JP6660817B2 - Three-dimensional object molding method - Google Patents
Three-dimensional object molding method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6660817B2 JP6660817B2 JP2016116270A JP2016116270A JP6660817B2 JP 6660817 B2 JP6660817 B2 JP 6660817B2 JP 2016116270 A JP2016116270 A JP 2016116270A JP 2016116270 A JP2016116270 A JP 2016116270A JP 6660817 B2 JP6660817 B2 JP 6660817B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dimensional object
- solid
- curable resin
- void
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 46
- 238000000465 moulding Methods 0.000 title claims description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 86
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 70
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 70
- 239000011800 void material Substances 0.000 claims description 52
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims description 28
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 26
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000007799 cork Substances 0.000 claims description 3
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 3
- 210000002784 stomach Anatomy 0.000 claims 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 7
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 3
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Description
本発明は、積層造形法により立体物を造形する立体物造形方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional object forming method for forming a three-dimensional object by an additive manufacturing method.
近年、3次元形状の立体物を造形する3Dプリンタが様々な用途に用いられている。3Dプリンタは、多数の層を順に形成して積み重ねていくことにより製作対象の立体物を製作する。各層の形成は、製作対象の立体物の3次元形状を表わす3次元形状データと表面の着色データに基づいて行われる。 2. Description of the Related Art In recent years, 3D printers that form a three-dimensional three-dimensional object have been used for various purposes. The 3D printer manufactures a three-dimensional object to be manufactured by sequentially forming and stacking a number of layers. The formation of each layer is performed based on three-dimensional shape data representing the three-dimensional shape of a three-dimensional object to be manufactured and coloring data of the surface.
立体物の表面は色や文字、細部形状があって品質上で重要であるが、内部は容積を埋める程度の機能であるにもかかわらず、高価な造形材料を多量に消費するという問題がある。また、立体物の使用寿命を終えた際には、廃棄物として環境面での問題がある。 Although the surface of the three-dimensional object has color, text, and detailed shape and is important in quality, the interior has a function of filling the volume, but there is a problem that a large amount of expensive modeling material is consumed . Further, when the service life of the three-dimensional object is over, there is an environmental problem as waste.
立体物の材料の強度が低い場合には、立体物が破損するおそれがあった。例えば、立体物に細長く延びる部分が存在する場合には、当該部分は、強度(曲げ強さ)が低く破断しやすい。特許文献1に記載された発明では、立体物の外表面の開口から内部に延びる補強穴に補強材を設けることによって、このような強度不足の問題を解決している。立体物が小さい場合には強度が低くても著しい問題は生じないが、立体物が大きくなるにしたがって重量が増えるため、大きい立体物では強度の問題は深刻である。 When the strength of the material of the three-dimensional object is low, the three-dimensional object may be damaged. For example, when a three-dimensional object has an elongated portion, the portion has low strength (bending strength) and is easily broken. In the invention described in Patent Document 1, such a problem of insufficient strength is solved by providing a reinforcing material in a reinforcing hole extending inward from an opening on the outer surface of the three-dimensional object. When the three-dimensional object is small, no significant problem occurs even if the strength is low. However, since the weight increases as the three-dimensional object increases, the problem of the strength is serious for a large three-dimensional object.
本発明は、上記背景に鑑み、立体物の内部に空所を形成し、空所に固形物をはめ込むことで、造形材料の消費を減らすことができる造形方法を提供することを目的とする。 In view of the above background, an object of the present invention is to provide a molding method capable of reducing the consumption of a molding material by forming a void inside a three-dimensional object and fitting a solid substance into the void.
本発明の立体物造形方法は、硬化性樹脂を用い、積層造形法により立体物を造形する立体物造形方法であって、前記硬化性樹脂を積層して、内部に空所を形成しつつ前記立体物の外部の形状を造形する第1の工程と、前記空所に固形物をはめ込み、当該固形物の上にさらに前記硬化性樹脂を積層する第2の工程と、を1回または複数回行う。 The three-dimensional object forming method of the present invention is a three-dimensional object forming method of forming a three-dimensional object by a lamination molding method, using a curable resin, and laminating the curable resin, while forming a void inside, One or more times of a first step of shaping the external shape of the three-dimensional object, and a second step of fitting a solid into the space and further laminating the curable resin on the solid. Do.
このように立体物の内部に空所を形成し、固定物をはめ込むことにより、造形材料の消費を減らすことができる。また、立体物の内部に形成した空所は、その上部を硬化性樹脂で閉じる必要があるので、空所の内壁の少なくとも一部はオーバーハングの形状となるが、固形物を土台として樹脂を積層することで、オーバーハングを避けることができる。 By forming a space inside the three-dimensional object and fitting the fixed object in this way, the consumption of the modeling material can be reduced. In addition, since the upper part of the void formed inside the three-dimensional object needs to be closed with a curable resin, at least a part of the inner wall of the void has an overhang shape, but the solid material is used as a base and the resin is formed. By stacking, overhang can be avoided.
本発明の立体物造形方法は、前記第2の工程では、前記硬化性樹脂より比重が小さい固形物をはめ込んでもよい。 In the three-dimensional object forming method of the present invention, in the second step, a solid having a specific gravity smaller than that of the curable resin may be fitted.
このように立体物の内部に形成された空所に、硬化性樹脂より比重の小さい固定物をはめ込むことにより、立体物の軽量化を図れる。 By fitting the fixed object having a smaller specific gravity than the curable resin into the space formed inside the three-dimensional object in this way, the weight of the three-dimensional object can be reduced.
本発明の立体物造形方法は、前記第2の工程において、前記空所の深さよりも低い固形物をはめ込んでもよい。 In the three-dimensional object forming method of the present invention, in the second step, a solid object lower than the depth of the void may be fitted.
この構成により、固形物が空所から突出せず、硬化性樹脂の積層面を平坦化する平坦化ローラとの衝突を回避できる。 With this configuration, the solid does not protrude from the void, and it is possible to avoid collision with the flattening roller that flattens the lamination surface of the curable resin.
本発明の立体物造形方法は、前記第2の工程において、前記空所を形成する層の上面と前記固形物の上に、積層面が平坦になるまで複数層の前記硬化性樹脂を積層してもよい。 The three-dimensional object modeling method according to the present invention is characterized in that, in the second step, a plurality of layers of the curable resin are laminated on the upper surface of the layer forming the void and on the solid material until the laminated surface becomes flat. You may.
この構成により、空所を形成している層の上面と固形物との段差をなくすことができる。 With this configuration, a step between the upper surface of the layer forming the void and the solid can be eliminated.
本発明の立体物造形方法は、前記第1の工程において、上に行くにしたがって径が大きくなる空所を形成してもよい。この構成により、空所の内壁を形成しやすく、かつ、空所に固形物をはめ込みやすい。 In the three-dimensional object forming method of the present invention, in the first step, a void whose diameter increases as going upward may be formed. With this configuration, it is easy to form the inner wall of the cavity, and it is easy to fit solid matter into the cavity.
本発明の立体物造形方法において、前記固形物は、発泡性樹脂、スポンジ、木材、コルクまたはゴム、あるいはこれらの組合せ物であってもよい。この構成により、立体物を軽く、安価に造形することができる。 In the three-dimensional object forming method of the present invention, the solid may be a foamable resin, sponge, wood, cork, rubber, or a combination thereof. With this configuration, a three-dimensional object can be formed lightly and inexpensively.
本発明の立体物造形方法において、前記第2の工程は、電子回路が形成された基板を、前記電子回路が形成された面を前記空所に対向させて設置し、前記基板の上にさらに前記硬化性樹脂を積層してもよい。この構成により、立体物を光らせたり、動かしたり、また、立体物から音声を出したりする等の制御を行うことが可能となる。 In the three-dimensional object forming method of the present invention, in the second step, the substrate on which the electronic circuit is formed is placed with the surface on which the electronic circuit is formed facing the space, and the substrate is further placed on the substrate. The curable resin may be laminated. With this configuration, it is possible to perform control such as illuminating and moving the three-dimensional object, and outputting sound from the three-dimensional object.
本発明の立体物造形方法は、前記立体物の下方の領域で前記第2の工程を行うときに、前記硬化性樹脂より比重が大きい固形物をはめ込んでもよい。この構成により、立体物の重心を下方にして、安定して載置することができる。 In the three-dimensional object forming method of the present invention, when performing the second step in a region below the three-dimensional object, a solid having a specific gravity greater than that of the curable resin may be fitted. With this configuration, the three-dimensional object can be stably placed with the center of gravity downward.
本発明は、立体物の内部に固形物を入れることで、硬化性樹脂の減量化を図ることができる。 The present invention can reduce the amount of the curable resin by putting a solid substance inside the three-dimensional object.
以下、本発明の実施の形態の立体物造形方法について、図面を参照しながら説明する。
図1(a)は、本実施の形態の立体物造形方法によって造形される立体物30の一例を示す図、図1(b)は、図1(a)に示す立体物の断面図である。図1(a)に示す立体物30は、台座の上に止まっている鳥であるが、鳥の脚が細い。このため鳥の重量が重いと、脚の部分が折れてしまうおそれがある。
Hereinafter, a three-dimensional object forming method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a diagram illustrating an example of a three-
本実施の形態の立体物造形方法で造形される立体物の一例である鳥は、図1(b)に示すように、内部に固形物32が入っている。この固形物32は、硬化性樹脂よりも比重が軽く、立体物である鳥の軽量化を図っている。例えば、前記硬化性樹脂の比重が1前後であるのに対して、固形物32をポリエチレンの発泡体で0.1程度の比重のものを使用すれば内部重量を1/10程度にすることができる。
A bird, which is an example of a three-dimensional object formed by the three-dimensional object forming method according to the present embodiment, has a
なお、台座にも固形物32aが入っているが、この固形物32aは硬化性樹脂よりも比重が重い。これにより、立体物の重心を下げ、この立体物を安定して置くことができる。固形物32aは、例えば比重が7.8程度のステンレス製のブロックを使用することで、錆びることがなく好適である。
Although the solid 32a is also contained in the pedestal, the solid 32a has a higher specific gravity than the curable resin. Thereby, the center of gravity of the three-dimensional object can be lowered, and the three-dimensional object can be stably placed. The
図2は、立体物造形装置10の構成を示す図である。立体物造形装置10は、インクジェットヘッドから噴射した紫外線硬化樹脂を、紫外線で固めて積層するインクジェット方式の3Dプリンタである。立体物造形装置10は、吐出ユニット12、主走査駆動部14、造形台16、及び制御部18を備える。吐出ユニット12は、立体物30の材料となる液滴(インク滴)を吐出する部分である。なお、立体物造形装置10は、紫外線硬化樹脂を用いたものに限らず、インクジェットヘッドから高温状態で噴射し、常温に冷やして硬化させる熱可塑性の硬化性樹脂を積層する方式であっても良い。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the three-dimensional
吐出ユニット12には、有色および無色のインクや、サポート用材料を含むインクを吐出するインクヘッド20と、吐出したインクを硬化させる紫外線光源22と、立体物30の造形中に形成される硬化性樹脂の積層面を平坦化する平坦化ローラ24を有している。ここでは、インクヘッド20を3つ示しているが、インクヘッド20の数は、使用するインクの種類の数に応じて、適宜の数とすることができる。
The
吐出ユニット12は、例えば、紫外線の照射により硬化する硬化性樹脂のインク滴等を吐出し、硬化させることにより、立体物30を構成する各層を形成する。具体的には、吐出ユニット12は、例えば、制御部18の指示に応じてインク滴を吐出することにより、硬化性樹脂の層を形成する層形成動作と、層形成動作で形成された硬化性樹脂の層を硬化させる硬化動作とを複数回繰り返して行う。これにより、吐出ユニット12は、硬化した硬化性樹脂の層を複数層重ねて形成する。
The
主走査駆動部14は、吐出ユニット12に主走査動作を行わせる駆動部である。ここで、主走査動作とは、例えば、予め設定された主走査方向(図中のY方向)へ移動しつつインク滴を吐出する動作である。
The main
主走査駆動部14は、キャリッジ102及びガイドレール104を有する。キャリッジ102は、吐出ユニット12を造形台16と対向させて保持する保持部である。つまり、キャリッジ102は、インク滴の吐出方向が造形台16へ向かう方向になるように、吐出ユニット12を保持する。また、主走査動作時において、キャリッジ102は、吐出ユニット12を保持した状態で、ガイドレール104に沿って移動する。ガイドレール104は、キャリッジ102の移動をガイドするレール状部材であり、主走査動作時において、制御部18の指示に応じて、キャリッジ102を移動させる。
The main
尚、主走査動作における吐出ユニット12の移動は、立体物30に対する相対的な移動であってよい。例えば、吐出ユニット12の位置を固定して、例えば造形台16を移動させることにより、立体物30の側を移動させてもよい。
The movement of the
造形台16は、載置台の一例であり、造形中の立体物30を載置する。造形台16は、上面を上下方向(図中のZ方向)へ移動させる機能を有しており、制御部18の指示に応じて、立体物30の造形の進行に合わせて、上面を移動させる。また、これにより、造形途中の立体物30における被造形面と、吐出ユニット12との間の距離(ギャップ)を適宜調整する。ここで、立体物30の被造形面とは、例えば、吐出ユニット12により次の層が形成される面のことである。尚、吐出ユニット12に対して造形台16を上下動させるZ方向への走査は、例えば吐出ユニット12の側を移動させることで行ってもよい。
The modeling table 16 is an example of a mounting table, and mounts the three-
制御部18は、例えば立体物造形装置10のCPUであり、造形すべき立体物30の形状情報や、カラー画像情報等に基づいて立体物造形装置10の各部を制御することにより、立体物30の造形の動作を制御する。
The
尚、立体物造形装置10は、図2に図示した構成以外にも、例えば、立体物30の造形や着色等に必要な各種構成を更に備えてよい。例えば、立体物造形装置10は、吐出ユニット12に副走査動作を行わせる副走査駆動部等を更に備えてもよい。副走査動作とは、例えば、造形中の立体物30に対して相対的に、主走査方向と直交する副走査方向へ、吐出ユニット12におけるインクジェットヘッドを移動させる動作である。副走査駆動部は、例えば、副走査方向における長さが吐出ユニット12におけるインクジェットヘッドの造形幅よりも長い立体物30を造形する場合等に、必要に応じて、吐出ユニット12に副走査動作を行わせる。また、副走査駆動部は、例えば、吐出ユニット12を保持するキャリッジと共にガイドレールを移動させる駆動部であってもよい。
Note that the three-dimensional
次に、図2に示す立体物造形装置10を用いて、立体物を造形する立体物造形方法について説明する。図3(a)〜図3(d)は、本実施の形態の立体物造形方法による立体物の製造工程を示す図である。なお、説明の便宜上、図3(a)〜図3(d)に示す製造工程で製造される立体物は、図1(a)に示す鳥とは異なる。
Next, a three-dimensional object forming method for forming a three-dimensional object using the three-dimensional
立体物造形装置10は、3次元形状情報に基づいて樹脂を積層し、造形台16の上に、サポート36および立体物30を積層していく。ところで、立体物30が上に行くにしたがって大きくなる場合、既積層面の上に新たに積層する面のほうが大きいため、硬化性樹脂を積層することができない、いわゆる「オーバーハング」と呼ばれる状態が生じる。サポート36は、造形中の立体物30の外周を囲むことで立体物30を支持する積層構造物(サポート層)であり、これにより、オーバーハングの部分に硬化性樹脂を積層することができる。サポート36は、立体物30の造形完了後に、例えば水により溶解除去される。
The three-dimensional
本実施の形態では、3次元形状情報は、立体物の内部に空間を有する情報である。図3(a)に示すように、立体物の外部の形状が形成されるとともに、内部には空所34が形成される。これは、「第1の工程」に相当する。空所34は、上に向かうにしたがって、その径が大きくなる形状を有している。なお、空所34のデータはCAD等で3次元形状をデザインする際に同時に作成してもよいし、造形の前に造形時の向きや大きさ、配置等を調整する際に作成してもよい。3次元スキャナーで作成した造形データの場合は、後者の手順となる。
In the present embodiment, the three-dimensional shape information is information having a space inside a three-dimensional object. As shown in FIG. 3A, the external shape of the three-dimensional object is formed, and a void 34 is formed inside. This corresponds to a “first step”. The
図3(a)の形状が作られると、いったん積層を止めて、図3(b)に示すように、空所34に固形物32をはめ込む。本実施の形態では、固形物32として発泡性樹脂を用いる。樹脂素材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等、造形材料と接触しても化学反応を起こさない材料を用いる。発泡性樹脂は、泡が大きいと泡の孔部分に造形材料が入り込み、積層の厚さ維持ができなくなるおそれがあるので、個々の気泡が独立している「単泡」のものが好ましい。固形物32は発泡性樹脂に限らず、硬化性樹脂と反応しない材料であればよく、例えば、スポンジ、木材、コルク、ゴム等を用いることができる。固形物32は、硬化性樹脂よりも比重が小さいものが好ましい。
When the shape shown in FIG. 3A is formed, the lamination is stopped once, and the
固形物32の形状は、空所34に嵌め合う形状が好ましい。図3(b)に示す固形物32のような台形の断面を有するものであってもよいし、空所34よりもわずかに広めで断面が矩形なものであって、素材の柔らかさで嵌め合うものでもよい。なお、嵌め合いが悪く、空所34と固形物32の間に隙間ができると、積層すべき硬化性樹脂が流れ込んで造形不良の原因となる。
The shape of the solid 32 is preferably a shape that fits into the void 34. It may have a trapezoidal cross section like the
空所34に固形物32をはめ込む動作は、ユーザが手作業で行う。空所34に固形物32をはめ込んだ後、立体物造形装置10による積層を再開し、図3(c)に示すように、固形物32の上に硬化性樹脂を積層する。これは、「第2の工程」に相当する。
The operation of fitting the
ここで、空所34の深さと固形物32の高さとの関係について説明する。図4(a)は、空所34に固形物32をはめ込んだ状態(図3(b)参照)を示す図である。図4(a)に示すように、固形物32の高さは空所34の深さに対して低く、空所34を画成している層の上面P1と固形物32の上面P2との間には、200μm程度のクリアランスCがある。なお、200μmは一例であり、クリアランスCの大きさは適宜設計することができる。
Here, the relationship between the depth of the void 34 and the height of the
被造形面である面P1と固形物32の上面P2の上に硬化性樹脂を積層する際には、被造形面上に硬化性樹脂を吐出し、平坦化ローラ24で平坦に均した後に、紫外線で硬化させる処理が行われる。図4(a)において、一点鎖線Lは平坦化ローラ24の下端の軌跡を示す。本実施の形態では、固形物32は、面P1よりクリアランスCの分だけ低いため、平坦化ローラ24が固形物32に衝突する事態を未然に防止することができる。
When laminating the curable resin on the surface P1 that is the molding surface and the upper surface P2 of the
本実施の形態では、空所34に固形物32をはめ込んだ後に、立体物30を形成するための硬化性樹脂を固形物32の上面全体にも吐出する。このとき、吐出する硬化性樹脂の量を1つの層を形成するための必要量よりも若干多め(例えば、20%増)に吐出する。多めに吐出された硬化性樹脂を平坦化ローラ24で平坦化することにより、図4(b)に示すように、固形物32があった場所とそれ以外の場所の段差が徐々に小さくなり、20層程度、積層すると、図4(c)に示すように、被造形面P1が平面になる。これにより、次に固形物32をはめ込むときに、適切にはめ込むことができる。
In the present embodiment, after the
図3に戻って説明する。図3(c)の状態の後も継続して、立体物造形装置10によって、3次元形状情報にしたがって積層を行い、図3(d)に示すように、立体物30の外部の形状を形成するとともに、内部には空所34を有する。そこで、立体物造形装置10は、いったん積層を止めて、固形物32をはめ込む。このように、空所34を形成して固形物32をはめ込み、さらに積層するという動作を繰り返し行うことで、内部に固形物32を入れた立体物30を造形することができる。
Returning to FIG. Continuing after the state of FIG. 3C, the three-dimensional
なお、上記では、固形物32をはめ込んだ空所34の上にさらに空所34を形成する例(図3(d)参照)を示しているが、必ずしも新たな空所34を形成する必要があるわけではなく、図3(c)で示す状態から空所を形成することなく硬化性樹脂を積層して立体物を造形してもよい。立体物の内部にどの程度の大きさの空所を何個作るかは、立体物の形状、造形材料の消費を減らしたい程度、軽量化したい程度等によって、適宜設計することができる。
Note that, in the above description, an example is shown in which a void 34 is further formed above the void 34 in which the
以上、本実施の形態の立体物造形方法について説明した。本実施の形態の立体物造形方法は、内部に、硬化性樹脂より比重が小さい固形物32を入れた立体物30を生成するので、立体物30を軽量化することができる。これにより、立体物30に細い部分があったとしても、その部分が折れたりするリスクを低減できる。
The three-dimensional object forming method according to the present embodiment has been described above. According to the three-dimensional object forming method of the present embodiment, the three-
また、本実施の形態の立体物造形方法は、内部に固形物32を入れるので、空所34の部分についても、立体物30の強度を維持することができ、固形物32の上面の積層を可能にしている。さらに、固形物32として安価な材料を選択することで、安価に立体物30を形成することができる。また、図3のように複数の固形物32の間に立体物30の柱構造を形成すれば、上下方向の力に対しての強度を確保できる。
Further, since the
以上、本発明の立体物造形方法について実施の形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではない。上記した実施の形態では、空所34に固形物32をはめ込む動作をユーザが手作業で行う例を挙げたが、固形物32のはめ込みは自動で行ってもよい。図5は、空所34への固形物32のはめ込みも行うことができる立体物造形装置10の構成を示す図である。図5に示す立体物造形装置10において、造形部は、図2に示す装置と同じ構成を有する。図5に示す装置は、この構成に加え、固形物カット部と、固形物取付部を有している。
Although the three-dimensional object forming method of the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments. In the above-described embodiment, an example has been described in which the user manually performs the operation of fitting the
固形物カット部はカッター52を有し、例えば、固形物32を空所34の形状に応じてカットする機能を有している。固形物カット部と固形物取付部との間には、レール54が懸架されており、吸着ユニット50がレール54上を往来する。吸着ユニット50は、固形物カット部でカットされた固形物32を吸着して、固形物取付部に運ぶ。一方、造形部にて、内部に空所34が形成された立体物30を載せた造形台16を固形物取付部へスライドする。そして、固形物取付部において、吸着ユニット50が立体物30に形成された空所34に固形物32をはめ込む。そして、空所34に固形物32をはめ込んだ後、立体物30を載せた造形台16を造形部に戻して、立体物30の積層を再開する。このような立体物造形装置10を用いることで、固形物32を自動的にはめ込むことができる。
The solid cut section has a
また、固形物32として、電子回路を有する基板を入れてもよい。図6(a)は、電子部品40を有する基板38を入れた立体物の断面図、図6(b)は電子部品40を有する基板38の構成を示す図である。基板38は上面側が積層面になることから片面実装の基板が用いられる。電子部品40としてはマイクロプロセッサー、マイク、スピーカー、LED、各種センサー、モーター、電池等、一般の電子部品が実装される。
Further, as the
基板38は、電子部品40を有する面を空所34に向けて、すなわち、電子部品40を有する面を下向きにして、空所34にはめ込む。このように固形物32の中に電子部品40を有する基板38を入れることにより、立体物30を光らせたり、動かしたり、また、立体物30から音声を出したりする等の制御を行うことが可能となる。なお、このように片面実装の基板38を設けた場合には、電子部品40の凹凸に合わせて容易に変形する固形物32を使用するが、必ずしも、空所34に固形物32をはめ込む必要はない。また、固形物32としてスポンジのような柔らかい物をはめ込む場合に、空所34の内壁とスポンジとのクリアランスをなくすように、空所34よりも若干大きいスポンジを用いることができる。この場合、スポンジが空所34からはみ出す可能性があるが、基板38として電子部品の実装基板でなく、ステンレス等の金属板やアクリル等のプラスチック板等を用いることで、そのはみ出しを抑えることができる。
The
また、上記した実施の形態では、空所34の形状とほぼ同じ形状の固形物32をはめ込む例を挙げたが、固形物32は必ずしも空所34と同じ形状でなくてもよい。図7(a)は、空所34に環状の固形物32をはめ込んだ例を示す断面図、図7(b)はその上面図である。図7(a)は、図7(b)のA−A断面である。
Further, in the above-described embodiment, an example is described in which the
図7(a)及び図7(b)に示すように、環状の固形物32と空所34の内壁を接続することにより、固形物32の上に硬化性樹脂を積層できる。これにより、固形物32がなければ、図7(c)に実線で示すように、空所34の内壁30aを形成する際にオーバーハングの形状になってしまい、空所34の内壁30aを形成するのが困難であるところ、環状固形物32により点線で示すように固形物32の上面にも樹脂30bを積層できるので、オーバーハングの状態を回避して、適切に空所34を生成できる。
As shown in FIGS. 7A and 7B, by connecting the annular solid 32 and the inner wall of the
また、上記した実施の形態では、固形物32をはめ込んだ後、図3(c)に示すように、固形物32と被造形面との段差をなくして平面化するように、固形物32の全体に硬化性樹脂を積層する例を挙げたが、この工程を経ずに、図3(a)に示す空所34を形成しつつ外部の形状を形成する積層を行ってもよい。
Further, in the above-described embodiment, after the
さらに、上記した実施の形態で、複数の空所34の形状を同じものとすれば、空所34の配置のデータ生成が容易になり、自動でのデータ生成も容易である。また、対応する複数の固形物32も同じものになるので、固形物32の製作、空所34へのはめ込み作業も効率化や標準化、自動化が容易になる。
Furthermore, in the above-described embodiment, if the shapes of the plurality of
以下、本実施の形態の立体物造形方法の効果について説明する。
(1)本実施の形態の立体物造形方法は、硬化性樹脂を積層して、内部に空所34を形成しつつ立体物30の外部の形状を造形する第1の工程と(図3(a)参照)、空所34に固形物32をはめ込み(図3(b)参照)、当該固形物32の上にさらに硬化性樹脂を積層する第2の工程と(図3(c)(d)参照)、を1回または複数回行う。このように立体物30の内部に空所34を形成し、空所34に固定物32をはめ込むことにより、造形材料の消費を減らすことができる。また、立体物30の内部に形成した空所34は、その上部を硬化性樹脂で閉じる必要があるので、空所34の内壁の少なくとも一部はオーバーハングの形状となるが(例えば、図7(c)の30a)、固形物32を土台として樹脂を積層することで、オーバーハングを避けることができる。
Hereinafter, effects of the three-dimensional object forming method of the present embodiment will be described.
(1) The three-dimensional object forming method of the present embodiment includes a first step of forming an outer shape of the three-
(2)本実施の形態の立体物造形方法は、硬化性樹脂より比重が小さい固形物32をはめ込む。このように立体物30の内部に形成した空所34に、硬化性樹脂より比重の小さい固定物32をはめ込むことにより、立体物30の軽量化を図れる。
(2) In the three-dimensional object forming method of the present embodiment, a solid 32 having a lower specific gravity than the curable resin is inserted. By fitting the fixed
(3)本実施の形態の立体物造形方法は、空所34の深さよりも低い固形物32をはめ込む(図4(a)参照)。この構成により、固形物32が空所34から突出せず、硬化性樹脂の積層面を平坦化する平坦化ローラ24との衝突を回避できる。
(3) In the three-dimensional object forming method of the present embodiment, the
(4)本実施の形態の立体物造形方法は、空所34を形成する層の上面と固形物32の上に、積層面が平坦になるまで複数層の硬化性樹脂を積層する(図4(a)〜(c)参照)。この構成により、空所34を形成している層の上面と固形物32との段差をなくすことができる。
(4) In the three-dimensional object forming method of the present embodiment, a plurality of layers of curable resin are stacked on the upper surface of the layer forming the void 34 and on the
(5)本実施の形態の立体物造形方法は、上に行くにしたがって径が大きくなる空所34を形成してもよい(図3(a)参照)。この構成により、空所34の内壁を形成しやすく、かつ、空所34に固形物32をはめ込みやすい。
(5) In the three-dimensional object forming method of the present embodiment, the void 34 may be formed such that the diameter increases as going upward (see FIG. 3A). With this configuration, the inner wall of the
(6)本実施の形態の立体物造形方法において、固形物32として、発泡性樹脂を用いている。この構成により、立体物30を軽く、安価に造形することができる。
(6) In the three-dimensional object forming method of the present embodiment, a foamable resin is used as the
(7)本実施の形態の変形例にかかる立体物造形方法において、電子回路が形成された基板38を、電子回路が形成された面を空所34に対向させて設置し、基板38の上にさらに硬化性樹脂を積層してもよい(図6参照)。この構成により、立体物30を光らせたり、動かしたり、また、立体物30から音声を出したりする等の制御を行うことが可能となる。
(7) In the three-dimensional object forming method according to the modified example of the present embodiment, the
(8)本実施の形態の立体物造形方法では、立体物30の下方にある台座に硬化性樹脂より比重が重い固形物32aをはめ込む(図1参照)。この構成により、立体物30の重心を下方にして、立体物30を安定して載置することができる。
(8) In the three-dimensional object forming method of the present embodiment, a solid 32a having a higher specific gravity than the curable resin is fitted into a pedestal below the three-dimensional object 30 (see FIG. 1). According to this configuration, the three-
本発明は、積層造形法により立体物を造形する立体物造形方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional object forming method for forming a three-dimensional object by an additive manufacturing method.
10 立体物造形装置
12 吐出ユニット
14 主走査駆動部
16 造形台
18 制御部
20 インクヘッド
22 紫外線光源
24 平坦化ローラ
30 立体物
32 固形物
34 空所
36 サポート
38 基板
40 電子部品
50 吸着ユニット
52 カッター
54 レール
102 キャリッジ
104 ガイドレール
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記硬化性樹脂を積層して、内部に空所を形成しつつ前記立体物の外部の形状を造形する第1の工程と、
前記空所に固形物をはめ込み、当該固形物の上にさらに前記硬化性樹脂を積層する第2の工程と、
を1回または複数回行い、
前記第1の工程では、上に行くにしたがって径が大きくなる空所を形成する立体物造形方法。 Using a curable resin, a three-dimensional object modeling method of modeling a three-dimensional object by additive manufacturing,
A first step of forming the outer shape of the three-dimensional object while laminating the curable resin and forming a void inside;
A second step of fitting a solid in the void and further laminating the curable resin on the solid;
The stomach one or more times a row,
In the first step, a three-dimensional object forming method for forming a void whose diameter increases as going upward .
前記硬化性樹脂を積層して、内部に空所を形成しつつ前記立体物の外部の形状を造形する第1の工程と、
前記空所に固形物をはめ込み、当該固形物の上にさらに前記硬化性樹脂を積層する第2の工程と、
を1回または複数回行い、
前記第2の工程では、前記空所の深さよりも低い固形物をはめ込み、
前記第2の工程では、前記空所を形成する層の上面と前記固形物の上に、前記硬化性樹脂の量を1つの層を形成するための必要量よりも多く吐出することで、積層面が平坦になるまで複数層の前記硬化性樹脂を積層する立体物造形方法。 Using a curable resin, a three-dimensional object modeling method of modeling a three-dimensional object by additive manufacturing,
A first step of forming the outer shape of the three-dimensional object while laminating the curable resin and forming a void inside;
A second step of fitting a solid in the void and further laminating the curable resin on the solid;
One or more times,
In the second step, a solid substance lower than the depth of the empty space is inserted,
In the second step, the amount of the curable resin is ejected on the upper surface of the layer forming the void and on the solid material, so that the amount of the curable resin is larger than that required for forming one layer. standing body was molding method faces you laminating the curable resin of plural layers until flat.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016116270A JP6660817B2 (en) | 2016-06-10 | 2016-06-10 | Three-dimensional object molding method |
US15/765,270 US11571849B2 (en) | 2015-10-08 | 2016-10-07 | Three-dimensional object manufacturing method and manufacturing apparatus |
EP16853754.6A EP3360668A4 (en) | 2015-10-08 | 2016-10-07 | Three-dimensional object manufacturing method and manufacturing apparatus |
PCT/JP2016/079961 WO2017061603A1 (en) | 2015-10-08 | 2016-10-07 | Three-dimensional object manufacturing method and manufacturing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016116270A JP6660817B2 (en) | 2016-06-10 | 2016-06-10 | Three-dimensional object molding method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017217889A JP2017217889A (en) | 2017-12-14 |
JP6660817B2 true JP6660817B2 (en) | 2020-03-11 |
Family
ID=60658355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016116270A Active JP6660817B2 (en) | 2015-10-08 | 2016-06-10 | Three-dimensional object molding method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6660817B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7227784B2 (en) | 2019-02-13 | 2023-02-22 | 株式会社ミマキエンジニアリング | Three-dimensional object modeling method |
EP4249250A4 (en) * | 2020-11-20 | 2024-01-03 | Fuji Corporation | Production method and production device for three-dimensionally fabricated object |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6216553A (en) * | 1985-07-15 | 1987-01-24 | Sharp Corp | Power semiconductor device with incorporated control circuit |
JPH04366617A (en) * | 1991-06-13 | 1992-12-18 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Optical shaping method |
DE69524080T2 (en) * | 1994-04-25 | 2002-08-29 | 3D Systems, Inc. | ADVANCED CONSTRUCTION TECHNIQUES IN STEREOLITHOGRAPHY |
JP3557926B2 (en) * | 1998-12-22 | 2004-08-25 | 松下電工株式会社 | Method for producing three-dimensional shaped object and mold |
US8858856B2 (en) * | 2008-01-08 | 2014-10-14 | Stratasys, Inc. | Method for building and using three-dimensional objects containing embedded identification-tag inserts |
US20170021571A1 (en) * | 2014-03-11 | 2017-01-26 | Konica Minolta, Inc. | Apparatus and Method for Manufacture of a 3D-Modeled Object |
-
2016
- 2016-06-10 JP JP2016116270A patent/JP6660817B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017217889A (en) | 2017-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2017061603A1 (en) | Three-dimensional object manufacturing method and manufacturing apparatus | |
JP6727782B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing three-dimensional object | |
JP2013067036A (en) | Three-dimensional shaping apparatus | |
JP2012096428A (en) | Three-dimensional shaping apparatus and three-dimensional shaping method | |
JP5921732B2 (en) | 3D modeling apparatus and 3D modeling method | |
JP2013075390A (en) | Three-dimensional modeling apparatus and three-dimensional modeling data creation program | |
JP6660817B2 (en) | Three-dimensional object molding method | |
JP6408181B1 (en) | Braille, printed matter forming method, and inkjet printer | |
JP2016037040A (en) | Three-dimensional printing machine and three-dimensional printing method | |
CN104309128A (en) | Three-dimensional (3D) printing device and printing method thereof | |
EP3424686A1 (en) | Shaping apparatus and shaping method | |
JP2015202683A (en) | Three-dimensional printer, and method of manufacturing three-dimensionally shaped object | |
JP2018134852A (en) | Three-dimensional object manufacturing system and three-dimensional object manufacturing method | |
JP6925759B2 (en) | Modeling equipment and modeling method | |
JP2017170875A (en) | Device for molding solid molded object, program and method for molding solid molded object | |
JP6738116B2 (en) | Method for manufacturing three-dimensional model | |
JP2009000847A (en) | Master model and manufacturing method for master model | |
JP5392282B2 (en) | 3D modeling apparatus and 3D manufacturing method | |
JP2019123181A (en) | Three-dimensional fabrication apparatus | |
JP2016002714A (en) | Inkjet three-dimensional shape printer, and inkjet three-dimensional shape printing method by inkjet three-dimensional shape printer | |
JP6991078B2 (en) | Three-dimensional modeling method | |
JP6430748B2 (en) | Manufacturing method of three-dimensional structure | |
JP6802753B2 (en) | Printing equipment | |
JP2021094821A (en) | Molding device and molding method | |
JP2015205455A (en) | Three-dimensional molding method and three-dimensional molding device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180328 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190514 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20190712 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190911 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200204 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200210 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6660817 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |