JP2022524769A - ３ｄプリンター及び３ｄプリンティング方法 - Google Patents

Abstract

本出願に係る３Ｄプリンター及び３Ｄプリンティング方法は、３Ｄプリンティングの技術分野に属する。この３Ｄプリンターは、フレームを備え、前記フレーム内に作業領域が形成され、前記作業領域内に、粉末敷き装置、プリンティング装置及び運動装置が設置され、前記運動装置により、前記粉末敷き装置及び前記プリンティング装置が、異なる移動経路に沿って交差して移動するように同時に駆動されて、前記粉末敷き装置及び前記プリンティング装置により粉末敷き及びプリンティングが同時に実行される。これによって、従来技術において、粉末敷きとプリンティングがそれぞれのステップで順に実行され、待ち時間があるため、各層の粉末敷き、プリンティングの周期が比較的に長く、３Ｄ設備のプリンティング効率が大きく制限されていた技術問題を解決できる。【選択図】図１

Description

関係出願の相互参照
本出願は、２０１９年０４月０１日に中国専利局に提出された、出願番号がＣＮ２０１９１０２５５２９７．９であり、名称が「３Ｄプリンター及び３Ｄプリンティング方法」である中国出願に基づいて優先権を主張し、その全ての内容が、参照により本出願に組み込まれる。
技術分野
本出願は、３Ｄプリンティングの技術分野に属し、殊に、３Ｄプリンター及び３Ｄプリンティング方法に関する。

３Ｄプリンティング（３Ｄ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）は、高速造形技術として、デジタルモデルに基づいて、粉末状の金属又はプラスチック等の接着可能な材料を利用して、層を次々と積み重ねてプリンティングする方式により物体をつくりだす技術である。

関連技術に係る３Ｄプリンターの具体的なプリンティングプロセスは、まず平台に１層の粉末を均一に敷いて、プリントヘッドが走査して特定領域内に液体材料を噴射して噴射部位の粉末を接着させ、そして、平台を所定の層の厚さに相当する距離で降下させ、全ての層の粉末敷き、プリンティング作業が完了するまで上記のステップを繰り返す。上記の技術による粉末３Ｄプリンターは、粉末敷きとプリンティングとがそれぞれのステップで順に実行され、待ち時間があるため、各層の粉末敷き、プリンティングの周期が比較的長く、設備のプリンティング効率が大きく制限されていた。効率を向上させようとする場合、プリンティング面積を増大させ、粉末敷き及びプリンティングの速度を向上させ、プリントヘッドの幅を増大させる等の方法で実現するしかない。しかし、上記の方法において、プリンティング面積を増大すれば、設備全体の製造難易度も上がり、実現できない場合もある。また、粉末敷き及びプリンティングの速度は、限界があり、更に向上させることは困難である。プリントヘッドの幅を増大すれば、設備の製造、メンテナンスのコストが大幅に上がり、制御がより難しくなる。つまり、上記の方法は、設備のプリンティング効率をほんの少ししか向上させることができず、粉末を利用する３Ｄプリンティング技術の産業化普及、応用の要求に到底応えることができない。

この背景技術の部分に開示された情報は、本出願の全体の背景技術に対する理解を深めるためのものにすぎず、この情報が、当業者であれば周知された従来技術であると認められたり、いかなる形式で暗示されたりするものではない。

本出願は、従来技術において、粉末敷きとプリンティングがそれぞれのステップで順に実行され、待ち時間があるため、各層の粉末敷き、プリンティングの周期が比較的長く、３Ｄ設備のプリンティング効率が大きく制限されていた技術問題を改善できる３Ｄプリンター及び３Ｄプリンティング方法を提供することを目的とする。

第１局面において、本出願に係る３Ｄプリンターは、フレームを備え、前記フレーム内に作業領域が形成され、
前記作業領域内に、粉末敷き装置、プリンティング装置及び運動装置が設置され、
前記運動装置により、前記粉末敷き装置及び前記プリンティング装置が、異なる移動経路に沿って交差して移動するように同時に駆動されて、前記粉末敷き装置及び前記プリンティング装置により粉末敷き及びプリンティングが同時に実行される。

さらに、前記運動装置は、ガイド機構と、駆動機構と、検出用センシング部材とを含み、
前記駆動機構が、前記ガイド機構と伝動接続され、前記検出用センシング部材が、前記ガイド機構に設置され、前記粉末敷き装置及び前記プリンティング装置の位置を検出するように構成され、
前記プリンティング装置及び前記粉末敷き装置がいずれも前記ガイド機構に設置される。

さらに、前記３Ｄプリンターは、造形平台を更に備え、
前記粉末敷き装置が前記造形平台の幅以上の長さを有し、
前記駆動機構が前記ガイド機構を、前記造形平台において移動するように駆動する。

さらに、前記ガイド機構は、第１ガイドブラケットと第２ガイドブラケットとを備え、
前記粉末敷き装置が前記第１ガイドブラケットに取り付けられ、前記プリンティング装置が前記第２ガイドブラケットに取り付けられ、
前記第１ガイドブラケット及び前記第２ガイドブラケットがいずれも第１方向に沿って往復移動可能である。

さらに、前記粉末敷き装置が前記第１ガイドブラケットに伴って前記造形平台の前記第１方向に沿って往復移動可能であり、
前記プリンティング装置が前記第２ガイドブラケットに伴って前記造形平台の前記第１方向に沿って往復移動可能であるとともに第２方向に沿って往復移動可能であり、前記第１方向が前記第２方向に垂直な方向であり、
前記プリンティング装置の前記第２方向に沿う移動の変位距離が前記粉末敷き装置の長さよりも大きい。

さらに、前記粉末敷き装置が前記第１ガイドブラケットに伴って前記造形平台の前記第１方向に沿って往復移動可能であるとともに第３方向に沿って往復移動可能であり、
前記プリンティング装置が前記第２ガイドブラケットに伴って前記造形平台の前記第１方向に沿って往復移動可能であるとともに第２方向及び第３方向に沿って往復移動可能であり、前記第１方向、第２方向及び前記第３方向が互いに垂直な方向であり
前記プリンティング装置の前記第２方向に沿う移動の変位距離が前記粉末敷き装置の長さよりも大きく、又は、前記プリンティング装置の第３方向に沿う移動距離が前記粉末敷き装置の位置の高さよりも大きい。

さらに、前記造形平台はタンクを備え、前記タンクの底板が前記第３方向に沿って上下移動可能である。

さらに、前記造形平台は平板を備える。

さらに、プリンティング用液体材料を提供する液体材料装置を更に備え、前記液体材料装置が、前記フレームの内部に設置され、又は、前記フレームと別体に設置される。

さらに、前記粉末敷き装置に粉末を提供する粉末処理システムを更に備え、
前記粉末処理システムが前記フレームと別体に設置される。

さらに、搬送装置を更に備え、
前記搬送装置は、伝動アッセンブリにより前記造形平台を、前記作業領域に対して入ったり出たりするように移動させる。

第２局面において、本出願に係る３Ｄプリンティング方法は、第１局面におけるいずれか１種の３Ｄプリンターを利用して３Ｄプリンティングを実行し、
粉末敷き装置によりプリンティング装置の幅分の粉末敷きが完了したとき、プリンティング装置が粉末敷き方向に垂直な方向に沿って粉末層の上に一筋目の接着剤を噴射することと、
プリンティング装置が接着剤を噴射する過程において粉末敷き装置が途切れなく粉末敷き作業を実行し、粉末敷き装置により２つ目（二筋目）の、プリンティング装置の幅分の粉末敷きが完了したとき、プリンティング装置が粉末敷き方向に沿って１つのプリンティング装置の幅分だけ移動し、そして、一筋目の接着剤を噴射するときのプリンティング装置の移動方向と逆の方向に沿って二筋目の接着剤を噴射することと、
このように、粉末敷き装置及びプリンティング装置により第１層の全部の粉末敷き及びプリンティング作業が完了するまで繰り返すことと、を含む。

本出願に係る３Ｄプリンター及び３Ｄプリンティング方法は、少なくとも下記の有益な効果を有する。

本出願に係る３Ｄプリンターは、フレームを備え、フレーム内に作業領域が形成され、作業領域内に、粉末敷き装置、プリンティング装置及び運動装置が設置され、運動装置により、粉末敷き装置及びプリンティング装置が、異なる移動経路に沿って交差して移動するように同時に駆動されて、粉末敷き装置及びプリンティング装置により粉末敷き及びプリンティングが同時に実行される。

１層の粉末材料を均一に敷いて、同時に１層の接着剤を噴射する方式により、層を次々と積み重ねて、３Ｄ物体の造形実現する。本出願に係る３Ｄプリンターは、少なくとも１つの粉末敷き装置及び少なくとも１組のプリンティング装置の同時作業が実現され、そして、同一組内の粉末敷き装置とプリンティング装置とが同時に作動できるため、作業過程における待ち時間を効果的になくし、途切れることのない粉末敷き及びプリンティングを実現することができる。これによって、プリンティング効率を大幅に向上させ、プリンティングのコストが抑えられ、粉末を利用する３Ｄプリンティングの各分野における産業化応用の推進に対する保障を提供することができる。

一方、粉末敷き及びプリンティング作業が同時に進行することができ、待ち時間による時間の無駄が避けられ、プリンティング効率を顕著に向上させることができる。他方、複数の粉末敷き装置及び複数のプリンティング装置により作業領域内の異なる造形平台において同時にプリンティング作業を行うことができ、そして、各造形平台のそれぞれのプリンティングするモデル及びレイアウトニーズに応じて自在に設定することが可能である。

本出願に係る３Ｄプリンティング方法は、第１局面におけるいずれか１種の上記の３Ｄプリンターを利用して３Ｄプリンティングを実行し、粉末敷き装置によりプリンティング装置の幅分の粉末敷きが完了したとき、プリンティング装置が粉末敷き方向に垂直な方向に沿って粉末層の上に一筋目の接着剤を噴射することと、プリンティング装置が接着剤を噴射する過程において粉末敷き装置が途切れなく粉末敷き作業を実行し、粉末敷き装置により２つ目（二筋目）の、プリンティング装置の幅分の粉末敷きが完了したとき、プリンティング装置が粉末敷き方向に沿って１つのプリンティング装置の幅分だけ移動し、そして、一筋目の接着剤を噴射するときのプリンティング装置の移動方向と逆の方向に沿って二筋目の接着剤を噴射することと、このように、粉末敷き装置及びプリンティング装置により第１層の全部の粉末敷き及びプリンティング作業が完了するまで繰り返すことと、を含む。

粉末敷き装置及びプリンティング装置の途切れない協働作業の方法によれば、操作がより自在になり、プリンティング効率を大幅に向上させる。

本出願の具体的な実施形態又は従来技術における技術案をより明瞭に説明するため、以下、具体的な実施形態又は従来技術に必要な図面を簡単に説明し、明らかに、説明する図面は、本出願のいくつかの実施形態にすぎず、当業者にとって、発明能力を用いなくても、これらの図面を基に他の図面を得ることが可能である。
本出願における実施例による３Ｄプリンター全体の模式的構成図である。 本出願における実施例による粉末処理システムの模式的斜視図である。 本出願における実施例による液体材料装置の模式的斜視図である。 本出願における実施例による運動装置の模式的斜視図である。 本出願における実施例による粉末敷き装置及びプリンティング装置の一実施例の模式的構成図である。 本出願における実施例による粉末敷き装置及びプリンティング装置のもう一実施例の模式的構成図である。

以下、図面を参照しながら本出願の技術案をより明瞭、完全に説明する。説明する実施例は、本出願の一部の実施例にすぎず、全ての実施例ではない。本出願における実施例を基に、当業者が発明能力を用いることなく獲得する全ての他の実施例も、本出願の保護範囲に属する。

本出願の説明において、「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「内」及び「外」等の用語で表された方向又は位置関係は、図面に基づくものであり、本出願を簡単及び簡略に説明するためのものにすぎず、該当装置又は要素が、必ずしも特定の方向を有したり、特定の方向に構成、操作されたりすることを明示又は暗示するものではないため、本出願を限定するものではないと理解すべきである。また、用語「第１」、「第２」及び「第３」は、説明するためのものにすぎず、相対重要性を明示又は暗示するものではないと理解すべきである。

本出願の説明において、別途の明確な定義や限定がない限り、用語「取付」、「連係」及び「接続」を、広義的に理解すべきである。例えば固定接続でもよいし、取外し可能な接続でもよいし、一体的な接続でもよい。そして、機械的な接続でもよいし、電気的な接続でもよい。また、直接接続してもよいし、中間物を介して間接的に接続してもよいし、２つの素子の内部が連通してもよい。当業者は、本出願における上記用語の具体的な意味を、具体的な状況に応じて理解することができる。

以下、図面を参照しながら本出願の具体的な実施形態を詳細に説明する。ここで説明する具体的な実施形態は、本出願を説明、解釈するためのものにすぎず、本出願を限定するものではない。

以下、図１～図６を参照しながら本出願における実施例による３Ｄプリンター及び３Ｄプリンティング方法を詳細に説明する。

第１局面において、本出願における実施例による３Ｄプリンターは、フレーム１００を備え、フレーム１００内に作業領域が形成される。作業領域内に、粉末敷き（粉体散布）装置２００、プリンティング（印刷）装置３００及び運動（移動）装置４００が設置される。運動装置４００により、粉末敷き装置２００及びプリンティング装置３００が、異なる移動経路に沿って交差して移動するように同時に駆動されて、粉末敷き装置２００及びプリンティング装置３００により粉末敷き及びプリンティングが同時に実行される。

図１に示すように、１層の粉末材料を均一に敷いて、同時に１層の接着剤を噴射する方式により、層を次々と積み重ね（積層し）て、３Ｄ物体の造形を実現する。本出願に係る３Ｄプリンターは、少なくとも１つの粉末敷き装置２００及び少なくとも１つのプリンティング装置３００の同時作業が実現され、そして、同一組内の粉末敷き装置２００とプリンティング装置３００とが同時に作動できるため、作業過程における待ち時間を効果的になくし、途切れることのない粉末敷き及びプリンティングを実現することができ、プリンティング効率を大幅に向上させ、プリンティングのコストが抑えられる。これによって、粉末を利用する３Ｄプリンティングの各分野における産業化応用の推進に対する保障を提供することができる。

また、粉末敷き及びプリンティング作業を同時に進行することができ、待ち時間による時間の無駄が避けられ、プリンティング効率を顕著に向上させることができる。さらに、複数の粉末敷き装置２００及び複数のプリンティング装置３００により、作業領域内の異なる造形平台５００において同時にプリンティング作業を行うことができる。そして、各造形平台５００のそれぞれのプリンティングするモデル及びレイアウトを必要に応じて自在に設定することが可能である。

図４に示すように、運動装置４００は、ガイド機構４１０と、駆動機構４２０と、検出用センシング部材４３０とを含む。

駆動機構４２０は、ガイド機構４１０と伝動接続される。検出用センシング部材４３０は、ガイド機構４１０に設置され、粉末敷き装置２００及びプリンティング装置３００の位置を検出するように構成される。

プリンティング装置３００及び粉末敷き装置２００は、いずれもガイド機構４１０に設置される。

さらに、３Ｄプリンターは、造形平台５００を更に備える。

粉末敷き装置２００は、造形平台５００の幅以上の長さを有する。

駆動機構４２０は、ガイド機構４１０を、造形平台５００において移動するように駆動する。

具体的には、ニーズに応じて制御装置内にプログラムを予め設定する必要があり、制御装置の選択に関しては既存の技術である。主に、異なるニーズに応じて制御装置内のプログラムをプログラミング、デバッグすることにより、運動装置４００で、造形平台５００、粉末敷き装置２００及びプリンティング装置３００を、それぞれ独立して所定の方向及び経路に沿って動作するように駆動する。これによって、運動装置４００により粉末敷き装置２００とプリンティング装置３００との同時動作を実現させるとともに、特定の位置において、運動装置４００により粉末敷き装置２００とプリンティング装置３００とを、互いに回避して衝突のないように粉末敷き及びプリンティング作業の往復動作を実行するように駆動させることができる。

駆動機構４２０は、電動機により駆動される歯車・ラック、タイミングベルト及び／又はスクリュー等の方式で実現される。位置測定装置は、プリンティング装置３００の位置を検出できる赤外線センサ又は位置センサ等を用いることができる。これによって、プリンティング装置３００と粉末敷き装置２００とのより良い共働に寄与できる。

まず、以下で用いられる３つの方向を説明すると、図面におけるＹ方向が第１方向とされ、Ｘ方向が第２方向とされ、Ｚ方向が第３方向とされている。

ガイド機構４１０は、第１ガイドブラケット４１１と、第２ガイドブラケット４１２とを含む。

粉末敷き装置２００が第１ガイドブラケット４１１に取り付けられ、プリンティング装置３００が第２ガイドブラケット４１２に取り付けられる。

第１ガイドブラケット４１１及び第２ガイドブラケット４１２は、いずれも第１方向に沿って往復移動可能である。２つのガイドブラケットの具体的な形状は、第１方向に沿う往復移動が可能であり、駆動機構４２０によって駆動されるものであれば、限定されない。駆動機構４２０の具体的な構造は、シリンダ、油圧シリンダ、電動機により駆動される歯車・ラック、タイミングベルト、スクリュー等であってもよい。

粉末敷き装置２００とプリンティング装置３００との取付方式は、多種の選択肢があり、具体的に、下記の案を選択できる。

第１方式
粉末敷き装置２００は、第１ガイドブラケット４１１に伴って造形平台５００の第１方向に沿って往復移動可能である。

プリンティング装置３００は、第２ガイドブラケット４１２に伴って造形平台５００の第１方向に沿って往復移動可能であるとともに第２方向に沿って往復移動可能である。第１方向は、第２方向に垂直な方向である。

プリンティング装置３００の第２方向に沿う移動の変位距離が粉末敷き装置２００の長さよりも大きい。

具体的に、第１方向（Ｙ方向）は、作業領域における造形平台５００に位置するタンクの長手方向と平行である。プリンティング装置３００を待たせずにプリンティング装置３００と粉末敷き装置２００とが共働して連続作業することに寄与するため、プリンティング装置３００と粉末敷き装置２００との速度比を調節する。例えばプリンティング装置３００の速度は、粉末敷き装置２００の速度の２～５倍、すなわち２倍、３倍、４倍又は５倍を選択することができる。具体的にプリンティング装置３００の速度を粉末敷き装置２００の速度の何倍に設定するかについては、タンクの大きさ及びプリンティング装置３００、粉末敷き装置２００の型番の選択に関わる。

粉末敷き装置２００の移動方向が水平の一方向である第１方向（Ｙ方向）であり、プリンティング装置３００の移動方向が水平の互いに垂直な２つの方向である第１方向及び第２方向（Ｙ／Ｘ方向）である。粉末敷き装置２００が単方向の粉末敷きを終えて復帰するとき、プリンティング装置３００が、粉末敷き方向に垂直な方向である第２方向（Ｘ方向）に沿って粉末敷き装置２００の長さ範囲外に移動することにより、粉末敷き装置２００が復帰するときにプリンティング装置３００との干渉又は衝突がないことを実現する。具体的な作業過程は、下記のとおりである。

プリンティング作業が開始すると、搬送装置８００が少なくとも１つの造形平台５００を、それぞれ独立した少なくとも１つの作業領域内に進入するように移動させる。粉末敷き装置２００が先に作業を開始し、第１方向の正方向（Ｙ＋方向）に沿って造形平台５００の上に設定可能な厚さの粉末を１層均一に敷き、粉末敷き装置２００により１つのプリンティング装置３００の幅分の粉末敷きが完了したとき、粉末敷き装置２００と同一作業領域に配置されたプリンティング装置３００が、粉末敷き方向に垂直な方向である第２方向の正方向（Ｘ＋方向）に沿って粉末層の上に一筋目の接着剤を均一に噴射し、プリンティング装置３００が接着剤を噴射する過程において粉末敷き装置２００が途切れなく正常に粉末敷き作業を実行する。さらに、粉末敷き装置２００により２つ目（二筋目）の、プリンティング装置３００の幅分の粉末敷きが完了したとき、プリンティング装置３００が先に粉末敷き方向である第１方向の正方向（Ｙ＋方向）に沿って１つのプリンティング装置３００の幅分だけ移動し、そして、一筋目の接着剤を噴射するときのプリンティング装置３００の移動方向と逆の方向である第２方向の逆方向（Ｘ－方向）に沿って二筋目の接着剤を噴射する。このように、粉末敷き装置２００及びプリンティング装置３００により第１層の全部の粉末敷き及びプリンティングの作業が完了するまで繰り返す。このとき、プリンティング装置３００が粉末敷き装置２００の移動方向に垂直な方向に沿って、粉末敷き装置２００の長さ範囲外の位置まで移動するため、粉末敷き装置２００が、逆方向である第１方向の逆方向（Ｙ－方向）に沿って粉末敷き作業を実行するとき、プリンティング装置３００と衝突することがないように確保される。

同様に、粉末敷き装置２００により第１方向の逆方向（Ｙ－方向）に沿って１つのプリンティング装置３００の幅分の粉末敷きが完了したとき、粉末敷き装置２００と同一作業領域に配置されたプリンティング装置３００が、粉末敷き方向に垂直な方向である第２方向（Ｘ方向）に沿って粉末層の上に一筋目の接着剤を均一に噴射する。粉末敷き装置２００により２つ目（二筋目）の、プリンティング装置３００の幅分の粉末敷きが完了したとき、プリンティング装置３００が先に粉末敷き方向である第１方向の逆方向（Ｙ－方向）に沿って１つのプリンティング装置３００の幅分だけ移動し、そして、一筋目の接着剤を噴射するときのプリンティング装置３００の移動方向とは逆の方向に沿って二筋目の接着剤を噴射する。このように、層を次々と積み重ねて後続の全ての層の粉末敷き及びプリンティングが完了するまで繰り返して、プリンティング作業が完了する。粉末敷き装置２００とプリンティング装置３００との回避方式は、水平方向での回避である。

第２方式
粉末敷き装置２００は、第１ガイドブラケット４１１に伴って造形平台５００の第１方向に沿って往復移動可能であるとともに第３方向に沿って往復移動可能である。

プリンティング装置３００は、第２ガイドブラケット４１２に伴って造形平台５００の第１方向に沿って往復移動可能であるとともに第２方向及び第３方向に沿って往復移動可能である。第１方向、第２方向及び第３方向が互いに垂直な方向である。

プリンティング装置３００の第２方向に沿う移動の変位距離は粉末敷き装置２００の長さよりも大きく、又は、プリンティング装置３００の第３方向に沿う移動距離は粉末敷き装置２００の位置の高さよりも高い。

粉末敷き装置２００の移動方向は水平方向における第１方向（Ｙ方向）であるとともに粉体の噴射に寄与するために第３方向（Ｚ方向）に沿って上下に移動が可能である。プリンティング装置３００の移動方向は、水平の互いに垂直な２つの方向である第１方向、第２方向（Ｙ／Ｘ方向）と縦方向（Ｚ方向）である。粉末敷き装置２００が１方向に沿う粉末敷きを終えて復帰するとき、プリンティング装置３００が、第３方向（Ｚ向）に沿って粉末敷き装置２００の高さ範囲外に移動することにより、粉末敷き装置２００が復帰するときにプリンティング装置３００との衝突がないことを実現する。そして、粉末敷き装置２００及びプリンティング装置３００のいずれも第３方向において上下移動可能であるため、造形平台５００における底板として上下移動不能な平板を用いれば３Ｄプリンティングを実現することができる。

具体的な作業過程は、下記のとおりである。プリンティング作業が開始すると、搬送装置８００が少なくとも１つの造形平台５００を、それぞれ独立した少なくとも１つの作業領域内に進入するように移動させ、粉末敷き装置２００が先に作業を開始し、第１方向の正方向（Ｙ＋方向）に沿って造形平台５００上に設定可能な厚さの粉末を１層均一に敷き、粉末敷き装置２００により１つのプリンティング装置３００の幅分の粉末敷きが完了したとき、粉末敷き装置２００と同一作業領域に配置されたプリンティング装置３００が、粉末敷き方向に垂直な方向である第２方向の正方向（Ｘ＋方向）に沿って粉末層の上に一筋目の接着剤を均一に噴射し、プリンティング装置３００が接着剤を噴射する過程において粉末敷き装置２００が途切れなく正常に粉末敷き作業を実行する。さらに、粉末敷き装置２００により２つ目（二筋目）の、プリンティング装置３００の幅分の粉末敷きが完了したとき、プリンティング装置３００が先に粉末敷き方向である第１方向の正方向（Ｙ＋方向）に沿って１つのプリンティング装置３００の幅分だけ移動し、そして、一筋目の接着剤を噴射するときのプリンティング装置３００の移動方向と逆の方向である第２方向の逆方向（Ｘ－方向）に沿って二筋目の接着剤を噴射する。このように、粉末敷き装置２００及びプリンティング装置３００により第１層の全部の粉末敷き及びプリンティングの作業が完了するまで繰り返す。このとき、プリンティング装置３００が縦方向である第３方向（Ｚ方向）に沿って、粉末敷き装置２００の高さ範囲外の位置まで移動するため、粉末敷き装置２００が、第１方向の逆方向（Ｙ－方向）に沿って粉末敷き作業を実行するとき、プリンティング装置３００と衝突することがないように確保される。

同様に、粉末敷き装置２００により第１方向の逆方向（Ｙ－方向）に沿って１つのプリンティング装置３００の幅分の粉末敷きが完了したとき、粉末敷き装置２００と同一作業領域に配置されたプリンティング装置３００が、粉末敷き方向に垂直な第１方向（Ｙ向）に沿って粉末層の上に一筋目の接着剤を均一に噴射する。粉末敷き装置２００により２つ目（二筋目）の、プリンティング装置３００の幅分の粉末敷きが完了したとき、前記プリンティング装置３００が先に粉末敷き方向である第１方向の逆方向（Ｙ－方向）に沿って１つのプリンティング装置３００の幅分だけ移動し、そして、一筋目の接着剤を噴射するときのプリンティング装置３００の移動方向と逆の方向に沿って二筋目の接着剤を噴射する。このように、層を次々と積み重ねて後続の全ての層の粉末敷き及びプリンティングが完了するまで繰り返して、プリンティング作業が完了する。該実施例の特徴として、前記粉末敷き装置２００と前記プリンティング装置３００との回避方式が縦方向での回避である。

ここで、造形平台５００には、底板がタンクの深さ方向（第３方向、すなわちＺ方向）に沿って上下移動可能なタンク又は上下移動が不可能な平板を用いることができ、粉末敷き装置２００及びプリンティング装置３００に対応して選択すればよい。すなわち、粉末敷き装置２００及びプリンティング装置３００が第３方向に沿って上下移動可能である場合、平板を用い、粉末敷き装置２００及びプリンティング装置３００が第３方向に沿って上下移動が不可能である場合、タンクを用いる。これによって、３Ｄプリンティングにおいて粉末敷き装置２００及びプリンティング設備が常に底板に近接することを保障できる。

本出願における実施例による３Ｄプリンターは、プリンティング用液体材料を提供する液体材料装置６００を更に備え、液体材料装置６００が、フレーム１００の内部に設置され、又は、フレーム１００と別体に設置される。具体的に、液体材料装置６００は、ボルト、ネジによりフレーム１００と取外し可能に接続されてもよく、溶接、かしめにより直接フレーム１００と固定接続されてもよい。

ここで、液体材料装置６００は、システムにプリンティング用硬化剤、接着剤及び洗浄剤等の液体材料を提供するための液体材料箱６１０、液体材料ポンプ６２０、濾過ユニット６３０、管路６４０及び制御弁６５０等を含む。液体材料ポンプ６２０により液体材料を液体材料箱６１０から吸い上げて管路６４０を経由して濾過ユニット６３０に流れ込ませ、濾過された液体材料が別の液体材料ポンプ６２０により吸い上げられて３Ｄプリンターに供給され、制御弁６５０により３Ｄプリンターからの信号に基づいて液体材料の供給を開始、停止させる。

さらに、粉末敷き装置２００に粉末を提供する粉末処理システム７００を備え、粉末処理システム７００がフレーム１００と別体に設置される。

ここで、粉末処理システム７００は、重量量り、径均一パイプによる注射及び／又は定量筒等の方式により複数種材料の定量配合比の混合を実現することができる。複数種材料は、固体と液体との混合、固体と固体との混合又は液体と液体との混合であってもよく、メッシュの異なる砂、石膏、金属粉末又はナイロンなどのような同種類で粒度の異なる材料の混合であってもよく、上記の異なる材料の混合であってもよい。フレーム１００の外部に独立して配置された粉末処理システム７００は、１つ又は複数の粉末敷き装置２００に安定な粉末供給を提供することができる。粉末処理システム７００は、粉末供給装置７１０、粉末混合装置７２０、粉末搬送装置７３０、定量装置７４０及び振動落下装置７５０等のユニットを含む。粉末材料が粉末搬送装置７３０により粉末供給装置７１０に搬入され、搬入された粉末の量が定量装置７４０により自動的に測定され、所定の粉末量に達した時点で搬入が停止され、このとき、振動落下装置７５０が制御信号に基づいて振動を開始させ、対応の制御弁が開弁し、振動により粉末供給装置７１０における所定量の粉末を落下させて、粉末混合装置７２０に入れることができる。１回又は複数回の上記の操作により、粉末混合装置７２０に所定量の複数種材料が入れられ、粉末混合装置７２０をオンにし、複数種の材料を均一に混合させて、３Ｄプリンターに供給する。

さらに、搬送装置８００を備え、搬送装置８００は、ロール搬送装置、ベルト搬送装置、チェーン搬送装置、ＡＧＶ搬送車及び／又はＲＧＶ搬送車などであってもよい。

搬送装置８００は、伝動アッセンブリにより造形平台５００を、作業領域に対して入ったり出たりするように移動させる。

なお、ここで、伝動アッセンブリとしては、造形平台５００の水平方向に沿う出入り動作を実現可能である、電動機により駆動されるロール、チェーン又はタイミングベルト等を用いることができる。

搬送装置８００は、固定された昇降ロール及び自動搬送台車等とつなぐことにより、１台又は複数台の本出願における実施例による３Ｄプリンターの物流上のつなぎ、及び本出願における実施例による３Ｄプリンターと粉末除去設備とのつなぎを実現させる。

第２局面において、本出願に係る３Ｄプリンティング方法は、上記の第１局面におけるいずれか１種の３Ｄプリンターを利用して３Ｄプリンティングを実行し、
粉末敷き装置２００によりプリンティング装置３００の幅分の粉末敷きが完了したとき、プリンティング装置３００が粉末敷き方向に垂直な方向に沿って粉末層の上に一筋目の接着剤を噴射することと、
プリンティング装置３００が接着剤を噴射する過程において粉末敷き装置２００が途切れなく粉末敷き作業を実行し、粉末敷き装置２００により２つ目（二筋目）の、プリンティング装置３００の幅分の粉末敷きが完了したとき、プリンティング装置３００が粉末敷き方向に沿って１つのプリンティング装置３００の幅分だけ移動し、そして、一筋目の接着剤を噴射するときのプリンティング装置３００の移動方向と逆の方向に沿って二筋目の接着剤を噴射することと、
このように、粉末敷き装置２００及びプリンティング装置３００により第１層の全部の粉末敷き及びプリンティングの作業が完了するまで繰り返すこととを含む。

粉末敷き装置２００及びプリンティング装置３００の途切れない共働作業の方法によれば、操作がより自在になり、プリンティング効率を大幅に向上させる。

上記において本出願に係る３Ｄプリンター及び３Ｄプリンティング方法を説明したが、本出願が上記の具体的な実施形態に限定されず、特許請求の範囲から逸脱しない限り、様々な変形又は変更を実施することができる。本出願は、特許請求の範囲内の各種の変形及び変更を含む。

なお、上記の各実施例は、本出願の技術案を説明するためのものにすぎず、限定するものではない。上記の各実施例を用いて本出願を詳細に説明したが、当業者であれば、上記の各実施例に記載された技術案を変更し、あるいはその一部又は全部の技術的特徴に対して均等置換を行うことができる。これらの変更又は置換は、該当技術案の主旨を本出願の各実施例による技術案の範囲から逸脱させない。

１００ フレーム
２００ 粉末敷き装置
３００ プリンティング装置
４００ 運動装置
４１０ ガイド機構
４１１ 第１ガイドブラケット
４１２ 第２ガイドブラケット
４２０ 駆動機構
４３０ 検出用センシング部材
５００ 造形平台
６００ 液体材料装置
６１０ 液体材料箱
６２０ 液体材料ポンプ
６３０ 濾過ユニット
６４０ 管路
６５０ 制御弁
７００ 粉末処理システム
７１０ 粉末供給装置
７２０ 粉末混合装置
７３０ 粉末搬送装置
７４０ 定量装置
７５０ 振動落下装置
８００ 搬送装置

Claims (12)

1. フレーム（１００）を備え、前記フレーム（１００）内に作業領域が形成され、
   前記作業領域内に、粉末敷き装置（２００）、プリンティング装置（３００）及び運動装置（４００）が設置され、
   前記運動装置（４００）により、前記粉末敷き装置（２００）及び前記プリンティング装置（３００）が、異なる移動経路に沿って交差して移動するように同時に駆動されて、前記粉末敷き装置（２００）及び前記プリンティング装置（３００）により粉末敷き及びプリンティングが同時に実行される
   ことを特徴とする３Ｄプリンター。
2. 前記運動装置（４００）は、ガイド機構（４１０）と、駆動機構（４２０）と、検出用センシング部材（４３０）とを含み、
   前記駆動機構（４２０）が、前記ガイド機構（４１０）と伝動接続され、前記検出用センシング部材（４３０）が、前記ガイド機構（４１０）に設置され、前記粉末敷き装置（２００）及び前記プリンティング装置（３００）の位置を検出するように構成され、
   前記プリンティング装置（３００）及び前記粉末敷き装置（２００）がいずれも前記ガイド機構（４１０）に設置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンター。
3. 造形平台（５００）を更に備え、
   前記粉末敷き装置（２００）が前記造形平台（５００）の幅以上の長さを有し、
   前記駆動機構（４２０）が前記ガイド機構（４１０）を、前記造形平台（５００）において移動するように駆動する
   ことを特徴とする請求項２に記載の３Ｄプリンター。
4. 前記ガイド機構（４１０）は、第１ガイドブラケット（４１１）と第２ガイドブラケット（４１２）とを備え、
   前記粉末敷き装置（２００）が前記第１ガイドブラケット（４１１）に取り付けられ、前記プリンティング装置（３００）が前記第２ガイドブラケット（４１２）に取り付けられ、
   前記第１ガイドブラケット（４１１）及び前記第２ガイドブラケット（４１２）がいずれも第１方向に沿って往復移動可能である。
   ことを特徴とする請求項３に記載の３Ｄプリンター。
5. 前記粉末敷き装置（２００）が前記第１ガイドブラケット（４１１）に伴って前記造形平台（５００）の前記第１方向に沿って往復移動可能であり、
   前記プリンティング装置（３００）が前記第２ガイドブラケット（４１２）に伴って前記造形平台（５００）の前記第１方向に沿って往復移動可能であるとともに第２方向に沿って往復移動可能であり、前記第１方向が前記第２方向に垂直な方向であり、
   前記プリンティング装置（３００）の前記第２方向に沿う移動の変位距離が前記粉末敷き装置（２００）の長さよりも大きい
   ことを特徴とする請求項４に記載の３Ｄプリンター。
6. 前記粉末敷き装置（２００）が前記第１ガイドブラケット（４１１）に伴って前記造形平台（５００）の前記第１方向に沿って往復移動可能であるとともに第３方向に沿って往復移動可能であり、
   前記プリンティング装置（３００）が前記第２ガイドブラケット（４１２）に伴って前記造形平台（５００）の前記第１方向に沿って往復移動可能であるとともに第２方向及び第３方向に沿って往復移動可能であり、前記第１方向、第２方向及び前記第３方向が互いに垂直な方向であり、
   前記プリンティング装置（３００）の前記第２方向に沿う移動の変位距離が前記粉末敷き装置（２００）の長さよりも大きく、又は、前記プリンティング装置（３００）の第３方向に沿う移動距離が前記粉末敷き装置（２００）の位置の高さよりも高い
   ことを特徴とする請求項４に記載の３Ｄプリンター。
7. 前記造形平台（５００）は、タンクを備え、前記タンクの底板が第３方向に沿って上下移動可能であることを特徴とする請求項４又は５に記載の３Ｄプリンター。
8. 前記造形平台（５００）は、平板を備え、前記平板が上下移動が不可能であることを特徴とする請求項４又は６に記載の３Ｄプリンター。
9. プリンティング用液体材料を提供する液体材料装置（６００）を更に備え、前記液体材料装置（６００）が、前記フレーム（１００）の内部に設置され、又は、前記フレーム（１００）と別体に設置される
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の３Ｄプリンター。
10. 前記粉末敷き装置（２００）に粉末を提供する粉末処理システム（７００）を更に備え、
    前記粉末処理システム（７００）が前記フレーム（１００）と別体に設置される
    ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の３Ｄプリンター。
11. 搬送装置（８００）を更に備え、
    前記搬送装置（８００）は、伝動アッセンブリにより前記造形平台（５００）を、前記作業領域に対して入ったり出たりするように移動させる
    ことを特徴とする請求項３～６のいずれか１項に記載の３Ｄプリンター。
12. 請求項１～１０のいずれか１項に記載の３Ｄプリンターを利用して３Ｄプリンティングを実行する３Ｄプリンティング方法であって、
    粉末敷き装置（２００）によりプリンティング装置（３００）の幅分の粉末敷きが完了したとき、プリンティング装置（３００）が粉末敷き方向に垂直な方向に沿って粉末層の上に一筋目の接着剤を噴射することと、
    プリンティング装置（３００）が接着剤を噴射する過程において粉末敷き装置（２００）が途切れなく粉末敷き作業を実行し、粉末敷き装置（２００）により２つ目の、プリンティング装置（３００）の幅分の粉末敷きが完了したとき、プリンティング装置（３００）が粉末敷き方向に沿って１つのプリンティング装置（３００）の幅分だけ移動し、そして、一筋目の接着剤を噴射するときのプリンティング装置（３００）の移動方向と逆の方向に沿って二筋目の接着剤を噴射することと、
    このように、粉末敷き装置（２００）及びプリンティング装置（３００）により第１層の全部の粉末敷き及びプリンティングの作業が完了するまで繰り返すことと、を含む
    ことを特徴とする３Ｄプリンティング方法。

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