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三維造型物的制造方法、制造裝置以及三維造型物與流程

文檔序號:11242590閱讀:1204來源:國知局
三維造型物的制造方法、制造裝置以及三維造型物與流程

本發明涉及三維造型物的制造方法、三維造型物制造裝置以及三維造型物。



背景技術:

目前,已知有例如基于通過三維cad軟件、三維掃描儀等生成的三維物體的模型數據形成三維造型物的方法。

作為形成三維造型物的方法,已知有層疊法(三維造型法)。在層疊法中,通常將三維物體的模型數據分割為多個二維截面層數據(分層數據)之后,一邊依次造型與各二維截面層數據對應的截面部件,一邊依次層疊截面部件,從而形成三維造型物。

只要有期望造型的三維造型物的模型數據,根據層疊法即可形成三維造型物,在造型之前無需進行模具的制作等,可以迅速且廉價地形成三維造型物。另外,通過一層層地層疊薄板狀的截面部件來形成,所以即使是例如具有內部結構的復雜的物體,也無需分為多個零部件而可以形成一體式造型物。

作為這樣的層疊法,已知有重復進行將包含粉末和溶劑的材料(泥漿)通過分配器噴出從而形成膜(層)的處理,從而制造三維造型物的技術(例如,參照專利文獻1)。

但是,根據這樣的層疊法,有時所形成的層的厚度與目標值之間出現偏差。這樣的厚度偏差成為降低三維造型物的尺寸精度的原因。尤其是,通過層疊使得厚度的偏差累積,有時大幅降低最終得到的三維造型物的尺寸精度。在層疊數量多時這樣的問題更加明顯。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本特開2015-196267號公報



技術實現要素:

發明要解決的問題

本發明的目的在于提供能夠高效率地制造具有優良的尺寸精度的三維造型物的三維造型物制造方法,提供能夠高效率地制造具有優良的尺寸精度的三維造型物的三維造型物制造裝置,另外,提供具有優良的尺寸精度的三維造型物。

解決問題的手段

通過下面的本發明實現這樣的目的。

本發明的三維造型物的制造方法是通過對層進行層疊來制造三維造型物的三維造型物的制造方法,其特征在于,具有:

層形成工序,利用分配器,噴出包含粒子以及溶劑的組合物,從而按照預定的圖案形成所述層;

測量工序,求出所述層的高度;以及

接合工序,針對具備多個所述層的層疊體實施用于接合所述粒子的接合處理,

構成所述層疊體的至少一部分的所述層具有第一部位以及第二部位,所述第一部位對應于應成為所述三維造型物的實體部的部位,所述實體部利用包含第一粒子以及第一溶劑的實體部形成用組合物形成,所述第二部位對應于應成為舍棄部的部位,所述舍棄部利用包含第二粒子以及第二溶劑的舍棄部形成用組合物形成,

當設n為1以上的任意整數時,在作為第n個所述層的第n層具有所述第二部位、并且在該第二部位的表面的至少一部分形成作為第n+1個所述層的第n+1層的所述第二部位的情況下,基于所述第n層的所述第二部位的表面高度信息,調整在形成所述第n+1層所述層形成工序中從所述分配器向所述第n層所述第二部位噴出的每單位面積的所述舍棄部形成用組合物的供給量。

由此,可以提供能夠高效率地制造具有優良的尺寸精度的三維造型物的三維造型物的制造方法。

優選地,在本發明的三維造型物的制造方法中,通過調整從所述分配器向所述第n層噴出的每單位面積的所述舍棄部形成用組合物的液滴的液滴數,調整向所述第n層所述第二部位噴出的每單位面積的所述舍棄部形成用組合物的供給量。

由此,能夠容易且簡單地調整舍棄部形成用組合物的供給量。另外,能夠很好地應對各種種類的舍棄部形成用組合物的噴出。

優選地,在本發明的三維造型物的制造方法中,在形成所述第n層的所述層形成工序中,將所述舍棄部形成用組合物的每單位面積的液滴數設為預定值,

在形成所述第n+1層的所述層形成工序中,選擇比所述預定值少的值和比所述預定值多的值中的至少一個,從而調整每單位面積的所述舍棄部形成用組合物的噴出量。

由此,能夠進一步提高三維造型物的尺寸精度。

優選地,在本發明的三維造型物的制造方法中,通過從具備多個波形數據的數據組選擇從所述分配器噴出所述舍棄部形成用組合物時的波形數據,調整向所述第n層的所述第二部位噴出的每單位面積的所述舍棄部形成用組合物的供給量。

由此,即使需要變更舍棄部形成用組合物的噴出量時,也能夠高頻率地噴出舍棄部形成用組合物,能夠提高三維造型物的生產率。

優選地,在本發明的三維造型物的制造方法中,所述數據組包括預定的噴出量的標準驅動波形數據、與所述標準驅動波形數據相比噴出量少的減量驅動波形數據以及與比所述標準驅動波形數據相比噴出量多的增量驅動波形數據,在形成所述第n層的所述層形成工序中,利用所述標準驅動波形數據,

在形成所述第n+1層的所述層形成工序中,利用所述減量驅動波形數據和所述增量驅動波形數據中的至少一個來調整每單位面積的所述舍棄部形成用組合物的噴出量。

由此,能夠進一步提高三維造型物的尺寸精度。

優選地,在本發明的三維造型物的制造方法中,在所述測量工序中,測量所述第n層所具有的所述第二部位中應形成所述第n+1層的所述第二部位、并且俯視所述層時與應形成作為第n+2個所述層的第n+2層的所述第一部位的部位重疊的部位的表面高度。

由此,能夠進一步提高三維造型物的尺寸精度。

優選地,在本發明的三維造型物的制造方法中,在所述測量工序中,針對所述第n層表面中應與所述第n+1層接觸的多個位置,求出高度。

由此,能夠單獨調整層的各部位的高度,能夠進一步提高三維造型物的尺寸精度。

優選地,在本發明的三維造型物的制造方法中,在所述測量工序中,針對所述第n層所具有的所述第二部位中應形成所述第n+1層的所述第一部位的部位,也進行表面高度的測量。

由此,能夠進一步提高三維造型物的尺寸精度。

優選地,在本發明的三維造型物的制造方法中,在所述測量工序中,針對所述第n層所具有的所述第一部位,也進行表面高度的測量。

由此,能夠進一步提高三維造型物的尺寸精度。

優選地,在本發明的三維造型物的制造方法中,在進行從所述第n層的測量部位去除所述溶劑的溶劑去除工序之后,進行針對所述第n層的所述測量工序。

由此,能夠防止測量工序后的第n層的變形(厚度變化)帶來的影響,能夠更加恰當地確定第n+1層的層形成工序中的組合物的給予量。其結果,能夠進一步提高三維造型物的尺寸精度。

本發明的三維造型物制造裝置的特征在于,具備:第一分配器,噴出包含第一粒子以及第一溶劑的實體部形成用組合物;

第二分配器,噴出包含第二粒子以及第二溶劑的舍棄部形成用組合物;

測量部件,求出利用所述舍棄部形成用組合物形成的層的表面高度;以及

控制部,基于由所述測量部件測量的結果,能夠調整來自所述第二分配器的、向測量了表面高度的所述層供給的每單位面積的所述舍棄部形成用組合物的供給量。

由此,能夠提供可以高效率地制造具有優良的尺寸精度的三維造型物的三維造型物制造裝置。

優選地,在本發明的三維造型物制造裝置中還具備:接合部件,所述接合部件針針對層疊有所述層的層疊體,給予用于接合所述第一粒子彼此間的能量。

由此,無需將層疊多個層而制成的層疊體取出到三維造型物制造裝置的外部,可以在同一裝置內進行三維造型物的制造,能夠進一步提高三維造型物的生產率。

本發明的三維造型物,其特征在于,利用本發明的三維造型物制造裝置制造。

由此,能夠提供具有優良的尺寸精度的三維造型物。

附圖說明

圖1是概略示出本發明的三維造型物的制造方法的優選實施方式的工序(層形成工序)的縱截面圖。

圖2是概略示出本發明的三維造型物的制造方法的優選實施方式的工序(測量工序)的縱截面圖。

圖3是概略示出本發明的三維造型物的制造方法的優選實施方式的工序(層形成工序)的縱截面圖。

圖4是示出噴出的組合物(實體部形成用組合物)樣子的放大圖。

圖5是概略示出本發明的三維造型物的制造方法的優選實施方式的工序(層形成工序)的縱截面圖。

圖6是概略示出本發明的三維造型物的制造方法的優選實施方式的工序(測量工序)的縱截面圖。

圖7是概略示出本發明的三維造型物的制造方法的優選實施方式的工序(層形成工序)的縱截面圖。

圖8是概略示出本發明的三維造型物的制造方法的優選實施方式的工序(層形成工序)的縱截面圖。

圖9是概略示出本發明的三維造型物的制造方法的優選實施方式的工序(測量工序)的縱截面圖。

圖10是概略示出本發明的三維造型物的制造方法的優選實施方式的工序的縱截面圖。

圖11是概略示出本發明的三維造型物的制造方法的優選實施方式的工序(接合工序)的縱截面圖。

圖12是概略示出本發明的三維造型物的制造方法的優選實施方式的工序(舍棄部去除工序)的縱截面圖。

圖13是通過粗線部突出示出為了確定供給第n層的第二部位的舍棄部形成用組合物的噴出量,在測量工序中應得到高度信息的區域的圖。

圖14是通過粗線部突出示出第n層所具有的第二部位中的、應形成第n+1層的第二部位而且俯視觀察層時與第n+2層的應形成第一部位的部位重疊的部位的圖。

圖15是通過粗線部突出示出第n層所具有的第二部位中的、應形成第n+1層的第一部位的部位的圖。

圖16是通過粗線部突出示出第n層所具有的第一部位的圖。

圖17是概略示出分配器的驅動波形例子的圖。

圖18是示出本發明的三維造型物的制造方法的一例的流程圖。

圖19是概略示出本發明的三維造型物制造裝置的優選實施方式的截面圖。

附圖標記說明

10:三維造型物,50:層疊體,1:層,11:第一部位,12:第二部位,2’:實體部形成用組合物(組合物),21:第一粒子(分散體),22:分散介質,2:接合部(實體部),5’:舍棄部形成用組合物(組合物),5:舍棄部(支承部),m100:三維造型物制造裝置,m1:控制部,m11:計算機,m12:驅動控制部,m2:分配器(第一分配器),m3:分配器(第二分配器),m4:層形成部,m41:工作臺(升降工作臺、支承體),m45:框架,m5:測量部件,m6:接合部件(加熱部件),m7:隔離部,m8:快門,l:測量用光(激光),d:移動方向

具體實施方式

下面,參照附圖詳細說明優選實施方式。

《三維造型物的制造方法》

首先,說明本發明的三維造型物的制造方法。

圖1~圖3、圖5~圖12是概略示出本發明的三維造型物的制造方法的優選實施方式的工序的縱截面圖,圖4是示出噴出的組合物(實體部形成用組合物)樣子的放大圖。另外,圖13是通過粗線部突出示出為了確定供給第n層的第二部位的舍棄部形成用組合物的噴出量,在測量工序中應得到高度信息的區域的圖,圖14是通過粗線部突出示出第n層所具有的第二部位中的、應形成第n+1層的第二部位而且俯視觀察層時與第n+2層的應形成第一部位的部位重疊的部位的圖,圖15是通過粗線部突出示出第n層所具有的第二部位中的、應形成第n+1層的第一部位的部位的圖,圖16是通過粗線部突出示出第n層所具有的第一部位的圖。另外,圖17是概略示出分配器的驅動波形例子的圖。另外,圖18是示出本發明的三維造型物的制造方法的例子的流程圖。

本實施方式的三維造型物的制造方法是通過層疊多個層1從而制造三維造型物10的方法,具有:利用分配器m2、m3噴出包含粒子以及溶劑的作為組合物的實體部形成用組合物2’(包含第一粒子21以及第一溶劑的組合物2’)以及舍棄部形成用組合物5’(包含第二粒子以及第二溶劑的組合物5’)從而按照預定的圖案形成層1的層形成工序,求出層1的高度的測量工序,以及對于具備多個層1的層疊體50進行用于接合所述粒子(尤其是構成組合物2’的第一粒子21)的接合處理的接合工序。

而且,構成層疊體50的至少一部分的層1同時具有第一部位11以及第二部位12(此外,在圖10示出的構成中,構成層疊體50的層1中的除了最下層、即第一層之外的所有的層1具有第一部位11以及第二部位12)。第一部位11與應變成三維造型物10的實體部(接合部)2的部位對應,實體部2利用包含第一粒子21以及第一溶劑的實體部形成用組合物2’形成,第二部位12與應變成舍棄部5(具有在三維造型物10的制造過程中支承應變成三維造型物10的實體部2的部位的功能的舍棄部(支承部)5)的部位對應,舍棄部5利用包含第二粒子以及第二溶劑的舍棄部形成用組合物5’形成。

另外,設n為1以上的任意整數時,在第n個層1(下面稱為“第n層”)具有第二部位12,而且在該第二部位12的表面的至少一部分形成第n+1個層1(下面稱為“第n+1層”)的第二部位12時,基于第n層的第二部位12的表面高度信息(例如,在圖13示出的構成中,通過粗線部示出的區域的高度信息),調整在形成第n+1層的層形成工序中從分配器m3向第n層的第二部位12噴出的每單位面積的舍棄部形成用組合物5’的供給量。

這樣,利用分配器來進行組合物的噴出,從而即使是高粘度的組合物時,也能夠適宜地進行噴出,能夠有效地防止組合物接觸到目標部位后的該組合物松懈等。其結果能夠提高最終得到的三維造型物10的尺寸精度。另外,通過利用高粘度的組合物,能夠容易形成厚度相對大的層1,能夠提高三維造型物10的生產率。

另外,利用舍棄部形成用組合物5’來形成第二部位12(舍棄部5),從而在堆積多個層1時,即使新形成的層1中與三維造型物10的實體部2對應的部位的至少一部分與之前形成的層1中與三維造型物10的實體部2對應的部位不接觸時,也能夠適宜地支承該新形成的層1的所述部位(即、之前形成的層1中與三維造型物10的實體部2對應的部位不接觸的部位)。從而,可以以優良的尺寸精度制造出各種各樣的形狀的三維造型物10。

另外,通過調整組合物的噴出量來調整層1的厚度,從而最終得到的三維造型物10具有優良的尺寸精度。更加具體地,基于第n層的第二部位12的表面高度信息,調整向第n層的第二部位12噴出的每單位面積的舍棄部形成用組合物5’的供給量,從而能夠適宜地控制被第二部位12(舍棄部5)支承的第一部位11的形狀,最終得到的三維造型物10可以具有優良的尺寸精度。

另外,能夠適宜地控制被第二部位12(舍棄部5)支承的第一部位11的表面形狀,其結果還可以適宜地控制最終得到的三維造型物10的實體部2的表面形狀。更加具體地,三維造型物10的實體部2的表面形狀可以適宜地控制成例如具有高平滑度的形狀、半透明狀(translucent)或條紋狀等具有細微凹凸的形狀等。

三維造型物10的表面形狀給三維造型物10整體外觀帶來很大的影響,所以可以提高最終得到的三維造型物10的現實感(真實感)、質感、審美感等。

并且,允許第n層中的厚度偏差,并且在第n+1層中調整厚度,從而能夠實現非常優秀的三維造型物10的生產率。

即、對于構成三維造型物的各層,當出現了厚度偏差時(換言之,層的厚度小于期望值時),在形成該層時可以采用通過追加供給組合物來使得層的厚度達到預定的值的方法,但是,根據這樣的方法,明顯降低三維造型物的生產率。另外,在這樣的方法中,可以應對層的厚度小于期望值的情況,但是,無法應對層的厚度大于期望值的情況。

相對于此,如本實施方式,允許第n層中的厚度偏差,并且在第n+1層中調整厚度(換言之,調整向第n層供給的每單位面積的組合物的噴出量(下面,簡稱為“組合物的供給量”)),從而可以使三維造型物10具有非常優良的尺寸精度,并且可以提高三維造型物10的生產率。并且,在本實施方式中,不僅可以適宜地應對第n層的厚度小于期望值的情況,還可以適宜地應對大于期望值的情況。

此外,測量工序中進行第n層的高度測量的部位可以是圖13中的通過粗線部表示的整個區域,還可以是圖13中的通過粗線部表示的區域中的一部分。

另外,在本發明中,在形成構成三維造型物的制造中形成的層疊體的層中的至少一組的相鄰的兩個層時,進行如上所述的測量以及組合物的噴出量的調整即可,并不要求對于構成層疊體的所有相鄰的兩個層的組合一定要進行如上所述的測量以及組合物的噴出量的調整,但是,優選地,至少對于多個組合(換言之,多個n)進行如上所述的測量以及組合物的噴出量的調整,更加優選地,對于所有的層的組合(換言之,當層疊體由m個(m是正整數)層層疊而成時,(m-1)的層的組合)進行如上所述的測量以及組合物的噴出量的調整。

由此,可以更加顯著地發揮上述效果。

另外,在本實施方式中,n是2以上的整數時的層1的高度(第n層的高度)是指與將從第一層起到第n層的各層厚度進行合計的厚度對應的值,并不是指第n層單獨的厚度。

下面,詳細說明各工序。

《層形成工序》

在層形成工序中,利用分配器,噴出包含粒子的組合物,從而按照預定的圖案形成層1。

作為所述組合物,利用包含第一粒子21以及第一溶劑(作為分散第一粒子(分散體)21的分散介質22的第一溶劑)的實體部形成用組合物2’和包含第二粒子以及第二溶劑(作為分散第二粒子(分散體)的分散介質的第二溶劑)的舍棄部形成用組合物5’。

實體部形成用組合物(組合物)2’的噴出由分配器m2進行,舍棄部形成用組合物(組合物)5’的噴出由分配器m3進行。

實體部形成用組合物2’被噴出到與應變成三維造型物10的實體部2的部位對應的第一部位11,舍棄部形成用組合物5’被噴出到與應變成舍棄部5的部位對應的第二部位12。舍棄部(支承部)5具有支承應變成三維造型物10的實體部2的部位的功能。

在圖中示出的構成中,三維造型物10的制造中形成的所有的層1(構成層疊體50的所有的層1)中,第一層僅由第二部位12構成,其他的層1具備第一部位11和第二部位12的兩個部位,但是,構成層疊體50的層1中的一部分可以僅由第一部位11構成。

在形成第一層的層1的層形成工序中,向工作臺(支承體)m41的表面噴出組合物(組合物5’),在形成第二層之后的層1的層形成工序中,向之前形成的層1噴出組合物(組合物2’、組合物5’)。即、在形成第一層的層1的層形成工序中,工作臺m41是組合物(組合物5’)的粘附體,在形成第二層之后的層1的層形成工序中,之前形成的層1是組合物(組合物2’、組合物5’)的粘附體。此外,還可以在工作臺m41上放置金屬板(未圖示),將金屬板作為粘附體。

在本實施方式中,第一層的層1(與工作臺m41接觸的層1)形成為僅由第二部位12構成,不具有第一部位11。

由此,能夠使得第一層的層1起到舍棄層的功能,應制造的三維造型物10堅固地接合在工作臺m41上,能夠有效地防止后處理困難。并且,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

組合物2’、組合物5’具有可以噴出的程度的流動性即可,例如,可以是糊狀。

優選地,本工序中的組合物2’、組合物5’的粘度在10mpa·s以上20000mpa·s以下,更加優選地,在100mpa·s以上10000mpa·s以下。

由此,可以進一步提高組合物2’、組合物5’的噴出穩定性,并且,適合形成具有恰當的厚度的層1,能夠進一步提高三維造型物10的生產率。另外,有效地防止與粘附體接觸的組合物2’以及組合物5’過量擴展,可以進一步提高最終得到的三維造型物10的尺寸精度。

此外,在本說明書中,在沒有特別指定條件的情況下,粘度是指在剪切速度為10[s-1]的條件下,利用流變儀測量的值。

優選地,在本工序中,將組合物2’、組合物5’分別以多個液滴的方式噴出。

由此,還可以適宜地應對例如具有微小結構的三維造型物10的制造,可以進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

在本工序中以多個液滴的方式噴出組合物2’、組合物5’時,噴出的液滴的每一滴的體積優選地在1pl以上500pl以下,更加優選地,在2pl以上300pl以下。

由此,可以更加適宜地應對例如具有微小結構的三維造型物10的制造,可以進一步提高三維造型物10的尺寸精度,并且可以進一步提高三維造型物10的生產率。

在三維造型物10的制造中,可以使用多種組合物2’。

由此,例如,可以根據三維造型物10的各部位需要具有的特性來組合材料,可以進一步提高整個三維造型物10的特性(包括外觀、功能性(例如,彈性、韌性、耐熱性、耐腐蝕性等)等)。

另外,在三維造型物10的制造中,可以使用多種組合物5’。

在后面詳細說明實體部形成用組合物2’以及舍棄部形成用組合物5’。

在三維造型物10的制造中,僅進行預定次數的層形成工序,得到層疊了多個層1的層疊體50。

即、判斷在已經形成的層1上是否應形成新的層1,存在應形成的層1時,形成新的層1,在沒有應形成的層1時,對于層疊體50進行后面詳細說明的接合工序。

在形成第n+1層的層形成工序(即、形成第二層之后的層1的層形成工序)中,基于在后面詳細說明的測量工序中求出的之前形成的層1、即第n層的高度信息(尤其是,第n層的第二部位12的高度信息),調整從分配器m3向第n層的第二部位12噴出的每單位面積的組合物5’的供給量。

可以通過任意方法來調整組合物5’的供給量的,例如可以通過調整從分配器m3噴出的組合物5’的液滴數來進行。即、向第n層的第二部位12噴出的每單位面積的舍棄部形成用組合物5’的供給量可以通過調整從分配器m3向第n層噴出的每單位面積的舍棄部形成用組合物5’的液滴的液滴數的方式來實現。

由此,能夠容易且簡單地調整組合物5’的供給量。尤其是,無需事先準備分配器m3的多個驅動波形數據,可以適宜地應對各種各樣種類的組合物的噴出。

優選地,在形成第n層的層形成工序中,賦予舍棄部形成用組合物5’的每單位面積的液滴數預定的值,在形成第n+1層的層形成工序中,作為舍棄部形成用組合物5’的每單位面積的液滴數,選擇比預定的值更少的值和比預定的值更多的值中的至少一個,調整每單位面積的舍棄部形成用組合物5’的噴出量。

由此,在第n層的高度比期望值小時以及比期望值大時的任意情況下,都能夠適宜地調整形成第n+1層的層形成工序中的組合物5’的噴出量(換言之,第n+1層的厚度)。更加具體地,當第n層的高度低于目標值時,將組合物5’的液滴數設為比所述預定的值更多的值,當第n層的高度高于目標值時,將組合物5’的液滴數設為比所述預定的值更少的值,從而能夠適宜地調整形成第n+1層后的高度。其結果,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

將組合物5’的每單位面積的液滴數設為預定的值而應形成的層1的厚度(第n層的厚度)并無特別限定,但是,優選地,在10μm以上500μm以下,更加優選地在20μm以上250μm以下。

由此,提高三維造型物10的生產率,同時進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

在形成第n+1層的層形成工序中,作為組合物5’的每單位面積的液滴數采用比預定的值(形成第n層時的組合物5’的每單位面積的液滴數)更少的值時,對于在第n+1層的該部位的每單位面積的組合物5’的噴出量不特別限定,但是,優選地,為相對于第n層中的每單位面積的組合物5’的噴出量的10%以上90%以下,更加優選地,為20%以上80%以下。

由此,能夠同時實現高水平的三維造型物10的生產率以及尺寸精度。

在形成第n+1層的層形成工序中,作為組合物5’的每單位面積的液滴數采用比預定的值(形成第n層時的組合物的每單位面積的液滴數)更多的值時,對于在第n+1層的該部位的每單位面積的組合物5’的噴出量不特別限定,但是,優選地,為相對于第n層中的每單位面積的組合物5’的噴出量的110%以上190%以下,更加優選地,為120%以上180%以下。

由此,能夠同時實現高水平的三維造型物10的生產率以及尺寸精度。

組合物5’的供給量的調整還可以通過例如從具備多個驅動波形數據的數據組選擇噴出組合物5’時的分配器m3的驅動波形數據的方式來實現。即、從具備多個波形數據的數據組選擇從分配器m3噴出舍棄部形成用組合物5’時的波形數據,從而調整向第n層的第二部位12噴出的每單位面積的舍棄部形成用組合物5’的供給量。

由此,即使需要變更組合物5’的噴出量時,也能夠高頻率地噴出組合物5’,能夠提高三維造型物10的生產率。

如圖所示,分配器的驅動波形一般具有脈沖直流電壓上升的上升部、電壓恒定的開放部以及電壓下降的下降部。而且,通過調整這些時間(上升時間(risingtime)、開放時間(opentime)、下降時間(fallingtime))或最大電壓等,可以調整分配器的驅動波形。

而且,所述數據組可以為具有在這些條件中至少一個相互不同的多個數據(驅動波形數據)的數據組。

另外,優選地,所述數據組具備預定的噴出量的標準驅動波形數據、噴出量比標準驅動波形數據更小的減量驅動波形數據、以及噴出量比標準驅動波形數據更大的增量驅動波形數據。

由此,例如,可以在形成第n層的層形成工序中利用標準驅動波形數據,在形成第n+1層的層形成工序中利用減量驅動波形數據和增量驅動波形數據中的至少一個,從而調整每單位面積的組合物5’的噴出量,即使在第n層的高度比期望值更小時以及比期望值更大時的任意情況下,也能夠適宜地調整形成第n+1層的層形成工序中的組合物5’的噴出量(換言之,第n+1層的厚度)。更加具體地,當第n層的高度低于目標值時,利用增量驅動波形數據,當第n層的高度高于目標值時,利用減量驅動波形數據,從而適宜地調整形成第n+1層之后的高度。其結果,可以進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

利用標準驅動波形數據而應形成的層1的厚度沒有特別限定,但優選地,為10μm以上500μm以下,更加優選地,為20μm以上250μm以下。

由此,提高三維造型物10的生產率,同時進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

利用減量驅動波形數據時的每單位面積的組合物5’的噴出量沒有特別限定,優選地,在相對于利用標準驅動波形數據時的每單位面積的組合物5’的噴出量的10%以上90%以下,更加優選地,在20%以上80%以下。

由此,能夠同時實現高水平的三維造型物10的生產率以及尺寸精度。

利用增量驅動波形數據時的每單位面積的組合物5’的噴出量沒有特別限定,優選地,在相對于利用標準驅動波形數據時的每單位面積的組合物5’的噴出量的110%以上190%以下,更加優選地,在120%以上180%以下。

由此,能夠同時實現高水平的三維造型物10的生產率以及尺寸精度。

所述數據組還可以是例如對于減量驅動波形數據、增量驅動波形數據中的至少一個具有多個驅動波形數據。例如,所述數據組可以具有例如多個減量驅動波形數據,還可以具有多個增量驅動波形數據,還可以具有多個減量驅動波形數據和多個增量驅動波形數據。

由此,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

另外,在形成一個層1時,可以利用多個驅動波形數據(例如,至少一個減量驅動波形數據以及至少一個增量驅動波形數據)。

由此,可以更加適宜地調整層1各部位中的高度,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

在后面詳細說明的測量工序中,至少對于第n層的第二部位12中應形成第n+1層的第二部位12的區域(參照圖13),求出層1的高度即可,在本工序(層形成工序)中,至少基于該測量結果調整該區域(第n層的第二部位12中應形成第n+1層的第二部位12的區域)中的組合物5’的供給量即可,但是,還可以調整第n層的其他區域(除了“第n層的第二部位12中應形成第n+1層的第二部位12的區域”之外的區域。例如,圖15、圖16中通過粗線部表示的區域)中的組合物2’的供給量、組合物5’的供給量。由此,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

此外,在后面詳細說明第n層的其他區域的高度的測量。

《測量工序》

在層形成工序之后,求出該工序中形成的層1的高度。

在該層1的表面新形成層1(第n+1層)時調整每單位面積的組合物(組合物2’、組合物5’)的噴出量時利用在本工序中測量到的層1(第n層)的高度信息。

可以通過任意方法進行層1的高度測量,例如,可以利用激光位移傳感器進行。

由此,可以利用相對廉價的裝置以優良的精度求出層1的高度。此外,圖2、圖6、圖9中的箭頭表示測量用的光(激光)l。

在本工序(測量工序)中,對于第n層的第二部位12中應形成第n+1層的第二部位12的區域(參照圖13),求出層1的高度即可,尤其是,優選地,進行第n層所具有的第二部位12中的、應形成第n+1層的第二部位12的部位(參照圖14)的表面的高度的測量,該應形成第n+1層的第二部位12的部位在俯視觀察層1時與應形成第n+2個層1(下面稱為“第n+2層”)的第一部位11的部位重疊。

由此,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

在本工序(測量工序)中,至少對于第n層的第二部位12中應形成第n+1層的第二部位12的區域(參照圖13),求出層1的高度即可,但是,還可以對于第n層的其他區域(除了“第n層的第二部位12中應形成第n+1層的第二部位12的區域”之外的區域)測量層1的高度。

例如,對于第n層所具有的第二部位12中的應形成第n+1層的第一部位11的部位(參照圖15)也可以測量表面高度。

由此,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

這樣,在對于第n層所具有的第二部位12中的應形成第n+1層的第一部位11的部位進行表面高度的測量時,將該測量結果用于形成第n+1層的層形成工序中的組合物2’的供給量(來自分配器m2的組合物2’的供給量)的調整中。

另外,在測量工序中,除了第n層所具有的第二部位12之外,還可以對第n層所具有的第一部位11(參照圖16)進行表面高度的測量。

由此,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

這樣,在進行對于第n層所具有的第一部位11的表面高度的測量時,將該測量結果用于形成第n+1層的層形成工序中的組合物2’、組合物5’的中的至少一個的供給量(來自分配器m2、分配器m3中的至少一個的組合物的供給量)的調整中。

在形成第n+1層的層形成工序中,進行組合物2’的供給量的調整時,作為組合物2’的供給量的調整方法,可以采用在層形成工序項目中針對組合物5’所說明的方法相同的方法,在相同的條件下進行。由此,可以得到與上述的效果相同的效果。

在測量工序中,對于第n層的表面中層疊第n+1層的部位的至少一個位置求出高度即可,但是,優選地,對于應與第n+1層接觸的多個位置求出高度,從而調整形成第n+1層的層形成工序中的每單位面積的組合物的噴出量,以通過第n層和第n+1層使膜厚達到期望的值。

由此,能夠單獨調整層1的各部位中的高度,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

第n層的測量高度的位置的數量根據第n層的面積(第n層中層疊第n+1層的區域的面積)等而不同,但是,優選地,在兩個以上1000個以下,更加優選地,在三個以上500個以下。

由此,能夠同時實現高水平的三維造型物10的生產率以及尺寸精度。

另外,優選地,第n層的第二部位12中應形成第n+1層的第二部位12的區域的每單位面積的測量位置數量在0.01個/cm2以上3.0個/cm2以下,更加優選地,在0.05個/cm2以上1.0個/cm2以下。

由此,能夠同時實現高水平的三維造型物10的生產率以及尺寸精度。

如上所述,從分配器m2、m3噴出的組合物2’、5’包含溶劑。

可以在任意時機從分配器(分配器m2、m3)噴出的組合物(組合物2’、組合物5’)中去除包含的溶劑(第一溶劑、第二溶劑),但是,優選地,在對于利用該組合物形成的層1進行測量工序之前進行。換言之,優選地,對于第n層進行的測量工序在進行了從第n層去除溶劑的溶劑去除工序之后進行。

由此,能夠防止測量工序后的第n層的變形(厚度的變化)帶來的影響,能夠更加恰當第確定第n+1層的層形成工序中的組合物(組合物2’、組合物5’)的給予量。其結果,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

例如,可以通過加熱處理或減壓處理來進行從所噴出的組合物(組合物2’、組合物5’)去除溶劑的處理。

此外,溶劑去除工序可以在組合物(組合物2’、組合物5’)接觸到目標部位之前進行,還可以在組合物(組合物2’、組合物5’)接觸到目標部位之后進行。

判斷層1的上面是否應形成新的層,當存在應形成的下一層時,移動工作臺m41,進行上述的一系列工序(即、包括層形成工序和測量工序的一系列工序)。

《接合工序》

通過重復上述工序,得到僅層疊有預定數量的層1的層疊體50(參照圖10),之后,對該層疊體50實施用于接合包含在組合物2’中的第一粒子21的接合處理。換言之,當重復進行如上所述的一系列的工序后沒有應形成的下一層時,對于得到的層疊體50,實施用于接合包含在組合物2’中的第一粒子21的接合處理。

由此,組合物2’中包含的第一粒子21被接合,形成接合部2。通過這樣形成接合部2,三維造型物10的實體部(接合部2)構成為堅固地接合有第一粒子21,有效地防止在之后作為后處理的舍棄部去除工序中三維造型物10意外變形等,能夠提高最終得到的三維造型物10的尺寸精度、機械強度等。

只要是對具備多個層1的層疊體50進行的接合工序,可以用任意方法進行,通常通過加熱處理進行。

優選地,在構成第一粒子21的材料的熔點(當包含多個成分時,含有率最高的成分的熔點)以上的溫度下進行接合工序(燒結工序)中的加熱。

由此,能夠高效率地進行第一粒子21的接合。

將構成第一粒子21的材料的熔點為tm[℃]時,接合工序中的加熱溫度優選地在(tm+1)℃以上(tm+80)℃以下,更加優選地,在(tm+5)℃以上(tm+60)℃以下。

由此,能夠以更短時間的加熱處理來高效率地進行第一粒子21的接合,并且能夠有效地防止接合工序時的層疊體50的意外變形,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

此外,當第一粒子21包含多個成分時,作為所述熔點,可以采用含有率最高的成分的熔點。

對于接合工序中的加熱時間沒有特別限定,但是,優選地,在30秒以上60分鐘以下,更加優選地,在1分鐘以上30分鐘以下。

由此,能夠充分地進行第一粒子21之間的接合,同時更加有效地防止本工序中的意外變形,能夠同時實現高水平的三維造型物10的機械強度和尺寸精度,并且可以進一步提高三維造型物10的生產率。

另外,在本工序中,還可以進行包含在舍棄部形成用組合物5’中的第二粒子之間的接合。

在本工序中,當進行構成舍棄部形成用組合物5’的第二粒子的接合時,可以以使得第二粒子之間的接合強度(例如,燒結度)低于構成組合物2’的第一粒子21之間的接合強度(例如,燒結度)的方式進行第二粒子的接合。

由此,能夠有效地發揮作為舍棄部5的功能,同時可以更加容易進行后述的舍棄部去除工序中的舍棄部5的去除。

《舍棄部(支承部)去除工序》

而且,在進行接合工序之后,作為后處理工序,去除舍棄部5。由此,取出三維造型物10。

作為本工序的具體方法,可以例舉例如,通過刷子等拂去舍棄部5的方法、通過吸引去除舍棄部5的方法、噴上空氣等氣體的方法、給予水等液體的方法(例如,在液體中浸泡如上所述得到的舍棄部5和三維造型物10的復合物的方法、噴上液體的方法等)、給予超聲波振動等振動的方法、切割通過第二粒子的接合形成的舍棄部5等的破壞的方法等。另外,還可以從這些方法中選擇兩種以上進行組合的方法。

另外,舍棄部5可以是例如通過利用液體溶解舍棄部5的至少一部分從而被去除的部分,還可以是通過化學反應分解從而被去除的部分。

根據如上所述的本發明的制造方法,能夠高效率地制造具有優良的尺寸精度的三維造型物。

圖18總結了如上所述的三維造型物的制造方法的流程圖。

此外,在圖中示出的構成中,為了容易理解,以依次進行上述各工序的方式進行說明,但是,還可以在造型區域(即、工作臺上的空間)的各部位同時進行不同的工序。例如,在造型區域的不同區域,可以同時進行層形成工序和測量工序。另外,例如,在造型區域的不同區域,可以同時進行第n層的層形成工序和第n+1層的層形成工序,還可以同時進行對于第n層的測量工序和對于第n+1層的測量工序。

《三維造型物制造裝置》

接著,說明本發明的三維造型物制造裝置。

圖19是概略示出本發明的三維造型物制造裝置的優選實施方式的截面圖。

如圖中示出,三維造型物制造裝置m100具備控制部m1、噴出包含第一粒子21以及第一溶劑的組合物(實體部形成用組合物)2’的分配器(第一分配器)m2、噴出包含第二粒子以及第二溶劑的組合物(舍棄部形成用組合物)5’的分配器(第二分配器)m3、求出利用舍棄部形成用組合物5’形成的層1的表面高度的測量部件m5、以及對于具備多個層1的層疊體50給予能量以接合包含在該層疊體50中的第一粒子21的接合部件m6。

控制部m1控制來自分配器m2、m3的組合物2’、5’的噴出量等。更加具體地,控制部m1構成為基于由測量部件m5測量的結果,調整從分配器(第二分配器)m3供給測量了表面高度的層1(第n層)的每單位面積的舍棄部形成用組合物5’的供給量,從而調整形成在測量了高度的層1(第n層)上的層1(第n+1層)的高度。

由此,能夠適宜地執行如上所述的本發明的三維造型物10的制造方法,能夠提高最終得到的三維造型物10的尺寸精度。

另外,利用分配器來噴出組合物(組合物2’、5’),與例如通過噴繪法等噴出組合物時相比,可以實現非常優秀的三維造型物10的生產率。并且,即使是相對高粘度的組合物也能夠適宜地噴出,擴大材料選擇范圍。

另外,允許第n層中的厚度偏差,同時在第n+1層中調整厚度,從而能夠提高三維造型物10的生產率。

控制部m1可以構成為例如基于由測量部件m5測量的結果,調整從分配器(分配器m2、m3)噴出的組合物(組合物2’、5’)的液滴數(每單位面積的液滴數),從而調整形成在測量了高度的層1(第n層)上的新的層1(第n+1層)的高度。

由此,無需事先準備分配器的多個驅動波形數據,能夠適宜地應對各種各樣種類的組合物的噴出。

另外,例如,控制部m1可以構成為基于由測量部件m5測量的結果,從具備多數個多個驅動波形數據的存儲部選擇輸入到分配器m2、m3的驅動波形數據,調整供給測量了高度的層1(第n層)的每單位面積的組合物2’、5’的噴出量,調整形成在測量了高度的層1(第n層)上的層1(第n+1層)的高度。

由此,即使需要變更組合物的噴出量時,也能夠高頻率地噴出組合物,能夠提高三維造型物10的生產率。

此外,存儲部可以是控制部m1的一部分(更加具體地,例如,后述的計算機m11的一部分),還可以是設在控制部m1外部的部件(外部存儲部件)。

控制部m1具有計算機m11以及驅動控制部m12。

計算機m11是在內部具備cpu和存儲器等構成的一般的臺式計算機等。計算機m11將三維造型物10的形狀數據化為模型數據,并且向驅動控制部m12輸出將其切成平行的幾層薄截面體得到的截面數據(分層數據)。

另外,計算機m11還可以是例如基于由測量部件m5測量的結果,確定從分配器m2、m3噴出的組合物2’、5’的液滴數(每單位面積的液滴數),并且向驅動控制部m12輸出其信息,或者從具備多數個多個驅動波形數據的存儲部選擇輸入到分配器m2、m3的驅動波形數據,并輸出到驅動控制部m12。

驅動控制部m12作為控制部件分別驅動分配器m2、分配器m3、層形成部m4、測量部件m5、接合部件m6、快門m8等。具體地,控制例如通過分配器m2的組合物2’的噴出圖案或噴出量、分配器m2的驅動波形、通過分配器m3的組合物5’的噴出圖案和噴出量、分配器m3的驅動波形、通過測量部件m5進行的層1的高度測量(測量部位的設定、高度的檢測等)、通過接合部件(加熱部件)m6進行的加熱的on和off、加熱溫度、工作臺(升降工作臺)m41的下降量、快門m8的開關等。

層形成部m4具有工作臺(升降工作臺)m41以及環繞升降工作臺m41的框架m45,該工作臺(升降工作臺)m41供給有組合物2’以及組合物5’并且支承由組合物2’以及組合物5’(舍棄部5)構成的層1。

在之前形成的層1的上方形成新的層1時,升降工作臺m41根據來自驅動控制部m12的命令依次僅下降預定量。

工作臺m41的表面(更加詳細地,被供給有組合物2’以及組合物5’的部位)是平整的表面。由此,能夠容易且確切地形成具有高厚度均勻性的層1。

優選地,工作臺m41由高強度的材料構成。作為構成工作臺m41的材料,可以例舉例如不銹鋼等各種金屬材料等。

另外,工作臺m41的表面還可以是執行了表面處理的表面。由此,例如能夠更加有效地防止組合物2’的構成材料或組合物5’的構成材料頑固地附著在工作臺m41上,或者使工作臺m41具有非常優秀的耐用性,能夠實現三維造型物10的長期的生產穩定性。作為用于工作臺m41的表面的表面處理的材料,可以例舉例如聚四氟乙烯等的氟系樹脂等。

分配器m2構成為按照來自驅動控制部m12的命令進行移動,向工作臺m41上的期望的部位按照預定的圖案噴出組合物2’。

優選地,分配器m2以液滴方式噴出組合物2’。由此,能夠按照微小圖案給予組合物2’,即使是具有微小結構的三維造型物10時,也能夠以非常高的尺寸精度以及非常高的生產率進行制造。

根據來自驅動控制部m12的命令,分配器m2的例如驅動波形、給予的組合物2’的圖案(與應形成的接合部2對應的圖案)、量(例如,每單位面積的液滴數等)等受到控制。例如基于分層數據或測量部件m5的測量結果等來確定分配器m2的驅動波形、通過分配器m2的組合物2’的噴出圖案、噴出量等。由此,能夠給予足以滿足需要的量的組合物2’,能夠確切地形成期望圖案的接合部2,能夠確切地提高三維造型物10的尺寸精度等。

分配器m2具備一個噴出部(噴嘴)。

對于分配器m2噴出部的大小(噴嘴直徑)不特別限定,優選地,在10μm以上100μm以下。

由此,進一步提高三維造型物10的尺寸精度,同時可以進一步提高三維造型物10的生產率。

分配器m3構成為根據來自驅動控制部m12的命令移動,向工作臺m41上的期望的部位按照預定的圖案噴出組合物5’。

優選地,分配器m3以液滴方式噴出組合物5’。由此,能夠按照微小圖案給予組合物5’,即使是具有微小結構的三維造型物10時,也能夠以非常高的尺寸精度以及非常高的生產率進行制造

根據來自驅動控制部m12的命令,分配器m3的例如驅動波形、給予的組合物5’的圖案(與應形成的舍棄部5對應的圖案)、量(例如,每單位面積的液滴數等)等受到控制。例如基于分層數據或測量部件m5的測量結果等來確定分配器m3的驅動波形、通過分配器m3的組合物5’的噴出圖案、噴出量等。由此,能夠給予足以滿足需要的量的組合物5’,能夠確切地形成期望圖案的舍棄部5,能夠確切地提高三維造型物10的尺寸精度等。

分配器m3具備一個噴出部(噴嘴)。

對于分配器m3的噴出部的大小(噴嘴直徑),不特別限定,優選地,在10μm以上100μm以下。

由此,進一步提高三維造型物10的尺寸精度,同時可以進一步提高三維造型物10的生產率。

測量部件m5求出層1的高度。

測量部件m5的測量數據發送到控制部m1,在形成下一層(第n+1層)的層形成工序中調整每單位面積的組合物2’、5’的噴出量時利用該測量數據。

在本實施方式中,測量部件m5是激光位移傳感器。

接合部件m6對于具備多個層1的層疊體50給予能量以用于接合層疊體50中包含的第一粒子21從而形成接合部2。即、本實施方式的三維造型物制造裝置m100還具備接合部件,該接合部件對于層疊有層1的層疊體50給予用于實現第一粒子21之間的接合的能量。

通過具備這樣的接合部件m6,無需將層疊多個層1而成的層疊體50取出到三維造型物制造裝置m100的外部,可以在同一裝置內進行三維造型物的制造,可以進一步提高三維造型物10的生產率。

在圖中示出的構成中,在進行層疊體50中的第一粒子21的接合時,以使層疊體50位于隔離部m7的方式設置快門m8,該隔離部m7是從分配器m2、m3等隔離的空間(換言之,為了防止分配器m2、m3等受到接合部件m6進行的加熱的不良影響,從而隔離層疊體50的空間)。

由此,能夠有效地防止分配器m2、m3受到加熱帶來的不良影響(例如,由于組合物2’、5’的固體成分的析出從而發生的堵塞等),能夠長期穩定地制造三維造型物10。

此外,圖中的箭頭表示從分配器m2、m3等隔離層疊體50時的快門m8的移動方向d。

根據如上所述的本發明的三維造型物制造裝置,能夠高效率地制造具有優良的尺寸精度的三維造型物。

《實體部形成用組合物》

接著,說明用于三維造型物10的制造的實體部形成用組合物(組合物)2’。

組合物2’包含第一粒子21以及第一溶劑,是用于形成三維造型物10的實體部2的組合物。

下面,說明組合物2’的構成成分。

(第一粒子)

組合物2’包含多個第一粒子21。

組合物(實體部形成用組合物)2’包含第一粒子21,從而能夠擴大構成三維造型物10的材料的選擇范圍,能夠適宜地得到具有期望的物理性質、質感等的三維造型物10。例如,當利用溶解在溶劑中的材料制造三維造型物時,可使用的材料是有限的,但是,通過利用包含第一粒子21的組合物2’,可以消除這樣的限制。并且,能夠進一步提高例如三維造型物10的機械強度、韌性、耐用性等,不僅可以適用于試制,還可以適用于實際產品中。

作為構成第一粒子21的材料,可以例舉例如,金屬材料、金屬化合物(陶瓷等)、樹脂材料、顏料等。

優選地,作為第一粒子21,組合物2’包含由包含金屬材料、陶瓷材料中的至少一個的材料構成的物質。

由此,可以進一步提高例如三維造型物10的質感(高級感)、機械強度、耐用性等。

尤其是,當第一粒子21由包含金屬材料的材料構成時,三維造型物10具有非常優秀的高級感、重量感、機械強度、韌性等。此外,由于在給予用于接合第一粒子21的能量之后進行高效率的散熱,所以可以實現非常優秀的三維造型物10的生產率。

作為構成第一粒子21的金屬材料,可以例舉例如,鎂、鐵、銅、鈷、鈦、鉻、鎳或包含它們中的至少一種的合金(例如,馬氏體時效鋼、不銹鋼、鈷鉻鉬合金、鈦合金、鎳基超合金、鋁合金等)等。

作為構成第一粒子21的金屬化合物,可以例舉例如,二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦,、氧化鋅、氧化鋯、氧化錫、氧化鎂、鈦酸鉀等各種金屬氧化物;氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣等各種金屬氫氧化物;氮化硅、氮化鈦、氮化鋁等各種金屬氮化物;碳化硅、碳化鈦等各種金屬碳化物;硫化鋅等各種金屬硫化物;碳酸鈣、碳酸鎂等各種金屬的碳酸鹽;硫酸鈣、硫酸鎂等各種金屬的硫酸鹽;硅酸鈣、硅酸鎂等各種金屬的硅酸鹽;磷酸鈣等各種金屬的磷酸鹽;硼酸鋁、硼酸鎂等各種金屬的硼酸鹽或它們的復合化物等。

作為構成第一粒子21的樹脂材料,可以例舉例如,聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯乙烯、間規聚苯乙烯、聚縮醛、變性聚苯醚、聚醚醚酮、聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯聚合物(abs樹脂)、聚醚腈、聚酰胺(尼龍等)、聚芳酯、聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚酰亞胺、液晶高分子、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、氟樹脂等。

對于第一粒子21的形狀,并不特別限定,可以是球形、紡錘形、針狀、圓柱形、鱗狀等任意形狀,另外,還可以是無定形的,但是,優選是球形。

對于第一粒子21的平均粒徑,不特別限定,但是,優選地在0.1μm以上20μm以下,更加優選地在0.2μm以上10μm以下。

由此,組合物2’可以具有更加適宜的流動性,能夠更加順利地進行層形成工序,并且,能夠更加適宜地進行接合工序中的第一粒子21的接合。另外,能夠更加高效率地進行例如包含在層1中的溶劑或粘合劑等的去除等,能夠更加有效地防止最終的三維造型物10中意外地殘留有除了第一粒子21之外的構成材料。從而,能夠進一步提高三維造型物10的生產率,同時能夠進一步提高所制造的三維造型物10的可靠性、機械強度,更加有效地防止所制造的三維造型物10中出現意外的凹凸等,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

此外,在本發明中,平均粒徑是指體積標準的平均粒徑,例如,將樣品添加到甲醇中,將通過超聲波分散器分散3分鐘的分散液利用庫爾特計數法粒度分布測量儀(coulterelectronicsins制造的ta-ii型),利用50μm的光圈進行測量,從而得到平均粒徑。

優選地,第一粒子21的dmax在0.2μm以上25μm以下,更加優選地在0.4μm以上15μm以下。

由此,組合物2’可以具有更加適宜的流動性,能夠更加順利地進行層形成工序,能夠更加適宜地進行接合工序中的第一粒子21的接合。其結果,能夠進一步提高三維造型物10的生產率,同時能夠進一步提高所制造的三維造型物10的機械強度,更加有效地防止所制造的三維造型物10中出現意外的凹凸等,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度

優選地,組合物2’中的第一粒子21的含有率在50質量%以上99質量%以下,更加優選地,在55質量%以上70質量%以下。

由此,組合物2’更加容易處理,同時能夠進一步減少在三維造型物10的制造過程中被去除的成分的量,對于三維造型物10的生產率、生產成本、節省資源等方面非常有利。并且,能夠進一步提高最終得到的三維造型物10的尺寸精度。

此外,第一粒子21可以是由在三維造型物10的制造過程(例如,接合工序等)中進行化學反應(例如,氧化反應等)的材料構成,并且包含在組合物2’中的第一粒子21的組成與最終的三維造型物10的構成材料中的組成不同。

此外,組合物2’可以包含兩種以上的第一粒子。

(第一溶劑)

組合物2’包含溶劑(第一溶劑)。

通過包含溶劑(第一溶劑),能夠在組合物2’中適宜地分散第一粒子21,分配器m2能夠穩定地進行組合物2’的噴出。

對于溶劑(第一溶劑),只要具有在組合物2’中適宜地分散第一粒子21的功能(作為分散介質的功能),則不特別限定,但是,優選是具有揮發性的溶劑。

在三維造型物10的制造過程中能夠高效率地去除揮發性的溶劑,所以能夠有效地防止出現意外地殘留在最終得到的三維造型物10中的弊端。

作為第一溶劑,可以例舉例如,水;乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚醋酸酯/丙二醇乙醚等聚亞烷基二醇甲醚(polyalkyleneglycolmonomethylether)類;乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯等乙酸鹽類;苯、甲苯、二甲苯等芳香族碳化氫類;甲乙酮、丙酮、甲基異丁基酮、甲基正丁基甲酮、異丙酮、乙酰丙酮等酮類;乙醇、丙醇、丁醇等醇類;tetraalkylammoniumacetate類;二甲基亞砜、二乙基亞砜等亞砜系溶劑;吡啶、甲基吡啶、2,6-二甲基氮雜苯等吡啶系溶劑;tetraalkylammoniumacetate(例如,四正丁基乙酸銨等)等離子液體等,可以使用從中選擇的一種或兩種以上的組合。

當組合物2’是包含由金屬材料構成的第一粒子21的組合物時,作為第一溶劑,優選使用非質子溶劑。由此,能夠有效地防止第一粒子21的構成材料意外發生氧化反應等。

對于組合物2’中的第一溶劑的含量,優選地,在0.5質量%以上70質量%以下,更加優選地在1質量%以上50質量%以下。

由此,組合物2’更加容易處理,同時能夠進一步減少在三維造型物10的制造過程中被去除的成分的量,對于三維造型物10的生產率、生產成本、節省資源等方面非常有利。并且,能夠進一步提高最終得到的三維造型物10的尺寸精度。

此外,作為第一溶劑,可以使用例如聚合性的單體等通過聚合反應實現固化并且具有揮發性的溶劑。

(粘合劑)

組合物2’包含第一粒子21、第一溶劑之外,還可以包含具有在去除了第一溶劑的層1中實現第一粒子21之間的暫時接合的功能的粘合劑。

由此,例如能夠更加有效地防止利用組合物2’形成的圖案的意外變形。其結果,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。并且,能夠適宜地進行三維造型物10中的孔隙率(多孔性)、三維造型物10的密度等的調整。

作為粘合劑,只要具有在接合工序中供應的之前的組合物2’(即、使用組合物2’形成的圖案)中暫時固定第一粒子21的功能即可,可以利用例如,熱塑性樹脂、固化性樹脂等各種樹脂材料等。

當包含固化性樹脂時,可以在噴出組合物2’之后且進行接合工序之前的時機,進行該固化性樹脂的固化反應。

由此,能夠更加有效地防止利用組合物2’形成的圖案的意外變形,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

可以通過例如加熱或照射紫外線等能量線來進行實現固化性樹脂的固化反應的固化處理。

作為固化性樹脂,可以適宜地使用例如各種熱固化性樹脂、光固化性樹脂等。

作為固化性樹脂(聚合性化合物),可以利用例如各種單體、各種低聚物(包括二聚物、三聚物等)、預聚物等,但是,優選地,作為固化性樹脂(聚合性化合物),組合物2’至少包含單體成分。與低聚物成分等相比,通常,單體是低粘度的成分,所以有利于進一步提高固化性樹脂(聚合性化合物)的噴出穩定性。

優選地,作為固化性樹脂(聚合性化合物)使用通過照射能量線,通過從聚合引發劑產生的自由基物種或者陽離子活性種等開始加成聚合或者開環聚合,從而產生聚合體的化合物。作為加成聚合的聚合方式,可以例舉自由基、陽離子、陰離子、復分解、配位聚合。并且,作為開環聚合的聚合方式,可以例舉陽離子、陰離子、自由基、復分解、配位聚合。

作為固化性樹脂(聚合性化合物),組合物2’包含單體之外,還可以包含低聚物(包括二聚物、三聚物等)、預聚物等。

在組合物2’中,可以以任意的方式包含粘合劑,但是,優選是液體狀(例如,熔融狀態、溶解狀態等)。即、優選地,粘合劑作為構成分散介質22的成分而被包含。

由此,粘合劑可以起到分散第一粒子21的分散介質22的功能,能夠進一步提高組合物2’的噴出性。并且,在進行接合工序時粘合劑能夠適宜地覆蓋第一粒子21,能夠進一步提高進行接合工序時的圖案(使用組合物2’形成的圖案)形狀的穩定性,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

優選地,組合物2’中的粘合劑的含有率在0.1質量%以上48質量%以下,更加優選地,在0.8質量%以上10質量%以下。

由此,得到更加適當的層形成工序中的組合物2’的流動性,同時,粘合劑更加有效地發揮暫時固定第一粒子21的功能。并且,能夠更加確切地進行接合工序中的粘合劑的去除。從而,能夠進一步提高三維造型物10的生產率,同時能夠進一步提高所制造的三維造型物10的尺寸精度、可靠性。

(其他成分)

并且,組合物2’還可以包含除了上述的成分之外的成分。作為這樣的成分,可以例舉例如,聚合引發劑、分散劑、表面活性劑、增稠劑、反絮凝劑、消泡劑、增滑劑(整平劑)、染料、阻聚劑、聚合促進劑、滲透促進劑、濕潤劑(保濕劑)、固定劑、防霉劑、防腐劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、螯合劑、ph調整劑等。

《舍棄部形成用組合物》

接著,說明用于制造三維造型物10的舍棄部形成用組合物(組合物)5’。

舍棄部形成用組合物5’是用于形成舍棄部5的組合物。舍棄部(支承部)5具有在制造三維造型物10的過程中支承應變成三維造型物10的實體部2的部位的功能。

舍棄部形成用組合物(組合物)5’包含第二粒子以及第二溶劑。

下面,說明組合物5’的構成成分。

(第二粒子)

舍棄部形成用組合物5’包含多個第二粒子。

通過舍棄部形成用組合物5’包含粒子(第二粒子),從而即使在應形成的舍棄部5具有微小形狀等時,也能夠以高尺寸精度且高效率地形成舍棄部5。

作為構成舍棄部形成用組合物5’的第二粒子的材料,可以例舉例如,金屬材料、金屬化合物(陶瓷等)、樹脂材料、顏料等。

但是,優選地,構成舍棄部形成用組合物5’的第二粒子由比構成組合物2’的第一粒子21更加高熔點的材料構成。

對于第二粒子的形狀,并不特別限定,可以是球形、紡錘形、針狀、圓柱形、鱗狀等任意形狀,并且,還可以是無定形的,但是,優選是球形。

對于第二粒子的平均粒徑,并不特別限定,但是,優選地在0.1μm以上20μm以下,更加優選地,在0.2μm以上10μm以下。

由此,舍棄部形成用組合物5’可以具有更加適宜的流動性,能夠更加順利地進行層形成工序,并且,能夠更加適宜地進行接合工序中的第二粒子的接合。另外,能夠更加高效率地進行例如包含在層1中的第二溶劑或粘合劑等的去除等,能夠更加有效地防止最終的三維造型物10中意外地殘留有除了第二粒子之外的構成材料。從而,能夠進一步提高三維造型物10的生產率,同時更加有效地防止所制造的三維造型物10中出現意外的凹凸等,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

優選地,第二粒子的dmax在0.2μm以上25μm以下,更加優選地,在0.4μm以上15μm以下。

由此,舍棄部形成用組合物5’可以具有更加適宜的流動性,能夠更加順利地供給舍棄部形成用組合物5’,并且,能夠更加適宜地進行接合工序中的第二粒子的接合。其結果,能夠進一步提高三維造型物10的生產率,同時更加有效地防止所制造的三維造型物10中出現意外的凹凸等,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

優選地,舍棄部形成用組合物5’中的第二粒子的含有率在50質量%以上99質量%以下,更加優選地在55質量%以上98質量%以下。

由此,舍棄部形成用組合物5’更加容易處理,同時能夠進一步減少在三維造型物10的制造過程中被去除的成分的量,對于三維造型物10的生產率、生產成本、節省資源等方面非常有利。并且,能夠進一步提高最終得到的三維造型物10的尺寸精度。

此外,舍棄部形成用組合物5’還可以包含兩種以上的第二粒子。

(第二溶劑)

舍棄部形成用組合物5’包含溶劑(第二溶劑)。

通過包含溶劑(第二溶劑),能夠在舍棄部形成用組合物5’中適宜地分散第二粒子,能夠通過分配器m3穩定地進行舍棄部形成用組合物5’的噴出。

對于溶劑(第二溶劑),只要具有在舍棄部形成用組合物5’中適宜地分散第二粒子的功能(作為分散介質的功能),則不特別限定,但是,優選的是具有揮發性的溶劑。

揮發性的溶劑在三維造型物10的制造過程中能夠高效率地去除,所以能夠有效地防止出現意外地殘留在最終得到的三維造型物10中的弊端。

作為包含在舍棄部形成用組合物5’中的溶劑(第二溶劑),可以使用例如在說明組合物2’的構成成分時說明的溶劑等。

此外,包含在組合物2’中的溶劑(第一溶劑)和包含在舍棄部形成用組合物5’中的溶劑(第二溶劑)可以是相同條件(例如,相同的組成等)的溶劑,還可以是不同條件的溶劑。

優選地,舍棄部形成用組合物5’中的第二溶劑的含量在0.5質量%以上30質量%以下,更加優選地,在1質量%以上25質量%以下。

由此,舍棄部形成用組合物5’更加容易處理,同時能夠進一步減少在三維造型物10的制造過程中被去除的成分的量,對于三維造型物10的生產率、生產成本、節省資源等方面非常有利。并且,能夠進一步提高最終得到的三維造型物10的尺寸精度。

(粘合劑)

舍棄部形成用組合物5’包含第二粒子以及第二溶劑之外,還可以包含具有在去除了第二溶劑的層1中實現第一粒子21之間的暫時接合的功能的粘合劑。

由此,能夠更加有效地防止例如使用舍棄部形成用組合物5’形成的舍棄部5意外變形。其結果,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

作為粘合劑,只要舍棄部形成用組合物5’在供給給接合工序之前具有暫時固定第二粒子的功能即可,可以使用例如熱塑性樹脂、固化性樹脂等各種樹脂材料等。

當包含固化性樹脂時,可以在噴出舍棄部形成用組合物5’之后且進行接合工序之前的時機,對該固化性樹脂進行固化反應。

由此,能夠更加有效地防止利用舍棄部形成用組合物5’形成的圖案(舍棄部5)的意外變形,能夠進一步提高三維造型物10的尺寸精度。

可以通過例如加熱或照射紫外線等能量線來進行固化處理。

當舍棄部形成用組合物5’包含固化性樹脂時,作為該固化性樹脂,可以使用例如在說明組合物2’的構成成分時說明的固化性樹脂等。

此外,包含在組合物2’中的固化性樹脂和包含在舍棄部形成用組合物5’中的固化性樹脂可以是相同條件(例如,相同的組成等)的固化性樹脂,還可以是不同條件的固化性樹脂。

優選地,舍棄部形成用組合物5’中的粘合劑的含有率在0.5質量%以上48質量%以下,更加優選地,在1質量%以上43質量%以下。

由此,得到更加適當的層形成工序中的舍棄部形成用組合物5’的流動性,同時,粘合劑更加有效地發揮暫時固定粒子的功能。并且,能夠更加確切地進行接合工序中的粘合劑的去除。從而,能夠進一步提高三維造型物10的生產率,同時能夠進一步提高所制造的三維造型物10的尺寸精度、可靠性。

(其他成分)

另外,舍棄部形成用組合物5’還可以包含除了上述的成分之外的成分。作為這樣的成分,可以例舉例如,聚合引發劑、分散劑、表面活性劑、增稠劑、反絮凝劑、消泡劑、增滑劑(整平劑)、染料、阻聚劑、聚合促進劑、滲透促進劑、濕潤劑(保濕劑)、固定劑、防霉劑、防腐劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、螯合劑、ph調整劑等。

《三維造型物》

本發明的三維造型物可以利用如上所述的本發明的三維造型物制造裝置來制造。

由此,能夠提供具有優良的尺寸精度的三維造型物。并且,根據如上所述的制造方法、制造裝置,可以使用各種各樣組成的粒子,所以能夠擴大構成三維造型物的材料的選擇范圍,三維造型物可以具有期望的物理性、質感等。

對于本發明的三維造型物的用途,并不特別限定,可以例舉例如,玩偶、人物等欣賞物/展示物,以及植入等醫療設備等。

并且,本發明的三維造型物還可以適用于模型、批量生產產品、定做品中的任意一個中。

以上,說明了本發明的優選實施方式,但是,本發明并不限定于這些實施方式。

例如,在本發明的三維造型物制造裝置中,各部分的構成可以替換為發揮相同的功能的任意的構成,并且,還可以添加任意的構成。

例如,本發明的三維造型物制造裝置還可以具備未圖示的減壓部件。由此,例如從噴出的組合物(實體部形成用組合物和舍棄部形成用組合物)能夠高效率地去除溶劑,實現非常優秀的三維造型物的生產率。

另外,本發明的三維造型物制造裝置還可以具備用于從噴出的組合物(實體部形成用組合物和舍棄部形成用組合物)去除溶劑的加熱部件。由此,可以實現非常優秀的三維造型物的生產率。

另外,本發明的三維造型物的制造方法并不限定于利用如上所述的三維造型物制造裝置執行的方法。

另外,在上述的實施方式中,說明了第一層的層作為舍棄層僅由第二部位構成而不具有第一部位的情況,但是,第一層的層還可以形成為具有第一部位。

另外,在上述的實施方式中,作為代表說明了在工作臺表面直接形成層的情況,但是,還可以例如在工作臺上配置造型板,在該造型板上對層進行層疊從而制造三維造型物。

另外,在上述的實施方式中,作為代表說明了對于除了最上層之外的所有層,在層形成工序之后進行測量工序的情況,但是,在本發明中,可以僅對于構成層疊體的至少一部分的層進行測量工序。并且,對于最上層,也可以在層形成工序之后進行測量工序。

另外,在上述的實施方式中,設為n是2以上的整數時的層1的高度(第n層的高度)對應于從第一層起到第n層的各層厚度的合計厚度來進行了說明,但是,作為n是2以上的整數時的層1的高度(第n層的高度),可以利用第n層單獨的厚度。例如,可以以在俯視測量的層1時,以露出下層的層1表面的位置為標準,測量厚度。

另外,在本發明的三維造型物的制造方法中,工序、處理的順序并不限定于上述的順序,還可以置換其至少一部分來進行。例如,在上述的實施方式中,在形成任意的層的層形成工序中,作為代表說明了在噴出實體部形成用組合物之后噴出舍棄部形成用組合物的情況,但是,可以在噴出舍棄部形成用組合物之后噴出實體部形成用組合物,還可以同時噴出實體部形成用組合物和舍棄部形成用組合物。

另外,在上述的實施方式中,主要說明了在接合工序中進行包含在實體部形成用組合物中的粒子的接合,而不進行包含在舍棄部形成用組合物中的粒子的接合的情況,但是,在接合工序中,可以進行包含在實體部形成用組合物中的粒子的接合,同時進行包含在舍棄部形成用組合物中的粒子的接合。

另外,在本發明的制造方法中,根據需要,還可以進行前處理工序、中間處理工序、后處理工序。

作為前處理工序,可以例舉例如工作臺的清掃工序等。

作為后處理工序,可以例舉例如清洗工序、進行切飛邊等的形狀調整工序、著色工序、被覆層形成工序、用于提高粒子接合強度的熱處理工序等。

另外,當組合物(實體部形成用組合物、舍棄部形成用組合物中的至少一個)包含粘合劑時,作為與接合工序不同的工序,還可以具有粘合劑去除工序。更加具體地,例如,在對層疊了多個層的層疊體執行接合工序(燒結工序)之前,可以具有作為粘合劑去除工序的脫脂工序。

另外,在上述的實施方式中,作為代表說明了在同一裝置中(三維造型物制造裝置)進行上述的所有工序的情況,但是,還可以利用其他裝置來進行三維造型物的制造方法的一部分工序。例如,可以利用與形成層以及進行層的高度測量的裝置不同的裝置(燒結爐等)等進行對層疊體進行的接合處理(燒結處理)。

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