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JP2018047597A - Method of manufacturing three-dimensional molded article - Google Patents

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JP2018047597A JP2016183862A JP2016183862A JP2018047597A JP 2018047597 A JP2018047597 A JP 2018047597A JP 2016183862 A JP2016183862 A JP 2016183862A JP 2016183862 A JP2016183862 A JP 2016183862A JP 2018047597 A JP2018047597 A JP 2018047597A
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modeling
heating
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dimensional
material powder
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文良 岩瀬
Fumiyoshi Iwase
文良 岩瀬
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Roland DG Corp
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Roland DG Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a three-dimensional molded article suppressing solidification of a material powder at an unintentional place in a drying process by heating and drying, and a three-dimensional molding apparatus.SOLUTION: The method of manufacturing a three-dimensional molded article includes: a preparing process; a molding process; and a heating process. In the preparing process, a molding tank 20 provided inside with a molding table 30 having permeability is prepared. In the molding process, a hardening liquid is discharged to a predetermined place on a material powder 300 laid on the molding table 30 to form a layer of material powder layers obtained by bonding the material powder 300 at the predetermined place, and the material powder layers are lapped over upward one by one to mold a three-dimensional molded article 320 in the material powder 300 in the molding tank 20. In the heating process, the three-dimensional molded article 320 in the molding tank 20 is heated after the molding process.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、三次元造形物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional structure.

従来から、粉末素材に接着物質を吐出し、粉末素材を硬化させることによって三次元造形物を造形する三次元造形装置が知られている。特許文献1に示すように、粉末素材を硬化させるタイプの三次元造形装置は、例えば、粉末素材が収容される造形チャンバーと、造形チャンバーに供給される粉末素材が収容される素材収容チャンバーと、素材収容チャンバーから造形チャンバーに粉末素材を供給する素材供給ユニットとを備えている。造形チャンバーの上方には、接着物質を吐出するプリンティングヘッドが配置されている。プリンティングヘッドは、造形チャンバーに収容された粉末素材のうち三次元造形物の断面形状に対応する部分に接着物質を吐出する。粉末素材のうち接着物質が吐出された部分は硬化し、断面形状に対応した粉末硬化層が形成される。   2. Description of the Related Art Conventionally, a three-dimensional modeling apparatus that forms a three-dimensional model by discharging an adhesive substance onto a powder material and curing the powder material is known. As shown in Patent Document 1, a three-dimensional modeling apparatus of a type that cures a powder material includes, for example, a modeling chamber that stores a powder material, a material storage chamber that stores a powder material supplied to the modeling chamber, A material supply unit for supplying a powder material from the material storage chamber to the modeling chamber. A printing head that discharges an adhesive substance is disposed above the modeling chamber. The printing head discharges an adhesive substance to a portion corresponding to the cross-sectional shape of the three-dimensional structure in the powder material accommodated in the modeling chamber. The portion of the powder material where the adhesive substance is discharged is cured, and a powder cured layer corresponding to the cross-sectional shape is formed.

特開2006−137173JP 2006-137173 A

ところで、粉末硬化タイプの三次元造形物の製造方法において硬化時間が長い場合には、造形後、三次元造形物の加熱乾燥を行う場合がある。粉末硬化タイプの三次元造形物の製造方法では、三次元造形物は造形槽内で造形されるため、加熱乾燥は造形槽ごと行う。しかし加熱乾燥すると、造形槽内で硬化を意図していない場所の材料粉末が固化してしまうことがある。   By the way, in the manufacturing method of a powder hardening type three-dimensional structure, when the curing time is long, the three-dimensional structure may be heated and dried after the formation. In the manufacturing method of the powder-curing type three-dimensional structure, the three-dimensional structure is formed in the modeling tank, so that the heat drying is performed for each modeling tank. However, when heated and dried, the material powder in a place not intended for curing in the modeling tank may solidify.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱乾燥において意図しない場所の材料粉末の硬化を抑制する三次元造形物の製造方法、および、意図しない場所の材料粉末の硬化を抑制する機構を備えた三次元造形装置を提案することである。   The present invention has been made in view of such a problem, and the object of the present invention is to provide a method for manufacturing a three-dimensional structure that suppresses hardening of a material powder at an unintended place in heat drying, and a material powder at an unintended place. It is to propose a three-dimensional modeling apparatus having a mechanism for suppressing curing.

ここで提案する三次元造形物の製造方法は、準備工程と、造形工程と、加熱工程とを有する。準備工程では、通気性を有する造形テーブルが内部に配置された造形槽を用意する。造形工程では、造形テーブル上に予め定められた厚さに材料粉末を敷きつめ、敷きつめられた材料粉末の上の予め定められた位置に硬化液を吐出することによって、前記予め定められた位置の材料粉末が接合された一層の材料粉末層を形成する。そして、造形槽内において材料粉末層を一層ずつ上方に重ねることによって、造形槽内の材料粉末中に、予め定められた三次元造形物を造形する。加熱工程は、造形工程の後に行われ、造形槽内の三次元造形物を加熱する。   The manufacturing method of the three-dimensional structure proposed here has a preparation process, a modeling process, and a heating process. In the preparation step, a modeling tank in which a modeling table having air permeability is arranged is prepared. In the modeling process, the material powder is spread on a modeling table in a predetermined thickness, and the material at the predetermined position is discharged by discharging a curable liquid to a predetermined position on the spread material powder. One material powder layer to which the powder is bonded is formed. Then, a predetermined three-dimensional structure is formed in the material powder in the modeling tank by stacking the material powder layers one by one in the modeling tank. The heating process is performed after the modeling process, and heats the three-dimensional modeled object in the modeling tank.

造形テーブルを通気性を有するものにすることにより、加熱乾燥において造形槽内の意図しない場所の材料粉末の固化を抑制することができる。   By making the modeling table have air permeability, solidification of the material powder in an unintended place in the modeling tank can be suppressed in heat drying.

一実施形態における三次元造形装置を前方から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the three-dimensional modeling apparatus in one Embodiment from the front. 図1の三次元造形装置を上方から見た平面図である。It is the top view which looked at the three-dimensional modeling apparatus of FIG. 1 from upper direction. 一実施形態における加熱炉を前方から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the heating furnace in one Embodiment from the front. ヒーターを備えた加熱炉を前方から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the heating furnace provided with the heater from the front. 材料粉末の意図しない固化を抑える機構を備えた三次元造形装置の一実施形態を前方から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at one Embodiment of the three-dimensional modeling apparatus provided with the mechanism which suppresses solidification which material powder does not intend from the front. 加熱機構にヒーターを備えた三次元造形装置を前方から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the three-dimensional modeling apparatus provided with the heater in the heating mechanism from the front.

以下、本発明の実施形態について説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら本発明を限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡潔化する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The embodiments described herein are, of course, not intended to limit the present invention. Further, members / parts having the same action are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted or simplified.

先述したように、三次元造形物の加熱乾燥において、造形槽内の材料粉末の意図しない場所が固化してしまうという問題が、ときにより発生する(以下、この造形槽内の意図しない場所の材料粉末の固化を、単に意図しない固化と呼ぶ。)。本願の発明者は、この意図しない固化は、造形槽20の中の材料粉末内に熱と、加熱によって発生した硬化液の蒸気がこもるために発生することを発見した。従って、造形槽内の熱と蒸気のこもりを緩和すれば、意図しない固化を抑制することができる。造形槽内の熱と蒸気のこもりの緩和のためには、材料槽内に通気すればよいことを、本願発明者は見出した。そして、造形テーブルを通気性を有するものにすることによって、造形槽内の通気が改善され、意図しない固化が抑制できることを発見した。   As described above, in the heat drying of the three-dimensional structure, a problem that an unintended place of the material powder in the modeling tank is solidified sometimes occurs (hereinafter, the material in the unintended place in the modeling tank). The solidification of the powder is simply called unintentional solidification). The inventor of the present application has found that this unintentional solidification occurs because heat and vapor of the curable liquid generated by heating are trapped in the material powder in the modeling tank 20. Therefore, unintentional solidification can be suppressed by relaxing the heat and steam in the modeling tank. The inventor of the present application has found that in order to alleviate the heat and steam in the modeling tank, the material tank may be ventilated. And it discovered that the ventilation | gas_flowing in a modeling tank was improved by making a modeling table what has air permeability, and the solidification which is not intended can be suppressed.

ここに開示する三次元造形物の製造方法は、準備工程と、造形工程と、加熱工程とを有する。準備工程では、通気性を有する造形テーブルが内部に配置された造形槽を用意する。造形工程では、造形テーブル上に予め定められた厚さに材料粉末を敷きつめ、敷きつめられた材料粉末の上の予め定められた位置に硬化液を吐出することによって、前記予め定められた位置の材料粉末が接合された一層の材料粉末層を形成する。そして、造形槽内において材料粉末層を一層ずつ上方に重ねることによって、造形槽内の材料粉末中に、予め定められた三次元造形物を造形する。加熱工程は、造形工程の後に行われ、造形槽内の三次元造形物を加熱する。   The manufacturing method of the three-dimensional structure disclosed here has a preparation process, a modeling process, and a heating process. In the preparation step, a modeling tank in which a modeling table having air permeability is arranged is prepared. In the modeling process, the material powder is spread on a modeling table in a predetermined thickness, and the material at the predetermined position is discharged by discharging a curable liquid to a predetermined position on the spread material powder. One material powder layer to which the powder is bonded is formed. Then, a predetermined three-dimensional structure is formed in the material powder in the modeling tank by stacking the material powder layers one by one in the modeling tank. The heating process is performed after the modeling process, and heats the three-dimensional modeled object in the modeling tank.

本製造方法の一つの好ましい実施形態によれば、準備工程・造形工程と加熱工程とは別の装置で行われる。準備工程・造形工程は、三次元造形装置で実施される。造形工程の終了後、三次元造形物が収容された造形槽が三次元造形装置から取り外され、加熱炉に投入される。そして、加熱炉にて、加熱工程が実施される。   According to one preferable embodiment of the present manufacturing method, the preparation process / modeling process and the heating process are performed in separate apparatuses. The preparation process / modeling process is performed by a three-dimensional modeling apparatus. After completion of the modeling process, the modeling tank containing the three-dimensional modeled object is removed from the three-dimensional modeling apparatus and put into a heating furnace. And a heating process is implemented in a heating furnace.

まず、準備工程および造形工程が行われる三次元造形装置の一実施形態について説明する。図1は一実施形態における三次元造形装置10を前方から見た断面図である。図1の左方は、三次元造形装置10の左方Lである。同様に、図1の右方を三次元造形装置10の右方R、図1の上方を装置の上方U、図1の下方を装置の下方Dとする。また、図2は、図1の三次元造形装置10を上方から見た平面図である。図1は、図2におけるI−I断面図である。そこで、図2の左方は三次元造形装置10の左方L、図2の右方は三次元造形装置10の右方R、図2の下方は装置の前方F、図2の上方は三次元造形装置の後方Rrである。以後、三次元造形装置10の説明において方向について述べるときは、上述の方向を意味するものとする。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、三次元造形装置10の設置態様を限定するものではない。   First, an embodiment of a three-dimensional modeling apparatus in which a preparation process and a modeling process are performed will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of a three-dimensional modeling apparatus 10 according to an embodiment as viewed from the front. The left side of FIG. 1 is the left side L of the three-dimensional modeling apparatus 10. Similarly, the right side of FIG. 1 is the right side R of the 3D modeling apparatus 10, the upper side of FIG. 1 is the upper side U of the apparatus, and the lower side of FIG. FIG. 2 is a plan view of the three-dimensional modeling apparatus 10 of FIG. 1 as viewed from above. 1 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. Therefore, the left side of FIG. 2 is the left side L of the 3D modeling apparatus 10, the right side of FIG. 2 is the right side R of the 3D modeling apparatus 10, the lower side of FIG. 2 is the front F of the apparatus, and the upper side of FIG. It is the rear Rr of the original modeling apparatus. Henceforth, when describing a direction in description of the three-dimensional modeling apparatus 10, the above-mentioned direction shall be meant. However, these are only directions for convenience of explanation, and do not limit the installation mode of the three-dimensional modeling apparatus 10.

図1、図2に示すように、本実施形態によれば、三次元造形装置10は、筐体12と、造形槽20と、造形テーブル30と、第1昇降機構40と、材料槽42と、第2昇降機構44と、ローラー46と、吐出ヘッド48と、タンク50と、移動機構52と、を備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, according to the present embodiment, the three-dimensional modeling apparatus 10 includes a housing 12, a modeling tank 20, a modeling table 30, a first lifting mechanism 40, and a material tank 42. The second elevating mechanism 44, the roller 46, the discharge head 48, the tank 50, and the moving mechanism 52 are provided.

造形テーブル30は、造形槽20の内側に配置されている。造形槽20内において、造形テーブル30は、下方から第1昇降機構40に支持されており、上下に摺動可能である。第1昇降機構40は、造形槽20内で、造形テーブル30を上下に移動させることができる。第1昇降機構40は、例えば、昇降するシリンダを備えている。このシリンダは、サーボモーターとボールねじで駆動させる電動シリンダ等である。造形テーブル30は、第1昇降機構40上に載せられているだけで固定されていない。造形槽20は、図1に示すように、筐体12の上に載置されている。造形槽20も、筐体12に載せられているだけが望ましいが、もしそれでは不安定ならば、簡単に外せる固定方法で固定されているのが好ましい。造形槽20は、造形テーブル30が引っ掛かる段20aを有し、第1昇降機構40の支えがなくても、造形テーブル30が落ちないようになっている。このような構造を持つことで、第1昇降機構40のシリンダを造形テーブル30と離れるまで下げれば、造形槽20および造形テーブル30は、三次元造形装置10から簡単に取り外せる。造形テーブル30の全部または大半は、通気性を有する多孔質板32で構成されている。造形テーブル30において、その上方に三次元造形物320が造形され得る部分は、多孔質板32で構成されているのが望ましい。多孔質板32の材質は、例えば、ポリプロピレン粒の焼結体等のプラスチック焼結体や、あるいはセラミック焼結体等である。造形テーブル30上には、材料粉末300が敷きつめられる。三次元造形物320は、造形テーブル30上に敷きつめられた材料粉末300のうち所定の位置にある材料粉末300を接合させた層を上方に一層ずつ積み重ねて造形していくため、造形テーブル30上には、三次元造形物320のそれまでに造形の終わった部分が、材料粉末300に埋まる形で載置される。   The modeling table 30 is arranged inside the modeling tank 20. In the modeling tank 20, the modeling table 30 is supported by the 1st raising / lowering mechanism 40 from the downward direction, and can slide up and down. The first lifting mechanism 40 can move the modeling table 30 up and down in the modeling tank 20. The 1st raising / lowering mechanism 40 is provided with the cylinder which raises / lowers, for example. This cylinder is an electric cylinder driven by a servo motor and a ball screw. The modeling table 30 is merely fixed on the first elevating mechanism 40 and is not fixed. The modeling tank 20 is placed on the housing 12 as shown in FIG. The modeling tank 20 is preferably only placed on the housing 12, but if it is unstable, it is preferably fixed by a fixing method that can be easily removed. The modeling tank 20 has a step 20a on which the modeling table 30 is caught, and the modeling table 30 does not fall even if the first lifting mechanism 40 is not supported. By having such a structure, if the cylinder of the 1st raising / lowering mechanism 40 is lowered | separated until it leaves | separates from the modeling table 30, the modeling tank 20 and the modeling table 30 can be easily removed from the three-dimensional modeling apparatus 10. FIG. All or most of the modeling table 30 is composed of a porous plate 32 having air permeability. In the modeling table 30, it is desirable that a portion where the three-dimensional model 320 can be modeled is composed of a porous plate 32. The material of the porous plate 32 is, for example, a plastic sintered body such as a sintered body of polypropylene particles, or a ceramic sintered body. A material powder 300 is spread on the modeling table 30. Since the three-dimensional structure 320 is formed by stacking the layers of the material powder 300 laid on the modeling table 30 to which the material powder 300 at a predetermined position is bonded one by one upward, The three-dimensional structure 320 is placed so that the part of the three-dimensional structure 320 that has been shaped so far is embedded in the material powder 300.

材料槽42は、本実施形態にあっては、造形槽20の隣にあり、材料粉末300を収納している。材料槽42は、材料粉末300を造形テーブル30上に供給する機構の一つである。材料槽42の底部42aは、材料槽42内を、上下に摺動可能となっている。底部42aの下面には、第2昇降機構44が接続されている。第2昇降機構44も、第1昇降機構40と同様に昇降するシリンダを有し、このシリンダによって、第2昇降機構44は、底部42aを材料槽42内で上下に移動させる。材料槽42に収納される材料粉末300は、例えば、石膏、セラミックス、金属、プラスチック等の粉末である。   In this embodiment, the material tank 42 is next to the modeling tank 20 and stores the material powder 300. The material tank 42 is one of mechanisms for supplying the material powder 300 onto the modeling table 30. The bottom part 42 a of the material tank 42 can slide up and down in the material tank 42. A second elevating mechanism 44 is connected to the lower surface of the bottom portion 42a. The second elevating mechanism 44 also has a cylinder that elevates and lowers similarly to the first elevating mechanism 40, and the second elevating mechanism 44 moves the bottom 42 a up and down in the material tank 42 by this cylinder. The material powder 300 stored in the material tank 42 is, for example, a powder of gypsum, ceramics, metal, plastic, or the like.

ローラー46は、造形テーブル30上に、材料粉末300を敷き詰める機構である。ローラー46は、図示されない駆動部によって左右方向に水平移動し、造形テーブル30上に、所定の厚さで材料粉末300をならして敷きつめる。従って、敷きつめられる材料粉末300の上面の高さは、ローラー46の下部の高さである。ローラー46は、造形テーブル30上の全面に材料粉末300を敷きつめられるよう、前後方向の長さが、造形槽20、および材料槽42の前後方向の幅よりも長く設計されている。   The roller 46 is a mechanism that spreads the material powder 300 on the modeling table 30. The roller 46 is horizontally moved in the left-right direction by a drive unit (not shown), and the material powder 300 is spread on the modeling table 30 with a predetermined thickness. Therefore, the height of the upper surface of the material powder 300 to be spread is the height of the lower portion of the roller 46. The roller 46 is designed such that the length in the front-rear direction is longer than the width in the front-rear direction of the modeling tank 20 and the material tank 42 so that the material powder 300 is spread over the entire surface of the modeling table 30.

吐出ヘッド48は、材料粉末300に硬化液ほかの液を吐出する機構である。吐出ヘッド48は、保持部52aによって、左右方向に列をなして保持されている。吐出ヘッド48は、造形テーブル30上の材料粉末300に向けて液を吐出できるよう、吐出面を下方Dに向けて保持されている。図1に示すように、吐出ヘッド48は、それぞれ1個のタンク50と接続されている。そして、それぞれに接続されたタンク50に収納された吐出液を吐出する。吐出液のうちの少なくとも一つは、材料粉末300を硬化させる硬化液であり、硬化液以外の吐出液は、例えば、シアン、マゼンタ、イエローなどのカラー液である。勿論これは一つの例示であって、実施に当たっては必要な液を用意すればよい。吐出ヘッド48の駆動方式には、例えば、ピエゾ駆動方式が採用されている。ピエゾ駆動方式の吐出ヘッドは、吐出する液体で満たされた圧力室を備えている。そして、圧力室には、微細なノズル孔が開けられている。圧力室の外壁には、圧電素子(ピエゾ素子)が接している。このとき、ピエゾ素子に電圧を印加すると、電圧印加によるピエゾ素子の変異が圧力室に伝わる。それによって圧力室の体積が減少させられ、体積減少分が液滴として吐出される。   The discharge head 48 is a mechanism for discharging a liquid such as a curable liquid onto the material powder 300. The ejection heads 48 are held in rows in the left-right direction by the holding portion 52a. The discharge head 48 is held with the discharge surface facing downward D so that the liquid can be discharged toward the material powder 300 on the modeling table 30. As shown in FIG. 1, each ejection head 48 is connected to one tank 50. And the discharge liquid accommodated in the tank 50 connected to each is discharged. At least one of the discharge liquids is a curable liquid that cures the material powder 300, and the discharge liquids other than the curable liquid are, for example, color liquids such as cyan, magenta, and yellow. Of course, this is only an example, and a necessary liquid may be prepared for implementation. For example, a piezo drive system is employed as the drive system of the ejection head 48. A piezo drive type discharge head includes a pressure chamber filled with a liquid to be discharged. A fine nozzle hole is formed in the pressure chamber. A piezoelectric element (piezo element) is in contact with the outer wall of the pressure chamber. At this time, when a voltage is applied to the piezo element, the variation of the piezo element due to the voltage application is transmitted to the pressure chamber. As a result, the volume of the pressure chamber is reduced, and the reduced volume is ejected as droplets.

移動機構52は、吐出ヘッド48を保持して、造形槽20上を動かす機構である。移動機構52は、吐出ヘッド48を保持する保持部52aを備え、敷きつめられた材料粉末300の上方において、保持部52aに保持された吐出ヘッド48を、材料粉末300の上面に対して、所定の距離を保って移動させる。その所定の距離は、例えば2mm程度である。図1、図2に示した実施形態によれば、移動機構52は、主走査方向Yと副走査方向Xに、吐出ヘッド48を走査させる。主走査方向Yは、吐出ヘッド48が吐出を行いながら(即ち造形を行いながら)走査される方向である。副走査方向Xは、主走査方向Yと交差する方向であり、通常は主走査方向Yと直交している。この交差は直交に限られるものではないが、本実施形態においては、主走査方向Yは左右方向であり、副走査方向Xは前後方向である。移動機構52は、主走査方向Yに吐出ヘッド48を動かす主走査部52yと、副走査方向Xに吐出ヘッド48を動かす副走査部52xを備えている。主走査部52yは、保持部52aと接続され、保持部52aを主走査部ガイドレール52ygに沿ってY方向に動かす。副走査部52xは、主走査部52yと接続され、主走査部52yを副走査部ガイドレール52xgに沿ってX方向に動かす。なお、ここに示した実施形態では、造形中、造形槽20は不動であって、吐出ヘッド48が移動機構52によって移動されるが、この移動は相対的なものであればよく、造形槽20が、主走査方向Y、副走査方向Xのいずれか、または両方に移動されても構わない。   The moving mechanism 52 is a mechanism that holds the discharge head 48 and moves the modeling tank 20. The moving mechanism 52 includes a holding unit 52 a that holds the discharge head 48, and the discharge head 48 that is held by the holding unit 52 a above the upper surface of the material powder 300 that is spread on the upper surface of the material powder 300. Move at a distance. The predetermined distance is, for example, about 2 mm. According to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the moving mechanism 52 scans the ejection head 48 in the main scanning direction Y and the sub-scanning direction X. The main scanning direction Y is a direction in which the ejection head 48 is scanned while performing ejection (that is, while performing modeling). The sub-scanning direction X is a direction that intersects the main scanning direction Y, and is usually orthogonal to the main scanning direction Y. Although this intersection is not limited to orthogonal, in the present embodiment, the main scanning direction Y is the left-right direction, and the sub-scanning direction X is the front-rear direction. The moving mechanism 52 includes a main scanning unit 52y that moves the ejection head 48 in the main scanning direction Y and a sub-scanning unit 52x that moves the ejection head 48 in the sub-scanning direction X. The main scanning unit 52y is connected to the holding unit 52a and moves the holding unit 52a in the Y direction along the main scanning unit guide rail 52yg. The sub-scanning unit 52x is connected to the main scanning unit 52y and moves the main scanning unit 52y in the X direction along the sub-scanning unit guide rail 52xg. In the embodiment shown here, the modeling tank 20 is stationary during modeling, and the discharge head 48 is moved by the moving mechanism 52. However, this movement may be a relative one. However, it may be moved in either the main scanning direction Y, the sub-scanning direction X, or both.

材料粉末300は、例えば、アルミナとPVA(ポリビニルアルコール)の混合粉等である。PVAは水溶性の樹脂で、このような材料粉末を用いる造形においては接合剤である。PVAは水溶性なので、吐出ヘッド48から吐出される硬化液には水を用いる。この水には、表面張力調整用の少量の界面活性剤等が添加されていてもよい。   The material powder 300 is, for example, a mixed powder of alumina and PVA (polyvinyl alcohol). PVA is a water-soluble resin and is a bonding agent in modeling using such material powder. Since PVA is water-soluble, water is used as the curable liquid discharged from the discharge head 48. A small amount of a surfactant for adjusting the surface tension may be added to the water.

次に、準備工程および造形工程について説明する。準備工程は、通気性を有する造形テーブル30を内部に配置した造形槽20を用意する工程である。本実施例に係る三次元造形装置10においては、造形槽20と造形テーブル30は三次元造形装置10から容易に着脱できるように構成され、加熱工程は、三次元造形装置10から取り外して実施される。従って、取り外された造形槽20と造形テーブル30は、準備工程において、造形槽10に再度装着される。準備工程においては、特に造形テーブル30はクリーニングされ、造形テーブル30の主要部分をなす多孔質板32の通気性を確保しておくことが望ましい。造形テーブル30は、造形槽20内の段20aに引っかかるように造形槽20内に載置され、造形槽20は、筐体12上の所定の位置にセットされる。そして、造形テーブル30は、造形槽20内で、第1昇降機構40によって初期位置に移動される。初期位置は、造形槽20内の最も高い位置である。次工程以降、プロセスが進むにつれ、造形テーブル30は、造形槽20内を次第に低い位置に移動してゆく。なお、上記の準備工程の実施内容は、本実施形態の場合における準備工程の実施内容であって、準備工程は、上記のような実施内容に限定されるものではない。例えば、三次元造形装置10で加熱工程まで行う実施形態にあっては、造形槽20は取り外されないため、当然に造形槽20の再装着は行われず、適宜、造形テーブル30のクリーニングや交換だけが行われる。   Next, the preparation process and the modeling process will be described. A preparation process is a process of preparing the modeling tank 20 which has arrange | positioned the modeling table 30 which has air permeability inside. In the three-dimensional modeling apparatus 10 according to the present embodiment, the modeling tank 20 and the modeling table 30 are configured to be easily detachable from the three-dimensional modeling apparatus 10, and the heating process is performed after being removed from the three-dimensional modeling apparatus 10. The Therefore, the removed modeling tank 20 and the modeling table 30 are mounted on the modeling tank 10 again in the preparation process. In the preparation process, it is particularly desirable to clean the modeling table 30 and ensure the air permeability of the porous plate 32 that forms the main part of the modeling table 30. The modeling table 30 is placed in the modeling tank 20 so as to be caught by the step 20 a in the modeling tank 20, and the modeling tank 20 is set at a predetermined position on the housing 12. The modeling table 30 is moved to the initial position by the first lifting mechanism 40 in the modeling tank 20. The initial position is the highest position in the modeling tank 20. As the process proceeds from the next step onward, the modeling table 30 gradually moves in the modeling tank 20 to a lower position. In addition, the implementation content of said preparation process is the implementation content of the preparation process in the case of this embodiment, Comprising: A preparation process is not limited to the above implementation content. For example, in the embodiment in which the three-dimensional modeling apparatus 10 performs the heating process, the modeling tank 20 is not removed, so that the modeling tank 20 is not naturally remounted, and only the modeling table 30 is cleaned or replaced as appropriate. Is done.

準備工程に続いて、造形工程が実施される。本三次元造形装置10にあっては、三次元造形物320の造形は、例えば0.1mm程度の所定の厚みの硬化層を上方に次々に積層してゆくことによって行う。ここで言う硬化層とは、一層の材料粉末層の中で、硬化液によって所定の形状に接合された材料粉末300である。そこで、垂直方向の、ある高さにおける硬化層の形状は、その高さにおける三次元造形物320の断面形状である。材料粉末層を構成する材料粉末300は、材料槽42から供給される。材料粉末300の供給プロセスにおいては、まず、造形テーブル30が、第1昇降機構40によって、造形槽20内を下方Dに移動される。このときの造形テーブル30の移動量は、硬化層一層の厚み分である。次に、材料槽42の底部42aが、第2昇降機構44によって、材料槽42内を、上方Uに移動される。そこで、材料槽42内の材料粉末300の一部が、材料槽42の上端よりも上に、盛り上がって積まれる形になる。その盛り上がって積まれた材料粉末300は、ローラー46のR方向への水平移動によって、造形槽20方向に移動させられ、造形テーブル30上でならされる。この一連の動作によって、造形テーブル30上に、例えば0.1mm程度の所定の厚さで材料粉末300が敷きつめられる。余分な材料粉末300は、そのままローラー46によって払い落とされ、図示されない材料回収槽に回収される。こうして、所定の高さと厚みを備えた材料粉末層が、造形テーブル30上に形成される。ただし、上記の材料粉末層の形成方法は一つの例であって、材料粉末層の形成方法は、ここに記した方法に限られるものではない。   Following the preparation process, a modeling process is performed. In the three-dimensional modeling apparatus 10, the three-dimensional model 320 is modeled by successively laminating a hardened layer having a predetermined thickness of, for example, about 0.1 mm. The term “cured layer” as used herein refers to the material powder 300 bonded in a predetermined shape with a curable liquid in one material powder layer. Therefore, the shape of the hardened layer at a certain height in the vertical direction is the cross-sectional shape of the three-dimensional structure 320 at that height. The material powder 300 constituting the material powder layer is supplied from the material tank 42. In the supply process of the material powder 300, first, the modeling table 30 is moved downward D in the modeling tank 20 by the first lifting mechanism 40. The amount of movement of the modeling table 30 at this time is the thickness of one cured layer. Next, the bottom part 42 a of the material tank 42 is moved upward U in the material tank 42 by the second lifting mechanism 44. Therefore, a part of the material powder 300 in the material tank 42 is raised and stacked above the upper end of the material tank 42. The material powder 300 raised and stacked is moved in the direction of the modeling tank 20 by the horizontal movement of the roller 46 in the R direction and leveled on the modeling table 30. By this series of operations, the material powder 300 is spread on the modeling table 30 with a predetermined thickness of, for example, about 0.1 mm. Excess material powder 300 is removed by the roller 46 as it is, and is recovered in a material recovery tank (not shown). Thus, a material powder layer having a predetermined height and thickness is formed on the modeling table 30. However, the method for forming the material powder layer is an example, and the method for forming the material powder layer is not limited to the method described here.

続いて、造形テーブル上でならされた材料粉末300に、吐出ヘッド48が、硬化液ほかの液を吐出することによって、造形および着色が行われる。吐出ヘッド48は、保持部52aによって保持されながら、主走査部52yによって、材料粉末300の上を主走査方向Y1に走査される。ここでは、主走査方向YのうちY1方向が、造形中における前進方向である。Y1方向に走査中、吐出ヘッド48は、材料粉末300に向かって、それぞれが接続されたタンク50に収納されている液を吐出する。こうしてX軸における一つの位置で吐出作業が完了すると、吐出ヘッド48は、主走査部52yによって、Y2方向に戻される。さらに吐出ヘッド48は、副走査部52xによって、副走査方向X1に移動させられる。副走査方向XのうちX1方向が、造形中における前進方向である。この移動後の位置においても、吐出ヘッド48は、主走査方向Y1に走査されながら、造形・着色作業を行う。このようにして、全造形領域に吐出ヘッド48が走査され、材料粉末層一層分の造形が完了する。この一層分の造形プロセスを繰り返し、一層ずつ上方に積み重ねることによって、本三次元造形装置10は、三次元造形物320の三次元形状を造形する。   Subsequently, modeling and coloring are performed by the ejection head 48 ejecting a liquid other than the curing liquid onto the material powder 300 leveled on the modeling table. The discharge head 48 is scanned by the main scanning unit 52y in the main scanning direction Y1 while being held by the holding unit 52a. Here, the Y1 direction in the main scanning direction Y is the forward direction during modeling. During scanning in the Y1 direction, the discharge head 48 discharges the liquid stored in the tank 50 to which the discharge head 48 is connected, toward the material powder 300. When the discharge operation is completed at one position on the X axis in this way, the discharge head 48 is returned to the Y2 direction by the main scanning unit 52y. Further, the ejection head 48 is moved in the sub-scanning direction X1 by the sub-scanning unit 52x. Of the sub-scanning direction X, the X1 direction is the forward direction during modeling. Even at the position after this movement, the ejection head 48 performs modeling and coloring work while being scanned in the main scanning direction Y1. In this way, the ejection head 48 is scanned over the entire modeling area, and modeling for one layer of the material powder layer is completed. The three-dimensional modeling apparatus 10 models the three-dimensional shape of the three-dimensional structure 320 by repeating this one-layer modeling process and stacking the layers one layer at a time.

続いて、加熱工程について説明する。上記造形工程の完了をもって、三次元造形装置10を使用する工程は終了し、加熱炉にて実施される加熱工程に移る。造形工程と加熱工程の間に、作業者は、造形槽20を三次元造形装置10から取り外し、加熱炉に投入する。例えば本実施形態のように、アルミナ粉末とPVAの混合粉を水で硬化させる場合、自然乾燥だと硬化に24時間以上の時間が掛かる。これでは時間が掛かり過ぎるので、加熱炉等で加熱乾燥を行うのが普通である。まず、加熱炉の一実施形態について説明する。図3は、一実施形態における加熱炉60を前方から見た断面図である。図3の左方は、加熱炉60の左方Lである。同様にして、図3の右方は加熱炉60の右方R、図3の上方は加熱炉60の上方U、図3の下方は加熱炉60の下方Dである。以後、加熱炉60の説明において方向について述べるときには、以上の方向を意味する。ただし勿論、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、加熱炉60の設置態様を限定するものではない。   Then, a heating process is demonstrated. Upon completion of the modeling process, the process of using the three-dimensional modeling apparatus 10 is completed, and the process proceeds to a heating process performed in a heating furnace. Between the modeling process and the heating process, the operator removes the modeling tank 20 from the three-dimensional modeling apparatus 10 and puts it into the heating furnace. For example, when the mixed powder of alumina powder and PVA is cured with water as in this embodiment, it takes 24 hours or more to cure if it is naturally dried. Since this takes too much time, it is common to perform heat drying in a heating furnace or the like. First, an embodiment of a heating furnace will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view of the heating furnace 60 as viewed from the front according to one embodiment. The left side of FIG. 3 is the left side L of the heating furnace 60. Similarly, the right side of FIG. 3 is the right side R of the heating furnace 60, the upper side of FIG. 3 is the upper side U of the heating furnace 60, and the lower side of FIG. Hereinafter, when the direction is described in the description of the heating furnace 60, the above direction is meant. However, of course, these are only directions for convenience of explanation, and the installation mode of the heating furnace 60 is not limited.

加熱炉60は、炉体62と、加熱炉付きマイクロ波照射機構64と、加熱炉付き送風機80と、加熱炉付き排気機構90と、加熱炉付き除湿機構100とを備えている。また、加熱炉60内には、造形工程完了後に三次元造形装置10から取り外された造形槽20と造形テーブル30とが投入されている。造形テーブル30は、造形槽20内において、段20a上に置かれており、造形テーブル30上には、未乾燥の三次元造形物320が材料粉末300に埋まって載置されている。   The heating furnace 60 includes a furnace body 62, a microwave irradiation mechanism 64 with a heating furnace, a blower 80 with a heating furnace, an exhaust mechanism 90 with a heating furnace, and a dehumidification mechanism 100 with a heating furnace. Further, in the heating furnace 60, a modeling tank 20 and a modeling table 30 which are removed from the three-dimensional modeling apparatus 10 after completion of the modeling process are put. The modeling table 30 is placed on the step 20 a in the modeling tank 20, and an undried three-dimensional model 320 is embedded in the material powder 300 and placed on the modeling table 30.

加熱炉付きマイクロ波照射機構64は、炉体62の右側面に配置されている。マイクロ波は、商用においては周波数が2450MHzの電磁波であって、水を誘電加熱するのに適した波長の電磁波である。マイクロ波は、水を選択的かつ急速に加熱できる。本実施例において硬化液は水であるので、マイクロ波による加熱方式は、三次元造形物320の乾燥に適している。本例の場合でなくとも、一般的に硬化液の溶媒は水のことが多いので、多くの場合にマイクロ波加熱方式は利用可能である。マイクロ波加熱は、急速に水を加熱することができるため、乾燥時間という点で有利である。加熱炉付きマイクロ波照射機構64は、マグネトロンを搭載し、造形槽20にマイクロ波を照射する。マイクロ波照射機構の出力は、例えば、50W程度以上あればよい。   The microwave irradiation mechanism 64 with a heating furnace is disposed on the right side surface of the furnace body 62. Microwaves are electromagnetic waves having a frequency of 2450 MHz in commercial use and having a wavelength suitable for dielectrically heating water. Microwaves can selectively and rapidly heat water. In this embodiment, since the curable liquid is water, the microwave heating method is suitable for drying the three-dimensional structure 320. Even in the case of this example, since the solvent of the curable liquid is generally water, the microwave heating method can be used in many cases. Microwave heating is advantageous in terms of drying time because it can rapidly heat water. The microwave irradiation mechanism 64 with a heating furnace is equipped with a magnetron and irradiates the modeling tank 20 with microwaves. The output of the microwave irradiation mechanism may be about 50 W or more, for example.

加熱炉付き送風機80は、炉体62の底部に開口した送風口82と接続されている。造形槽20は、送風口82の上に置かれているので、加熱炉付き送風機80は、造形テーブル30の多孔質板32を通して、造形槽20内に風を送ることができる。加熱炉付き送風機80は、例えば、電動ファン等である。加熱炉付き送風機80は、加熱工程中の所定の時間、所定の風量で、送風口82と造形テーブル30を通して造形槽20内に風を送るように制御されている。   The heating furnace-equipped blower 80 is connected to a blower opening 82 opened at the bottom of the furnace body 62. Since the modeling tank 20 is placed on the blower opening 82, the blower 80 with a heating furnace can send air into the modeling tank 20 through the porous plate 32 of the modeling table 30. The blower 80 with a heating furnace is, for example, an electric fan. The blower 80 with a heating furnace is controlled so as to send air into the modeling tank 20 through the blowing port 82 and the modeling table 30 at a predetermined air volume for a predetermined time during the heating process.

加熱炉付き排気機構90は、炉体62の天井に設置され、造形槽20内部の空気を排気している。加熱炉付き排気機構90は、加熱によって造形槽20内から発生する水蒸気を排気できるように、造形槽20の上部の空間に開口されるように設置されるのが好ましい。加熱炉付き排気機構90は、例えば、排気ポンプや排気ファン等であり、あるいは、建物の排気設備等に接続された配管等であってもよい。   The heating furnace-equipped exhaust mechanism 90 is installed on the ceiling of the furnace body 62 and exhausts the air inside the modeling tank 20. The heating furnace-equipped exhaust mechanism 90 is preferably installed so as to be opened in a space above the modeling tank 20 so that water vapor generated from the modeling tank 20 can be exhausted by heating. The heating furnace-equipped exhaust mechanism 90 is, for example, an exhaust pump, an exhaust fan, or the like, or a pipe connected to a building exhaust facility or the like.

加熱炉付き除湿機構100は、水蒸気を吸収する吸水物質102と、吸水物質102を保持して炉体62に固定する保持部品104から成っている。吸水物質102は、例えば、シリカゲルや各種の吸水ポリマー、あるいはスポンジ等である。加熱炉付き除湿機構100も、造形槽20から発生した水蒸気を吸収して炉体62内を除湿できるように、造形槽20の上方の空間に設置されるのが望ましい。本実施例においては、加熱炉付き除湿機構100は、例えば、炉体62の天井全体に配置されている。吸水物質102は消耗品なので、簡易に交換できるようになっているとよい。   The dehumidifying mechanism 100 with a heating furnace includes a water absorbing material 102 that absorbs water vapor and a holding component 104 that holds the water absorbing material 102 and fixes it to the furnace body 62. The water absorbing substance 102 is, for example, silica gel, various water absorbing polymers, or sponge. It is desirable that the dehumidifying mechanism 100 with the heating furnace is also installed in the space above the modeling tank 20 so as to absorb the water vapor generated from the modeling tank 20 and dehumidify the inside of the furnace body 62. In the present embodiment, the dehumidifying mechanism 100 with the heating furnace is disposed, for example, on the entire ceiling of the furnace body 62. Since the water-absorbing substance 102 is a consumable item, it can be easily exchanged.

加熱炉60による加熱工程のプロセスは以下のようなものである。加熱工程は、作業者によって造形槽20が炉体62内の所定の位置にセットされた後、開始される。加熱工程の初期においては、加熱炉付きマイクロ波照射機構64の出力は低出力に設定される。これは、加熱の初期段階において高出力で加熱すると、発生した水蒸気によって三次元造形物320の形が崩れる危険が高いからである。この形崩れを防止するために、加熱当初は、加熱炉付きマイクロ波照射機構64の出力を低く設定する。そのときの出力は、例えば、30W程度であり、三次元造形物320の温度が50℃程度になるように調整する。更に乾燥時間が早いというマイクロ波加熱のメリットも確保するために、マイクロ波照射機構出力64は、段階的に出力を上げていくように設定される。これは例えば、加熱工程後半の出力を50W程度にするといったような設定である。このとき、三次元造形物320の温度は、70℃程度に調整される。あるいは、出力そのものの調整の代わりに、間歇照射で加熱力を調整してもよい。間歇照射は、マイクロ波の照射を一定時間ON、一定時間OFFにして平均出力を調整する方法である。   The process of the heating process by the heating furnace 60 is as follows. The heating process is started after the modeling tank 20 is set at a predetermined position in the furnace body 62 by the operator. In the initial stage of the heating process, the output of the microwave irradiation mechanism 64 with a heating furnace is set to a low output. This is because, when heated at a high output in the initial stage of heating, there is a high risk of the shape of the three-dimensional structure 320 being destroyed by the generated water vapor. In order to prevent this deformation, at the beginning of heating, the output of the microwave irradiation mechanism 64 with a heating furnace is set low. The output at that time is, for example, about 30 W and is adjusted so that the temperature of the three-dimensional structure 320 is about 50 ° C. Furthermore, in order to secure the merit of microwave heating that drying time is early, the microwave irradiation mechanism output 64 is set so as to increase the output stepwise. This is, for example, a setting such that the output in the latter half of the heating process is about 50 W. At this time, the temperature of the three-dimensional structure 320 is adjusted to about 70 ° C. Alternatively, the heating power may be adjusted by intermittent irradiation instead of adjusting the output itself. Intermittent irradiation is a method of adjusting the average output by turning on microwave irradiation for a certain time and turning it off for a certain time.

加熱中、加熱炉付き送風機80は、通気性を有する造形テーブル30を通して、造形槽20内に風を送る。この送風工程によって、造形槽20内にこもって材料粉末300の意図しない固化の原因となっていた熱と水蒸気を造形槽20の外に排出する。このときの風量は、材料粉末300を舞い上がらせない程度の風量に制御される。また、送風工程は、加熱工程全体を通じて実施される。   During heating, the blower 80 with a heating furnace sends wind into the modeling tank 20 through the modeling table 30 having air permeability. By this blowing process, the heat and water vapor that are confined in the modeling tank 20 and cause unintentional solidification of the material powder 300 are discharged out of the modeling tank 20. The air volume at this time is controlled to an air volume that does not cause the material powder 300 to fly up. Moreover, a ventilation process is implemented through the whole heating process.

同じく加熱中、加熱炉付き排気機構90は、炉体62内の空気を排気する。この空気は、加熱によって発生した水蒸気を含む空気である。マイクロ波は水だけを選択加熱するため、加熱炉内は常温に近いままであり、発生した水蒸気が結露して水滴になりやすい。結露した水滴は、再び材料粉末300の意図しない固化の原因になり得る。そこで、本実施形態における加熱炉60にあっては、排気工程を実施し、加熱炉付き排気機構90によって炉体62内の水蒸気を放出している。この排気工程も、加熱工程の間ずっと実施されるのが好ましい。また、炉体62の天井に配置された加熱炉付き除湿機構100は、吸水物質102によって水蒸気を吸収して、炉体62内を除湿する。結露は特に炉体62の天井を含む炉壁で起こりやすいので、加熱炉付き除湿機構100が炉体62の天井に配置されているのは、除湿の上で有効である。   Similarly, the heating furnace-equipped exhaust mechanism 90 exhausts the air in the furnace body 62 during heating. This air is air containing water vapor generated by heating. Since microwaves selectively heat only water, the inside of the heating furnace remains close to normal temperature, and the generated water vapor tends to dew and form water droplets. The condensed water droplets can cause unintentional solidification of the material powder 300 again. Therefore, in the heating furnace 60 in the present embodiment, an exhaust process is performed, and water vapor in the furnace body 62 is released by an exhaust mechanism 90 with a heating furnace. This evacuation process is also preferably carried out throughout the heating process. In addition, the dehumidifying mechanism with a heating furnace 100 disposed on the ceiling of the furnace body 62 absorbs water vapor by the water absorbing material 102 and dehumidifies the inside of the furnace body 62. Since dew condensation is likely to occur particularly on the furnace wall including the ceiling of the furnace body 62, it is effective for dehumidification that the dehumidifying mechanism 100 with the heating furnace is disposed on the ceiling of the furnace body 62.

このように、ここに開示する三次元造形物320の製造方法は、通気性を有する造形テーブル30が内部に配置された造形槽20内を用意する準備工程と、造形工程と、造形槽20内の三次元造形物320を加熱する加熱工程を有している。造形テーブル30が通気性を有することで、加熱工程において、造形槽20内に通気がなされ、熱と蒸気のこもりが緩和される。それによって、材料粉末300の意図しない固化が抑えられる。   Thus, the manufacturing method of the three-dimensional structure 320 disclosed herein includes a preparation process for preparing the modeling tank 20 in which the modeling table 30 having air permeability is arranged, a modeling process, and the modeling tank 20 The three-dimensional structure 320 is heated. Since the modeling table 30 has air permeability, ventilation is performed in the modeling tank 20 in the heating process, and the accumulation of heat and steam is alleviated. Thereby, unintentional solidification of the material powder 300 is suppressed.

造形テーブル30は、少なくともその一部が、通気性を有する多孔質板32から構成されていてもよい。造形テーブル30は、その上で造形が行われる部材であるため、通気性を有するだけでなく材料粉末300を載せられることも求められる。通気性を有する多孔質板32は、そのような要請に応えることができる。   The modeling table 30 may be at least partially configured from a porous plate 32 having air permeability. Since the modeling table 30 is a member on which modeling is performed, the modeling table 30 is required not only to have air permeability but also to be loaded with the material powder 300. The porous plate 32 having air permeability can meet such a demand.

また、加熱工程中の所定の時間に、造形テーブル30を通じて造形槽20内に空気を送る送風工程を実施してもよい。送風工程によって、さらに造形槽20内の通気が促進され、材料粉末300の意図しない固化が抑えられる。   Moreover, you may implement the ventilation process which sends air in the modeling tank 20 through the modeling table 30 in the predetermined time in a heating process. The ventilation process further promotes ventilation in the modeling tank 20 and suppresses unintentional solidification of the material powder 300.

加熱工程は、マイクロ波による加熱方式で行ってもよい。マイクロ波による加熱方式によれば、水を選択的かつ急速に加熱できるため、加熱工程に要する時間を短縮できる。   The heating process may be performed by a microwave heating method. According to the heating method using microwaves, water can be selectively and rapidly heated, so that the time required for the heating step can be shortened.

マイクロ波による加熱方式においてはさらに、加熱工程中の所定の時間に、造形槽20内の空気を排気する排気工程を実施してもよい。さらに、加熱工程は、吸水物質102によって造形槽20内の水蒸気を除去する除湿工程を伴っていてもよい。マイクロ波による加熱方式では炉体62内に結露が起きやすいが、加熱工程中に排気工程および除湿工程を実施し、水蒸気を除去することにより、結露を防ぐことができる。結露を防ぐことで、結露によって水滴になった水が、再度材料粉末300の意図しない固化の原因となるのを抑えることができる。   In the heating method using microwaves, an exhaust process for exhausting the air in the modeling tank 20 may be performed at a predetermined time during the heating process. Furthermore, the heating step may be accompanied by a dehumidifying step of removing water vapor in the modeling tank 20 by the water absorbing substance 102. In the microwave heating method, dew condensation is likely to occur in the furnace body 62, but dew condensation can be prevented by performing an exhaust process and a dehumidifying process during the heating process to remove water vapor. By preventing condensation, it is possible to prevent water that has become water droplets due to condensation from causing unintentional solidification of the material powder 300 again.

造形槽20および造形テーブル30は、三次元造形装置10から着脱可能に構成されていてもよい。造形工程の終了後、三次元造形物320が収容された造形槽20が三次元造形装置10から取り外され、加熱炉60に投入される場合に、造形テーブル30を内部に配置した造形槽20が三次元造形装置10から着脱可能に構成されていれば作業性が良い。また、三次元造形装置10から加熱炉に移動するとき、移動作業によって三次元造形物320を壊してしまうリスクも低減できる。   The modeling tank 20 and the modeling table 30 may be configured to be detachable from the three-dimensional modeling apparatus 10. When the modeling tank 20 in which the three-dimensional model 320 is accommodated is removed from the three-dimensional modeling apparatus 10 and put into the heating furnace 60 after the modeling process is finished, the modeling tank 20 in which the modeling table 30 is arranged is provided. If it is configured to be detachable from the three-dimensional modeling apparatus 10, workability is good. Moreover, when moving from the three-dimensional modeling apparatus 10 to the heating furnace, the risk of breaking the three-dimensional modeled object 320 by the moving operation can be reduced.

以上、本三次元造形物の製造方法における好ましい一実施形態として、マイクロ波加熱方式による加熱炉60を含む実施形態について説明した。しかし、当然ながら、三次元造形物320の加熱方式はマイクロ波加熱方式に限られるものではない。加熱工程は、熱による加熱方式で実施されてもよい。熱を発生させて加熱する方式はごく一般的な方式であり、市販の恒温槽やバンドヒーター等で可能である。従って、既存設備等を利用しやすく、また制御性もよい。   As mentioned above, embodiment which included the heating furnace 60 by a microwave heating system was described as preferable one Embodiment in the manufacturing method of this three-dimensional structure. However, as a matter of course, the heating method of the three-dimensional structure 320 is not limited to the microwave heating method. The heating step may be performed by a heating method using heat. The method of heating by generating heat is a very common method, and is possible with a commercially available thermostat or a band heater. Therefore, it is easy to use existing facilities and the controllability is good.

上述の熱による加熱方式での加熱工程においては、所定の時間に、造形テーブル30を通して造形槽20内の空気を吸引する吸引工程を実施してもよい。熱による加熱方式においては、加熱工程中に、送風工程と吸引工程を織り交ぜることによって、乾燥時間を短縮することができる。   In the heating process using the heating method described above, a suction process of sucking air in the modeling tank 20 through the modeling table 30 may be performed at a predetermined time. In the heating method using heat, the drying time can be shortened by interweaving the blowing process and the suction process during the heating process.

以下、図4を使って、熱による加熱方式を含む実施形態について説明する。図4は、ヒーターを備えた加熱炉60を前方から見た断面図である。加熱炉付きヒーター66は、例えば電熱線ヒーターである。加熱炉60は、加熱炉付き攪拌機68を備えている。加熱炉付き攪拌機68は、加熱炉付きヒーター66が発生させた熱を熱風として炉体62内に送り、炉体62内の空気を攪拌する。加熱炉付き攪拌機68は、例えば、モーター駆動のブロワ―である。炉体62内には、熱電対70等の温度測定ユニットが設置され、熱電対70等で測定した測定温度と、設定温度に基づいて、炉内温度を制御している。本実施例のように接合剤がPVAである場合には、炉内温度は例えば75℃程度である。この熱風加熱においては、先述のマイクロ波加熱よりも乾燥時間が掛かる傾向がある。例えば、マイクロ波方式で30分程度であったサンプルの乾燥時間が、熱風乾燥では120分以上の乾燥時間になる。勿論これは一つの例であって、実際の時間は、三次元造形物320の大きさや造形槽20の大きさ等によって異なる。いずれにしろ熱風加熱は、マイクロ波加熱に比べて、設備が簡易で制御性が良い代わりに乾燥時間が掛かる傾向にあるので、乾燥時間の短縮ができればより好ましい。図4の110は、加熱炉付き吸引機である。加熱炉付き吸引機110は、通気性の造形テーブル30を通して、造形槽20内の空気を吸引する。加熱炉付き送風機80による送風工程と吸引機110による吸引工程は、送風口82を通して交互に実施され、その切り替えは方向切り替え弁112で行われる。加熱炉付き送風機80がファンである場合には、送風と吸引の切り替えは、ファンの回転方向で行ってもよい。切り替え時間は、例えば、10分おき程度である。この吸引によって、加熱で発生した水蒸気が造形槽20の外に効率的に排出され、乾燥に掛かる時間が短縮される。本発明者の実験によれば、熱風乾燥と送風で120分程度乾燥させたとき、乾燥が不十分であったサンプルが、吸引を併用することによって120分の乾燥時間で十分乾燥できた。なお、本発明者は、加熱工程中、吸引のみを行う方法も実施してみたが、材料粉末300が吸い固められ、造形槽20下部に熱と水蒸気のこもりが発生し、逆に材料粉末300の意図しない固化を誘発した。従って、送風工程と吸引工程はバランスを取って行うことが望ましい。   Hereinafter, an embodiment including a heating method using heat will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the heating furnace 60 provided with a heater as viewed from the front. The heater 66 with a heating furnace is, for example, a heating wire heater. The heating furnace 60 includes a stirrer 68 with a heating furnace. The stirrer 68 with a heating furnace sends the heat generated by the heater 66 with a heating furnace into the furnace body 62 as hot air, and stirs the air in the furnace body 62. The stirrer 68 with a heating furnace is, for example, a motor-driven blower. A temperature measuring unit such as a thermocouple 70 is installed in the furnace body 62, and the furnace temperature is controlled based on the measured temperature measured by the thermocouple 70 and the set temperature. When the bonding agent is PVA as in this embodiment, the furnace temperature is about 75 ° C., for example. This hot air heating tends to take a longer drying time than the above-described microwave heating. For example, a sample drying time of about 30 minutes in the microwave method is 120 minutes or longer in hot air drying. Of course, this is an example, and the actual time varies depending on the size of the three-dimensional structure 320, the size of the modeling tank 20, and the like. In any case, hot air heating tends to require drying time instead of microwave heating, instead of simple equipment and good controllability, so it is more preferable if the drying time can be shortened. Reference numeral 110 in FIG. 4 denotes a suction unit with a heating furnace. The suction unit 110 with a heating furnace sucks air in the modeling tank 20 through the air-permeable modeling table 30. The air blowing process by the heating furnace-equipped blower 80 and the suction process by the suction machine 110 are alternately performed through the air blowing port 82, and the switching is performed by the direction switching valve 112. When the blower 80 with a heating furnace is a fan, switching between blowing and suction may be performed in the rotation direction of the fan. The switching time is, for example, about every 10 minutes. By this suction, water vapor generated by heating is efficiently discharged out of the modeling tank 20, and the time required for drying is shortened. According to the inventor's experiment, when drying was performed for about 120 minutes by hot air drying and blowing, a sample that was insufficiently dried could be sufficiently dried in a drying time of 120 minutes by using suction together. In addition, although this inventor tried also implementing the method of performing only attraction | suction during a heating process, the material powder 300 is solidified, heat and a vapor | steam accumulation generate | occur | produce in the lower part of the modeling tank 20, and conversely the material powder 300 Induced unintentional solidification. Therefore, it is desirable to balance the air blowing process and the suction process.

ところで、本方法によって材料粉末300の意図しない固化を抑制する際の効果について、本願発明者は、造形槽20内の場所によってばらつきがあることを発見した。即ち、造形槽20の下部において三次元造形物320が存在している場所の上部は固化抑制の効果が比較的薄く、造形槽20の下部において三次元造形物320が存在していない場所の上部は固化抑制の効果が比較的高いことを発見した。そして、このばらつきは、三次元造形物320の有無によって空気の通りやすさに差が出るために起こることを見出した。   By the way, this inventor discovered that there exist dispersion | variation with the place in the modeling tank 20 about the effect at the time of suppressing the unintended solidification of the material powder 300 by this method. That is, the upper part of the place where the three-dimensional structure 320 exists in the lower part of the modeling tank 20 is relatively thin, and the upper part of the place where the three-dimensional structure 320 does not exist in the lower part of the modeling tank 20. Discovered that the effect of solidification suppression is relatively high. And it discovered that this dispersion | variation arises because a difference appears in the ease of air passage by the presence or absence of the three-dimensional structure 320. FIG.

また、加熱工程によって、三次元造形物320が反ってしまうことがあることを、本願発明者は発見した。そして、この反りは、造形槽20内の上部と下部とで乾燥具合に差が生じるために起こることを見出した。   Moreover, this inventor discovered that the three-dimensional structure 320 may be warped by a heating process. And it discovered that this curvature occurred because a difference arises in a drying condition by the upper part in the modeling tank 20, and the lower part.

そこで、ここに開示する三次元造形物320の製造方法にあっては、準備工程の後、造形工程の前に、造形テーブル30上に材料粉末300を敷きつめる第1の敷きつめ工程が実施されてもよい。   Therefore, in the manufacturing method of the three-dimensional structure 320 disclosed herein, the first laying step of laying the material powder 300 on the shaping table 30 is performed after the preparation step and before the shaping step. Also good.

さらに、造形工程の後、加熱工程の前に、造形工程において最後に重ねられた材料粉末層の上に、更に材料粉末300を敷きつめる第2の敷きつめ工程が実施されてもよい。   Furthermore, after the modeling process, before the heating process, a second laying process may be performed in which the material powder 300 is further laid on the material powder layer that is finally stacked in the modeling process.

第1の敷きつめ工程は、準備工程の後、造形工程の前に行われ、造形テーブル30上に材料粉末300を敷きつめる工程である。以下、第1の敷きつめ工程で造形槽20下部に敷きつめる材料粉末300を下部サポート粉302と呼ぶ。下部サポート粉302は、図3、図4において、三次元造形物320よりも下方にある材料粉末300である。下部サポート粉302は、例えば、材料槽42に収納された材料粉末300から供給される。材料粉末300の供給方法は、造形工程における材料粉末300の供給方法と同様である。即ち、第1の敷きつめ工程においては、まず、造形テーブル30が、第1昇降機構40によって、造形槽20内を下方Dに移動される。ただし、このときの造形テーブル30の移動量は、例えば10mm程度である。下部サポート粉302の厚さが10mm程度あれば、造形槽20の下部における空気の通りを、必要程度まで均一化できる。以下、材料槽42の底部42aが第2昇降機構44によって材料槽42内を上方Uに移動され、溢れた材料粉末300がローラー46によって造形テーブル30上でならされるのは、造形時と同様である。この一連の作業により、造形テーブル30上に、10mm程度の所定の厚さを持った下部サポート粉の層が形成される。なお、上述の説明によれば、第1の敷きつめ工程における材料供給は1回で行われているが、1回で行い切れない場合は、数回に分けて実施してよい。また、材料供給は三次元造形装置10が行うものとは限られず、例えば、作業者が外部で用意した材料粉末300を供給しても構わない。   The first laying step is a step that is performed after the preparation step and before the shaping step, and spreads the material powder 300 on the shaping table 30. Hereinafter, the material powder 300 spread on the lower portion of the modeling tank 20 in the first spread step is referred to as a lower support powder 302. The lower support powder 302 is a material powder 300 located below the three-dimensional structure 320 in FIGS. 3 and 4. The lower support powder 302 is supplied from the material powder 300 stored in the material tank 42, for example. The method for supplying the material powder 300 is the same as the method for supplying the material powder 300 in the modeling process. That is, in the first laying step, first, the modeling table 30 is moved downward D in the modeling tank 20 by the first lifting mechanism 40. However, the movement amount of the modeling table 30 at this time is, for example, about 10 mm. If the thickness of the lower support powder 302 is about 10 mm, the passage of air in the lower part of the modeling tank 20 can be made uniform to the required degree. Hereinafter, the bottom 42a of the material tank 42 is moved upward U in the material tank 42 by the second lifting mechanism 44, and the overflowing material powder 300 is smoothed on the modeling table 30 by the roller 46, as in modeling. It is. By this series of operations, a lower support powder layer having a predetermined thickness of about 10 mm is formed on the modeling table 30. In addition, according to the above-mentioned description, the material supply in the first laying step is performed once, but when it cannot be performed once, the material may be divided into several times. The material supply is not limited to the one performed by the three-dimensional modeling apparatus 10. For example, the material powder 300 prepared by the operator outside may be supplied.

第2の敷きつめ工程は、造形工程の後、加熱工程の前に行われ、造形工程において最後に重ねられた材料粉末層の上に、更に材料粉末300を敷きつめる工程である。第2の敷きつめ工程も、第1の敷きつめ工程と同様の作業によって行われ、敷きつめられる材料粉末300の厚さは10mm程度である。以下、第2の敷きつめ工程によって敷きつめられた材料粉末300を上部サポート粉304と呼ぶ。図3、図4において、上部サポート粉304は、造形槽20内において、三次元造形物320より上方に存在している。   The second laying step is a step in which the material powder 300 is further laid on the material powder layer that is finally stacked in the shaping step after the shaping step and before the heating step. The second laying step is also performed by the same operation as the first laying step, and the thickness of the material powder 300 to be laid is about 10 mm. Hereinafter, the material powder 300 laid by the second laying step is referred to as an upper support powder 304. 3 and 4, the upper support powder 304 exists above the three-dimensional structure 320 in the modeling tank 20.

造形槽20内における材料粉末300の固化抑制効果の場所によるばらつきは、造形槽20下部において、三次元造形物320の有無によって空気の通りやすさに差が出るのが原因である。従って、造形槽20の下部において空気の通りやすさを均一化することで、固化抑制効果の場所によるばらつきを少なくすることができる。第1の敷きつめ工程によれば、造形槽20の下部に下部サポート粉302を敷きつめることで、造形槽20下部の空気の通りが均一化される。それによって、材料粉末300の固化抑制効果の場所によるばらつきが抑制される。   The variation depending on the location of the solidification suppression effect of the material powder 300 in the modeling tank 20 is due to the difference in the ease of air passage depending on the presence or absence of the three-dimensional modeled object 320 in the lower part of the modeling tank 20. Therefore, by making the ease of air passage in the lower part of the modeling tank 20, variation due to the location of the solidification suppressing effect can be reduced. According to the first laying step, the lower support powder 302 is laid on the lower part of the modeling tank 20, so that the air passage at the lower part of the modeling tank 20 is made uniform. Thereby, the dispersion | variation by the place of the solidification suppression effect of the material powder 300 is suppressed.

また、三次元造形物320の反りの原因は、造形槽20内の上部と下部とで乾燥具合に差が生じるためである。従って、造形槽20の上部と下部とでの乾燥具合の差を減じることによって、三次元造形物320の反りを少なくすることができる。第2の敷きつめ工程によって造形槽20の上部に上部サポート粉304を敷きつめることで、三次元造形物320は、造形槽20内の材料粉末300の中心近くに位置することになる。それにより、加熱工程における造形槽20の上部と下部との三次元造形物320の乾燥具合の差を少なくすることができ、三次元造形物320が反ってしまうという不具合を抑えることができる。   In addition, the cause of the warp of the three-dimensional structure 320 is that a difference occurs in the drying condition between the upper part and the lower part in the modeling tank 20. Therefore, the warpage of the three-dimensional structure 320 can be reduced by reducing the difference in the degree of drying between the upper part and the lower part of the modeling tank 20. By laying the upper support powder 304 on the upper part of the modeling tank 20 by the second laying step, the three-dimensional structure 320 is positioned near the center of the material powder 300 in the modeling tank 20. Thereby, the difference of the drying condition of the three-dimensional structure 320 between the upper part and the lower part of the modeling tank 20 in the heating process can be reduced, and the problem that the three-dimensional structure 320 is warped can be suppressed.

以上、加熱工程における材料粉末の意図しない固化を抑える三次元造形物の製造方法について説明した。以下では、当該方法に基づいて、加熱工程における材料粉末の意図しない固化を抑える三次元造形装置について説明する。以下に説明する三次元造形装置は、図1、図2において説明した三次元造形装置10の実施形態を含み、従って、以下の説明においても、これまでに説明した部材については同じ符号を用いる。ただし、準備工程と造形工程に関わる部材およびプロセスについては、これまでに説明した部材およびプロセスと同様であるので説明を省略する。   In the above, the manufacturing method of the three-dimensional structure which suppresses unintentional solidification of the material powder in a heating process was demonstrated. Below, based on the said method, the three-dimensional modeling apparatus which suppresses the unintended solidification of the material powder in a heating process is demonstrated. The three-dimensional modeling apparatus described below includes the embodiment of the three-dimensional modeling apparatus 10 described with reference to FIGS. 1 and 2. Therefore, the same reference numerals are used for the members described so far in the following description. However, since the members and processes involved in the preparation process and the modeling process are the same as the members and processes described so far, the description thereof is omitted.

ここに開示する三次元造形装置10は、造形槽20と、造形槽20に配置され通気性を有する造形テーブル30を備えている。造形テーブル30が通気性を有することにより、三次元造形物320の加熱乾燥において造形槽20内の材料粉末300に通気がなされ、材料粉末300の意図しない固化が抑制される。   The three-dimensional modeling apparatus 10 disclosed herein includes a modeling tank 20 and a modeling table 30 that is disposed in the modeling tank 20 and has air permeability. Since the modeling table 30 has air permeability, the material powder 300 in the modeling tank 20 is ventilated in the heat drying of the three-dimensional structure 320, and unintentional solidification of the material powder 300 is suppressed.

図5は、加熱工程における材料粉末300の意図しない固化を抑える機構を備えた三次元造形装置の一実施形態を正面から見た断面図である。本三次元造形装置10は、造形槽20と、通気性を有する造形テーブル30を備えている。造形テーブル30の主要な部分は、通気性の多孔質板であって、その材質は例えば、ポリプロピレン等のプラスチック焼結体やセラミック焼結体である。また、本三次元造形装置10は、加熱機構160と、送風機180と、排気機構190と、除湿機構200と、槽移動機構220とを備え、加熱機構160は、カバー162と、マイクロ波照射機構164とを備えている。造形槽20は、加熱実施時には槽移動機構220によって右方Rに移動され、加熱機構160のカバー162内に収納されるようになっている。槽移動機構220は、例えば、造形槽20の下に敷設されたガイドレール222を備え、モーターとボールねじによる駆動部で造形槽20を移動させる機構を備えている。本実施形態においては、造形槽20がカバー162内に移動するが、ここに提案する三次元造形装置10は、そのような実施形態に限定されない。例えば、加熱機構160が造形槽20の方に移動してもよいし、最初からカバー162が造形槽20を覆っており、吐出ヘッド48その他の部材が加熱時にカバー162内から退避する形になっていてもよい。カバー162は、主に作業者の安全のために設けられ、マイクロ波を遮蔽し、高温の水蒸気の拡散を防ぐ。マイクロ波照射機構164は、カバー162の上方に設置され、造形槽20にマイクロ波を照射できるようになっている。製造方法の説明で述べたように、このマイクロ波照射機構164の出力は、例えば50W程度である。送風機180は、造形テーブル30の下部に接続されている。送風機180は、例えば、電動ファンである。送風機180は、加熱中の予め定められた時間に、予め定められた風量で、造形テーブル30を通じて造形槽20内に風を送るように制御されている。排気機構190は、カバー162の天井に取り付けられている。ただし、排気機構190の開口部の取り付けられる位置は、カバー162の天井には限られず、また、取り付け方向も垂直取り付けに限られない。排気機構190は、造形槽20内から発生した水蒸気を排気できるよう、造形槽20の上方の空間に開口部が配置されていればよい。排気機構190は、例えば、排気ポンプや排気ファン等である。あるいは、建物の排気設備等に接続された配管等であってもよい。除湿機構200は、吸水性ポリマー等の吸水物質202と、吸水物質202を保持しカバー162に固定する保持部品204から成り、カバー162の天井全体に配置されている。   FIG. 5 is a cross-sectional view of an embodiment of a three-dimensional modeling apparatus provided with a mechanism that suppresses unintentional solidification of the material powder 300 in the heating process, as viewed from the front. The three-dimensional modeling apparatus 10 includes a modeling tank 20 and a modeling table 30 having air permeability. The main part of the modeling table 30 is a breathable porous plate, and the material thereof is, for example, a plastic sintered body such as polypropylene or a ceramic sintered body. The three-dimensional modeling apparatus 10 includes a heating mechanism 160, a blower 180, an exhaust mechanism 190, a dehumidifying mechanism 200, and a tank moving mechanism 220. The heating mechanism 160 includes a cover 162, a microwave irradiation mechanism. 164. The modeling tank 20 is moved to the right R by the tank moving mechanism 220 during heating, and is stored in the cover 162 of the heating mechanism 160. The tank moving mechanism 220 includes, for example, a guide rail 222 laid under the modeling tank 20 and includes a mechanism for moving the modeling tank 20 with a motor and a drive unit using a ball screw. In the present embodiment, the modeling tank 20 moves into the cover 162, but the three-dimensional modeling apparatus 10 proposed here is not limited to such an embodiment. For example, the heating mechanism 160 may move toward the modeling tank 20, or the cover 162 covers the modeling tank 20 from the beginning, and the ejection head 48 and other members are retracted from the cover 162 during heating. It may be. The cover 162 is provided mainly for the safety of the operator, shields microwaves, and prevents diffusion of high-temperature water vapor. The microwave irradiation mechanism 164 is installed above the cover 162 and can irradiate the modeling tank 20 with microwaves. As described in the description of the manufacturing method, the output of the microwave irradiation mechanism 164 is about 50 W, for example. The blower 180 is connected to the lower part of the modeling table 30. The blower 180 is an electric fan, for example. The blower 180 is controlled so as to send air into the modeling tank 20 through the modeling table 30 with a predetermined air volume at a predetermined time during heating. The exhaust mechanism 190 is attached to the ceiling of the cover 162. However, the position where the opening of the exhaust mechanism 190 is attached is not limited to the ceiling of the cover 162, and the attachment direction is not limited to the vertical attachment. The exhaust mechanism 190 only needs to be provided with an opening in the space above the modeling tank 20 so that water vapor generated from the modeling tank 20 can be exhausted. The exhaust mechanism 190 is, for example, an exhaust pump or an exhaust fan. Alternatively, it may be a pipe connected to an exhaust facility of a building. The dehumidifying mechanism 200 includes a water-absorbing substance 202 such as a water-absorbing polymer, and a holding component 204 that holds the water-absorbing substance 202 and fixes the water-absorbing substance 202 to the cover 162, and is disposed on the entire ceiling of the cover 162.

本実施形態に係る三次元造形装置10は、上記のように、加熱機構160を備え、加熱工程を行うことができるようになっている。本実施形態にあっては、加熱工程を実施するにあたり、造形槽20が、槽移動機構220によって加熱機構160のカバー162内に移動される。造形槽20のカバー162内への移動後、マイクロ波照射機構164によって造形槽20に向けてマイクロ波が照射され、加熱が開始される。加熱初期においては、マイクロ波の出力は、三次元造形物320の形を崩さないような低出力に設定され、段階的に出力を上げるように設定される。例えば、その出力は前半30W程度であり、後半50W程度である。三次元造形物320の温度は、50℃〜70℃程度に調整される。加熱中、送風機180は、造形テーブル30を通して造形槽20内への送風を行う。この送風は、加熱工程を通じてずっと行われるのが望ましく、その風量は、造形槽20内の材料粉末300を吹き飛ばさない程度である。また、加熱中、排気機構190はカバー162内の水蒸気を含む空気の排気を行う。除湿機構200は、吸水物質202によって水蒸気を吸着して、カバー162内を除湿する。こうして、排気機構190と除湿機構200は、カバー162内の水蒸気を除去する。このようにして、本三次元造形装置10は、通気と除湿によって、材料粉末300の意図しない固化を抑制しながら三次元造形物320を乾燥する。   As described above, the three-dimensional modeling apparatus 10 according to the present embodiment includes the heating mechanism 160 and can perform a heating process. In the present embodiment, when performing the heating step, the modeling tank 20 is moved into the cover 162 of the heating mechanism 160 by the tank moving mechanism 220. After the modeling tank 20 is moved into the cover 162, microwaves are irradiated toward the modeling tank 20 by the microwave irradiation mechanism 164, and heating is started. In the initial stage of heating, the output of the microwave is set to a low output that does not break the shape of the three-dimensional structure 320, and is set to increase the output stepwise. For example, the output is about 30 W in the first half and about 50 W in the second half. The temperature of the three-dimensional structure 320 is adjusted to about 50 ° C to 70 ° C. During heating, the blower 180 blows air into the modeling tank 20 through the modeling table 30. This blowing is preferably performed throughout the heating process, and the air volume is such that the material powder 300 in the modeling tank 20 is not blown away. Further, during heating, the exhaust mechanism 190 exhausts air containing water vapor in the cover 162. The dehumidifying mechanism 200 adsorbs water vapor by the water-absorbing substance 202 and dehumidifies the inside of the cover 162. Thus, the exhaust mechanism 190 and the dehumidifying mechanism 200 remove water vapor in the cover 162. In this way, the three-dimensional structure forming apparatus 10 dries the three-dimensional structure 320 while suppressing unintentional solidification of the material powder 300 by ventilation and dehumidification.

上記のように、本三次元造形装置10は、造形槽20と、造形槽20に配置され通気性を有する造形テーブル30を備える。造形テーブル30から造形槽20内に通気されることによって、三次元造形物320の加熱乾燥における材料粉末300の意図しない固化を抑制することができる。   As described above, the three-dimensional modeling apparatus 10 includes the modeling tank 20 and the modeling table 30 disposed in the modeling tank 20 and having air permeability. By aeration from the modeling table 30 into the modeling tank 20, unintended solidification of the material powder 300 in the heat drying of the three-dimensional model 320 can be suppressed.

造形テーブル30は、少なくともその一部が、通気性を有する多孔質板32から構成されていてもよい。通気性を有する多孔質板32は、造形テーブル30の主要部品に適している。   The modeling table 30 may be at least partially configured from a porous plate 32 having air permeability. The porous plate 32 having air permeability is suitable for a main part of the modeling table 30.

また、上述の三次元造形装置10は、造形槽20内で三次元造形物320を加熱する加熱機構160を備えていてもよい。加熱機構160は、マイクロ波によって三次元造形物320を加熱する加熱機構であってもよい。加熱機構160を備えることにより、三次元造形装置10は、加熱工程まで行うことができ、また、その加熱方式にマイクロ波による加熱方式を採用することによって、三次元造形物320の乾燥に要する時間を短くできる。   Further, the above-described three-dimensional modeling apparatus 10 may include a heating mechanism 160 that heats the three-dimensional modeled object 320 in the modeling tank 20. The heating mechanism 160 may be a heating mechanism that heats the three-dimensional structure 320 with microwaves. By providing the heating mechanism 160, the three-dimensional modeling apparatus 10 can perform a heating process, and the time required for drying the three-dimensional model 320 by adopting a heating method using a microwave as the heating method. Can be shortened.

さらに、上述の三次元造形装置10は、造形テーブル30を通じて造形槽20内に送風する送風機180を備えていてもよい。送風機180による造形槽20内への送風によって、造形槽20内の通気はさらに良くなり、材料粉末300の意図しない固化をより抑制できる。   Furthermore, the above-described three-dimensional modeling apparatus 10 may include a blower 180 that blows air into the modeling tank 20 through the modeling table 30. By ventilation into the modeling tank 20 by the blower 180, ventilation in the modeling tank 20 is further improved, and unintentional solidification of the material powder 300 can be further suppressed.

さらに、本三次元造形装置10は、造形槽20の上方の空間に開口された排気機構190を備えていてもよく、吸水物質202を備えた除湿機構200を造形槽20の上方の空間に備えていてもよい。排気機構190と除湿機構によって、カバー162内が除湿され、結露を防ぐことができる。   Further, the three-dimensional modeling apparatus 10 may include an exhaust mechanism 190 opened in a space above the modeling tank 20, and a dehumidifying mechanism 200 including a water absorbing substance 202 in the space above the modeling tank 20. It may be. By the exhaust mechanism 190 and the dehumidifying mechanism, the inside of the cover 162 is dehumidified and condensation can be prevented.

上述の三次元造形装置10の実施形態とは別の好ましい一実施形態によれば、加熱機構160は、熱によって三次元造形物320を加熱する加熱機構であってもよい。熱によって三次元造形物320を加熱する実施形態によれば、装置が簡易で、制御が容易である。   According to a preferred embodiment different from the above-described embodiment of the three-dimensional modeling apparatus 10, the heating mechanism 160 may be a heating mechanism that heats the three-dimensional structure 320 with heat. According to the embodiment in which the three-dimensional structure 320 is heated by heat, the apparatus is simple and control is easy.

熱によって三次元造形物320を加熱する実施形態においては、三次元造形装置10は、造形テーブル30を通じて造形槽20内の空気を吸引する吸引機210を備えていてもよい。先述したように、三次元造形物320を熱で加熱する実施形態においては、送風と吸引を交互に行うことによって、乾燥に要する時間を短縮することができる。   In the embodiment in which the three-dimensional structure 320 is heated by heat, the three-dimensional structure forming apparatus 10 may include a suction device 210 that sucks air in the modeling tank 20 through the modeling table 30. As described above, in the embodiment in which the three-dimensional structure 320 is heated with heat, the time required for drying can be shortened by alternately performing air blowing and suction.

図6は、加熱機構160にヒーターを備えた三次元造形装置10を前方から見た断面図である。図6において、造形槽20の側面には、バンドヒーター166が巻かれている。造形槽20内の三次元造形物320は、バンドヒーター166によって加熱され、乾燥される。加熱機構160の加熱方式としてヒーター等による直接加熱方式を採用すれば、熱風方式よりもさらに三次元造形装置10の機構をシンプルにし得る。例えば、図6の実施形態では、槽移動機構が存在していない。また、攪拌機も不要である。   FIG. 6 is a cross-sectional view of the three-dimensional modeling apparatus 10 provided with a heater in the heating mechanism 160 as viewed from the front. In FIG. 6, a band heater 166 is wound around the side surface of the modeling tank 20. The three-dimensional structure 320 in the modeling tank 20 is heated by the band heater 166 and dried. If a direct heating method using a heater or the like is employed as the heating method of the heating mechanism 160, the mechanism of the three-dimensional modeling apparatus 10 can be further simplified as compared with the hot air method. For example, in the embodiment of FIG. 6, there is no tank moving mechanism. In addition, a stirrer is unnecessary.

以上、実施の形態について説明したが、本願に係る三次元造形物の製造方法および三次元造形装置は、上記に説明した実施形態に限られるものではない。   As mentioned above, although embodiment was described, the manufacturing method and three-dimensional modeling apparatus which concern on this application are not restricted to embodiment described above.

10 三次元造形装置
20 造形槽
30 造形テーブル
60 加熱炉
64 加熱炉付きマイクロ波照射機構
66 加熱炉付きヒーター
80 加熱炉付き送風機
90 加熱炉付き排気機構
100 加熱炉付き除湿機構
102 吸水物質
110 加熱炉付き吸引機
160 加熱機構
164 マイクロ波照射機構
166 バンドヒーター
180 送風機
190 排気機構
200 除湿機構
202 吸水物質
210 吸引機
300 材料粉末
302 下部サポート粉
304 上部サポート粉
320 三次元造形物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 3D modeling apparatus 20 Modeling tank 30 Modeling table 60 Heating furnace 64 Microwave irradiation mechanism with heating furnace 66 Heater with heating furnace 80 Blower with heating furnace 90 Exhaust mechanism with heating furnace 100 Dehumidification mechanism with heating furnace 102 Water absorption substance 110 Heating furnace Attached suction device 160 Heating mechanism 164 Microwave irradiation mechanism 166 Band heater 180 Blower 190 Exhaust mechanism 200 Dehumidification mechanism 202 Water absorbing substance 210 Suction machine 300 Material powder 302 Lower support powder 304 Upper support powder 320 Three-dimensional structure

Claims (19)

通気性を有する造形テーブルが内部に配置された造形槽を用意する準備工程と、
前記造形テーブルの上に予め定められた厚さに材料粉末を敷きつめ、前記敷きつめられた材料粉末の上の予め定められた位置に硬化液を吐出することによって前記予め定められた位置の前記材料粉末が接合された一層の材料粉末層を形成し、前記造形槽内において前記材料粉末層を一層ずつ上方に重ねることによって、前記造形槽内の前記材料粉末中に予め定められた三次元造形物を造形する造形工程と、
前記造形工程の後に、前記造形槽内の前記三次元造形物を加熱する加熱工程と、
を有する、
三次元造形物の製造方法。
A preparation step of preparing a modeling tank in which a modeling table having air permeability is arranged;
The material powder is laid on the modeling table to a predetermined thickness, and the material powder at the predetermined position is discharged by discharging a hardening liquid to a predetermined position on the laid material powder. A one-dimensional material powder layer bonded to each other is formed, and the material powder layer is stacked one layer at a time in the modeling tank, thereby forming a predetermined three-dimensional structure in the material powder in the modeling tank. Modeling process to model,
After the modeling process, a heating process for heating the three-dimensional modeled object in the modeling tank;
Having
A manufacturing method of a three-dimensional structure.
前記加熱工程中の所定の時間に、前記造形テーブルを通じて前記造形槽内に空気を送る送風工程を有する、
請求項1に記載の三次元造形物の製造方法。
At a predetermined time during the heating step, it has a blowing step of sending air into the modeling tank through the modeling table.
The manufacturing method of the three-dimensional structure according to claim 1.
前記準備工程の後、前記造形工程の前に、前記造形テーブルの上に前記材料粉末を敷きつめる第1の敷きつめ工程を有する、
請求項1または2に記載の三次元造形物の製造方法。
After the preparatory step, before the modeling step, has a first laying step of laying the material powder on the modeling table,
The manufacturing method of the three-dimensional structure according to claim 1 or 2.
前記造形工程の後、前記加熱工程の前に、前記造形工程において最後に重ねられた前記材料粉末層の上に、更に前記材料粉末を敷きつめる第2の敷きつめ工程を有する、
請求項1〜3のいずれか一つに記載の三次元造形物の製造方法。
After the modeling step, before the heating step, a second laying step of further laying the material powder on the material powder layer last stacked in the modeling step,
The manufacturing method of the three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 3.
前記加熱工程は、マイクロ波による加熱方式で行う、
請求項1〜4のいずれか一つに記載の三次元造形物の製造方法。
The heating step is performed by a microwave heating method.
The manufacturing method of the three-dimensional structure as described in any one of Claims 1-4.
前記加熱工程中の所定の時間に、前記造形槽内の空気を排気する排気工程を有する、
請求項5に記載の三次元造形物の製造方法。
An exhaust process for exhausting the air in the modeling tank at a predetermined time during the heating process;
The manufacturing method of the three-dimensional structure according to claim 5.
前記加熱工程は、吸水物質によって前記造形槽内の水蒸気を除去する除湿工程を伴う、
請求項5または6に記載の三次元造形物の製造方法。
The heating step involves a dehumidifying step of removing water vapor in the modeling tank with a water-absorbing substance.
The manufacturing method of the three-dimensional structure according to claim 5 or 6.
前記加熱工程は、熱による加熱方式で行う、
請求項1〜4のいずれか一つに記載の三次元造形物の製造方法。
The heating step is performed by a heating method using heat.
The manufacturing method of the three-dimensional structure as described in any one of Claims 1-4.
前記加熱工程中の所定の時間に、前記造形テーブルを通じて前記造形槽内の空気を吸引する吸引工程を有する、
請求項8に記載の三次元造形物の製造方法。
At a predetermined time during the heating step, it has a suction step of sucking air in the modeling tank through the modeling table.
The manufacturing method of the three-dimensional structure according to claim 8.
造形槽と、
前記造形槽内に配置された、通気性を有する造形テーブルと、
を備えた、
三次元造形装置。
A modeling tank,
A modeling table having air permeability, disposed in the modeling tank;
With
3D modeling equipment.
前記造形テーブルは、少なくとも一部が通気性を有する多孔質板から構成された、
請求項10に記載の三次元造形装置。
The modeling table is composed of a porous plate having at least a part of air permeability,
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 10.
前記造形槽内で三次元造形物を加熱する加熱機構を備えた、
請求項11または12に記載の三次元造形装置。
Provided with a heating mechanism for heating the three-dimensional structure in the modeling tank,
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 11 or 12.
前記造形テーブルを通じて前記造形槽内に送風する送風機を備えた、
請求項12に記載の三次元造形装置。
A blower for blowing air into the modeling tank through the modeling table,
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 12.
前記加熱機構は、マイクロ波によって前記三次元造形物を加熱する加熱機構である、
請求項12または13に記載の三次元造形装置。
The heating mechanism is a heating mechanism that heats the three-dimensional structure by microwaves.
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 12 or 13.
前記造形槽の上方の空間に向けて開口された排気機構を備えた、
請求項14に記載の三次元造形装置。
An exhaust mechanism opened toward the space above the modeling tank,
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 14.
吸水物質を備えた除湿機構を、前記造形槽の上方の空間に備えた、
請求項14または15に記載の三次元造形装置。
A dehumidifying mechanism provided with a water-absorbing substance was provided in the space above the modeling tank,
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 14 or 15.
前記加熱機構は、熱によって前記三次元造形物を加熱する加熱部である、
請求項12または13に記載の三次元造形装置。
The heating mechanism is a heating unit that heats the three-dimensional structure with heat.
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 12 or 13.
前記造形テーブルを通じて前記造形槽内の空気を吸引する吸引機を備えた、
請求項17に記載の三次元造形装置。
With a suction machine that sucks air in the modeling tank through the modeling table,
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 17.
前記造形槽および前記造形テーブルは、前記三次元造形装置から着脱可能に構成された、
請求項10または11に記載の三次元造形装置。
The modeling tank and the modeling table are configured to be detachable from the three-dimensional modeling apparatus.
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 10 or 11.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020082484A (en) * 2018-11-22 2020-06-04 ローランドディー.ジー.株式会社 Three-dimensional molding device
JP2022532117A (en) * 2019-05-09 2022-07-13 エクスワン ゲーエムベーハー Construction box system for 3D printer, 3D printer, 3D printer system, use of the construction box system, and 3D printing method.

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020082484A (en) * 2018-11-22 2020-06-04 ローランドディー.ジー.株式会社 Three-dimensional molding device
JP7066597B2 (en) 2018-11-22 2022-05-13 ローランドディー.ジー.株式会社 3D modeling equipment
JP2022532117A (en) * 2019-05-09 2022-07-13 エクスワン ゲーエムベーハー Construction box system for 3D printer, 3D printer, 3D printer system, use of the construction box system, and 3D printing method.
JP7358512B2 (en) 2019-05-09 2023-10-10 エクスワン ゲーエムベーハー 3D printer, 3D printer system, use of said construction box system, and 3D printing method
US11999105B2 (en) 2019-05-09 2024-06-04 Exone Gmbh Construction box system for a 3D printer, 3D printer, 3D printer system, use of the construction box system, and 3D printing method

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