三维成形装置和三维成形方法制造方法及图纸

控制装置进行控制，使得头部部分20在一个方向上进行往复扫描，使模型材料MA和支撑材料SA喷射在成形板40上，以及沿着往复扫描的前进路径和后退路径中的至少任一路径使模型材料MA和/或支撑材料SA固化以形成切片，以及在高度方向上使成形板40与头部部分20相对移动以重复切片的层压，从而进行成形，以及在模型材料MA和支撑材料SA在成形物体的扫描方向上所位于的行上，在相同的往复扫描期间，不同时喷射模型材料MA和支撑材料SA，而只喷射和固化一种成形材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种以喷墨方式来生产立体成形物体的。
技术介绍
在现有技术中已知以下一种装置:通过沿着多个平行平面切断成形物体的方式获得多个横截面，在各个横截面上依次层压树脂层，然后进行立体成形，从而形成用作成形物体三维模型的成形物体。在快速原型(RP)(其在产品开发中用于原型设计等)领域中，已经采用能够实现三维成形的层压成形方法。对于层压成形方法，将通过把产品的三维CAD数据切成薄片并层压薄板形成的实体制备成用于制造的原始数据，然后在上面层压诸如粉末、树脂、钢板和纸张等材料来制备原型。作为这样的层压成形方法，已知有喷墨法、粉末法、光成形法、片材层压法、挤出法等。在这些方法中，喷墨法是喷射液化材料，然后通过照射紫外线(UV)、冷却等进行固化以形成层。根据该方法，可应用喷墨打印机的原理，从而能够获得促进高清晰度的优点。树脂层层压式的三维成形装置在XY方向上进行扫描的同时将模型材料和支撑材料喷射到成形板上，并且在高度方向上层压材料来进行成形，其中，该模型材料形成最终的成形物体，该支撑材料支撑模型材料的悬垂部分并最终被去除。模型材料和支撑材料都由具有通过照射紫外线可固化特性的树脂制成，并且能够发射紫外线的紫外线灯与用来喷射模型材料和支撑材料的喷嘴一起在XY方向上扫描，以便用紫外线照射从喷嘴喷出的模型材料和支撑材料来使其固化。现有技术文件专利文件专利文件1:未经审查的日本专利公开N0.2003-53571
技术实现思路
本专利技术将解决的问题然而，在现有技术中存在这样的问题:由于在一次扫描中(X方向)同时喷射模型材料MA和支撑材料SA并且模型材料MA和支撑材料SA在未固化的状态下彼此接触(如图9Ca)的平面图所示)，因此，在模型材料MA与支撑材料SA之间的边界处，这两种材料在未固化的液体状态下混合(如图9 (b)的垂直剖视图所示)。当在该状态下进行固化时，混合部分膨胀并褪色，从而引起成形质量的劣化。此外，这还使支撑材料的去除变得困难。此外，由于紫外线灯通常做成与喷嘴一起扫描的结构，因此在从喷嘴喷出模型材料和支撑材料之后，难以立即使模型材料和支撑材料固化。出于这个原因，在未固化状态下混合这些材料的状态持续得越长，上述问题变得越发显著。考虑到上述现有技术的问题提出本专利技术，并且本专利技术的主要目的是提供一种能够避免模型材料和支撑材料在边界表面处混合的。 用于解决问题的手段和本专利技术的效果为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种三维成形装置，所述三维成形装置重复以下操作:在沿着至少一个方向扫描的同时在成形板上喷射作为成形材料的模型材料MA和支撑材料SA，所述模型材料MA形成最终的成形物体，所述支撑材料SA支撑所述模型材料MA的悬垂部分并最终被去除；以及使所述成形材料固化，以在高度方向上形成具有预定厚度的切片并且在高度方向上层压所述切片，从而进行成形，所述装置包括:成形板40，其用于将成形物体放置在其上；成形材料喷射装置，其中，在一个方向上布置多个用于喷射模型材料MA的模型材料喷射喷嘴21和多个用于喷射支撑材料SA的支撑材料喷射喷嘴22 ;固化装置24，其用于固化模型材料MA和支撑材料SA ;头部部分20，其设置有成形材料喷射装置和固化装置24 ;水平驱动装置，其用于使头部部分20在水平方向上进行往复扫描；垂直驱动装置，其用于使头部部分20与成形板40在高度方向上相对移动；控制装置，其控制水平驱动装置和垂直驱动装置的驱动以及控制由成形材料喷射装置进行的成形材料的喷射和由固化装置24进行的固化，其中，控制装置能够进行控制，使得由水平驱动装置使头部部分20在一个方向上进行往复扫描，由成形材料喷射装置将模型材料MA和支撑材料SA喷射在成形板40上，以及由固化装置24沿着往复扫描的至少一个前进和后退路径使模型材料MA和/或支撑材料SA固化以形成切片，并且在高度方向上使成形板40和头部部分20相对移动以重复切片的层压，从而进行成形，以及在模型材料MA和支撑材料SA在成形物体的扫描方向上所位于的行上，在相同的往复扫描期间，不同时喷射模型材料MA和支撑材料SA，而只喷射和固化一种成形材料。因此，在相同的往复扫描期间,不同时喷射模型材料和支撑材料，而只喷射和固化一种成形材料，从而能够避免在相同的行上彼此相邻的模型材料和支撑材料之间的边界表面变得未固化且混合的情况，因而获得能够清楚形成它们之间的边界表面的优点。此外，根据第二方面的三维成形装置，在头部部分20的一次往复扫描中喷射和固化模型材料MA和支撑材料SA中的一种成形材料，以及在随后的往复扫描中喷射和固化形成在相同行上的另一种成形材料。从而可以通过两次扫描施加与一次扫描相对应的量的成形材料。此外，根据第三方面的三维成形装置，头部部分20在连续的往复扫描中喷射和固化模型材料MA和支撑材料SA中的一种成形材料，之后,能够在接下来的往复扫描中喷射和固化另一种成形材料。因此，不交替喷射和固化模型材料MA和支撑材料SA，而只连续成形一种成形材料，从而能够在喷射另一种成形材料之前把握时间。因此，能够期待更可靠的固化，以及能够获得更可靠地避免在边界表面处的混合的优点。此外，根据第四方面的三维成形装置，成形材料喷射装置能够在一次往复扫描的前进路径中进行喷射，以及固化装置24能够在一次往复扫描的后退路径中进行固化。从而能够在一次往复扫描中进行成形材料的喷射和固化。此外，根据第五方面的三维成形装置，能够提供一种用于挤压已喷射在成形板40上且处于未固化状态的成形材料的辊子部分25。从而能够在固化成形材料之前使成形材料的表面更均匀，以提高质量。还能够去除该成形材料的多余部分。此外，根据第六方面的三维成形装置，辊子部分25构造成扫描包括固化的模型材料MA和未固化的支撑材料SA的切片，以及能够从成形材料喷射装置喷射未固化的支撑材料SA,并且支撑材料SA的高度比固化的模型材料MA高出与预定偏移量相对应的量。如上所述，由于未固化的支撑材料高于固化的模型材料而使固化的模型材料向上顶起辊子部分，因此，能够避免固化的模型材料与辊子部分接触的情况，从而避免刮削固化的模型材料而引起辊子部分出现故障的情况。此外，根据第七方面的三维成形装置，可以根据辊子部分25在高度方向上的位置偏移量的分布设置预定偏移量。如上所述，在考虑了诸如圆度、偏心率和固定位置变化等辊子部分误差的情况下设置偏移量，从而辊子部分能够适当地设置未与固化的模型材料接触的支撑材料的高度。此外，根据第八方面的三维成形装置，可以向支撑材料SA添加与所述偏移量相对应的量并且从所述成形材料喷射装置喷出，支撑材料SA位于底部水平面上并且位于依次形成在成形板40上的多个切片所在的多个XY平面上各个位置。因此，使位于底部水平面上的支撑材料的高度变得更高，从而使随后层压在其上的所有支撑材料等变得高出与偏移量相对应的量，从而能够避免如上所述的辊子部分与固化的模型材料接触的情况。此外，根据第九方面的三维成形装置，模型材料MA可以是光固化树脂，以及固化装置24可以是用于进行光照射的光照射装置。从而能够促进光对模型材料的固化。可优选地使用紫外光等作为这种光。此外，根据第十方面的三维成形装置，成形材料喷射装置可以以材料彼此隔开的方式喷射模型材料MA和支撑材料SA。从而能够可靠地避本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田茂树，须崎亮平，
申请(专利权)人：株式会社其恩斯，
类型：
国别省市：