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三维造型物的制造方法以及信息处理装置与流程

2022-10-26 03:35:38 来源:中国专利 TAG:


1.本公开涉及三维造型物的制造方法以及信息处理装置。


背景技术:

2.关于三维造型物的制造方法,在专利文献1中公开了控制具备蝶阀的流量调节机构,控制熔融材料的喷出的开始以及停止和喷出量。
3.专利文献1:日本特开2019-81263号公报
4.以往,为了对具有强度和精度等所需的特性的造型物进行造型,用户自己要调整上述的流量调整机构等控制三维造型装置的各部分的控制数据,并进行反复试验操作。因此,需要能够以简单的方法对具有所需的特性的三维造型物进行造型的技术。


技术实现要素:

5.根据本公开的第一方式,提供了一种三维造型物的制造方法。该三维造型物的制造方法具有:第一工序,受理三维造型物的造型模式的选择;第二工序,基于受理的所述造型模式,生成用于对三维造型物进行造型的造型数据;以及第三工序,基于所述造型数据,对所述三维造型物进行造型,所述第三工序具有对喷出调整部进行控制的工序,该喷出调整部对来自喷嘴的造型材料的喷出量进行调整,所述第三工序中的所述喷出调整部的控制次数根据在所述第一工序中受理的造型模式而异。
6.根据本公开的第二方式,提供了一种信息处理装置。该信息处理装置具有:受理部,受理三维造型物的造型模式的选择;造型数据生成部,基于受理的所述造型模式,生成用于对所述三维造型物进行造型的造型数据;以及发送部,用于向三维造型设备发送所述造型数据,所述三维造型装置具有调整来自喷嘴的造型材料的喷出量的喷出调整部,基于所述造型数据来控制所述喷出调整部,所述造型数据生成部生成所述造型数据,使得所述三维造型设备中的所述喷出调整部的控制次数根据所述受理部受理的造型模式而异。
附图说明
7.图1是表示三维造型系统的概略构成的说明图。
8.图2是表示平头螺旋件的概略构成的立体图。
9.图3是螺旋件对面部的概略俯视图。
10.图4是示意性地表示对三维造型物进行造型的情况的说明图。
11.图5是造型数据生成处理的流程图。
12.图6是表示造型模式的例子的图。
13.图7是表示层数据的一例的图。
14.图8是喷出控制次数的说明图。
15.图9是三维造型处理的流程图。
16.图10是表示两个部分路径的连接角度的图。
17.附图标记说明
18.10:三维造型系统;20:材料供给部;22:连通路;30:造型材料生成部;31:螺旋件壳;32:驱动电机;40:平头螺旋件;42:槽部;43:凸条部;44:材料流入口;46:中央部;47:上表面;48:下表面;50:螺旋件对面部;52:上表面;54:引导槽;56:连通孔;58:加热器;60:喷出部;61:喷嘴;62:喷嘴开口;65:流路;70:喷出调整部;74:第一驱动部;75:吸引部;76:第二驱动部;100:三维造型装置;101:控制部;102:受理部;103:造型数据生成部;104:造型处理部;105:显示部;110:造型部;210:载物台;211:造型面;230:移动机构。
具体实施方式
19.a.第一实施方式:
20.图1是表示第一实施方式中的三维造型系统10的概略构成的说明图。在图1中示出了表示相互正交的x、y、z方向的箭头。x方向以及y方向是与水平面平行的方向,z方向是沿着铅垂向上的方向。表示x、y、z方向的箭头在其他图中也适当进行了图示,使得图示的方向与图1对应。在以下的说明中,在确定方向的朝向的情况下,将各图中箭头所指示的方向设为“ ”,将其相反的方向设为
“‑”
,在表述方向时同时使用正负符号。以下,也将 z方向称为“上”,将z方向称为“下”。
21.三维造型系统10具备三维造型装置100和控制三维造型装置100的控制部101。三维造型装置100具备:造型部110,生成并喷出造型材料;造型用的载物台210,成为三维造型物的基台;以及移动机构230,控制造型材料的喷出位置。三维造型装置100可以收容在未图示的腔室中。
22.造型部110在控制部101的控制下,将使固体状态的材料熔融而成为糊浆状的造型材料喷出到载物台210上。造型部110具备:材料供给部20,作为在材料被转化为造型材料之前的材料的供给源;造型材料生成部30,将材料转化为造型材料;以及喷出部60,喷出造型材料。
23.材料供给部20向造型材料生成部30供给用于生成造型材料的原材料mr。材料供给部20例如由收容原材料mr的料斗构成。材料供给部20在下方具有排出口。该排出口经由连通路22与造型材料生成部30连接。原材料mr以颗粒或粉末等形态被加入材料供给部20。在本实施方式中,使用了颗粒状的abs树脂的材料。
24.造型材料生成部30使从材料供给部20供给的原材料mr熔融,生成表现出流动性的糊浆状的造型材料,并将其导向喷出部60。造型材料生成部30具有螺旋件壳31、驱动电机32、平头螺旋件40和螺旋件对面部50。平头螺旋件40也被称为转子或涡卷(scroll),螺旋件对面部50也被称为料筒。
25.图2是表示平头螺旋件40的下表面48侧的概略构成的立体图。为了容易理解技术,图2所示的平头螺旋件40将图1所示的上表面47和下表面48的位置关系表示为在铅垂方向上反向的状态。图3是表示螺旋件对面部50的上表面52侧的概略俯视图。平头螺旋件40具有在沿着其中心轴的方向即轴线方向上的高度比直径小的大致圆柱状。平头螺旋件40以成为其旋转中心的旋转轴rx与z方向平行的方式配置。
26.平头螺旋件40收纳在螺旋件壳31内。平头螺旋件40的上表面47侧与驱动电机32连结,平头螺旋件40通过驱动电机32产生的旋转驱动力在螺旋件壳31内旋转。驱动电机32在
控制部101的控制下进行驱动。需要说明的是,平头螺旋件40也可以经由减速机由驱动电机32驱动。
27.在平头螺旋件40的与旋转轴rx交叉的面即下表面48上形成有旋涡状的槽部42。上述的材料供给部20的连通路22从平头螺旋件40的侧面与该槽部42连通。如图2所示,在本实施方式中,槽部42被凸条部43隔开而形成三个。需要说明的是,槽部42的数量不限于三个,也可以是一个,也可以是两个以上。槽部42不限于旋涡状,也可以是螺旋状或渐开线曲线状,也可以是以从中央部向外周画弧地延伸的形状。
28.平头螺旋件40的下表面48面向螺旋件对面部50的上表面52,在平头螺旋件40的下表面48的槽部42与螺旋件对面部50的上表面52之间形成有空间。在造型部110中,在平头螺旋件40与螺旋件对面部50之间的空间中,原材料mr从材料供给部20被供给到图2所示的材料流入口44。
29.在螺旋件对面部50中埋入有加热器58,该加热器58用于对供给到旋转的平头螺旋件40的槽部42内的原材料mr进行加热。在螺旋件对面部50上形成有多个引导槽54,该多个引导槽54与连通孔56连接,并从连通孔56向外周呈旋涡状延伸。需要说明的是,引导槽54的一端也可以不与连通孔56连接。另外,也可以省略引导槽54。
30.供给到平头螺旋件40的槽部42内的原材料mr一边在槽部42内熔融,一边通过平头螺旋件40的旋转而沿着槽部42流动,作为造型材料被导向平头螺旋件40的中央部46。经由设置在图3所示的螺旋件对面部50的中心的连通孔56,流入中央部46的表现出流动性的糊浆状造型材料被供给至喷出部60。需要说明的是,在造型材料中,构成造型材料的所有种类的物质也可以不熔融。造型材料只要通过使构成造型材料的物质中的至少一部分种类的物质熔融而转化为整体上具有流动性的状态即可。
31.喷出部60具有:喷嘴61,喷出造型材料;造型材料的流路65,设置在平头螺旋件40与喷嘴开口62之间;喷出调整部70,开闭流路65;以及吸引部75,吸引造型材料并暂时贮存。喷嘴61通过流路65与螺旋件对面部50的连通孔56连接。喷嘴61将造型材料生成部30中生成的造型材料从前端的喷嘴开口62向载物台210喷出。在喷嘴61的周围,也可以配置用于抑制喷出到载物台210上的造型材料的温度降低的加热器。
32.喷出调整部70设置在与喷嘴开口62连通的流路65上,通过在流路65内旋转而使流路65的开度变化。在本实施方式中,喷出调整部70由蝶阀构成。喷出调整部70在控制部101的控制下,由第一驱动部74驱动。第一驱动部74例如由步进电机构成。控制部101通过使用第一驱动部74控制蝶阀的旋转角度,能够调整从造型材料生成部30流向喷嘴61的造型材料的流量,即从喷嘴61喷出的造型材料的喷出量。喷出调整部70调整造型材料的喷出量,并且控制造型材料的流出的开/关。
33.吸引部75在流路65中连接在喷出调整部70和喷嘴开口62之间。吸引部75在停止从喷嘴61喷出造型材料时,通过暂时吸引流路65中的造型材料,从而抑制造型材料从喷嘴开口62像拉丝那样下垂的拖尾现象。在本实施方式中,吸引部75由柱塞构成。吸引部75在控制部101的控制下,由第二驱动部76驱动。第二驱动部76例如由步进电机、将步进电机的旋转力转换为柱塞的平移运动的齿条齿轮机构等构成。
34.载物台210配置在与喷嘴61的喷嘴开口62对置的位置。在第一实施方式中,与喷嘴61的喷嘴开口62对置的载物台210的造型面211被配置成与x、y方向即水平方向平行。三维
造型装置100在后述的三维造型处理中,通过从喷出部60向载物台210的造型面211喷出造型材料并层叠层来对三维造型物进行造型。载物台210也可以具备用于抑制喷出到载物台210上的造型材料的急剧冷却的加热器。
35.移动机构230改变载物台210和喷嘴61的相对位置。在本实施方式中,喷嘴61的位置被固定,移动机构230使载物台210移动。移动机构230由通过三个电机的驱动力使载物台210在x、y、z方向的三轴方向上移动的三轴定位器构成。移动机构230在控制部101的控制下,变更喷嘴61和载物台210的相对位置关系。在本说明书中,只要没有特别说明,喷嘴61的移动是指使喷嘴61或喷出部60相对于载物台210相对移动。
36.需要说明的是,在其他实施方式中,也可以代替通过移动机构230使载物台210移动的构成,而采用在载物台210的位置被固定的状态下,移动机构230使喷嘴61相对于载物台210移动的构成。另外,也可以采用通过移动机构230使载物台210沿z方向移动,使喷嘴61沿x、y方向移动的构成,或者通过移动机构230使载物台210沿x、y方向移动,使喷嘴61沿z方向移动的构成。这些构成也能够变更喷嘴61和载物台210的相对位置关系。
37.控制部101是控制三维造型装置100的整体动作的控制装置。控制部101由计算机构成,具备一个或多个处理器、存储装置、进行与外部的信号的输入输出的输入输出接口。在控制部101上连接有由液晶显示器或有机el显示器等构成的显示部105。控制部101通过处理器执行读入到存储装置上的程序或命令,发挥作为受理部102、造型数据生成部103、造型处理部104的功能。控制部101也可以代替由计算机构成,而通过组合了用于实现各功能的至少一部分的多个电路的构成来实现。控制部101也被称为信息处理装置。
38.受理部102通过未图示的鼠标或键盘等输入装置受理来自用户的三维造型物的造型模式的选择。造型模式包括与三维造型物的强度相关的模式以及与三维造型物的造型时间相关的模式中的至少任一模式。关于造型模式的详细情况将在后面叙述。
39.造型数据生成部103基于由受理部102受理的造型模式,进行用于对三维造型物进行造型的造型数据的生成。在造型数据中,包括表示喷出部60的移动路径的路径信息、表示各移动路径中的造型材料的喷出量的喷出量信息、及用于控制喷出调整部70以及吸引部75的控制信息。喷出部60的移动路径是喷嘴61在喷出造型材料的同时沿着载物台210的造型面211移动的路径。
40.路径信息由多个部分路径构成。各部分路径是由起点和终点表示的直线状的路径。喷出量信息分别与各部分路径相对应。在本实施方式中,由喷出量信息表示的喷出量是在该部分路径中每单位时间喷出的造型材料的量。需要说明的是,在其他实施方式中,对于各部分路径,在该部分路径整体中喷出的造型材料的总量可以作为喷出量信息相对应。
41.造型处理部104基于由造型数据生成部103生成的造型数据,控制包括喷出调整部70以及喷出部60的造型部110和移动机构230,在载物台210上对三维造型物进行造型。造型处理部104在三维造型物的造型时,基于造型数据中包括的路径信息以及喷出量信息,使喷出部60移动并喷出造型材料,基于控制信息,控制喷出调整部70以及吸引部75。
42.图4是示意性地表示在三维造型装置100中对三维造型物进行造型的情况的说明图。在三维造型装置100中,如上所述,在造型材料生成部30中,供给至旋转的平头螺旋件40的槽部42的固体状态的原材料mr被熔融以生成造型材料mm。控制部101在保持载物台210的造型面211与喷嘴61之间的距离,且在沿着载物台210的造型面211的方向上改变喷嘴61相
对于载物台210的位置的同时,从喷嘴61喷出造型材料mm。从喷嘴61喷出的造型材料mm在喷嘴61的移动方向上连续堆积。通过喷嘴61的这种扫描,造型出作为沿着喷嘴61的扫描路径线性延伸的造型部位的线性部位lp。
43.控制部101重复上述喷嘴61的扫描,形成层ml。控制部101在形成一个层ml后,使喷嘴61相对于载物台210的位置沿z方向移动。然后,在至此形成的层ml上进一步层叠层ml,由此对三维造型物进行造型。
44.控制部101例如在完成了一层量的层ml的情况下暂时中断喷嘴61向z方向的移动、或者在各层中存在独立的多个造型区域的情况下,暂时中断从喷嘴61喷出造型材料。在这种情况下,通过喷出调整部70闭塞流路65,停止从喷嘴开口62喷出造型材料mm,通过吸引部75暂时吸引喷嘴61内的造型材料。控制部101在变更了喷嘴61的位置之后,一边排出吸引部75内的造型材料一边通过喷出调整部70打开流路65,由此从变更后的喷嘴61的位置再次开始造型材料mm的堆积。
45.图5是由控制部101执行的造型数据生成处理的流程图。造型数据生成处理是在对三维造型物进行造型之前生成用于对三维造型物进行造型的造型数据的处理。
46.如图5所示,在步骤s100中,控制部101取得表示三维造型物的形状的三维数据。控制部101例如通过网络或记录介质从外部取得三维cad数据等三维数据。
47.在步骤s110中,受理部102受理用户的造型模式的选择。例如,控制部101在显示部105上显示各造型模式的名称,用户使用鼠标或键盘等输入装置从其中选择所需的造型模式。步骤s110也被称为三维造型物的制造方法中的第一工序。
48.图6是表示造型模式的例子的图。在本实施方式中,作为与三维造型物的强度相关的模式,或者与三维造型物的造型时间相关的模式,准备了(1)高精细模式、(2)强度优先模式、(3)标准模式、(4)轻量化模式、(5)速度优先模式。在这些模式中,所造型的三维造型物的强度与完成三维造型物的造型时间各不相同。在图6所示的例子中,在高精细模式下,强度比标准模式强,造型时间比标准模式长。在强度优先模式中,强度比标准模式强,造型时间比标准模式短。在轻量化模式下,强度比标准模式弱,造型时间比标准模式长。在速度优先模式中,强度比标准模式弱,造型时间比标准模式短。以高强度对三维造型物进行造型的模式、或者长时间对三维造型物进行造型的模式中的任一模式被称为非标准模式。
49.在图5的步骤s120中,造型数据生成部103根据在步骤s110中受理的造型模式来决定造型数据生成条件。如图6所示,为了实现与各造型模式对应的强度和造型时间,确定各种造型数据生成条件并将其存储在控制部101的存储装置中。造型数据生成部103参照控制部101的存储装置,决定与造型模式对应的造型数据生成条件。作为造型数据生成条件,有线宽、层叠节距、内部填充率、填充图案、喷出部60的移动速度、喷出控制次数。例如,在高精细模式中,与标准模式相比,作为造型数据生成条件进行如下设定:(1)减小线宽;(2)缩窄层叠节距;(3)提高填充率;(4)使填充图案变复杂;(5)减慢喷出部60的移动速度。通过根据这些造型数据生成条件生成造型数据,除了强度和造型时间以外,还可以实现造型精度、尺寸精度、表面粗糙度、材料使用量等造型特性。在图6中,为了容易理解,通过与标准模式的比较来表示造型数据生成条件,但作为线宽、层叠节距等各条件,规定了它们的指定值。需要说明的是,图6所示的造型数据生成条件以及造型特性仅是例示,也可以确定其它条件或特性,另外,也可以省略图6所示的条件或特性的一部分。
50.返回图5进行说明。在步骤s130中,造型数据生成部103解析在步骤s100中取得的三维数据,并且生成通过沿着xy平面将三维造型物切片成多个层而得到的层数据。切片的间隔根据在步骤s120中决定的造型数据生成条件的层叠节距来设定。层数据是表示该xy平面上的三维造型物的外壳的数据。图7是表示层数据ld的一例的图。在图7中,用粗线表示相当于层数据ld所表示的外壳的部分。
51.在图5的步骤s140中,造型数据生成部103按照在步骤s120中决定的造型数据生成条件,生成外壳造型数据。外壳造型数据是指用于形成与层数据ld所表示的外壳的内侧相接的外壳区域的数据。外壳区域是指影响三维造型物的外观的区域。在外壳造型数据中包括用于对三维造型物的沿着外壳的最外周进行造型的路径。外壳造型数据不仅包括用于对三维造型物的最外周进行造型的路径信息,也可以包括最外周的内侧一周的路径信息。用于形成外壳区域的路径信息的周次数可以任意设定。
52.在图7中示出了外壳造型数据zd1由最外侧的路径信息和其内侧一周的路径信息构成的例子。这些路径信息包括用于对外壳区域进行造型的多个部分路径pp1。如上所述,各部分路径pp1是直线状的路径。将堆积在载物台210上的造型材料的喷出量作为喷出量信息与各个部分路径pp1相对应,该喷出量是在造型数据生成条件下成为规定的线宽ss的量。线宽根据喷出调整部70所具备的蝶阀的开度而决定。因此,例如在所造型的三维造型物的强度强、造型时间长的高精细模式下,线宽被设定得较细,因此在三维造型物的造型时,与选择标准模式的情况相比,蝶阀的最大开度变小。
53.在图5的步骤s150中,造型数据生成部103根据在步骤s120中决定的造型数据生成条件来生成内部造型数据。内部造型数据是指用于对内部区域进行造型的数据,该内部区域是层数据ld所表示的外壳的内侧的区域,即三维造型物中的外壳区域以外的区域。内部区域是对三维造型物的强度的影响大于对三维造型物的外观的影响的区域。
54.在图7中示出了内部造型数据zd2在外壳造型数据zd1的内侧表示的例子。在图7中,填充内部造型数据zd2所表示的内部区域的路径信息由多个部分路径pp2蜿蜒地形成。如上所述,各部分路径pp2是直线状的路径。表示内部造型数据zd2的路径信息由在造型数据生成条件中规定的内部填充率和填充图案来决定。内部填充率越低,相邻路径之间的间隔越宽,成为间隙多的路径。另外,填充图案越复杂,则成为在移动路径中角的数量更多的路径,即部分路径的数量更多的路径。作为填充图案,例如有网格、三角形、同心圆、蜂窝等种类,满足造型数据生成条件中的复杂度的图案由每个造型数据生成条件来指定。喷出量作为喷出量信息与内部造型数据zd中包括的各个部分路径pp2相对应,该喷出量是成为由造型数据生成条件规定的线宽的量。
55.以下,将在步骤s140中生成的外壳造型数据和在步骤s150中生成的内部造型数据统称为“造型数据”。造型数据包括:路径数据,由多个部分路径表示喷出部60一边喷出造型材料一边移动的路径;以及喷出量数据,包括表示各部分路径中的造型材料的喷出量的喷出量信息。
56.在本实施方式中,造型数据还包括喷出部60的移动速度、喷出控制信息,该喷出控制信息用于通过喷出调整部70以及吸引部75来控制造型材料的喷出。根据在步骤s120中决定的造型数据生成条件来指定移动速度。喷出控制信息是用于控制造型材料在部分路径的起点和终点处的开/关的信息。以下将造型材料的喷出被打开或关闭的次数称为“喷出控制
次数”或简称为“控制次数”。喷出控制次数的程度由造型数据生成条件规定。例如,在所造型的三维造型物的强度强、造型时间长的高精细模式中,设定喷出控制信息使得喷出控制次数比标准模式多。
57.图8是喷出控制次数的说明图。在图8中示出了在构成外壳造型数据zd1的移动路径中喷出控制次数多,在构成内部造型数据zd2的移动路径中喷出控制次数少的例子。如图8所示,在喷出控制次数少的模式下,造型数据生成部103生成移动路径,使得在喷出保持打开的状态下,连续地以一笔画的方式对移动路径进行造型。与此相对,在喷出控制次数多的模式下,造型数据生成部103设定喷出控制信息,使得每当喷出部60位于移动路径的角部时,暂时停止造型材料的喷出,在经过规定时间后,再次开始造型材料的喷出。需要说明的是,在喷出控制次数多的造型模式中,可以仅在外壳造型数据zd1中增加喷出控制次数,也可以在外壳造型数据zd1和内部造型数据zd2两者中增加喷出控制次数。
58.造型数据生成部103通过描述对喷出调整部70以及吸引部75的控制命令来对造型数据进行以下控制,从而实现喷出的暂时停止。该控制是如下一系列的控制:首先,暂时停止喷出部60的移动,使基于喷出调整部70的造型材料的喷出量为零,通过吸引部75从喷嘴开口62吸引造型材料,在经过规定期间后,从吸引部75排出造型材料,同时提高喷出调整部70的开度,开始造型材料的喷出,再次开始喷出部60的移动。
59.在图5的步骤s160中,造型数据生成部103判断是否对所有层数据完成了以上处理。如果尚未对所有层数据结束处理,则造型数据生成部103对下一个层数据重复步骤s140和s150的处理。在已经对所有层数据生成了造型数据的情况下,造型数据生成部103结束该造型数据生成处理。需要说明的是,步骤s130~s160也被称为三维造型物的制造方法中的第二工序。
60.图9是由控制部101执行的三维造型处理的流程图。三维造型处理是使用在图5所示的造型数据生成处理中生成的造型数据,由控制部101执行的处理。通过执行图5所示的造型数据生成处理和图9所示的三维造型处理,可以实现利用三维造型装置100来制造三维造型物的制造方法。该三维造型处理也被称为三维造型物的制造方法中的第三工序。
61.在步骤s200中,控制部101取得由上述的造型数据生成处理生成的造型数据。然后,在步骤s210中,从造型数据中读入构成三维造型物的多个层中的一个层的造型数据。在本实施方式中,控制部101首先读入构成三维造型物的多个层中位于最下侧的层的造型数据。
62.在步骤s220中,控制部101执行第一造型处理。在第一造型处理中,控制部101按照外壳造型数据中包括的部分路径、喷出量信息以及喷出控制信息,控制移动机构230、喷出调整部70以及吸引部75,对当前的层形成外壳区域。
63.在步骤s230中,控制部101执行第二造型处理。在第二造型处理中,控制部101按照内部造型数据中包括的部分路径、喷出量信息、喷出控制信息、控制移动机构230、喷出调整部70以及吸引部75,对当前的层形成内部区域。
64.在步骤s240中,控制部101判断是否对所有的层完成了造型。如果尚未对所有层完成造型,则控制部101将处理返回到步骤s210,并且对下一层,即与当前层的上侧相邻的层执行步骤s210~步骤s230的处理。在这种情况下,在步骤s220中,在从喷出部60喷出造型材料之前,控制部101控制移动机构230,使喷嘴61的位置上升一层。
65.在步骤s240中判断为对所有的层完成了造型的情况下,控制部101完成该三维造型处理。根据与用户在生成造型数据时指定的造型模式相对应的造型数据生成条件,对这样制造的三维造型物进行造型。因此,通过该三维造型处理,可以实现与造型模式对应的强度、造型时间、喷出控制次数,进而实现图6所示的造型精度、尺寸精度、表面粗糙度、材料使用量等造型特性。例如,在基于由高精细模式生成的造型数据对造型物进行造型的情况下,与由标准模式进行造型的情况相比,通过该三维造型处理进行以下至少一部分:(1)减小线宽;(2)缩窄层叠节距;(3)提高填充率;(4)使填充图案变复杂,即增加移动路径中包括的部分路径的数量;(5)减慢喷出部60的移动速度;以及(6)增加材料使用量。
66.根据以上说明的第一实施方式,能够使喷出调整部70的控制次数根据在生成造型数据时选择的造型模式而异。因此,用户不需要用户自己精细地调整控制数据来反复试制,仅通过选择造型模式,即能够对具有与该造型模式对应的特性的三维造型物进行造型。例如,在喷出控制次数多的造型模式中,能够高强度地对造型物进行造型,在喷出控制次数少的模式中,能够在短时间内对造型物进行造型。
67.另外,根据本实施方式,由于造型模式包括与三维造型物的强度相关的模式、以及与三维造型物的造型时间相关的模式中的至少任意一个模式,因此用户可以从根据强度或造型时间准备的模式中容易地选择所需的造型模式。
68.另外,在本实施方式中,如高精细模式那样,在选择了以高强度对三维造型物进行造型的模式或以长时间对三维造型物进行造型的模式的情况下,与选择了标准模式的情况相比,喷出调整部70的控制次数变多。因此,在选择了这些模式时,能够提高造型精度。特别是,通过在外壳区域增加喷出调整部70的控制次数,能够提高外壳区域的造型精度。
69.另外,在本实施方式中,喷出调整部70由蝶阀构成,在选择了以高强度对三维造型物进行造型的模式、或者以长时间对三维造型物进行造型的模式的情况下,与选择了标准模式的情况相比,蝶阀的最大开度变小。因此,在高精细模式那样的高强度地造型的模式或长时间造型的模式中,从喷出部60喷出的造型材料的流量降低,因此能够减小线宽,或者缩小层叠节距而进行造型。
70.另外,在本实施方式中,如高精细模式那样,在选择了以高强度对三维造型物进行造型的模式或以长时间对三维造型物进行造型的模式的情况下,与选择了标准模式的情况相比,吸引部75的动作次数变多。因此,能够抑制造型材料从喷嘴61下垂,能够提高造型精度。
71.b.其他实施方式:
72.(b1)图10是表示用箭头表示的两个部分路径的连接角度ca的图。在上述实施方式中,三维造型装置100也可以在选择了标准模式的情况下,在喷出部60的移动路径中包括的连续的两个部分路径连接而成的角度为第一角度以上的情况下,控制喷出调整部70,使造型材料的喷出暂时停止。即,在选择了标准模式的情况下,如果喷出部60的移动路径中包括的连续的两个部分路径连接而成的角度ca为第一角度以上,则造型数据生成部103可以生成喷出控制信息,使得在该连接部分处控制喷出调整部70以暂时停止造型材料的喷出。由此,在三维造型时,根据部分路径之间的连接角度ca,使喷出暂时停止,从而能够提高造型精度。需要说明的是,对于两个部分路径连接而成的角度,顺序连接两个部分路径的角度为最小值即0度,折回连接的角度为最大值即180度。
73.在这种情况下,如高精细模式那样,在选择了以高强度对三维造型物进行造型的模式或以长时间对三维造型物进行造型的模式(例如,高精细度模式)的情况下,以及在角度ca为比第一角度小的第二角度以上的情况下,三维造型装置100可以控制喷出调整部70以暂时停止造型材料的喷出。即,造型数据生成部103也可以生成喷出控制信息,使得如高精细模式那样,在选择了以高强度对三维造型物进行造型的模式或以长时间对三维造型物进行造型的模式的情况下,与选择了标准模式的情况相比,以比两个部分路径连接而成的角度更小的角度暂时停止造型材料的喷出。由此,在三维造型时,以比两个部分路径连接而成的角度更小的角度暂时停止造型材料的喷出,因此能够提高造型精度。
74.(b2)三维造型物的尺寸精度、表面粗糙度、填充率与三维造型物的造型时间密切相关。例如,为了提高尺寸精度,造型时间较长,为了使表面粗糙度变细腻,造型时间也较长。另外,即使要增大填充率,造型时间也会变长。因此,与三维造型物的造型时间相关的模式可以是与尺寸精度、表面粗糙度、填充率中的至少一个相关的模式。即,控制部101也可以构成为,作为与造型时间相关的模式,受理与尺寸精度相关的模式、与表面粗糙度相关的模式、与填充率相关的模式。
75.(b3)在上述实施方式中,通过驱动喷出调整部70和吸引部75两者来实现造型材料的喷出的暂时停止。与此相对,例如也可以仅使喷出调整部70或者仅使吸引部75动作而暂时停止喷出。
76.(b4)在上述实施方式中,造型部110通过平头螺旋件40使材料塑化。与此相对,造型部110例如也可以通过使同轴往复螺旋件旋转来使材料塑化。另外,作为造型部110,也可以采用用于热溶解层叠法的头。
77.(b5)在上述实施方式中,使用由蝶阀构成的喷出调整部70来调整造型材料的流量。与此相对,造型材料的流量也可以通过控制平头螺旋件40的旋转数来调整。
78.(b6)在上述实施方式中,三维造型装置100具备吸引部75,三维造型装置100也可以不具备吸引部75。
79.(b7)在上述实施方式中,控制部101执行造型数据生成处理和三维造型处理两者。与此相对,也可以由不同的控制部执行造型数据生成处理和三维造型处理。在这种情况下,例如,用于执行造型数据生成处理的控制部作为信息处理装置而构成,用于执行三维造型处理的控制部设置在三维造型装置中。另外,信息处理装置具备发送部,该发送部将造型数据发送到三维造型装置。
80.(b8)在上述实施方式中,作为向材料供给部20供给的原材料,使用颗粒状的abs树脂的材料。与此相对,三维造型装置100例如能够以具有热塑性的材料、金属材料、陶瓷材料等各种材料为主材料来对三维造型物进行造型。在此,“主材料”是指成为形成三维造型物的形状的中心的材料,是指在三维造型物中占50重量%以上的含有率的材料。上述的造型材料包括将这些主材料以单体形式熔融而成的材料,和将与主材料一起含有的一部分成分熔融而得到的糊浆状材料。
81.在使用具有热塑性的材料作为主材料的情况下,在造型材料生成部30中,通过使该材料塑化来生成造型材料。“塑化”是指对具有热塑性的材料加热而使其熔融。
82.作为具有热塑性的材料,例如可以使用下述的热塑性树脂材料。
83.热塑性树脂材料的例子
84.聚丙烯树脂(pp)、聚乙烯树脂(pe)、聚缩醛树脂(pom)、聚氯乙烯树脂(pvc)、聚酰胺树脂(pa)、丙烯腈
·
丁二烯
·
苯乙烯树脂(abs)、聚乳酸树脂(pla)、聚苯硫醚树脂(pps)、聚醚醚酮(peek)、聚碳酸酯(pc)、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等通用工程塑料,聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮等工程塑料。
85.在具有热塑性的材料中,除了颜料、金属、陶瓷以外,还可以混入蜡、阻燃剂、抗氧化剂、热稳定剂等的添加剂等。具有热塑性的材料在造型材料生成部30中通过平头螺旋件40的旋转和加热器58的加热而被塑化,转化为熔融的状态。通过具有热塑性的材料的熔融而生成的造型材料在从喷嘴61喷出后,由于温度的降低而固化。
86.具有热塑性的材料优选在被加热到其玻璃化转变点以上而完全熔融的状态下从喷嘴61射出。例如,优选abs树脂的玻璃化转变点为约120℃,在从喷嘴61射出时为约200℃。
87.在三维造型装置100中,例如,可以使用以下金属材料作为主材料来代替上述的具有热塑性的材料。在这种情况下,优选在将下述的金属材料制成粉末状的粉末材料中混合在生成造型材料时熔融的成分,作为原材料加入到造型材料生成部30中。
88.金属材料的例子
89.镁(mg)、铁(fe)、钴(co)、铬(cr)、铝(al)、钛(ti)、铜(cu)、镍(ni)的单一金属,或者含有一种以上这些金属的合金。
90.所述合金的例子
91.马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金。
92.在三维造型装置100中,可以使用陶瓷材料作为主材料来代替上述金属材料。作为陶瓷材料,例如可以使用二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆等氧化物陶瓷,氮化铝等非氧化物陶瓷等。在使用上述的金属材料或陶瓷材料作为主材料的情况下,配置在载物台210上的造型材料可以通过基于激光照射或热空气等的烧结而固化。
93.作为原材料加入材料供给部20的金属材料或陶瓷材料的粉末材料也可以是将单一的金属的粉末或合金的粉末、陶瓷材料的粉末多种混合的混合材料。另外,金属材料或陶瓷材料的粉末材料例如也可以由上述例示的热塑性树脂或其以外的热塑性树脂涂敷。在这种情况下,在造型材料生成部30中,也可以使该热塑性树脂熔融而表现出流动性。
94.在作为原材料加入材料供给部20的金属材料或陶瓷材料的粉末材料中,例如也可以添加以下的溶剂。溶剂可以使用选自下述溶剂中的一种或组合两种以上使用。
95.溶剂的例子
96.水;乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚等(聚)亚烷基二醇单烷基醚类;乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯等乙酸酯类;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类;甲乙酮、丙酮、甲基异丁基酮、乙基正丁基酮、二异丙基酮、乙酰丙酮等酮类;乙醇、丙醇、丁醇等醇类;四烷基乙酸铵类;二甲基亚砜、二乙基亚砜等亚砜系溶剂;吡啶、γ-甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶等吡啶系溶剂;四烷基乙酸铵(例如,四丁基乙酸铵等);丁基卡必醇乙酸酯等离子液体等。
97.此外,在作为原材料加入材料供给部20的金属材料或陶瓷材料的粉末材料中,例如也可以添加以下的粘合剂。
98.粘合剂的例子
99.丙烯酸树脂、环氧树脂、硅酮树脂、纤维素系树脂或其他合成树脂或pla(聚乳酸)、pa(聚酰胺)、pps(聚苯硫醚)、peek(聚醚醚酮)或其他热塑性树脂。
100.c.其他方式:
101.本公开不限于上述的实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构来实现。例如,为了解决上述课题的一部分或全部,或者为了实现上述效果的一部分或全部,可以适当地对与以下记载的各方式中的技术特征对应的实施方式的技术特征进行替换、组合。另外,如果该技术特征在本说明书中没有作为必要的内容进行说明,则可以适当删除。
102.(1)根据本公开的第一方式,提供了一种三维造型物的制造方法。该三维造型物的制造方法具有:第一工序,受理三维造型物的造型模式的选择;第二工序,基于受理的所述造型模式,生成用于对三维造型物进行造型的造型数据;以及第三工序,基于所述造型数据,对所述三维造型物进行造型,所述第三工序具有对喷出调整部进行控制的工序,该喷出调整部对来自喷嘴的造型材料的喷出量进行调整,所述第三工序中的所述喷出调整部的控制次数根据在所述第一工序中受理的造型模式而异。
103.根据这样的方式,能够使喷出调整部的控制次数根据在生成造型数据时选择的造型模式而异,因此仅选择造型模式,即能够对具有与该造型模式对应的特性的三维造型物进行造型。
104.(2)也可以是,在上述方式中,所述造型模式包括与所述三维造型物的强度相关的模式、以及与所述三维造型物的造型时间相关的模式中的至少任一模式。如果是这样的方式,则可以选择与强度和造型时间对应的造型模式。
105.(3)也可以是,在上述方式中,与所述三维造型物的造型时间相关的模式是与尺寸精度、表面粗糙度、填充率中的至少任一者相关的模式。
106.(4)也可以是,在上述方式中,作为所述造型模式,在选择了非标准模式作为所述造型模式的情况下,与选择了标准模式作为所述造型模式的情况相比,在所述第三工序中,所述喷出调整部的控制次数不同,所述非标准模式包括以高强度对三维造型物进行造型的模式、或以长时间对三维造型物进行造型的模式中的任一模式。
107.(5)也可以是,在上述方式中,在选择了所述非标准模式的情况下,与选择了所述标准模式的情况相比,在所述第三工序中,所述喷出调整部的控制次数变多。根据这样的方式,在以高强度对三维造型物进行造型的模式或以长时间对三维造型物进行造型的模式中,能够提高造型精度。
108.(6)也可以是,在上述方式中,在选择了所述非标准模式的情况下,与选择了所述标准模式的情况相比,在所述第三工序中,在对所述三维造型物的外壳区域进行造型时,所述喷出调整部的控制次数变多。根据这样的方式,能够提高三维造型物的外壳区域的造型精度。
109.(7)也可以是,在上述方式中,在选择了所述非标准模式的情况下,与选择了所述标准模式的情况相比,在所述第三工序中的所述三维造型物的造型中,进行以下各项中的至少任一项:(1)减小线宽;(2)缩窄层叠节距;(3)提高填充率;(4)增加所述喷嘴的移动路径中包括的部分路径的数量;(5)减慢所述喷嘴的移动速度;以及(6)增加材料使用量。
110.(8)也可以是,在上述方式中,所述喷出调整部是设置在与所述喷嘴的喷嘴开口连通的流路上的蝶阀,在选择了所述非标准模式的情况下,与选择了所述标准模式的情况相
比,所述蝶阀的最大开度变小。根据这样的方式,在以高强度进行造型的模式或以长时间进行造型的模式中,从喷出部喷出的造型材料的流量降低,因此能够减小线宽或层叠节距而进行造型。
111.(9)也可以是,在上述方式中,在选择了所述非标准模式的情况下,与选择了标准模式作为所述造型模式的情况相比,吸引部的动作次数变多,所述吸引部配置在所述喷出调整部与所述喷嘴的喷嘴开口之间,吸引所述造型材料。根据这样的方式,在实现高强度或长时间的造型的模式中,能够抑制来自喷嘴的造型材料的下垂,因此能够提高造型精度。
112.(10)也可以是,在上述方式中,在选择了所述标准模式的情况下,在所述第三工序中,在所述喷嘴的移动路径中包括的连续的两个部分路径连接而成的角度为第一角度以上的情况下,控制所述喷出调整部,使所述造型材料的喷出暂时停止,在选择了所述非标准模式的情况下,在所述角度为比所述第一角度小的第二角度以上的情况下,控制所述喷出调整部,暂时停止所述造型材料的喷出。根据这样的方式,在选择了以高强度对三维造型物进行造型的模式,或以长时间对三维造型物进行造型的模式的情况下,在角部暂时停止造型材料的喷出的次数变多,因此能够实现高强度或长时间的造型。
113.(11)根据本公开的第二实施方式,提供了一种信息处理装置。该信息处理装置具有:受理部,受理三维造型物的造型模式的选择;造型数据生成部,基于受理的所述造型模式,生成用于对所述三维造型物进行造型的造型数据;以及发送部,用于向三维造型装置发送所述造型数据,所述三维造型装置具有调整来自喷嘴的造型材料的喷出量的喷出调整部,基于所述造型数据来控制所述喷出调整部,所述造型数据生成部以使得所述三维造型装置中的所述喷出调整部的控制次数根据所述受理部受理的造型模式而异的方式生成所述造型数据。
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