JP2015150840A - 三次元造形装置及び三次元造形方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】インクジェット方式の三次元造形装置において、モデル材とサポート材が境界面で液状混合し硬化することによる造形品質の低下を防止すると共に、造形時間の長期化を防止することが可能な三次元造形装置及び三次元造形方法を提供する。
【解決手段】三次元造形装置が、モデル材吐出ノズル並びにサポート材吐出ノズルから樹脂材料を同時に吐出させず、一方のノズルから樹脂材料を吐出した後にローラで平滑化して硬化させ、次に、他方のノズルから樹脂材料を吐出した後にローラで平滑化して硬化させることによって、両樹脂材料が液状で混合しないようにすることにより、モデル材とサポート材が境界面で液状混合し硬化することによる造形品質の低下を防止すると共に、造形時間の長期化を防止することができるものである。
【選択図】図4
【解決手段】三次元造形装置が、モデル材吐出ノズル並びにサポート材吐出ノズルから樹脂材料を同時に吐出させず、一方のノズルから樹脂材料を吐出した後にローラで平滑化して硬化させ、次に、他方のノズルから樹脂材料を吐出した後にローラで平滑化して硬化させることによって、両樹脂材料が液状で混合しないようにすることにより、モデル材とサポート材が境界面で液状混合し硬化することによる造形品質の低下を防止すると共に、造形時間の長期化を防止することができるものである。
【選択図】図4
Description
本発明は、インクジェット方式で三次元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。
新規製品開発において、製品の三次元CADデータをスライスして得られた断面パターンデータを基に、断面毎に樹脂を順次積層することによって立体造形を行い、製品と同形状の三次元モデルを生成する三次元造形装置が知られている。
このような積層造形法による三次元造形装置の一つとして、インクジェット方式で三次元造形物を作製する装置がある。このインクジェット方式の三次元造形装置では、液状の樹脂材料を吐出した後、ローラで材料表面を平滑化し、紫外光を照射することによって樹脂材料を硬化させて各層を形成する。この動作を繰り返し行ない積層造形していくことで三次元モデルを作製することができる。
また、このインクジェット方式の特徴の一つが、モデル液体材料(以下、モデル材と称する)とサポート液体材料(以下、サポート材と称する)とを同時に吐出して、紫外光により面単位で材料を硬化することで一層当たりの造形時間を大幅に短縮することにある。
ここで、従来のインクジェット方式の三次元造形装置のヘッド部(リコータ)の構成について、図15を参照して説明する。図15は、従来のインクジェット方式の三次元造形装置のヘッド部(リコータ)の構成の一例を示すブロック図である。
従来のヘッド部130は、図15に示すように、サポート材吐出ノズル21と、モデル材吐出ノズル22と、それぞれのノズルから吐出した樹脂材料の表面を平滑化するローラ23−1,23−2と、ローラで平滑化した樹脂材料に紫外光を照射して硬化させるUV(ultraviolet)ランプ24−1,24−2とから構成されている。
従来のヘッド部130は、図15に示すように、サポート材吐出ノズル21と、モデル材吐出ノズル22と、それぞれのノズルから吐出した樹脂材料の表面を平滑化するローラ23−1,23−2と、ローラで平滑化した樹脂材料に紫外光を照射して硬化させるUV(ultraviolet)ランプ24−1,24−2とから構成されている。
次に、従来のインクジェット方式の三次元造形装置を使って各層を形成する際の方法について説明する。
まず、ヘッド部130が+X方向(図15の右方向)に動作すると、作製する造形物の三次元CADデータの断面パターンデータを基に、サポート材吐出ノズル21とモデル材吐出ノズル22の両方のノズルから同時に樹脂材料が図示していない造形テーブル上に吐出される。
まず、ヘッド部130が+X方向(図15の右方向)に動作すると、作製する造形物の三次元CADデータの断面パターンデータを基に、サポート材吐出ノズル21とモデル材吐出ノズル22の両方のノズルから同時に樹脂材料が図示していない造形テーブル上に吐出される。
次に、両方のノズルから吐出された樹脂材料は、ローラ23−2によって表面が平滑化される。その後、両方の吐出ノズルから吐出された樹脂材料がUVランプ24−2から照射された紫外光によって硬化するにより、一層分が形成される。
次層では、ヘッド部130が−X方向(図15の左方向)に動作して、前層と同様の方法で一層分の形成が行われる。この動作を繰り返すことで、三次元造形物を作製することができる。
次層では、ヘッド部130が−X方向(図15の左方向)に動作して、前層と同様の方法で一層分の形成が行われる。この動作を繰り返すことで、三次元造形物を作製することができる。
そこで、図2に示すような箱型形状モデル30を、従来のインクジェット方式の三次元造形装置を使い、内部が下向きになるようにして製作する場合の例を考える。このときの箱型形状モデル30のモデル部31とサポート部32との位置関係は図3のようになる。なお、箱型形状モデル30とは最終的な造形物であり、サポート部32はモデル部31を支えるために造形され、最終的には除去されるものである。
図3に示す位置関係にある箱型形状モデル30のモデル部31とサポート部32をインクジェット方式の三次元造形装置で造形する場合、モデル部31とサポート部32の境界面33では、サポート材吐出ノズル21及びモデル材吐出ノズル22から同時に吐出された両樹脂材料は液体状態で混ざりあった状態(混合状態)になる。
この混合状態のままローラ23で平滑化し、UVランプ24で紫外光を照射して硬化させると、モデル部31とサポート部32の境界面33には、膨張、変色、または凹凸等が生じ、造形品質が低下する。
この混合状態のままローラ23で平滑化し、UVランプ24で紫外光を照射して硬化させると、モデル部31とサポート部32の境界面33には、膨張、変色、または凹凸等が生じ、造形品質が低下する。
このような造形品質の低下を防止するための技術として、特許文献1には、モデル材とサポート材の界面での混合を回避しつつ、処理時間が長くなることを抑制した三次元造形装置が開示されている。
しかしながら、特許文献1の三次元造形装置においては、立体造形物の一層分を製作する場合に、モデル材吐出ノズル及びサポート材吐出ノズルそれぞれのノズルからの吐出作業を複数回に分けて行う必要があることから、造形時間が長期化してしまうという問題があった。
また、造形時間の短縮化を図ろうとすると、モデル部並びにサポート部の分解能を落とさなければいけないという造形品質の低下という問題があった。
また、造形時間の短縮化を図ろうとすると、モデル部並びにサポート部の分解能を落とさなければいけないという造形品質の低下という問題があった。
本発明は、このような問題点に鑑み為されたものであり、インクジェット方式の三次元造形装置において、モデル材とサポート材が境界面で液状混合し硬化することによる造形品質の低下を防止すると共に、造形時間の長期化を防止することが可能な三次元造形装置及び三次元造形方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明に係る三次元造形装置は、立体造形物となるモデル材を吐出するモデル材吐出ノズルと、前記立体造形物を支持するサポート部を形成するサポート材を吐出するサポート材吐出ノズルと、前記モデル材吐出ノズルまたは前記サポート材吐出ノズルから吐出された液状のモデル材または液状のサポート材を平滑化するローラと、前記液状のモデル材または前記液状のサポート材に紫外光を照射するUVランプと、各部を制御する制御部とを備え、積層造形法によって前記立体造形物を生成する三次元造形装置において、前記制御部は、前記サポート材吐出ノズルから前記サポート材を吐出させ、前記ローラで前記サポート材を平滑化させ、前記UVランプで前記サポート材に紫外光を照射させ硬化させるサポート材制御手段と、前記モデル材吐出ノズルから前記モデル材を吐出させ、前記ローラで前記モデル材を平滑化させ、前記UVランプで前記モデル材に紫外光を照射させ硬化させるモデル材制御手段と、を有し、前記サポート材制御手段と前記モデル材制御手段により1回の造形動作で1層分の前記サポート材および前記モデル材の積層造形を行い、前記モデル材と前記サポート材が互いの境界面で液状混合しないようにすることを特徴とする。
上記目的を達成するための本発明に係る三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、前記モデル材と前記サポート材の両方が存在する層を造形する場合に、前記制御部は、前記サポート材制御手段による制御を行った後、前記モデル材制御手段による制御を行うことを特徴とする。
上記目的を達成するための本発明に係る三次元造形方法は、立体造形物となるモデル材を吐出するモデル材吐出ノズルと、前記立体造形物を支持するサポート部を形成するサポート材を吐出するサポート材吐出ノズルと、前記モデル材吐出ノズルまたは前記サポート材吐出ノズルから吐出された液状のモデル材または液状のサポート材を平滑化するローラと、前記液状のモデル材または前記液状のサポート材に紫外光を照射するUVランプと、各部を制御する制御部とを備え、積層造形法によって前記立体造形物を生成する三次元造形装置の三次元造形方法であって、前記制御部が、前記サポート材吐出ノズルから前記サポート材を吐出させるステップと、前記ローラで前記サポート材を平滑化させるステップと、前記UVランプで前記サポート材に紫外光を照射させ硬化させるステップと、から成るサポート材制御ステップと、前記モデル材吐出ノズルから前記モデル材を吐出させるステップと、前記ローラで前記モデル材を平滑化させるステップと、前記UVランプで前記モデル材に紫外光を照射させ硬化させるステップと、から成るモデル材制御ステップと、前記サポート材制御ステップと前記モデル材制御ステップにより1回の造形動作で1層分の前記サポート材および前記モデル材の積層造形を行い、前記モデル材と前記サポート材が互いの境界面で液状混合しないように造形物を造形することを特徴とする。
本発明によれば、インクジェット方式の三次元造形装置において、モデル材とサポート材が境界面で液状混合し硬化することによる造形品質の低下を防止すると共に、造形時間の長期化を防止することが可能な三次元造形装置及び三次元造形方法提供することができる。
<実施形態1>
以下、本発明を採用した実施形態1に係る三次元造形システムについて説明する。
本発明を採用した実施形態1に係る三次元造形システムでは、三次元造形装置が、モデル材吐出ノズル並びにサポート材吐出ノズルから樹脂材料を同時に吐出させず、一方のノズルから樹脂材料を吐出した後にローラで平滑化して硬化させ、次に、他方のノズルから樹脂材料を吐出した後にローラで平滑化して硬化させることによって、両樹脂材料が液状で混合しないようにすることにより、モデル材とサポート材が境界面で液状混合し硬化することによる造形品質の低下を防止すると共に、造形時間の長期化を防止することができるものである。
以下、本発明を採用した実施形態1に係る三次元造形システムについて説明する。
本発明を採用した実施形態1に係る三次元造形システムでは、三次元造形装置が、モデル材吐出ノズル並びにサポート材吐出ノズルから樹脂材料を同時に吐出させず、一方のノズルから樹脂材料を吐出した後にローラで平滑化して硬化させ、次に、他方のノズルから樹脂材料を吐出した後にローラで平滑化して硬化させることによって、両樹脂材料が液状で混合しないようにすることにより、モデル材とサポート材が境界面で液状混合し硬化することによる造形品質の低下を防止すると共に、造形時間の長期化を防止することができるものである。
[三次元造形システムの構成]
本発明を採用した実施形態1に係る三次元造形システムの構成について、図1及び図4を参照して説明する。図1は、本発明を採用した実施形態1に係る三次元造形システムの構成の一例を示すブロック図である。また、図4は、本発明を採用した実施形態1に係る三次元造形装置のヘッド部(リコータ)の構成の一例を示すブロック図である。
本発明を採用した実施形態1に係る三次元造形システムは、図1に示すように、コンピュータ10と、インクジェット方式による三次元造形装置11とから構成されている。
本発明を採用した実施形態1に係る三次元造形システムの構成について、図1及び図4を参照して説明する。図1は、本発明を採用した実施形態1に係る三次元造形システムの構成の一例を示すブロック図である。また、図4は、本発明を採用した実施形態1に係る三次元造形装置のヘッド部(リコータ)の構成の一例を示すブロック図である。
本発明を採用した実施形態1に係る三次元造形システムは、図1に示すように、コンピュータ10と、インクジェット方式による三次元造形装置11とから構成されている。
コンピュータ10は、三次元造形装置11で製作する三次元造形モデルの三次元CADデータを生成すると共に、三次元造形装置11を制御するためのデータ(プログラム、造形手順等)を生成する。また、コンピュータ10は、生成した上記データを三次元造形装置11に対して出力する。
[三次元造形装置の構成]
三次元造形装置11は、図1に示すように、装置全体を制御する制御部12と、ヘッド部13と、造形テーブル14とを備えている。
三次元造形装置11は、図1に示すように、装置全体を制御する制御部12と、ヘッド部13と、造形テーブル14とを備えている。
制御部12は、コンピュータ10から入力された三次元造形モデルの三次元CADデータや自装置を制御するためのデータ(プログラム、造形手順等)に基づいて、ヘッド部13や造形テーブル14を制御することにより、造形テーブル14上に三次元造形モデルを作製する。
造形テーブル14は、三次元造形モデルを形成及び支持するための支持台である。
造形テーブル14は、三次元造形モデルを形成及び支持するための支持台である。
ヘッド部13は、図4に示すように、サポート材を吐出するサポート材吐出ノズル40,42と、モデル材を吐出するモデル材吐出ノズル41と、各ノズルから造形テーブル14上へ吐出した樹脂材料を平滑化するローラ43,45,46,48と、平滑化した樹脂材料に紫外光を照射して硬化させるUVランプ44,47とを備えている。
なお、三次元造形装置11においては、ヘッド部13のサポート材吐出ノズル及びモデル材吐出ノズルから、インクジェット方式によってサポート材及びモデル材を液体状態で造形プレート14上の所定の位置に吐出するために、往復運動させるX方向とX方向に直交するY方向に移動させるための水平駆動手段、及びヘッド部13と造形テーブル14との垂直方向(Z方向)での相対位置を調整するための垂直駆動手段が必要であるが、本実施例では省略する。
なお、三次元造形装置11においては、ヘッド部13のサポート材吐出ノズル及びモデル材吐出ノズルから、インクジェット方式によってサポート材及びモデル材を液体状態で造形プレート14上の所定の位置に吐出するために、往復運動させるX方向とX方向に直交するY方向に移動させるための水平駆動手段、及びヘッド部13と造形テーブル14との垂直方向(Z方向)での相対位置を調整するための垂直駆動手段が必要であるが、本実施例では省略する。
[三次元造形装置の動作]
次に、三次元造形装置での基本的な動作について、図5を参照して説明する。図5は、本発明を採用した実施形態1に係る三次元造形装置の動作を示すフローチャートである。
ステップS101において、三次元造形装置11の制御部12は、コンピュータ10から三次元CADデータをスライスして得られた各層の断面パターンデータを受信する。
ステップS102において、制御部12は、ステップS101で受信した三次元CADデータの断面パターンデータを図示しない記憶部に格納する。
次に、三次元造形装置での基本的な動作について、図5を参照して説明する。図5は、本発明を採用した実施形態1に係る三次元造形装置の動作を示すフローチャートである。
ステップS101において、三次元造形装置11の制御部12は、コンピュータ10から三次元CADデータをスライスして得られた各層の断面パターンデータを受信する。
ステップS102において、制御部12は、ステップS101で受信した三次元CADデータの断面パターンデータを図示しない記憶部に格納する。
ステップS103において、制御部12は、記憶部から第1層分の断面パターンデータの読み出しを行う。
ステップS104において、制御部12は、ヘッド部13を制御して、第1層分の造形動作を実行する。なお、造形動作の詳細については後述する。
ステップS105において、制御部12は、第1層分の造形動作が終了したら、図示しない垂直駆動手段を制御して、造形テーブル14の位置を垂直方向(Z方向)に所定量下げる。
ステップS106において、制御部12は、全ての層について造形動作が完了したか否かを判断し、完了していない(NO)場合には、ステップS103に戻り、ステップS103からステップS105の処理を繰り返し実行し、全ての層について造形動作が完了した(YES)場合には、動作を終了する。
ステップS104において、制御部12は、ヘッド部13を制御して、第1層分の造形動作を実行する。なお、造形動作の詳細については後述する。
ステップS105において、制御部12は、第1層分の造形動作が終了したら、図示しない垂直駆動手段を制御して、造形テーブル14の位置を垂直方向(Z方向)に所定量下げる。
ステップS106において、制御部12は、全ての層について造形動作が完了したか否かを判断し、完了していない(NO)場合には、ステップS103に戻り、ステップS103からステップS105の処理を繰り返し実行し、全ての層について造形動作が完了した(YES)場合には、動作を終了する。
[三次元造形装置の造形動作]
次に、三次元造形装置11で行われる各層の造形動作(図5のステップS104)について、図6〜図14を参照して詳細に説明する。なお、先に説明した図2に示す箱型形状モデル30の内部を下向きにして製作する場合について説明していく。また、モデル部31とサポート部32の位置関係は図3に示した通りである。
次に、三次元造形装置11で行われる各層の造形動作(図5のステップS104)について、図6〜図14を参照して詳細に説明する。なお、先に説明した図2に示す箱型形状モデル30の内部を下向きにして製作する場合について説明していく。また、モデル部31とサポート部32の位置関係は図3に示した通りである。
ここで、図2に示す箱型形状モデル30を造形する場合には、図6の破線で示すように、大きく分けて3つの状態(層)が存在する。
(1)サポート部32のみの層(第L層)
(2)モデル部31のみの層(第N層)
(3)モデル部31とサポート部32の両方が存在する層(第M層)
以降、上記3つの状態(層)に分けて詳しく説明を行っていく。
(1)サポート部32のみの層(第L層)
(2)モデル部31のみの層(第N層)
(3)モデル部31とサポート部32の両方が存在する層(第M層)
以降、上記3つの状態(層)に分けて詳しく説明を行っていく。
[サポート部のみの層(第L層)を造形する場合のヘッド部の動作]
最初に、図6の第L層に示すように、サポート部32のみしか存在しない層を図4に示したヘッド部13で造形する場合の動作について説明する。
例えば、制御部12は、図4に示すヘッド部13を+X方向(図4の右方向)に動作させ、ヘッド部13を制御して、サポート材吐出ノズル40から液体状態のサポート材34を造形テーブル14に吐出させる。このとき造形テーブル14上には、図7に示すように液体状態のサポート材34が吐出された状態となる。
最初に、図6の第L層に示すように、サポート部32のみしか存在しない層を図4に示したヘッド部13で造形する場合の動作について説明する。
例えば、制御部12は、図4に示すヘッド部13を+X方向(図4の右方向)に動作させ、ヘッド部13を制御して、サポート材吐出ノズル40から液体状態のサポート材34を造形テーブル14に吐出させる。このとき造形テーブル14上には、図7に示すように液体状態のサポート材34が吐出された状態となる。
次に、制御部12は、吐出された液体状態のサポート材34をローラ43で平滑化させ、平滑化された液体状態のサポート材34にUVランプ44から紫外光を照射させるよう制御することで、図8に示すような一層分のサポート部32が造形される。このとき、制御部12は、ローラ45、モデル材吐出ノズル41、ローラ46、UVランプ47、ローラ48、およびサポート材吐出ノズル42を動作しないよう制御する。
また、次の層では、制御部12は、ヘッド部13を−X方向(図4の左方向)に動作させ、サポート材吐出ノズル42から液体状態のサポート材34を造形テーブル14に吐出させる。
次に、制御部12は、吐出された液体状態のサポート材34をローラ48で平滑化させ、平滑化された液体状態のサポート材34にUVランプ47から紫外光を照射させることで、一層分のサポート部32が造形される。このとき、制御部12は、ローラ46、モデル材吐出ノズル41、ローラ45、UVランプ44、ローラ43、およびサポート材吐出ノズル40を動作しないよう制御する。
以上の動作を繰り返し行うことで、サポート部32のみしか存在しない層を造形する。
次に、制御部12は、吐出された液体状態のサポート材34をローラ48で平滑化させ、平滑化された液体状態のサポート材34にUVランプ47から紫外光を照射させることで、一層分のサポート部32が造形される。このとき、制御部12は、ローラ46、モデル材吐出ノズル41、ローラ45、UVランプ44、ローラ43、およびサポート材吐出ノズル40を動作しないよう制御する。
以上の動作を繰り返し行うことで、サポート部32のみしか存在しない層を造形する。
[モデル部のみの層(第N層)を造形する場合のヘッド部の動作]
次に、図6の第N層に示すように、モデル部31のみしか存在しない層を図4に示したヘッド部13で造形する場合の動作について説明する。
例えば、制御部12は、図4に示すヘッド部13を+X方向(図4の右方向)に動作させ、ヘッド部13を制御して、モデル材吐出ノズル41から液体状態のモデル材35を造形テーブル14に吐出させる。このときの造形テーブル14上には、図9に示すように液体状態のモデル材35が吐出された状態となる。
次に、図6の第N層に示すように、モデル部31のみしか存在しない層を図4に示したヘッド部13で造形する場合の動作について説明する。
例えば、制御部12は、図4に示すヘッド部13を+X方向(図4の右方向)に動作させ、ヘッド部13を制御して、モデル材吐出ノズル41から液体状態のモデル材35を造形テーブル14に吐出させる。このときの造形テーブル14上には、図9に示すように液体状態のモデル材35が吐出された状態となる。
次に、制御部12は、吐出された液体状態のモデル材35をローラ46で平滑化させ、平滑化された液体状態のモデル材35にUVランプ47から紫外光を照射させることで、図10に示すような一層分のモデル部31が造形される。このとき、制御部12は、サポート材吐出ノズル40、ローラ43、UVランプ44、ローラ45、ローラ48、およびサポート材吐出ノズル42を動作しないよう制御する。
また、次の層では、制御部12は、ヘッド部13を−X方向(図4の左方向)に動作させ、モデル材吐出ノズル41から液体状態のモデル材35を造形テーブル14に吐出させる。
次に、制御部12は、吐出された液体状態のモデル材35をローラ45で平滑化させ、平滑化された液体状態のモデル材35にUVランプ44から紫外光を照射させることで、一層分のモデル部31が造形される。このとき、制御部12は、サポート材吐出ノズル40、ローラ43、ローラ46、UVランプ47、ローラ48、およびサポート材吐出ノズル42を動作しないよう制御する。
以上の動作を繰り返し行うことで、モデル部31のみしか存在しない層を造形する。
次に、制御部12は、吐出された液体状態のモデル材35をローラ45で平滑化させ、平滑化された液体状態のモデル材35にUVランプ44から紫外光を照射させることで、一層分のモデル部31が造形される。このとき、制御部12は、サポート材吐出ノズル40、ローラ43、ローラ46、UVランプ47、ローラ48、およびサポート材吐出ノズル42を動作しないよう制御する。
以上の動作を繰り返し行うことで、モデル部31のみしか存在しない層を造形する。
[モデル部とサポート部の両方が存在する層(第M層)を造形する場合のヘッド部の動作]
次に、図6の第M層に示すように、モデル部31とサポート部32の両方が存在する層を図4に示したヘッド部13で造形する場合の動作について説明する。
例えば、制御部12は、図4に示すヘッド部13を+X方向(図4の右方向)に動作させ、ヘッド部13を制御して、初めにサポート材吐出ノズル40から液体状態のサポート材34を造形テーブル14に吐出させる。このとき造形テーブル14上には、図11に示すように液体状態のサポート材34が吐出された状態となる。
その後、制御部12は、吐出された液体状態のサポート材34をローラ43で平滑化させ、平滑化された液体状態のサポート材34にUVランプ44から紫外光を照射させて硬化させると、図12に示すように1層分のサポート部32が完成する。
次に、図6の第M層に示すように、モデル部31とサポート部32の両方が存在する層を図4に示したヘッド部13で造形する場合の動作について説明する。
例えば、制御部12は、図4に示すヘッド部13を+X方向(図4の右方向)に動作させ、ヘッド部13を制御して、初めにサポート材吐出ノズル40から液体状態のサポート材34を造形テーブル14に吐出させる。このとき造形テーブル14上には、図11に示すように液体状態のサポート材34が吐出された状態となる。
その後、制御部12は、吐出された液体状態のサポート材34をローラ43で平滑化させ、平滑化された液体状態のサポート材34にUVランプ44から紫外光を照射させて硬化させると、図12に示すように1層分のサポート部32が完成する。
次に、制御部12は、モデル材吐出ノズル41から図13に示すように液体状態のモデル材35を造形テーブル14に吐出させる。その後、制御部12は、吐出された液体状態のモデル材32をローラ46で平滑化させ、平滑化された液体状態のモデル材35にUVランプ47から紫外光を照射させて硬化させると、図14に示すように第M層目の造形が完了となる。
また、次の層では、制御部12は、ヘッド部13を−X方向(図4の左方向)に動作させ、初めにサポート材吐出ノズル42から液体状態のサポート材34を造形テーブル14に吐出させる。その後、制御部12は、吐出された液体状態のサポート材34をローラ48で平滑化させ、平滑化された液体状態のサポート材34にUVランプ47から紫外光を照射させて硬化させる。
次に、制御部12は、モデル材吐出ノズル41から液体状態のモデル材35を吐出させる。その後、液体状態のモデル材35をローラ45で平滑化させ、平滑化された液体状態のモデル材35にUVランプ44から紫外光を照射させて硬化させると造形が完了となる。
以上の動作を繰り返し行ない積層していくことで、モデル部とサポート部の両方が存在する層を造形することができる。
次に、制御部12は、モデル材吐出ノズル41から液体状態のモデル材35を吐出させる。その後、液体状態のモデル材35をローラ45で平滑化させ、平滑化された液体状態のモデル材35にUVランプ44から紫外光を照射させて硬化させると造形が完了となる。
以上の動作を繰り返し行ない積層していくことで、モデル部とサポート部の両方が存在する層を造形することができる。
上記した動作により、一回のヘッド部の動作でモデル材とサポート材を異なるタイミングで 吐出させることで液体状態での混合を回避し、且つ毎層、両材料を吐出することで分解能を低下させることなく積層することを実現した。これにより、造形時間及び分解能を維持したまま造形品質を向上させた三次元モデルを製作することができる。
以上説明したように、本発明を採用した実施形態1に係る三次元造形システムの三次元造形装置によれば、モデル材とサポート材が境界面で液状混合し硬化することによる造形品質の低下を防止すると共に、造形時間の長期化を防止することができる。
なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。例えば、サポート材のみの層を造形する場合は、一層ごとに造形するのではなく、複数層をまとめて造形することで時間の短縮を図ることができる。この場合、サポート材吐出ノズルからは複数層分のサポート材を吐出させることとなる。尚、モデル材のみの層またはモデル材とサポート材が存在する層で複数層まとめて造形すると造形品質の低下となってしまうが、モデル材の精度が許容範囲内に収まれば、複数層まとめて造形することもできる。この場合もモデル材又はサポート材は各ノズルから複数層分吐出されることになる。
10:コンピュータ、11:三次元造形装置、12:制御部、13:ヘッド部、14:造形テーブル、21:サポート材吐出ノズル、22:モデル材吐出ノズル、23,23−1,23−2:ローラ、24,24−1,24−2:UVランプ、30:箱型形状モデル、31:モデル部、32:サポート部、33:境界面、34:液体状態のサポート材、35:液体状態のモデル材、40:サポート材吐出ノズル、41:モデル材吐出ノズル、42:サポート材吐出ノズル、43:ローラ、44:UVランプ、45:ローラ、46:ローラ、47:UVランプ、48:ローラ、ヘッド部:130。
Claims (3)
- 立体造形物となるモデル材を吐出するモデル材吐出ノズルと、前記立体造形物を支持するサポート部を形成するサポート材を吐出するサポート材吐出ノズルと、前記モデル材吐出ノズルまたは前記サポート材吐出ノズルから吐出された液状のモデル材または液状のサポート材を平滑化するローラと、前記液状のモデル材または前記液状のサポート材に紫外光を照射するUVランプと、各部を制御する制御部とを備え、積層造形法によって前記立体造形物を生成する三次元造形装置において、
前記制御部は、
前記サポート材吐出ノズルから前記サポート材を吐出させ、前記ローラで前記サポート材を平滑化させ、前記UVランプで前記サポート材に紫外光を照射させ硬化させるサポート材制御手段と、
前記モデル材吐出ノズルから前記モデル材を吐出させ、前記ローラで前記モデル材を平滑化させ、前記UVランプで前記モデル材に紫外光を照射させ硬化させるモデル材制御手段と、
を有し、
前記サポート材制御手段と前記モデル材制御手段により1回の造形動作で1層分の前記サポート材および前記モデル材の積層造形を行い、前記モデル材と前記サポート材が互いの境界面で液状混合しないようにすることを特徴とする三次元造形装置。 - 請求項1記載の三次元造形装置において、前記モデル材と前記サポート材の両方が存在する層を造形する場合に、前記制御部は、前記サポート材制御手段による制御を行った後、前記モデル材制御手段による制御を行うことを特徴とする三次元造形装置。
- 立体造形物となるモデル材を吐出するモデル材吐出ノズルと、前記立体造形物を支持するサポート部を形成するサポート材を吐出するサポート材吐出ノズルと、前記モデル材吐出ノズルまたは前記サポート材吐出ノズルから吐出された液状のモデル材または液状のサポート材を平滑化するローラと、前記液状のモデル材または前記液状のサポート材に紫外光を照射するUVランプと、各部を制御する制御部とを備え、積層造形法によって前記立体造形物を生成する三次元造形装置の三次元造形方法であって、
前記制御部が、
前記サポート材吐出ノズルから前記サポート材を吐出させるステップと、
前記ローラで前記サポート材を平滑化させるステップと、
前記UVランプで前記サポート材に紫外光を照射させ硬化させるステップと、
から成るサポート材制御ステップと、
前記モデル材吐出ノズルから前記モデル材を吐出させるステップと、
前記ローラで前記モデル材を平滑化させるステップと、
前記UVランプで前記モデル材に紫外光を照射させ硬化させるステップと、
から成るモデル材制御ステップと、
前記サポート材制御ステップと前記モデル材制御ステップにより1回の造形動作で1層分の前記サポート材および前記モデル材の積層造形を行い、前記モデル材と前記サポート材が互いの境界面で液状混合しないように造形物を造形することを特徴とする三次元造形方法。
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- 2014-02-18 JP JP2014028539A patent/JP2015150840A/ja active Pending
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