三维成形设备制造技术

本发明专利技术提供了一种三维成形设备。辊筒部分25配置为刮除模型材料MA和支撑材料SA的多余部分。固化部分24固化模型材料MA和支撑材料SA。头部20包括成形材料喷射装置和辊筒部分25。水平驱动装置使头部20在水平方向上进行往复扫描。垂直驱动装置使头部20成形板40在高度方向上的位置彼此相对移动。控制装置10构造为控制通过成形材料喷射装置进行的成形材料的喷射以及固化装置24的固化处理。辊筒部分25宽度小于模型材料喷嘴21和支撑材料喷嘴22的宽度。

【技术实现步骤摘要】
三维成形设备
本专利技术涉及以喷墨方式制造立体成形对象的三维成形设备。
技术介绍
已知具有如下功能的设备，其将作为成形对象基本数据的三维数据设置为计算机屏幕上的任意姿态，基于设置的姿态针对相对高度的多个平行平面所分成的各个截面创建数据，基于每层的相关二维数据形成具有连续层叠树脂的立体成形对象，从而创建用作成形主体的三维模型的成形主体。在应用于产品开发等的样机开发的快速样机开发（RP）领域，已经采用了能够实现三维成形的层叠成形方法。这些层叠成形方法适用于将产品的三维CAD数据切片、创建作为原始产品数据的重叠薄板、在其上层叠诸如粉末、树脂、钢板、纸等材料以创建样机。作为这些层叠成形方法，已知有喷墨法、粉末法、光成形法、片层叠法、挤型法等。这些方法中的喷墨法喷射液化材料，然后通过照射紫外线（UV）、冷却等固化以形成层。利用这种方法，可以对其应用喷墨打印机的原理，从而提供实现高分辨率的优点。树脂层叠型的三维成形设备适用于通过在扫描XY方向并在高度方向上层叠时将模型材料和支撑材料喷射到成形板上来执行成形，其中模型材料配置为形成最终的成形对象，支撑材料配置为支撑用于支撑模型的基底部分以及模型材料的突出部分并且最终会被移除。模型材料和支撑材料是由具有可以通过紫外光照射而固化的性质的树脂构成。配置为发射紫外光的紫外光灯与用于喷射模型材料和支撑材料的喷嘴一起在XY方向上扫描，使得从喷嘴中喷射的模型材料和支撑材料受到紫外光的照射并固化。这种喷墨型三维成形设备必需移除从喷嘴喷射的多余树脂部分。图12是例示了利用辊筒部分移除成形材料的多余部分的构造的透视图。在此示例中，喷射到成形板40上的处于流动状态的树脂表面被辊筒主体26轧平。辊筒部分25包括作为旋转体的辊筒主体26、布置为相对辊筒主体26表面突出的刀片27、配置为收集被刀片27刮除和移除的成形材料的槽28、以及用于喷射槽28中收集的成形材料的吸管29。辊筒主体26在与头部20的行进方向（图12中为顺时针方向）相反的方向上旋转，并且刮除流动的成形材料。刮除的成形材料附至辊筒主体26、传输至刀片27、然后被刀片27刮除并引导到槽28中。因此，刀片27固定为具有朝向槽28的向下坡度的姿态。吸管29与废液通道相连，使用泵等汲取槽28中收集的成形材料并将该材料存储在废液罐（未示出）中。专利文献1：日本未审查专利公开第2003-535712号在这种三维成形设备中，必须将单个层分成多个分段来执行成形操作，以形成宽度大于喷射宽度的成形对象。在图13的平面图所示的示例中，将成形板40上的成形对象分成三个分段R1至R3，并由头部20执行往复扫描以形成具有较大表面积的成形对象。考虑到制造公差，这种三维成形设备中的辊筒部分25适用于使得辊筒部分25的宽度大于如图14所示的喷射宽度，以确保回收喷射的树脂。不过在如图15（a）所示的这种辊筒部分25中，在成形板40上固化第一分段R1之后，当成形如图15（b）所示的相邻分段R2时，辊筒部分25与已经制备的分段R1的端部边缘（图中箭头指示的位置）接触。于是在已经固化的成形对象中产生了偏差，从而降低了成形对象的精度。此外，由于如图12所示固化树脂和辊筒部分25之间的接触导致错误执行了回收，因此出现了已经固化的树脂与可流动树脂混合的问题。如图12中的虚线所示，当通过吸管29回收固化树脂时，吸管29的内部或者与吸管29相连接的废液通道被阻塞，因此回收的树脂无法送至废液槽而使得回收的树脂填满该槽，并流出到成形表面上。作为针对该问题的一种策略，已经提出了强化树脂之间的接合，以在即使可流动树脂与辊筒部分接触时也可以避免偏差。此外，已经采用了通过混合模型材料和支撑材料以硬化支撑部分的构造，从而避免了错误回收固化的树脂。不过，在使用上述任一种方法时，在通过固化支撑材料获得成形对象之后，还存在难以从成形对象移除支撑材料的问题。另一方面，已经提出了使各相邻分段的成形高度逐渐偏移来避免冲突。不过，这种方法中存在使该高度低于层叠树脂层的一层高度的限制。因此，由于当辊筒部分的抖动或倾斜大于该偏移量时则没有意义，因此需要针对辊筒部分的抖动和倾斜进行严格准备和调节的问题。考虑到现有技术中的上述问题而做出了本专利技术，本专利技术的主要目的是提供能够避免由于辊筒部分接触固化后的树脂而使树脂被刮除和移除的三维成形设备。
技术实现思路
为了实现上述目的，根据本专利技术第一方面的三维成形设备是这样一种三维成形设备，其重复执行将为形成最终成形对象的模型材料MA和配置为支撑模型材料MA的突出部分并最终被移除的支撑材料SA作为成形材料喷射并固化到成形板40上的操作，同时至少在单个方向上执行扫描，从而将在高度方向上具有预定厚度的多个切片形成为层叠构造，并在高度方向上层叠这些切片以执行成形。该三维成形设备包括用于在其上放置成形对象的成形板40；包括多个用于喷射模型材料MA的模型材料喷嘴21和多个用于喷射支撑材料SA的支撑材料喷嘴22的成形材料喷射装置，这些多个喷嘴在单个方向上排列；辊筒部分25，其挤压处于流动状态的模型材料MA和支撑材料SA的上表面，并且刮除和移除模型材料MA和支撑材料SA的多余部分；固化部分24，用于固化模型材料MA和支撑材料SA；包括成形材料喷射装置、辊筒部分25和固化部分24的头部20；用于使头部20在水平方向上往复扫描的水平驱动装置；用于使头部20和成形板40在高度方向上的位置相对彼此移动的垂直驱动装置；和控制装置10，其控制水平驱动装置和垂直驱动装置的驱动，并控制成形材料喷射装置对成形材料的喷射和固化装置24进行的固化。因此，辊筒部分25的宽度小于支撑材料喷嘴22的宽度以及提供在成形材料喷射装置上的模型材料喷嘴21的宽度。通过这种方式，即使通过将一个层分成多个分段来成形，辊筒部分也不与成形材料接触，并且可以避免与已成形部分接触，从而提高了精度并避免了错误回收固化后的树脂以及吸管的阻塞。另外，在根据第二方面的三维成形设备中，在通过成形材料喷射装置基于每个切片层的任意数据形成每个层时，通过与前一切片相偏移来执行印刷。通过这种方式，切片上未应用辊筒部分的位置是变化的，并且未回收树脂的残余影响不会累积，因此可以均匀地抑制。在根据第三方面的三维成形设备中，在利用偏移将各模型材料喷嘴21布置成多个行的构造中，辊筒部分25的宽度形成为小于多行模型材料喷嘴21的总宽度。通过这种方式，利用偏移布置模型材料喷嘴可以提高分辨率，辊筒部分的宽度可以相对以偏移构造布置的模型材料喷嘴得到降低，以及即使通过分成多个分段来成形同一切片，辊筒部分也不与成形主体接触，从而实现了高精度成形。在根据第四方面的三维成形设备中，可以使得模型材料喷嘴21的宽度和支撑材料喷嘴22的宽度实质上相等。在根据第五方面的三维成形设备中，模型材料MA和支撑材料SA并不在同一往复扫描中同时喷射在其中模型材料MA和支撑材料SA在成形对象扫描方向上所位于的线上，从而仅有一种成形材料可以喷射和固化。通过这种方式，由于在同一往复扫描中没有同时喷射模型材料和支撑材料，而是仅喷射和固化一种，因此可以避免由于邻近该线的模型材料和支撑材料之间交界面处的可流动状态而导致的混合构造，从而获得了交界面具有优良构造的优点。附图说明图1是例示了第一实施例的三维成形设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维成形设备，其配置为重复执行将配置为形成最终成形的对象模型材料（MA）和配置为支撑模型材料（MA）的突出部分并最终被移除的支撑材料（SA）作为成形材料喷射并固化到成形板（40）上的操作，同时至少在单个方向上执行扫描，从而将在高度方向上具有预定厚度的多个切片形成为层叠构造，并在高度方向上层叠这些切片以执行成形，所述三维成形设备包括：成形板（40），其构造为在其上放置成形对象；成形材料喷射装置，其包括构造为喷射模型材料（MA）的多个模型材料喷嘴（21）和构造为喷射支撑材料（SA）的多个支撑材料喷嘴（22）；辊筒部分（25），其构造为挤压处于流动状态的模型材料（MA）或支撑材料（SA）的上表面，从而刮除模型材料（MA）或支撑材料（SA）的多余部分；固化部分（24），其构造为固化模型材料（MA）和支撑材料（SA）；头部（20），其包括成形材料喷射装置、所述辊筒部分（25）、和所述固化部分（24）；水平驱动装置，其构造为使得头部（20）在水平方向上往复扫描；垂直驱动装置，其构造为使头部（20）和成形板（40）在高度方向上的位置相对彼此移动；和控制装置（10），其构造为控制水平驱动装置和垂直驱动装置的驱动，并控制成形材料喷射装置对成形材料的喷射和固化装置（24）进行的固化；其中辊筒部分（25）的宽度小于提供在成形材料喷射装置上的模型材料喷嘴（21）和支撑材料喷嘴（22）的宽度。...

【技术特征摘要】
2011.09.22 JP 2011-2082211.一种三维成形设备，其配置为重复执行将配置为形成最终成形的对象的模型材料(MA)和配置为支撑模型材料(MA)的突出部分并最终被移除的支撑材料(SA)作为成形材料喷射并固化到成形板(40)上的操作，同时至少在单个方向上执行扫描，从而将在高度方向上具有预定厚度的多个切片形成为层叠构造，并在高度方向上层叠这些切片以执行成形，所述三维成形设备包括：成形板(40)，其构造为在其上放置成形对象；成形材料喷射装置，其包括构造为喷射模型材料(MA)的包括多个孔的多个模型材料喷嘴(21)和构造为喷射支撑材料(SA)的包括多个孔的多个支撑材料喷嘴(22)；辊筒部分(25)，其构造为挤压处于流动状态的模型材料(MA)或支撑材料(SA)的上表面，从而刮除模型材料(MA)或支撑材料(SA)的多余部分；固化装置(24)，其构造为固化模型材料(MA)和支撑材料(SA)；头部(20)，其包括成形材料喷射装置、所述辊筒部分(25)、和所述固化装置(24)；水平驱动装置，其构造为使得头部(20)在主扫描方向和与主扫描方向垂直的子扫描方向上往复扫描；垂直驱动装置，其构造为使头部(20)和成形板(40)在高度方向上的位置相对彼此移动；和控制装置(10)，其构造为控制水平驱动装置和垂直驱动装置的驱动，并控制成形材料喷射装置对成形材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤一树，
申请(专利权)人：株式会社其恩斯，
类型：发明
国别省市：