JP6571380B2 - 3D modeling equipment - Google Patents
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Translated fromJapanese本発明は、三次元造形装置に関し、さらに詳細には、粉体を原料として三次元造形物を作製する三次元造形装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus, and more particularly to a three-dimensional modeling apparatus that produces a three-dimensional modeled object using powder as a raw material.
従来より、三次元造形物を作製する手法として、石膏パウダー(石膏粉末）や樹脂パウダー(樹脂粉末）などの粉体を原料として三次元造形物を作製する粉末固着積層方式（バインダージェッティング方式）が知られている。 Conventionally, as a method for producing a three-dimensional structure, a powder fixed lamination method (binder jetting method) for producing a three-dimensional structure using powders such as gypsum powder (gypsum powder) and resin powder (resin powder) as raw materials. It has been known.
この粉末固着積層方式による三次元造形装置とは、インクジェットヘッドから液体結合剤であるバインダーを各種の粉末に噴射し、当該粉末を一層ずつ固めて三次元造形物を作製するというものである。 The three-dimensional modeling apparatus based on this powder fixed lamination method is to spray a binder, which is a liquid binder, from an inkjet head onto various powders, and solidify the powder one by one to produce a three-dimensional modeled object.
より詳細には、粉末固着積層方式による三次元造形装置では、まず、三次元造形物を造形する造形槽に粉末材料を敷き詰めて所定の厚さの粉末層を形成する。 More specifically, in the three-dimensional modeling apparatus using the powder fixed lamination method, first, a powder material is spread in a modeling tank for modeling a three-dimensional modeled object to form a powder layer having a predetermined thickness.
次に、この粉末層に対して、三次元造形物の断面形状の画像データに基づいて、吐出ヘッド（インクジェットヘッド）から粉末材料を硬化するバインダーを吐出して、粉末層に当該画像データに基づく断面形状を形成する。 Next, based on the image data of the cross-sectional shape of the three-dimensional structure, a binder that cures the powder material is discharged from the discharge head (inkjet head) to the powder layer, and the powder layer is based on the image data. A cross-sectional shape is formed.
その後、断面形状が形成された粉末層上に所定の厚さの新たな粉末層を形成し、この粉末層に、形成した断面形状の次の断面形状を表す画像データに基づいて、吐出ヘッドからバインダーを吐出し、当該新たな粉末層に当該画像データに基づく断面形状を形成する。 Thereafter, a new powder layer having a predetermined thickness is formed on the powder layer on which the cross-sectional shape has been formed, and the powder layer is formed from the discharge head based on image data representing the next cross-sectional shape of the formed cross-sectional shape. A binder is discharged, and a cross-sectional shape based on the image data is formed on the new powder layer.
そして、こうした処理を繰り返し行い、全ての断面形状を表す画像データに基づく断面形状を順次形成することで、三次元造形物を作製することとなる。 Then, such a process is repeatedly performed to sequentially form cross-sectional shapes based on image data representing all cross-sectional shapes, thereby producing a three-dimensional structure.
ここで、上記した粉末固着積層方式による三次元造形装置としては、従来より以下に示すような二つのタイプの三次元造形装置が知られている。 Here, as a three-dimensional modeling apparatus using the above-described powder fixed lamination method, conventionally, two types of three-dimensional modeling apparatuses as shown below are known.
即ち、第１のタイプの三次元造形装置１００は、例えば、図１に示すように、固定系部材である基台部１０１にＸＹＺ直交座標系におけるＹ軸方向に沿って延長して配設された固定系のＹレール１０２上をＹ軸方向に往復移動可能な吐出ヘッド１０４と、基台部１０１にＸＹＺ直交座標系におけるＸ軸方向に沿って延長して配設されたＸレール１０６上をＸ軸方向に往復移動可能であるとともに底面がＺ軸方向に昇降可能な造形槽１０８と、Ｘレール１０６上をＸ軸方向に往復移動可能に造形槽１０８に隣接して配置されるとともに底面がＺ軸方向に昇降可能であって造形槽１０８へ供給する粉末材料を貯留した貯留槽１１０と、基台部１０１上に立ち上がり形成された一対のローラー支持部１１１により支持されて貯留槽１１０から造形槽１０８へ粉末材料を供給するとともに造形槽１０８へ供給された粉末材料を造形槽１０８内で敷き詰めて所定の厚さの粉末層を形成するためのローラー１１２とを有して構成されている。 That is, the first type three-
なお、造形槽１０８と貯留槽１１０との位置関係は、貯留槽１１０に対してＸ軸方向後方側に造形槽１０８が配置されている。 In addition, as for the positional relationship between the
以上の構成において、この三次元造形装置１００においては、図１に示す初期状態から、貯留槽１１０の内部に粉末材料を貯留した状態で底面を上昇させることにより、貯留槽１１０の内部に貯留された粉末材料を所定量だけ上昇させる。 In the above-described configuration, in the three-
次に、Ｘレール１０６上に配置された貯留槽１１０と造形槽１０８とを一体的にＸ軸方向の後方側から前方側に移動することにより、ローラー１１２が貯留槽１１０上を相対的にＸ軸方向の前方側から後方側に移動することになり、これにより貯留槽１１０より上昇された所定量の粉末材料は、造形槽１０８に供給される。 Next, the
さらに、Ｘレール１０６上に配置された貯留槽１１０と造形槽１０８とを一体的にＸ軸方向の後方側から前方側に移動することにより、ローラー１１２が造形槽１０８上を相対的にＸ軸方向の前方側から後方側に移動することになり、造形槽１０８へ供給された粉末材料は造形槽１０８内に敷き詰められて所定の厚さの粉末層が形成される。なお、この際に、造形槽１０８の底面は、予め設定された位置まで上昇するように制御される。 Further, the
上記のようにして造形槽１０８内に粉末層を形成した後に、Ｘレール１０６上に配置された造形槽１０８をＸ軸方向の前方側から後方側に移動して、吐出ヘッド１０４の下方の所定の位置に配置する。 After forming the powder layer in the
それから、三次元造形物の断面形状の画像データに基づいて、Ｘレール１０６上に配置された造形槽１０８をＸ軸方向の前方側から後方側に移動するとともに吐出ヘッド１０４をＹ軸方向に移動しながら、造形槽１０８に形成された粉末層に対して吐出ヘッド１０４から粉末材料を硬化するバインダーを吐出する。このバインダーの吐出が終了すると、Ｘレール１０６上に配置された貯留槽１１０と造形槽１０８とをＸ軸方向の後方側から前方側へ移動して、図１に示す初期状態に復帰させる。 Then, based on the image data of the cross-sectional shape of the three-dimensional structure, the
これにより、粉末層に当該画像データに基づく断面形状を形成し、この処理を繰り返し行って、全ての断面形状を表す画像データに基づく断面形状を順次形成することで、三次元造形物を作製する。 Thereby, a cross-sectional shape based on the image data is formed on the powder layer, this process is repeated, and a cross-sectional shape based on the image data representing all cross-sectional shapes is sequentially formed to produce a three-dimensional structure. .
なお、上記した第１のタイプの三次元造形装置のように、造形槽がＸ軸方向へ移動し、かつ、吐出ヘッドがＹ軸方向に移動する三次元造形装置は、一般に、造形ステージ前後移動式と称される。 Note that, as in the first type 3D modeling apparatus described above, the 3D modeling apparatus in which the modeling tank moves in the X-axis direction and the discharge head moves in the Y-axis direction is generally moved back and forth on the modeling stage. It is called an expression.
次に、図２を参照しながら第２のタイプの三次元造形装置について説明するが、本明細書および図面においては、それぞれ同一または相当する構成についてはそれぞれ同一の符号で示すことにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は適宜に省略する。 Next, a second type of three-dimensional modeling apparatus will be described with reference to FIG. 2. In the present specification and drawings, the same or corresponding components are indicated by the same reference numerals, respectively. Detailed description of the operation is omitted as appropriate.
第２のタイプの三次元造形装置２００は、ＸＹＺ直交座標系におけるＹ軸方向に沿って延長して配設されるとともに基台部１０１にＸ軸方向に沿って延長して配設されたＸレール２０２上をＸ軸方向に往復移動可能とされたＹレール２０４を備え、このＹレール２０４上にＹ軸方向に往復移動可能に吐出ヘッド１０４が設けられ、かつ、Ｙレール２０４におけるＺ軸方向で吐出ヘッド１０４と重ならない位置にローラー１１２が配設されている点において、第１のタイプの三次元造形装置１００と異なる。 The second type three-
また、造形槽１０８と貯留槽１１０とは隣接して固定系部材である基台部１０１に固定されていて、造形槽１０８と貯留槽１１０とが基台部１０１上をＸ軸方向には移動できないように配設されているとともに、両者の位置関係が貯留槽１１０に対してＸ軸方向前方側に造形槽１０８を配置した点においても、第１のタイプの三次元造形装置１００と異なる。 In addition, the
以上の構成において、この三次元造形装置２００においては、図２に示す初期状態から、貯留槽１１０の内部に粉末材料を貯留した状態で底面を上昇させることにより、貯留槽１１０の内部に貯留された粉末材料を所定量だけ上昇させる。 In the above-described configuration, in the three-
次に、Ｘレール２０２上に配置されたＹレール２０４をＸ軸方向の後方側から前方側に移動することにより、ローラー１１２が貯留槽１１０上をＸ軸方向の後方側から前方側に移動することになり、これにより貯留槽１１０より上昇された所定量の粉末材料は、造形槽１０８に供給される。 Next, by moving the
さらに、Ｘレール２０２上に配置されたＹレール２０４をＸ軸方向の後方側から前方側に移動することにより、ローラー１１２が造形槽１０８上をＸ軸方向の後方側から前方側に移動することになり、造形槽１０８へ供給された粉末材料は造形槽１０８内に敷き詰められて所定の厚さの粉末層が形成される。なお、この際に、造形槽１０８の底面は、予め設定された位置まで上昇するように制御される。 Further, by moving the
上記のようにして造形槽１０８内に粉末層を形成した後に、Ｘレール２０２上に配置されたＹレール２０４をＸ軸方向に移動して、吐出ヘッド１０４の下方の所定の位置に造形槽１０８が配置されるようにする。 After the powder layer is formed in the
それから、三次元造形物の断面形状の画像データに基づいて、Ｙレール２０４をＸ軸方向に移動するとともに吐出ヘッド１０４をＹ軸方向に移動しながら、造形槽１０８に形成された粉末層に対して吐出ヘッド１０４から粉末材料を硬化するバインダーを吐出する。このバインダーの吐出が終了すると、Ｙレール２０４をＸ軸方向の後方側へ移動して、図２に示す初期状態に復帰させる。 Then, based on the image data of the cross-sectional shape of the three-dimensional structure, while moving the
これにより、粉末層に当該画像データに基づく断面形状を形成し、この処理を繰り返し行って、全ての断面形状を表す画像データに基づく断面形状を順次形成することで、三次元造形物を作製する。 Thereby, a cross-sectional shape based on the image data is formed on the powder layer, this process is repeated, and a cross-sectional shape based on the image data representing all cross-sectional shapes is sequentially formed to produce a three-dimensional structure. .
なお、上記した第２のタイプの三次元造形装置のように、造形槽を移動させることなく、造形槽に対して吐出ヘッドがＸＹ軸方向へ相対的に移動する三次元造形装置は、一般に、ガントリー式と称される。 In addition, the 3D modeling apparatus in which the discharge head moves relatively in the XY axis direction with respect to the modeling tank without moving the modeling tank, as in the above-described second type of 3D modeling apparatus, It is called a gantry type.
ところで、従来の上記したいずれのタイプの三次元造形装置においても、吐出ヘッドのノズルの目詰まりの有無の確認や吐出ヘッドの位置合わせを行うためには、造形槽内に形成された粉末層に対して吐出ヘッドから粉末材料を硬化するバインダーを吐出してテストパターンを形成していた。このため、以下に説明するような種々の問題点が指摘されていた。 By the way, in any of the conventional 3D modeling apparatuses described above, in order to check whether or not the nozzles of the ejection head are clogged and to align the ejection head, the powder layer formed in the modeling tank is used. On the other hand, a test pattern was formed by discharging a binder for curing the powder material from the discharge head. For this reason, various problems as described below have been pointed out.
問題点１：テストパターンを形成するために造形槽内に粉末層を形成する必要があるため、当該粉末層を形成するための余分な作業時間を要する。 Problem 1: Since it is necessary to form a powder layer in a modeling tank in order to form a test pattern, an extra work time for forming the powder layer is required.
問題点２：テストパターンを形成した粉末層は除去する必要があるため、テストパターン形成のための粉末材料が無駄になる。 Problem 2: Since the powder layer on which the test pattern is formed needs to be removed, the powder material for forming the test pattern is wasted.
問題点３：複数のテストパターンを形成したい場合には、上記した問題点１と問題点２とが繰り返されるため、作業時間と粉末材料の無駄が著しいものとなる。 Problem 3: When it is desired to form a plurality of test patterns, the
上記した種々の問題点に鑑みて、造形槽に粉末層を形成するのではなく、造形槽に別途にテストパターン形成用の用紙（本明細書においては、「テストパターン形成用の用紙」を「テストパターン形成用紙」と適宜に称する。）を配置してテストパターンを形成する手法も提案されているが、造形槽から粉末材料を除去してテストパターン形成用紙を固定するのに作業時間を要するという新たな問題点を招来するものであった。 In view of the various problems described above, instead of forming a powder layer in the modeling tank, a test pattern forming paper (in this specification, "test pattern forming paper" A method of arranging a test pattern by appropriately arranging it as “test pattern forming paper” has also been proposed, but it takes time to remove the powder material from the modeling tank and fix the test pattern forming paper. It was a new problem.
なお、平らな粉末層の上にテストパターン形成用紙をそのまま配置すると、当該テストパターン形成用紙が浮いてしまって当該テストパターン形成用紙がジャムするリスクが高くなるとともに、粉末層の上から当該テストパターン形成用紙を取り除く際に粉末層の平坦性が損なわれるリスクが高くなるという問題点があった。 If the test pattern forming paper is placed on the flat powder layer as it is, the test pattern forming paper is floated and the risk of jamming the test pattern forming paper is increased, and the test pattern is formed from above the powder layer. There is a problem that the risk of the flatness of the powder layer being impaired when removing the forming paper is increased.
また、従来の上記したいずれのタイプの三次元造形装置においても、三次元造形物の作製中においては、吐出ヘッドのノズルの目詰まりを解消するためにノズルのクリーニングを行ったときにノズルの目詰まりが解消されたか否かを確認する手立てがなく、ノズルの目詰まりが解消されたか否かを確認を行うことなしに実際の造形を続けざるを得ないという問題点があった。
Further, in any of the above-described three-dimensional modeling apparatuses of the above-described type, during the production of a three-dimensional modeled object, when the nozzle is cleaned to eliminate clogging of the nozzle of the ejection head, the nozzle eyes There is no way to confirm whether or not clogging has been eliminated, and there has been a problem that actual modeling must be continued without confirming whether or not nozzle clogging has been eliminated.
なお、本願出願人が特許出願のときに知っている先行技術は、文献公知発明に係る発明ではないため、記載すべき先行技術文献情報はない。 Note that the prior art that the applicant of the present application knows at the time of filing a patent application is not an invention related to a known literature invention, so there is no prior art document information to be described.
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作業時間や粉末材料を無駄にすることなく、かつ、三次元造形物の作製中においても容易にテストパターンを形成することのできる三次元造形装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the various problems of the conventional techniques as described above, and the object thereof is three-dimensional modeling without wasting working time and powder material. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional modeling apparatus that can easily form a test pattern even during manufacturing of an object.
上記目的を達成するために、本発明による三次元造形装置は、造形槽とは別に、造形槽の領域以外の位置にテストパターンを形成するための専用のテストパターン形成部を設けるようにしたものである。 In order to achieve the above object, the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention is provided with a dedicated test pattern forming unit for forming a test pattern at a position other than the modeling tank area separately from the modeling tank. It is.
即ち、本発明による三次元造形装置は、造形槽に形成された粉末材料よりなる粉末層に吐出ヘッドからバインダーを吐出することにより上記粉末材料を硬化して三次元造形物を作製する三次元造形装置において、上記造形槽の領域以外の位置にテストパターンを形成するためのテストパターン形成部を設け、上記吐出ヘッドから上記テストパターン形成部へバインダーを吐出してテストパターンを形成するようにしたものである。 That is, the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention is a three-dimensional modeling that produces a three-dimensional structure by curing the powder material by discharging a binder from a discharge head to a powder layer made of a powder material formed in a modeling tank. In the apparatus, a test pattern forming section for forming a test pattern is provided at a position other than the area of the modeling tank, and a test pattern is formed by discharging a binder from the discharge head to the test pattern forming section. It is.
また、本発明による三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、上記造形槽は所定の方向に移動自在に配置されており、上記テストパターン形成部は上記造形槽と一体的に移動するようにしたものである。 In the 3D modeling apparatus according to the present invention, in the above-described 3D modeling apparatus, the modeling tank is arranged to be movable in a predetermined direction, and the test pattern forming unit moves integrally with the modeling tank. It is what I did.
また、本発明による三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、上記造形槽と上記テストパターン形成部とは固定系部材に配設されたものである。 The three-dimensional modeling apparatus according to the present invention is the above-described three-dimensional modeling apparatus, wherein the modeling tank and the test pattern forming unit are disposed on a fixed system member.
また、本発明による三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、上記テストパターン形成部は、上面が平坦状に形成された台部と、上記台部と所定の間隙を開けて上記台部上に配置される板状体よりなるメディアガイドとを有して構成され、上記メディアガイドは上記台部の上記上面の縁部に対応する領域を除く領域を切り欠いて形成した窓部を有し、上記間隙にテストパターンを形成するメディアを配置したものである。 Further, the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention is the above-described three-dimensional modeling apparatus, wherein the test pattern forming unit includes a base unit having a flat upper surface and a predetermined gap from the base unit. And a media guide made of a plate-like body arranged on the part, wherein the media guide has a window part formed by cutting out a region excluding a region corresponding to the edge of the upper surface of the base part. And a medium for forming a test pattern in the gap.
本発明は、以上説明したように構成されているので、作業時間や粉末材料を無駄にすることなく、かつ、三次元造形物の作製中においても容易にテストパターンを形成することができるという優れた効果を奏するものである。 Since the present invention is configured as described above, it is excellent that a test pattern can be easily formed without wasting working time and powder material and also during the production of a three-dimensional structure. It is effective.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による三次元造形装置の実施の形態の一例を詳細に説明することとする。 Hereinafter, an example of an embodiment of a three-dimensional modeling apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図３には、本発明の第１の実施の形態による三次元造形装置の概略構成説明図が示されている。 FIG. 3 shows a schematic configuration explanatory diagram of the three-dimensional modeling apparatus according to the first embodiment of the present invention.
この図３に示す三次元造形装置１０は、造形槽１０８の右方側面１０８ａにテストパターン用ステージ１２が固定されている点において、三次元造形装置１００と異なる。 3 is different from the
このテストパターン用ステージ１２は、断面Ｌ字形状の板状体よりなる取り付け部１４と、吐出ヘッド１０４によりバインダーを吐出してテストパターンを形成するテストパターン形成部１６とを備えている。 The
取り付け部１４は、そのＬ字形状を構成する板状体の一方の壁面１４ａがＸＹ平面と平行となるように、そのＬ字形状を構成する板状体の他方の壁面１４ｂが造形槽１０８の右方側面１０８ａにボルトや接着剤などの結合手段により固定されている。 The mounting
そして、テストパターン形成部１６は、取り付け部１４の壁面１４ａ上に固定されており、テストパターン形成部１６の上端部は、造形槽１０８の上端部１０８ｂと一致または概ね一致するように設計されて寸法設定されており、吐出ヘッド１０４をＹ軸方向に移動してバインダーを吐出する際に、その移動の妨げとならないように設計されている。 The test
取り付け部１４は、テストパターン形成部１６の上端部が造形槽１０８の上端部１０８ｂと一致または概ね一致するように、造形槽１０８にテストパターン形成部１６を支持できる構造であればよく、図３に示すようなＬ字形状を構成する板状体を用いる構造に限定されるものではない。 The
上記したように、三次元造形装置１０においては、造形槽１０８とは別に、造形槽１０８の領域以外の位置にテストパターンを形成するための専用のテストパターン形成部１６が設けられている。 As described above, in the three-
ここで、図４（ａ）には、テストパターン用ステージ１２におけるテストパターン形成部１６の詳細な構成をあらわす斜視説明図が示されている。 Here, FIG. 4A is a perspective explanatory view showing a detailed configuration of the test
テストパターン形成部１６は、上面１６ａａが平坦状に形成された台部１６ａと、台部１６ａと所定の間隙ｇを開けて台部１６ａ上に配置される断面コ字形状の板状体よりなるメディアガイド１６ｂとより構成されている。 The test
また、メディアガイド１６ｂは、断面コ字形状に折り曲げられた両方の端部１６ｂｂと端部１６ｂｃと繋ぐ上部１６ｂａに、台部１６ａの上面１６ａａの縁部に対応する領域を除く領域を切り欠いて形成した窓部１６ｂｄを備えている。 Further, the
なお、メディアガイド１６ｂは、台部１６ａの上面１６ａａと上部１６ｂａとが所定の間隙ｇを開けて配置されるように、断面コ字形状に折り曲げられた両方の端部１６ｂｂと端部１６ｂｃとが、台部１６ａの両方の側壁部１６ａｂと側壁部１６ａｃとにそれぞれ固定されている。 The
そして、テストパターン形成部１６においては、上記した間隙ｇから上面１６ａａと上部１６ｂａとの間にテストパターン形成用紙として各種のメディア(媒体)を挿入して配置するものである。 In the test
ここで、上記したテストパターン形成用紙の大きさは、台部１６ａの上面１６ａａと一致あるいは概ね一致するものでもよいし（図４（ｂ）を参照する。）、長尺状のものでもよい（図４（ｃ）を参照する。）。 Here, the size of the test pattern forming sheet described above may coincide with or substantially coincide with the upper surface 16aa of the
図４（ｂ）に示す台部１６ａの上面１６ａａと一致あるいは概ね一致する大きさのテストパターン形成用紙を用いた場合には、後述するテストパターン形成用紙へのテストパターンの形成毎にテストパターン形成用紙を取り替える処理が必要となるが、図４（ｃ）に示す長尺状のテストパターン形成用紙を用いた場合には、テストパターン形成用紙へのテストパターンの形成毎にテストパターン形成用紙を取り替える必要はなく、テストパターンの形成毎にテストパターンが重ならないようにテストパターン形成用紙をずらしながら使用すればよい。 When a test pattern forming paper having a size that coincides with or substantially coincides with the upper surface 16aa of the
なお、本明細書において「メディア」とは、普通紙などの紙類よりなる各種の記録媒体は勿論のこと、ＰＶＣ、ポリエステルなどの樹脂材料やアルミ、鉄、木材のような材料などの各種の材料が含まれるものとする。 In this specification, the term “media” refers to various recording media such as plain paper and various recording media such as resin materials such as PVC and polyester, and materials such as aluminum, iron, and wood. Material shall be included.
また、Ｙ軸方向に往復移動可能な吐出ヘッド１０４は、テストパターン形成部１６と対向する上方位置に移動可能な構成とされている。 Further, the
以上の構成において、三次元造形装置１０においてテストパターンを形成する際には、テストパターン形成部１６における間隙ｇから上面１６ａａと上部１６ｂａとの間にテストパターン形成用紙を挿入して配置した後に、吐出ヘッド１０４をテストパターン形成部１６の窓部１６ｂ上に移動する。 In the above configuration, when the test pattern is formed in the three-
そして、テストパターンの画像データに基づいて、造形槽１０８をＸ軸方向に移動するとともに吐出ヘッド１０４をＹ軸方向に移動しながら、テストパターン形成部１６の窓部１６ｂを介してテストパターン形成用紙に対して吐出ヘッド１０４からバインダーを吐出すると、吐出されたバインダーは窓部１６ｂを通過してテストパターン形成用紙に付着することになり、これによりテストパターンが形成される。 Then, based on the image data of the test pattern, the test pattern forming sheet is moved through the
次に、図５には、本発明の第２の実施の形態による三次元造形装置の概略構成説明図が示されている。 Next, FIG. 5 shows a schematic configuration explanatory diagram of the three-dimensional modeling apparatus according to the second embodiment of the present invention.
この図５に示す三次元造形装置２０は、貯留槽１１０の右方側における固定系の基台部１０１上にテストパターン用ステージ１２が固定されている点において、三次元造形装置２００と異なる。 The three-
また、三次元造形装置２０は、三次元造形装置１０では造形槽１０８の右方側面１０８ａにテストパターン用ステージ１２が固定されているのに対して、貯留槽１１０の右方側における固定系の基台部１０１上にテストパターン用ステージ１２が固定されている点において、三次元造形装置１０と異なる。 Further, in the
なお、三次元造形装置２０のテストパターン用ステージ１２においては、テストパターン形成部１６を支持する取り付け部２４の構成が上記した取り付け部１４の構成と異なっている。 In the
取り付け部２４は、テストパターン形成部１６の上端部が貯留槽１１０の上端部１１０ａと一致または概ね一致するように、基台部上にテストパターン形成部１６を支持できる構造であればよく、図５に示すような支持棒２４ａを用いてテストパターン形成部１６を支持する構造に限定されるものではない。 The
この三次元造形装置２０においても、造形槽１０８とは別に、造形槽１０８の領域以外の位置にテストパターンを形成するための専用のテストパターン形成部１６が設けられている。 Also in the three-
この三次元造形装置２０においてテストパターンを形成する際にも、三次元造形装置１０の場合と同様に、テストパターン形成部１６における間隙ｇから上面１６ａａと上部１６ｂａとの間にテストパターン形成用紙を挿入して配置した後に、吐出ヘッド１０４を窓部１６ｂ上に移動する。 When forming a test pattern in the three-
そして、テストパターンの画像データに基づいて、Ｙレール２０４をＸ軸方向に移動するとともに吐出ヘッド１０４をＹ軸方向に移動しながら、テストパターン形成部１６の窓部１６ｂを介してテストパターン形成用紙に対して吐出ヘッド１０４からバインダーを吐出すると、吐出されたバインダーは窓部１６ｂを通過してテストパターン形成用紙に付着することになり、これによりテストパターンが形成される。 Then, based on the image data of the test pattern, the test pattern forming sheet is moved through the
次に、図６には、本発明の第３の実施の形態による三次元造形装置の概略構成説明図が示されている。 Next, FIG. 6 shows a schematic configuration explanatory diagram of the three-dimensional modeling apparatus according to the third embodiment of the present invention.
この図６に示す三次元造形装置３０は、造形ステージ前後移動式の三次元造形装置であって、基台部１０１にＸ軸方向に延長する溝部３２が形成されており、この溝部３２内に造形槽１０８および造形槽１０８と一体的に連接された収容槽３４がＸ軸方向に移動自在に配置されている。 The three-
造形槽１０８と収容槽３４との位置関係は、造形槽１０８に対してＸ軸方向前方側に収容槽３４が配置されている。 The positional relationship between the
また、三次元造形装置３０は、基台部１０１上に立ち上がり形成された一対の支持部３６により支持されて、ＸＹＺ直交座標系におけるＹ軸方向に沿って延長して配設された貯留槽支持レール３８を備えている。 In addition, the three-
この貯留槽支持レールのＹ軸方向の中央部位には、下方に開閉自在の開口部３９ａを備えた貯留槽３９が配設されている。 A
そして、この三次元造形装置３０においても、三次元造形装置１０と同様に、造形槽１０８の右方側面１０８ａにテストパターン用ステージ１２が固定されている。 In the
造形槽１０８の右方側面１０８ａへのテストパターン用ステージ１２の取り付け方法は、三次元造形装置１０と同様であるため、その詳細な説明は省略する。 Since the method for attaching the
以上の構成において、この三次元造形装置３０においては、内部に粉末材料を貯留した貯留槽３９の開口部３９ａと造形槽１０８とが対向した図６に示す初期状態から、貯留槽３９の開口部３９ａを開いて、造形槽１０８へ粉末材料を供給する。 In the above-described configuration, in the three-
次に、溝部３２内において造形槽１０８および収容槽３４をＸ軸方向の前方側から後方側に移動することにより、ローラー１１２が造形槽１０８上を相対的にＸ軸方向の後方側から前方側に移動することになり、造形槽１０８へ供給された粉末材料は造形槽１０８内に敷き詰められて所定の厚さの粉末層が形成される。 Next, by moving the
なお、この際に、造形槽１０８の底面は、予め設定された位置まで上昇するように制御される。 At this time, the bottom surface of the
また、造形槽１０８内において粉末層の形成に用いられなかった余分な粉末材料は、ローラー１１２が造形槽１０８から収容槽３４へと相対的にＸ軸方向の後方側から前方側に移動することにより、溝部３２内において造形槽１０８とともにＸ軸方向の前方側から後方側に移動する収容槽３４に収容される。 In addition, excess powder material that has not been used for forming the powder layer in the
上記のようにして造形槽１０８内に粉末層を形成した後に、溝部３２内において造形槽１０８をＸ軸方向に移動して、造形槽１０８を吐出ヘッド１０４の下方の所定の位置に配置する。 After forming the powder layer in the
それから、三次元造形物の断面形状の画像データに基づいて、溝部３２内において造形槽１０８をＸ軸方向の前方側から後方側に移動するとともに吐出ヘッド１０４をＹ軸方向に移動しながら、造形槽１０８に形成された粉末層に対して吐出ヘッド１０４から粉末材料を硬化するバインダーを吐出する。このバインダーの吐出が終了すると、溝部３２内に配置された造形槽１０８をＸ軸方向の後方側から前方側へ移動して、図６に示す初期状態に復帰させる。 Then, based on the image data of the cross-sectional shape of the three-dimensional structure, the
これにより、粉末層に当該画像データに基づく断面形状を形成し、この処理を繰り返し行って、全ての断面形状を表す画像データに基づく断面形状を順次形成することで、三次元造形物を作製する。 Thereby, a cross-sectional shape based on the image data is formed on the powder layer, this process is repeated, and a cross-sectional shape based on the image data representing all cross-sectional shapes is sequentially formed to produce a three-dimensional structure. .
そして、三次元造形装置３０においてテストパターンを形成する際には、テストパターン形成部１６における間隙ｇから上面１６ａａと上部１６ｂａとの間にテストパターン形成用紙を挿入して配置した後に、吐出ヘッド１０４をテストパターン形成部１６の窓部１６ｂ上に移動する。 When the test pattern is formed in the three-
そして、テストパターンの画像データに基づいて、溝部３２内において造形槽１０８をＸ軸方向に移動するとともに吐出ヘッド１０４をＹ軸方向に移動しながら、テストパターン形成部１６の窓部１６ｂを介してテストパターン形成用紙に対して吐出ヘッド１０４からバインダーを吐出すると、吐出されたバインダーは窓部１６ｂを通過してテストパターン形成用紙に付着することになり、これによりテストパターンが形成される。 Then, based on the image data of the test pattern, the
次に、図７には、テストパターン形成部へテストパターン形成用紙を供給する方法の変形例の構成を示す断面説明図が示されている。 Next, FIG. 7 is an explanatory cross-sectional view showing the configuration of a modified example of the method for supplying the test pattern forming paper to the test pattern forming unit.
この図７に示すように、ロール状のテストパターン形成用紙を用いて、テストパターン形成部１６へテストパターン形成用紙を供給するようにしてもよく、このようにするとテストパターン形成用紙の交換の頻度を著しく低減できるようになる。 As shown in FIG. 7, the test pattern forming paper may be supplied to the test
以上において説明したように、本発明による三次元造形装置１０、２０、３０は、造形槽１０８以外の領域にテストパターンを形成するための専用のテストパターン形成部１６を設けるようにした。 As described above, the three-
これにより、本発明による三次元造形装置１０、２０、３０においては、粉末層上にテストパターンなどを形成する必要がなくなり、テストパターンの形成のために粉末層を形成したり、その粉末層を除去する手間や粉末材料の無駄を省くことができる。 Thereby, in the three-
また、本発明による三次元造形装置１０、２０、３０においては、三次元造形中であっても、造形を一旦休止してテストパターンを形成することができ、吐出ヘッドのノズルの確認や各種の調整が可能になり、非常に使い安く便利である。 Further, in the three-
即ち、本発明による三次元造形装置１０、２０、３０におけるテストパターン形成部は、上記したようなテストパターンを形成する場合に用いることができるのは勿論であるが、吐出ヘッドの傾きや前後調整、ホリゾンタル調整やバイディレクション調整などのサービス時や製造時のメンテナンスパターンなどを形成することができる。 That is, the test pattern forming unit in the three-
本発明は、粉末固着積層方式の三次元造形装置として用いて好適である。 The present invention is suitable for use as a three-dimensional modeling apparatus of a powder-fixed lamination method.
１０，２０，３０，１００，２００ 三次元造形装置、１２ テストパターン用ステージ、１４，２４ 取り付け部、１６ テストパターン形成部、１６ａ 台部、１６ｂ メディアガイド、２０４ Ｙレール、１０４ 吐出ヘッド、１０６，２０２ Ｘレール、１０８ 造形槽、１１０ 貯留槽、１１２ ローラー、ｇ 間隙 10, 20, 30, 100, 200 Three-dimensional modeling apparatus, 12 Test pattern stage, 14, 24 Mounting part, 16 Test pattern forming part, 16a base part, 16b Media guide, 204 Y rail, 104 Discharge head, 106, 202 X rail, 108 modeling tank, 110 storage tank, 112 roller, g gap
Claims (3)
Translated fromJapanese前記造形槽の領域以外の位置にテストパターンを形成するためのテストパターン形成部を設け、
前記吐出ヘッドから前記テストパターン形成部へバインダーを吐出してテストパターンを形成し、
前記造形槽は所定の方向に移動自在に配置されており、
前記テストパターン形成部は前記造形槽と一体的に移動する
ことを特徴とする三次元造形装置。In the three-dimensional modeling apparatus for producing a three-dimensional structure by curing the powder material by discharging the binder from the discharge head to the powder layer made of the powder material formed in the modeling tank,
A test pattern forming unit for forming a test pattern at a position other than the area of the modeling tank is provided,
A test pattern is formedby discharging a binder from the discharge head to the test pattern forming unit,
The modeling tank is movably arranged in a predetermined direction,
The three-dimensional modeling apparatus,wherein the test pattern forming unit moves integrally with the modeling tank .
前記造形槽の領域以外の位置にテストパターンを形成するためのテストパターン形成部を設け、
前記吐出ヘッドから前記テストパターン形成部へバインダーを吐出してテストパターンを形成し、
前記造形槽と前記テストパターン形成部とは固定系部材に配設された
ことを特徴とする三次元造形装置。In the three-dimensional modeling apparatus for producing a three-dimensional structure by curing the powder material by discharging the binder from the discharge head to the powder layer made of the powder material formed in the modeling tank,
A test pattern forming unit for forming a test pattern at a position other than the area of the modeling tank is provided,
A test pattern is formed by discharging a binder from the discharge head to the test pattern forming unit,
The three-dimensional modeling apparatus,wherein the modeling tank and the test pattern forming unit are arranged on a stationary system member .
前記テストパターン形成部は、
上面が平坦状に形成された台部と、
前記台部と所定の間隙を開けて前記台部上に配置される板状体よりなるメディアガイドと
を有して構成され、
前記メディアガイドは前記台部の前記上面の縁部に対応する領域を除く領域を切り欠いて形成した窓部を有し、
前記間隙にテストパターンを形成するメディアを配置した
ことを特徴とする三次元造形装置。In the three-dimensional modeling apparatus of any one of Claim 1 or Claim 2,
The test pattern forming unit includes:
A base portion having a flat upper surface;
A media guide made of a plate-like body disposed on the base part with a predetermined gap from the base part;
Comprising
The media guide has a window portion formed by cutting out a region excluding a region corresponding to the edge portion of the upper surface of the base portion,
A three-dimensional modeling apparatuscomprising a medium for forming a test pattern in the gap .
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