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JP7531040B2 - Modeling Equipment - Google Patents

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JP7531040B2 JP2023148544A JP2023148544A JP7531040B2 JP 7531040 B2 JP7531040 B2 JP 7531040B2 JP 2023148544 A JP2023148544 A JP 2023148544A JP 2023148544 A JP2023148544 A JP 2023148544A JP 7531040 B2 JP7531040 B2 JP 7531040B2
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Description

本発明は、造形装置に関する。 The present invention relates to a molding device.

金型などを用いずに造形物を作製する装置として、3Dプリンタが普及しつつある。熱溶解積層法(FFF(Fused Filament Fabrication))を用いた3Dプリンタは、コンシューマ向けにも浸透している。また、複数の造形材料層を積層することで形成された造形物の、積層方向の強度向上を図る技術が知られている。 3D printers are becoming popular as devices for creating objects without using dies. 3D printers using fused filament fabrication (FFF) are also becoming popular for consumer use. In addition, technology is known for improving the strength of objects formed by stacking multiple layers of modeling material in the stacking direction.

特許文献1には、粗面化された造形材料層上に次の造形材料層を形成することで、造形材料層間の密着力を向上させる技術が開示されている。 Patent document 1 discloses a technique for improving the adhesion between modeling material layers by forming the next modeling material layer on a roughened modeling material layer.

しかし従来技術では、造形材料を吐出した後にローラを用いて平滑化した後に硬化させ、硬化した造形材料層を粗面化した上で、次の造形材料層を形成していた。このため、従来では、平滑化により造形材料層の端部の形状が崩れ、結果的に、形成される造形物が目的とする形状とは異なるものとなる場合があった。すなわち、従来では、積層方向の強度低下の抑制された、目的とする形状の造形物を作製する事は困難であった。 However, in conventional technology, after the modeling material is dispensed, it is smoothed using a roller and then hardened, and the hardened modeling material layer is roughened before the next modeling material layer is formed. As a result, in the past, the shape of the edge of the modeling material layer was distorted by smoothing, and as a result, the model formed may have a different shape from the intended shape. In other words, in the past, it was difficult to create a model of the desired shape with limited loss of strength in the stacking direction.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、積層方向の強度低下の抑制された目的とする形状の造形物を提供する事を目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above, and aims to provide a molded object of the desired shape in which the decrease in strength in the stacking direction is suppressed.

上述した課題を解決するために、造形装置は、造形データに基づいて造形材料を積層することにより造形物を造形する造形装置であって、前記造形データを保持し、目的造形物の造形データに基づいて、前記目的造形物を覆う大きさ及び形状の積層体を積層する補正造形データを作成する制御部と、造形テーブル上に形成された造形材料層に溶融した造形材料を吐出して前記造形材料層を積層させる吐出部と、形成された前記造形材料層を積層方向に加圧する加圧手段と、前記造形材料層の積層体の表面の少なくとも一部を切削する切削部と、を備え、前記切削部は、前記補正造形データを用いて積層された補正積層体の表面を切削することにより、前記目的造形物を切り出し、切削される範囲は、前記補正積層体の造形中、前記造形材料層がその積層後に変形し、前記目的造形物の形状とは異なる変形が生じた領域を含む In order to solve the above-mentioned problems, the modeling apparatus is a modeling apparatus that models a model by stacking modeling material based on modeling data, and is equipped with a control unit that holds the modeling data and creates corrected modeling data for stacking a stack of a size and shape that covers the target object based on the modeling data of the target object , an ejection unit that ejects molten modeling material onto a modeling material layer formed on a modeling table to stack the modeling material layer, a pressure means that pressurizes the formed modeling material layer in the stacking direction, and a cutting unit that cuts at least a portion of the surface of the stack of modeling material layers, and the cutting unit cuts out the target object by cutting the surface of the corrected stack that has been stacked using the corrected modeling data , and the cut range includes an area where the modeling material layer is deformed after being stacked during the modeling of the corrected stack, and deformation different from the shape of the target object occurs .

本発明によれば、積層方向の強度低下の抑制された目的とする形状の造形物を提供することができる。 The present invention makes it possible to provide a molded object of the desired shape with reduced loss of strength in the stacking direction.

図1は、造形装置の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a molding apparatus. 図2は、吐出部の断面模式図の一例である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an example of a discharge portion. 図3は、加熱部および回転ステージを拡大して示した模式図である。FIG. 3 is an enlarged schematic diagram showing the heating unit and the rotating stage. 図4は、造形装置のハードウェア構成図の一例である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the molding apparatus. 図5は、造形材料層の積層の一例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of lamination of modeling material layers. 図6は、造形材料層の積層の詳細例を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a detailed example of lamination of modeling material layers. 図7は、側面冷却部による冷却の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of cooling by the side cooling portion. 図8は、加熱部による再加熱の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of reheating by the heating unit. 図9は、造形物の切削の一例を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of cutting a shaped object. 図10は、目的造形物の一例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a target object. 図11は、造形処理の手順の一例を示す、フローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing an example of a procedure of the formation processing. 図12は、造形装置の一例を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of a molding apparatus. 図13は、造形装置の一例を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of a molding apparatus. 図14は、造形装置の一例を示す模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram illustrating an example of a molding apparatus. 図15は、造形装置の一例を示す模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an example of a molding apparatus. 図16は、制御部のハードウェア構成の一例を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an example of a hardware configuration of the control unit.

以下、添付図面を参照しながら、本実施の形態の造形装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、本明細書において、同じ構成および機能を示す部分には、同じ符号を付与し、詳細な説明を省略する場合がある。 The following describes in detail the embodiment of the molding device of this embodiment with reference to the attached drawings. Note that in this specification, parts that have the same configuration and function are given the same reference numerals, and detailed descriptions may be omitted.

なお、本実施の形態では、熱溶解積層法(FFF)により造形物を造形する造形装置を、一例として説明する。なお、造形装置は、三次元の造形物を造形する装置であればよく、造形方法は熱溶解積層法(FFF)に限定されない。 In this embodiment, a modeling device that forms an object by fused deposition modeling (FFF) is described as an example. The modeling device may be any device that forms a three-dimensional object, and the modeling method is not limited to fused deposition modeling (FFF).

(第1の実施の形態)
図1は、本実施の形態の造形装置1の一例を示す模式図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a molding apparatus 1 according to the present embodiment.

造形装置1の筐体2の内部には、造形テーブル3が設けられている。造形テーブル3は、造形物Mを保持する。すなわち、造形テーブル3上に、造形物Mが造形される。 A modeling table 3 is provided inside the housing 2 of the modeling device 1. The modeling table 3 holds the object M. In other words, the object M is modeled on the modeling table 3.

造形物Mの造形には、造形材料が用いられる。本実施の形態では、造形材料として、フィラメントFを用いる。フィラメントFは、造形材料を細長いワイヤー形状にした固体材料である。造形材料は、熱可塑性樹脂である。 A modeling material is used to form the model M. In this embodiment, a filament F is used as the modeling material. The filament F is a solid material in which the modeling material is shaped into a long, thin wire. The modeling material is a thermoplastic resin.

フィラメントFは、巻き回された状態で造形装置1における筐体2の外部のリール4にセットされている。リール4は、フィラメントFの駆動手段であるエクストルーダ11の回転に引っ張られることで、大きく抵抗力を働かせることなく自転する。 The filament F is wound and set on a reel 4 outside the housing 2 of the modeling device 1. The reel 4 rotates on its axis without exerting a large resistance force by being pulled by the rotation of the extruder 11, which is the driving means for the filament F.

また、筐体2内には、吐出部10が設けられている。吐出部10は、溶融した造形材料を吐出して造形材料層を積層させ、造形材料層の積層体である造形物Mを形成する。 In addition, a discharge unit 10 is provided inside the housing 2. The discharge unit 10 discharges molten modeling material to stack modeling material layers, forming a modeled object M, which is a stack of modeling material layers.

図2は、吐出部10の断面模式図の一例である。吐出部10は、エクストルーダ11、冷却ブロック12、フィラメントガイド14、加熱ブロック15、吐出ノズル18、撮像モジュール101、ねじり回転機構102、およびその他の部品によってモジュール化されている。フィラメントFは、エクストルーダ11によって引き込まれることで、吐出部10へ供給される。 Figure 2 is an example of a schematic cross-sectional view of the discharge unit 10. The discharge unit 10 is modularized by an extruder 11, a cooling block 12, a filament guide 14, a heating block 15, a discharge nozzle 18, an imaging module 101, a twisting mechanism 102, and other components. The filament F is drawn in by the extruder 11 and supplied to the discharge unit 10.

撮像モジュール101は、吐出部10に引き込まれたフィラメントFの360°像、すなわち、フィラメントFにおけるある部分の全方位の画像を撮影する。図2には、吐出部10が2つの撮像モジュール101を備えた構成を、一例として示した。なお、吐出部10に設けられる撮像モジュール101の数は、2つに限定されない。例えば、反射板を備えた構成とすることで、1つの撮像モジュール101により、フィラメントFの360°像を撮影してもよい。 The imaging module 101 captures a 360° image of the filament F drawn into the discharge section 10, i.e., an image of a portion of the filament F in all directions. FIG. 2 shows, as an example, a configuration in which the discharge section 10 is equipped with two imaging modules 101. Note that the number of imaging modules 101 provided in the discharge section 10 is not limited to two. For example, a 360° image of the filament F may be captured by one imaging module 101 by using a configuration equipped with a reflector.

撮像モジュール101は、例えば、レンズなどの結像光学系と、CCD(Charge Coupled Device)センサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどの撮像素子と、を備えたカメラである。 The imaging module 101 is, for example, a camera equipped with an imaging optical system such as a lens and an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor.

ねじり回転機構102は、フィラメントFを延伸方向に対して直交する方向に回転させることで、フィラメントFの方向を規制する。径測定部103は、撮像モジュール101によって撮影されたフィラメントFの画像から、X軸、Y軸の2方向におけるフィラメントのエッジ間の幅を、それぞれ径として測定する。X軸およびY軸は、互いに直交する2軸である。また、X軸およびY軸は、Z軸に対して直交する。Z軸は、鉛直方向および造形材料層MLの積層方向(矢印Z方向)に一致する。 The twisting mechanism 102 regulates the direction of the filament F by rotating the filament F in a direction perpendicular to the drawing direction. The diameter measurement unit 103 measures the width between the edges of the filament in two directions, the X axis and the Y axis, as the diameter from the image of the filament F captured by the imaging module 101. The X axis and the Y axis are two axes that are perpendicular to each other. The X axis and the Y axis are also perpendicular to the Z axis. The Z axis coincides with the vertical direction and the stacking direction of the modeling material layer ML (arrow Z direction).

径測定部103は、予め定めた規格外の径を検出した場合、エラー情報を出力する。エラー情報の出力先は、ディスプレイであってもよいし、スピーカであってもよいし、他の装置であってもよい。径測定部103は、回路であってもよいし、CPU(Central Processing Unit)の処理によって実現される機能であってもよい。 When the diameter measurement unit 103 detects a diameter that does not meet a predetermined standard, it outputs error information. The error information may be output to a display, a speaker, or another device. The diameter measurement unit 103 may be a circuit, or a function realized by processing in a CPU (Central Processing Unit).

加熱ブロック15は、ヒータなどの熱源16と、ヒータの温度を制御するための熱電対17と、を有する。加熱ブロック15は、フィラメントFを加熱溶融し、溶融したフィラメントFである溶融フィラメントFMを、吐出ノズル18へ供給する。以下では、なお、溶融とは、加熱ブロック15による加熱前に比べて、固相に対する液相の比率が高くなった状態を意味する。すなわち、溶融には、フィラメントFの溶け始めから溶けて液状となるまでの状態が含まれ、半溶融状態および溶融状態の双方が含まれる。 The heating block 15 has a heat source 16 such as a heater, and a thermocouple 17 for controlling the temperature of the heater. The heating block 15 heats and melts the filament F, and supplies the molten filament FM, which is the molten filament F, to the discharge nozzle 18. In the following, "melted" refers to a state in which the ratio of liquid phase to solid phase is higher than before heating by the heating block 15. In other words, "melted" includes the state from when the filament F begins to melt until it melts and becomes liquid, and includes both a semi-melted state and a molten state.

冷却ブロック12は、加熱ブロック15とエクストルーダ11との間に設けられている。冷却ブロック12は、冷却源13を有し、フィラメントFを冷却する。冷却ブロック12は、加熱ブロック15からの溶融フィラメントFMの逆流、フィラメントFの押出抵抗の増大、および溶融フィラメントFMの固化による詰まり、などを防ぐ。エクストルーダ11によって冷却ブロック12側へ押し出されたフィラメントFは、フィラメントガイド14を介して加熱ブロック15へ供給される。 The cooling block 12 is provided between the heating block 15 and the extruder 11. The cooling block 12 has a cooling source 13 and cools the filament F. The cooling block 12 prevents backflow of the molten filament FM from the heating block 15, an increase in the extrusion resistance of the filament F, clogging due to solidification of the molten filament FM, and the like. The filament F extruded by the extruder 11 toward the cooling block 12 is supplied to the heating block 15 via the filament guide 14.

加熱ブロック15における、造形材料層MLの積層方向(矢印Z方向)の下流側端面には、吐出ノズル18が設けられている。加熱ブロック15へ供給されたフィラメントFは、加熱ブロック15によって溶融される。そして、溶融されたフィラメントFである溶融フィラメントFMは、吐出ノズル18から吐出される。 An ejection nozzle 18 is provided on the downstream end face of the heating block 15 in the stacking direction (arrow Z direction) of the modeling material layer ML. The filament F supplied to the heating block 15 is melted by the heating block 15. The molten filament F, which is the molten filament FM, is then ejected from the ejection nozzle 18.

本実施の形態では、吐出ノズル18は、造形テーブル3上に、溶融フィラメントFMを線状に押し出すようにして吐出する。吐出された溶融フィラメントFMが冷却によって固化することで、造形テーブル3上には、造形材料層MLが形成される。また、吐出ノズル18は、形成した造形材料層ML上に、溶融フィラメントFMを、線状に押し出すようにして吐出する操作を繰り返す。この繰返しの吐出により、造形材料層ML上に新たな造形材料層MLが順次積層され、造形材料層MLの積層体である造形物Mが形成される。 In this embodiment, the discharge nozzle 18 discharges the molten filament FM in a linear extrusion manner onto the modeling table 3. The discharged molten filament FM cools and solidifies, forming a modeling material layer ML on the modeling table 3. The discharge nozzle 18 also repeats the operation of discharging the molten filament FM in a linear extrusion manner onto the formed modeling material layer ML. This repeated discharge causes new modeling material layers ML to be sequentially stacked on the modeling material layer ML, forming a model M that is a stack of modeling material layers ML.

図1に戻り説明を続ける。本実施の形態では、吐出部10は、2つの吐出ノズルを有していてもよい。2つの吐出ノズルを、第1の吐出ノズル、第2の吐出ノズル、と称して説明する。 Returning to FIG. 1, the explanation will continue. In this embodiment, the discharge unit 10 may have two discharge nozzles. The two discharge nozzles will be referred to as a first discharge nozzle and a second discharge nozzle.

第1の吐出ノズルは、上述した吐出ノズル18であり、造形物Mを構成する造形材料であるフィラメントFを溶融して吐出する。 The first discharge nozzle is the discharge nozzle 18 described above, which melts and discharges the filament F, which is the modeling material that constitutes the model M.

第2の吐出ノズルは、サポート材のフィラメントを溶融して吐出する。なお、図1に示す例では、第1の吐出ノズルである吐出ノズル18の奥側に、第2の吐出ノズルが配置されている。なお、吐出部10に設けられる吐出ノズルの数は2個に限らず任意である。 The second discharge nozzle melts and discharges the filament of the support material. In the example shown in FIG. 1, the second discharge nozzle is disposed behind the first discharge nozzle, discharge nozzle 18. The number of discharge nozzles provided in the discharge section 10 is not limited to two and can be any number.

サポート材は、熱可塑性を有する材料で構成されていればよく、構成材料は限定されない。例えば、サポート材は、造形材料と同じ熱可塑性樹脂で構成されていてもよいし、異なる熱可塑性樹脂で構成されていてもよい。 The support material may be made of any material that has thermoplastic properties, and there are no limitations on the material that it is made of. For example, the support material may be made of the same thermoplastic resin as the modeling material, or it may be made of a different thermoplastic resin.

サポート材の吐出によって形成されるサポート部は、最終的には、形成された造形物Mから除去される。 The support portion formed by ejecting the support material is ultimately removed from the formed object M.

サポート材のフィラメント(以下、サポートフィラメントSFと称する場合がある)、および造形材料のフィラメントFは、加熱ブロック15によって各々溶融され、各々に対応する第2の吐出ノズルおよび吐出ノズル18(第1の吐出ノズル)から吐出される。 The filament of the support material (hereinafter sometimes referred to as the support filament SF) and the filament of the modeling material F are each melted by the heating block 15 and ejected from the corresponding second ejection nozzle and ejection nozzle 18 (first ejection nozzle).

また、造形装置1には、加熱部20Aが設けられている。加熱部20Aは、加熱部20の一例である。なお、造形装置1は、1つの加熱部20Aを備えていてもよいし、複数の加熱部20Aを備えていてもよい。 The molding device 1 is also provided with a heating unit 20A. The heating unit 20A is an example of the heating unit 20. The molding device 1 may be provided with one heating unit 20A or multiple heating units 20A.

加熱部20Aは、加熱対象領域Rを加熱する。加熱対象領域Rは、加熱部20Aが加熱する対象の領域である。 The heating unit 20A heats the heating target area R. The heating target area R is the area that is to be heated by the heating unit 20A.

本実施の形態では、加熱対象領域Rは、造形テーブル3上に形成された造形材料層ML上の少なくとも一部の領域である。例えば、加熱対象領域Rは、直前に形成された造形材料層ML上の全領域が、加熱対象領域Rである。全領域とは、直前に形成された1層の造形材料層MLにおける、吐出ノズル18によって次の溶融フィラメントFMの供給される側(すなわち、反鉛直方向側)の端面の全領域を示す。言い換えると、加熱対象領域Rは、直前に形成された1層の造形材料層MLにおける、造形材料層MLの積層体である造形材料層MLの積層方向(矢印Z方向)の両端面の内、吐出ノズル18に対向する側の端面(対向面)を示す。なお、本実施の形態では、造形材料層MLの積層方向(矢印Z方向)は、鉛直方向に一致するものとする。 In this embodiment, the heating target area R is at least a part of the area on the modeling material layer ML formed on the modeling table 3. For example, the heating target area R is the entire area on the modeling material layer ML formed immediately before. The entire area refers to the entire area of the end face of the modeling material layer ML formed immediately before on the side where the next molten filament FM is supplied by the discharge nozzle 18 (i.e., the anti-vertical side). In other words, the heating target area R refers to the end face (opposing face) facing the discharge nozzle 18 of both end faces in the stacking direction (arrow Z direction) of the modeling material layer ML, which is a stack of modeling material layers ML, in the modeling material layer ML formed immediately before. In this embodiment, the stacking direction (arrow Z direction) of the modeling material layer ML is assumed to coincide with the vertical direction.

加熱部20Aは、回転ステージ19によって支持されている。回転ステージ19は、搬送部の一例である。 The heating unit 20A is supported by a rotating stage 19. The rotating stage 19 is an example of a transport unit.

図3は、加熱部20Aおよび回転ステージ19を拡大して示した模式図である。回転ステージ19は、異なる複数の方向から加熱対象領域Rを加熱するように、加熱部20Aを搬送する。本実施の形態では、加熱部20Aは、吐出ノズル18を中心に回転する。加熱部20Aは、回転ステージRSの回転に伴い回転移動する。 Figure 3 is an enlarged schematic diagram of the heating unit 20A and the rotating stage 19. The rotating stage 19 transports the heating unit 20A so as to heat the heating target region R from a number of different directions. In this embodiment, the heating unit 20A rotates around the discharge nozzle 18. The heating unit 20A rotates in accordance with the rotation of the rotating stage RS.

これにより、加熱部20Aは、異なる複数の方向から加熱対象領域Rを加熱することができる。 This allows the heating unit 20A to heat the heating target area R from multiple different directions.

また、加熱部20Aは、吐出ノズル18の移動方向に常に追従して、吐出ノズル18によって溶融フィラメントFMの吐出される直前の加熱対象領域Rを加熱することができる。すなわち、加熱部20Aは、吐出ノズル18の移動方向が変わっても、吐出ノズル18による吐出に先回りして、吐出対象領域を加熱対象領域Rとして加熱することが可能である。 The heating unit 20A also always follows the movement direction of the discharge nozzle 18, and can heat the heating target area R immediately before the molten filament FM is discharged by the discharge nozzle 18. In other words, even if the movement direction of the discharge nozzle 18 changes, the heating unit 20A can heat the discharge target area as the heating target area R in advance of the discharge by the discharge nozzle 18.

また、加熱部20Aを、加熱対象領域Rを中心に回転させることで、加熱対象領域Rを連続して加熱することが可能となる。具体的には加熱部20Aを吐出ノズル18を中心に回転させることで、吐出ノズル18による造形物Mの形成時には、溶融フィラメントFMを吐出される直前の造形材料層MLを、常に加熱することが可能となる。 In addition, by rotating the heating unit 20A around the heating target area R, it is possible to continuously heat the heating target area R. Specifically, by rotating the heating unit 20A around the discharge nozzle 18, when the object M is formed by the discharge nozzle 18, it is possible to always heat the modeling material layer ML immediately before the molten filament FM is discharged.

図1に戻り説明を続ける。本実施の形態では、加熱部20Aは、加熱源21として、レーザ光源21Aを備える。レーザ光源21Aは、レーザ光を照射する。レーザ光は、例えば、半導体レーザである。レーザ光の照射波長は、例えば、445nmである。 Returning to FIG. 1, the explanation will be continued. In this embodiment, the heating unit 20A includes a laser light source 21A as the heating source 21. The laser light source 21A irradiates laser light. The laser light is, for example, a semiconductor laser. The irradiation wavelength of the laser light is, for example, 445 nm.

すなわち、本実施の形態では、加熱部20Aは、レーザ光の照射によって、加熱対象領域Rを加熱する。例えば、レーザ光源21Aは、造形テーブル3上に形成された造形材料層ML上における、次に溶融フィラメントFMの吐出される加熱対象領域Rに、レーザ光を照射する。このため、本実施の形態では、加熱部20Aは、非接触で且つ局所的に、遠方から加熱対象領域Rを加熱することができる。 That is, in this embodiment, the heating unit 20A heats the heating target region R by irradiating it with laser light. For example, the laser light source 21A irradiates the heating target region R, which is on the modeling material layer ML formed on the modeling table 3 and from which the molten filament FM is to be discharged next, with laser light. Therefore, in this embodiment, the heating unit 20A can heat the heating target region R from a distance in a non-contact and localized manner.

また、本実施の形態では、造形装置1は、切削部7を備える。切削部7は、造形テーブル3上に形成された、造形材料層MLの積層体である造形物Mの表面の、少なくとも一部を切削する。 In this embodiment, the modeling device 1 also includes a cutting unit 7. The cutting unit 7 cuts at least a portion of the surface of the model M, which is a laminate of modeling material layers ML formed on the modeling table 3.

本実施の形態では、切削部7は、伸縮アーム部7Aと、ドリル7Bと、駆動部7Cと、を備える。ドリル7Bは、造形物Mの表面を切削するための切削工具である。伸縮アーム部7Aは、ドリル7Bの位置を調整可能に支持する。駆動部7Cは、ドリル7Bの回転およびドリル7Bの位置を調整するための駆動機構である。 In this embodiment, the cutting unit 7 includes an extendable arm unit 7A, a drill 7B, and a drive unit 7C. The drill 7B is a cutting tool for cutting the surface of the object M. The extendable arm unit 7A supports the drill 7B so that the position of the drill 7B can be adjusted. The drive unit 7C is a drive mechanism for adjusting the rotation of the drill 7B and the position of the drill 7B.

例えば、駆動部7Cの駆動によって、伸縮アーム部7Aによって支持されたドリル7Bは、造形テーブル3上に形成された造形物Mの表面を切削する(詳細後述)。 For example, when driven by the drive unit 7C, the drill 7B supported by the extendable arm unit 7A cuts the surface of the object M formed on the modeling table 3 (described in detail below).

なお、切削部7は、造形テーブル3上に形成された、造形材料層MLの積層体である造形物Mを切削可能な機構および構成であればよく、その機構および構成は、上記形態に限定されない。 The cutting unit 7 may have any mechanism and configuration capable of cutting the object M, which is a laminate of modeling material layers ML formed on the modeling table 3, and the mechanism and configuration are not limited to the above-mentioned form.

吐出部10、加熱部20A、および切削部7は、X軸駆動軸31によって、X軸方向(矢印X方向)にスライド移動可能に保持されている。X軸駆動軸31は、造形材料層MLの積層方向(矢印Z方向)に対して直交する平面における一方向(矢印X軸方向)に長い駆動軸である。X軸駆動軸31には、X軸駆動モータ32が設けられている。吐出部10、加熱部20A、および切削部7は、X軸駆動モータ32の駆動力により、X軸方向へ移動する。 The discharge unit 10, the heating unit 20A, and the cutting unit 7 are held by the X-axis drive shaft 31 so that they can slide in the X-axis direction (arrow X direction). The X-axis drive shaft 31 is a drive shaft that is long in one direction (arrow X direction) in a plane perpendicular to the stacking direction (arrow Z direction) of the modeling material layer ML. An X-axis drive motor 32 is provided on the X-axis drive shaft 31. The discharge unit 10, the heating unit 20A, and the cutting unit 7 move in the X-axis direction by the driving force of the X-axis drive motor 32.

X軸駆動モータ32は、Y軸駆動軸33Aに沿ってスライド移動可能に保持されている。Y軸駆動軸33Aは、造形材料層MLの積層方向(矢印Z方向)に対して直交する平面における、X軸方向に直交する方向(矢印Y方向)に長い駆動軸である。Y軸駆動軸33Aには、Y軸駆動モータ33が設けられている。吐出部10、加熱部20A、切削部7、およびX軸駆動モータ32は、Y軸駆動モータ33の駆動力により、Y軸方向へ移動する。 The X-axis drive motor 32 is held so as to be slidable along the Y-axis drive shaft 33A. The Y-axis drive shaft 33A is a drive shaft that is long in a direction perpendicular to the X-axis direction (arrow Y direction) in a plane perpendicular to the stacking direction (arrow Z direction) of the modeling material layer ML. A Y-axis drive motor 33 is provided on the Y-axis drive shaft 33A. The discharge section 10, the heating section 20A, the cutting section 7, and the X-axis drive motor 32 move in the Y-axis direction by the driving force of the Y-axis drive motor 33.

造形テーブル3は、造形材料層MLの積層方向(矢印Z方向)に長いZ軸駆動軸34、および、ガイド軸35に通され、造形材料層MLの積層方向に沿って移動可能に保持されている。Z軸駆動軸34には、Z軸駆動モータ36が設けられている。造形テーブル3は、Z軸駆動モータ36の駆動力により、造形材料層MLの積層方向(矢印Z方向)へ移動する。造形テーブル3には、積載された造形物Mを加熱するための加熱機構が設けられていてもよい。 The modeling table 3 is supported by a Z-axis drive shaft 34 that is long in the stacking direction (arrow Z direction) of the modeling material layer ML and a guide shaft 35, and is held so as to be movable along the stacking direction of the modeling material layer ML. A Z-axis drive motor 36 is provided on the Z-axis drive shaft 34. The modeling table 3 moves in the stacking direction of the modeling material layer ML (arrow Z direction) by the driving force of the Z-axis drive motor 36. The modeling table 3 may be provided with a heating mechanism for heating the model M placed on it.

このため、造形装置1は、造形テーブル3上に形成された造形材料層ML上の任意の領域を、加熱部20Aによって加熱可能な構成となっている。また、造形装置1は、造形テーブル3上の任意の領域に、溶融フィラメントFMや溶融サポート材を吐出可能な構成となっている。また、造形装置1は、造形テーブル3上に形成された複数の造形材料層MLの積層体である造形物Mの任意の箇所および領域を、切削部7によって切削可能な構成となっている。 The modeling device 1 is therefore configured to be able to heat any area on the modeling material layer ML formed on the modeling table 3 using the heating unit 20A. The modeling device 1 is also configured to be able to eject molten filament FM and molten support material onto any area on the modeling table 3. The modeling device 1 is also configured to be able to cut any location and area of the modeled object M, which is a laminate of multiple modeling material layers ML formed on the modeling table 3, using the cutting unit 7.

また、造形装置1は、クリーニングブラシ37およびダストボックス38を備える。クリーニングブラシ37は、吐出ノズル18の先端周辺をクリーニングする。例えば、クリーニングブラシ37は、吐出ノズル18の周辺に飛散した造形材料などによる粉塵を、ダストボックス38へ集積させる。 The modeling device 1 also includes a cleaning brush 37 and a dust box 38. The cleaning brush 37 cleans the area around the tip of the discharge nozzle 18. For example, the cleaning brush 37 collects dust particles from modeling material and the like scattered around the discharge nozzle 18 in the dust box 38.

図4は、造形装置1のハードウェア構成図の一例である。造形装置1は、制御部100を有する。制御部100は、CPUあるいは回路などによって構築されている。制御部100は、造形装置1に設けられた各部と電気的に接続されている。 Figure 4 is an example of a hardware configuration diagram of the modeling device 1. The modeling device 1 has a control unit 100. The control unit 100 is constructed with a CPU or a circuit, etc. The control unit 100 is electrically connected to each unit provided in the modeling device 1.

造形装置1は、X軸座標検知機構105Aと、Y軸座標検知機構105Bと、Z軸座標検知機構K105Cと、を備える。 The molding device 1 is equipped with an X-axis coordinate detection mechanism 105A, a Y-axis coordinate detection mechanism 105B, and a Z-axis coordinate detection mechanism K105C.

X軸座標検知機構105Aは、吐出部10、加熱部20A、および切削部7のX軸方向位置を検知する。X軸座標検知機構105Aは、X軸方向検知結果を制御部100へ送信する。制御部100は、X軸方向検知結果に基づいてX軸駆動モータ32の駆動を制御することで、吐出部10、加熱部20A、および切削部7を目標のX軸方向位置へ移動させる。 The X-axis coordinate detection mechanism 105A detects the X-axis positions of the discharge unit 10, the heating unit 20A, and the cutting unit 7. The X-axis coordinate detection mechanism 105A transmits the X-axis direction detection result to the control unit 100. The control unit 100 controls the drive of the X-axis drive motor 32 based on the X-axis direction detection result, thereby moving the discharge unit 10, the heating unit 20A, and the cutting unit 7 to the target X-axis direction positions.

Y軸座標検知機構105Bは、吐出部10、加熱部20A、および切削部7のY軸方向位置を検知する。Y軸座標検知機構105Bは、Y軸方向検知結果を、制御部100へ送信する。制御部100は、Y軸方向検知結果に基づいてY軸駆動モータ33の駆動を制御することで、吐出部10、加熱部20A、および切削部7を目標のY軸方向位置へ移動させる。 The Y-axis coordinate detection mechanism 105B detects the Y-axis positions of the discharge unit 10, the heating unit 20A, and the cutting unit 7. The Y-axis coordinate detection mechanism 105B transmits the Y-axis detection results to the control unit 100. The control unit 100 controls the driving of the Y-axis drive motor 33 based on the Y-axis detection results, thereby moving the discharge unit 10, the heating unit 20A, and the cutting unit 7 to the target Y-axis positions.

Z軸座標検知機構105Cは、造形テーブル3のZ軸方向位置を検知する。Z軸座標検知機構105Cは、Z軸方向検知結果を、制御部100へ送信する。制御部100は、Z軸方向検知結果に基づいてZ軸駆動モータ36の駆動を制御することで、造形テーブル3を目標のZ軸方向位置へ移動させる。 The Z-axis coordinate detection mechanism 105C detects the Z-axis position of the modeling table 3. The Z-axis coordinate detection mechanism 105C transmits the Z-axis direction detection result to the control unit 100. The control unit 100 controls the drive of the Z-axis drive motor 36 based on the Z-axis direction detection result to move the modeling table 3 to the target Z-axis direction position.

このように、制御部100は、吐出部10、加熱部20A、切削部7、および造形テーブル3の移動を制御することにより、吐出部10、加熱部20A、切削部7、および造形テーブル3の相対的な三次元位置を、目標の三次元位置に移動させる。 In this way, the control unit 100 controls the movement of the discharge unit 10, the heating unit 20A, the cutting unit 7, and the modeling table 3, thereby moving the relative three-dimensional positions of the discharge unit 10, the heating unit 20A, the cutting unit 7, and the modeling table 3 to the target three-dimensional positions.

さらに、制御部100は、エクストルーダ11、冷却ブロック12、加熱ブロック15、吐出ノズル18、レーザ光源21A、クリーニングブラシ37、回転ステージRS、撮像モジュール101、ねじり回転機構102、径測定部103、温度センサ104、および切削部7の駆動部7Cに制御信号を送信することで、これらの駆動を制御する。 Furthermore, the control unit 100 controls the driving of the extruder 11, cooling block 12, heating block 15, discharge nozzle 18, laser light source 21A, cleaning brush 37, rotating stage RS, imaging module 101, twisting rotation mechanism 102, diameter measurement unit 103, temperature sensor 104, and driving unit 7C of cutting unit 7 by sending control signals to these.

温度センサ104は、加熱対象領域Rの温度を測定する(詳細後述)。側面冷却部39は、造形物Mの側面を冷却する(詳細後述)。 The temperature sensor 104 measures the temperature of the heating target region R (described in detail below). The side surface cooling unit 39 cools the side surface of the object M (described in detail below).

次に、造形装置1による造形材料層MLの積層の一例を説明する。図5は、造形材料層MLの積層の一例を示す説明図である。 Next, an example of lamination of the modeling material layer ML by the modeling device 1 will be described. Figure 5 is an explanatory diagram showing an example of lamination of the modeling material layer ML.

本実施の形態では、加熱部20Aは、レーザ光源21Aから照射されるレーザ光Lを用いて、造形材料層MLにおける加熱対象領域Rを加熱する。吐出部10は、加熱された造形材料層ML上に溶融フィラメントFMを吐出する。 In this embodiment, the heating unit 20A heats the heating target region R in the modeling material layer ML using laser light L irradiated from the laser light source 21A. The ejection unit 10 ejects the molten filament FM onto the heated modeling material layer ML.

詳細には、加熱部20Aのレーザ光源21Aは、形成された造形3材料層ML上における、溶融フィラメントFMが次に吐出される加熱対象領域Rにレーザ光Lを照射する。この照射により、加熱部20Aは、造形材料層ML上における加熱対象領域Rを、再加熱する。再加熱とは、溶融フィラメントFMが冷却されて固化した後に、再度加熱することを表す。再加熱の温度は特に限定されないが、形成済の造形材料層MLの融点以上の温度であることが好ましい。 In detail, the laser light source 21A of the heating unit 20A irradiates the laser light L to the heating target region R on the formed modeling material layer ML where the molten filament FM will next be discharged. By this irradiation, the heating unit 20A reheats the heating target region R on the modeling material layer ML. Reheating refers to reheating the molten filament FM after it has cooled and solidified. The reheating temperature is not particularly limited, but it is preferably a temperature equal to or higher than the melting point of the formed modeling material layer ML.

加熱対象領域Rの温度は、温度センサ104によって測定される(図4参照)。温度センサ104は、測定部の一例である。本実施形態では、温度センサ104は、レーザ光源21Aの近傍に配置されている。温度センサ104は、温度測定結果を、制御部100へ出力する。制御部100は、温度測定結果に基づいてレーザ光源21Aのレーザ出力を制御することで、加熱対象領域Rに加える熱の温度を調整する。 The temperature of the heating target region R is measured by the temperature sensor 104 (see FIG. 4). The temperature sensor 104 is an example of a measurement unit. In this embodiment, the temperature sensor 104 is disposed near the laser light source 21A. The temperature sensor 104 outputs the temperature measurement result to the control unit 100. The control unit 100 adjusts the temperature of the heat applied to the heating target region R by controlling the laser output of the laser light source 21A based on the temperature measurement result.

すなわち、加熱部20Aは、温度センサ104によって測定された温度に基づいて、加熱対象領域Rを加熱する。このため、加熱部20Aは、目標温度となるように、加熱対象領域Rを安定して加熱することができる。 That is, the heating unit 20A heats the heating target area R based on the temperature measured by the temperature sensor 104. Therefore, the heating unit 20A can stably heat the heating target area R to the target temperature.

形成済の造形材料層MLの表面を再加熱することで、造形材料層MLにおける、再加熱された加熱対象領域Rと、該加熱対象領域Rに次に吐出された溶融フィラメントFMと、の温度差が小さくなり、これらの構成材料が混ざり合うことで、これらの層間の接着性が向上する。すなわち、複数の造形材料層MLの、積層方向(矢印Z方向)の強度が向上する。 By reheating the surface of the formed modeling material layer ML, the temperature difference between the reheated heating target area R in the modeling material layer ML and the molten filament FM that is next ejected onto the heating target area R is reduced, and the constituent materials are mixed together, improving the adhesion between these layers. In other words, the strength of the multiple modeling material layers ML in the stacking direction (arrow Z direction) is improved.

図6は、造形材料層MLの積層の詳細例を示す模式図である。以下では、吐出部10による造形中の造形材料層MLを、上層Lnと表す。また、上層Lnの一つ下の層を下層Ln-1、下層Ln-1の一つ下の層を下層Ln-2と表す。また、図6中の矢印Wは、吐出部10の移動経路(ツールパス)を示す。なお、図6には、吐出部10のツールパスが分かるように、吐出された溶融フィラメントFMを、楕円柱で模式的に示した。このため、吐出された溶融フィラメントFMの間に空隙が形成されているが、実際には、空隙が形成されないように造形することが好ましい。 Figure 6 is a schematic diagram showing a detailed example of lamination of the modeling material layer ML. Hereinafter, the modeling material layer ML being modeled by the discharge unit 10 is referred to as the upper layer Ln. The layer immediately below the upper layer Ln is referred to as the lower layer Ln-1, and the layer immediately below the lower layer Ln-1 is referred to as the lower layer Ln-2. The arrow W in Figure 6 indicates the movement path (tool path) of the discharge unit 10. Note that in Figure 6, the discharged molten filament FM is shown diagrammatically as an elliptical cylinder so that the tool path of the discharge unit 10 can be seen. For this reason, gaps are formed between the discharged molten filament FM, but in practice, it is preferable to perform modeling so that no gaps are formed.

下層Ln-1を再加熱しながら上層Lnを形成すると、下層Ln-1の造形材料層MLが溶融した状態で、上層Lnの造形材料層MLを形成できる。このように、積層された複数の造形材料層MLの間で、溶融したこれらの造形材料が混ざり合うことで、積層方向に隣接する造形材料層MLと造形材料層MLの間の接着性が向上する。このため、複数の造形材料層MLの積層体である造形物Mの、積層方向(矢印Z方向)の強度が向上する。 By forming the upper layer Ln while reheating the lower layer Ln-1, the modeling material layer ML of the upper layer Ln can be formed while the modeling material layer ML of the lower layer Ln-1 is in a molten state. In this way, the molten modeling materials mix between the multiple stacked modeling material layers ML, improving the adhesion between the modeling material layers ML that are adjacent in the stacking direction. This improves the strength in the stacking direction (arrow Z direction) of the model M, which is a stack of multiple modeling material layers ML.

次に、側面冷却部39について説明する。図7は、側面冷却部39による冷却の説明図である。側面冷却部39は、造形物Mの側面、すなわち延長方向(図1中、矢印Z方向)に対して平行な面を冷却する。側面冷却部39は、造形物Mの側面を冷却可能な冷却源であればよい。側面冷却部39は、例えば、ファンである。 Next, the side cooling unit 39 will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram of cooling by the side cooling unit 39. The side cooling unit 39 cools the side of the object M, i.e., the surface parallel to the extension direction (the direction of the arrow Z in FIG. 1). The side cooling unit 39 may be any cooling source capable of cooling the side of the object M. The side cooling unit 39 is, for example, a fan.

側面冷却部39は、吐出部10による造形材料層MLの形成時に、造形物Mの側面に冷却風を送る。造形材料層MLの形成時に、造形物Mの側面に冷却風を送ることで、造形材料層MLの形成時に、造形材料層MLの側面の外形が崩れて造形精度が劣化することを抑制することができる。 The side cooling unit 39 blows cooling air to the side of the model M when the modeling material layer ML is formed by the discharge unit 10. By blowing cooling air to the side of the model M when the modeling material layer ML is formed, it is possible to prevent the outer shape of the side of the modeling material layer ML from collapsing and the modeling accuracy from deteriorating when the modeling material layer ML is formed.

図1に戻り説明を続ける。次に、切削部7による、造形物Mの切削について説明する。 Returning to FIG. 1, we will continue the explanation. Next, we will explain how the cutting unit 7 cuts the object M.

上述したように、本実施の形態では、造形装置1は、形成済の造形材料層MLの表面を再加熱し、加熱された該造形材料層ML上に、溶融した造形材料である溶融フィラメントFMを吐出することで、造形材料層MLを積層させる。そして、この造形材料層MLの加熱と溶融フィラメントFMの吐出を繰返すことで、複数の造形材料層MLの積層体である造形物Mを作製する。 As described above, in this embodiment, the modeling device 1 reheats the surface of the formed modeling material layer ML and stacks the modeling material layer ML by ejecting a molten filament FM, which is a molten modeling material, onto the heated modeling material layer ML. Then, by repeatedly heating the modeling material layer ML and ejecting the molten filament FM, a modeled object M, which is a stack of multiple modeling material layers ML, is produced.

ここで、加熱部20Aによる加熱時に造形材料層MLの端部の形状が崩れる場合がある(図6参照)。図6に示すように、造形物Mの外形面OSが変形する場合がある。 Here, when heating by the heating unit 20A, the shape of the end of the modeling material layer ML may be distorted (see FIG. 6). As shown in FIG. 6, the outer surface OS of the model M may be deformed.

吐出部10による造形材料層MLの形成時に、側面冷却部39が造形物Mの側面に冷却風を送った場合であっても、造形物Mの外形面OSの変形を十分に抑制出来ない場合もある。 When the discharge unit 10 forms the modeling material layer ML, even if the side cooling unit 39 sends cooling air to the side of the model M, deformation of the outer surface OS of the model M may not be sufficiently suppressed.

図8を用いて説明する。図8は、加熱部20Aによる再加熱の説明図である。 This will be explained using Figure 8. Figure 8 is an explanatory diagram of reheating by heating unit 20A.

図8(A)は、造形材料層MLの加熱と溶融フィラメントFMの吐出を繰返すことで形成された造形物Mの一例を示す立体模式図である。図8(B)は、図8(A)に示す造形物Mを、造形材料層MLの積層方向(矢印Z方向)に対して直交する方向(例えば、Y方向)から視認したときの形状の一例を示す模式図である。 Figure 8 (A) is a three-dimensional schematic diagram showing an example of a model M formed by repeatedly heating the modeling material layer ML and discharging the molten filament FM. Figure 8 (B) is a schematic diagram showing an example of the shape of the model M shown in Figure 8 (A) when viewed from a direction (e.g., the Y direction) perpendicular to the stacking direction (arrow Z direction) of the modeling material layer ML.

図8に示すように、加熱された造形材料層ML上への溶融フィラメントFMの形成を繰返すことで造形物Mを作製すると、造形物Mの形状が、目的とする形状とは異なるものとなる場合がある。具体的には、例えば、造形物Mの端部(領域B参照)が再加熱により崩れ、目的とする形状に対して、外形が変形する場合がある。 As shown in FIG. 8, when a molded object M is produced by repeatedly forming a molten filament FM on a heated mold material layer ML, the shape of the molded object M may differ from the intended shape. Specifically, for example, the end of the molded object M (see region B) may collapse due to reheating, and the outer shape may be deformed from the intended shape.

そこで、本実施の形態の造形装置1は、切削部7を備える。切削部7は、造形テーブル3上に形成された、造形材料層MLの積層体である造形物Mの表面の、少なくとも一部を切削する。 The modeling device 1 of this embodiment is therefore equipped with a cutting unit 7. The cutting unit 7 cuts at least a portion of the surface of the model M, which is a laminate of modeling material layers ML formed on the modeling table 3.

図9は、切削部7による造形物Mの切削の一例を示す模式図である。図9(A)は、造形材料層MLの加熱と溶融フィラメントFMの吐出を繰返すことで形成された造形物Mの一例を示す立体模式図である。図9(B)は、図8(A)に示す造形物Mを、造形材料層MLの積層方向(矢印Z方向)に対して直交する方向(例えば、Y方向)から視認したときの形状の一例を示す模式図である。 Figure 9 is a schematic diagram showing an example of cutting of a model M by the cutting unit 7. Figure 9 (A) is a three-dimensional schematic diagram showing an example of a model M formed by repeatedly heating the modeling material layer ML and discharging the molten filament FM. Figure 9 (B) is a schematic diagram showing an example of the shape of the model M shown in Figure 8 (A) when viewed from a direction (e.g., Y direction) perpendicular to the stacking direction of the modeling material layer ML (arrow Z direction).

本実施の形態では、造形装置1の制御部100は、造形物Mの造形データを受付ける。造形データは、造形物Mを構成する造形材料層MLごとの画像データによって構成されている。以下では、造形データによって示される造形物Mを、目的造形物MBと称して説明する。 In this embodiment, the control unit 100 of the modeling device 1 receives modeling data for the object M. The modeling data is composed of image data for each modeling material layer ML that constitutes the object M. In the following, the object M indicated by the modeling data will be referred to as the target object MB.

制御部100は、目的造形物MBに対してひとまわり大きい形状の積層体MAを造形するように、造形データを補正する。目的造形物MBに対してひとまわり大きい形状の積層体MAとは、目的造形物MBを覆う大きさおよび形状の積層体MAであればよい。 The control unit 100 corrects the printing data so as to print a laminated body MA that is slightly larger than the target object MB. A laminated body MA that is slightly larger than the target object MB may be a laminated body MA that is large and shaped to cover the target object MB.

そして、制御部100は、補正後の造形データ(以下、補正造形データと称する)を用いて、加熱された造形材料層ML上に溶融フィラメントFMを吐出する処理を繰返すことで、積層体MAを造形する。 Then, the control unit 100 uses the corrected modeling data (hereinafter referred to as corrected modeling data) to repeat the process of ejecting the molten filament FM onto the heated modeling material layer ML, thereby modeling the laminate MA.

そして、制御部100は、積層体MAを切削して目的造形物MBを作製するように、切削部7を制御する。この切削により、切削部7は、積層体MAにおける、変形した領域(領域B)を取り除き、目的造形物MBを作製する。 The control unit 100 then controls the cutting unit 7 to cut the laminate MA to produce the target object MB. Through this cutting, the cutting unit 7 removes the deformed region (region B) in the laminate MA, and produces the target object MB.

図10は、切削部7による切削後の目的造形物MBの一例を示す模式図である。図10(A)は、切削部7によって切削されることで形成された、目的造形物MBの一例を示す立体模式図である。図10(B)は、図10(A)に示す目的造形物MBを、造形材料層MLの積層方向(矢印Z方向)に対して直交する方向(例えば、Y方向)から視認したときの形状の一例を示す模式図である。 Figure 10 is a schematic diagram showing an example of the target object MB after cutting by the cutting unit 7. Figure 10(A) is a three-dimensional schematic diagram showing an example of the target object MB formed by cutting by the cutting unit 7. Figure 10(B) is a schematic diagram showing an example of the shape of the target object MB shown in Figure 10(A) when viewed from a direction (e.g., the Y direction) perpendicular to the stacking direction (arrow Z direction) of the modeling material layer ML.

図10に示すように、切削部7によって積層体MAを切削することで、変形した領域(領域B)が取り除かれ、造形データによって示される造形物Mである目的造形物MBが得られる。 As shown in FIG. 10, the laminate MA is cut by the cutting unit 7, whereby the deformed area (area B) is removed, and the target object MB, which is the object M indicated by the modeling data, is obtained.

また、切削部7が切削する積層体MAは、複数の造形材料層MLの、積層方向(矢印Z方向)の強度が向上した状態の積層体MAである。このため、切削部7が積層体MAを切削することで得られる目的造形物MBは、積層方向(矢印Z方向)の強度が高く、且つ、造形データによって示される形状(すなわち目的とする形状)を示すものとなる。 The laminate MA cut by the cutting unit 7 is a laminate MA in which the strength of the multiple modeling material layers ML in the stacking direction (arrow Z direction) has been improved. Therefore, the target object MB obtained by cutting the laminate MA by the cutting unit 7 has high strength in the stacking direction (arrow Z direction) and exhibits the shape indicated by the modeling data (i.e., the desired shape).

このため、造形装置1は、積層方向の強度低下の抑制された、目的とする形状の目的造形物MBを提供することができる。 As a result, the modeling device 1 can provide a target object MB of the desired shape with reduced loss of strength in the stacking direction.

また、本実施の形態では、造形装置1は、切削部7を備える。このため、加熱部20Aによる加熱対象領域Rの範囲は、造形材料層MLの表面の全領域とすることができる。全領域とは、上述したように、形成された造形材料層MLにおける、吐出ノズル18に対向する対向面の全領域である。すなわち、切削部7によって積層体MAを切削して目的造形物MBを切出すため、加熱対象領域Rの範囲を、造形材料層MLの表面の全領域とすることができる。このため、加熱部20Aによる加熱時範囲の精密な制御の必要性が低くなり、積層方向の強度低下の抑制された、目的とする形状の目的造形物MBを、容易に作製することができる。 In addition, in this embodiment, the modeling device 1 is equipped with a cutting unit 7. Therefore, the range of the region R to be heated by the heating unit 20A can be the entire surface area of the modeling material layer ML. The entire area is the entire surface area of the formed modeling material layer ML that faces the discharge nozzle 18, as described above. In other words, since the cutting unit 7 cuts the laminate MA to cut out the target object MB, the range of the region R to be heated can be the entire surface area of the modeling material layer ML. This reduces the need for precise control of the heating range by the heating unit 20A, and makes it possible to easily produce a target object MB of the desired shape with reduced strength reduction in the stacking direction.

なお、造形装置1は、側面冷却部39を備えた形態に限定されない。しかし、より精度良く目的の形状の目的造形物MBを得る観点から、造形装置1は、側面冷却部39を備えた構成であることが好ましい。この場合、切削部7および側面冷却部39によって、より精度良く、目的の形状の目的造形物MBを得ることができる。 The modeling device 1 is not limited to a configuration including a side cooling unit 39. However, from the viewpoint of obtaining a target object MB of a desired shape with greater precision, it is preferable that the modeling device 1 is configured to include a side cooling unit 39. In this case, the cutting unit 7 and the side cooling unit 39 can be used to obtain a target object MB of a desired shape with greater precision.

次に、本実施の形態の造形装置1が実行する造形処理の手順を説明する。図11は、本実施の形態の造形装置1が実行する、造形処理の手順の一例を示す、フローチャートである。 Next, the procedure of the modeling process executed by the modeling device 1 of this embodiment will be described. FIG. 11 is a flowchart showing an example of the procedure of the modeling process executed by the modeling device 1 of this embodiment.

まず、造形装置1の制御部100は、目的造形物MBの造形データを受付けると、目的造形物MBに対してひとまわり大きい形状の積層体MAを造形するように、造形データを補正する。そして、制御部100は、補正造形データを用いて、図11に示す処理ルーチンを実行する。補正造形データは、積層体MAを構成する造形材料層MLごとの画像データによって構成されている。 First, when the control unit 100 of the modeling device 1 receives the modeling data of the target object MB, it corrects the modeling data so as to model a laminated body MA that is slightly larger than the target object MB. The control unit 100 then executes the processing routine shown in FIG. 11 using the corrected modeling data. The corrected modeling data is composed of image data for each modeling material layer ML that constitutes the laminated body MA.

造形装置1の制御部100は、X軸駆動モータ32またはY軸駆動モータ33を駆動して、吐出部10をX軸またはY軸方向に移動させる。吐出部10が移動している間に、制御部100は、補正造形データのうち、最下層の画像データに基づいて、吐出ノズル18から溶融フィラメントFMを吐出する。これによって、造形装置1は、造形テーブル3上に、画像データに応じた造形材料層MLを形成する(ステップS11)。 The control unit 100 of the modeling device 1 drives the X-axis drive motor 32 or the Y-axis drive motor 33 to move the discharge unit 10 in the X-axis or Y-axis direction. While the discharge unit 10 is moving, the control unit 100 discharges the molten filament FM from the discharge nozzle 18 based on the image data of the bottom layer of the corrected modeling data. In this way, the modeling device 1 forms a modeling material layer ML on the modeling table 3 according to the image data (step S11).

次に、加熱部20Aが、造形テーブル3上に直前に形成された造形材料層ML上の加熱対象領域Rへレーザ光Lを照射し、該加熱対象領域Rを加熱する(ステップS12)。ステップS12の処理によって、直前に形成された造形材料層MLにおける加熱対象領域Rが再溶融する。 Next, the heating unit 20A irradiates the laser light L to the heating target region R on the modeling material layer ML that was previously formed on the modeling table 3, and heats the heating target region R (step S12). By the process of step S12, the heating target region R in the modeling material layer ML that was previously formed is remelted.

次に、制御部100は、補正造形データにおける、直前に形成した造形材料層MLの上に積層する造形材料層MLの画像データを読取る。そして、制御部100は、該画像データに基づいて、吐出ノズル18から溶融フィラメントFMを吐出する。これによって、造形装置1は、直前に形成され、加熱部20Aによって加熱された造形材料層MLに、画像データに応じた造形材料層MLを形成する(ステップS13)。 Next, the control unit 100 reads image data of the modeling material layer ML to be layered on the modeling material layer ML formed immediately before in the corrected modeling data. The control unit 100 then ejects the molten filament FM from the ejection nozzle 18 based on the image data. As a result, the modeling device 1 forms a modeling material layer ML according to the image data on the modeling material layer ML formed immediately before and heated by the heating unit 20A (step S13).

なお、制御部100は、ステップS12の処理と、ステップS13の処理と、の一部が並列で実行されるように制御してもよい。この場合、吐出部10は、例えば、直前に形成した造形材料層MLにレーザ光Lを照射する処理を開始してから、加熱対象領域Rの範囲全体へのレーザの照射が完了する前に、次の造形材料層ML用の溶融フィラメントFMの吐出を開始する。 The control unit 100 may control the process of step S12 and the process of step S13 to be executed in parallel. In this case, the discharge unit 10, for example, starts the process of irradiating the laser light L onto the modeling material layer ML formed immediately before, and then starts discharging the molten filament FM for the next modeling material layer ML before completing the laser irradiation onto the entire range of the heating target region R.

次に、側面冷却部39が、ステップS13の処理によって形成された造形材料層MLの側面を冷却する(ステップS14)。 Next, the side cooling unit 39 cools the side of the modeling material layer ML formed by the processing of step S13 (step S14).

次に、制御部100は、補正造形データにおける、最表層の造形材料層MLを形成したか否かを判断する(ステップS15)。ステップS15で否定判断すると(ステップS15:No)、上記ステップS12へ戻る。ステップS15で肯定判断すると(ステップS15:Yes)、ステップS16へ進む。 Next, the control unit 100 judges whether the outermost modeling material layer ML in the corrected modeling data has been formed (step S15). If the judgment in step S15 is negative (step S15: No), the process returns to step S12. If the judgment in step S15 is positive (step S15: Yes), the process proceeds to step S16.

次に、制御部100は、造形テーブル3上に形成された積層体MAが目的造形物MBとなるまで、積層体MAを切削するように、切削部7を制御する(ステップS16)。例えば、制御部100は、補正造形データと、補正前の造形データと、を用いて、切削範囲を特定し、該切削範囲を切削するように切削部7を制御することで、ステップS16の処理を行う。そして、本ルーチンを終了する。 Next, the control unit 100 controls the cutting unit 7 to cut the laminate MA formed on the modeling table 3 until it becomes the target object MB (step S16). For example, the control unit 100 performs the processing of step S16 by identifying a cutting range using the corrected modeling data and the uncorrected modeling data, and controlling the cutting unit 7 to cut the cutting range. Then, this routine ends.

以上説明したように、本実施の形態の造形装置1は、加熱部20Aと、吐出部10と、切削部7と、を備える。加熱部20Aは、形成された造形材料層MLを加熱する。吐出部10は、加熱された造形材料層MLに溶融フィラメントFM(溶融した造形材料)を吐出して造形材料層MLを積層させる。切削部7は、造形材料層MLの積層体MA(造形物M)の表面の少なくとも一部を切削する。 As described above, the modeling device 1 of this embodiment includes a heating unit 20A, a discharging unit 10, and a cutting unit 7. The heating unit 20A heats the formed modeling material layer ML. The discharging unit 10 discharges molten filament FM (molten modeling material) onto the heated modeling material layer ML to laminate the modeling material layer ML. The cutting unit 7 cuts at least a portion of the surface of the laminate MA (modeled object M) of the modeling material layer ML.

このように、本実施の形態の造形装置1は、吐出された溶融フィラメントFMによって形成された造形材料層MLを加熱部20Aによって加熱し、加熱された造形材料層ML上に、溶融フィラメントFMを吐出して造形材料層MLを形成する。 In this way, the modeling device 1 of this embodiment heats the modeling material layer ML formed by the extruded molten filament FM using the heating unit 20A, and extrudes the molten filament FM onto the heated modeling material layer ML to form the modeling material layer ML.

このように、形成済の造形材料層MLを再加熱することで、造形材料層MLにおける、再加熱された加熱対象領域Rと、該加熱対象領域Rに次に吐出された溶融フィラメントFMによる造形材料層MLと、の温度差が小さくなり、これらの構成材料が混ざり合うことで、これらの積層方向(矢印Z方向)に隣接する造形材料層MLの各層間の接着性が向上する。すなわち、複数の造形材料層MLの、積層方向(矢印Z方向)の強度が向上する。 In this way, by reheating the formed modeling material layer ML, the temperature difference between the reheated heating target area R in the modeling material layer ML and the modeling material layer ML formed by the molten filament FM that is next ejected onto the heating target area R is reduced, and these constituent materials are mixed together, improving the adhesion between each layer of the modeling material layer ML that is adjacent in the stacking direction (arrow Z direction). In other words, the strength of the multiple modeling material layers ML in the stacking direction (arrow Z direction) is improved.

このため、積層方向(矢印Z方向)の強度低下の抑制された積層体MA(造形物M)が得られる。 This results in a laminate MA (modeled object M) with reduced strength loss in the stacking direction (arrow Z direction).

また、本実施の形態の造形装置1では、切削部7が、積層体MA(造形物M)の表面の少なくとも一部を切削する。すなわち、切削部7は、積層方向の強度が向上された状態の積層体MAの表面の少なくとも一部を切削する。 In addition, in the modeling device 1 of this embodiment, the cutting unit 7 cuts at least a portion of the surface of the laminate MA (modeled object M). In other words, the cutting unit 7 cuts at least a portion of the surface of the laminate MA in a state in which the strength in the stacking direction has been improved.

このため、切削部7が、目的とする目的造形物MBの形状となるように積層体MAを切削することで、積層方向の強度低下の抑制された、目的とする形状の目的造形物MB(造形物M)を作製することができる。 Therefore, by cutting the laminate MA so that it has the desired shape of the target object MB, the cutting section 7 can produce a target object MB (object M) of the desired shape with reduced loss of strength in the stacking direction.

従って、本実施の形態の造形装置1は、積層方向(矢印Z方向)の強度低下の抑制された、目的とする形状の目的造形物MB(造形物M)を提供することができる。 The modeling device 1 of this embodiment can therefore provide a target object MB (model M) of the desired shape with reduced strength loss in the stacking direction (arrow Z direction).

また、搬送部(回転ステージRS)は、異なる複数の方向から加熱対象領域Rを加熱するように、加熱部20Aを搬送する。 The transport unit (rotary stage RS) transports the heating unit 20A so as to heat the heating target area R from multiple different directions.

温度センサ104(測定部)は、加熱部20Aの加熱対象領域Rの温度を測定する。加熱部20Aは、温度センサ104によって測定された温度に基づいて、加熱対象領域Rを加熱する。加熱部20Aは、レーザ光Lを照射する。 The temperature sensor 104 (measurement unit) measures the temperature of the heating target area R of the heating unit 20A. The heating unit 20A heats the heating target area R based on the temperature measured by the temperature sensor 104. The heating unit 20A irradiates the laser light L.

また、本実施の形態の造形装置1は、複数の加熱部20Aを備えていてもよい。複数の加熱部20Aを備えることで、加熱部20Aによる加熱時間が短縮され、造形物Mの造形時間の短縮を図ることができる。 The modeling device 1 of this embodiment may also be provided with multiple heating units 20A. By providing multiple heating units 20A, the heating time by the heating units 20A can be shortened, and the modeling time for the modeled object M can be shortened.

(変形例1)
上記実施の形態では、加熱部20として、レーザ光を照射する加熱部20Aを用いた形態を説明した。しかし、加熱部20は、レーザ光を照射することで加熱対象領域Rを加熱する形態に限定されない。
(Variation 1)
In the above embodiment, the heating unit 20A that irradiates laser light has been described as the heating unit 20. However, the heating unit 20 is not limited to the configuration that heats the heating target region R by irradiating laser light.

例えば、加熱部20は、加熱した空気を送風する機構であってもよい。図12は、造形装置1Bの一例を示す模式図である。造形装置1Bは、加熱部20Aに代えて加熱部20Bを備えた点以外は、上記実施の形態の造形装置1と同様である(図1も参照)。 For example, the heating unit 20 may be a mechanism for blowing heated air. FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of the modeling apparatus 1B. The modeling apparatus 1B is similar to the modeling apparatus 1 of the above embodiment, except that it is equipped with a heating unit 20B instead of the heating unit 20A (see also FIG. 1).

加熱部20Bは、温風源21Bを備える。温風源21Bは、温風を加熱対象領域Rに向かって送風する。温風源21Bは、加熱対象領域Rの構成材料の融点以上の温度の風を送風可能な機構であればよい。温風源21Bは、例えば、ヒータやファンである。 The heating unit 20B includes a hot air source 21B. The hot air source 21B blows hot air toward the heating target area R. The hot air source 21B may be any mechanism capable of blowing air at a temperature equal to or higher than the melting point of the material that constitutes the heating target area R. The hot air source 21B may be, for example, a heater or a fan.

このため、本実施の形態では、加熱部20Bは、非接触で遠方から加熱対象領域Rを加熱することができる。 Therefore, in this embodiment, the heating unit 20B can heat the heating target area R from a distance without contact.

このように、加熱部20は、加熱した空気を送風する加熱部20Bであってもよい。 In this way, the heating unit 20 may be heating unit 20B that blows heated air.

(変形例2)
上記実施の形態および上記変形例1では、加熱部20が、加熱対象領域Rに対して非接触で該加熱対象領域Rを加熱する形態を説明した。しかし、加熱部20は、加熱対象領域Rを接触加熱する形態であってもよい。
(Variation 2)
In the above embodiment and the above modification 1, the heating unit 20 heats the heating target region R without contacting the heating target region R. However, the heating unit 20 may be configured to heat the heating target region R by contact heating.

図13は、本変形例2の造形装置1Cの一例を示す模式図である。造形装置1Cは、加熱部20Aに代えて加熱部20Cを備えた点以外は、上記実施の形態の造形装置1と同様である(図1も参照)。 Figure 13 is a schematic diagram showing an example of the modeling apparatus 1C of this modification 2. The modeling apparatus 1C is similar to the modeling apparatus 1 of the above embodiment, except that it is equipped with a heating unit 20C instead of the heating unit 20A (see also Figure 1).

加熱部20Cは、冷却ブロック22と、ガイド24と、接触加熱源21Cと、を備える。接触加熱源21Cは、加熱対象領域Rを接触加熱する。 The heating section 20C includes a cooling block 22, a guide 24, and a contact heating source 21C. The contact heating source 21C contact heats the heating target region R.

接触加熱源21Cは、加熱ブロック25と、加熱プレート28と、を備える。加熱プレート28は、造形材料層MLに接触することで、造形材料層MLの加熱対象領域Rを加熱および加圧する。 The contact heating source 21C includes a heating block 25 and a heating plate 28. The heating plate 28 contacts the modeling material layer ML to heat and pressurize the heating target region R of the modeling material layer ML.

加熱ブロック25は、加熱プレート28を加熱する。加熱ブロック25は、ヒータなどの熱源26と、加熱プレート28の温度を制御するための熱電対27と、を備える。 The heating block 25 heats the heating plate 28. The heating block 25 includes a heat source 26 such as a heater and a thermocouple 27 for controlling the temperature of the heating plate 28.

冷却ブロック22は、加熱ブロック25からの熱伝導を防ぐための機構である。冷却ブロック22は、冷却源23を備える。加熱ブロック25と冷却ブロック22との間には、ガイド24が設けられている。 The cooling block 22 is a mechanism for preventing heat conduction from the heating block 25. The cooling block 22 is equipped with a cooling source 23. A guide 24 is provided between the heating block 25 and the cooling block 22.

加熱部20Cは、X軸駆動軸31(図1参照)に対し、連結部材を介して、スライド移動可能に保持されている。加熱部20Cは、加熱ブロック25によって加熱されて高温になる。その熱がX軸駆動モータ32に伝わるのを低減するため、フィラメントガイド14等を含めた移送路およびガイド24は、低熱伝導性であることが好ましい。 The heating section 20C is held slidably on the X-axis drive shaft 31 (see FIG. 1) via a connecting member. The heating section 20C is heated by the heating block 25 and reaches a high temperature. To reduce the transfer of heat to the X-axis drive motor 32, it is preferable that the transport path, including the filament guide 14, and the guide 24 have low thermal conductivity.

加熱プレート28における、造形材料層MLの積層方向(矢印Z方向)下流側端部は、吐出ノズル18の下端より、造形材料層MLの1層分、低い位置(積層方向のより下流側)に配置されている。吐出部10および加熱部20Cを、図13に示すXA方向に走査しながら、溶融フィラメントFMを吐出すると同時に、加熱プレート28は、造形中の造形材料層MLの一つ下の造形材料層MLを接触加熱により再加熱する。これにより、造形中の造形材料層MLと、一つ下の造形材料層MLとの温度差が小さくなり、層間で材料が混ざり合う。このため、造形物Mの層間強度が向上する。 The downstream end of the heating plate 28 in the stacking direction (arrow Z direction) of the modeling material layer ML is positioned lower (further downstream in the stacking direction) by one layer of modeling material layer ML than the lower end of the discharge nozzle 18. While the discharge unit 10 and heating unit 20C are scanned in the XA direction shown in Figure 13 to discharge the molten filament FM, the heating plate 28 simultaneously reheats the modeling material layer ML one layer below the modeling material layer ML being modeled by contact heating. This reduces the temperature difference between the modeling material layer ML being modeled and the modeling material layer ML one layer below, and the materials mix between the layers. This improves the interlayer strength of the modeled object M.

このように、加熱部20は、加熱対象領域Rを接触加熱する加熱部20Cであってもよい。 In this way, the heating unit 20 may be a heating unit 20C that contact heats the heating target area R.

(変形例3)
加熱対象領域Rを接触加熱する形態は、変形例2に示す形態に限定されない。
(Variation 3)
The manner in which the heating target region R is contact-heated is not limited to the manner shown in the second modified example.

図14は、本変形例3の造形装置1Dの一例を示す模式図である。造形装置1Dは、加熱部20Aに代えて加熱部20Dを備えた点以外は、上記実施の形態の造形装置1と同様である。 Figure 14 is a schematic diagram showing an example of a modeling apparatus 1D according to the present modified example 3. The modeling apparatus 1D is similar to the modeling apparatus 1 according to the above embodiment, except that it includes a heating unit 20D instead of the heating unit 20A.

加熱部20Dは、冷却ブロック22と、ガイド24と、接触加熱源21Dと、を備える。接触加熱源21Dは、加熱対象領域Rを接触加熱する。冷却ブロック22およびガイド24は、変形例2と同様である。 The heating section 20D includes a cooling block 22, a guide 24, and a contact heating source 21D. The contact heating source 21D contact heats the heating target region R. The cooling block 22 and the guide 24 are the same as those in the second modification.

接触加熱源21Dは、タップノズル28Dと、加熱ブロック25と、を備える。加熱ブロック25は、上記変形例2と同様である。すなわち、接触加熱源21Dは、加熱プレート28に替えてタップノズル28Dを備える点以外は、変形例2の接触加熱源21Cと同様である。 The contact heating source 21D includes a tap nozzle 28D and a heating block 25. The heating block 25 is the same as that of the second modification. That is, the contact heating source 21D is the same as the contact heating source 21C of the second modification, except that it includes a tap nozzle 28D instead of a heating plate 28.

タップノズル28Dは、加熱ブロック25によって加熱される。タップノズル28Dは、モータ等の動力により、造形物Mを、該造形材料層MLの積層方向に繰り返しタップする。このタップ動作により、タップノズル28Dは、造形材料層MLの加熱対象領域Rを加熱および加圧する。これにより、造形中の造形材料層MLと、一つ下の造形材料層MLとの温度差が小さくなり、層間で材料が混ざり合う。このため、造形物Mの層間強度が向上する。 The tap nozzle 28D is heated by the heating block 25. The tap nozzle 28D repeatedly taps the model M in the stacking direction of the modeling material layer ML using power from a motor or the like. This tapping action causes the tap nozzle 28D to heat and pressurize the heating target area R of the modeling material layer ML. This reduces the temperature difference between the modeling material layer ML being modeled and the modeling material layer ML below, causing the materials to mix between the layers. This improves the interlayer strength of the model M.

また、吐出部10は、造形材料層MLにおける、タップ動作によって凹んだ加熱対象領域Rを埋めるように、溶融フィラメントFMを吐出する。このため、造形材料層MLの最表面の形状を平滑にすることができる。 The discharge unit 10 also discharges the molten filament FM so as to fill the heating target area R in the modeling material layer ML that has been recessed by the tapping operation. This makes it possible to smooth the shape of the outermost surface of the modeling material layer ML.

このように、加熱部20は、加熱対象領域Rを接触加熱する加熱部20Dであってもよい。 In this way, the heating unit 20 may be a heating unit 20D that contact heats the heating target area R.

(変形例4)
加熱対象領域Rを接触加熱する形態は、変形例2および変形例3に示す形態に限定されない。
(Variation 4)
The manner in which the heating target region R is contact-heated is not limited to the manner shown in the second and third modified examples.

図15は、本変形例4の造形装置1Eの一例を示す模式図である。造形装置1Eは、加熱部20Aに代えて加熱部20Eを備えた点以外は、上記実施の形態の造形装置1と同様である。 Figure 15 is a schematic diagram showing an example of the modeling apparatus 1E of this modification 4. The modeling apparatus 1E is similar to the modeling apparatus 1 of the above embodiment, except that it is equipped with a heating unit 20E instead of the heating unit 20A.

加熱部20Eは、加熱対象領域Rを溶融および加圧する接触加熱源21Eを備える。接触加熱源21Eは、加熱源21の一例である。接触加熱源21Eには、超音波振動機構が搭載されている。接触加熱源21Eは、超音波振動機構によって発生された超音波の振動を造形材料層MLへ伝達することで、加熱対象領域Rを溶融する。造形物Mに超音波の振動が伝達されると、造形物Mにおける各造形材料層MLが溶着して接合する。 The heating unit 20E includes a contact heating source 21E that melts and pressurizes the heating target region R. The contact heating source 21E is an example of the heating source 21. An ultrasonic vibration mechanism is mounted on the contact heating source 21E. The contact heating source 21E melts the heating target region R by transmitting ultrasonic vibrations generated by the ultrasonic vibration mechanism to the modeling material layer ML. When the ultrasonic vibrations are transmitted to the model M, each modeling material layer ML in the model M is welded and joined.

なお、接触加熱源21Eの数は、1つであってもよいし、複数であってもよい。複数の接触加熱源21Eを備えた構成の場合には、各々のホーンの形状は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。 The number of contact heating sources 21E may be one or more. In the case of a configuration with multiple contact heating sources 21E, the shape of each horn may be the same or different.

―ハードウェア構成―
図16は、造形装置1、造形装置1B、造形装置1C、造形装置1D、および造形装置1Eの各々に設けられた制御部100の、ハードウェア構成の一例を示す模式図である。
-Hardware Configuration-
FIG. 16 is a schematic diagram showing an example of a hardware configuration of the controller 100 provided in each of the modeling apparatus 1, the modeling apparatus 1B, the modeling apparatus 1C, the modeling apparatus 1D, and the modeling apparatus 1E.

造形装置1、造形装置1B、造形装置1C、造形装置1D、および造形装置1Eの各々は、CPU250と、ROM(Read Only Memory)260と、RAM(Random Access Memory)270と、HDD(Hard Disk Drive)280と、通信I/F(インターフェース)240と、を備え、バス210を介して相互に接続されている。 Each of the modeling apparatuses 1, 1B, 1C, 1D, and 1E includes a CPU 250, a ROM (Read Only Memory) 260, a RAM (Random Access Memory) 270, a HDD (Hard Disk Drive) 280, and a communication I/F (interface) 240, and is connected to each other via a bus 210.

CPU250は、造形装置1、造形装置1B、造形装置1C、造形装置1D、および造形装置1Eの動作を統括的に制御する。CPU250は、RAM270をワークエリアとし、ROM260またはHDD280などに格納されたプログラムを実行することで、造形装置1、造形装置1B、造形装置1C、造形装置1D、および造形装置1Eの動作を制御する。 The CPU 250 comprehensively controls the operation of the modeling apparatus 1, the modeling apparatus 1B, the modeling apparatus 1C, the modeling apparatus 1D, and the modeling apparatus 1E. The CPU 250 uses the RAM 270 as a work area and executes programs stored in the ROM 260 or the HDD 280, etc., to control the operation of the modeling apparatus 1, the modeling apparatus 1B, the modeling apparatus 1C, the modeling apparatus 1D, and the modeling apparatus 1E.

HDD280は、プログラムやデータなどを格納する。通信I/F240は、ネットワーク200を介して他の装置や機器と通信するためのインターフェースである。 The HDD 280 stores programs, data, etc. The communication I/F 240 is an interface for communicating with other devices and equipment via the network 200.

なお、上述した実施の形態および変形例における、造形装置1、造形装置1B、造形装置1C、造形装置1D、および造形装置1Eの各々で実行する上記処理を実行するためのプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD-ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD-R、DVD(Digital Versatile Disk)、USB(Universal Serial Bus)メモリ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよいし、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。また、各種プログラムを、ROM等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。 The programs for executing the above processes executed by each of the modeling apparatus 1, modeling apparatus 1B, modeling apparatus 1C, modeling apparatus 1D, and modeling apparatus 1E in the above-mentioned embodiment and modified examples may be provided by recording them in an installable or executable format on a computer-readable recording medium such as a CD-ROM, a flexible disk (FD), a CD-R, a DVD (Digital Versatile Disk), or a USB (Universal Serial Bus) memory, or may be provided or distributed via a network such as the Internet. In addition, the various programs may be provided by being pre-installed in a ROM or the like.

また、上述した実施の形態および変形例における、造形装置1、造形装置1B、造形装置1C、造形装置1D、および造形装置1Eの各々で実行されるプログラムは、上記各機能部を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしては、例えば、CPU250(プロセッサ回路)がROM260またはHDD280からプログラムを読み出して実行することにより、上述した各機能部がRAM270(主記憶)上にロードされ、上述した各機能部がRAM270(主記憶)上に生成されるようになっている。なお、造形装置1、造形装置1B、造形装置1C、造形装置1D、および造形装置1Eの一部または全部の機能を、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field-Programmable Gate Array)などの専用のハードウェアを用いて実現することも可能である。 In the above-mentioned embodiment and modified examples, the programs executed by each of the modeling apparatuses 1, 1B, 1C, 1D, and 1E are modularized to include the above-mentioned functional units. In actual hardware, for example, the CPU 250 (processor circuit) reads and executes the programs from the ROM 260 or HDD 280, thereby loading the above-mentioned functional units into the RAM 270 (main memory), and generating the above-mentioned functional units in the RAM 270 (main memory). Note that some or all of the functions of the modeling apparatuses 1, 1B, 1C, 1D, and 1E can also be realized using dedicated hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array).

なお、上記には、実施の形態および変形例を説明したが、上記実施の形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記新規な実施の形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施の形態および変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the above describes embodiments and modifications, the above embodiments and modifications are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. The above novel embodiments and modifications can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. The above embodiments and modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims.

1、1B、1C、1D、1E 造形装置
7 切削部
10 吐出部
19 回転ステージ
20、20A、20B、20C、20D、20E 加熱部
104 温度センサ
Reference Signs List 1, 1B, 1C, 1D, 1E Molding device 7 Cutting section 10 Discharge section 19 Rotation stage 20, 20A, 20B, 20C, 20D, 20E Heating section 104 Temperature sensor

特開2015-74164号公報JP 2015-74164 A

Claims (10)

造形データに基づいて造形材料を積層することにより造形物を造形する造形装置であって、
前記造形データを保持し、目的造形物の造形データに基づいて、前記目的造形物を覆う大きさ及び形状の積層体を積層する補正造形データを作成する制御部と、
造形テーブル上に形成された造形材料層に溶融した造形材料を吐出して前記造形材料層を積層させる吐出部と、
形成された前記造形材料層を積層方向に加圧する加圧手段と、
前記造形材料層の積層体の表面の少なくとも一部を切削する切削部と、
を備え
記切削部は、前記補正造形データを用いて積層された補正積層体の表面を切削することにより、前記目的造形物を切り出し、切削される範囲は、前記補正積層体の造形中、前記造形材料層がその積層後に変形し、前記目的造形物の形状とは異なる変形が生じた領域を含む、
造形装置。
A modeling apparatus that forms a model by stacking modeling materials based on modeling data, comprising:
a control unit that holds the modeling data and creates corrected modeling data for laminating a laminate having a size and shape that covers the target object, based on the modeling data of the target object ;
a discharging unit that discharges a molten modeling material onto a modeling material layer formed on a modeling table to laminate the modeling material layer;
A pressurizing means for pressing the formed modeling material layer in a stacking direction;
A cutting unit that cuts at least a portion of a surface of the stack of modeling material layers;
Equipped with
the cutting unit cuts out the target object by cutting a surface of the correction stack using the corrected modeling data, and the cut range includes a region in which the modeling material layer is deformed after being stacked during modeling of the correction stack, and a deformation different from the shape of the target object occurs.
Molding equipment.
前記加圧手段は、前記造形材料層の積層方向の強度を向上させる、The pressure applying means improves the strength of the modeling material layer in the stacking direction.
請求項1に記載の造形装置。The molding apparatus according to claim 1 .
前記加圧手段は、前記積層方向に往復するタップ動作によって前記造形材料層を加圧する、The pressurizing means pressurizes the modeling material layer by a tapping motion reciprocating in the stacking direction.
請求項1に記載の造形装置。The molding apparatus according to claim 1 .
前記加圧手段は、形成された造形材料層を加熱する加熱部を含み、The pressurizing means includes a heating unit that heats the formed modeling material layer,
前記吐出部は、加熱及び加圧された造形材料層上に前記溶融した造形材料を吐出する、The discharging unit discharges the molten modeling material onto the heated and pressurized modeling material layer.
請求項1に記載の造形装置。The molding apparatus according to claim 1 .
前記加圧手段は、前記加熱部によって加熱されるタップノズルである、The pressurizing means is a tap nozzle heated by the heating unit.
請求項4に記載の造形装置。The molding apparatus according to claim 4 .
前記加熱部は、加熱対象領域を接触加熱する、The heating unit contact-heats the heating target area.
請求項4に記載の造形装置。The molding apparatus according to claim 4 .
前記加熱部の加熱対象領域の温度を測定する測定部を備え、A measurement unit for measuring a temperature of a heating target area of the heating unit,
前記加熱部は、前記測定部によって測定された温度に基づいて、加熱対象領域を加熱すThe heating unit heats a heating target area based on the temperature measured by the measuring unit.
る、R,
請求項4から請求項6の何れか一項に記載の造形装置。The molding apparatus according to claim 4 .
前記吐出部は、前記加圧手段によって凹んだ領域を埋めるように、前記造形材料層上に前記溶融した造形材料を吐出する、The discharging unit discharges the molten modeling material onto the modeling material layer so as to fill in the area recessed by the pressurizing unit.
請求項1から請求項6の何れか一項に記載の造形装置。The molding apparatus according to claim 1 .
前記切削部は、前記造形テーブル上に形成された複数の造形材料層の積層体である造形物の任意の箇所及び領域を切削可能である、The cutting unit is capable of cutting any location and area of a modeled object which is a stack of a plurality of modeling material layers formed on the modeling table.
請求項1から請求項6の何れか一項に記載の造形装置。The molding apparatus according to claim 1 .
前記制御部は、前記吐出部、前記加圧手段、及び前記切削部を、目標のX軸方向及び一項軸方向位置は移動可能である、The control unit is capable of moving the discharge unit, the pressurizing unit, and the cutting unit to target positions in the X-axis direction and the Y-axis direction.
請求項1から請求項6の何れか一項に記載の造形装置。The molding apparatus according to claim 1 .
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