JP6380948B2 - Powder material supply device for 3D modeling equipment - Google Patents
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Description
本発明は、造形テーブル上に供給された層状の粉体材料に、該粉体材料を接合するバインダ液を吐出して形成した粉体材料の層を複数層積層することにより、造形対象となる三次元造形物を造形する三次元造形装置の、前記造形テーブルに粉体材料を層状に供給する粉体材料供給装置に関するものである。 The present invention becomes a modeling object by laminating a plurality of layers of powder material formed by discharging a binder liquid that joins the powder material to a layered powder material supplied on a modeling table. The present invention relates to a powder material supply device for supplying a powder material in a layered manner to the modeling table of a three-dimensional modeling apparatus that models a three-dimensional modeled object.
従来から、造形対象となる三次元の造形物を、水平な複数の断面により切断した断面形状を有する層を積層して造形する、いわゆるラピッドプロトタイピングと呼ばれる技術は広く知られている。
このラピッドプロトタイピングとしては、光硬化性樹脂にレーザを照射する光造形や、薄膜状のシートを接着して積層するシート積層造形、熱可塑性樹脂を押し出して積層する方式、粉体材料を赤外線レーザや電子線ビーム、サーマルヘッドなどにより焼結又は溶融する粉末焼結(溶融)造形、粉体材料をバインダ液で接合する粉体による造形等、種々の技術が存在する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique called rapid prototyping, in which a three-dimensional modeled object to be modeled is modeled by stacking layers having a cross-sectional shape cut by a plurality of horizontal cross sections, is widely known.
This rapid prototyping includes laser modeling for photo-curing resin, laser lamination modeling for laminating and laminating thin film sheets, a method for extruding and laminating thermoplastic resin, and infrared laser for powder material There are various techniques such as powder sintering (melting) modeling that is sintered or melted by an electron beam, a thermal head, or the like, and modeling by powder that joins a powder material with a binder liquid.
このうち、粉体による造形は、他の技術に比べて取り扱いが比較的容易であり、また比較的安価に三次元造形物を形成することができるという利点がある。
この粉体のよる造形としては、例えば特許文献1及び特許文献2に示すように、粉体材料を所定の層厚の層状として造形テーブルの上面に供給し、その層に対してインクジェットヘッド等によってバインダ液を吐出することにより三次元造形物の層の一部を形成し、その層を順次積層していくことにより三次元造形物を造形することが行われている。
Among these, modeling by powder has advantages that it is relatively easy to handle compared to other techniques and that a three-dimensional model can be formed at a relatively low cost.
As modeling by this powder, for example, as shown in Patent Document 1 and
このような粉体による造形を行う三次元造形装置においては、前記造形テーブルへの粉体材料の供給は粉体材料供給装置(いわゆるリコーター)によって行う一方、造形テーブル上に供給された粉体材料に対して、バインダ液の吐出する場合はバインダ液供給装置によって行うのが通常である。
このような構成の三次元造形装置によって三次元造形物の造形を行うに際しては、まず粉体材料供給装置を直線状に移動させて造形テーブル上に、所定の層厚の粉体材料の層を形成した後、前記バインダ液供給装置を移動させる。その後、バインダ液を造形テーブル上の粉体材料に向けて吐出させることにより、その層において三次元造形物に合わせた形状に粉体材料を結合、硬化させた、該三次元造形物の一部の層部分を含む粉体材料の層を形成する。
そして、前記三次元造形物の一部の層部分を含む粉体材料の層を一層形成した後、前記粉体材料供給装置を再度移動させて新たな粉体材料を、造形テーブル上、より具体的には直前に形成された粉体材料の層の上に供給して、所定の層厚に一様に拡げ、次の粉体材料の層の形成を開始する。
In the three-dimensional modeling apparatus that performs modeling with such powder, the powder material supplied to the modeling table is supplied to the modeling table by a powder material supply apparatus (so-called recoater). On the other hand, the binder liquid is usually discharged by a binder liquid supply device.
When modeling a three-dimensional structure using the three-dimensional modeling apparatus having such a configuration, first, the powder material supply device is moved linearly to form a layer of powder material of a predetermined layer thickness on the modeling table. After the formation, the binder liquid supply device is moved. After that, by discharging the binder liquid toward the powder material on the modeling table, a part of the three-dimensional structure is obtained by binding and curing the powder material in a shape that matches the three-dimensional structure in the layer. A layer of the powder material including the layer portion is formed.
Then, after forming a layer of the powder material including a part of the layer portion of the three-dimensional structure, the powder material supply device is moved again so that the new powder material is more specifically placed on the modeling table. Specifically, the powder material is supplied onto the powder material layer formed immediately before, and uniformly spread to a predetermined layer thickness, and the formation of the next powder material layer is started.
ところで、前記粉体材料供給装置は、前記粉体材料を造形テーブルに向けて排出する排出口が、第1層形成時は造形テーブルとの間に、第2層以降の形成時は既にバインダ液が塗布されて塗布部分が硬化した、一段下層の既設の粉体材料の層の上面との間に、所定の大きさの間隙が形成される高さに位置している。これにより、前記排出口から造形テーブルに向けて排出された粉体材料が前記間隙に充填され、粉体材料の層を形成することができる。
一方で、この種の三次元造形装置においては、前記粉体材料供給装置により前記造形テーブルに供給された粉体材料の層を予め定めた層厚に調整すると共に、該粉体材料の層の上面側を平坦にする必要がある。このとき、例えば、前記粉体材料供給装置に取付けられた、水平方向に延びるブレード等の平坦化部材を用い、該粉体材料の移動と共に該平坦化部材を移動させることにより、粉体材料の層の上面側を削り取りながら平坦にならすことが一般に行われている。
By the way, the powder material supply device is configured such that the discharge port for discharging the powder material toward the modeling table is between the modeling table when the first layer is formed and the binder liquid when the second layer and the subsequent layers are formed. Is applied at a height where a gap of a predetermined size is formed between the upper surface of the layer of the existing powder material in the lower layer where the coated portion is cured. Thereby, the powder material discharged | emitted toward the modeling table from the said discharge port is filled in the said gap | interval, and the layer of powder material can be formed.
On the other hand, in this type of three-dimensional modeling apparatus, the powder material layer supplied to the modeling table by the powder material supply apparatus is adjusted to a predetermined layer thickness, and the layer of the powder material is adjusted. It is necessary to flatten the upper surface side. At this time, for example, by using a flattening member such as a blade extending in the horizontal direction attached to the powder material supply apparatus, the powder material is moved along with the movement of the powder material. It is common practice to level the surface while scraping the top side of the layer.
例えば、前記粉体材料の層の層厚を0.3mmとするためには、通常、第1層形成時においては前記造形テーブル上に、第2層以降の形成時は一段下層の既設の粉体材料の層の上面に、それぞれ0.3mm以上、例えば1〜2mm程度の粉体材料の層を一旦形成する必要がある。
その後、前記ブレード等でその一旦形成した粉体材料の層の上面側を、粉体材料の層の層厚が0.3mmになるように削り取ると同時に平坦にならすことにより、所望の厚さの粉体材料の層が形成されることとなる。
For example, in order to set the layer thickness of the powder material to 0.3 mm, the existing powder is usually formed on the modeling table at the time of forming the first layer and one layer below at the time of forming the second and subsequent layers. It is necessary to once form a layer of powder material of 0.3 mm or more, for example, about 1 to 2 mm, on the upper surface of the body material layer.
Thereafter, the upper surface side of the powder material layer once formed with the blade or the like is scraped off so that the layer thickness of the powder material layer becomes 0.3 mm and flattened at the same time, so that the desired thickness is obtained. A layer of powder material will be formed.
このように、所望の層厚の粉体材料を形成するためには、その所望の厚さの数倍の厚さの粉体材料の層を一旦形成して、前記平坦化部材により余剰な粉体材料を除去する必要があるが、該平坦化部材は、前記粉体材料供給装置の移動と共に余剰な粉体材料を削り取る一方で、該粉体材料供給装置の移動中においては、その余剰な粉体材料を押しながら移動する。
即ち、前記粉体材料供給装置が前記造形テーブル上を1回移動する場合においては、前記平坦化部材は、該粉体材料供給装置における移動の始点から終点に至るまでの間、余剰な粉体材料を除去し且つ削り取った余剰な粉体材料を押しながら移動する。しかも、前記平坦化部材は、移動中は余剰な粉体材料を除去し続けるため、その余剰な粉体材料は該平坦化部材が移動するにつれて次第に増えていく。
Thus, in order to form a powder material having a desired layer thickness, a layer of powder material having a thickness several times the desired thickness is once formed, and excess powder is formed by the planarizing member. Although it is necessary to remove the body material, the flattening member scrapes off the excess powder material with the movement of the powder material supply device, while the excess material is removed during the movement of the powder material supply device. Move while pushing the powder material.
That is, when the powder material supply device moves once on the modeling table, the flattening member is an excess powder from the start point to the end point of movement in the powder material supply device. The material is removed and moved while pressing the excess powder material. Moreover, since the flattening member continues to remove excess powder material during movement, the surplus powder material gradually increases as the flattening member moves.
このとき、前記平坦化部材が大量の余剰な粉体材料を押しながら移動するようになると、その平坦化部材に大きな負荷が作用して該平坦化部材、さらにはその平坦化部材が取付けられている前記粉体材料供給装置が振動し始める。そして、その振動が粉体材料の層にも伝達し広がることにより、その振動による力が該粉体材料の層全体に対して応力として作用することとなる。
この結果、前記応力の影響により、前記平坦化部材により平坦化中の粉体材料の層のみならず、粉体材料の層において平坦化が完了した領域についても層厚が変化し、粉体材料の層の上面に凹凸が形成される可能性がある。このような粉体材料の層の凹凸は、三次元造形装置によって造形される三次元造形物の形状が不良となる原因になるだけでなく、強度も著しく低下させるため、粉体材料の層は所定の層厚で平坦化することが肝要である。
At this time, when the flattening member moves while pushing a large amount of excess powder material, a large load acts on the flattening member, and the flattening member and further the flattening member are attached. The powder material supply device is starting to vibrate. Then, the vibration is transmitted to the layer of the powder material and spreads, whereby the force due to the vibration acts as a stress on the entire layer of the powder material.
As a result, due to the influence of the stress, the layer thickness changes not only in the powder material layer being flattened by the flattening member, but also in a region where the flattening is completed in the powder material layer. Irregularities may be formed on the upper surface of this layer. Such irregularities in the layer of powder material not only cause the shape of the three-dimensional structure formed by the three-dimensional modeling apparatus to be defective, but also significantly reduce the strength. It is important to flatten with a predetermined layer thickness.
ここで、前記応力は、前記余剰な粉体材料が多くなるほど増大する傾向にある。また、前記粉体材料供給装置の移動速度が高いと、平坦化部材によって余剰な粉体材料が早く除去されて大量の余剰な粉体材料が発生し、また前記粉体材料供給装置の高速移動に伴う振動も加わるため、前記応力は、前記粉体材料供給装置の移動速度が高いほど増大する傾向ある。
そのため、三次元造形物を高精度で造形し、且つ現時点では造形速度が遅いとされている三次元造形装置の造形速度を向上させるためには、前記応力の発生を抑えるために前記余剰な粉体材料の管理が非常に重要である。
Here, the stress tends to increase as the surplus powder material increases. Further, when the moving speed of the powder material supply device is high, the excess powder material is quickly removed by the flattening member to generate a large amount of excess powder material, and the powder material supply device is moved at high speed. Since the vibration accompanying this is also applied, the stress tends to increase as the moving speed of the powder material supply device increases.
Therefore, in order to model a three-dimensional structure with high accuracy and improve the modeling speed of a three-dimensional modeling apparatus that is currently considered to have a low modeling speed, the excess powder is used to suppress the generation of the stress. The management of body materials is very important.
このような問題に鑑み、本発明の技術的課題は、粉体材料の層の凹凸の発生を抑止して、精度の高い造形物を従来よりも高速で造形することができる三次元造形装置の粉体材料供給装置を提供することにある。 In view of such problems, the technical problem of the present invention is that a three-dimensional modeling apparatus capable of suppressing the generation of irregularities in the layer of powder material and modeling a highly accurate model at a higher speed than before. It is to provide a powder material supply device.
前記課題を解決するため、本発明の三次元造形装置の粉体材料供給装置は、層状に供給された粉体材料を、造形対象となる三次元造形物の形状に合わせて結合させる動作を繰り返し、その粉体材料の層を順次積層することにより前記三次元造形物を造形する三次元造形装置における、前記粉体材料の層を積層する造形テーブルに粉体材料を層状に供給する、一方向に移動自在に形成された粉体材料供給装置であって、前記粉体材料供給装置は、前記造形テーブルに前記粉体材料を排出する排出口と、前記粉体材料供給装置が前記造形テーブルに粉体材料を供給する際の該粉体材料供給装置の移動方向において前記排出口よりも後ろ側に位置して、該排出口から前記造形テーブルに排出された粉体材料の層を、余剰な粉体材料を摺り切りながら予め定められた厚さに平坦化する平坦化部材と、前記平坦化部材により擦り切られた余剰な粉体材料を吸引する吸引ノズルを有する吸引装置と、を備えていることを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the powder material supply device of the three-dimensional modeling apparatus of the present invention repeats the operation of combining the powder material supplied in layers in accordance with the shape of the three-dimensional modeled object to be modeled. The powder material is supplied in a layered manner to the modeling table for stacking the powder material layers in the three-dimensional modeling apparatus for modeling the three-dimensional modeled object by sequentially stacking the powder material layers. The powder material supply device is movably formed on the molding table, wherein the powder material supply device discharges the powder material to the modeling table, and the powder material supply device is connected to the modeling table. A layer of powder material discharged from the discharge port to the modeling table is disposed on the rear side in the moving direction of the powder material supply device when supplying the powder material. While grinding the powder material And a suction device having a suction nozzle for sucking excess powder material scraped off by the flattening member. It is.
本発明においては、前記吸引装置は、前記吸引ノズルが、前記平坦化部材における前記排出口側に配設されているものとすることができる。 In the present invention, the suction device may be configured such that the suction nozzle is disposed on the discharge port side of the flattening member.
また、本発明においては、前記平坦化部材は、前記粉体材料の層における余剰な粉体材料を摺り切りながらその擦り切った余剰な粉体材料を上面側に堆積させる、前記排出口側の水平方向に延びる板状部材を備えていて、前記吸引装置の吸引ノズルは、該板状部材の上面側に堆積した余剰な粉体材料を吸引可能な位置に配設されているものとすることができる。 In the present invention, the planarizing member is configured to deposit the surplus powder material on the upper surface side while scraping off the surplus powder material in the powder material layer. A plate-like member extending in the horizontal direction is provided, and the suction nozzle of the suction device is disposed at a position where the excess powder material deposited on the upper surface side of the plate-like member can be sucked. Can do.
さらに、本発明においては、前記吸引装置は、前記排出口から排出させた粉体材料の量と、前記粉体材料の層を形成するのに必要な粉体材料の量とに基づいて余剰な粉体材料に対する吸引力を調整する調整装置を備えているものとすることができる。 Further, in the present invention, the suction device is based on the amount of the powder material discharged from the discharge port and the amount of the powder material necessary for forming the layer of the powder material. An adjusting device for adjusting the suction force with respect to the powder material can be provided.
また、本発明においては、前記粉体材料供給装置は、前記吸引装置が吸引した余剰な粉体材料を循環させて、前記排出口から再度排出可能であるものとすることができる。 Moreover, in this invention, the said powder material supply apparatus circulates the excess powder material which the said suction device attracted | sucked, and shall be able to discharge | emit again from the said discharge port.
本発明によれば、平坦化部材により擦り切られた余剰な粉体材料を吸引する吸引ノズルを有する吸引装置を備えているため、前記平坦化部材に余剰な粉体材料が大量に溜まることがない。そのため、大量の余剰な粉体材料に起因する、平坦化部材や粉体材料供給装置の振動の発生を防止することができ、これにより、該粉体材料の層に凹凸が形成されることを抑止して、所定の層厚の粉体材料を安定的且つ確実に形成することができる。
また、前記吸引装置により平坦化部材が除去した余剰な粉体材料が大量に存在する状態が常時回避されるため、粉体材料供給装置を高速で移動させても、その高速移動が粉体材料の層に与える影響を最小限に抑えることができ、これにより、粉体材料の層を従来よりも高速で造形テーブル上、又は既設の粉体材料の上面に形成することができ、三次元造形物の造形の高速化を図ることができる。
この結果、粉体材料の層の凹凸の発生を抑止して、精度の高い造形物を従来よりも高速で造形することが可能となる。
According to the present invention, since the suction device having the suction nozzle that sucks the surplus powder material scraped off by the flattening member is provided, a large amount of surplus powder material can accumulate in the flattening member. Absent. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of vibrations in the flattening member and the powder material supply device due to a large amount of excess powder material, thereby forming irregularities in the powder material layer. The powder material having a predetermined layer thickness can be stably and reliably formed.
In addition, since a state where a large amount of excess powder material removed by the flattening member by the suction device is always avoided, even if the powder material supply device is moved at a high speed, the high-speed movement is the powder material. As a result, the layer of the powder material can be formed on the modeling table or on the upper surface of the existing powder material at a higher speed than the conventional one. It is possible to speed up the modeling of objects.
As a result, it is possible to suppress the generation of irregularities in the layer of the powder material and to form a highly accurate modeled object at a higher speed than before.
図1〜図4は、本発明に係る三次元造形装置の粉体材料供給装置の一実施の形態を示すもので、図1はこの第1の実施の形態の粉体材料供給装置を用いた三次元造形装置の一例を示している。
この三次元造形装置1は、層状に供給された粉体材料2に、該粉体材料2を結合させるバインダ液を供給すると共に、該バインダ液が供給された部分の粉体材料2を結合させる動作を繰り返して、その粉体材料の層4を順次積層することにより三次元造形物を造形するものである。
具体的に、前記三次元造形装置1は、三次元造形物(以下、「造形物」という。)を形成する粉体材料2が層状に積層される単一の造形テーブル5と、該造形テーブル5の上面5aに前記粉体材料の層4を形成する粉体材料供給装置7と、前記造形テーブル5の上面5aに供給された粉体材料2に対して該粉体材料2を結合させる前記バインダ液を吐出するバインダ液供給装置8とをそれぞれ有している。
図1及び図2中の符号16は、三次元造形装置1の筐体である。
1 to 4 show an embodiment of a powder material supply device of a three-dimensional modeling apparatus according to the present invention, and FIG. 1 uses the powder material supply device of the first embodiment. An example of a three-dimensional modeling apparatus is shown.
The three-dimensional modeling apparatus 1 supplies a binder liquid that binds the
Specifically, the three-dimensional modeling apparatus 1 includes a single modeling table 5 in which
なお、造形対象の造形物の一部の層部分が造形された前記粉体材料の層4の形成は、図示しない電子計算機に入力された造形対象となる造形物のデータ(例えば、STL(Standard Triangulated Language)ファイル形式のデータまたは、そのSTLファイルに基いて作られたスライス(輪切り)データ))に基づいて制御され、造形物の形状に合わせて粉体材料2の造形テーブル5への供給及びバインダ液の吐出が行われる。
The formation of the layer 4 of the powder material in which a part of the layer of the modeling object to be modeled is modeled is data of the modeling object to be modeled (for example, STL (Standard) (Triangulated Language) file format data or slice data created based on the STL file)), and supply of the
前記造形テーブル5は、平坦且つ水平な上面5aを有していて、該上面5aが前記粉体材料の層4の層厚に応じて、水平な状態を維持したまま鉛直方向に昇降自在となっている。
また、この造形テーブル5の上面5aは、前記粉体材料供給装置7及びバインダ液供給装置8の後述する移動方向と直交する方向(この実施の形態の場合、三次元造形装置1の左右方向)に長い、平面視略矩形状に形成されている。
The modeling table 5 has a flat and horizontal
Further, the
さらに、前記造形テーブル5は、該造形テーブル5の正面側(三次元造形装置1の前側)及び背面側(三次元造形装置1の後側)、左右両面側の四方を取り囲む平面視矩形枠状に形成された、鉛直方向に延びる筒状部材9内に収容されている。そして、前記造形テーブル5の上面5aに前記粉体材料の層4が1層形成されて、その1層の粉体材料の層4に対するバインダ液の吐出が終了するたびに、該造形テーブル5がこの筒状部材9内を降下する構成となっている。
したがって、造形対象となる造形物は、最終的には、この筒状部材9内に、前記バインダ液によって結合されていない粉体材料2と共に収容された状態で造形が完了することとなる。
Further, the modeling table 5 has a rectangular frame shape in plan view that surrounds the front side (the front side of the 3D modeling apparatus 1), the back side (the rear side of the 3D modeling apparatus 1), and the left and right sides of the modeling table 5. It is accommodated in the
Therefore, the modeling object to be modeled is finally modeled in a state where it is accommodated in the
なお、前記造形テーブル5には、該造形テーブル5を鉛直方向に昇降させる図示しない造形テーブル用昇降装置が取付けられている。
この造形テーブル用昇降装置としては、安定的な昇降及び精密な位置制御を行うことができる構成であれば任意の構成を用いることができる。例えば、鉛直方向に延びるねじ軸と、該ねじ軸の回転によりそのねじ軸の外周面を軸線方向に移動するナットを有するボールねじを用いることができる。即ち、前記ねじ軸の上端部を前記造形テーブル5の下面に連結すると共に、前記ナットを位置不動の基台に固定し、電動モータ等で該ねじ軸を回転させることにより、そのねじ軸を昇降させて前記造形テーブル5を昇降させる構成とすることができる。
あるいは、鉛直方向にチェーンが移動するチェーンコンベアを設けて、該チェーンコンベアのチェーンの移動によって前記造形テーブル5を昇降させる構造であってもよい。
さらには、ピストンが鉛直方向に上下動する流体圧シリンダを用いて、該流体圧シリンダのピストンロッドの先端を造形テーブルの下面に連結し、前記ピストンを移動させることにより造形テーブル5を昇降させることができる。
また、前記造形テーブル5の昇降は、ガイドレールによって鉛直方向に案内させた状態で行わせることが好ましく、この場合においては、造形テーブル5を滑らかに昇降させるため、円柱状や球状の転動子を有するリニアガイドを用いることができる。
The modeling table 5 is provided with a modeling table elevating device (not shown) for elevating the modeling table 5 in the vertical direction.
Any configuration can be used as the modeling table lifting device as long as it can perform stable lifting and precise position control. For example, a ball screw having a screw shaft extending in the vertical direction and a nut that moves the outer peripheral surface of the screw shaft in the axial direction by rotation of the screw shaft can be used. That is, the upper end portion of the screw shaft is connected to the lower surface of the modeling table 5, the nut is fixed to a position-immovable base, and the screw shaft is rotated by an electric motor or the like, thereby raising and lowering the screw shaft. The modeling table 5 can be lifted and lowered.
Alternatively, a structure in which a chain conveyor in which the chain moves in the vertical direction is provided and the modeling table 5 is moved up and down by movement of the chain of the chain conveyor may be employed.
Furthermore, using the fluid pressure cylinder in which the piston moves up and down in the vertical direction, the tip of the piston rod of the fluid pressure cylinder is connected to the lower surface of the modeling table, and the modeling table 5 is moved up and down by moving the piston. Can do.
Further, it is preferable that the modeling table 5 is lifted and lowered in a state of being guided in the vertical direction by the guide rail. In this case, in order to smoothly lift the modeling table 5, a cylindrical or spherical rolling element is used. Can be used.
前記バインダ液供給装置8は、三次元造形装置1の前後方向(前記造形テーブル5の上面5aの短手方向と略平行な方向)及び左右方向(前記造形テーブル5の上面5aの長手方向と略平行な方向)に、それぞれ直線的に移動自在となっている。
具体的に、前記バインダ液供給装置8は、前記バインダ液を造形テーブル5の上面5aに供給された粉体材料2に向けて吐出するインクジェットヘッドをそれぞれ備えていて、三次元造形装置1の左右方向に移動することにより、バインダ吐出用のノズルから、最大で前記造形テーブル5の長手方向の全長にわたってバインダ液を吐出することができる構成となっている。
The binder
Specifically, the binder
なお、前記バインダ液供給装置8には、該バインダ液供給装置8を前記三次元造形装置1の前後方向及び左右方向に移動させるバインダ液供給装置用の移動装置11が取付けられている。
前記移動装置11は、前記造形テーブル5の長手方向の両端側において該造形テーブル5を挟むように設けられ、且つ前記三次元造形装置1の前後方向に水平かつ相互に平行に延びる左右一対のガイドレール12,12と、これらの一対のガイドレール12,12の間に架け渡され、且つこれらの一対のガイドレール12,12上を前記三次元造形装置1の前後方向移動に自在に設けられた、前後方向移動部材14とを備えている。
さらに、この前後方向移動部材14には、前記三次元造形装置1の左右方向に移動自在に取付けられた左右方向移動部材15を備えていて、この左右方向移動部材15に前記バインダ液供給装置8が取付けられている。
この実施の形態においては、前記バインダ液供給装置8は、前記造形テーブル5よりも、該造形テーブル5の短手方向の前記三次元造形装置1の後側(背面側)の位置を原点位置としている。したがって、前記バインダ液供給装置8は、前記粉体材料供給装置7が造形テーブル5に向けて粉体材料2を供給する際には、基本的に前記原点位置に待機し、粉体材料供給装置7による一層の粉体材料の層4の形成が終了した場合には、前記造形テーブル5の短手方向の前記三次元造形装置1の前側(正面側)及び左右方向に移動しながら前記バインダ液を該造形テーブル5上の粉体材料の層4に吐出、供給する。そして、前記バインダ液供給装置8は、その一層の粉体材料の層4に対するバインダ液の吐出が終了した場合には、前記原点位置に戻ることとなる。
The binder
The moving device 11 is provided so as to sandwich the modeling table 5 at both ends in the longitudinal direction of the modeling table 5 and is a pair of left and right guides extending horizontally and parallel to each other in the front-rear direction of the three-dimensional modeling device 1. Between the
Further, the front-rear
In this embodiment, the binder
さらに、前記バインダ液供給装置8におけるバインダ液の吐出量は、バインダ液の種類や、1回の吐出でどの程度の大きさの粉体材料2を固めるかによって異なるが、本発明においては、1pl〜200plとすることができ、さらに好ましくは10pl〜150pl、より好ましくは30pl〜100plである。
さらに、前記インジェットヘッドにおける吐出機構としては、ピエゾ型やサーマル型等の公知の機構を用いることができる。
Further, the discharge amount of the binder liquid in the binder
Further, as a discharge mechanism in the inject head, a known mechanism such as a piezo type or a thermal type can be used.
また、本発明において使用される前記バインダ液は、粉体材料の種類に応じて自由に変えることが可能であるが、例えば粉体材料が石膏や澱粉の場合には水を主にした液体を用いることができ、また、通常のインクジェットプリンタで使われる種々のバインダ液を使うこともできる。この時、染料や顔料を使用してバインダを染色することもできる。
前記バインダ液として使用するものとしては、例えば、有機エステル、フルフリルアルコール、ポリイソシアネート、あるいはポリイソシアネートと3級アミン類とを混ぜたもの等が挙げられる。また、フルフリルアルコールとホルムアルデヒドとを混ぜたもの、場合によってはこれらのフルフリルアルコールとホルムアルデヒドとに尿素を混ぜたものを用いることができる。
The binder liquid used in the present invention can be freely changed according to the type of the powder material. For example, when the powder material is gypsum or starch, a liquid mainly composed of water is used. It is also possible to use various binder liquids used in ordinary ink jet printers. At this time, the binder can be dyed using a dye or a pigment.
Examples of the binder liquid that can be used include organic esters, furfuryl alcohol, polyisocyanates, and mixtures of polyisocyanates and tertiary amines. Further, a mixture of furfuryl alcohol and formaldehyde, and in some cases, a mixture of these furfuryl alcohol and formaldehyde with urea can be used.
一方、前記粉体材料供給装置7は、一方向(この実施の形態の場合は三次元造形装置1の前後方向(前記造形テーブル5の上面5aの短手方向と略平行な方向))に直線的に前後進自在に形成されたものである。そして、移動しながら前記粉体材料2を所定の供給幅で前記造形テーブル5に向けて供給自在となっている。
この粉体材料供給装置7は、前記造形テーブル5の上面5aの長手方向の長さとほぼ同じ幅で粉体材料2を供給することが可能となっていて、この粉体材料供給装置7が造形テーブル5の上面5aの短手方向に直線的に1回移動することにより、該造形テーブル5の上面5aのほぼ全面に粉体材料2を供給することが可能となっている。この実施の形態においては、前記粉体材料供給装置7が前進した場合(即ち、三次元造形装置1の後方向に移動した場合)に前記粉体材料2を前記造形テーブル5に向けて供給する構成となっている。
On the other hand, the powder
The powder
なお、本発明において、前記粉体材料供給装置により造形テーブルに供給する粉体材料としては、例えば有機樹脂、金属、セラミック、澱粉、ガラス粉末などが挙げられる。
具体的には、ポリスチレン樹脂、ナイロン(ポリアミド)樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル(PMMA(ポリメタクリル酸メチル))樹脂、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂、ガラスフィラーの入った有機樹脂、カーボンファイバーの入った有機樹脂、微粒状ワックス、鋳物砂、珪酸アルミニウム、石膏、澱粉、石英、Ti6Al4V、AlSi12、AlSi10Mg、コバルトクロム合金、ニッケル合金、ステンレス合金、鉄、鋼等を用いることができる。
また、前記粉体材料の粒径は、形成される粉体材料の層の層厚より小さければ制限はないが、1μm〜300μm程度とすることができ、さらに好ましくは10μm〜200μm、より好ましくは50〜150μmである。このとき、粉体材料については、複数の異なる粒径のものを用いることができ、それらの粒径が異なる粉体材料を混在させて使用してもよい。例えば、150〜300μmの粉体材料と、10〜50μmの粉体材料とを混在させた状態で用いることができる。
さらに、本発明において、前記粉体材料供給装置が、前記造形テーブルの上面に供給する粉体材料の層厚については、造形対象となる造形物に応じて異なる。その造形物が鋳造や大型のケース備品のような非常に大きなものであればが、0.15〜0.5mm程度とすることができ、さらに好ましくは0.2〜0.4mm、より好ましくは0.25〜0.35mmである。前記造形物が一般的な工業製品であれば、0.05〜0.2mm程度とすることができ、さらに好ましくは0.075〜0.15mm程度とすることができる。小型の工業製品、例えばコネクタ等の小さなものであれば、0,01〜0.1mm程度とすることができ、さらに好ましくは0.025〜0.075mm程度とすることができる。
In the present invention, examples of the powder material supplied to the modeling table by the powder material supply device include organic resin, metal, ceramic, starch, and glass powder.
Specifically, polystyrene resin, nylon (polyamide) resin, polycarbonate resin, acrylic (PMMA (polymethyl methacrylate)) resin, PEEK (polyether ether ketone) resin, organic resin containing glass filler, carbon fiber Use organic resin, finely divided wax, foundry sand, aluminum silicate, gypsum, starch, quartz, Ti 6 Al 4 V, AlSi 12 , AlSi 10 Mg, cobalt chromium alloy, nickel alloy, stainless alloy, iron, steel, etc. Can do.
The particle size of the powder material is not limited as long as it is smaller than the thickness of the layer of the powder material to be formed, but can be about 1 μm to 300 μm, more preferably 10 μm to 200 μm, more preferably 50-150 μm. At this time, powder materials having a plurality of different particle diameters can be used, and powder materials having different particle diameters may be mixed and used. For example, it can be used in a state where a powder material of 150 to 300 μm and a powder material of 10 to 50 μm are mixed.
Furthermore, in the present invention, the layer thickness of the powder material that the powder material supply device supplies to the upper surface of the modeling table differs depending on the modeled object to be modeled. If the shaped object is very large such as casting or large case fixture, it can be about 0.15 to 0.5 mm, more preferably 0.2 to 0.4 mm, more preferably It is 0.25 to 0.35 mm. If the shaped article is a general industrial product, it can be about 0.05 to 0.2 mm, more preferably about 0.075 to 0.15 mm. If it is a small industrial product, for example, a small thing such as a connector, it can be about 0.01 to 0.1 mm, more preferably about 0.025 to 0.075 mm.
具体的に、前記粉体材料供給装置7は、前記粉体材料2を貯蔵するタンク部21と、該タンク部21の下端側に設けられ、タンク部21内の粉体材料2を前記造形テーブル5に向けて排出する排出口22を備えた、前記タンク部21から略鉛直下方向に延びる排出ノズル23とを備えている。
さらに、前記粉体材料供給装置7は、前記排出ノズル23の排出口22から前記造形テーブル5に向けて排出された粉体材料2により形成された粉体材料の層4を、予め定めた層厚に調整し且つその粉体材料の層4の上面の平坦にする平坦化部材24を有している。
Specifically, the powder
Furthermore, the powder
なお、前記粉体材料供給装置7は、該粉体材料供給装置7を前記三次元造形装置1の前後方向に移動させる粉体材料供給装置用の移動装置26が取付けられている。
前記移動装置26は、左右一対のガイドレール27,27と、これらの一対のガイドレール27,27を前記三次元造形装置1の前後方向に移動自在の移動部材28とを有していて、前記第1の粉体材料供給装置7は、その長手方向(X軸方向)の両端部がこの移動部材28,28に固定されている。
この実施の形態においては、前記粉体材料供給装置7は、前記造形テーブル5よりも、該造形テーブル5の短手方向の前記三次元造形装置1の前側(正面側)を原点位置としている。そして、前記粉体材料供給装置7は、前記原点位置から造形テーブル5の短手方向の前記三次元造形装置1の後側(背面側)に移動する際に一層分の粉体材料の供給を行って、供給が終了した時点で前記原点位置に即時に移動すると共に、前記バインダ液供給装置8によるバインダ液の吐出、供給が終了するまで該原点位置で待機するようになっている。
The powder
The moving
In this embodiment, the powder
前記排出ノズル23は、前記タンク部21から略鉛直下方向に延びるもので、前記粉体材料2をほぼ鉛直に落下させることが可能となっている。
また、この排出ノズル23は、その先端部(即ち下端部)23aが、前記テーブル5の上面5aとの間に、形成すべき粉体材料の層4の層厚よりも十分に大きい距離が確保される位置まで延びている。例えば、層厚が0.3mmの粉体材料の層4を形成する場合には、前記排出ノズル23の先端部23aと前記テーブル5の上面5aとの間の隙間は、少なくとも0.3mm以上、好ましくは1〜3mm程度の距離を確保することが好ましい。
また、前記排出ノズル23は、前記タンク部21からの粉体材料2の排出とその排出の停止を制御する制御手段を備えていることが好ましい。この制御手段としては、前記排出ノズル23における粉体材料2の流路を開閉する開閉弁等の各種弁や、前記排出孔22の孔径を粉体材料2の粒径とほぼ同径あるいはわずかに大径として、該排出ノズル23に振動を加えた場合にのみ該粉体材料2がその排出ノズル23から排出される構成とする等、任意の手段を用いることができる。なお、この制御手段については、前記排出ノズルの先端部や基端部に設けることができ、あるいは該排出ノズルの基端側における前記タンク部21との間に設けてもよい。
The
In addition, the
The
さらに、前記平坦化部材24は、前記排出ノズル23の排出口からテーブル5に向けて排出された粉体材料2、より厳密には、第1層形成時は造形テーブル5の上面5a上に、第2層以降の形成時は既にバインダ液が吐出、供給が終了した、一段下層の既設の粉体材料の層4の上面に排出された粉体材料2からなる粉体材料の層4について、余剰な粉体材料31を除去することにより、予め定められた層厚に調整し且つ上面を平坦にする平坦化を行うものである。
具体的に、前記平坦化部材24は、前記粉体材料供給装置7が前記造形テーブル5に粉体材料2を供給する際の該粉体材料供給装置7の移動方向(即ち、前進する方向)において、前記排出口22よりも後ろ側に位置している。そして、前記排出口22から前記造形テーブル5に排出された粉体材料の層4について、余剰な粉体材料31を摺り切りながら予め定められた厚さに平坦化することが可能となっている。
なお、この実施の形態においては、前記平坦化部材24は、前記排出ノズル23の排出口22との間に一定の距離が形成された状態で離間された構成となっている。
Further, the flattening
Specifically, the flattening
In this embodiment, the flattening
また、この実施の形態においては、図2及び図3に示すように、前記平坦化部材24は、先端部(最も排出口側に位置する部分)24aが、前記排出口22側に行くにしたがって次第に先細りとなる、断面略三角形状に形成されていると共に、該先端部24aがこの平坦化部材24において最も下方側に位置した状態に維持されている。そして、この先端部24aにおいて前記粉体材料の層4の余剰な粉体材料31を摺り切ると共に、その余剰な粉体材料31を上面側の傾斜面24bに載せて堆積させることが可能となっている。
さらに、前記平坦化部材24の先端部24aは、前記テーブル5の上面5aとの間の隙間が前記粉体材料の層4を予め定められた層厚にするために必要な距離となるように、その鉛直方向の位置が設定されている。例えば、層厚が0.3mmの粉体材料の層4を形成する場合には、粉体材料2の粒径にもよるが、前記平坦化部材24の先端部24aと前記テーブル5の上面5aとの間の隙間は0.3mm程度の距離とする必要がある。
なお、前記平坦化部材24は、前記粉体材料供給装置7の長手方向の全長にわたって延びていて、図示しない取付部材により、該粉体材料供給装置7のタンク部21を形成するケーシング7aに位置不動に取付けられていて、この粉体材料供給装置7の移動に伴って移動するようになっている。
Further, in this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the flattening
Further, the gap between the
The flattening
また、図3に示すように、前記平坦化部材24の先端部24aには、前記排出口22側の水平方向に延びる板状部材35が突設されていて、粉体材料の層4における余剰な粉体材料31をより効率的に摺り切り、また、より多くの量の余剰な粉体材料31を堆積させることが可能となっている。
この板状部材35は、前記粉体材料供給装置7の前進に伴う前記平坦化部材24の先端部24a方向への移動により、前記粉体材料の層4の上部に存在する、該粉体材料の層4における余剰な粉体材料31を摺り切りながら、その擦り切った余剰な粉体材料31を上面側に堆積させるものである。
前記板状部材35は、金属や硬質の樹脂等の剛性の高い素材により形成された、平坦な板面を有する板体状のもので、前記平坦化部材24の長手方向とほぼ同じ長手方向長さを有している。そして、この板状部材35は、板面が鉛直方向を向いた状態、即ち、板面が水平方向に延びた状態で前記平坦化部材24の先端部24aに固定されている。
Further, as shown in FIG. 3, a plate-
The plate-
The plate-
ところで、図2及び図4に示すように、前記粉体材料供給装置7は、前記平坦化部材24により擦り切られた余剰な粉体材料31を吸引する吸引ノズル41を有する、吸引装置40を備えている。
この吸引装置40は、前記平坦化部材24及び該平坦化部材24の先端部24aに取付けられた板状部材35の上面に堆積している余剰な粉体材料31を前記吸引ノズル41から吸引し、その余剰な粉体材料31を前記平坦化部材24や板状部材35から除去するものある。
具体的に、前記吸引装置40は、余剰な粉体材料31を吸引する吸引ノズル41と、吸引力を発生させるコンプレッサー等の圧縮機や真空ポンプ等の吸引手段42と、前記吸引ノズル41と該吸引手段42との間を連通させて、吸引手段42が発生させた吸引力により前記吸引ノズル41が吸引した余剰な粉体材料31を搬送する配管43とを備えている。
By the way, as shown in FIGS. 2 and 4, the powder
The
Specifically, the
この実施の形態においては、前記吸引装置40は、前記吸引ノズル41が、前記平坦化部材24における前記排出口22側、さらに具体的には、前記平坦化部材24の上面側の傾斜面24bに沿うように設置されている。また、前記吸引ノズル41は、該吸引ノズル41の先端部に形成されている吸引口41aが、前記平坦化部材24の先端部24aの近傍であって、前記板状部材35の上面側に堆積した余剰な粉体材料31を吸引自在である位置に臨むように前記平坦化部材24に設置されている。
In this embodiment, the
また、前記吸引装置40は、前記排出口22から排出させた粉体材料2の量と、前記粉体材料の層4を形成するのに必要な粉体材料2の量とに基づいて余剰な粉体材料31の吸引力を調整する調整装置45を備えている。
前記調整装置45を設けたのは、粉体材料供給装置7が造形テーブル5に向けて供給した粉体材料の層4を、予め定めた層厚に安定的に形成することができるようにするためである。
即ち、造形テーブル5に供給した粉体材料2により形成した粉体材料の層4を、予め定めた層厚に確実に調整するための要件の一つとしては、前記排出ノズル23の排出口22から排出される粉体材料2の量Aと、あらかじめ定めた層厚の前記粉体材料の層4を形成するのに必要な粉体材料2の量Bと、前記吸引装置40の吸引ノズル41から吸引される余剰な粉体材料31との量Cとについて、A−B=Cの関係が常時満たされることが必要である。
そのため、この実施の形態においては、そこで、前記A−B=Cの関係を常に維持することができるように、前記吸引装置40に余剰な粉体材料31の吸引力を調整する調整装置45を設けて、余剰な粉体材料31を適正な量だけ吸引して、予め定めた層厚の前記粉体材料の層4が安定的に形成することができるようにしている。また、このようにすることにより、造形対象の造形物の造形に際して、粉体材料2の使用量の適切な管理を行うことができ、粉体材料の無駄を抑えることも可能である。
前記調整装置としては、例えば流量調整弁や圧力調整弁等を用いることができる。あるいは、前記吸引手段42の出力(吸引力)を調整する機能を前記調整装置としてもよい。
Further, the
The
That is, one of the requirements for reliably adjusting the powder material layer 4 formed by the
Therefore, in this embodiment, an adjusting
As the adjusting device, for example, a flow rate adjusting valve or a pressure adjusting valve can be used. Alternatively, the adjustment device may have a function of adjusting the output (suction force) of the suction means 42.
なお、前記粉体材料供給装置7においては、前記A−B=Cの関係を満たす状態をより安定的に維持することができるようにするため、前記排出ノズル23の位置(高さ)調整手段や、前記排出口22から排出される粉体材料2の量を調整する排出量調整手段、前記吸引ノズル41の位置調整手段を設けてもよく、これらの調整手段により、粉体材料の粒径や特性、造形対象の造形物の種類や用途、造形の精度や、粉体材料供給装置7の移動速度等の条件に応じた、調整を行うことができるようにすることが好ましい。
In the powder
さらに、図4に示すように、前記粉体材料供給装置7は、前記吸引装置40が吸引した余剰な粉体材料を循環させて、前記排出口から再度排出可能な循環機構50を備えている。
この循環機構50は、上流側が前記吸引装置40が吸引した余剰な粉体材料31を一時貯蔵して前記タンク部21に供給するホッパー52と、これらの該ホッパー52とタンク部21との間を連通させる供給管53を備えている。
この実施の形態においては、前記循環機構50は、前記ホッパー52が、前記吸引装置40の前記吸引手段42と前記調整装置45とを連通させる配管43中に配設された構成となっていて、前記吸引手段42の吸引力により吸引された余剰な粉体材料31と、該余剰な粉体材料31と共に吸引された空気とが、前記ホッパー52に一旦収容される構成となっている。そして、これらの余剰な粉体材料31と共に吸引された空気とが、それらの密度の差異により分離されて、余剰な粉体材料については該ホッパー52内に収容される一方、空気については前記吸引手段42によりそのまま吸引されて外気に放出されるようになっている。これにより、吸引装置40が吸引した余剰な粉体材料31を再利用することができるため、新たな粉体材料を前記タンク部に補給する必要が少なくなり、環境にやさしく、また造形物の造形コストも抑えることができる。
Further, as shown in FIG. 4, the powder
This circulation mechanism 50 includes a
In this embodiment, the circulation mechanism 50 has a configuration in which the
前記構成を有する粉体材料供給装置7は、前記平坦化部材24により擦り切られた余剰な粉体材料31を吸引する吸引ノズル41を有する吸引装置40を備えているため、前記平坦化部材に余剰な粉体材料31が大量に溜まることがない。
そのため、従来発生していた、大量の余剰な粉体材料31に起因する、平坦化部材24や粉体材料供給装置7自体の振動の発生を防止することができ、これにより、該粉体材料の層4に凹凸が形成されることを抑止して、所定の層厚の粉体材料の層4を安定的且つ確実に形成することが可能となる。
The powder
Therefore, it is possible to prevent the occurrence of vibration of the flattening
また、前記吸引装置40により、前記平坦化部材24の前進方向側に、該平坦化部材24が除去した余剰な粉体材料31が大量に存在する状態が常時回避されるため、粉体材料供給装置7を高速で移動させても、その高速移動が粉体材料の層4に与える影響、即ち高速移動に伴う振動が、前記余剰な粉体材料31を通じて該粉体材料の層4に伝わることが防止されるため、粉体材料供給装置7を高速移動の影響を最小限に抑えることができる。
これにより、粉体材料の層4を従来よりも高速で造形テーブル上、又は既設の粉体材料の層の上面に形成することができ、造形物の造形の高速化を図ることができる。
In addition, since the
Accordingly, the powder material layer 4 can be formed on the modeling table or on the upper surface of the existing powder material layer at a higher speed than before, and the modeling can be speeded up.
したがって、前記構成を有する粉体材料供給装置7によれば、粉体材料の層4の凹凸の発生を抑止して、精度の高い造形物を従来よりも高速で造形することが可能となる。
Therefore, according to the powder
実施の形態においては、前記排出ノズル23と吸引装置40の吸引ノズル41とは、相互に分離した別体に形成された構成となっているが、例えば図5に示すように、平坦化部材24を排出ノズル23にできるだけ近接させた上で、該排出ノズル23と吸引ノズル41とが連結された構成とすることができる。これにより、前記排出ノズル23の排出口22と前記平坦化部材24との間の距離が小さくなり、且つ該平坦化部材24が擦り切った余剰な粉体材料31が吸引ノズル41から即時に吸引されるため、吸引装置40の吸引力が大きくなくても余剰な粉体材料31が大量に溜まる状態を安定的に抑えることができる。
なお、図5中の粉体材料供給装置の構成については、前記実施の形態と同様の符号を付して詳細な説明は省略する。
In the embodiment, the
In addition, about the structure of the powder material supply apparatus in FIG. 5, the code | symbol similar to the said embodiment is attached | subjected, and detailed description is abbreviate | omitted.
また、前記実施の形態においては、前記平坦化部材24は、前記粉体材料の層4上における余剰な粉体材料31を摺り切りながら、その擦り切った余剰な粉体材料31を上面側に堆積させる、前記排出口側の水平方向に延びる板状部材35を備えているが、この板状部材は必ずしも設ける必要はなく、省略してもよい。
In the above-described embodiment, the flattening
さらに、前記実施の形態においては、前記吸引装置40は、前記排出口22から排出させた粉体材料2の量と、前記粉体材料の層4を形成するのに必要な粉体材料2の量とに基づいて余剰な粉体材料31に対する吸引力を調整する調整装置45を備えているが、余剰な粉体材料のみを安定的に吸引でき且つ粉体材料の層を所定の層厚に形成することができれば、この調整装置は必ずしも設ける必要はない。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
また、前記実施の形態においては、前記粉体材料供給装置7は、前記循環機構50によって、前記吸引装置40の吸引ノズル41が吸引した余剰な粉体材料31を循環させて、前記排出口22から再度排出可能な構成となっているが、前記粉体材料供給装置は、必ずしもこのような構成とする必要はなく、吸引装置が吸引した余剰な粉体材料については循環させなくてもよい。
また、前記実施の形態では、前記循環機構50は、前記ホッパー52が、前記吸引装置40の前記吸引手段42と前記調整装置45とを連通させる配管43中に配設されていて、この前記ホッパー52内に、前記吸引手段42の吸引力により吸引された余剰な粉体材料31を収容させる構成となっていた。しかしながら、前記循環機構については、吸引装置により吸引した余剰な粉体材料を循環させて排出口から再度排出することができれば、必ずしもこのような構成である必要はなく、配管中にポンプ等の吸引手段を設けて、該吸引手段の背圧を利用して余剰の粉体材料をホッパーに圧送する構成等、任意の構成とすることができる。
In the embodiment, the powder
In the embodiment, the circulation mechanism 50 includes the
前記実施の形態においては、前記粉体材料供給装置7と前記バインダ液供給装置8とが別体となっているが、これらの粉体材料供給装置と前記バインダ液供給装置とは一体でああってもよい。
また、前記バインダ液供給装置8は、前記三次元造形装置1の前後方向及び左右方向に移動する構成となっていたが、このバインダ液供給装置は、前記造形テーブルの長手方向(三次元造形装置の左右方向)に延びて、造形テーブルの長手方向の全長にわたってバインダ液を一度に吐出することが可能なラインヘッド型のものを用いて、三次元造形装置の前後方向にのみ移動する構成としてもよい。
さらに、前記粉体材料供給装置は、三次元方向の前後方向に移動する際、即ち前進及び後進の両方において粉体材料を前記造形テーブルに排出する構成であってもよく、この場合には、前記平坦化部材及び吸引装置の吸引ノズルを、前進及び後進の両方において、粉体材料の層における余剰な粉体材料を摺り切り且つ吸引することができる位置に、それぞれ設ける必要がある。
In the above-described embodiment, the powder
Moreover, although the said binder
Furthermore, the powder material supply device may be configured to discharge the powder material to the modeling table when moving in the front-rear direction of the three-dimensional direction, that is, both forward and backward, in this case, It is necessary to provide the flattening member and the suction nozzle of the suction device respectively at positions where excess powder material in the powder material layer can be scraped and sucked in both forward and reverse.
前記実施の形態では、前記粉体材料2を造形テーブル5に向けて排出する排出口22は、前記排出ノズル23に設けられているが、粉体材料を確実に造形テーブルに向けて排出することができれば、このような排出ノズルを設けることなく、例えば粉体材料供給装置のタンク部の底部等に排出口を直接設けるようにしてもよい。
In the embodiment, the
前記実施の形態においては、前記平坦化部材24は、断面略三角形状に形成された構成のものを用いているが、この平坦化部材は、排出口から造形テーブルに排出された粉体材料の層を、余剰な粉体材料を摺り切りながら予め定められた厚さに平坦化することができれば、例えば板体状等の任意の構成のものを用いることができる。
In the above-described embodiment, the flattening
なお、前記実施の形態においては、粉体材料供給装置7から造形テーブル5上に供給した粉体材料の層4に対して、バインダ液供給装置8から吐出したバインダ液によって粉体材料を結合して造形物を形成する、いわゆるインクジェット式の三次元造形装置に係るものであった。
しかしながら、三次元造形装置としては、粉体材料を任意の手段で結合して造形を行うものであれば、例えば粉体材料を赤外線レーザや電子線ビーム、サーマルヘッドなどにより焼結又は溶融する粉末焼結(溶融)造形に係るものであってもよい。
あるいは、粉体材料供給装置によって造形テーブル上に粉体材料を供給して、その粉体材料に対して、インクジェットヘッド等によって造形物の形状に合わせて硬化阻害剤を吐出した後、硬化剤や該硬化剤と共に用いる添加剤を粉体材料に供給することにより、造形物の層を形成する手段を実施するための三次元造形装置であってもよい。
In the embodiment, the powder material is bonded to the powder material layer 4 supplied from the powder
However, as a three-dimensional modeling apparatus, for example, a powder that sinters or melts a powder material with an infrared laser, an electron beam beam, a thermal head, or the like as long as the powder material is combined by any means to perform modeling. It may be related to sintering (melting) modeling.
Alternatively, the powder material is supplied onto the modeling table by the powder material supply device, and the curing inhibitor is discharged to the powder material in accordance with the shape of the modeled object by an inkjet head or the like. It may be a three-dimensional modeling apparatus for implementing means for forming a layer of a modeled article by supplying an additive used together with the curing agent to the powder material.
1 三次元造形装置
2 粉体材料
4 粉体材料の層
5 造形テーブル
7 粉体材料供給装置
22 排出口
24 平坦化部材
31 余剰な粉体材料
35 板状部材
40 吸引装置
41 吸引ノズル
45 調整装置
50 循環機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Three-
Claims (4)
前記粉体材料供給装置は、
粉体材料を蓄えるタンク部と前記造形テーブルの上面に粉体材料を排出する排出口を備える排出ノズルと、
前記粉体材料供給装置が前記造形テーブルに粉体材料を供給する際の該粉体材料供給装置の移動方向において前記排出口よりも後ろ側に傾斜して取り付けられ、該排出口から前記造形テーブルに排出された粉体材料の層を、余剰な粉体材料を摺り切りながら予め定められた厚さに平坦化する平坦化部材と、
前記平坦化部材の上面側の傾斜面に沿うように配置され、前記平坦化部材により擦り切られた余剰な粉体材料を吸引する吸引ノズルを有する吸引装置と、
前記吸引装置の管路の途中に設けられ、前記粉体材料の排出量と前記粉体材料の前記造形テーブルにおける余剰な粉体材料の摺り切り後の積層量との差が前記吸引装置の吸引量となるように制御される調整装置と、
前記管路の前記調整装置の後段に設けられ、前記吸引装置によって吸引されて前記管路を移動する前記粉体材料を前記粉体材料供給装置の動作中に一時貯蔵し、その後前記タンク部に戻すホッパーと、を備え、
前記平坦化部材により擦り切られた余剰な粉体材料が、前記吸引装置によって吸引されて平坦化部材の前進方向側に余剰な粉体材料が大量に存在する状態が常時回避され、前記粉体材料供給装置を前記吸引装置が無い場合よりも高速で移動させても、前記粉体材料の層を前記造形テーブル上に形成できることを特徴とする三次元造形装置の粉体材料供給装置。 The tertiary that forms the three-dimensional structure by repeating the operation of combining the powder material supplied in layers according to the shape of the three-dimensional structure to be modeled, and sequentially laminating the layers of the powder material In the former modeling apparatus, a powder material supply apparatus that is formed so as to be movable in one direction, supplying the powder material in layers to a modeling table on which the layers of the powder material are stacked
The powder material supply device comprises:
A discharge nozzle provided with a tank part for storing the powder material and a discharge port for discharging the powder material on the upper surface of the modeling table;
When the powder material supply device supplies powder material to the modeling table, the powder material supply device is attached so as to be inclined rearward of the discharge port in the moving direction of the powder material supply device. A flattening member for flattening the layer of the powder material discharged to a predetermined thickness while scraping off excess powder material;
A suction device having a suction nozzle that is disposed along the inclined surface on the upper surface side of the flattening member and sucks excess powder material scraped off by the flattening member;
A difference between the discharge amount of the powder material and the stack amount of the powder material after surplus powder material is scraped off on the modeling table is provided in the middle of the pipe of the suction device. An adjustment device controlled to be a quantity;
The powder material, which is provided at the rear stage of the adjustment device of the pipeline and is sucked by the suction device and moves through the pipeline, is temporarily stored during the operation of the powder material supply device, and then stored in the tank unit. A hopper for returning,
The excessive powder material scraped off by the flattening member is always sucked by the suction device, and a state in which a large amount of excessive powder material is present on the advancing direction side of the flattening member is always avoided, and the powder be moved at a speed higher than without the material supply device the suction device, the powder material supply device of the three-dimensional modeling apparatus, characterized in that the layer can be formed on the concrete form table of the powder material.
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