三维造型装置和三维造型方法制造方法及图纸

一种三维造型装置和三维造型方法，能够实现装置的小型化、三维造型物的造型精度的提高。三维造型装置具备：驱动电机；增塑部，具有利用驱动电机进行旋转的平面螺旋部，并利用平面螺旋部的旋转使材料增塑而转化为熔融材料；以及喷嘴，射出熔融材料。

【技术实现步骤摘要】
三维造型装置和三维造型方法
本专利技术涉及使用了热塑性材料的三维造型技术。
技术介绍
在专利文献1中记载了使用熔融树脂的挤出堆积层叠造型装置。该装置将丝状热塑性材料用预热器进行熔融，并利用长条螺旋部的旋转从挤出喷嘴挤出所熔融的材料来制造三维物体。另外，利用挤出制造出的三维物体由于间隙多、填充度低，因此通过向固化的材料供给溶剂而溶解固化的材料来减少三维物体的间隙。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-192710号公报
技术实现思路
在上述现有技术中，由于利用长条螺旋部的旋转来挤出熔融的材料，因此存在导致装置整体的高度变得相当大、无法小型化的问题。另外，将从喷嘴挤出的材料堆积而成的成型品由于间隙多，因此存在造型精度低、为了提高造型精度需要使用溶剂的问题。如此，对于三维造型技术，希望实现装置的小型化、三维造型物的造型精度的提高。本专利技术是为了解决上述课题中的至少一部分而作出的，能够以以下方面的形式来实现。(1)根据本专利技术的第一方面，提供使用热塑性的材料来制造三维造型物的三维造型装置。该三维造型装置具备：驱动电机；增塑部，具有利用所述驱动电机进行旋转的平面螺旋部，所述增塑部利用所述平面螺旋部的旋转使所述热塑性材料增塑而转化为熔融材料；以及喷嘴，射出所述熔融材料。根据该三维造型装置，用具有平面螺旋部的增塑部进行材料的增塑，因此能够减小装置的高度，并且能够使装置整体小型化。(2)在上述三维造型装置中，所述喷嘴的喷嘴孔的横截面形状也可以以从所述喷嘴孔射出的所述熔融材料的横截面成为多边形的形状的方式而形成。根据该三维造型装置，从喷嘴孔射出的熔融材料的横截面成为比起圆形更近似多边形的形状，因此能够减小堆积的线状熔融材料彼此的间隙。其结果，三维造型物的表面粗糙度变小，因此能够提高造型精度。(3)在上述三维造型装置中，所述喷嘴孔的横截面形状也可以是四边形。根据该三维造型装置，堆积的线状熔融材料彼此的间隙进一步变小，因此三维造型物的表面粗糙度能够进一步变小，并且能够进一步提高造型精度。(4)在上述三维造型装置中，所述喷嘴也可以具有多个所述喷嘴孔。根据该三维造型装置，能够通过多个喷嘴孔的排列来调节从喷嘴射出的熔融材料的形状。因此，能够实现表面粗糙度的减小、三维造型物的外观设计的提高等。(5)在上述三维造型装置中，多个所述喷嘴孔也可以排列成矩阵状。根据该三维造型装置，多个喷嘴孔排列成矩阵状，因此能够使从喷嘴射出的熔融材料整体的横截面形状成为近似四边形的形状，并且能够进一步降低表面粗糙度。(6)在上述三维造型装置中，所述喷嘴也可以配置成在制造中的所述三维造型物的上表面与所述喷嘴的前端之间形成所述喷嘴的喷嘴孔孔径的1.1倍以上且1.5倍以下的间隙。根据该三维造型装置，从喷嘴的前端射出的熔融材料以不按压制造中的三维造型物的上表面的自由的状态堆积在三维造型物的上表面，因此能够以保持从喷嘴射出的熔融材料的横截面形状的状态进行堆积。其结果，能够进一步降低三维造型物的表面粗糙度。(7)上述三维造型装置也可以还具备：造型台，放置制造中的所述三维造型物；以及移动机构，改变所述喷嘴与所述造型台的相对位置关系。根据该三维造型装置，通过使用移动机构来改变喷嘴与所述造型台的相对位置关系，能够制造任意形状的三维造型物。(8)在上述三维造型装置中，也可以具备多个射出单元，该射出单元具有所述驱动电机、所述增塑部以及所述喷嘴。根据该三维造型装置，能够从多个射出单元射出不同的熔融材料，因此能够制造出各种三维造型物。(9)根据本专利技术的第二方面，提供使用热塑性的材料来制造三维造型物的三维造型方法。该三维造型方法具有：利用平面螺旋部的旋转使所述材料增塑而转化为熔融材料的工序；以及使用喷嘴将所述熔融材料射出而形成所述三维造型物的工序。根据该三维造型方法，用具有平面螺旋部的增塑部来进行材料的增塑，因此能够使用小型的装置来制造三维造型物。本专利技术能够以除上述以外的各种方式来实现。例如，能够以用于实现三维造型装置、三维造型方法的功能的计算机程序、存储了该计算机程序的非临时性存储介质(non-transitorystoragemedium)等方式来实现。附图说明图1是三维造型装置的概念图。图2是平面螺旋部的立体图。图3是螺旋部面对部的俯视图。图4是表示三维造型物与喷嘴前端的位置关系的说明图。图5是表示射出量和射出线直径随螺旋部转速的变化而变化的图表。图6是表示喷嘴孔的一例的说明图。图7是表示喷嘴孔的形状和喷嘴孔径与表面粗糙度的关系的图。图8是表示喷嘴孔的其它例子的说明图。图9是表示喷嘴孔的另一例子的说明图。图10是表示喷嘴孔的另一例子的说明图。图11是三维造型装置的其它实施方式的概念图。附图标记说明10…螺旋部壳体，20…料斗，22…连通路径，30…驱动电机，40…平面螺旋部，42…涡形槽，44…材料流入口，46…中央部，48…涡形槽形成面，50…螺旋部面对部，52…螺旋部对置面，54…引导槽，56…连通孔，58…加热器，60、60a～60d…喷嘴，62、62a～62d…喷嘴孔，90…增塑部，100、100a、100b…射出单元，200…移动机构，210…工作台，220…造型台，300…控制部。具体实施方式图1是一实施方式的三维造型装置的概念图。该三维造型装置具有射出单元100、移动机构200以及控制部300。在图1中示出互相垂直的三个方向X、Y、Z。X方向和Y方向是水平方向，Z方向是铅垂方向。在其它图中，根据需要也示出了这些方向。射出单元100具有螺旋部壳体10、用于容纳材料的料斗20、驱动电机30、平面螺旋部40、螺旋部面对部50、用于射出熔融材料的喷嘴60。平面螺旋部40和螺旋部面对部50构成了使热塑性材料增塑而制作熔融材料的增塑部90。“增塑”表示对材料加热而进行熔融。向料斗20投入热塑性材料。作为材料，例如可以使用聚丙烯树脂(PP)、聚乙烯树脂(PE)、聚甲醛树脂(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)等。另外，作为材料的形状，可以使用粒料、粉末等固体材料。增塑部90的平面螺旋部40容纳在螺旋部壳体10内，利用驱动电机30进行旋转。从料斗20经由连通路径22向平面螺旋部40的侧面供给材料。材料由于平面螺旋部40的旋转在平面螺旋部40下表面与螺旋部面对部50上表面之间的空间发生增塑而变成熔融材料。在螺旋部面对部50中嵌入有用于加热材料的加热器58。熔融材料经由设置于螺旋部面对部50中心的连通孔56供给至喷嘴60，并且被喷嘴60射出。喷嘴60的前端部具有喷嘴孔径Dn。移动机构200是能够使放置于工作台210上的造型台220沿X方向、Y方向及Z方向这三个轴向移动的三轴定位器。移动机构200具有改变喷嘴60与造型台220的相对位置关系的功能。通过使用移动机构200来改变喷嘴60与造型台220的相对位置关系，能够制造任意形状的三维造型物。在本实施方式中，对于移动机构200，是将造型台220三维地移动，但作为移动机构200，也可以采用将喷嘴60(即射出单元100)三维移动的机构。或者，也可以采用使喷嘴60(即射出单元100)和造型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维造型装置，其特征在于，使用热塑性的材料来制造三维造型物，所述三维造型装置具备：驱动电机；增塑部，具有利用所述驱动电机进行旋转的平面螺旋部，所述增塑部利用所述平面螺旋部的旋转使所述材料增塑而转化为熔融材料；以及喷嘴，射出所述熔融材料。

【技术特征摘要】
2017.04.28 JP 2017-0892481.一种三维造型装置，其特征在于，使用热塑性的材料来制造三维造型物，所述三维造型装置具备：驱动电机；增塑部，具有利用所述驱动电机进行旋转的平面螺旋部，所述增塑部利用所述平面螺旋部的旋转使所述材料增塑而转化为熔融材料；以及喷嘴，射出所述熔融材料。2.根据权利要求1所述的三维造型装置，其中，所述喷嘴的喷嘴孔的横截面形状以从所述喷嘴孔射出的所述熔融材料的横截面成为多边形的形状的方式而形成。3.根据权利要求2所述的三维造型装置，其中，所述喷嘴孔的横截面形状为四边形。4.根据权利要求3所述的三维造型装置，其中，所述喷嘴具有多个所述喷嘴孔。5.根据权利要求4所述的三维造型装置，其中，多个所述喷嘴孔排列成矩阵状...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐藤功一，水上俊介，中村和英，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP