JP2021003825A - Manufacturing apparatus for three dimensional molded product and manufacturing method for three dimensional molded product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、立体造形物の製造装置及び立体造形物の製造方法に関する。 The present invention relates to an apparatus for manufacturing a three-dimensional model and a method for manufacturing a three-dimensional model.
近年、樹脂粉末を用いた立体造形物の製造装置が多種多様な分野で用いられている。樹脂粉末を用いた立体造形物の製造装置としては、例えば、立体造形物が造形される造形部に、立体造形用組成物の層を形成する第1の層形成手段及び第2の層形成手段と、を有するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, equipment for producing a three-dimensional model using resin powder has been used in a wide variety of fields. As an apparatus for producing a three-dimensional model using resin powder, for example, a first layer forming means and a second layer forming means for forming a layer of a three-dimensional modeling composition in a modeling portion where the three-dimensional model is modeled. And, are known (see, for example, Patent Document 1).
本発明は、立体造形物を製造する際における、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良を抑制できる立体造形物の製造装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a three-dimensional model manufacturing apparatus capable of suppressing modeling defects such as deterioration of modeling accuracy and abnormal stop of modeling when manufacturing a three-dimensional model.
この課題を解決するための手段としての本発明の立体造形物の製造装置は、樹脂粉末を用いて立体造形物を製造する立体造形物の製造装置であって、樹脂粉末を含む層を形成する層形成手段と、樹脂粉末を含む層を硬化する硬化手段と、立体造形物の製造装置における、樹脂粉末を含む層に対向する露出面の少なくとも一部を帯電させる帯電手段と、を有する。 The device for producing a three-dimensional model of the present invention as a means for solving this problem is a device for producing a three-dimensional model using resin powder, and forms a layer containing the resin powder. It has a layer forming means, a curing means for curing a layer containing a resin powder, and a charging means for charging at least a part of an exposed surface facing the layer containing the resin powder in a three-dimensional model manufacturing apparatus.
本発明によると、立体造形物を製造する際における、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良を抑制できる立体造形物の製造装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a three-dimensional model manufacturing apparatus capable of suppressing modeling defects such as deterioration of modeling accuracy and abnormal stop of modeling when manufacturing a three-dimensional model.
(立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法)
本発明の立体造形物の製造装置は、樹脂粉末を用いて立体造形物を製造する立体造形物の製造装置であって、樹脂粉末を含む層を形成する層形成手段と、樹脂粉末を含む層を硬化する硬化手段と、立体造形物の製造装置における、樹脂粉末を含む層に対向する露出面の少なくとも一部を帯電させる帯電手段と、を有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
本発明の立体造形物の製造方法は、樹脂粉末を用いて立体造形物を製造する立体造形物の製造方法であって、樹脂粉末を含む層を形成する層形成工程と、樹脂粉末を含む層を硬化する硬化工程と、立体造形物を製造する際に用いる、前記樹脂粉末を含む層に対向して位置する部材における露出面の少なくとも一部を帯電させる帯電工程と、を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
(Manufacturing equipment for 3D objects, manufacturing method for 3D objects)
The device for producing a three-dimensional model of the present invention is a device for producing a three-dimensional model using resin powder, and is a layer forming means for forming a layer containing the resin powder and a layer containing the resin powder. It has a curing means for curing the resin powder and a charging means for charging at least a part of the exposed surface facing the layer containing the resin powder in the three-dimensional model manufacturing apparatus, and further has other means as needed. ..
The method for producing a three-dimensional model of the present invention is a method for producing a three-dimensional model using resin powder, which comprises a layer forming step of forming a layer containing the resin powder and a layer containing the resin powder. A curing step of curing the resin powder and a charging step of charging at least a part of the exposed surface of the member located opposite to the layer containing the resin powder, which is used in manufacturing the three-dimensional model, are further required. Other steps are included accordingly.
本発明の立体造形物の製造方法は、本発明の立体造形物の製造装置により好適に行うことができ、層形成工程は層形成手段により好適に行うことができ、硬化工程は硬化手段により好適に行うことができ、帯電工程は帯電手段により好適に行うことができ、その他の工程はその他の手段により行うことができる。
このため、本発明の立体造形物の製造装置に関する説明を通じて、本発明の立体造形物の製造方法の詳細についても明らかにする。
The method for producing a three-dimensional object of the present invention can be suitably performed by the apparatus for producing a three-dimensional object of the present invention, the layer forming step can be preferably performed by the layer forming means, and the curing step is more suitable than the curing means. The charging step can be preferably performed by the charging means, and the other steps can be performed by other means.
Therefore, the details of the method for manufacturing the three-dimensional model of the present invention will be clarified through the description of the device for manufacturing the three-dimensional model of the present invention.
また、本発明の立体造形物の製造装置は、従来技術の立体造形物の造形装置では、層形成手段に樹脂粉末が付着して形成された堆積物が、造形途中の立体造形物上に落下して、造形不良を引き起こす場合があるという知見に基づくものである。 Further, in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention, in the conventional three-dimensional model modeling apparatus, deposits formed by adhering resin powder to the layer forming means fall onto the three-dimensional model in the middle of modeling. Therefore, it is based on the finding that it may cause modeling defects.
樹脂粉末を用いて立体造形物を造形する場合、リコータなどの層形成手段により樹脂粉末を含む層を形成して積層する際に、層形成手段の移動などに起因して、樹脂粉末が舞い上がる(巻き上がる)ときがある。ここで、樹脂粉末は、粉末(粒子)どうしの摩擦などにより、帯電した状態となっていることが通常である。なお、以下では、層形成手段が形成する樹脂粉末を含む層を「造形層」と称することがある。
従来技術の立体造形物の製造装置においては、舞い上がった樹脂粉末が、立体造形物の製造装置における造形層に対向する露出面に付着して、その露出面に樹脂粉末による堆積物が形成される場合がある。例えば、造形層に対向する露出面が、電気的にフローティングされた(独立した)状態、又は接地(アース)された状態の金属で形成される場合、造形層に対向する露出面と帯電した樹脂粉末との間には、静電引力として、いわゆる電気影像力(鏡像力)が働く。この場合などにおいては、造形層に対向する露出面と舞い上がった樹脂粉末とが互いに引きつけ合うため、造形層に対向する露出面に、樹脂粉末による堆積物が形成されやすい。
ここで、従来技術の立体造形物の製造装置においては、造形層に対向する露出面である、層形成手段の近傍に位置する部材の表面などに、樹脂粉末による堆積物が特に形成されやすい。
When a three-dimensional model is formed using resin powder, when a layer containing the resin powder is formed and laminated by a layer forming means such as a recoater, the resin powder soars due to movement of the layer forming means or the like ( There are times when it rolls up. Here, the resin powder is usually in a charged state due to friction between the powders (particles) or the like. In the following, the layer containing the resin powder formed by the layer forming means may be referred to as a “modeling layer”.
In the conventional three-dimensional model manufacturing apparatus, the soaring resin powder adheres to the exposed surface facing the modeling layer in the three-dimensional model manufacturing apparatus, and a deposit of the resin powder is formed on the exposed surface. In some cases. For example, when the exposed surface facing the modeling layer is made of metal that is electrically floating (independent) or grounded (earthed), the exposed surface facing the modeling layer and the charged resin A so-called electric image force (mirror image force) acts as an electrostatic attraction with the powder. In this case or the like, since the exposed surface facing the modeling layer and the soaring resin powder attract each other, deposits of the resin powder are likely to be formed on the exposed surface facing the modeling layer.
Here, in the conventional three-dimensional model manufacturing apparatus, deposits of resin powder are particularly likely to be formed on the surface of a member located near the layer forming means, which is an exposed surface facing the modeling layer.
また、造形層に対向する露出面に形成された樹脂粉末による堆積物は、層形成手段により造形層を形成して積層する際に、例えば、層形成手段が移動するときの振動などにより、造形途中の立体造形物上に落下する場合がある。造形層に対向する露出面に形成された樹脂粉末による堆積物は、例えば、樹脂粉末の堆積量が増え、堆積物の重量が増加して、露出面から自然に(自発的に)剥がれ落ちる場合や、樹脂粉末の堆積量が増えて、堆積物が割れるなどして、自然に落下する場合もある。
堆積物が造形途中の立体造形物上に落下すると、落下した堆積物が、立体造形物における不要な突起となり、造形精度の悪化などの造形不良が生じる場合がある。さらに、堆積物が造形途中の立体造形物上に落下すると、落下した堆積物が、層形成手段によって引きずられたり、巻き込まれたりすることにより、立体造形物の造形が異常停止するなどの造形不良が生じる場合がある。
このように、従来技術の立体造形物の製造装置においては、立体造形物を製造する際に、造形層に対向する露出面に付着した樹脂粉末による堆積物が落下することにより、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良が生じる場合があるという問題があった。
Further, the deposits of the resin powder formed on the exposed surface facing the modeling layer are formed by, for example, vibration when the layer forming means moves when the forming layers are formed and laminated by the layer forming means. It may fall on a three-dimensional model on the way. The resin powder deposits formed on the exposed surface facing the modeling layer, for example, when the amount of resin powder deposited increases, the weight of the deposits increases, and the deposits spontaneously (spontaneously) peel off from the exposed surface. In some cases, the amount of resin powder deposited increases and the deposit cracks, causing the resin powder to fall naturally.
When the deposit falls on the three-dimensional model in the middle of modeling, the dropped deposit becomes unnecessary protrusions in the three-dimensional model, which may cause modeling defects such as deterioration of modeling accuracy. Furthermore, when the deposit falls on the three-dimensional model in the middle of modeling, the dropped deposit is dragged or caught by the layer forming means, and the modeling of the three-dimensional model stops abnormally. May occur.
As described above, in the conventional three-dimensional model manufacturing apparatus, when the three-dimensional model is manufactured, the deposits due to the resin powder adhering to the exposed surface facing the modeling layer fall, resulting in deterioration of the modeling accuracy. There was a problem that modeling defects such as abnormal stoppage of modeling may occur.
そこで、本発明者らは、立体造形物を製造する際における、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良を抑制できる立体造形物の製造装置等について鋭意検討を重ね、本発明を想到した。すなわち、本発明者らは、樹脂粉末を用いて立体造形物を製造する立体造形物の製造装置であって、樹脂粉末を含む層を形成する層形成手段と、樹脂粉末を含む層を硬化する硬化手段と、立体造形物の製造装置における、樹脂粉末を含む層に対向する露出面の少なくとも一部を帯電させる帯電手段と、を有する立体造形物の製造装置により、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良を抑制できることを見出した。 Therefore, the present inventors have diligently studied a three-dimensional model manufacturing apparatus and the like that can suppress modeling defects such as deterioration of modeling accuracy and abnormal stop of modeling when manufacturing a three-dimensional model, and came up with the present invention. did. That is, the present inventors are a three-dimensional model manufacturing apparatus for manufacturing a three-dimensional model using resin powder, and cure the layer forming means for forming the layer containing the resin powder and the layer containing the resin powder. A device for manufacturing a three-dimensional model, which has a curing means and a charging means for charging at least a part of the exposed surface facing the layer containing the resin powder in the device for producing the three-dimensional model, deteriorates the modeling accuracy and causes the modeling. We found that it is possible to suppress modeling defects such as abnormal stoppage.
ここで、樹脂粉末は、帯電した状態となっていることが通常である。
本発明の形態の一例として、帯電手段が、樹脂粉末における電位と造形層に対向する露出面における電位とが、同符号となるように造形層に対向する露出面を帯電させる場合について説明する。なお、樹脂粉末における電位と造形層に対向する露出面における電位とが同符号であるとは、例えば、樹脂粉末と造形層に対向する露出面が、両方ともプラス(正)に帯電している場合、両方ともマイナス(負)に帯電している場合を意味する。
樹脂粉末における電位と造形層に対向する露出面における電位とが同符号である場合、樹脂粉末と造形層に対向する露出面とには、互いに反発しあう力(斥力)が働く。このため、造形層に対向する露出面における電位を、樹脂粉末における電位と同符号にすることにより、舞い上がった樹脂粉末が造形層に対向する露出面に接近すること、及び露出面に付着した樹脂粉末を速やかに除去する(弾き飛ばす)ことができる。これにより、本発明の立体造形物の製造装置は、造形層に対向する露出面に樹脂粉末による堆積物が形成されることを抑制でき、ひいては、造形層に対向する露出面に付着した樹脂粉末による堆積物が落下することによる、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良を抑制できる。
Here, the resin powder is usually in a charged state.
As an example of the embodiment of the present invention, a case where the charging means charges the exposed surface facing the modeling layer so that the potential in the resin powder and the potential on the exposed surface facing the modeling layer have the same sign will be described. It should be noted that the electric potential in the resin powder and the electric potential in the exposed surface facing the modeling layer have the same sign, for example, both the resin powder and the exposed surface facing the modeling layer are positively charged. In the case, it means that both are negatively charged.
When the electric potential in the resin powder and the electric potential in the exposed surface facing the modeling layer have the same sign, a repulsive force (repulsive force) acts on the resin powder and the exposed surface facing the modeling layer. Therefore, by making the potential on the exposed surface facing the modeling layer the same as the potential on the resin powder, the soaring resin powder approaches the exposed surface facing the modeling layer, and the resin adhering to the exposed surface. The powder can be quickly removed (flicked off). As a result, the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention can suppress the formation of deposits due to the resin powder on the exposed surface facing the modeling layer, and by extension, the resin powder adhering to the exposed surface facing the modeling layer. It is possible to suppress modeling defects such as deterioration of modeling accuracy and abnormal stop of modeling due to the fall of sediment due to the above.
続いて、本発明の形態の他の一例として、帯電手段が、樹脂粉末における電位と造形層に対向する露出面における電位とが、異符号となるように造形層に対向する露出面を帯電させる場合について説明する。なお、樹脂粉末における電位と造形層に対向する露出面における電位とが異符号であるとは、例えば、樹脂粉末が正に帯電し、造形層に対向する露出面が負に帯電している場合や、樹脂粉末が負に帯電し、造形層に対向する露出面が正に帯電している場合を意味する。
樹脂粉末における電位と造形層に対向する露出面における電位とが異なる符号である場合、樹脂粉末と造形層に対向する露出面とには、露出面が帯電していない場合と比べて、より強い引力が働く。このため、造形層に対向する露出面における電位を、樹脂粉末における電位と異符号にすることにより、造形層に対向する露出面に付着した樹脂粉末による堆積物が、層形成手段が移動する際の振動などにより落下することを抑制できる。これにより、本発明の立体造形物の製造装置は、層形成手段に付着した樹脂粉末による堆積物が落下することによる、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良を抑制できる。
Subsequently, as another example of the embodiment of the present invention, the charging means charges the exposed surface facing the modeling layer so that the potential in the resin powder and the potential on the exposed surface facing the modeling layer have different signs. The case will be described. The potential of the resin powder and the potential of the exposed surface facing the modeling layer have different signs, for example, when the resin powder is positively charged and the exposed surface facing the modeling layer is negatively charged. Or, it means that the resin powder is negatively charged and the exposed surface facing the modeling layer is positively charged.
When the potential of the resin powder and the potential of the exposed surface facing the modeling layer have different symbols, the resin powder and the exposed surface facing the modeling layer are stronger than when the exposed surface is not charged. Attractive force works. Therefore, by making the potential on the exposed surface facing the modeling layer different from the potential on the resin powder, the deposits of the resin powder adhering to the exposed surface facing the modeling layer move when the layer forming means moves. It is possible to suppress the fall due to the vibration of the plastic. As a result, the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention can suppress modeling defects such as deterioration of modeling accuracy and abnormal stop of modeling due to the fall of deposits due to the resin powder adhering to the layer forming means.
このように、本発明においては、造形層に対向する露出面と樹脂粉末とにおける電位の関係に関わらず造形層に対向する露出面に付着した樹脂粉末による堆積物が落下することによる、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良を抑制できる。 As described above, in the present invention, the molding accuracy is caused by the falling deposits of the resin powder adhering to the exposed surface facing the modeling layer regardless of the potential relationship between the exposed surface facing the modeling layer and the resin powder. It is possible to suppress modeling defects such as deterioration of the model and abnormal stop of modeling.
<層形成手段、層形成工程>
層形成手段は、樹脂粉末を含む層を形成する手段である。
層形成工程は、樹脂粉末を含む層を形成する工程である。
層形成手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂粉末を供給する機構と、供給された樹脂粉末を均しながら、樹脂粉末の層を形成する機構の組合せなどが挙げられ、公知のリコータを用いてもよい。
<Layer forming means, layer forming process>
The layer forming means is a means for forming a layer containing a resin powder.
The layer forming step is a step of forming a layer containing the resin powder.
The layer forming means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a mechanism for supplying the resin powder and a mechanism for forming a layer of the resin powder while leveling the supplied resin powder. Examples thereof include a combination of the above, and a known recorder may be used.
<<樹脂粉末>>
樹脂粉末とは、樹脂成分を含む粉末を意味する。
樹脂粉末としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<< Resin powder >>
The resin powder means a powder containing a resin component.
The resin powder is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
樹脂粉末における平均円相当径(円相当径の粒度分布の平均値)としては、個数基準にて、10μm以上150μm以下が好ましく、20μm以上90μm以下がより好ましく、35μm以上60μm以下が特に好ましい。平均円相当径が、10μm以上150μm以下であることにより、樹脂粉末を高湿度環境下にて保管した場合における、得られる立体造形物の密度、寸法安定性、及び表面性を向上させることができるとともに、強度の低下を抑制できる。
平均円相当径は、例えば、粒子像分析装置(装置名:FPIA3000、スペクトリス株式会社製)などを用いて測定することができる。
The average circle-equivalent diameter (average value of the particle size distribution of the circle-equivalent diameter) in the resin powder is preferably 10 μm or more and 150 μm or less, more preferably 20 μm or more and 90 μm or less, and particularly preferably 35 μm or more and 60 μm or less. When the average circle equivalent diameter is 10 μm or more and 150 μm or less, the density, dimensional stability, and surface properties of the obtained three-dimensional model can be improved when the resin powder is stored in a high humidity environment. At the same time, the decrease in strength can be suppressed.
The average circle equivalent diameter can be measured using, for example, a particle image analyzer (device name: FPIA3000, manufactured by Spectris Co., Ltd.).
円相当径は、例えば、以下の式により求めることができる。
円相当径={4×(面積)÷π}の正の平方根
なお、円相当径は、粒子個別の投影図に対して算出することが好ましい。こうして得られた円相当径の平均値(個数基準)を算出することで、平均円相当径を算出することができる。
The equivalent circle diameter can be calculated by, for example, the following formula.
Positive square root of circle equivalent diameter = {4 × (area) ÷ π} It is preferable to calculate the circle equivalent diameter with respect to the projection drawing of each particle. By calculating the average value (number basis) of the circle equivalent diameters thus obtained, the average circle equivalent diameter can be calculated.
樹脂粉末としては、微小混合物(微粉)が少ない粉体であり、30μm以上90μm以下に粉体を構成する主な粒子の大きさが集まっており、30μm以上90μm以下の範囲に平均値があることが好ましい。
円相当径の粒度分布の中央値としては、平均円相当径(円相当径の粒度分布の平均値)より大きいことが好ましい。中央値が平均円相当径より大きいと、樹脂粉末を高湿度環境下にて保管した場合における、得られる立体造形物の密度、寸法安定性、及び表面性を向上させることができるとともに、強度の低下を抑制できる。
The resin powder is a powder with a small amount of fine mixture (fine powder), and the sizes of the main particles constituting the powder are gathered in the range of 30 μm or more and 90 μm or less, and the average value is in the range of 30 μm or more and 90 μm or less. Is preferable.
The median value of the particle size distribution of the equivalent circle diameter is preferably larger than the average equivalent circle diameter (the average value of the particle size distribution of the equivalent circle diameter). When the median value is larger than the diameter equivalent to the average circle, the density, dimensional stability, and surface properties of the obtained three-dimensional model when the resin powder is stored in a high humidity environment can be improved and the strength can be improved. The decrease can be suppressed.
樹脂粉末における円相当径の粒度分布において、粒度分布が集中した山に対して、すそ引きが広い範囲に及ぶ場合は、中央値は山に近い位置となり、平均円相当径はすそ引きの影響を大きく受けるため中央値から遠い位置となる。言い換えると、中央値が平均円相当径より大きい場合、主要な粒度分布が集中した山は大きい位置にあり、微粉は主要な山を形成していなことを示す。
一方、中央値が平均円相当径より小さい場合、主要な山は微粉が形成していることを示す。これにより、樹脂粉末における円相当径の粒度分布を、微粉と所望の大きさの樹脂粉末のどちらが個数分布において主を占めるかの指標とすることができる。
In the particle size distribution of the equivalent circle diameter in the resin powder, if the skirting covers a wide range with respect to the mountain where the particle size distribution is concentrated, the median value is close to the mountain, and the average circle equivalent diameter is affected by the skirting. The position is far from the median because it receives a large amount. In other words, if the median is larger than the average circle equivalent diameter, it indicates that the peaks where the main particle size distributions are concentrated are in large positions, and that the fine powder does not form the major peaks.
On the other hand, if the median is smaller than the average circle equivalent diameter, it indicates that the main peaks are formed by fine powder. Thereby, the particle size distribution of the equivalent circle diameter in the resin powder can be used as an index as to whether the fine powder or the resin powder having a desired size occupies the main part in the number distribution.
また、樹脂粉末における円相当径の粒度分布の中央値は、例えば、湿式フロー式粒子径・形状分析装置(装置名:FPIA−3000、シスメックス株式会社製)を用いて、測定及び算出することができる。より具体的には、例えば、カウント数が3,000個以上をカウントする状態で、粒子形状画像を取得し、粒子径が0.5μm以上200μm以下の粒子の円相当径を測定して求めた粒度分布から、中央値を算出することができる。 Further, the median value of the particle size distribution of the equivalent circle diameter in the resin powder can be measured and calculated using, for example, a wet flow type particle size / shape analyzer (device name: FPIA-3000, manufactured by Sysmex Co., Ltd.). it can. More specifically, for example, a particle shape image was acquired in a state where the number of counts was 3,000 or more, and the equivalent circle diameter of particles having a particle diameter of 0.5 μm or more and 200 μm or less was measured and obtained. The median value can be calculated from the particle size distribution.
樹脂粉末における平均円形度としては、0.75以上0.90以下が好ましく、0.75以上0.85以下がより好ましい。平均円形度が、0.75以上0.90以下であると、樹脂粉末を高湿度環境下にて保管した場合における、得られる立体造形物の密度、寸法安定性、及び表面性を向上させることができるとともに、強度の低下を抑制できる。
ここで、円形度とは、円らしさを表す指標であり、1が最も円に近いことを意味する。円形度は、面積(画素数)をSとし、周囲長をLとしたときに、下式により求められる。
円形度=4πS/L2
The average circularity of the resin powder is preferably 0.75 or more and 0.90 or less, and more preferably 0.75 or more and 0.85 or less. When the average circularity is 0.75 or more and 0.90 or less, the density, dimensional stability, and surface properties of the obtained three-dimensional model when the resin powder is stored in a high humidity environment are improved. At the same time, the decrease in strength can be suppressed.
Here, the circularity is an index showing the circularity, and 1 means that it is the closest to a circle. The circularity is obtained by the following formula when the area (number of pixels) is S and the peripheral length is L.
Circularity = 4πS / L 2
平均円形度としては、例えば樹脂粉末の円形度を測定し、その算術平均を用いることができる。
円形度を簡易的に求める際には、例えば、湿式フロー式粒子径・形状分析装置(装置名:FPIA−3000、シスメックス株式会社製)を用いて測定することにより、円形度を数値化することができる。この湿式フロー式粒子径・形状分析装置は、ガラスセル中を流れる懸濁液中の粒子画像を、CCD(Charge Coupled Device)で高速撮像し、個々の粒子画像をリアルタイムに解析することができる。なお、粒子の測定カウント数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1,000以上が好ましく、3,000以上がより好ましい。
As the average circularity, for example, the circularity of the resin powder can be measured and the arithmetic mean thereof can be used.
When simply determining the circularity, for example, the circularity should be quantified by measuring using a wet flow type particle size / shape analyzer (device name: FPIA-3000, manufactured by Sysmex Corporation). Can be done. This wet flow type particle size / shape analyzer can take a particle image in a suspension flowing in a glass cell at high speed with a CCD (Charge Coupled Device) and analyze each particle image in real time. The number of measurement counts of the particles is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1,000 or more, and more preferably 3,000 or more.
樹脂粉末の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、円柱体、多角柱体、球体などの形状が挙げられる。これらの中でも、円柱体が好ましい。 The shape of the resin powder is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include shapes such as a cylinder, a polygonal prism, and a sphere. Among these, a cylindrical body is preferable.
円柱体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、真円柱体、楕円柱体などが挙げられる。これらの中でも、真円柱体が好ましい。
なお、円柱体には、略円柱体が含まれる。ここで、略円とは、短径に対する長径の比(長径/短径)が、1以上10以下であることを意味する。また、円柱体の円形部分は、一部が欠けていてもよい。
多角柱体としては、円柱体と同様に特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、多角柱体における多角形部分の一部が欠けていてもよい。
球体としては、円柱体と同様に特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、球体の一部が欠けていてもよい。
The columnar body is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a true columnar body and an elliptical columnar body. Among these, a true cylinder is preferable.
The columnar body includes a substantially cylindrical body. Here, the substantially circle means that the ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) is 1 or more and 10 or less. Further, the circular portion of the cylinder may be partially missing.
The polygonal prism is not particularly limited as in the case of the cylinder, and can be appropriately selected depending on the intended purpose, and a part of the polygonal portion of the polygonal prism may be missing.
As with the cylindrical body, the sphere is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and a part of the sphere may be missing.
円柱体の円形部分の直径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、円柱体の円形部分が楕円形である場合、直径とは長径を意味する。
多角柱体の多角形部分の一辺の長さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、多角形部分を全て含むような最小の円(最小包含円)の直径が5μm以上200μm以下であることが好ましい。
球体の直径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5μm以上200μm以下であることが好ましい。
The diameter of the circular portion of the cylindrical body is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. When the circular portion of the cylinder is elliptical, the diameter means the major axis.
The length of one side of the polygonal portion of the polygonal prism is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but the diameter of the smallest circle (minimum inclusion circle) including all the polygonal portions. Is preferably 5 μm or more and 200 μm or less.
The diameter of the sphere is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 5 μm or more and 200 μm or less.
円柱体の高さ、即ち対向する2つの円形部分の距離(上面−底面間の距離)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1μm以上200μm以下が好ましい。
多角柱体の高さ、即ち対向する2つの多角形部分の距離(上面−底面間の距離)としては、円柱体の高さと同様に特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1μm以上200μm以下が好ましい。
The height of the cylinder, that is, the distance between the two opposing circular portions (distance between the upper surface and the bottom surface) is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1 μm or more and 200 μm or less.
The height of the polygonal prism, that is, the distance between the two opposing polygonal portions (distance between the upper surface and the bottom surface) is not particularly limited as in the height of the cylindrical body, and can be appropriately selected depending on the purpose. However, it is preferably 1 μm or more and 200 μm or less.
円柱体における、対向する2つの円形部分(上面及び底面)の面積は、互いに異なっていてもよい。ただし、面積が小さいほうの円形部分の直径r1に対する面積が大きいほうの円形部分の直径r2の比(r2/r1)としては、2つの円形部分の面積に差がないほうが嵩密度を高めることができる点で、1.5以下が好ましく、1.1以下がより好ましい。
多角柱体における、対向する2つの多角形部分(上面及び底面)の面積は、互いに異なっていてもよい。ただし、多角形部分の小さいほうの面積(S1)に対する多角形部分の大きいほうの面積(S2)の比(S2/S1)としては、2つの多角形部分の面積に差がないほうが嵩密度を高めることができる点で、1に近いことが好ましい。
粉末床溶融結合方式で立体造形物を造形する際には、樹脂粉末の嵩密度を高めることにより、立体造形物の造形精度を向上させることができる。
The areas of the two opposing circular portions (top and bottom) of the cylinder may be different from each other. However, as the ratio (r2 / r1) of the diameter r2 of the circular portion having the larger area to the diameter r1 of the circular portion having the smaller area, the bulk density can be increased when there is no difference in the areas of the two circular portions. In terms of possible, 1.5 or less is preferable, and 1.1 or less is more preferable.
The areas of the two opposing polygonal portions (top and bottom) in the polygonal prism may be different from each other. However, as the ratio (S2 / S1) of the larger area (S2) of the polygonal portion to the smaller area (S1) of the polygonal portion, the bulk density is higher when there is no difference in the areas of the two polygonal portions. It is preferably close to 1 in that it can be increased.
When modeling a three-dimensional model by the powder bed melt-bonding method, it is possible to improve the modeling accuracy of the three-dimensional model by increasing the bulk density of the resin powder.
円柱体や多角柱体などの柱体の樹脂粉末においては、嵩密度を高めるため、頂点を持たないことが好ましい。なお、頂点とは、柱体の中に存在する角の部分をいう。 The resin powder of a column such as a column or a polygonal column preferably has no vertices in order to increase the bulk density. The apex means a corner portion existing in the pillar body.
樹脂粉末に含まれる樹脂成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、樹脂粉末を加熱して造形層を硬化する場合には、熱可塑性樹脂であることが好ましい。 The resin component contained in the resin powder is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, when the resin powder is heated to cure the modeling layer, a thermoplastic resin is preferable. ..
−熱可塑性樹脂−
熱可塑性樹脂とは、熱を加えると可塑化し、溶融する樹脂を意味する。
熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、液晶樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、結晶性樹脂が好ましい。また、熱可塑性樹脂としては、融解開始温度と、冷却時の再結晶温度の差が大きな樹脂が好ましい。
なお、結晶性樹脂とは、ISO3146(プラスチック転移温度測定方法、JIS K7121)に準拠した測定において、融点ピークが検出される樹脂である。
-Thermoplastic resin-
Thermoplastic resin means a resin that plasticizes and melts when heat is applied.
The thermoplastic resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include crystalline resin, non-crystalline resin and liquid crystal resin. As the thermoplastic resin, a crystalline resin is preferable. Further, as the thermoplastic resin, a resin having a large difference between the melting start temperature and the recrystallization temperature at the time of cooling is preferable.
The crystalline resin is a resin in which a melting point peak is detected in a measurement based on ISO3146 (plastic transition temperature measuring method, JIS K7121).
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアセタール(POM:Polyoxymethylene)、ポリイミド、フッ素樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the thermoplastic resin include polyolefin, polyamide, polyester, polyether, polyphenylene sulfide, polyacetal (POM: Polyoxymethylene), polyimide, fluororesin and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などが挙げられる。 Examples of the polyolefin include polyethylene (PE) and polypropylene (PP).
ポリアミドとしては、例えば、ポリアミド410(PA410)、ポリアミド6(PA6)、ポリアミド66(PA66)、ポリアミド610(PA610)、ポリアミド612(PA612)、ポリアミド11(PA11)、及びポリアミド12(PA12);並びにポリアミド4T(PA4T)、ポリアミドMXD6(PAMXD6)、ポリアミド6T(PA6T)、ポリアミド9T(PA9T)、及びポリアミド10T(PA10T)などの半芳香族性のポリアミドが挙げられる。 Examples of the polyamide include polyamide 410 (PA410), polyamide 6 (PA6), polyamide 66 (PA66), polyamide 610 (PA610), polyamide 612 (PA612), polyamide 11 (PA11), and polyamide 12 (PA12); Examples thereof include semi-aromatic polyamides such as polyamide 4T (PA4T), polyamide MXD6 (PAMXD6), polyamide 6T (PA6T), polyamide 9T (PA9T), and polyamide 10T (PA10T).
ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリ乳酸(PLA)などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性を付与する点で、テレフタル酸やイソフタル酸を一部に含む芳香族を有するものが好ましい。 Examples of the polyester include polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polylactic acid (PLA) and the like. Among these, those having an aromatic component containing terephthalic acid or isophthalic acid as a part are preferable in terms of imparting heat resistance.
ポリエーテルとしては、例えば、ポリアリールケトン、ポリエーテルスルフォンなどが挙げられる。
ポリアリールケトンとしては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリアリールエーテルケトン(PAEK)、ポリエーテルエーテルケトンケトン(PEEKK)、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン(PEKEKK)などが挙げられる。
Examples of the polyether include polyaryl ketone and polyether sulfone.
Examples of the polyarylketone include polyetheretherketone (PEEK), polyetherketone (PEK), polyetherketone ketone (PEKK), polyaryletherketone (PAEK), polyetheretherketone ketone (PEEKK), and polyether. Examples thereof include ketone ether ketone ketone (PEKEKK).
熱可塑性樹脂としては、例えば、PA9Tのように2つの融点ピークを有するものでもよい。2つの融点ピークを有する熱可塑性樹脂は、高温側の融点ピーク以上の温度になると完全に溶融する。 The thermoplastic resin may have two melting point peaks, for example, PA9T. A thermoplastic resin having two melting point peaks melts completely when the temperature becomes higher than the melting point peak on the high temperature side.
また、ポリフタルアミド、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリテトラフルオロエチレンなどは、「スーパーエンジニアリングプラスチック」と称されている。
熱可塑性樹脂としては、HSS(High Speed Sintering)方式で立体造形物を製造する場合には、スーパーエンジニアリングプラスチックから選択される少なくとも1種であることが好ましい。熱可塑性樹脂がスーパーエンジニアリングプラスチックであると、造形する立体造形物の引張強度、耐熱性、耐薬品性、及び難燃性を向上することができ、立体造形物を工業用途にも使用可能になる点で有利である。
Further, polyphthalamides, polyphenylene sulfides, liquid crystal polymers, polysulfones, polyethersulfones, polyetherimides, polyamideimides, polyetheretherketones, polytetrafluoroethylene and the like are referred to as "super engineering plastics".
The thermoplastic resin is preferably at least one selected from super engineering plastics when a three-dimensional model is produced by the HSS (High Speed Sintering) method. When the thermoplastic resin is a super engineering plastic, the tensile strength, heat resistance, chemical resistance, and flame retardancy of the three-dimensional model to be modeled can be improved, and the three-dimensional model can be used for industrial purposes. It is advantageous in that.
樹脂粉末としては、例えば、熱可塑性樹脂以外に、非結晶性樹脂からなる樹脂粉末や、強化剤、難燃化剤、可塑剤、安定化剤、酸化防止剤、結晶核剤等の添加剤などを含んでいてもよい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらは、例えば、熱可塑性樹脂と混合し、樹脂粉末に内在させてもよいし、樹脂粉末の表面に付着させてもよい。 Examples of the resin powder include, in addition to thermoplastic resins, resin powders made of non-crystalline resins, additives such as reinforcing agents, flame retardant agents, plasticizers, stabilizers, antioxidants, and crystal nucleating agents. May include. These may be used alone or in combination of two or more. These may be mixed with a thermoplastic resin and embedded in the resin powder, or may be adhered to the surface of the resin powder.
樹脂粉末は、ISO 3146に準拠して測定したときの融点が、100℃以上の樹脂であることが好ましい。ここで、樹脂粉末の融点は、ISO 3146(プラスチック転移温度測定方法、JIS K7121)に準拠して、示差走査熱量測定(DSC)を用いて測定することができ、複数の融点が存在する場合は、高温側の融点を使用することができる。 The resin powder is preferably a resin having a melting point of 100 ° C. or higher as measured in accordance with ISO 3146. Here, the melting point of the resin powder can be measured by using differential scanning calorimetry (DSC) in accordance with ISO 3146 (Plastic transition temperature measuring method, JIS K7121), and when a plurality of melting points are present, the melting point can be measured. , The melting point on the high temperature side can be used.
<<樹脂粉末における平均帯電電位>>
ここで、樹脂粉末における電位の測定方法について説明する。
通常、樹脂粉末は、樹脂粉末における個々の粒子ごとに、帯電量(電位)が異なると考えられる。このため、樹脂粉末における電位を測定する際には、例えば、樹脂粉末における個々の粒子ごとの帯電量を測定し、測定した帯電量の頻度などから、樹脂粉末における帯電分布を求めることが好ましい。
さらに、本発明においては、例えば、求めた帯電分布に基づいて、樹脂粉末における平均帯電電位を算出することが好ましい。ここで、樹脂粉末における平均帯電電位としては、例えば、樹脂粉末における帯電分布の算術平均、帯電分布の最頻値、帯電分布の中央値などを用いることができる。
<< Average charging potential in resin powder >>
Here, a method of measuring the electric potential in the resin powder will be described.
Usually, the resin powder is considered to have a different charge amount (potential) for each individual particle in the resin powder. Therefore, when measuring the potential of the resin powder, for example, it is preferable to measure the charge amount of each particle in the resin powder and obtain the charge distribution in the resin powder from the frequency of the measured charge amount.
Further, in the present invention, for example, it is preferable to calculate the average charging potential of the resin powder based on the obtained charge distribution. Here, as the average charging potential of the resin powder, for example, the arithmetic mean of the charging distribution in the resin powder, the mode value of the charging distribution, the median value of the charging distribution, and the like can be used.
樹脂粉末における個々の粒子ごとの帯電量は、例えば、E−SPART ANALYZER EST−G(ホソカワミクロン株式会社製)などを用いて測定することができる。なお、E−SPART ANALYZER EST−Gを用いて、樹脂粉末における個々の粒子ごとの帯電量とともに、樹脂粉末の粒径を測定することもできる。
また、E−SPART ANALYZER EST−Gにより、測定した樹脂粉末における個々の粒子ごとの帯電量から、樹脂粉末における帯電分布を求めることができる。
The amount of charge for each individual particle in the resin powder can be measured using, for example, E-SPART Analyzer EST-G (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.). It should be noted that E-SPART Analyzer EST-G can be used to measure the particle size of the resin powder as well as the amount of charge for each individual particle in the resin powder.
Further, by E-SPART Analyzer EST-G, the charge distribution in the resin powder can be obtained from the charge amount of each particle in the measured resin powder.
ここで、図1に、樹脂粉末における帯電分布の一例を示す。図1の例は、樹脂粉末において、プラス(正)に帯電している粒子と、マイナス(負)に帯電している粒子との割合が、50%ずつである場合の帯電分布の一例である。図1に示す例においては、例えば、樹脂粉末における平均帯電電位は「0」となる。なお、以下では、樹脂粉末における正に帯電している粒子の割合を、「正帯電分布割合」と称することがある。
図2に、樹脂粉末における帯電分布の他の一例を示す。図2の例は、樹脂粉末において、全ての粒子が負に帯電している場合の帯電分布の一例である。図2に示す例においては、例えば、樹脂粉末における平均帯電電位は負の値となる。
また、図3に、樹脂粉末における帯電分布の他の一例を示す。図3の例は、樹脂粉末において、全ての粒子が正に帯電している場合の帯電分布の一例である。図3に示す例においては、例えば、樹脂粉末における平均帯電電位は正の値となる。
Here, FIG. 1 shows an example of the charge distribution in the resin powder. The example of FIG. 1 is an example of the charge distribution in the case where the ratio of the positively (positively) charged particles and the negatively (negatively) charged particles are 50% each in the resin powder. .. In the example shown in FIG. 1, for example, the average charging potential of the resin powder is “0”. In the following, the ratio of positively charged particles in the resin powder may be referred to as "positively charged distribution ratio".
FIG. 2 shows another example of the charge distribution in the resin powder. The example of FIG. 2 is an example of the charge distribution when all the particles are negatively charged in the resin powder. In the example shown in FIG. 2, for example, the average charging potential of the resin powder has a negative value.
Further, FIG. 3 shows another example of the charge distribution in the resin powder. The example of FIG. 3 is an example of the charge distribution when all the particles are positively charged in the resin powder. In the example shown in FIG. 3, for example, the average charging potential of the resin powder is a positive value.
さらに、図4には、樹脂粉末における帯電分布の他の一例を示す。図4の例は、樹脂粉末において、正に帯電している粒子の割合が10%であり、負に帯電している粒子との割合が90%である場合の帯電分布の一例である。図4に示す例においては、例えば、樹脂粉末における平均帯電電位は負の値となる。
加えて、図5には、樹脂粉末における帯電分布の他の一例を示す。図5の例は、樹脂粉末において、正に帯電している粒子の割合が90%であり、負に帯電している粒子との割合が10%である場合の帯電分布の一例である。図5に示す例においては、例えば、樹脂粉末における平均帯電電位は正の値となる。
Further, FIG. 4 shows another example of the charge distribution in the resin powder. The example of FIG. 4 is an example of the charge distribution in the case where the ratio of positively charged particles is 10% and the ratio of negatively charged particles is 90% in the resin powder. In the example shown in FIG. 4, for example, the average charging potential of the resin powder has a negative value.
In addition, FIG. 5 shows another example of the charge distribution in the resin powder. The example of FIG. 5 is an example of the charge distribution in the case where the ratio of positively charged particles is 90% and the ratio of negatively charged particles is 10% in the resin powder. In the example shown in FIG. 5, for example, the average charging potential of the resin powder is a positive value.
<<樹脂粉末を含む層(造形層)>>
樹脂粉末を含む層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、以下では、層形成手段が形成する樹脂粉末を含む層を「造形層」と称することがある。また、本明細書においては、層形成手段が造形層を作ることを「形成」と称し、造形層を硬化して積層することにより立体造形物を製造することを「造形」と称することがある。
<< Layer containing resin powder (modeling layer) >>
The layer containing the resin powder is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. In the following, the layer containing the resin powder formed by the layer forming means may be referred to as a “modeling layer”. Further, in the present specification, forming a modeling layer by the layer forming means may be referred to as "forming", and producing a three-dimensional model by curing and laminating the modeling layer may be referred to as "modeling". ..
造形層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10μm以上100μm以下であることが好ましい。 The average thickness of the modeling layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 10 μm or more and 100 μm or less.
<硬化手段、硬化工程>
硬化手段は、樹脂粉末を含む層(造形層)を硬化する手段である。
硬化工程は、樹脂粉末を含む層(造形層)を硬化する工程である。
硬化手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。硬化手段は、例えば、立体造形物の製造装置における製造方式に応じて選択できる。
<Curing means, curing process>
The curing means is a means for curing a layer (modeling layer) containing a resin powder.
The curing step is a step of curing a layer (modeling layer) containing resin powder.
The curing means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. The curing means can be selected, for example, according to the manufacturing method in the manufacturing apparatus for the three-dimensional model.
ここで、立体造形物の製造装置における製造方式としては、樹脂粉末を用いるもの(粉末積層方式のもの)であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粉末床溶融(PBF:powder bed fusion)方式、バインダージェッティング(BJ:Binder jetting)などが挙げられる。 Here, the manufacturing method in the manufacturing apparatus for a three-dimensional object is not particularly limited as long as it uses a resin powder (powder laminating method), and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a powder bed. Examples thereof include a melting (PBF: powdered fusion) method and a binder jetting (BJ: binder jetting).
PBF方式としては、例えば、SLS(selective leser sintering)方式、SMS(selective mask sintering)方式、
HSS(High Speed Sintering)方式などが挙げられる。
SLS方式とは、選択的にレーザーを照射して、造形層における樹脂粉末どうしを融着させることを繰り返すことにより立体造形物を造形する方式である。
SMS方式とは、マスクを用いて平面状にレーザーを当てることで、造形層における樹脂粉末どうしを融着させることを繰り返すことにより立体造形物を造形する方式である。
HSS方式とは、造形層における所定の領域に放射エネルギー吸収剤を含む造形用溶液を吐出した後、放射エネルギーを付与して樹脂粉末どうしを融着させることを繰り返すことにより、立体造形物を造形する方式である。
Examples of the PBF method include an SLS (selective laser sintering) method, an SMS (selective mask sintering) method, and the like.
An HSS (High Speed Sintering) method and the like can be mentioned.
The SLS method is a method of modeling a three-dimensional model by repeatedly irradiating a laser and fusing the resin powders in the modeling layer to each other.
The SMS method is a method in which a three-dimensional model is formed by repeatedly fusing resin powders in a modeling layer by irradiating a laser on a flat surface with a mask.
In the HSS method, a three-dimensional model is formed by repeatedly discharging a modeling solution containing a radiant energy absorber into a predetermined region of the modeling layer and then applying radiant energy to fuse the resin powders together. It is a method to do.
このため、立体造形物の製造装置における製造方式が、SLS方式又はSMS方式である場合、硬化手段は、例えば、電磁波を照射する電磁波照射手段とすることができる。
電磁波照射手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、紫外線、可視光線、赤外線等を照射するレーザーや、マイクロ波、放電、電子ビーム、放射加熱器、LEDランプ、ハロゲンランプ、又はこれらの組合せなどが挙げられる。
Therefore, when the manufacturing method in the three-dimensional model manufacturing apparatus is the SLS method or the SMS method, the curing means can be, for example, an electromagnetic wave irradiation means for irradiating an electromagnetic wave.
The electromagnetic wave irradiation means is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. For example, a laser that irradiates ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, etc., microwaves, discharges, electron beams, radiant heaters, LEDs Examples include lamps, halogen lamps, or combinations thereof.
ここで、立体造形物の製造装置における製造方式が、SMS方式である場合には、例えば、米国特許第6,531,086号明細書などに記載されている技術を好適に用いることができる。
SMS方式においては、例えば、遮蔽マスクを使用して選択的に赤外放射を遮断し、粉末層の一部に選択的に照射する。また、SMS方式においては、樹脂粉末の赤外吸収特性を増強させる材料を含有させてもよい。樹脂粉末の赤外吸収特性を増強させる材料としては、例えば、熱吸収剤、暗色物質(カーボンファイバー、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、セルロースナノファイバー等)などが挙げられる。
Here, when the manufacturing method in the three-dimensional model manufacturing apparatus is the SMS method, for example, the technique described in US Pat. No. 6,531,086 can be preferably used.
In the SMS method, for example, a shielding mask is used to selectively block infrared radiation, and a part of the powder layer is selectively irradiated. Further, in the SMS method, a material that enhances the infrared absorption characteristics of the resin powder may be contained. Examples of the material for enhancing the infrared absorption property of the resin powder include a heat absorber and a dark-colored substance (carbon fiber, carbon black, carbon nanotube, carbon fiber, cellulose nanofiber, etc.).
また、立体造形物の製造装置における製造方式が、HSS方式である場合、硬化手段は、例えば、放射エネルギー吸収剤を含む造形用溶液を造形層に吐出する吐出手段と、電磁波を照射する電磁波照射手段の組み合わせなどとすることができる。
吐出手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、インクジェットヘッドなどが挙げられる。また、吐出手段が吐出する放射エネルギー吸収剤を含む造形用溶液(モデル材)としては、例えば、カーボンブラック等の黒色顔料を含むインク、色素を含むインク、金属微粒子を含むインクなどが挙げられる。
電磁波照射手段としては、例えば、SLS方式又はSMS方式における電磁波照射手段と同様のものを用いることができるが、ハロゲンランプが好ましい。
When the manufacturing method in the three-dimensional model manufacturing apparatus is the HSS method, the curing means is, for example, a discharging means for discharging a modeling solution containing a radiant energy absorber to the modeling layer and an electromagnetic wave irradiation for irradiating electromagnetic waves. It can be a combination of means.
The ejection means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include an inkjet head. Examples of the modeling solution (model material) containing the radiant energy absorber discharged by the ejection means include ink containing a black pigment such as carbon black, ink containing a pigment, and ink containing metal fine particles.
As the electromagnetic wave irradiation means, for example, the same electromagnetic wave irradiation means as in the SLS method or the SMS method can be used, but a halogen lamp is preferable.
ここで、BJ方式とは、造形層における樹脂粉末に対して、吐出手段により接着剤を吐出して、樹脂粉末どうしを接着することを繰り返して、立体造形物を造形する方式である。
吐出手段としては、例えば、HSS方式の場合と同様に、インクジェットヘッドなどを用いることができる。また、吐出手段が吐出する接着剤としては、樹脂粉末どうしを接着(結合)することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、接着成分を含む溶液などが挙げられる。ここで、接着成分は、吐出する溶液に溶解した状態で含有させてもよいし、樹脂粉末に接着剤粒子として混在させてもよい。接着成分は、吐出する溶液に溶解することが好ましく、例えば、吐出する溶液が水を主成分とするものであれば、接着成分は水溶性であることが好ましい。
Here, the BJ method is a method of molding a three-dimensional model by repeatedly discharging an adhesive to the resin powder in the modeling layer by a discharge means and adhering the resin powders to each other.
As the ejection means, for example, an inkjet head or the like can be used as in the case of the HSS method. The adhesive discharged by the discharge means is not particularly limited as long as the resin powders can be bonded (bonded) to each other, and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, a solution containing an adhesive component can be mentioned. Be done. Here, the adhesive component may be contained in a state of being dissolved in the solution to be discharged, or may be mixed as adhesive particles in the resin powder. The adhesive component is preferably dissolved in the solution to be discharged. For example, if the solution to be discharged is mainly composed of water, the adhesive component is preferably water-soluble.
接着成分としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルピロリドン、ポリアミド、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸樹脂、セルロース樹脂、ゼラチンなどが挙げられる。これらの中でも、ポリビニルアルコールが、立体造形物の強度や寸法精度を高める上で好ましい。 Examples of the adhesive component include polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone, polyamide, polyacrylamide, polyethyleneimine, polyethylene oxide, polyacrylic acid resin, cellulose resin, gelatin and the like. Among these, polyvinyl alcohol is preferable in order to increase the strength and dimensional accuracy of the three-dimensional model.
<帯電手段、帯電工程>
帯電手段は、立体造形物の製造装置における、樹脂粉末を含む層(造形層)に対向する露出面の少なくとも一部を帯電させる手段である。
帯電工程は、立体造形物を製造する製造装置における、樹脂粉末を含む層(造形層)に対向する露出面の少なくとも一部を帯電させる工程である。
なお、本発明において、造形層に対向する露出面の少なくとも一部を帯電させるとは、例えば、造形層に対向する露出面の少なくとも一部が、0V以外の電位(0Vより大きい電位又は0Vより小さい電位)を有する状態にすることを意味する。言い換えると、本発明において、造形層に対向する露出面の少なくとも一部を帯電させるとは、例えば、造形層に対向する露出面の少なくとも一部が、所望の電位バイアスを有する状態とすることを意味する。
<Charging means, charging process>
The charging means is a means for charging at least a part of the exposed surface facing the layer (modeling layer) containing the resin powder in the three-dimensional model manufacturing apparatus.
The charging step is a step of charging at least a part of the exposed surface facing the layer (modeling layer) containing the resin powder in the manufacturing apparatus for manufacturing the three-dimensional modeled object.
In the present invention, charging at least a part of the exposed surface facing the modeling layer means that, for example, at least a part of the exposed surface facing the modeling layer has a potential other than 0V (a potential larger than 0V or a potential higher than 0V). It means to have a small potential). In other words, in the present invention, charging at least a part of the exposed surface facing the modeling layer means that, for example, at least a part of the exposed surface facing the modeling layer has a desired potential bias. means.
ここで、帯電手段としては、造形層に対向する露出面の少なくとも一部を帯電させることができるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、電圧を印加可能な電圧印加手段、コロナ放電などにより対象物に静電気を発生させることができる静電気付与手段などが挙げられる。
これらの中でも、帯電手段としては、電圧印加手段が好ましい。言い換えると、帯電手段が、造形層に対向する露出面に、電圧を印加することにより露出面を帯電させることが好ましい。こうすることにより、本発明は、例えば、造形層に対向する露出面を、より安定的に所望の電位とすることができるため、樹脂粉末による堆積物が落下することによる、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良をより確実に抑制できる。なお、本明細書においては、「造形層に対向する露出面の少なくとも一部」を、単に「造形層に対向する露出面」と称することがあり、「造形層に対向する露出面」が、必ずしも「造形層に対向する露出面の全部」を意味するものではない。
また、電圧印加手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の電源装置などを用いることができる。
Here, the charging means is not particularly limited as long as it can charge at least a part of the exposed surface facing the modeling layer, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a voltage is applied. Examples thereof include possible voltage applying means, static electricity applying means capable of generating static electricity on an object by corona discharge, and the like.
Among these, the voltage applying means is preferable as the charging means. In other words, it is preferable that the charging means charges the exposed surface by applying a voltage to the exposed surface facing the modeling layer. By doing so, for example, in the present invention, the exposed surface facing the molding layer can be more stably set to a desired potential, so that the molding accuracy is deteriorated due to the fall of the resin powder deposits. It is possible to more reliably suppress modeling defects such as abnormal stoppage of modeling. In the present specification, "at least a part of the exposed surface facing the modeling layer" may be simply referred to as "exposed surface facing the modeling layer", and "exposed surface facing the modeling layer" is referred to as "exposed surface facing the modeling layer". It does not necessarily mean "the entire exposed surface facing the modeling layer".
The voltage applying means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a known power supply device or the like can be used.
ここで、帯電手段により、造形層に対向する露出面を帯電させる際における露出面の電位としては、プラス(正)であってもマイナス(負)であってもよい。既に説明したように、本発明においては、造形層に対向する露出面と樹脂粉末とにおける電位の関係に関わらず造形層に対向する露出面に付着した樹脂粉末による堆積物が落下することによる、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良を抑制できる。 Here, the potential of the exposed surface when charging the exposed surface facing the modeling layer by the charging means may be positive (positive) or negative (negative). As described above, in the present invention, the deposits of the resin powder adhering to the exposed surface facing the modeling layer fall regardless of the potential relationship between the exposed surface facing the modeling layer and the resin powder. It is possible to suppress modeling defects such as deterioration of modeling accuracy and abnormal stop of modeling.
また、帯電手段により、造形層に対向する露出面を帯電させる際における露出面の電位としては、樹脂粉末における平均帯電電位と同符号であることが好ましい。すなわち、造形層に対向する露出面における電位が、樹脂粉末における平均帯電電位と同符号であることが好ましい。
こうすることにより、本発明の立体造形物の製造装置は、例えば、樹脂粉末におけるより多くの粒子について、舞い上がった樹脂粉末が造形層に対向する露出面に接近すること、及び露出面に付着した樹脂粉末を速やかに除去する(弾き飛ばす)ことができる。これにより、本発明の立体造形物の製造装置は、造形層に対向する露出面に樹脂粉末による堆積物が形成されることをより抑制でき、ひいては、造形層に対向する露出面に付着した樹脂粉末による堆積物が落下することによる、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良をより確実に抑制できる。
Further, the potential of the exposed surface when charging the exposed surface facing the modeling layer by the charging means preferably has the same sign as the average charging potential of the resin powder. That is, it is preferable that the potential on the exposed surface facing the modeling layer has the same sign as the average charging potential of the resin powder.
By doing so, in the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention, for example, for more particles in the resin powder, the soared resin powder approaches the exposed surface facing the modeling layer and adheres to the exposed surface. The resin powder can be quickly removed (flicked off). As a result, the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention can further suppress the formation of deposits due to the resin powder on the exposed surface facing the modeling layer, and by extension, the resin adhering to the exposed surface facing the modeling layer. It is possible to more reliably suppress modeling defects such as deterioration of modeling accuracy and abnormal stoppage of modeling due to the fall of powder deposits.
また、造形層に対向する露出面の電位を、樹脂粉末における平均帯電電位と異符号とする場合には、例えば、造形層における立体造形物が造形される領域(硬化される領域)の上面以外の領域においては、造形層に対向する露出面の電位を、樹脂粉末における平均帯電電位と同符号に切り替えてもよい。 When the potential of the exposed surface facing the modeling layer has a different sign from the average charging potential of the resin powder, for example, other than the upper surface of the region (hardened region) in which the three-dimensional model is formed in the modeling layer. In this region, the potential of the exposed surface facing the modeling layer may be switched to the same sign as the average charging potential of the resin powder.
帯電手段として電圧印加手段を用いる場合において、電圧印加手段が印加する電圧としては、一定の大きさの電圧でもよいし、所定の周期で大きさを変化させてもよい。言い換えると、帯電手段は、造形層に対向する露出面における電位が、一定となるように電圧を印加してもよいし、所定の周期で変化するように電圧を印加してもよい。言い換えると、電圧印加手段が印加する電圧は、例えば、直流電位であってもよいし、交番(交流)電位であってもよい。なお、所定の周期としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
さらに、帯電手段として電圧印加手段を用いる場合において、帯電手段は、造形層に対向する露出面における電位の符号が変化するように電圧を印加することが好ましい。これにより、本発明の立体造形物の製造装置は、樹脂粉末における、正に帯電している粒子と負に帯電している粒子との割合が50%ずつである場合などにおいても、造形層に対向する露出面に樹脂粉末による堆積物が形成されることをより確実に抑制できる。このため、本発明の立体造形物の製造装置は、造形層に対向する露出面に付着した樹脂粉末による堆積物が落下することによる、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良をより確実に抑制できる。
When the voltage applying means is used as the charging means, the voltage applied by the voltage applying means may be a voltage having a constant magnitude or may be changed in a predetermined cycle. In other words, the charging means may apply a voltage so that the potential on the exposed surface facing the modeling layer becomes constant, or may apply a voltage so as to change at a predetermined cycle. In other words, the voltage applied by the voltage applying means may be, for example, a direct current potential or an alternating (alternating current) potential. The predetermined cycle is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
Further, when the voltage applying means is used as the charging means, it is preferable that the charging means applies a voltage so that the sign of the potential on the exposed surface facing the modeling layer changes. As a result, the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention can be used as a modeling layer even when the ratio of positively charged particles and negatively charged particles in the resin powder is 50% each. It is possible to more reliably suppress the formation of deposits due to the resin powder on the facing exposed surfaces. For this reason, the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention is more susceptible to modeling defects such as deterioration of modeling accuracy and abnormal stop of modeling due to the fall of deposits due to resin powder adhering to the exposed surface facing the modeling layer. It can be surely suppressed.
また、造形層に対向する露出面における電位としては、0V以外であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、−100V以上100V以下であることが好ましい。造形層に対向する露出面の電位が、−100V以上100V以下であることにより、本発明の立体造形物の製造装置は、リーク電流の発生を抑制することができ、造形層に対向する露出面に樹脂粉末による堆積物が形成されることをより安定して抑制することができる。 The potential on the exposed surface facing the modeling layer is not particularly limited as long as it is other than 0V, and can be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably -100V or more and 100V or less. When the potential of the exposed surface facing the modeling layer is -100V or more and 100V or less, the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention can suppress the generation of leak current, and the exposed surface facing the modeling layer. It is possible to more stably suppress the formation of deposits due to the resin powder.
<<造形層に対向する露出面>>
ここで、立体造形物を製造する製造装置(立体造形物の製造装置)における、造形層に対向する露出面について説明する。
造形層に対向する露出面としては、立体造形物の製造装置において、例えば、樹脂粉末の層である造形層に対向して露出しており、立体造形物の造形中に舞い上がった樹脂粉末が付着し得る面を意味する。
また、造形層に対向する露出面の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、直線的な平面形に限られるものではなく、例えば、曲面や凹凸を含む面などであってもよい。さらに、「造形層に対向する」とは、造形層に対して平行に正対することに限られず、例えば、造形層の少なくとも一部と向かい合っていればよい。
本発明においては、立体造形物の製造装置における、造形層に対向する露出面の少なくとも一部を、帯電手段により帯電させる。
<< Exposed surface facing the modeling layer >>
Here, an exposed surface facing the modeling layer in a manufacturing apparatus for manufacturing a three-dimensional model (a manufacturing apparatus for a three-dimensional model) will be described.
The exposed surface facing the modeling layer is exposed facing the modeling layer, which is a layer of resin powder, in a three-dimensional model manufacturing apparatus, and the resin powder soared during modeling of the three-dimensional model adheres to the exposed surface. It means a possible surface.
Further, the shape of the exposed surface facing the modeling layer is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, and is not limited to a linear planar shape, for example, a surface including a curved surface or unevenness. And so on. Further, "facing the modeling layer" is not limited to facing the modeling layer in parallel, and may be, for example, facing at least a part of the modeling layer.
In the present invention, at least a part of the exposed surface facing the modeling layer in the three-dimensional model manufacturing apparatus is charged by the charging means.
造形層に対向する露出面の少なくとも一部としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択でき、例えば、造形層に対向する層形成手段における露出面、造形層における立体造形物が造形される領域(硬化される領域)の上面などが挙げられる。これらの中でも、形層に対向する層形成手段における露出面であることが好ましい。言い換えると、帯電手段が帯電させる、造形層に対向する露出面の少なくとも一部が、造形層に対向する層形成手段における露出面であることが好ましい。こうすることにより、本発明の立体造形物の造形装置は、層形成手段及び層形成手段の近傍に位置する部材に、樹脂粉末による堆積物が形成されることを抑制できる。このため、本発明の立体造形物の造形装置は、樹脂粉末による堆積物が落下することによる、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良をより確実に抑制できる。
なお、本発明においては、層形成手段の全部を帯電させる形態も好ましい。
At least a part of the exposed surface facing the modeling layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, an exposed surface in the layer forming means facing the modeling layer and a three-dimensional modeled object in the modeling layer are modeled. The upper surface of the region (area to be cured) and the like can be mentioned. Among these, it is preferable that it is an exposed surface in the layer forming means facing the shape layer. In other words, it is preferable that at least a part of the exposed surface facing the modeling layer to be charged by the charging means is the exposed surface in the layer forming means facing the modeling layer. By doing so, the modeling apparatus for the three-dimensional model of the present invention can suppress the formation of the resin powder deposits on the layer forming means and the members located in the vicinity of the layer forming means. Therefore, the modeling apparatus for the three-dimensional model of the present invention can more reliably suppress modeling defects such as deterioration of modeling accuracy and abnormal stop of modeling due to the fall of deposits due to resin powder.
In the present invention, a form in which the entire layer forming means is charged is also preferable.
また、層形成手段の少なくとも一部の電位を、樹脂粉末における平均帯電電位と異符号とする場合には、例えば、造形層における立体造形物が造形される領域(硬化される領域)の上面以外の領域に層形成手段が位置するときに、造形層に対向する露出面の電位を、樹脂粉末における平均帯電電位と同符号に切り替えてもよい。こうすることにより、立体造形物の製造に直接影響しない領域に、樹脂粉末による堆積物を選択的に落下させ、堆積物が造形途中の立体造形物上に落下することを抑制できる。 When at least a part of the potential of the layer forming means has a different sign from the average charging potential of the resin powder, for example, other than the upper surface of the region (hardened region) in which the three-dimensional model is formed in the modeling layer. When the layer forming means is located in the region, the potential of the exposed surface facing the modeling layer may be switched to the same sign as the average charging potential of the resin powder. By doing so, it is possible to selectively drop the resin powder deposits in a region that does not directly affect the production of the three-dimensional model, and prevent the deposits from falling onto the three-dimensional model in the middle of modeling.
また、帯電手段として電圧印加手段を用いる場合、帯電手段が帯電させる造形層に対向する露出面の少なくとも一部は、導電体で形成されることが好ましく、金属で形成されることがより好ましい。本発明においては、例えば、造形層に対向する露出面の少なくとも一部が金属で形成されることにより、露出面の帯電をより容易に行うことができる。 When a voltage applying means is used as the charging means, at least a part of the exposed surface facing the modeling layer to be charged by the charging means is preferably formed of a conductor, more preferably made of metal. In the present invention, for example, by forming at least a part of the exposed surface facing the modeling layer with metal, the exposed surface can be charged more easily.
<その他の手段>
その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、硬化手段の一例である吐出手段における吐出不良の発生を抑制するメンテナンス手段、立体造形物の製造装置の制御を行う制御手段などが挙げられる。
<Other means>
The other means are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a maintenance means for suppressing the occurrence of discharge defects in the discharge means, which is an example of the curing means, and a three-dimensional model manufacturing apparatus. A control means for controlling the control can be mentioned.
本発明の立体造形物の製造装置は、少なくとも、層形成手段、硬化手段を繰り返して動作させることにより、立体造形物を製造(造形)することができる。同様に、本発明の立体造形物の製造方法は、少なくとも、層形成工程、硬化工程を繰り返して行うことにより、立体造形物を製造(造形)することができる。
また、立体造形物を製造する際には、帯電手段は、繰り返して動作させてもよいし、一度だけ動作させてもよい。同様に、立体造形物を製造する際には、帯電工程は、繰り返して行ってもよいし、一度だけ動作させてもよい。
The three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention can manufacture (model) a three-dimensional model by repeatedly operating at least the layer forming means and the curing means. Similarly, in the method for producing a three-dimensional model of the present invention, at least the layer forming step and the curing step can be repeated to produce (model) the three-dimensional model.
Further, when manufacturing a three-dimensional model, the charging means may be operated repeatedly or only once. Similarly, when manufacturing a three-dimensional model, the charging step may be repeated or may be operated only once.
また、本発明の立体造形物の製造装置において製造する立体造形物の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。本発明の立体造形物の製造装置において製造する立体造形物の形状としては、例えば、図14に示すような形状とすることができる。 Further, the shape of the three-dimensional model to be manufactured by the apparatus for manufacturing the three-dimensional model of the present invention is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. The shape of the three-dimensional model manufactured by the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention can be, for example, the shape shown in FIG.
〔実施形態1−1〕
以下では、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図6は、本発明の立体造形物の製造装置の一例としての、SLS方式の立体造形物の製造装置の例を示す概略図である。
図6に示す例においては、立体造形物の製造装置100aは、供給槽5に樹脂粉末を貯蔵し、樹脂粉末の使用量に応じて、ローラ4を用いてレーザー走査スペース6に樹脂粉末を供給する。供給槽5は、ヒーター3により温度を調節されていることが好ましい。
続いて、立体造形物の製造装置100aは、硬化手段の一例である電磁照射源1から出力したレーザー光を、反射鏡2を用いてレーザー走査スペース6に照射する。レーザー光による熱により、樹脂粉末を焼結して立体造形物を得ることができる。
ここで、図6に示す例においては、層形成手段の一例であるローラ4に、帯電手段の一例である電圧印加手段9aにより、直流電位が印加されており、ローラ4が帯電した状態となっている。このため、図6に示す立体造形物の製造装置の例においては、ローラ4及びその近傍の部材に付着した樹脂粉末による堆積物が落下することによる、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良を抑制できる。
[Embodiment 1-1]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is a schematic view showing an example of an SLS-type three-dimensional model manufacturing apparatus as an example of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention.
In the example shown in FIG. 6, the three-dimensional model manufacturing apparatus 100a stores the resin powder in the supply tank 5, and supplies the resin powder to the laser scanning space 6 by using the rollers 4 according to the amount of the resin powder used. To do. The temperature of the supply tank 5 is preferably controlled by the heater 3.
Subsequently, the three-dimensional object manufacturing apparatus 100a irradiates the laser scanning space 6 with the laser light output from the electromagnetic irradiation source 1 which is an example of the curing means by using the reflector 2. The resin powder can be sintered by the heat generated by the laser beam to obtain a three-dimensional model.
Here, in the example shown in FIG. 6, a direct current potential is applied to the roller 4, which is an example of the layer forming means, by the voltage applying means 9a, which is an example of the charging means, and the roller 4 is in a charged state. ing. For this reason, in the example of the three-dimensional model manufacturing apparatus shown in FIG. 6, the deposits due to the resin powder adhering to the roller 4 and the members in the vicinity thereof fall, resulting in deterioration of modeling accuracy and abnormal stoppage of modeling. Molding defects can be suppressed.
なお、供給槽5の温度としては、樹脂粉末の融点より10℃以上低いことが好ましい。
レーザー走査スペース6における部品床温度としては、樹脂粉末の融点より5℃以上低温であることが好ましい。
電磁照射源1におけるレーザー出力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10ワット以上150ワット以下が好ましい。
The temperature of the supply tank 5 is preferably 10 ° C. or higher lower than the melting point of the resin powder.
The component floor temperature in the laser scanning space 6 is preferably 5 ° C. or higher lower than the melting point of the resin powder.
The laser output of the electromagnetic irradiation source 1 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 10 watts or more and 150 watts or less.
〔実施形態1−2〕
図7は、本発明の立体造形物の製造装置の一例としての、SLS方式の立体造形物の製造装置の他の例を示す概略図である。
ここで、図7に示す例においては、図6に示す例と異なり、立体造形物の製造装置100bは、層形成手段の一例であるローラ4に、帯電手段の一例である電圧印加手段9bにより、交番電圧(交番電位)が印加されており、ローラ4が帯電した状態となっている。このため、図7に示す立体造形物の製造装置の例においては、ローラ4及びその近傍の部材に付着した樹脂粉末による堆積物が落下することによる、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良を抑制できる。
[Embodiment 1-2]
FIG. 7 is a schematic view showing another example of the SLS type three-dimensional model manufacturing apparatus as an example of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention.
Here, in the example shown in FIG. 7, unlike the example shown in FIG. 6, the three-dimensional model manufacturing apparatus 100b uses the voltage applying means 9b, which is an example of the charging means, on the roller 4, which is an example of the layer forming means. , Alternate voltage (alternative potential) is applied, and the roller 4 is in a charged state. For this reason, in the example of the three-dimensional model manufacturing apparatus shown in FIG. 7, the deposits due to the resin powder adhering to the roller 4 and the members in the vicinity thereof fall, resulting in deterioration of modeling accuracy and abnormal stoppage of modeling. Molding defects can be suppressed.
〔実施形態1−3〕
図8は、本発明の立体造形物の製造装置の一例としての、SLS方式の立体造形物の製造装置の他の例を示す概略側面図である。
図8に示す例においては、電圧印加手段9bにより、造形層に対向する露出面の一例であるローラ4、ローラ4の周辺部材4a、N2(窒素)ガスで満たされたチャンバー7における天板7a、貯蔵槽(フィード槽)5とレーザー走査スペース(パート槽)6との間のスイングゲート8に、交番電圧が印加されている。なお、図8に示す例においては、立体造形物の製造装置100cは、電磁照射源(レーザー光源)1から照射され、反射鏡(例えば、ガルバノミラー)2を用いて反射されたレーザー光は、レンズ2aを介してレーザー走査スペース6に照射される。
図8に示す立体造形物の造形装置の例においては、造形層に対向する露出面に位置するローラ4以外の部材も帯電した状態になっている。こうすることにより、図8に示す立体造形物の造形装置の例では、造形層に対向する露出面を有する部材に付着した樹脂粉末による堆積物が落下することによる、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良を抑制できる。
[Embodiment 1-3]
FIG. 8 is a schematic side view showing another example of the SLS type three-dimensional model manufacturing apparatus as an example of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention.
In the example shown in FIG. 8, the top plate in the chamber 7 filled with the rollers 4, the peripheral members 4a of the rollers 4, and the N 2 (nitrogen) gas, which are examples of the exposed surfaces facing the modeling layer by the voltage applying means 9b. 7a, an alternating voltage is applied to the swing gate 8 between the storage tank (feed tank) 5 and the laser scanning space (part tank) 6. In the example shown in FIG. 8, the laser beam 100c of the three-dimensional model manufacturing apparatus is irradiated from the electromagnetic irradiation source (laser light source) 1 and reflected by the reflector (for example, galvano mirror) 2. The laser scanning space 6 is irradiated through the lens 2a.
In the example of the modeling apparatus for the three-dimensional model shown in FIG. 8, the members other than the roller 4 located on the exposed surface facing the modeling layer are also in a charged state. By doing so, in the example of the modeling apparatus for the three-dimensional model shown in FIG. 8, the deposits due to the resin powder adhering to the member having the exposed surface facing the modeling layer fall, resulting in deterioration of modeling accuracy and modeling. It is possible to suppress modeling defects such as abnormal stop.
図9は、本発明の立体造形物の製造装置の一例としての、SLS方式の立体造形物の製造装置の他の例を示す概略側面図である。
図9に示す例においては、図8の例に示す例とは異なり、立体造形物の製造装置100dは、ローラ4とローラ4の周辺部材4aに電圧印加手段9bにより交番電圧が印加されており、ローラ4及びローラ4の周辺部材4aが帯電した状態となっている。このため、図9に示す立体造形物の製造装置の例においては、ローラ4及びローラ4の周辺部材4aに付着した樹脂粉末による堆積物が落下することによる、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良を抑制できる。
FIG. 9 is a schematic side view showing another example of the SLS type three-dimensional model manufacturing apparatus as an example of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention.
In the example shown in FIG. 9, unlike the example shown in FIG. 8, in the three-dimensional model manufacturing apparatus 100d, an alternating voltage is applied to the roller 4 and the peripheral member 4a of the roller 4 by the voltage applying means 9b. , The roller 4 and the peripheral member 4a of the roller 4 are in a charged state. For this reason, in the example of the three-dimensional model manufacturing apparatus shown in FIG. 9, the deposits due to the resin powder adhering to the rollers 4 and the peripheral members 4a of the rollers 4 fall, resulting in deterioration of modeling accuracy and abnormal stop of modeling. It is possible to suppress modeling defects such as.
〔実施形態2〕
図10は、本発明の立体造形物の製造装置の一例としての、BJ方式の立体造形物の製造装置の例を示す概略側面図である。
図10の例では、立体造形物の製造装置は、樹脂粉末で形成された造形層31が硬化(接着)した硬化部30が形成される造形部と、造形層31に、造形液10としての接着剤を吐出する吐出手段としての吐出ヘッド52と、を備えている。
[Embodiment 2]
FIG. 10 is a schematic side view showing an example of a BJ type three-dimensional model manufacturing device as an example of the device for manufacturing a three-dimensional model of the present invention.
In the example of FIG. 10, in the three-dimensional model manufacturing apparatus, the modeling portion 30 in which the modeling layer 31 formed of the resin powder is cured (adhered) is formed, and the modeling layer 31 is used as the modeling liquid 10. It is provided with a discharge head 52 as a discharge means for discharging the adhesive.
図10の例では、立体造形物の製造装置は、層形成手段の一例(平坦化部材、リコータ)である平坦化ローラ12などを備えている。なお、平坦化部材は、回転体に代えて、例えば板状部材(ブレード)とすることもできる。 In the example of FIG. 10, the three-dimensional model manufacturing apparatus includes a flattening roller 12 and the like, which is an example of layer forming means (flattening member, recorder). The flattening member may be, for example, a plate-shaped member (blade) instead of the rotating body.
さらに、図10の例では、立体造形物の製造装置は、樹脂粉末20を供給する供給槽21と、造形層31が積層されて立体造形物が造形される造形槽22、及び余剰粉末受け槽25とを有している。造形前に供給槽21に樹脂粉末20を供給する。供給槽21の底部は供給ステージ23として鉛直方向(高さ方向)に昇降可能となっている。同様に、造形槽22の底部は造形ステージ24として鉛直方向(高さ方向)に昇降可能となっている。造形ステージ24上に硬化部30が積層された立体造形物が造形される。 Further, in the example of FIG. 10, the three-dimensional model manufacturing apparatus includes a supply tank 21 for supplying the resin powder 20, a modeling tank 22 in which the modeling layer 31 is laminated to form the three-dimensional model, and a surplus powder receiving tank. It has 25 and. The resin powder 20 is supplied to the supply tank 21 before modeling. The bottom of the supply tank 21 can be raised and lowered in the vertical direction (height direction) as the supply stage 23. Similarly, the bottom of the modeling tank 22 can be raised and lowered in the vertical direction (height direction) as the modeling stage 24. A three-dimensional model in which the cured portion 30 is laminated on the modeling stage 24 is modeled.
供給ステージ23の側面は、供給槽21の内側面に接するように配置されている。造形ステージ24の側面は造形槽22の内側面に接するように配置されている。これらの供給ステージ23及び造形ステージ24の上面は水平に保たれている。 The side surface of the supply stage 23 is arranged so as to be in contact with the inner side surface of the supply tank 21. The side surface of the modeling stage 24 is arranged so as to be in contact with the inner surface surface of the modeling tank 22. The upper surfaces of the supply stage 23 and the modeling stage 24 are kept horizontal.
平坦化ローラ12は、供給槽21の供給ステージ23上に供給された樹脂粉末20を造形槽22に供給し、平坦化部材である平坦化ローラ12によって均して平坦化して、造形層31を形成する。
この平坦化ローラ12は、造形ステージ24のステージ面(樹脂粉末20が積載される面)に沿って矢印Y方向に、ステージ面に対して相対的に往復移動可能に配置され、往復移動機構によって移動される。また、平坦化ローラ12は、モータによって回転駆動される。
The flattening roller 12 supplies the resin powder 20 supplied on the supply stage 23 of the supply tank 21 to the modeling tank 22, and flattens the modeling layer 31 by the flattening roller 12 which is a flattening member. Form.
The flattening roller 12 is arranged so as to be reciprocally movable relative to the stage surface in the arrow Y direction along the stage surface (the surface on which the resin powder 20 is loaded) of the modeling stage 24, and is arranged by the reciprocating movement mechanism. Will be moved. Further, the flattening roller 12 is rotationally driven by a motor.
平坦化ローラ12は、供給槽21から樹脂粉末20を造形槽22へと移送供給して、表面を均すことで平坦化して所定の厚みの層状の粒子である造形層31を形成する。
この平坦化ローラ12は、造形槽22及び供給槽21の内寸(すなわち、樹脂粉末20が供される部分又は仕込まれている部分の幅)よりも長い棒状部材であり、往復移動機構によってステージ面に沿ってY方向(副走査方向)に往復移動される。
この平坦化ローラ12は、モータによって回転されながら、供給槽21の外側から供給槽21及び造形槽22の上方を通過するようにして水平移動する。これにより、樹脂粉末20が造形槽22上へと移送供給され、平坦化ローラ12が造形槽22上を通過しながら樹脂粉末20を平坦化することで造形層31が形成される。
The flattening roller 12 transfers and supplies the resin powder 20 from the supply tank 21 to the modeling tank 22 and flattens the surface by leveling the surface to form a modeling layer 31 which is a layered particle having a predetermined thickness.
The flattening roller 12 is a rod-shaped member longer than the inner dimensions of the modeling tank 22 and the supply tank 21 (that is, the width of the portion where the resin powder 20 is provided or the portion where the resin powder 20 is charged), and is staged by a reciprocating moving mechanism. It is reciprocated in the Y direction (secondary scanning direction) along the surface.
The flattening roller 12 moves horizontally while being rotated by a motor so as to pass above the supply tank 21 and the modeling tank 22 from the outside of the supply tank 21. As a result, the resin powder 20 is transferred and supplied onto the modeling tank 22, and the modeling layer 31 is formed by flattening the resin powder 20 while the flattening roller 12 passes over the modeling tank 22.
また、平坦化ローラ12の周面に接触して、平坦化ローラ12に付着した樹脂粉末20を除去するための粒子除去部材である粒子除去板13が配置されている。
粒子除去板13は、平坦化ローラ12の周面に接触した状態で、平坦化ローラ12とともに移動する。また、粒子除去板13は、平坦化ローラ12が平坦化を行うときの回転方向に回転するときにカウンタ方向でも、順方向での配置可能である。
Further, a particle removing plate 13 which is a particle removing member for removing the resin powder 20 adhering to the flattening roller 12 in contact with the peripheral surface of the flattening roller 12 is arranged.
The particle removing plate 13 moves together with the flattening roller 12 in contact with the peripheral surface of the flattening roller 12. Further, the particle removing plate 13 can be arranged in the forward direction even in the counter direction when the flattening roller 12 rotates in the rotation direction when flattening.
さらに、図10に示す例においては、層形成手段の一例である平坦化ローラ12に、帯電手段の一例である電圧印加手段により、電圧が印加されており、平坦化ローラ12が帯電した状態となっている。このため、図10に示す立体造形物の製造装置の例においては、平坦化ローラ12及びその近傍の部材に付着した樹脂粉末による堆積物が落下することによる、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良を抑制できる。 Further, in the example shown in FIG. 10, a voltage is applied to the flattening roller 12 which is an example of the layer forming means by the voltage applying means which is an example of the charging means, and the flattening roller 12 is charged. It has become. For this reason, in the example of the three-dimensional model manufacturing apparatus shown in FIG. 10, the deposits due to the resin powder adhering to the flattening roller 12 and the members in the vicinity thereof fall, resulting in deterioration of modeling accuracy and abnormal stop of modeling. It is possible to suppress modeling defects such as.
吐出ヘッド52は、液体を吐出する複数のノズルを配列したノズル列が、それぞれ複数列配置されている。ヘッド52ノズル列は、造形液10としての接着剤を吐出する。また、ヘッド52は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックなど色がついた造形液をそれぞれ吐出することもできる。なお、ヘッド52としては、これに限るものではない。 The discharge head 52 has a plurality of rows of nozzles in which a plurality of nozzles for discharging liquid are arranged. The head 52 nozzle row discharges the adhesive as the modeling liquid 10. Further, the head 52 can also discharge colored modeling liquids such as cyan, magenta, yellow, and black. The head 52 is not limited to this.
本実施形態では、造形部1の粒子槽11が、供給槽21と、造形槽22と、余剰粉末受け槽25の3つの槽を有しているが、供給槽21を設けずに、造形槽22に粉末供給装置から樹脂粉末20を供給して、平坦化ローラ12で平坦化する形態であってもよい。 In the present embodiment, the particle tank 11 of the modeling unit 1 has three tanks, a supply tank 21, a modeling tank 22, and a surplus powder receiving tank 25, but the modeling tank is not provided. The resin powder 20 may be supplied to 22 from the powder supply device and flattened by the flattening roller 12.
次に、BJ方式における立体造形物の製造(造形)の流れについて、図11Aから11Eを参照して説明する。図11Aから11Eは、BJ方式における立体造形物の造形の流れの一例を示す模式図である。
造形槽22の造形ステージ24上に、1層目の硬化部30が形成されている状態から説明する。
硬化部30上に次の硬化部30を形成するときには、図11Aに示すように、供給槽21の供給ステージ23をZ1方向に上昇させ、造形槽22の造形ステージ24をZ2方向に下降させる。
Next, the flow of manufacturing (modeling) of the three-dimensional modeled object in the BJ method will be described with reference to FIGS. 11A to 11E. 11A to 11E are schematic views showing an example of the flow of modeling of a three-dimensional model in the BJ method.
The first layer of the cured portion 30 will be described from the state where the first-layer cured portion 30 is formed on the modeling stage 24 of the modeling tank 22.
When the next cured portion 30 is formed on the cured portion 30, as shown in FIG. 11A, the supply stage 23 of the supply tank 21 is raised in the Z1 direction, and the modeling stage 24 of the modeling tank 22 is lowered in the Z2 direction.
このとき、造形槽22の上面(造形層表面)と平坦化ローラ12の下部(下方接線部)との間隔がΔtとなるように造形ステージ24の下降距離を設定する。この間隔Δtが次に形成する造形層31の厚さに相当する。間隔Δtは、数十〜100μm程度であることが好ましい。 At this time, the lowering distance of the modeling stage 24 is set so that the distance between the upper surface of the modeling tank 22 (the surface of the modeling layer) and the lower portion of the flattening roller 12 (lower tangential portion) is Δt. This interval Δt corresponds to the thickness of the modeling layer 31 to be formed next. The interval Δt is preferably about several tens to 100 μm.
次いで、図11Bに示すように、供給槽21の上面レベルよりも上方に位置する粒子20を、平坦化ローラ12を順方向(矢印方向)に回転しながらY2方向(造形槽22側)に移動することで、樹脂粉末20を造形槽22へと移送供給する(粒子供給)。 Next, as shown in FIG. 11B, the particles 20 located above the upper surface level of the supply tank 21 are moved in the Y2 direction (modeling tank 22 side) while rotating the flattening roller 12 in the forward direction (arrow direction). By doing so, the resin powder 20 is transferred and supplied to the modeling tank 22 (particle supply).
さらに、図11Cに示すように、平坦化ローラ12を造形槽22の造形ステージ24のステージ面と平行に移動させ、図11Dに示すように、造形ステージ24の硬化部30上で所定の厚さΔtになる造形層31を形成する(平坦化)。造形層31を形成後、平坦化ローラ12は、図11Dに示すように、Y1方向に移動されて初期位置に戻される。 Further, as shown in FIG. 11C, the flattening roller 12 is moved in parallel with the stage surface of the modeling stage 24 of the modeling tank 22, and as shown in FIG. 11D, a predetermined thickness is formed on the hardened portion 30 of the modeling stage 24. The modeling layer 31 having Δt is formed (flattening). After forming the modeling layer 31, the flattening roller 12 is moved in the Y1 direction and returned to the initial position as shown in FIG. 11D.
ここで、平坦化ローラ12は、造形槽22及び供給槽21の上面レベルとの距離を一定に保って移動できるようになっている。一定に保って移動できることで、平坦化ローラ12で樹脂粉末20を造形槽22の上へと搬送させつつ、造形槽22上又は既に形成された硬化部30の上に均一厚さΔtの造形層31を形成できる。 Here, the flattening roller 12 can move while keeping a constant distance from the upper surface level of the modeling tank 22 and the supply tank 21. By being able to move while being kept constant, the flattening roller 12 conveys the resin powder 20 onto the modeling tank 22, and the modeling layer having a uniform thickness Δt is placed on the modeling tank 22 or the already formed hardened portion 30. 31 can be formed.
その後、図11Eに示すように、吐出ヘッド52から造形液10としての接着剤の液滴を、造形槽22の所望の位置に吐出して、新たな硬化部30を造形する。 After that, as shown in FIG. 11E, droplets of the adhesive as the modeling liquid 10 are discharged from the discharge head 52 to a desired position in the modeling tank 22 to form a new cured portion 30.
次いで、樹脂粉末の供給・平坦化よる造形層31を形成する工程、吐出ヘッド52による造形液吐出工程を繰り返して新たな硬化部30の造形を必要な回数繰り返すことによって、立体造形物を製造する。 Next, a three-dimensional model is manufactured by repeating the process of forming the modeling layer 31 by supplying and flattening the resin powder and the process of discharging the modeling liquid by the discharge head 52 to repeat the modeling of the new cured portion 30 as many times as necessary. ..
さらに、図11Aから11Eに示す例においては、層形成手段の一例である平坦化ローラ12に、帯電手段の一例である電圧印加手段により、電圧が印加されており、平坦化ローラ12が帯電した状態となっている。このため、図11Aから11Eに示す立体造形物の製造装置の例においては、立体造形物を製造する際に、平坦化ローラ12及びその近傍の部材に付着した樹脂粉末による堆積物が落下することによる、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良を抑制できる。 Further, in the examples shown in FIGS. 11A to 11E, a voltage is applied to the flattening roller 12 which is an example of the layer forming means by the voltage applying means which is an example of the charging means, and the flattening roller 12 is charged. It is in a state. Therefore, in the example of the three-dimensional model manufacturing apparatus shown in FIGS. 11A to 11E, when the three-dimensional model is manufactured, the deposits due to the resin powder adhering to the flattening roller 12 and the members in the vicinity thereof fall. As a result, it is possible to suppress modeling defects such as deterioration of modeling accuracy and abnormal stop of modeling.
〔実施形態3〕
図12は、本発明の立体造形物の製造装置の一例としての、HSS方式の立体造形物の製造装置の例を示す概略側面図である。
図12に示す例においては、図10に示す例と異なり、吐出ヘッド52に対して、造形層31に光を照射する電磁波照射手段としての光照射ユニット80が付加されている。また、図12に示す例においては、図10に示す例と異なり、吐出ヘッド52が、造形液10としてモデル材(例えば、黒色インク)を吐出する。それ以外の装置の構成は、図10に示したBJ方式の立体造形物の製造装置と同様である。
[Embodiment 3]
FIG. 12 is a schematic side view showing an example of an HSS type three-dimensional model manufacturing apparatus as an example of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention.
In the example shown in FIG. 12, unlike the example shown in FIG. 10, a light irradiation unit 80 as an electromagnetic wave irradiation means for irradiating the modeling layer 31 with light is added to the discharge head 52. Further, in the example shown in FIG. 12, unlike the example shown in FIG. 10, the discharge head 52 discharges a model material (for example, black ink) as the modeling liquid 10. The configuration of the other devices is the same as that of the BJ-type three-dimensional model manufacturing device shown in FIG.
次に、HSS方式における立体造形物の製造(造形)の流れについて、図13A及び13Bを参照して説明する。なお、HSS方式における立体造形物の製造の流れにおいて、既に形成された硬化部30の上に均一厚さΔtの造形層31を形成するまでの工程は、図11Aから11Dに示したBJ方式における立体造形物の製造の流れと同様であるため、説明を省略する。 Next, the flow of manufacturing (modeling) of the three-dimensional model in the HSS method will be described with reference to FIGS. 13A and 13B. In the flow of manufacturing the three-dimensional model in the HSS method, the process of forming the model layer 31 having a uniform thickness Δt on the already formed cured portion 30 is the BJ method shown in FIGS. 11A to 11D. Since it is the same as the flow of manufacturing a three-dimensional model, the description thereof will be omitted.
図13Aに示すように、吐出ヘッド52から造形液10としてのモデル材の液滴を、造形槽22の所望の位置に吐出して、硬化部となるモデル領域を形成する。そして、図13Bに示すように、光照射ユニット80が、光81を照射しながら造形槽22上を走査することにより、樹脂粉末20を加熱し樹脂粉末どうしを融着させ、硬化部30を形成する。 As shown in FIG. 13A, droplets of the model material as the modeling liquid 10 are discharged from the discharge head 52 to a desired position in the modeling tank 22 to form a model region to be a cured portion. Then, as shown in FIG. 13B, the light irradiation unit 80 scans the modeling tank 22 while irradiating the light 81 to heat the resin powder 20 and fuse the resin powders to each other to form the cured portion 30. To do.
次いで、樹脂粒子の供給・平坦化よる造形層31を形成する工程、ヘッド52による造形液吐出工程、光照射ユニット80による硬化工程を繰り返して新たな硬化部30を形成する。このとき、新たな硬化部30とその下層の硬化部30とは一体化して立体造形物の一部となる。
以後、樹脂粒子の供給・平坦化よる造形層31を形成する工程、ヘッド52による造形液吐出工程、光照射ユニット80による硬化工程を必要な回数繰り返すことによって、立体造形物を製造する。
Next, a new cured portion 30 is formed by repeating a step of forming the molding layer 31 by supplying and flattening the resin particles, a molding liquid discharging step by the head 52, and a curing step by the light irradiation unit 80. At this time, the new cured portion 30 and the cured portion 30 in the lower layer thereof are integrated into a part of the three-dimensional model.
After that, the three-dimensional model is manufactured by repeating the process of forming the modeling layer 31 by supplying and flattening the resin particles, the process of discharging the modeling liquid by the head 52, and the curing process by the light irradiation unit 80 as many times as necessary.
さらに、図13Aから13Bに示す例においては、層形成手段の一例である平坦化ローラ12に、帯電手段の一例である電圧印加手段により、電圧が印加されており、平坦化ローラ12が帯電した状態となっている。このため、図13Aから13Bに示す立体造形物の製造装置の例においては、立体造形物を製造する際に、平坦化ローラ12及びその近傍の部材に付着した樹脂粉末による堆積物が落下することによる、造形精度の悪化や造形の異常停止などの造形不良を抑制できる。 Further, in the examples shown in FIGS. 13A to 13B, a voltage is applied to the flattening roller 12 which is an example of the layer forming means by the voltage applying means which is an example of the charging means, and the flattening roller 12 is charged. It is in a state. Therefore, in the example of the three-dimensional model manufacturing apparatus shown in FIGS. 13A to 13B, when the three-dimensional model is manufactured, the deposits due to the resin powder adhering to the flattening roller 12 and the members in the vicinity thereof fall. As a result, it is possible to suppress modeling defects such as deterioration of modeling accuracy and abnormal stop of modeling.
以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
(実施例1)
まず、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂(商品名:ノバデュラン5020、三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製、融点:218℃、ガラス転移温度:43℃)を、押し出し加工機(株式会社日本製鋼所製)を用いて、融点より30℃高い温度にて撹拌した。次に、撹拌したPBT樹脂を、ノズル孔が円形形状のものを用いて、繊維状に伸ばした。なお、ノズルから出る糸の本数は60本にて実施した。
そして、さらに2倍程度延伸し、繊維直径55μmにおける精度が±4μmの繊維にした後に、押し切り方式の裁断装置(株式会社荻野精機製作所製、NJシリーズ1200型)を用いて、長さ55μm狙いで裁断し、略円柱体の樹脂粉末1を得た。
(Example 1)
First, a polybutylene terephthalate (PBT) resin (trade name: Novaduran 5020, manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics Co., Ltd., melting point: 218 ° C, glass transition temperature: 43 ° C) is used in an extrusion processing machine (manufactured by Nippon Steel Co., Ltd.). The mixture was stirred at a temperature 30 ° C. higher than the melting point. Next, the stirred PBT resin was stretched into a fibrous form using a resin having a circular nozzle hole. The number of threads coming out of the nozzle was 60.
Then, after further stretching about twice to make a fiber having an accuracy of ± 4 μm at a fiber diameter of 55 μm, a push-cutting type cutting device (manufactured by Ogino Seiki Seisakusho Co., Ltd., NJ series 1200 type) is used to aim at a length of 55 μm. It was cut to obtain a resin powder 1 having a substantially cylindrical body.
樹脂粉末1における裁断後の断面を走査型電子顕微鏡(装置名:S4200、株式会社日立製作所製)を用いて、300倍の倍率で確認したところ、断面はきれいに裁断されており、切断面は互いに平行であった。また、略円柱体の樹脂粉末1における高さを測定したところ、55μm±10μmの精度で切断できていた。
得られた樹脂粉末1について、目開き125μmの篩を通し、一部切断不良などの粗大粒子を排除した。
When the cross section of the resin powder 1 after cutting was confirmed using a scanning electron microscope (device name: S4200, manufactured by Hitachi, Ltd.) at a magnification of 300 times, the cross sections were cut cleanly and the cut surfaces were mutually cut. It was parallel. Moreover, when the height of the resin powder 1 of the substantially cylindrical body was measured, it was possible to cut with an accuracy of 55 μm ± 10 μm.
The obtained resin powder 1 was passed through a sieve having an opening of 125 μm to remove coarse particles such as partial cutting defects.
さらに、樹脂粉末1を、27℃、湿度80%RH環境にて、1週間保管した。1週間保管後の樹脂粉末1を用いて、SLS方式の立体造形物の製造装置(EOS社製、P 770)を、層形成手段としてのリコータに電圧を印加可能に改造した改造機を使用し、立体造形物としての表面性サンプル1の造形を行った。なお、表面性サンプルとしては、1辺50mm、平均厚み5mmの直方体とした。
設定条件は、造形層の平均厚みを0.1mm、レーザー出力を10ワット以上150ワット以下、レーザー走査スペースを0.1mm、床温度を樹脂の融点より−3℃に設定した。
Further, the resin powder 1 was stored in an environment of 27 ° C. and 80% humidity for 1 week. Using the resin powder 1 stored for one week, a modified machine was used to modify the SLS method three-dimensional model manufacturing equipment (EOS, P 770) so that a voltage could be applied to the recorder as a layer forming means. , The superficial sample 1 as a three-dimensional model was modeled. The surface sample was a rectangular parallelepiped having a side of 50 mm and an average thickness of 5 mm.
The setting conditions were that the average thickness of the modeling layer was 0.1 mm, the laser output was 10 watts or more and 150 watts or less, the laser scanning space was 0.1 mm, and the floor temperature was set to -3 ° C. from the melting point of the resin.
ここで、SLS方式の立体造形装置(EOS社製、P 770の改造機)におけるリコータに電圧を印加する帯電手段としては、HJPM−5R1.2−SP(松定プレシジョン株式会社製)を用いた。
実施例1においては、リコータの電位が90Vとなるように電圧を印加した。
Here, HJPM-5R1.2-SP (manufactured by Matsusada Precision Co., Ltd.) was used as a charging means for applying a voltage to the recorder in the SLS type three-dimensional modeling apparatus (manufactured by EOS, modified machine of P770). ..
In Example 1, a voltage was applied so that the potential of the recorder was 90 V.
また、樹脂粉末1における正に帯電している粒子の割合(正帯電分布割合)を、E−SPART ANALYZER EST−G(ホソカワミクロン株式会社製)を用いて測定したところ、12%であった。また、E−SPART ANALYZER EST−Gの測定結果に基づいて、樹脂粉末1における平均帯電電位を算出したところ、負の値となった。 Further, the proportion of positively charged particles (positively charged distribution ratio) in the resin powder 1 was measured using E-SPART Analyzer EST-G (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.) and found to be 12%. Moreover, when the average charge potential in the resin powder 1 was calculated based on the measurement result of E-SPART Analyzer EST-G, it was a negative value.
<表面性(オレンジピール性)>
造形した立体造形サンプルを用いて、表面の目視観察及び光学顕微鏡観察、並びに官能試験を行った。官能試験は、サンプルを手で触り、その触感から表面性、特に滑らかさについて評価を行った。これらの結果を総合し、評価基準に基づいて、表面性(オレンジピール性)の評価を行った。
(評価基準)
◎:表面が非常に滑らかで、気になる凹凸や粗面が殆ど認められない
○:表面の滑らかさに問題はなく、表面の凹凸や粗面は許容できる
△:表面に滑らかさはなく、凹凸や粗面が目視で認識できる
×:表面が引っかかり、表面の凹凸やゆがみ等の欠陥が多数認められる
<Surface (orange peel)>
Using the three-dimensional modeled sample, the surface was visually observed, observed with an optical microscope, and a sensory test was performed. In the sensory test, the sample was touched by hand, and the surface texture, especially smoothness, was evaluated from the tactile sensation. These results were combined and the surface property (orange peel property) was evaluated based on the evaluation criteria.
(Evaluation criteria)
⊚: The surface is very smooth, and there are almost no worrisome irregularities or rough surfaces. ○: There is no problem with the smoothness of the surface, and irregularities and rough surfaces on the surface are acceptable. △: The surface is not smooth. Unevenness and rough surface can be visually recognized ×: The surface is caught, and many defects such as unevenness and distortion of the surface are recognized.
実施例1における、樹脂粉末の種類、リコータに付与した電位(リコータ付与電位)、樹脂粉末における正帯電分布割合、表面性の評価結果を表1に示す。 Table 1 shows the types of the resin powder, the potential applied to the recoater (recoater applied potential), the positive charge distribution ratio in the resin powder, and the evaluation results of the surface property in Example 1.
(実施例2)
実施例1において、リコータの電位が50Vとなるように電圧を印加した以外は、実施例1と同様にして、表面性サンプルの造形を行い、表面性サンプル2を造形し、実施例1と同様にして表面性の評価を行った。
実施例2における、樹脂粉末の種類、リコータ付与電位、樹脂粉末における正帯電分布割合、表面性の評価結果を表1に示す。
(Example 2)
In Example 1, a surface sample was formed, a surface sample 2 was formed, and the same as in Example 1 except that a voltage was applied so that the potential of the recorder was 50 V. The surface quality was evaluated.
Table 1 shows the evaluation results of the type of resin powder, the potential for applying the recoater, the positive charge distribution ratio in the resin powder, and the surface property in Example 2.
(実施例3)
実施例1において、リコータの電位が−90Vとなるように電圧を印加した以外は、実施例1と同様にして、表面性サンプルの造形を行い、表面性サンプル3を造形し、実施例1と同様にして表面性の評価を行った。
実施例3における、樹脂粉末の種類、リコータ付与電位、樹脂粉末における正帯電分布割合、表面性の評価結果を表1に示す。
(Example 3)
In Example 1, a surface sample was formed, a surface sample 3 was formed, and the surface sample 3 was formed in the same manner as in Example 1 except that a voltage was applied so that the potential of the recorder was −90 V. The surface property was evaluated in the same manner.
Table 1 shows the evaluation results of the type of resin powder, the potential applied to the recoater, the positive charge distribution ratio in the resin powder, and the surface property in Example 3.
(実施例4)
実施例1において、リコータの電位が±90Vとなるように交番電圧を印加した以外は、実施例1と同様にして、表面性サンプルの造形を行い、表面性サンプル4を造形し、実施例1と同様にして表面性の評価を行った。
実施例4における、樹脂粉末の種類、リコータ付与電位、樹脂粉末における正帯電分布割合、表面性の評価結果を表1に示す。
(Example 4)
In Example 1, a surface sample was formed in the same manner as in Example 1 except that an alternating voltage was applied so that the potential of the recorder was ± 90 V, and the surface sample 4 was formed. The surface property was evaluated in the same manner as above.
Table 1 shows the evaluation results of the type of resin powder, the potential for applying the recorder, the positive charge distribution ratio in the resin powder, and the surface property in Example 4.
(実施例5)
実施例1において、リコータの電位が±30Vとなるように交番電圧を印加した以外は、実施例1と同様にして、表面性サンプルの造形を行い、表面性サンプル5を造形し、実施例1と同様にして表面性の評価を行った。
実施例5における、樹脂粉末の種類、リコータ付与電位、樹脂粉末における正帯電分布割合、表面性の評価結果を表1に示す。
(Example 5)
In Example 1, a surface sample was formed in the same manner as in Example 1 except that an alternating voltage was applied so that the potential of the recorder was ± 30 V, and the surface sample 5 was formed. The surface property was evaluated in the same manner as above.
Table 1 shows the evaluation results of the type of resin powder, the potential applied to the recoater, the positive charge distribution ratio in the resin powder, and the surface property in Example 5.
(実施例6)
実施例1において、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂の代わりに、ポリプロピレン(PP)樹脂(商品名:Asphia−PP、株式会社アスペクト製)を用いた以外は、実施例1と同様にして、表面性サンプルの造形を行い、表面性サンプル6を造形し、実施例1と同様にして表面性の評価を行った。
実施例6における、樹脂粉末の種類、リコータ付与電位、樹脂粉末における正帯電分布割合、表面性の評価結果を表1に示す。なお、ポリプロピレン樹脂を用いて作製した樹脂粉末2における正帯電分布割合は12%であった。また、樹脂粉末2における平均帯電電位を算出したところ、負の値となった。
(Example 6)
Surface property is the same as in Example 1 except that polypropylene (PP) resin (trade name: Asphia-PP, manufactured by Aspect Co., Ltd.) is used instead of polybutylene terephthalate (PBT) resin in Example 1. The sample was shaped, the surface sample 6 was shaped, and the surface property was evaluated in the same manner as in Example 1.
Table 1 shows the evaluation results of the type of resin powder, the potential applied to the recoater, the positive charge distribution ratio in the resin powder, and the surface property in Example 6. The positive charge distribution ratio in the resin powder 2 produced using the polypropylene resin was 12%. Further, when the average charging potential of the resin powder 2 was calculated, it was a negative value.
(実施例7)
実施例6において、リコータの電位が50Vとなるように電圧を印加した以外は、実施例6と同様にして、表面性サンプルの造形を行い、表面性サンプル7を造形し、実施例1と同様にして表面性の評価を行った。
実施例7における、樹脂粉末の種類、リコータ付与電位、樹脂粉末における正帯電分布割合、表面性の評価結果を表1に示す。
(Example 7)
In Example 6, a surface sample was formed, a surface sample 7 was formed, and the same as in Example 1 except that a voltage was applied so that the potential of the recorder was 50 V. The surface quality was evaluated.
Table 1 shows the evaluation results of the type of resin powder, the potential applied to the recorder, the positive charge distribution ratio in the resin powder, and the surface property in Example 7.
(実施例8)
実施例6において、リコータの電位が−90Vとなるように電圧を印加した以外は、実施例6と同様にして、表面性サンプルの造形を行い、表面性サンプル8を造形し、実施例1と同様にして表面性の評価を行った。
実施例8における、樹脂粉末の種類、リコータ付与電位、樹脂粉末における正帯電分布割合、表面性の評価結果を表1に示す。
(Example 8)
In Example 6, a surface sample was formed, a surface sample 8 was formed, and the surface sample 8 was formed in the same manner as in Example 6 except that a voltage was applied so that the potential of the recorder was −90 V. The surface property was evaluated in the same manner.
Table 1 shows the evaluation results of the type of resin powder, the potential applied to the recorder, the positive charge distribution ratio in the resin powder, and the surface property in Example 8.
(実施例9)
実施例6において、リコータの電位が±90Vとなるように交番電圧を印加した以外は、実施例6と同様にして、表面性サンプルの造形を行い、表面性サンプル9を造形し、実施例1と同様にして表面性の評価を行った。
実施例9における、樹脂粉末の種類、リコータ付与電位、樹脂粉末における正帯電分布割合、表面性の評価結果を表1に示す。
(Example 9)
In Example 6, the surface sample was formed in the same manner as in Example 6 except that the alternating voltage was applied so that the potential of the recorder was ± 90 V, and the surface sample 9 was formed. The surface property was evaluated in the same manner as above.
Table 1 shows the evaluation results of the type of resin powder, the potential for applying the recoater, the positive charge distribution ratio in the resin powder, and the surface property in Example 9.
(実施例10)
実施例6において、リコータの電位が±30Vとなるように交番電圧を印加した以外は、実施例6と同様にして、表面性サンプルの造形を行い、表面性サンプル10を造形し、実施例1と同様にして表面性の評価を行った。
実施例10における、樹脂粉末の種類、リコータ付与電位、樹脂粉末における正帯電分布割合、表面性の評価結果を表1に示す。
(Example 10)
In Example 6, a surface sample was formed in the same manner as in Example 6 except that an alternating voltage was applied so that the potential of the recorder was ± 30 V, and the surface sample 10 was formed. The surface property was evaluated in the same manner as above.
Table 1 shows the evaluation results of the type of resin powder, the potential applied to the recorder, the positive charge distribution ratio in the resin powder, and the surface property in Example 10.
(実施例11)
実施例6において、リコータの電位が±120Vとなるように交番電圧を印加した以外は、実施例6と同様にして、表面性サンプルの造形を行い、表面性サンプル11を造形し、実施例1と同様にして表面性の評価を行った。
実施例11における、樹脂粉末の種類、リコータ付与電位、樹脂粉末における正帯電分布割合、表面性の評価結果を表1に示す。
(Example 11)
In Example 6, a surface sample was formed in the same manner as in Example 6 except that an alternating voltage was applied so that the potential of the recorder was ± 120 V, and the surface sample 11 was formed. The surface property was evaluated in the same manner as above.
Table 1 shows the evaluation results of the type of resin powder, the potential for applying the recoater, the positive charge distribution ratio in the resin powder, and the surface property in Example 11.
(比較例1)
実施例1において、リコータに電圧を印加しない(電位を0Vとした)以外は、実施例1と同様にして、表面性サンプルの造形を行い、表面性サンプル12を造形し、実施例1と同様にして表面性の評価を行った。
比較例1における、樹脂粉末の種類、リコータ付与電位、樹脂粉末における正帯電分布割合、表面性の評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
In Example 1, a surface sample was formed, a surface sample 12 was formed, and the same as in Example 1 except that no voltage was applied to the recorder (potential was set to 0 V). The surface quality was evaluated.
Table 1 shows the evaluation results of the type of resin powder, the potential for applying the recoater, the positive charge distribution ratio in the resin powder, and the surface property in Comparative Example 1.
(比較例2)
実施例6において、リコータに電圧を印加しない(電位を0Vとした)以外は、実施例6と同様にして、表面性サンプルの造形を行い、表面性サンプル13を造形し、実施例1と同様にして表面性の評価を行った。
比較例2における、樹脂粉末の種類、リコータ付与電位、樹脂粉末における正帯電分布割合、表面性の評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
In Example 6, a surface sample was formed, a surface sample 13 was formed, and the same as in Example 1 except that no voltage was applied to the recorder (potential was set to 0 V). The surface quality was evaluated.
Table 1 shows the evaluation results of the type of resin powder, the potential applied to the recoater, the positive charge distribution ratio in the resin powder, and the surface property in Comparative Example 2.
表1の結果から、造形層に対向する露出面の少なくとも一部としての、層形成手段(リコータ)を帯電させることにより、立体造形物の表面性が向上しており、造形精度の悪化などの造形不良が抑制できることがわかった。 From the results in Table 1, by charging the layer forming means (recoater) as at least a part of the exposed surface facing the modeling layer, the surface property of the three-dimensional model is improved, and the modeling accuracy is deteriorated. It was found that molding defects can be suppressed.
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 樹脂粉末を用いて立体造形物を製造する立体造形物の製造装置であって、
前記樹脂粉末を含む層を形成する層形成手段と、
前記樹脂粉末を含む層を硬化する硬化手段と、
前記立体造形物の製造装置における、前記樹脂粉末を含む層に対向する露出面の少なくとも一部を帯電させる帯電手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置である。
<2> 前記帯電手段が帯電させる前記露出面が、前記樹脂粉末を含む層に対向する前記層形成手段における露出面である、前記<1>に記載の立体造形物の製造装置である。
<3> 前記帯電手段が、電圧を印加することにより前記露出面の少なくとも一部を帯電させる、前記<1>から<2>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<4> 前記露出面の少なくとも一部が金属で形成される、前記<1>から<3>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<5> 前記露出面の少なくとも一部における電位が、前記樹脂粉末における平均帯電電位と同符号である、前記<1>から<4>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<6> 前記帯電手段が、前記露出面の少なくとも一部における電位が所定の周期で変化するように電圧を印加する、前記<3>から<5>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<7> 前記帯電手段が、前記露出面の少なくとも一部における電位の符号が変化するように電圧を印加する、前記<3>から<6>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<8> 前記露出面の少なくとも一部における電位が、−100V以上100V以下である、前記<1>から<7>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<9> 樹脂粉末を用いて立体造形物を製造する立体造形物の製造方法であって、
前記樹脂粉末を含む層を形成する層形成工程と、
前記樹脂粉末を含む層を硬化する硬化工程と、
前記立体造形物を製造する際に用いる、前記樹脂粉末を含む層に対向して位置する部材における露出面の少なくとも一部を帯電させる帯電工程と、
を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
Examples of aspects of the present invention are as follows.
<1> A three-dimensional model manufacturing device that manufactures a three-dimensional model using resin powder.
A layer forming means for forming a layer containing the resin powder and
A curing means for curing the layer containing the resin powder, and
A charging means for charging at least a part of the exposed surface facing the layer containing the resin powder in the three-dimensional model manufacturing apparatus.
It is a three-dimensional model manufacturing apparatus characterized by having.
<2> The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to <1>, wherein the exposed surface charged by the charging means is an exposed surface in the layer forming means facing the layer containing the resin powder.
<3> The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <1> to <2>, wherein the charging means charges at least a part of the exposed surface by applying a voltage.
<4> The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <1> to <3>, wherein at least a part of the exposed surface is made of metal.
<5> The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <1> to <4>, wherein the potential on at least a part of the exposed surface has the same sign as the average charging potential of the resin powder.
<6> The production of the three-dimensional model according to any one of <3> to <5>, wherein the charging means applies a voltage so that the potential on at least a part of the exposed surface changes at a predetermined cycle. It is a device.
<7> The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <3> to <6>, wherein the charging means applies a voltage so that the sign of the potential on at least a part of the exposed surface changes. is there.
<8> The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <1> to <7>, wherein the potential on at least a part of the exposed surface is -100 V or more and 100 V or less.
<9> A method for manufacturing a three-dimensional model using resin powder.
A layer forming step of forming a layer containing the resin powder and
A curing step of curing the layer containing the resin powder, and
A charging step of charging at least a part of the exposed surface of the member located opposite to the layer containing the resin powder, which is used when manufacturing the three-dimensional model.
It is a method for manufacturing a three-dimensional model, which is characterized by including.
前記<1>から<8>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置及び前記<9>に記載の立体造形物の製造方法によると、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。 According to the three-dimensional model manufacturing apparatus according to any one of <1> to <8> and the three-dimensional model manufacturing method according to <9>, the conventional problems are solved and the object of the present invention is achieved. Can be achieved.
1 電磁照射源(硬化手段の一例)
2 反射鏡
3 ヒーター
4 ローラ(層形成手段の一例)
4a ローラの周辺部材
5 供給槽
6 レーザー走査スペース
7 チャンバー
7a チャンバーにおける天板
8 スイングゲート
9a 電圧印加手段(帯電手段の一例)
9b 電圧印加手段(帯電手段の一例)
10 造形液
12 平坦化ローラ(層形成手段の一部)
20 樹脂粉末
31 造形層(樹脂粉末を含む層の一例)
52 吐出ヘッド(硬化手段の一例)
80 光照射ユニット(硬化手段の一例)
100a 立体造形物の製造装置
100b 立体造形物の製造装置
100c 立体造形物の製造装置
100d 立体造形物の製造装置
1 Electromagnetic irradiation source (example of curing means)
2 Reflector 3 Heater 4 Roller (Example of layer forming means)
4a Roller peripheral members 5 Supply tank 6 Laser scanning space 7 Chamber 7a Top plate in chamber 8 Swing gate 9a Voltage applying means (example of charging means)
9b Voltage applying means (example of charging means)
10 Modeling liquid 12 Flattening roller (part of layer forming means)
20 Resin powder 31 Modeling layer (an example of a layer containing resin powder)
52 Discharge head (example of curing means)
80 Light irradiation unit (example of curing means)
100a Three-dimensional model manufacturing device 100b Three-dimensional model manufacturing device 100c Three-dimensional model manufacturing device 100d Three-dimensional model manufacturing device
Claims (9)
前記樹脂粉末を含む層を形成する層形成手段と、
前記樹脂粉末を含む層を硬化する硬化手段と、
前記立体造形物の製造装置における、前記樹脂粉末を含む層に対向する露出面の少なくとも一部を帯電させる帯電手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置。 It is a manufacturing device for three-dimensional shaped objects that manufactures three-dimensional shaped objects using resin powder.
A layer forming means for forming a layer containing the resin powder and
A curing means for curing the layer containing the resin powder, and
A charging means for charging at least a part of the exposed surface facing the layer containing the resin powder in the three-dimensional model manufacturing apparatus.
A device for manufacturing a three-dimensional object, which is characterized by having.
前記樹脂粉末を含む層を形成する層形成工程と、
前記樹脂粉末を含む層を硬化する硬化工程と、
前記立体造形物を製造する際に用いる、前記樹脂粉末を含む層に対向して位置する部材における露出面の少なくとも一部を帯電させる帯電工程と、
を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法。 It is a manufacturing method of a three-dimensional model that manufactures a three-dimensional model using resin powder.
A layer forming step of forming a layer containing the resin powder and
A curing step of curing the layer containing the resin powder, and
A charging step of charging at least a part of the exposed surface of the member located opposite to the layer containing the resin powder, which is used when manufacturing the three-dimensional model.
A method for manufacturing a three-dimensional model, which comprises.
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