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JP4888236B2 - 3D modeling apparatus and 3D modeling method - Google Patents

3D modeling apparatus and 3D modeling method Download PDF

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JP4888236B2
JP4888236B2 JP2007152429A JP2007152429A JP4888236B2 JP 4888236 B2 JP4888236 B2 JP 4888236B2 JP 2007152429 A JP2007152429 A JP 2007152429A JP 2007152429 A JP2007152429 A JP 2007152429A JP 4888236 B2 JP4888236 B2 JP 4888236B2
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sectional
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forming
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和利 藤澤
利雄 熊谷
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Description

本発明は、三次元物体を造形する技術に関し、詳しくは、結合液を吐出して粉末材料を結合させることによって、三次元物体を造形する技術に関する。   The present invention relates to a technique for modeling a three-dimensional object, and more particularly, to a technique for modeling a three-dimensional object by discharging a binding liquid and combining powder materials.

粉体を結合液で固めながら、三次元物体を造形する技術が知られている。この技術では、次のような操作を繰り返すことによって三次元物体を造形する。先ず、粉体を均一な厚さで薄く敷き詰めて粉体層を形成し、この粉体層の所望部分に結合液を吐出することによって粉体同士を結合させる。この結果、粉体層の中で、結合液が吐出された部分だけが結合して、薄い板状の部材が形成される。本明細書中では、この薄い板状の部材を「断面部材」と呼ぶことにする。次いで、その粉体層の上に更に粉体層を薄く形成し、所望部分に結合液を吐出する。その結果、新たに形成された粉体層の結合液が吐出された部分にも、新たな断面部材が形成される。このとき、粉体層上に吐出した結合液が染み込んで、先に形成された断面部材に到達するので、新たに形成された断面部材は先に形成された断面部材にも結合される。このような操作を繰り返して、薄い板状の断面部材を一層ずつ積層することによって、三次元物体を造形することができる。   A technique for forming a three-dimensional object while solidifying a powder with a binding liquid is known. In this technique, a three-dimensional object is formed by repeating the following operations. First, the powder is thinly spread with a uniform thickness to form a powder layer, and the powder is bonded to each other by discharging a binding liquid to a desired portion of the powder layer. As a result, in the powder layer, only the portion where the binding liquid is discharged is bonded to form a thin plate-like member. In the present specification, this thin plate-like member is referred to as a “cross-sectional member”. Next, a thin powder layer is formed on the powder layer, and the binding liquid is discharged to a desired portion. As a result, a new cross-sectional member is also formed in the portion of the newly formed powder layer where the binding liquid has been discharged. At this time, since the binding liquid discharged onto the powder layer soaks and reaches the previously formed cross-sectional member, the newly formed cross-sectional member is also bonded to the previously formed cross-sectional member. By repeating such operations and laminating thin plate-like cross-sectional members one by one, a three-dimensional object can be formed.

このような三次元造形技術は、造形しようとする物体の三次元形状データさえあれば、粉体を結合させて直ちに造形可能であり、造形に先立って金型を作成するなどの必要がないので、迅速にしかも安価に三次元物体を造形することが可能である。また、薄い板状の断面部材を一層ずつ積層して造形するので、例えば内部構造を有する複雑な物体であっても、複数の部品に分けることなく一体の造形物として形成することが可能である。   With such 3D modeling technology, as long as there is 3D shape data of the object to be modeled, it is possible to immediately model by combining powder, and there is no need to create a mold prior to modeling. It is possible to form a three-dimensional object quickly and inexpensively. In addition, since thin plate-like cross-sectional members are layered one by one and shaped, for example, even a complex object having an internal structure can be formed as an integrated shaped object without being divided into a plurality of parts. .

あるいは、粉体層を形成する際に、領域によって粉体の種類を変えることにより、あたかも材質の異なる複数種類の部品を組み立てたような物体を、一体の造形物として形成することも提案されている(特許文献1)。更には、透明な粉体を結合すれば透明な造形物が得られることから(例えば、特許文献2)、粉体層の一部領域を透明な粉体を用いて形成することで、あたかもガラスを嵌めて形成したような物体を、一体の造形物として形成することも可能であると考えられる。   Alternatively, when forming a powder layer, by changing the type of powder depending on the region, it has also been proposed to form an object as if multiple parts of different materials were assembled as an integrated model. (Patent Document 1). Furthermore, since a transparent shaped product can be obtained by combining transparent powders (for example, Patent Document 2), by forming a partial region of the powder layer using transparent powder, it is as if glass It is considered possible to form an object that has been formed by fitting as an integrated model.

特開2002−307562号公報JP 2002-307562 A 特開2005−088392号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-088392

しかし、これらの提案されている技術では、造形物の一部を透明にすることは可能であるが、十分な透明度を付与することは困難であった。このため、例えば、レンズやプリズムなどの光学部品のように、高い光学特性(例えば、高い透明度や、正確な屈折率など)を有する部材が嵌め込まれたような物体(例えば、光学レンズや光導波路など)を得ようとすると、別途形成した部材(例えば、光学部品など)を嵌め込まなければならなかった。   However, with these proposed techniques, it is possible to make a part of a model transparent, but it has been difficult to provide sufficient transparency. For this reason, for example, an object (for example, an optical lens or an optical waveguide) in which a member having high optical characteristics (for example, high transparency, an accurate refractive index, etc.) is inserted, such as an optical component such as a lens or a prism. Etc.), a separately formed member (for example, an optical component) had to be fitted.

この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、一部分が光学部品のように十分な透明度を有する造形物であっても、一体の造形物として形成可能な三次元造形技術の提供を目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and can be formed as an integrated model even if a part of the model has sufficient transparency like an optical component. The purpose is to provide 3D modeling technology.

上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の第1の三次元造形装置は次の構成を採用した。すなわち、
粉体を結合液で互いに結合させることによって、三次元物体を造形する三次元造形装置であって、
透明な部分を有する三次元物体の形状データを記憶している形状データ記憶手段と、
前記三次元物体を複数の断面で層状に切断したときに各層で得られる断面データを生成する断面データ生成手段と、
前記粉体を略均一な厚さに敷き詰めて粉体層を形成するとともに、前記結合液を前記断面データに従って該粉体層に供給することにより、前記三次元物体の一層分の断面形状に相当する断面部材を形成する断面部材形成手段と、
前記断面部材が形成された粉体層の上に新たな粉体層を形成し、該新たな粉体層に前記断面データに従って前記結合液を供給することによって、新たな断面部材を形成するとともに該新たな断面部材を先に形成された断面部材の上に順次積層することで、前記三次元物体を造形する三次元物体造形手段と
を備え、
前記断面部材形成手段は、前記断面部材を形成するに際して、前記断面データに基づいて透明と判断された部分については、前記粉体層の代わりに、前記結合液と該結合液を硬化させる硬化液とを供給して該結合液を硬化させることにより、該断面部材を形成する手段であることを要旨とする。
In order to solve at least a part of the problems described above, the first three-dimensional modeling apparatus of the present invention employs the following configuration. That is,
A three-dimensional modeling apparatus that models a three-dimensional object by bonding powders together with a binding liquid,
Shape data storage means for storing shape data of a three-dimensional object having a transparent portion;
Cross-sectional data generating means for generating cross-sectional data obtained in each layer when the three-dimensional object is cut into layers in a plurality of cross sections;
The powder is spread to a substantially uniform thickness to form a powder layer, and the binding liquid is supplied to the powder layer according to the cross-sectional data, thereby corresponding to the cross-sectional shape of one layer of the three-dimensional object. Cross-sectional member forming means for forming a cross-sectional member to be
A new powder layer is formed on the powder layer on which the cross-sectional member is formed, and a new cross-sectional member is formed by supplying the binding liquid to the new powder layer according to the cross-sectional data. 3D object modeling means for modeling the 3D object by sequentially laminating the new cross-sectional member on the previously formed cross-sectional member,
The cross-section member forming means, when forming the cross-section member, for the portion determined to be transparent based on the cross-section data, instead of the powder layer, the binding liquid and a hardening liquid that cures the binding liquid And a means for forming the cross-sectional member by curing the binding liquid.

また、上述した三次元造形装置に対応する本発明の第1の三次元造形方法は、
粉体を結合液で互いに結合させることによって、三次元物体を造形する三次元造形方法であって、
透明な部分を有する三次元物体の形状データを記憶している形状データ記憶工程と、
前記三次元物体を複数の断面で層状に切断したときに各層で得られる断面データを生成する断面データ生成工程と、
前記粉体を略均一な厚さに敷き詰めて粉体層を形成するとともに、前記結合液を前記断面データに従って該粉体層に供給することにより、前記三次元物体の一層分の断面形状に相当する断面部材を形成する断面部材形成工程と、
前記断面部材が形成された粉体層の上に新たな粉体層を形成し、該新たな粉体層に前記断面データに従って前記結合液を供給することによって、新たな断面部材を形成するとともに該新たな断面部材を先に形成された断面部材の上に順次積層することで、前記三次元物体を造形する三次元物体造形工程と
を備え、
前記断面部材形成工程は、前記断面部材を形成するに際して、前記断面データに基づいて透明と判断された部分については、前記粉体層の代わりに、前記結合液と該結合液を硬化させる硬化液とを供給して該結合液を硬化させることにより、該断面部材を形成する工程であることを要旨とする。
Moreover, the first 3D modeling method of the present invention corresponding to the 3D modeling apparatus described above is
A three-dimensional modeling method for modeling a three-dimensional object by bonding powders together with a binding liquid,
A shape data storage step storing shape data of a three-dimensional object having a transparent portion;
A cross-section data generation step for generating cross-section data obtained in each layer when the three-dimensional object is cut into layers in a plurality of cross sections;
The powder is spread to a substantially uniform thickness to form a powder layer, and the binding liquid is supplied to the powder layer according to the cross-sectional data, thereby corresponding to the cross-sectional shape of one layer of the three-dimensional object. A cross-section member forming step for forming a cross-section member to be performed;
A new powder layer is formed on the powder layer on which the cross-sectional member is formed, and a new cross-sectional member is formed by supplying the binding liquid to the new powder layer according to the cross-sectional data. A three-dimensional object modeling step of modeling the three-dimensional object by sequentially laminating the new cross-sectional member on the previously formed cross-sectional member,
In the cross-section member forming step, when forming the cross-section member, for the portion determined to be transparent based on the cross-section data, instead of the powder layer, the binding liquid and a curable liquid for curing the binding liquid The gist of the present invention is the step of forming the cross-sectional member by supplying the

かかる本発明の第1の三次元造形装置および第1の三次元造形方法においては、造形しようとする三次元物体の形状データを予め記憶しており、その三次元物体を複数の断面で層状に切断したときの各層での断面データを生成可能となっている。そして、粉体を略均一な厚さに敷き詰めて粉体層を形成し、その粉体層に対して断面データに従って結合液を供給する。結合液が供給されると粉体は互いに結合するので、粉体層に断面データに従って結合液を供給することにより、粉体層の厚みに相当する厚さを有し且つ三次元物体のある断面での断面形状を有する部材(断面部材)を形成することができる。そこで、断面部材が形成された粉体層の上に、新たな粉体層を形成し、その粉体層に対して断面データに従って結合液を供給することで、新たな断面部材を形成するとともに先に形成した断面部材の上に積層する。このような操作を繰り返すことにより、三次元物体を造形することができる。ここで、造形しようとする三次元物体に透明な部分が存在する場合には、断面部材を形成するに際して、断面データから透明と判断された部分については、粉体層の代わりに、結合液と、結合液を硬化させる硬化液とを供給して、結合液を硬化させることによって、断面部材の透明な部分を形成する。   In the first three-dimensional modeling apparatus and the first three-dimensional modeling method of the present invention, shape data of a three-dimensional object to be modeled is stored in advance, and the three-dimensional object is layered in a plurality of cross sections. It is possible to generate cross-sectional data at each layer when cut. Then, the powder is spread to a substantially uniform thickness to form a powder layer, and the binding liquid is supplied to the powder layer according to the cross-sectional data. When the binding liquid is supplied, the powders are bonded to each other. Therefore, by supplying the binding liquid to the powder layer according to the cross-sectional data, the cross section has a thickness corresponding to the thickness of the powder layer and has a three-dimensional object A member having a cross-sectional shape at (a cross-sectional member) can be formed. Therefore, a new powder layer is formed on the powder layer on which the cross-sectional member is formed, and a binding liquid is supplied to the powder layer according to the cross-sectional data, thereby forming a new cross-sectional member. It is laminated on the cross-sectional member formed previously. By repeating such an operation, a three-dimensional object can be formed. Here, in the case where a transparent part exists in the three-dimensional object to be shaped, when forming the cross-sectional member, the part determined to be transparent from the cross-sectional data is replaced with the binding liquid instead of the powder layer. The transparent liquid of the cross-sectional member is formed by supplying a hardening liquid for hardening the binding liquid and hardening the binding liquid.

個々の粉体は個体であるから、粉体同士を結合液によって結合しても、粉体と粉体との間や、粉体と結合液との間には境界面が発生しており、造形した三次元物体の内部には無数の境界面が存在している。このため、たとえ個々の粉体が透明な材質でできていたとしても、三次元物体の内部にある無数の境界面で光が乱反射してしまい、高い透明度を得ることは困難である。あるいは無数の境界面を通過する際に光が複雑に屈折するため、正確な屈折率を得ることも困難である。これに対して、液体の結合液を、同じく液体の硬化液を用いて硬化させるのであれば境界面が発生することはなく、こうした問題は生じない。本発明の第1の三次元造形装置および第1の三次元造形方法は、このような原理に基づくものであり、断面データに基づいて透明と判断された部分については、粉体層の代わりに、結合液と硬化液とを供給して、結合液を硬化させることによって断面部材を形成し、こうして形成された断面部材を積層することによって三次元物体を造形する。こうすれば、予め適切な硬化液や結合液を選択しておくことで、透明な部分が、高い透明度を有し、あるいは正確な屈折率を有する三次元物体を、一体の造形物として造形することが可能となる。また、三次元物体が表面部分に透明な部分を有する物体であった場合には、表面部分が結合液(および硬化液)によって形成されるので、粉体を用いて形成した場合よりも均質で緻密な表面を得ることが可能となる。   Since each powder is an individual, even if the powders are bonded together with a binding liquid, a boundary surface is generated between the powders and between the powders and the binding liquid. There are innumerable boundary surfaces inside the shaped 3D object. For this reason, even if each powder is made of a transparent material, light is irregularly reflected at innumerable boundary surfaces inside the three-dimensional object, and it is difficult to obtain high transparency. Alternatively, it is difficult to obtain an accurate refractive index because light is refracted in a complicated manner when passing through an infinite number of boundary surfaces. On the other hand, if the liquid binding liquid is cured using the same liquid curing liquid, no boundary surface is generated, and such a problem does not occur. The first three-dimensional modeling apparatus and the first three-dimensional modeling method of the present invention are based on such a principle, and instead of the powder layer, the portion determined to be transparent based on the cross-sectional data. A cross-section member is formed by supplying a binding liquid and a curing liquid and curing the binding liquid, and a three-dimensional object is formed by stacking the cross-section members thus formed. In this way, by selecting an appropriate curing liquid or binding liquid in advance, a transparent part has a high transparency, or a three-dimensional object having an accurate refractive index is modeled as an integrated model. It becomes possible. In addition, when the three-dimensional object is an object having a transparent part on the surface part, the surface part is formed by a binding liquid (and a hardening liquid), so that it is more homogeneous than when formed using powder. A dense surface can be obtained.

また、かかる本発明の第1の三次元造形装置においては、次のようにして断面部材を形成することとしても良い。先ず、全面に亘って(すなわち、透明であるか否かとは無関係に)粉体層を形成する。次いで、断面データに基づいて透明と判断された部分については、形成された粉体層を除去し、除去した部分に結合液および硬化液を供給することによって、断面部材を形成することとしてもよい。   In the first three-dimensional modeling apparatus of the present invention, the cross-sectional member may be formed as follows. First, a powder layer is formed over the entire surface (that is, regardless of whether or not it is transparent). Next, for the portion determined to be transparent based on the cross-sectional data, the formed powder layer may be removed, and a cross-sectional member may be formed by supplying a binding liquid and a curing liquid to the removed portion. .

断面部材を形成するにあたっては、透明な部分があるか否か、透明な部分がある場合には、どの部分が透明であるかは、断面データに基づいて判断することができるから、透明な部分については初めから粉体層を形成せずにおくことも可能である。しかし、初めに、透明な部分を含めて全面に粉体層を形成しておき、その後、透明な部分についてだけ粉体層を除去するようにしてやれば、粉体層を形成する機構をたいへん簡素なものに保っておくことが可能である。加えて、透明な部分には粉体層を形成しないようにするよりも、透明な部分の粉体層を除去する方が容易であり、また、透明な部分とそれ以外の部分とがより明確に区分された粉体層を形成することができる。このため、透明部分の境界(あるいは表面)が綺麗に分かれた三次元物体を得ることが可能となる。   When forming a cross-section member, it is possible to determine whether there is a transparent part, and if there is a transparent part, which part is transparent based on the cross-sectional data. It is also possible to leave without forming a powder layer from the beginning. However, if the powder layer is first formed on the entire surface including the transparent part and then the powder layer is removed only on the transparent part, the mechanism for forming the powder layer is very simple. It is possible to keep it in a safe place. In addition, it is easier to remove the powder layer in the transparent part than not to form a powder layer in the transparent part, and the transparent part and other parts are clearer A powder layer divided into two can be formed. For this reason, it is possible to obtain a three-dimensional object in which the boundary (or surface) of the transparent portion is clearly separated.

更には、本発明の第1の三次元造形装置においては、次のようにして、透明部分の粉体層を除去するようにしてもよい。先ず、断面データに基づいて透明と判断された部分(すなわち、粉体層を除去する部分)の周囲に結合液を供給して、その部分の粉体同士を結合させる。その後、透明部分の粉体層を除去するようにしても良い。   Furthermore, in the first three-dimensional modeling apparatus of the present invention, the powder layer in the transparent portion may be removed as follows. First, a binding liquid is supplied around a portion determined to be transparent based on the cross-sectional data (that is, a portion from which the powder layer is removed), and the powders in the portion are bonded to each other. Then, you may make it remove the powder layer of a transparent part.

結合液は正確な位置に供給することができるから、透明部分の粉体層を除去する前に結合液を供給することで、透明部分の粉体は結合させないまま、その周囲の粉体を結合させることができる。そして、その後に透明部分の粉体層を除去してやれば、周囲の粉体を除去することなく、透明部分の粉体層を完全に除去することができる。このため、透明部分は完全に結合液および硬化液のみによって硬化することになるので、透明部分がより透明な三次元物体を得ることが可能となる。   Since the binding liquid can be supplied to the correct position, by supplying the binding liquid before removing the powder layer in the transparent part, the powder in the transparent part is not bound and the surrounding powder is bound. Can be made. And if the powder layer of a transparent part is removed after that, the powder layer of a transparent part can be removed completely, without removing surrounding powder. For this reason, since the transparent part is completely cured only by the binding liquid and the curing liquid, it is possible to obtain a three-dimensional object in which the transparent part is more transparent.

また、前述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の第2の三次元造形装置は次の構成を採用した。すなわち、
粉体による造形物に、光が照射されることによって硬化する光硬化液を供給した後、光を照射して粉体同士を互いに結合させることにより、三次元物体を造形する三次元造形装置であって、
透明な部分を有する三次元物体の形状データを記憶している形状データ記憶手段と、
前記三次元物体を複数の断面で層状に切断したときに各層で得られる断面データを生成する断面データ生成手段と、
前記粉体を略均一な厚さに敷き詰めて粉体層を形成するとともに、前記光硬化液を前記断面データに従って該粉体層に供給した後、光を照射して硬化させることにより、前記三次元物体の一層分の断面形状に相当する断面部材を形成する断面部材形成手段と、
前記断面部材が形成された粉体層の上に新たな粉体層を形成し、該新たな粉体層に前記断面データに従って前記光硬化液を供給して硬化させることによって、新たな断面部材を形成するとともに該新たな断面部材を先に形成された断面部材の上に順次積層することで、前記三次元物体を造形する三次元物体造形手段と
を備え、
前記断面部材形成手段は、前記断面部材を形成するに際して、前記断面データに基づいて透明と判断された部分については、前記粉体層の代わりに前記光硬化液を供給して、該光硬化液に光を照射して硬化させることによって、該断面部材を形成する手段であることを要旨とする。
In order to solve at least a part of the problems described above, the second three-dimensional modeling apparatus of the present invention employs the following configuration. That is,
A three-dimensional modeling device that forms a three-dimensional object by supplying a light curable liquid that cures when irradiated with light to a modeled object by powder, and then irradiating light to bond the powders together. There,
Shape data storage means for storing shape data of a three-dimensional object having a transparent portion;
Cross-sectional data generating means for generating cross-sectional data obtained in each layer when the three-dimensional object is cut into layers in a plurality of cross sections;
The powder is spread to a substantially uniform thickness to form a powder layer, and the photo-curing liquid is supplied to the powder layer in accordance with the cross-sectional data, and then cured by irradiation with light, whereby the tertiary A cross-section member forming means for forming a cross-section member corresponding to the cross-sectional shape of one layer of the original object;
A new cross-sectional member is formed by forming a new powder layer on the powder layer on which the cross-sectional member is formed, supplying the photo-curing liquid to the new powder layer according to the cross-sectional data, and curing it. A three-dimensional object modeling means for modeling the three-dimensional object by sequentially laminating the new cross-sectional member on the previously formed cross-sectional member, and
The cross-section member forming means supplies the photo-curing liquid instead of the powder layer to the photo-curing liquid for the portion determined to be transparent based on the cross-section data when forming the cross-section member. The gist of the present invention is a means for forming the cross-sectional member by irradiating with light and curing.

また、上記の三次元造形装置に対応する本発明の第2の三次元造形方法は、
粉体による造形物に、光が照射されることによって硬化する光硬化液を供給した後、光を照射して粉体同士を互いに結合させることにより、三次元物体を造形する三次元造形方法であって、
透明な部分を有する三次元物体の形状データを記憶している形状データ記憶工程と、
前記三次元物体を複数の断面で層状に切断したときに各層で得られる断面データを生成する断面データ生成工程と、
前記粉体を略均一な厚さに敷き詰めて粉体層を形成するとともに、前記光硬化液を前記断面データに従って該粉体層に供給した後、光を照射して硬化させることにより、前記三次元物体の一層分の断面形状に相当する断面部材を形成する断面部材形成工程と、
前記断面部材が形成された粉体層の上に新たな粉体層を形成し、該新たな粉体層に前記断面データに従って前記光硬化液を供給して硬化させることによって、新たな断面部材を形成するとともに該新たな断面部材を先に形成された断面部材の上に順次積層することで、前記三次元物体を造形する三次元物体造形工程と
を備え、
前記断面部材形成工程は、前記断面部材を形成するに際して、前記断面データに基づいて透明と判断された部分については、前記粉体層の代わりに前記光硬化液を供給して、該光硬化液に光を照射して硬化させることによって、該断面部材を形成する工程であることを要旨とする。
Moreover, the second 3D modeling method of the present invention corresponding to the 3D modeling apparatus described above,
A three-dimensional modeling method that forms a three-dimensional object by supplying a light curable liquid that cures when irradiated with light to a modeled object with powder, and then irradiating light to bond the powders together. There,
A shape data storage step storing shape data of a three-dimensional object having a transparent portion;
A cross-section data generation step for generating cross-section data obtained in each layer when the three-dimensional object is cut into layers in a plurality of cross sections;
The powder is spread to a substantially uniform thickness to form a powder layer, and the photo-curing liquid is supplied to the powder layer in accordance with the cross-sectional data, and then cured by irradiation with light, whereby the tertiary A cross-section member forming step of forming a cross-section member corresponding to the cross-sectional shape of one layer of the original object;
A new cross-sectional member is formed by forming a new powder layer on the powder layer on which the cross-sectional member is formed, supplying the photo-curing liquid to the new powder layer according to the cross-sectional data, and curing it. Forming a three-dimensional object by sequentially laminating the new cross-sectional member on the previously formed cross-sectional member, and forming a three-dimensional object,
In the cross-section member forming step, when forming the cross-section member, the photo-curing liquid is supplied instead of the powder layer for a portion determined to be transparent based on the cross-section data. The gist of the present invention is the step of forming the cross-sectional member by irradiating light to the substrate and curing it.

かかる本発明の第2の三次元造形装置および第2の三次元造形方法においては、光が照射されることによって硬化する光硬化液を、粉体層に供給した後、光を照射して粉体同士を結合させることによって、断面部材を形成する。また、形成しようとする断面部材に透明な部分が含まれる場合には、その部分については、粉体層の代わりに光硬化液を供給した後、光を照射して硬化させることによって断面部材を形成する。   In the second three-dimensional modeling apparatus and the second three-dimensional modeling method of the present invention, after supplying a light curable liquid that is cured by light irradiation to the powder layer, the powder is irradiated with light. A cross-section member is formed by joining bodies together. In addition, when the cross-sectional member to be formed includes a transparent portion, the cross-sectional member is supplied to the portion by supplying a photo-curing liquid instead of the powder layer and then irradiating and curing the light. Form.

こうすれば、透明部分が光硬化液のみによって形成された三次元物体を造形することができる。透明部分は光硬化液のみで形成されているので、高い透明度を得ることができる。また、適切な光硬化液を選択することにより、正確な屈折率を付与することも可能となる。加えて、三次元物体が表面部分に透明な部分を有する物体であった場合には、表面部分が光硬化液によって形成されるので、粉体を用いて形成した場合よりも均質で緻密な表面を得ることが可能となる。   By doing so, it is possible to form a three-dimensional object in which the transparent portion is formed only by the photocuring liquid. Since the transparent portion is formed only from the photocuring liquid, high transparency can be obtained. It is also possible to give an accurate refractive index by selecting an appropriate photocuring liquid. In addition, when the three-dimensional object is an object having a transparent portion on the surface portion, the surface portion is formed by the photo-curing liquid, so the surface is more uniform and dense than when formed using powder. Can be obtained.

以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施例を説明する。
A.装置構成:
B.本実施例の造形方法:
C.変形例:
C−1.第1の変形例:
C−2.第2の変形例:
Hereinafter, in order to clarify the contents of the present invention described above, examples will be described in the following order.
A. Device configuration:
B. Modeling method of this example:
C. Variation:
C-1. First modification:
C-2. Second modification:

A.装置構成:
図1は、本実施例の三次元造形装置100の大まかな構成を示した説明図である。図示されているように、三次元造形装置100は、大きな枠体から構成され内部に三次元物体が造形される造形部10と、造形部10内に粉体による粉体層を形成する粉体層形成部20と、粉体同士を結合させる結合液を粉体層に供給する結合液供給部30と、三次元造形装置100の全体の動作を制御するために各種の演算処理を行う演算処理部40などから構成されている。
A. Device configuration:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a rough configuration of the three-dimensional modeling apparatus 100 of the present embodiment. As shown in the figure, the three-dimensional modeling apparatus 100 includes a modeling unit 10 that is configured from a large frame and in which a three-dimensional object is modeled, and a powder that forms a powder layer of powder in the modeling unit 10. Arithmetic processing for performing various arithmetic processes in order to control the overall operation of the layer forming unit 20, the binding liquid supply unit 30 for supplying a binding liquid for bonding powders to the powder layer, and the three-dimensional modeling apparatus 100. The unit 40 is configured.

演算処理部40は、造形しようとする三次元物体の形状データを記憶しておくとともに、三次元物体を複数の断面で層状に切断して、各層での断面データを生成する断面データ生成部42と、得られた断面データに従って造形部10や、粉体層形成部20、結合液供給部30の動作を制御する制御部44などから構成されている。制御部44は、断面データ生成部42から断面データを受け取ると、粉体層形成部20を駆動して造形部10内に粉体層を形成させ、結合液供給部30を駆動して結合液を断面データに従って粉体層に供給する。こうすることにより、造形部10内には、1層分の断面データに対応する断面形状の薄板状の部材(断面部材)が形成される。こうして1層分の断面部材が形成されたら、底面駆動部16を駆動して底面部14を少しだけ低下させる。次いで、断面データ生成部42から次の断面データを受け取って、断面部材を形成した粉体層の上に新たな粉体層を形成し、その上から結合液を供給することにより、新たな断面部材を形成する。このように制御部44は、断面データ生成部42から各層の断面データを受け取ると、造形部10や、粉体層形成部20、結合液供給部30を駆動することにより、1層ずつ断面部材を形成して積層していく。   The arithmetic processing unit 40 stores shape data of a three-dimensional object to be modeled, and cuts the three-dimensional object into a plurality of cross sections to generate cross section data in each layer. And a control unit 44 that controls the operation of the modeling unit 10, the powder layer forming unit 20, and the binding liquid supply unit 30 in accordance with the obtained cross-sectional data. When the control unit 44 receives the cross-section data from the cross-section data generation unit 42, the control unit 44 drives the powder layer forming unit 20 to form a powder layer in the modeling unit 10, and drives the binding liquid supply unit 30 to drive the binding liquid. Is supplied to the powder layer according to the cross-sectional data. By doing so, a thin plate-like member (cross-sectional member) having a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional data for one layer is formed in the modeling portion 10. When the cross-sectional member for one layer is formed in this way, the bottom surface driving unit 16 is driven to slightly lower the bottom surface unit 14. Next, the next cross-section data is received from the cross-section data generation unit 42, a new powder layer is formed on the powder layer on which the cross-section member is formed, and a binding liquid is supplied from above to form a new cross-section. Form a member. As described above, when the control unit 44 receives the cross-section data of each layer from the cross-section data generation unit 42, the control unit 44 drives the modeling unit 10, the powder layer forming unit 20, and the binding liquid supply unit 30, so that the cross-sectional members are layered one by one. Are formed and laminated.

尚、断面データ生成部42は、CPUやROM、RAM、ハードディスクなどが相互にデータをやり取り可能に構成された周知のコンピュータを用いて構成することができる。また、制御部44は、断面データを変換して、造形部10や粉体層形成部20、結合液供給部30への駆動信号を生成する専用のICチップを用いて構成することができる。もちろん、こうした変換をCPUやROM、RAMなどを用いて実行しても良い。この場合は、断面データ生成部42を構成するコンピュータに制御部44の機能を組み込んで、断面データ生成部42と制御部44とを一体に構成することも可能である。   The cross-section data generation unit 42 can be configured using a known computer in which a CPU, a ROM, a RAM, a hard disk, and the like are configured to exchange data with each other. Further, the control unit 44 can be configured using a dedicated IC chip that converts the cross-sectional data and generates drive signals to the modeling unit 10, the powder layer forming unit 20, and the binding liquid supply unit 30. Of course, such conversion may be performed using a CPU, ROM, RAM, or the like. In this case, it is also possible to incorporate the function of the control unit 44 into the computer constituting the cross-section data generation unit 42 so that the cross-section data generation unit 42 and the control unit 44 are integrally configured.

造形部10は、上方から見ると矩形形状をした枠体12と、枠体12の底面を形成して上下方向に摺動可能な底面部14と、底面部14を上下方向に摺動させる底面駆動部16等から構成されており、枠体12と底面部14との間に形成された空間に三次元物体が造形される。また、底面駆動部16は制御部44からの制御によって、底面部14を正確に上下方向に移動させることが可能となっている。   The modeling unit 10 includes a frame body 12 that is rectangular when viewed from above, a bottom surface part 14 that forms the bottom surface of the frame body 12 and is slidable in the vertical direction, and a bottom surface that slides the bottom surface part 14 in the vertical direction. The three-dimensional object is formed in a space formed between the frame body 12 and the bottom surface portion 14. Further, the bottom surface driving unit 16 can accurately move the bottom surface portion 14 in the vertical direction under the control of the control unit 44.

粉体層形成部20は、粉体が収納されるホッパー22と、ホッパー22の下部で回転することにより粉体を一定量ずつ供給する粉体供給ローラ24と、粉体供給ローラ24から供給された粉体を一定厚さに伸展させて粉体層を形成する伸展ローラ26などから構成されている。粉体は、樹脂や、金属、酸化物など、種々の材質による粉体を用いることが可能であり、透明な粉体を用いることもできるが、本実施例では不透明な粉体を使用している。また、本実施例の粉体層形成部20には、粉体を吸引して粉体層を部分的に除去する吸引ポンプ28も搭載されている。ホッパー22や、粉体供給ローラ24、伸展ローラ26は図1の紙面に直角方向(Y方向)に延びるように形成されており、また粉体層形成部20は全体が、図1の紙面上で左右方向(X方向)に移動可能に構成されている。   The powder layer forming unit 20 is supplied from a hopper 22 in which powder is stored, a powder supply roller 24 that supplies powder by a fixed amount by rotating at a lower portion of the hopper 22, and a powder supply roller 24. The extending roller 26 is configured to extend the powder to a certain thickness to form a powder layer. As the powder, it is possible to use powders of various materials such as resin, metal, and oxide, and it is also possible to use transparent powders, but in this embodiment, opaque powders are used. Yes. In addition, a suction pump 28 that sucks powder and partially removes the powder layer is mounted on the powder layer forming unit 20 of the present embodiment. The hopper 22, the powder supply roller 24, and the extension roller 26 are formed so as to extend in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 (Y direction), and the powder layer forming unit 20 is entirely on the paper surface of FIG. 1. It can be moved in the left-right direction (X direction).

粉体層を形成する際には、先ず初めに、粉体層形成部20を図1の左端に移動させる。このとき、形成する粉体層の厚さに相当する分だけ、底面駆動部16を駆動して底面部14の位置を下方(マイナスのY方向)に下げておく。そして、粉体供給ローラ24を回転させて、伸展ローラ26の前方に粉体を供給しながら、粉体層形成部20を右方向(プラスのX方向)に移動させる。伸展ローラ26は、進行方向に対して逆回転させておく。こうすると、伸展ローラ26は、余分な粉体を進行方向に蹴り出すようにしながら移動することになり、その結果、後方には、均一な厚さを有する粉体層が形成される。このとき、粉体の供給速度は、形成する粉体層の厚さおよび粉体層形成部20の移動速度に応じて、適切な供給速度に制御されている。また、伸展ローラ26の回転速度は、粉体層形成部20の移動速度に応じて適切な回転速度に制御されている。こうすることで、余分な粉体を進行方向に蹴り出して、常に適量分ずつの粉体を伸展させることが可能となり、その結果、粉体を過度に踏み固めてしまうことを回避することが可能となる。   When forming the powder layer, first, the powder layer forming unit 20 is moved to the left end of FIG. At this time, the bottom surface driving unit 16 is driven by an amount corresponding to the thickness of the powder layer to be formed, and the position of the bottom surface unit 14 is lowered downward (minus Y direction). Then, the powder supply roller 24 is rotated to move the powder layer forming unit 20 in the right direction (plus X direction) while supplying the powder in front of the extension roller 26. The extension roller 26 is rotated in the reverse direction with respect to the traveling direction. In this way, the extension roller 26 moves while kicking excess powder in the direction of travel, and as a result, a powder layer having a uniform thickness is formed behind. At this time, the supply speed of the powder is controlled to an appropriate supply speed according to the thickness of the powder layer to be formed and the moving speed of the powder layer forming unit 20. The rotation speed of the extension roller 26 is controlled to an appropriate rotation speed according to the moving speed of the powder layer forming unit 20. In this way, it is possible to kick out excess powder in the direction of travel and always extend the powder by an appropriate amount, and as a result, it is possible to avoid excessively treading the powder. It becomes possible.

また、図1に示されるように、本実施例の粉体層形成部20には、吸引ポンプ28も搭載されている。吸引ポンプ28は、本体と吸引ホースとから構成されており、吸引ホースの先端部は、伸展ローラ26によって形成された粉体層の直ぐ上方に設けられている。また、吸引ポンプ28の本体は、粉体層形成部20とともに左右方向(X方向)にのみ移動可能であるが、吸引ホースの先端部は、紙面に直角方向(Y方向)にも移動することが可能に構成されている。そして、制御部44からの制御によって、吸引ホースの先端部を移動させて粉体を吸引することにより、伸展ローラ26が形成した粉体層を部分的に除去することが可能となっている。   Further, as shown in FIG. 1, a suction pump 28 is also mounted on the powder layer forming unit 20 of the present embodiment. The suction pump 28 includes a main body and a suction hose, and the tip of the suction hose is provided immediately above the powder layer formed by the extension roller 26. Further, the main body of the suction pump 28 can move only in the left-right direction (X direction) together with the powder layer forming unit 20, but the tip of the suction hose also moves in the direction perpendicular to the paper surface (Y direction). Is configured to be possible. Then, the powder layer formed by the extension roller 26 can be partially removed by moving the tip of the suction hose to suck the powder under the control of the control unit 44.

結合液供給部30は、粉体層に向けて結合液を供給する結合液供給ヘッド32と、結合液を収容しておく結合液収容部34などから構成されている。また、本実施例の結合液供給部30には、後述する硬化液を供給する硬化液供給ヘッド36と、硬化液を収容しておく硬化液収容部38も搭載されている。本実施例の結合液供給ヘッド32および硬化液供給ヘッド36には、いわゆるピエゾ駆動方式の液滴吐出ヘッドが採用されている。ピエゾ駆動方式の液滴吐出ヘッドは、微細なノズル穴が設けられた圧力室を液体で満たしておき、ピエゾ素子を用いて圧力室の側壁を撓ませることによって、圧力室の容積減少分に相当する体積の液体を液滴として吐出することが可能である。本実施例の結合液供給部30では、結合液収容部34に収容された結合液を、結合液供給ヘッド32の圧力室に導いてピエゾ素子を駆動することにより、結合液を液滴状にして吐出することが可能となっている。同様に、硬化液供給ヘッド36からは、硬化液収容部38に収容された硬化液を液滴状にして吐出することが可能となっている。   The binding liquid supply unit 30 includes a binding liquid supply head 32 that supplies the binding liquid toward the powder layer, a binding liquid storage unit 34 that stores the binding liquid, and the like. In addition, a curable liquid supply head 36 for supplying a curable liquid, which will be described later, and a curable liquid storage section 38 for storing the curable liquid are also mounted on the binding liquid supply section 30 of the present embodiment. For the binding liquid supply head 32 and the curable liquid supply head 36 of this embodiment, a so-called piezo drive type liquid droplet ejection head is employed. The piezo drive type droplet discharge head is equivalent to the volume reduction of the pressure chamber by filling the pressure chamber with fine nozzle holes with liquid and bending the side wall of the pressure chamber using a piezo element. It is possible to discharge a volume of liquid as droplets. In the binding liquid supply unit 30 of the present embodiment, the binding liquid stored in the binding liquid storage unit 34 is guided to the pressure chamber of the binding liquid supply head 32 to drive the piezo element, whereby the binding liquid is made into droplets. Can be discharged. Similarly, the curable liquid supply head 36 can discharge the curable liquid stored in the curable liquid storage portion 38 in the form of droplets.

ここで結合液としては、モノマーと、モノマーが結合したオリゴマーとを主成分とする液体の樹脂材料が用いられている。また、結合液供給ヘッド32から液滴として吐出可能な程度の低粘度となるように、結合液のモノマーは比較低分子量のモノマーが選択されており、更に1つのオリゴマーに含まれるモノマーの分子数も数分子程度に調整されている。そして、結合液は、それ単独では安定であるため、結合液収容部34や結合液供給ヘッド32の内部で硬化することなく、液滴として吐出することができるが、重合開始剤に接触すると、モノマーが互いに重合してオリゴマーに成長し、またオリゴマー同士もところどころで重合して、比較的速やかに硬化して固体となる性質を有している。本実施例の三次元造形装置100では、粉体の表面に重合開始剤がコーティングされており、粉体層に結合液の液滴を供給すると、結合液が粉体層の内部に浸透するとともに、粉体表面の重合開始剤に接触して速やかに硬化する。その結果、結合液が吐出された部分では、粉体同士が硬化した結合液によって結合された状態となる。   Here, a liquid resin material mainly composed of a monomer and an oligomer to which the monomer is bonded is used as the binding liquid. Further, a monomer having a comparatively low molecular weight is selected as the monomer of the binding liquid so that the viscosity can be discharged as droplets from the binding liquid supply head 32, and the number of molecules of monomers contained in one oligomer is further selected. Is adjusted to several molecules. And since the binding liquid is stable by itself, it can be ejected as droplets without being cured inside the binding liquid storage portion 34 or the binding liquid supply head 32, but when in contact with the polymerization initiator, The monomers are polymerized to each other to grow into oligomers, and the oligomers are also polymerized in various places and cured relatively quickly to become a solid. In the three-dimensional modeling apparatus 100 of the present embodiment, the surface of the powder is coated with a polymerization initiator, and when a droplet of the binding liquid is supplied to the powder layer, the binding liquid penetrates into the powder layer. It quickly cures in contact with the polymerization initiator on the powder surface. As a result, in the portion where the binding liquid is discharged, the powders are bonded by the cured binding liquid.

一方、硬化液は、重合開始剤と若干の溶媒とを主成分とする液体が用いられている。従って、硬化液と結合液とを同時に(あるいは別々に)供給すると、硬化液に含まれる重合開始剤によって、結合液のモノマーおよびオリゴマーが重合を開始して、結合液(正確には結合液と硬化液との混合物)を硬化させることができる。   On the other hand, a liquid mainly composed of a polymerization initiator and some solvent is used as the curable liquid. Therefore, when the curable liquid and the binding liquid are supplied simultaneously (or separately), the monomers and oligomers of the binding liquid start to be polymerized by the polymerization initiator contained in the curable liquid, and the binding liquid (precisely the binding liquid and The mixture with the curable liquid) can be cured.

また、結合液供給部30は、制御部44の制御の元で、粉体層形成部20とは独立して、X方向(図1の紙面上で左右方向)およびY方向(図1の紙面に垂直方向)に移動させることが可能となっている。   In addition, the binding liquid supply unit 30 is controlled by the control unit 44, independently of the powder layer forming unit 20, in the X direction (left-right direction on the paper surface of FIG. 1) and the Y direction (paper surface of FIG. 1). In the vertical direction).

B.本実施例の三次元物体の造形方法:
以上に示した構成を有する本実施例の三次元造形装置100は、造形しようとする三次元物体の一部に透明な部分が含まれている場合に、その透明な部分を高い透明度で(あるいは正確な屈折率を付与して)形成することが可能である。以下では、本実施例の三次元造形装置100が、透明な部分を有する三次元物体を造形する方法について説明する。
B. Method for modeling a three-dimensional object of this embodiment:
The three-dimensional modeling apparatus 100 according to the present embodiment having the above-described configuration, when a transparent part is included in a part of a three-dimensional object to be modeled, allows the transparent part to have high transparency (or It can be formed with the correct refractive index). Below, the three-dimensional modeling apparatus 100 of a present Example demonstrates the method of modeling the three-dimensional object which has a transparent part.

図1を用いて前述したように、三次元物体を造形するに際しては、造形しようとする物体の三次元形状データを予め記憶しておく必要がある。そして、三次元物体を複数の断面で層状に切断して得られる断面データを、各層について生成する。   As described above with reference to FIG. 1, when modeling a three-dimensional object, it is necessary to store in advance the three-dimensional shape data of the object to be modeled. Then, cross-sectional data obtained by cutting the three-dimensional object into a plurality of cross sections is generated for each layer.

図2は、造形しようとする三次元物体の形状データから、各断面での断面データを生成する様子を概念的に示した説明図である。図2(a)は、三次元物体の形状データを概念的に表したものであり、図2(b)は、三次元物体を層状に切断して得られた断面データを概念的に表している。図2(a)に示されているように、造形しようとする三次元物体は、中央部が若干絞られた茶筒形状をしており、茶筒形状の上面および下面の中央には丸い大きな窓が形成されている。そして、茶筒形状の内部には、中央部の若干絞られた部分に、レンズ形状の透明な部分が設けられている。また、レンズ形状の部分以外は不透明になっている。   FIG. 2 is an explanatory diagram conceptually showing how cross-section data for each cross-section is generated from the shape data of a three-dimensional object to be shaped. 2A conceptually shows the shape data of the three-dimensional object, and FIG. 2B conceptually shows the cross-sectional data obtained by cutting the three-dimensional object into layers. Yes. As shown in FIG. 2 (a), the three-dimensional object to be shaped has a tea tube shape with a slightly narrowed central portion, and a large round window is formed in the center of the upper and lower surfaces of the tea tube shape. Is formed. In the inside of the tea tube shape, a lens-shaped transparent portion is provided in a slightly narrowed portion at the center. Further, the portion other than the lens-shaped portion is opaque.

このような三次元物体を上面(あるいは下面)に平行な複数の断面で層状に切断すると、図2(b)に示すような断面データを得ることができる。断面を取る間隔(換言すれば、それぞれの層の厚さ)は必ずしも等間隔である必要はないが、ここでは等間隔であるものとする。尚、図2(b)では、図示が煩雑となることを避けるために、断面を適宜間引いた状態で表示されている。図2(a)を用いて上述したように三次元物体には、透明な部分が設けられているから、断面を取る位置によって透明な部分が現れる。図2(b)では、断面データの不透明な部分を、細かい斜線を付すことによって表しており、透明な部分を、粗い斜線を付すことによって表している。本実施例の断面データ生成部42は、このようにして、三次元物体の形状データから各断面での断面データを生成し、そして生成した断面データを、一層分ずつ制御部44に供給する。すると制御部44は、断面データを受け取ると、以下のようにして、造形部10内に三次元物体の断面を一層分ずつ形成していく。   When such a three-dimensional object is cut into layers in a plurality of cross sections parallel to the upper surface (or lower surface), cross-sectional data as shown in FIG. 2B can be obtained. The intervals at which the cross sections are taken (in other words, the thicknesses of the respective layers) are not necessarily equal, but are assumed to be equal here. In FIG. 2B, in order to avoid the illustration from being complicated, the section is displayed with a thinned-out section as appropriate. As described above with reference to FIG. 2A, since the transparent portion is provided in the three-dimensional object, the transparent portion appears depending on the position where the cross section is taken. In FIG. 2 (b), the opaque portion of the cross-sectional data is represented by a fine oblique line, and the transparent portion is represented by a coarse oblique line. In this way, the cross-section data generation unit 42 of the present embodiment generates cross-section data for each cross-section from the shape data of the three-dimensional object, and supplies the generated cross-section data to the control unit 44 one layer at a time. Then, the control part 44 will form the cross section of a three-dimensional object one layer at a time in the modeling part 10 as follows, if cross-section data are received.

図3は、透明部分が含まれていない位置(例えば、図2(b)に示した断面位置A)での三次元物体の断面を、断面データに従って形成する様子を概念的に示した説明図である。透明部分が含まれていない断面位置では、粉体層形成部20を紙面上で左から右方向(プラスのX方向)に移動させることによって、粉体層を形成していく。すなわち、粉体供給ローラ24を回転させてホッパー22内の粉体を一定速度で供給し、伸展ローラ26を進行方向とは逆方向に回転させて、余分な粉体を前方に蹴り出すようにしながら、適量の粉体を伸展ローラ26で均一な厚さに押し伸ばすことによって粉体層を形成する。また、断面データで不透明部分と指定されている箇所では、結合液供給ヘッド32から結合液を吐出して粉体層の粉体を互いに結合させることにより、三次元物体の断面を形成する。図3では、結合液が吐出されて粉体が互いに結合した部分を、細かい斜線を付して表している。   FIG. 3 is an explanatory view conceptually showing a state in which a cross section of a three-dimensional object at a position not including a transparent portion (for example, the cross section position A shown in FIG. 2B) is formed according to cross section data. It is. At the cross-sectional position where the transparent portion is not included, the powder layer is formed by moving the powder layer forming unit 20 from the left to the right (plus X direction) on the paper surface. That is, the powder supply roller 24 is rotated to supply the powder in the hopper 22 at a constant speed, and the extension roller 26 is rotated in the direction opposite to the traveling direction so that excess powder is kicked forward. However, a powder layer is formed by stretching an appropriate amount of powder to a uniform thickness by the stretching roller 26. Further, at a location designated as an opaque part in the cross-sectional data, the cross-section of the three-dimensional object is formed by discharging the binding liquid from the binding liquid supply head 32 and bonding the powders of the powder layer to each other. In FIG. 3, portions where the binding liquid is discharged and the powders are bonded to each other are indicated by fine oblique lines.

結合液供給ヘッド32から結合液を吐出するか否かは、断面データ生成部42から供給される断面データに基づいて容易に判断することができる。例えば、図3(a)に例示したように、形成すべき断面の存在しない位置に結合液供給ヘッド32がある場合には、結合液を吐出しない。また、図3(b)に例示したように、形成すべき断面が存在する位置に結合液供給ヘッド32がある場合には、粉体層に向かって結合液を吐出する。形成すべき断面が存在するか否かは、断面データ生成部42から受け取った断面データに基づいて直ちに判断することができる。また、図3(b)に示すように、結合液が吐出されて断面が形成された上に粉体層が形成され、その粉体層に結合液を吐出すると、結合液は粉体層の中に染み込んで行き、先に形成された断面に到達して硬化するので、新たに形成された断面が下側の先に形成された断面と一体に結合される。このように、三次元物体の透明な部分を含まない箇所については、粉体層を形成して、断面データに従って結合液を吐出することにより、粉体同士を結合させた断面を積層していく。   Whether or not to discharge the binding liquid from the binding liquid supply head 32 can be easily determined based on the cross-section data supplied from the cross-section data generation unit 42. For example, as illustrated in FIG. 3A, when the binding liquid supply head 32 is at a position where the cross section to be formed does not exist, the binding liquid is not discharged. Further, as illustrated in FIG. 3B, when the binding liquid supply head 32 is at a position where the cross section to be formed exists, the binding liquid is discharged toward the powder layer. Whether or not there is a cross section to be formed can be immediately determined based on the cross section data received from the cross section data generation unit 42. Further, as shown in FIG. 3B, when the binding liquid is discharged and the cross section is formed, a powder layer is formed, and when the binding liquid is discharged to the powder layer, the binding liquid is As it soaks in and reaches the previously formed cross-section and hardens, the newly formed cross-section is joined together with the lower cross-section. In this way, for a portion of the three-dimensional object that does not include a transparent portion, a powder layer is formed, and a bonding liquid is discharged according to the cross-sectional data, thereby laminating the cross-section in which the powders are bonded together. .

一方、断面データ生成部42から受け取った断面データに透明部分が含まれていた場合(例えば、図2(b)に示した断面位置Bでの断面データの場合)には、次のようにして、三次元物体の断面を形成する。   On the other hand, when the transparent data is included in the cross-section data received from the cross-section data generator 42 (for example, in the case of the cross-section data at the cross-section position B shown in FIG. 2B), the following is performed. , Forming a cross section of a three-dimensional object.

図4は、透明部分が含まれている位置での三次元物体の断面を、断面データに従って形成する様子を概念的に示した説明図である。透明部分を含んだ断面を形成する場合でも、粉体層形成部20を紙面上で左から右方向(プラスのX方向)に移動させることによって、一旦は粉体層を形成する。しかし、断面データで透明部分と指定されている箇所については、吸引ポンプ28を用いて粉体を吸引することにより、粉体層を除去してしまう。   FIG. 4 is an explanatory diagram conceptually showing a state in which a cross section of a three-dimensional object at a position including a transparent portion is formed according to cross section data. Even when a cross-section including a transparent portion is formed, the powder layer is formed once by moving the powder layer forming unit 20 from the left to the right (plus X direction) on the paper surface. However, the powder layer is removed by sucking the powder using the suction pump 28 at the portion designated as the transparent portion in the cross-sectional data.

図4(a)には、粉体層を形成した後、吸引ポンプ28を用いて粉体を吸引することにより、粉体層を除去している様子が概念的に示されている。次いで、粉体層を除去した部分には、硬化液供給ヘッド36から硬化液を吐出し、結合液供給ヘッド32からは結合液を吐出する。図4(b)には、粉体層を除去した箇所に、硬化液供給ヘッド36から硬化液を吐出するとともに、結合液供給ヘッド32からは結合液を吐出している様子が概念的に示されている。前述したように、硬化液には重合開始剤が含まれているので、吐出された結合液は重合して、その結果、結合液と硬化液との混合物が硬化した透明な固体層が形成される。図4では、このようにして粉体を用いずに、結合液および硬化液によって形成された透明な部分を、粗い斜線を付して表している。一方、不透明な断面を形成する部分については、図3を用いて説明した方法と同様にして結合液を吐出することにより、粉体同士を結合させて断面を形成する。断面データ生成部42から受け取った断面データに透明部分が含まれている場合には、このようにして透明部分の粉体層を除去した後、その部分には硬化液と結合液とを吐出して硬化させ、不透明な部分については結合液を吐出して粉体を結合させることによって断面を形成する。こうして形成した断面を積層することによって、透明な部分は粉体を用いずに三次元物体を造形することが可能となる。   FIG. 4A conceptually shows a state where the powder layer is removed by sucking the powder using the suction pump 28 after the powder layer is formed. Next, the curable liquid is discharged from the curable liquid supply head 36 to the portion from which the powder layer has been removed, and the binding liquid is discharged from the binding liquid supply head 32. FIG. 4B conceptually shows a state in which the curable liquid is discharged from the curable liquid supply head 36 and the binding liquid is discharged from the binding liquid supply head 32 to the portion from which the powder layer has been removed. Has been. As described above, since the curing liquid contains a polymerization initiator, the discharged bonding liquid is polymerized, and as a result, a transparent solid layer is formed by curing the mixture of the bonding liquid and the curing liquid. The In FIG. 4, the transparent portion formed by the binding liquid and the curable liquid without using the powder in this way is represented by rough diagonal lines. On the other hand, for the portion forming the opaque cross section, the cross section is formed by bonding the powders by discharging the binding liquid in the same manner as described with reference to FIG. In the case where the transparent data is included in the cross-sectional data received from the cross-sectional data generator 42, after removing the powder layer in the transparent part in this way, the curable liquid and the binding liquid are discharged to the part. The non-transparent part is formed by discharging the binding liquid and bonding the powder to form a cross section. By laminating the cross sections thus formed, it is possible to form a three-dimensional object without using powder in the transparent portion.

そして、断面データ生成部42で生成した全ての断面データについて、断面を形成して積層し終えたら、造形部10に積層された粉体層の中から造形物を取り出してやる。すると、結合液によって結合されていない粉体はこぼれ落ちてしまうので、粉体による断面を積層して形成された三次元物体(例えば、図3(a)に示すような物体)を得ることができる。また、透明部分の表面が平滑でない場合には、必要に応じて表面を研磨してやればよい。こうして得られた三次元物体は、透明な部分は粉体を用いず、結合液および硬化液のみを用いて造形されているので、十分な透明度を確保することが可能であり、また正確な屈折率を実現することが可能となる。   Then, for all the cross-section data generated by the cross-section data generation unit 42, when the cross-section is formed and stacked, the modeled object is taken out from the powder layer stacked on the modeling unit 10. Then, since the powder that is not bonded by the binding liquid spills out, it is possible to obtain a three-dimensional object (for example, an object as shown in FIG. 3A) formed by stacking cross sections of powder. . Moreover, what is necessary is just to grind the surface as needed, when the surface of a transparent part is not smooth. The three-dimensional object obtained in this way is shaped using only the binding liquid and the hardening liquid without using powder in the transparent part, so that it is possible to ensure sufficient transparency and accurate refraction. Rate can be realized.

もちろん、前述したように粉体には種々の材質の粉体を用いることが可能であり、透明な粉体を用いれば、透明な造形物を得ることも可能である。しかし、如何に透明な粉体を用いたとしても、あるいは粉体と結合液との組合せを調整しても、実現可能な透明度には限界があり、また、正確な屈折率を有する造形物を得ることはできなかった。以下では、この理由について説明する。   Of course, as described above, powders of various materials can be used for the powder, and if a transparent powder is used, a transparent shaped article can be obtained. However, no matter how transparent powder is used or the combination of the powder and the binding liquid is adjusted, there is a limit to the transparency that can be achieved, and a molded object having an accurate refractive index can be obtained. Couldn't get. Hereinafter, the reason will be described.

図5は、粉体同士が結合液によって結合している様子を概念的に示した説明図である。言うまでもなく、粉体層を形成している粉体は固体であり、粉体同士の間には隙間があるから、粉体層に結合液を供給すると、結合液は粉体間の隙間に染み込んでいく。そして、予め粉体の表面に塗布されていた重合開始剤と接触すると、結合液は重合して硬化し、その結果、粉体は硬化した結合液によって一体に結合される。しかし、個々の粉体と硬化した結合液との間には、境界面が残ってしまう。また、図5では、粉体が球形であるものとして表しているが、当然ながら粉体は球形ではなく複雑な表面形状を有している。このため、たとえ粉体および硬化した結合液の何れも透明であったとしても、粉体と結合液との境界面で光が乱反射するために白みを帯びてしまい、高い透明度を確保することは困難である。また、境界面で光が乱反射するために、正確な屈折率を実現することも困難である。図5では、粉体と結合液との境界面で光が反射する様子が、破線の矢印によって模式的に表されている。   FIG. 5 is an explanatory view conceptually showing a state in which the powders are bound together by the binding liquid. Needless to say, since the powder forming the powder layer is solid and there is a gap between the powders, when the binding liquid is supplied to the powder layer, the binding liquid penetrates into the gap between the powders. Go. Then, when it comes into contact with the polymerization initiator previously applied to the surface of the powder, the binding liquid is polymerized and cured, and as a result, the powder is integrally bonded by the cured binding liquid. However, a boundary surface remains between the individual powders and the cured binding liquid. Further, in FIG. 5, the powder is shown as having a spherical shape, but naturally, the powder has a complicated surface shape instead of a spherical shape. For this reason, even if both the powder and the cured binding liquid are transparent, light is diffusely reflected at the boundary surface between the powder and the binding liquid, so that it becomes white and ensures high transparency. It is difficult. In addition, since light is irregularly reflected at the boundary surface, it is difficult to realize an accurate refractive index. In FIG. 5, the manner in which light is reflected at the boundary surface between the powder and the binding liquid is schematically represented by broken-line arrows.

もちろん、粉体の材質と結合液との組合せを調整することで境界面を目立たなくすることは可能であり、これにより透明度を向上させることも可能である。しかし、境界面を完全に無くすことは不可能であり、加えて、造形物の内部には無数の境界面が存在しているため、透明度の向上にも限界がある。また、内部に無数の境界面が存在している以上、正確な屈折率を得ることも困難である。   Of course, it is possible to make the boundary surface inconspicuous by adjusting the combination of the material of the powder and the binding liquid, thereby improving the transparency. However, it is impossible to completely eliminate the boundary surface, and in addition, since there are innumerable boundary surfaces inside the modeled object, there is a limit to improving the transparency. In addition, it is difficult to obtain an accurate refractive index as long as there are innumerable boundary surfaces inside.

これに対して、本実施例の三次元造形装置100では、硬化液と結合液とを混合することによって硬化させている。硬化液も結合液も液体であるため、明確な境界は発生せず、従って造形物の内部で光が乱反射することもない。このため、光学部品としても使用できる程度の十分な透明度を実現することが可能となる。また、結合液および、場合によっては硬化液を適切に選択することで、造形物に所望の屈折率を付与することも可能となる。   On the other hand, in the three-dimensional modeling apparatus 100 of the present embodiment, curing is performed by mixing the curing liquid and the binding liquid. Since both the curable liquid and the binding liquid are liquid, no clear boundary is generated, and therefore, light is not irregularly reflected inside the molded article. For this reason, it becomes possible to realize sufficient transparency that can be used as an optical component. Moreover, it becomes possible to give a desired refractive index to a molded article by appropriately selecting the binding liquid and, in some cases, the curing liquid.

C.変形例:
上述した本実施例の三次元造形装置100には、種々の変形例が存在している。以下では、これら変形例について簡単に説明する。
C. Variation:
Various modifications exist in the three-dimensional modeling apparatus 100 of the present embodiment described above. Hereinafter, these modified examples will be briefly described.

C−1.第1の変形例:
上述した実施例では、粉体層を形成後、透明な部分の粉体層を除去した後、結合液、あるいは硬化液を吐出して、三次元物体の断面を形成するものとして説明した。しかし、粉体層を形成後、透明な部分の粉体層を除去する前に、除去しようとする部分の周囲に結合液を吐出して粉体を固めた後、透明部分の粉体層を除去することとしても良い。
C-1. First modification:
In the above-described embodiments, the powder layer is formed, the transparent portion of the powder layer is removed, and then the binding liquid or the curing liquid is discharged to form the cross section of the three-dimensional object. However, after forming the powder layer, before removing the powder layer in the transparent part, after discharging the binding liquid around the part to be removed and solidifying the powder, the powder layer in the transparent part is It may be removed.

図6には、こうした第1の変形例の方法によって、透明部分を含んだ断面を形成する様子が示されている。前述した図4と同様に、粗い斜線を付した部分は三次元物体の透明な部分を表しており、細かい斜線を付した部分は不透明な部分を表している。第1の変形例においても、先ず初めは粉体層形成部20および結合液供給部30をプラスのX方向に移動させながら粉体層を形成する。しかし、透明部分の粉体層を除去する前に、結合液を吐出して不透明部分の粉体を結合させる。また、このとき、透明部分の周囲にも結合液を吐出して粉体を結合させておく。図6(a)は、粉体層形成部20および結合液供給部30をプラスのX方向に移動させながら粉体層を形成するとともに、結合液を吐出して粉体を結合させている様子を表している。   FIG. 6 shows a state in which a cross section including a transparent portion is formed by the method of the first modified example. Similar to FIG. 4 described above, a portion with a rough oblique line represents a transparent portion of the three-dimensional object, and a portion with a fine oblique line represents an opaque portion. Also in the first modification, first, the powder layer is formed while moving the powder layer forming unit 20 and the binding liquid supplying unit 30 in the positive X direction. However, before removing the powder layer in the transparent portion, the binding liquid is discharged to bind the powder in the opaque portion. At this time, the binding liquid is also discharged around the transparent portion to bond the powder. FIG. 6A shows a state in which a powder layer is formed while moving the powder layer forming unit 20 and the binding liquid supply unit 30 in the plus X direction, and the powder is bonded by discharging the binding liquid. Represents.

こうして結合液を吐出して粉体層を結合したら、粉体層形成部20および結合液供給部30をマイナスのX方向に移動させて初期位置に戻した後、再びプラスのX方向に移動させる。図6(b)には、結合液を吐出して硬化させた粉体層の上を、再びプラスのX方向に、粉体層形成部20および結合液供給部30を移動させている様子を表している。そして、2回目に移動する際には、吸引ポンプ28を作動させて透明部分の粉体層を除去するとともに、粉体層を除去した部分に、結合液供給ヘッド32および硬化液供給ヘッド36からそれぞれ結合液および硬化液を吐出して、結合液および硬化液の混合物による透明な硬化層を形成する。図6(c)には、透明部分の粉体層を吸引ポンプ28によって除去するとともに、結合液供給ヘッド32および硬化液供給ヘッド36から結合液および硬化液を吐出して、透明な硬化層を形成している様子が概念的に示されている。   After discharging the binding liquid and combining the powder layers, the powder layer forming unit 20 and the binding liquid supply unit 30 are moved in the negative X direction to return to the initial positions and then moved again in the positive X direction. . FIG. 6B shows a state in which the powder layer forming unit 20 and the binding solution supply unit 30 are moved again in the positive X direction on the powder layer that has been discharged and cured by the binding solution. Represents. When moving the second time, the suction pump 28 is operated to remove the powder layer of the transparent portion, and the portion from which the powder layer has been removed is transferred from the binding liquid supply head 32 and the curable liquid supply head 36. Each of the binding liquid and the curable liquid is discharged to form a transparent cured layer made of a mixture of the binding liquid and the curable liquid. 6C, the transparent powder layer is removed by the suction pump 28, and the binding liquid and the hardening liquid are discharged from the binding liquid supply head 32 and the hardening liquid supply head 36, so that the transparent hardening layer is formed. The state of formation is conceptually shown.

尚、粉体層を形成した上を、粉体層形成部20を移動させる場合には、粉体層の形成時とは伸展ローラ26を逆方向に回転させながら移動させても良い。例えば、図6(a)では、粉体層を形成しながら移動しているので、伸展ローラ26は移動方向とは逆方向(図面上では反時計方向)に回転させながら移動させるのに対して、粉体層が形成された上を移動する場合には、図6(b)あるいは図(c)に示すように、移動方向と順方向(図面上では時計方向)に伸展ローラ26を回転させながら移動させても良い。このとき、伸展ローラ26は自由に回転するようにしても良いし、あるいは、伸展ローラ26の表面と粉体層との間に速度差が生じないように、粉体層形成部20の移動速度に合わせて伸展ローラ26を回転させても良い。こうすれば、既に形成した粉体層の表面を、伸展ローラ26によって荒らす虞がなく、逆に伸展ローラ26で再度整えることにより、厚さが均一でな滑らかな表面の粉体層を得ることが可能となる。   In addition, when the powder layer forming unit 20 is moved after the powder layer is formed, it may be moved while rotating the extension roller 26 in the opposite direction to that at the time of forming the powder layer. For example, in FIG. 6A, since the powder roller is moving while being formed, the extension roller 26 is moved while being rotated in a direction opposite to the moving direction (counterclockwise in the drawing). When moving on the powder layer formed, as shown in FIG. 6B or FIG. 6C, the extension roller 26 is rotated in the moving direction and the forward direction (clockwise in the drawing). It may be moved while. At this time, the extension roller 26 may be freely rotated, or the moving speed of the powder layer forming unit 20 is set so that no speed difference is generated between the surface of the extension roller 26 and the powder layer. The extension roller 26 may be rotated according to the above. By doing so, there is no risk of roughening the surface of the powder layer that has already been formed by the extension roller 26, and conversely, the powder layer having a uniform thickness is obtained by re-adjusting with the extension roller 26. Is possible.

以上のような第1の変形例の方法によっても、三次元物体の透明な部分は、粉体を用いずに結合液および硬化液を硬化させて形成することが出来るので、透明な部分に高い透明度を付与することが可能となり、また、結合液や硬化液などを適切に選択することで、正確な屈折率を付与することも可能となる。加えて、第1の変形例においては、透明部分の周囲を結合液で硬化させてから粉体層を除去しているので、透明部分の輪郭近傍でも粉体を完全に除去することができる。その結果、透明部分の全範囲に亘って、高い透明度を確保することが可能となり、また正確な屈折率を付与することも可能となる。   Also by the method of the first modification as described above, the transparent portion of the three-dimensional object can be formed by curing the binding liquid and the curable liquid without using powder, so that the transparent portion is high. Transparency can be imparted, and an accurate refractive index can be imparted by appropriately selecting a binding liquid, a curing liquid, or the like. In addition, in the first modified example, since the powder layer is removed after the periphery of the transparent portion is cured with the binding liquid, the powder can be completely removed even near the contour of the transparent portion. As a result, high transparency can be secured over the entire range of the transparent portion, and an accurate refractive index can be imparted.

C−2.第2の変形例:
上述した実施例では、重合開始剤と接触することによって重合する結合液を用いるものとして説明したが、いわゆる光硬化樹脂を主成分とする結合液を用いることも可能である。尚、以下では、光硬化樹脂を主成分とする結合液を、光硬化液と称するものとする。光硬化液も、前述した結合液と同様に、モノマーや、数個のモノマーが重合したオリゴマーを主成分とするが、光硬化液のモノマーやオリゴマーは、特定の波長の光(代表的には紫外光)が照射されると重合を開始するようになっている。結合液の代わりに光硬化液を用いれば、結合液および硬化液の2種類の液体の代わりに、光硬化液を用いて透明部分を造形することが可能となる。
C-2. Second modification:
In the above-described embodiments, the bonding liquid that is polymerized by contact with the polymerization initiator has been described. However, it is also possible to use a bonding liquid mainly composed of a so-called photo-curing resin. In the following, a binding liquid mainly composed of a photo-curing resin is referred to as a photo-curing liquid. Similar to the above-described binding liquid, the photo-curing liquid is mainly composed of a monomer or an oligomer in which several monomers are polymerized, but the monomer or oligomer of the photo-curing liquid contains light of a specific wavelength (typically Polymerization starts when irradiated with (ultraviolet light). If a photo-curing liquid is used instead of the binding liquid, a transparent portion can be formed using the photo-curing liquid instead of the two kinds of liquids, that is, the binding liquid and the curing liquid.

図7は、第2の変形例によって三次元物体を造形する様子を概念的に示した説明図である。第2の変形例では、結合液供給ヘッド32や硬化液供給ヘッド36、結合液収容部34、硬化液収容部38は搭載されておらず、その代わりに、光硬化液を吐出する光硬化液吐出ヘッド33、光硬化液を収容する光硬化液収容部35、および光硬化液を硬化させるために紫外光を照射する光照射部50が搭載されている。第2の変形例においても、三次元物体の断面を形成するにあたっては、先ず初めに粉体層を形成する。そして、不透明な断面部分には光硬化液吐出ヘッド33から光硬化液を吐出する。すると、吐出された光硬化液は粉体層の粉体と粉体との間に染み込んでいくので、そこに光照射部50を用いて紫外光を照射して光硬化液を硬化させ、粉体同士を結合させる。図7(a)には、透明部分の粉体層を除去するとともに、不透明部分には光硬化液を吐出して、そこに紫外光を照射する様子が概念的に示されている。   FIG. 7 is an explanatory diagram conceptually showing a state in which a three-dimensional object is formed by the second modification. In the second modification, the binding liquid supply head 32, the curable liquid supply head 36, the binding liquid storage part 34, and the curable liquid storage part 38 are not mounted, and instead, a photo curable liquid that discharges a photo curable liquid. A discharge head 33, a photo-curing liquid container 35 that contains a photo-curing liquid, and a light irradiation unit 50 that radiates ultraviolet light to cure the photo-curing liquid are mounted. Also in the second modification, when forming a cross section of a three-dimensional object, a powder layer is first formed. Then, the photocuring liquid is ejected from the photocuring liquid ejection head 33 to the opaque cross section. Then, since the discharged photocuring liquid permeates between the powders of the powder layer, the light curing unit 50 is irradiated with ultraviolet light using the light irradiation unit 50 to cure the photocuring liquid. Join bodies together. FIG. 7A conceptually shows a state in which the powder layer in the transparent portion is removed and a photo-curing liquid is discharged to the opaque portion and irradiated with ultraviolet light.

次いで、粉体層を除去した部分に光硬化液吐出ヘッド33を移動させ、光硬化液を吐出して、そこに紫外光を照射して、光硬化液を硬化させる。図7(b)には、粉体層を除去した部分に光硬化液を吐出し、光硬化液による硬化層を形成している様子が概念的に示されている。こうすることにより、三次元物体の透明部分を、光硬化液のみを用いて造形することが可能となる。また、透明部分は単一の光硬化液のみを用いて形成することができるため、結合液および硬化液を混合して形成した透明部分よりも、より一層均一で且つ透明に造形することが可能となる。更に加えて、吐出する液体も光硬化液のみで良いので、液滴を吐出する機構も簡素なものとすることが可能となる。   Next, the photo-curing liquid discharge head 33 is moved to the portion from which the powder layer has been removed, the photo-curing liquid is discharged, and ultraviolet light is irradiated thereon to cure the photo-curing liquid. FIG. 7B conceptually shows a state in which a photo-curing liquid is discharged to a portion from which the powder layer has been removed to form a hardened layer using the photo-curing liquid. By doing so, it becomes possible to form the transparent portion of the three-dimensional object using only the photo-curing liquid. In addition, since the transparent part can be formed using only a single photo-curing liquid, it can be made more uniform and transparent than the transparent part formed by mixing the binding liquid and the curing liquid. It becomes. In addition, since only the photocuring liquid needs to be ejected, the mechanism for ejecting droplets can be simplified.

以上、本実施例の三次元造形装置100について説明したが、本発明は上記すべての実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。   Although the three-dimensional modeling apparatus 100 of the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to all the embodiments described above, and can be implemented in various modes without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上述した実施例では、三次元物体の内部に透明な部分が設けられているものとして説明したが、透明な部分は必ずしも物体の内部に設けられている必要はなく、例えば、物体の表面に透明な部分が設けられているようにしても良い。このような場合でも、物体表面を、粉体を用いずに形成しておけば、粉体を用いて形成するよりも均質に且つ緻密に形成することができるので、表面が綺麗に仕上がった高級感のある三次元物体を造形することが可能となる。   For example, in the above-described embodiments, the description has been given on the assumption that the transparent portion is provided inside the three-dimensional object. However, the transparent portion is not necessarily provided inside the object, for example, the surface of the object. A transparent portion may be provided. Even in such a case, if the object surface is formed without using powder, it can be formed more homogeneously and densely than using powder, so the surface has a fine finish. It is possible to form a three-dimensional object with a feeling.

本実施例の三次元造形装置の大まかな構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the rough structure of the three-dimensional modeling apparatus of a present Example. 造形しようとする三次元物体の形状データから各断面での断面データを生成する様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed a mode that the cross-sectional data in each cross-section were produced | generated from the shape data of the three-dimensional object to be modeled. 透明部分が含まれていない位置での断面部材を断面データに従って形成する様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed a mode that the cross-section member in the position where the transparent part is not included was formed according to cross-section data. 透明部分が含まれている位置での断面部材を断面データに従って形成する様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed a mode that the cross-sectional member in the position where the transparent part was contained was formed according to cross-sectional data. 粉体同士が結合液によって結合している様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed a mode that powder was couple | bonded with the coupling | bonding liquid. 第1の変形例の方法によって透明部分を含んだ断面部材を形成する様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed a mode that the cross-sectional member containing a transparent part was formed by the method of a 1st modification. 第2の変形例によって透明部分を含んだ断面部材を形成する様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed a mode that the cross-sectional member containing a transparent part was formed by the 2nd modification.

符号の説明Explanation of symbols

10…造形部、 12…枠体、 14…底面部、 16…底面駆動部、
20…粉体層形成部、 22…ホッパー、 24…粉体供給ローラ、
26…伸展ローラ、 28…吸引ポンプ、 30…結合液供給部、
32…結合液供給ヘッド、 33…光硬化液吐出ヘッド、
34…結合液収容部、 35…光硬化液収容部、 36…硬化液供給ヘッド、
38…硬化液収容部、 40…演算処理部、 42…断面データ生成部、
44…制御部、 50…光照射部、 100…三次元造形装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Modeling part, 12 ... Frame, 14 ... Bottom face part, 16 ... Bottom face drive part,
20 ... powder layer forming part, 22 ... hopper, 24 ... powder supply roller,
26 ... Extension roller 28 ... Suction pump 30 ... Binding liquid supply unit,
32 ... Binding liquid supply head, 33 ... Photo-curing liquid discharge head,
34 ... Binding liquid storage part, 35 ... Photocuring liquid storage part, 36 ... Curing liquid supply head,
38 ... Curing liquid storage unit, 40 ... Calculation processing unit, 42 ... Cross section data generation unit,
44 ... Control unit, 50 ... Light irradiation unit, 100 ... Three-dimensional modeling apparatus

Claims (6)

粉体を結合液で互いに結合させることによって、三次元物体を造形する三次元造形装置であって、
透明な部分を有する三次元物体の形状データを記憶している形状データ記憶手段と、
前記三次元物体を複数の断面で層状に切断したときに各層で得られる断面データを生成する断面データ生成手段と、
前記粉体を略均一な厚さに敷き詰めて粉体層を形成するとともに、前記結合液を前記断面データに従って該粉体層に供給することにより、前記三次元物体の一層分の断面形状に相当する断面部材を形成する断面部材形成手段と、
前記断面部材が形成された粉体層の上に新たな粉体層を形成し、該新たな粉体層に前記断面データに従って前記結合液を供給することによって、新たな断面部材を形成するとともに該新たな断面部材を先に形成された断面部材の上に順次積層することで、前記三次元物体を造形する三次元物体造形手段と
を備え、
前記断面部材形成手段は、前記断面部材を形成するに際して、前記断面データに基づいて透明と判断された部分については、前記粉体層の代わりに、前記結合液と該結合液を硬化させる硬化液とを供給して該結合液を硬化させることにより、該断面部材を形成する手段である三次元造形装置。
A three-dimensional modeling apparatus that models a three-dimensional object by bonding powders together with a binding liquid,
Shape data storage means for storing shape data of a three-dimensional object having a transparent portion;
Cross-sectional data generating means for generating cross-sectional data obtained in each layer when the three-dimensional object is cut into layers in a plurality of cross sections;
The powder is spread to a substantially uniform thickness to form a powder layer, and the binding liquid is supplied to the powder layer according to the cross-sectional data, thereby corresponding to the cross-sectional shape of one layer of the three-dimensional object. Cross-sectional member forming means for forming a cross-sectional member to be
A new powder layer is formed on the powder layer on which the cross-sectional member is formed, and a new cross-sectional member is formed by supplying the binding liquid to the new powder layer according to the cross-sectional data. 3D object modeling means for modeling the 3D object by sequentially laminating the new cross-sectional member on the previously formed cross-sectional member,
The cross-section member forming means, when forming the cross-section member, for the portion determined to be transparent based on the cross-section data, instead of the powder layer, the binding liquid and a hardening liquid that cures the binding liquid Is a means for forming the cross-sectional member by curing the binding liquid.
請求項1に記載の三次元造形装置であって、
前記断面部材形成手段は、前記粉体層を形成後、前記断面データに基づいて透明と判断された部分に形成された粉体層を除去した後、該除去した部分に前記結合液および前記硬化液を供給することによって、前記断面部材を形成する手段である三次元造形装置。
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1,
The cross-section member forming means, after forming the powder layer, removing the powder layer formed in a portion determined to be transparent based on the cross-sectional data, and then removing the binding liquid and the curing in the removed portion. A three-dimensional modeling apparatus which is means for forming the cross-sectional member by supplying a liquid.
請求項2に記載の三次元造形装置であって、
前記断面部材形成手段は、前記断面データに基づいて透明と判断された部分の前記粉体層を除去するに先立って、除去する部分の周囲に前記結合液を供給した後、該粉体層を除去する手段である三次元造形装置。
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 2,
Prior to removing the portion of the powder layer determined to be transparent based on the cross-sectional data, the cross-section member forming means supplies the binding liquid around the portion to be removed, and then removes the powder layer. A three-dimensional modeling apparatus that is a means for removing.
粉体による造形物に、光が照射されることによって硬化する光硬化液を供給した後、光を照射して粉体同士を互いに結合させることにより、三次元物体を造形する三次元造形装置であって、
透明な部分を有する三次元物体の形状データを記憶している形状データ記憶手段と、
前記三次元物体を複数の断面で層状に切断したときに各層で得られる断面データを生成する断面データ生成手段と、
前記粉体を略均一な厚さに敷き詰めて粉体層を形成するとともに、前記光硬化液を前記断面データに従って該粉体層に供給した後、光を照射して硬化させることにより、前記三次元物体の一層分の断面形状に相当する断面部材を形成する断面部材形成手段と、
前記断面部材が形成された粉体層の上に新たな粉体層を形成し、該新たな粉体層に前記断面データに従って前記光硬化液を供給して硬化させることによって、新たな断面部材を形成するとともに該新たな断面部材を先に形成された断面部材の上に順次積層することで、前記三次元物体を造形する三次元物体造形手段と
を備え、
前記断面部材形成手段は、前記断面部材を形成するに際して、前記断面データに基づいて透明と判断された部分については、前記粉体層の代わりに前記光硬化液を供給して、該光硬化液に光を照射して硬化させることによって、該断面部材を形成する手段である三次元造形装置。
A three-dimensional modeling device that forms a three-dimensional object by supplying a light curable liquid that cures when irradiated with light to a modeled object by powder, and then irradiating light to bond the powders together. There,
Shape data storage means for storing shape data of a three-dimensional object having a transparent portion;
Cross-sectional data generating means for generating cross-sectional data obtained in each layer when the three-dimensional object is cut into layers in a plurality of cross sections;
The powder is spread to a substantially uniform thickness to form a powder layer, and the photo-curing liquid is supplied to the powder layer in accordance with the cross-sectional data, and then cured by irradiation with light, whereby the tertiary A cross-section member forming means for forming a cross-section member corresponding to the cross-sectional shape of one layer of the original object;
A new cross-sectional member is formed by forming a new powder layer on the powder layer on which the cross-sectional member is formed, supplying the photo-curing liquid to the new powder layer according to the cross-sectional data, and curing it. A three-dimensional object modeling means for modeling the three-dimensional object by sequentially laminating the new cross-sectional member on the previously formed cross-sectional member, and
The cross-section member forming means supplies the photo-curing liquid instead of the powder layer to the photo-curing liquid for the portion determined to be transparent based on the cross-section data when forming the cross-section member. A three-dimensional modeling apparatus, which is a means for forming the cross-sectional member by irradiating with light and curing.
粉体を結合液で互いに結合させることによって、三次元物体を造形する三次元造形方法であって、
透明な部分を有する三次元物体の形状データを記憶している形状データ記憶工程と、
前記三次元物体を複数の断面で層状に切断したときに各層で得られる断面データを生成する断面データ生成工程と、
前記粉体を略均一な厚さに敷き詰めて粉体層を形成するとともに、前記結合液を前記断面データに従って該粉体層に供給することにより、前記三次元物体の一層分の断面形状に相当する断面部材を形成する断面部材形成工程と、
前記断面部材が形成された粉体層の上に新たな粉体層を形成し、該新たな粉体層に前記断面データに従って前記結合液を供給することによって、新たな断面部材を形成するとともに該新たな断面部材を先に形成された断面部材の上に順次積層することで、前記三次元物体を造形する三次元物体造形工程と
を備え、
前記断面部材形成工程は、前記断面部材を形成するに際して、前記断面データに基づいて透明と判断された部分については、前記粉体層の代わりに、前記結合液と該結合液を硬化させる硬化液とを供給して該結合液を硬化させることにより、該断面部材を形成する工程である三次元造形方法。
A three-dimensional modeling method for modeling a three-dimensional object by bonding powders together with a binding liquid,
A shape data storage step storing shape data of a three-dimensional object having a transparent portion;
A cross-section data generation step for generating cross-section data obtained in each layer when the three-dimensional object is cut into layers in a plurality of cross sections;
The powder is spread to a substantially uniform thickness to form a powder layer, and the binding liquid is supplied to the powder layer according to the cross-sectional data, thereby corresponding to the cross-sectional shape of one layer of the three-dimensional object. A cross-section member forming step for forming a cross-section member to be performed;
A new powder layer is formed on the powder layer on which the cross-sectional member is formed, and a new cross-sectional member is formed by supplying the binding liquid to the new powder layer according to the cross-sectional data. A three-dimensional object modeling step of modeling the three-dimensional object by sequentially laminating the new cross-sectional member on the previously formed cross-sectional member,
In the cross-section member forming step, when forming the cross-section member, for the portion determined to be transparent based on the cross-section data, instead of the powder layer, the binding liquid and a curable liquid for curing the binding liquid Is a step of forming the cross-sectional member by curing the binding liquid.
粉体による造形物に、光が照射されることによって硬化する光硬化液を供給した後、光を照射して粉体同士を互いに結合させることにより、三次元物体を造形する三次元造形方法であって、
透明な部分を有する三次元物体の形状データを記憶している形状データ記憶工程と、
前記三次元物体を複数の断面で層状に切断したときに各層で得られる断面データを生成する断面データ生成工程と、
前記粉体を略均一な厚さに敷き詰めて粉体層を形成するとともに、前記光硬化液を前記断面データに従って該粉体層に供給した後、光を照射して硬化させることにより、前記三次元物体の一層分の断面形状に相当する断面部材を形成する断面部材形成工程と、
前記断面部材が形成された粉体層の上に新たな粉体層を形成し、該新たな粉体層に前記断面データに従って前記光硬化液を供給して硬化させることによって、新たな断面部材を形成するとともに該新たな断面部材を先に形成された断面部材の上に順次積層することで、前記三次元物体を造形する三次元物体造形工程と
を備え、
前記断面部材形成工程は、前記断面部材を形成するに際して、前記断面データに基づいて透明と判断された部分については、前記粉体層の代わりに前記光硬化液を供給して、該光硬化液に光を照射して硬化させることによって、該断面部材を形成する工程である三次元造形方法。
A three-dimensional modeling method that forms a three-dimensional object by supplying a light curable liquid that cures when irradiated with light to a modeled object with powder, and then irradiating light to bond the powders together. There,
A shape data storage step storing shape data of a three-dimensional object having a transparent portion;
A cross-section data generation step for generating cross-section data obtained in each layer when the three-dimensional object is cut into layers in a plurality of cross sections;
The powder is spread to a substantially uniform thickness to form a powder layer, and the photo-curing liquid is supplied to the powder layer in accordance with the cross-sectional data, and then cured by irradiation with light, whereby the tertiary A cross-section member forming step of forming a cross-section member corresponding to the cross-sectional shape of one layer of the original object;
A new cross-sectional member is formed by forming a new powder layer on the powder layer on which the cross-sectional member is formed, supplying the photo-curing liquid to the new powder layer according to the cross-sectional data, and curing it. Forming a three-dimensional object by sequentially laminating the new cross-sectional member on the previously formed cross-sectional member, and forming a three-dimensional object,
In the cross-section member forming step, when forming the cross-section member, the photo-curing liquid is supplied instead of the powder layer for a portion determined to be transparent based on the cross-section data. A three-dimensional modeling method, which is a step of forming the cross-sectional member by irradiating light to light and curing.
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