成层构成部50的形成形态的关系的平面图。并且，图5A、图5B是概念性表示构成层构成部50的形成形态的侧视图。

首先，当工作台120朝+X方向移动时，从多个喷吐喷嘴1230a呈液滴状喷吐材料M，在造型工作台121的形成面121a的规定位置处配置材料M，形成构成层构成部50。

更具体来说，首先，如图5A所示，边使工作台120朝+X方向移动，边以一定的间隔从多个喷吐喷嘴1230a向造型工作台121的形成面121a的规定位置配置材料M。

接下来，如图5B所示，边使工作台120沿图1A、图1B所示的-X方向移动，边以填充按一定间隔配置的材料M之间的方式新配置材料M。

不过，也可以采用下述结构：即、边使工作台120沿+X方向移动，边从多个喷吐喷嘴1230a向造型工作台121的规定位置重叠(不隔开间隔)配置材料M(不是通过工作台120在X方向上往复移动来形成构成层构成部50的结构，而是仅通过工作台120在X方向上的单侧移动来形成构成层构成部50的结构)。

通过如上述那样形成构成层构成部50，从而形成图4A所示那样的、各头单元1401、1402、1403以及1404在X方向上的1行量(Y方向上的第一行)的构成层构成部50(构成层构成部50a、50b、50c以及50d)。

接下来，为了形成各头单元1401、1402、1403及1404在Y方向上的第二行的构成层构成部50′(构成层构成部50a′、50b′、50c′及50d′)，使头座1100朝-Y方向移动。关于移动量，当将喷嘴间的节距设为P时，朝-Y方向移动P/n(n为自然数)节距的量。在本实施例中将n设为3进行说明。

通过进行图5A及图5B所示那样的与上述相同的动作，形成图4B所示那样的、Y方向上的第二行的构成层构成部50′(构成层构成部50a′、50b′、50c′及50d′)。

接下来，为了形成各头单元1401、1402、1403及1404在Y方向上的第三行的构成层构成部50″(构成层构成部50a″、50b″、50c″以及50d″)，使头座1100朝-Y方向移动。关于移动量，朝-Y方向移动P/3节距的量。

于是，通过进行图5A及图5B所示那样的与上述相同的动作，能够形成图4C所示那样的、Y方向上的第三行的构成层构成部50″(构成层构成部50a″、50b″、50c″及50d″)，获得构成层310。

另外，关于从构成材料喷吐部1230喷吐的材料M，也可以从头单元1401、1402、1403、1404中的任一单元、或者两单元以上喷吐供给与其它头单元不同的构成材料。因此，通过使用本实施方式涉及的形成装置2000，能够获得由不同种类材料形成的三维造型物。

需要说明的是，在第一层的层501中，在如上述那样形成构成层310之前或者之后，可以从支撑层形成用材料喷吐部1730喷吐支撑层形成用材料，以同样的方法形成支撑层300。并且，在层叠于层501而形成层502、503、……50n时，也可以同样地形成构成层310和支撑层300。

上述的本实施方式涉及的形成装置2000所具备的头单元1400和1900的数量及排列不限于上述的数量及排列。在图6A、图6B中，作为其例子，示意性示出了配置于头座1100的头单元1400的其它配置例。

图6A示出使多个头单元1400在头座1100上沿X轴方向并列的形态。图6B示出使头单元1400在头座1100上呈格子状排列的形态。此外，任意排列的头单元的数量不限于图示的例子。

接下来，进一步详细说明作为上述的本实施方式涉及的形成装置2000的主要部分的造型工作台121。

图7是表示本实施例的造型工作台121的概略图。详细来说，示出了形成有三维造型物的层叠体500的造型工作台121放置于作为能量赋予装置的恒温槽650进行脱脂的状态。

如上所述，本实施例的造型工作台121应用于通过层叠层来形成三维造型物的层叠体500而制造三维造型物的形成装置2000，如图7所示，具有供三维造型物的层叠体500形成的形成面121a。

并且，造型工作台121由熔点高于三维造型物的构成材料的高熔点材料形成为多孔质。为此，本实施例的造型工作台121构成为，当对在造型工作台121上层叠层而形成的三维造型物的层叠体500进行脱脂、烧结时，能够缩小除去材料(包含于构成材料中的溶剂、粘合剂等)从造型工作台121侧(向下)挥发的方式与除去材料从造型工作台121上面(向上及横向)挥发的方式之差(即收缩率之差)。由此，构成为能够抑制伴随着对在造型工作台121上层叠层而形成的三维造型物的层叠体500进行脱脂、烧结而使三维造型物的层叠体500发生变形。

需要说明的是，图7中的箭头示意性表示除去材料挥发的方向。在造型工作台121未构成为多孔质的情况下，几乎不存在除去材料从造型工作台121侧的挥发(向下的箭头)，造型工作台121侧与其它部分相比不怎么收缩。

另外，本实施例的造型工作台121相对于形成装置2000能够装卸，并在形成面121a形成有熔点比构成材料低的有机膜600。为此，构成为，例如伴随着在比三维造型物的构成材料的熔点低且比有机膜600的熔点高的温度下对三维造型物的层叠体500进行脱脂、烧结，能够将该有机膜600与除去材料一同除去，能够特别有效地抑制三维造型物的层叠体500变形，并能简单地使脱脂、烧结后的三维造型物的层叠体500从造型工作台121分离。这是因为，虽然脱脂、烧结时三维造型物的层叠体500收缩，但通过形成有机膜600，从而能够在构成材料受形成面121a的凹凸束缚的状态下抑制三维造型物的层叠体500因脱脂、烧结而收缩。特别是，在像本实施例这样将造型工作台121构成为多孔质的情况下，由于形成面121a的凹凸具有增大的趋势，因此形成有机膜600所带来的效果特别大。

进而，通过使造型工作台121相对于形成装置2000能够装卸，从而为了进行脱脂、烧结而使三维造型物的层叠体500移动至能量赋予装置(恒温槽650)时，能够连同造型工作台121一起移动。为此，能够抑制伴随着为了安置于恒温槽650而从造型工作台121卸下三维造型物的层叠体500而使该三维造型物的层叠体500破损。

需要说明的是，毋庸置疑，也可以准备预先形成有有机膜600的造型工作台121，并在该造型工作台121形成三维造型物的层叠体500。不过，还可以准备预先未形成有有机膜600的造型工作台121，在形成三维造型物的层叠体500之前，从支撑层形成用材料喷吐部1730喷吐支撑层形成用材料而在形成面121a形成有机膜600，之后，形成三维造型物的层叠体500。于是，像这样地将有机膜600形成于了形成面121a的造型工作台121也包含于本发明中是不言而喻的。

另外，“熔点低于构成材料的有机膜”是指，覆盖形成面121a的至少一部分并包含熔点低于构成材料的有机成分即可的膜。

在此，形成于本实施例的造型工作台121的有机膜600含有丙烯酸树脂。由于丙烯酸树脂的熔点低、且在脱脂、烧结后在造型工作台121上不易残留来源于该丙烯酸树脂的碳，因此，能够抑制在脱脂、烧结后的三维造型物的层叠体500中混入作为杂质的碳。

不过，有机膜600的形成成分没有特别限定，除丙烯酸树脂之外，也能够使用聚酯树脂等，并且也可以含有多种树脂。

另外，有机膜600也可以含有熔点高于构成材料的成分。因为若有机膜600含有熔点高于构成材料的成分，则在对形成于造型工作台121上的三维造型物的层叠体500进行脱脂、烧结的情况下，于脱脂、烧结之后在造型工作台121上，该高熔点的成分作为剥离材料而均等地残留在造型工作台121上，能够从造型工作台121特别简单地(短时间内)分离三维造型物的层叠体500。

需要说明的是，对于“熔点高于构成材料的成分”没有特别限定，例如可以使用陶瓷(氧化铝、碳化硅以及氧化锆等)。

另外，造型工作台121中的所述高熔点材料优选包括氧化铝、碳化硅以及氧化锆中的至少任一种。因为它们的熔点高、即使在高温下也难以变形，因此能够特别有效地抑制伴随着对形成于造型工作台121上的三维造型物的层叠体500进行脱脂、烧结而使该三维造型物的层叠体500变形。

这样，本实施例的形成装置2000通过在这样的造型工作台121的形成面121a上形成三维造型物的层叠体500来制造三维造型物。于是，通过这样的结构，当对在造型工作台121上层叠层而形成的三维造型物的层叠体500进行脱脂、烧结时，能够缩小除去材料从造型工作台121侧挥发的方式与除去材料从造型工作台121上面挥发的方式之差。因而，本实施例的形成装置2000构成为能够抑制伴随着对在造型工作台121上层叠层而形成的三维造型物的层叠体500进行脱脂、烧结而使三维造型物的层叠体500发生变形。

进而，本实施例的形成装置2000由于在相对于该装置能够装卸的造型工作台121的形成面121a形成有熔点低于三维造型物的构成材料的有机膜600，因此，构成为伴随着对三维造型物的层叠体500进行脱脂、烧结，能够与除去材料一起除去该有机膜600，并能使三维造型物的层叠体500从造型工作台简单地分离。

接下来，使用流程图，对使用上述形成装置2000进行的三维造型物的制造方法的一个例子进行说明。

在此，图8是本实施例涉及的三维造型物的制造方法的流程图。

如图8所示，在本实施例的三维造型物的制造方法中，最开始在步骤S110中取得三维造型物的数据。详细而言，例如从在个人计算机中执行的应用程序等中取得表示三维造型物的形状的数据。

接下来，在步骤S120中创建每层的数据。详细而言，在表示三维造型物的形状的数据中，根据Z方向的造型分辨率进行切片，对应每个截面生成位图(bitmap)数据(截面数据)。

接下来，在准备了未形成有有机膜600的造型工作台121的情况下，在步骤S130中，从支撑层形成用材料喷吐部1730喷吐支撑层形成用材料而在形成面121a上形成有机膜600。不过，在准备了预先形成有有机膜600的造型工作台121的情况下，能够省略本步骤。

接下来，在步骤S140中，基于在步骤S120中生成的每层的数据，形成三维造型物的层叠体500。然后，通过步骤S150，重复步骤S140与步骤S150直至该每层的数据结束，在造型工作台121的形成面121a上完成三维造型物的层叠体500。

需要注意的是，在步骤S140～步骤S150中，在本实施例的三维造型物的制造方法中，在没有特别地赋予能量的情况下自然地使溶剂挥发来形成三维造型物的层叠体500(固定构成层构成部50)，但也可以通过加热等来赋予能量而使构成层构成部50固定。

接下来，在步骤S160中，连同造型工作台121一起从形成装置2000中取出三维造型物的层叠体500，将其安置于作为能量赋予装置的恒温槽650中进行能量赋予(加热)。需要注意的是，在本步骤中分解除去有机膜600的有机成分。

于是，最后，在步骤S170中，提高恒温槽650的能量的输出而加热三维造型物的层叠体500，结束本实施例的三维造型物的制造方法。

需要说明的是，在步骤S160为与脱脂对应的能量赋予工序的情况下，步骤S170与对应于凝结或熔融的加热工序对应，在步骤S160为与脱脂及凝结对应的能量赋予工序的情况下，步骤S170与对应于熔融的加热工序对应。另外，在使三维造型物的层叠体500脱脂完成的情况、或者凝结完成的情况等不需要凝结、熔融的情况下，可省略步骤S170。

这样，本实施例的三维造型物的制造方法具有：使用上述的造型工作台121在其形成面121a上形成三维造型物的层叠体500的层叠体形成工序(步骤S140)、以及对三维造型物的层叠体500赋予能量的能量赋予工序(步骤S160)。

为此，在能量赋予工序中对在层叠体形成工序(用熔点高于构成材料的高熔点材料构成为多孔质)中在造型工作台121上层叠层而形成的三维造型物的层叠体500进行脱脂、烧结时，能够缩小除去材料从造型工作台121侧(向下)挥发的方式与除去材料从造型工作台121上面(向上及横向)挥发的方式之差。因而，能够抑制伴随着对在造型工作台121上层叠层而形成的三维造型物的层叠体500进行脱脂、烧结而使三维造型物的层叠体500发生变形。

进而，伴随着在能量赋予工序中对在层叠体形成工序(在形成面121a形成有熔点低于构成材料的有机膜600)中在造型工作台121上层叠层而形成的三维造型物的层叠体500进行脱脂、烧结，能够与除去材料一起除去有机膜600，能够从造型工作台121简单地分离三维造型物的层叠体500。

另外，本实施例的三维造型物的制造方法能够在层叠体形成工序(步骤S140)之前执行将有机膜600形成于形成面121a的有机膜形成工序(步骤S130)。为此，能够使用预先未形成有有机膜600的造型工作台121。

另外，本实施例的三维造型物的制造方法能够在能量赋予工序(步骤S160)之后执行使三维造型物的构成材料烧结或熔融的加热工序(步骤S170)。为此，能够使在能量赋予工序中已脱脂的三维造型物的层叠体500烧结或熔融。

需要注意的是，虽然上述实施例的造型工作台121在形成面121a上形成有熔点低于构成材料的有机膜600，但不限于这样的结构。

在此，图9和图10是表示与上述实施例的造型工作台121不同结构的造型工作台121的概略图，是与上述实施例的造型工作台121的图7对应的图。

图7所示的造型工作台121构成为多孔质，并构成为对在造型工作台121上层叠层而形成的三维造型物的层叠体500进行脱脂、烧结时，能够缩小除去材料(构成材料中包含的溶剂、粘合剂等)从造型工作台121侧(向下)挥发的方式与除去材料从造型工作台121上面(向上及横向)挥发的方式之差(即收缩率之差)。这基于，挥发成分(除去材料)能够移动到构成为多孔质的造型工作台121的伴随该多孔质的孔中。进而，该孔相连，例如像图7中的箭头等所示的那样，在从形成面121a侧(上侧)连通至与该形成面121a侧不同的一侧(下侧)的情况下，能够特别有效地缩小从造型工作台121侧(向下)与从造型工作台121上(向上及横向)进行挥发的方式之差。

在此，图9所示的造型工作台121也与图7所示的造型工作台121同样地构成为多孔质，以便从形成面121a侧(上侧)连通至与该形成面121a侧不同的一侧(下侧)。

在此，图9所示的造型工作台121与图7所示的造型工作台121不同，在形成面121a未形成有有机膜600。在这样的结构的情况下，当构成多孔质、且形成于形成面121a的空孔的孔径较大时，在进行脱脂、烧结时，三维造型物的构成材料进入该空孔，三维造型物的层叠体在该构成材料被束缚的状态下收缩。为此，伴随着脱脂、烧结，三维造型物的层叠体有可能变形等。

然而，在图9所示的造型工作台121中，构成多孔质的空孔，并且形成于形成面121a的平均孔径为1μm以上5μm以下。需要说明的是，平均孔径例如通过水银压入法等来进行判断。通过使平均孔径为1μm以上，能够使溶剂、粘合剂等从造型工作台121的下侧充分地挥发。另外，通过使平均孔径为5μm以下，能够抑制三维造型物的构成材料进入该空孔，能够抑制在进行脱脂、烧结时三维造型物的层叠体在三维造型物的构成材料被约束于该空孔的状态下进行收缩。即，图9所示的造型工作台121构成为能够使溶剂、粘合剂等从造型工作台121的下侧充分地挥发，并能抑制与脱脂、烧结相伴地使三维造型物的层叠体变形等。

需要说明的是，例如可以通过向形成面121a上滴下乙醇等液体，进行该液体是否渗到与形成面121a相反一侧的面等的确认等来判断是否以从形成面121a侧连通至与该形成面121a侧不同的一侧的方式构成为多孔质。

另外，虽然图9所示的造型工作台121构成为与图7所示的造型工作台121同样地从上侧连通至下侧，但图10所示的造型工作台121构成为从上侧的形成面121a侧中的设有层叠体500的区域起，不仅连通至下侧，而且还连通至侧面侧以及形成面121a侧中的未设置有层叠体500的区域。

如图10所示的造型工作台121那样，也可以以在形成面121a侧从设置有层叠体500的区域连通至与该形成面121a侧不同的一侧的方式构成为多孔质。在此，在将形成面121a侧中设有层叠体500的部分设为上侧的情况下，“不同的一侧”是指下侧、侧面侧以及形成面121a侧中未设有层叠体500的区域的至少一部分。

这样，优选地，构成为从形成面121a侧中设有层叠体500的区域起连通下侧、侧面侧、形成面121a侧中未设有层叠体500的区域中的至少一方。

不过，若为“多孔质”，则会有许多的孔，挥发成分能够释放到该许多的孔中，因此也可以是未连通(构成多孔质的孔未从形成面121a侧中设有层叠体500的区域连至不同的侧)的结构。

本发明并不局限于上述实施例，在不脱离其宗旨的范围内可通过各种结构来实现。例如，为了解决上述技术问题的一部分或全部、或者达到上述效果的一部分或全部，可对记载于发明内容部分的各方式中的技术特征所对应的实施例中的技术特征适当进行替换、组合。如果其技术特征在本说明书中不是作为必须特征被说明，则可将其适当删除。

Claims (9)

1.一种三维造型物的造型工作台，其特征在于，

所述造型工作台应用于三维造型物的制造装置，所述制造装置通过层叠层而形成层叠体来制造三维造型物，

所述造型工作台具有形成面，所述层叠体形成于所述形成面，

所述造型工作台通过熔点高于三维造型物的构成材料的高熔点材料而构成为多孔质，

在所述形成面形成有熔点低于所述构成材料的有机膜，

所述有机膜含有熔点高于所述构成材料的成分。

2.一种三维造型物的造型工作台，其特征在于，

所述造型工作台应用于三维造型物的制造装置，所述制造装置通过层叠层而形成层叠体来制造三维造型物，

所述造型工作台具有形成面，所述层叠体形成于所述形成面，

所述造型工作台通过熔点高于三维造型物的构成材料的高熔点材料而以从所述形成面一侧连通至与所述形成面一侧不同的一侧的方式构成为多孔质，

在所述形成面形成有熔点低于所述构成材料的有机膜，

所述有机膜含有熔点高于所述构成材料的成分。

3.根据权利要求1或2所述的三维造型物的造型工作台，其特征在于，

所述造型工作台相对于所述制造装置能够装卸。

4.根据权利要求3所述的三维造型物的造型工作台，其特征在于，

所述有机膜含有丙烯酸树脂。

5.根据权利要求1或2所述的三维造型物的造型工作台，其特征在于，

形成于所述形成面的所述多孔质的空孔的平均孔径为1μm以上5μm以下。

6.根据权利要求1或2所述的三维造型物的造型工作台，其特征在于，

所述高熔点材料包括氧化铝、碳化硅以及氧化锆中的至少任一种。

7.一种三维造型物的制造装置，其特征在于，

所述制造装置通过在权利要求1至6中任一项所述的三维造型物的造型工作台的所述形成面形成所述层叠体来制造三维造型物。

8.一种三维造型物的制造方法，其特征在于，具有：

层叠体形成工序，在权利要求1至6中任一项所述的三维造型物的造型工作台的所述形成面形成所述层叠体；以及

能量赋予工序，对所述层叠体赋予能量。

9.根据权利要求8所述的三维造型物的制造方法，其特征在于，

在所述能量赋予工序之后执行使所述构成材料烧结或者熔融的加热工序。

Images