JP6988428B2 - Manufacturing method of 3D model - Google Patents
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Description
本発明は、三次元造形物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional model.
従来から、様々な三次元造形物の製造方法が使用されている。このうち、三次元造形物の構成材料で複数の層を形成して三次元造形物を製造する方法がある。
例えば、特許文献1には、三次元造形物の構成材料である粉末を用いて複数の層を形成して三次元造形物を製造する方法であって、高密度造形部の層を形成するとともに該層を固化し、その後、低密度造形部の層を形成するとともに該層を固化することで、高密度部分と低密度部分とを有する三次元造形物を形成する三次元造形物の製造方法が開示されている。
Conventionally, various methods for manufacturing three-dimensional objects have been used. Among these, there is a method of manufacturing a three-dimensional model by forming a plurality of layers with the constituent materials of the three-dimensional model.
For example, Patent Document 1 describes a method of forming a plurality of layers using powder, which is a constituent material of a three-dimensional model, to produce a three-dimensional model, in which a layer of a high-density model is formed and a layer of a high-density model is formed. A method for manufacturing a three-dimensional model to form a three-dimensional model having a high-density portion and a low-density portion by solidifying the layer and then forming a layer of a low-density modeling portion and solidifying the layer. Is disclosed.
特許文献1に開示される三次元造形物の製造方法においては、高密度部分と低密度部分とを有する三次元造形物を製造する場合に、高密度部分の固化と低密度部分の固化とを別々に行っていたため、製造効率が良くなかった。このため、高密度部分と低密度部分とを一括して固化することが好ましい。しかしながら、固化として焼結を行う場合、従来の三次元造形物の製造装置を用いて高密度部分と低密度部分とを有する三次元造形物を一括焼結すると、高密度部分と低密度部分との焼結に伴う収縮率の違いにより、一括焼結に伴って三次元造形物が変形などする場合があった。 In the method for manufacturing a three-dimensional model disclosed in Patent Document 1, when a three-dimensional model having a high-density portion and a low-density portion is manufactured, solidification of the high-density portion and solidification of the low-density portion are performed. The manufacturing efficiency was not good because it was done separately. Therefore, it is preferable to solidify the high-density portion and the low-density portion together. However, when sintering is performed as solidification, when a three-dimensional model having a high-density portion and a low-density portion is collectively sintered using a conventional three-dimensional model manufacturing device, the high-density portion and the low-density portion are obtained. Due to the difference in shrinkage rate due to sintering, the three-dimensional model may be deformed due to batch sintering.
そこで、本発明の目的は、高密度部分と低密度部分とを有する三次元造形物を一括焼結により構成することである。 Therefore, an object of the present invention is to construct a three-dimensional model having a high-density portion and a low-density portion by batch sintering.
上記課題を解決するための本発明の第1の態様の三次元造形物の製造方法は、層を積層することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、第1の粉末とバインダーとを含む第1組成物を用いて前記層のうちの第1層を形成する第1層形成工程と、第2の粉末とバインダーとを含む第2組成物を用いて前記層のうちの第2層を形成する第2層形成工程と、前記第1層と前記第2層とを含む積層体を加熱して前記第1の粉末及び前記第2の粉末を焼結させる焼結工程と、を有し、前記第1組成物における前記第1の粉末の充填率を前記第2組成物における前記第2の粉末の充填率よりも大きくするとともに、前記第1の粉末の平均粒径を前記第2の粉末の平均粒径よりも小さくすることで、前記焼結工程における前記第1層と前記第2層の収縮率の差を低減することを特徴とする。 The method for manufacturing a three-dimensional model according to the first aspect of the present invention for solving the above problems is a method for manufacturing a three-dimensional model by laminating layers, and is the first method for manufacturing a three-dimensional model. A first layer forming step of forming the first layer of the layers using the first composition containing the powder and the binder, and the layer using the second composition containing the second powder and the binder. The second layer forming step of forming the second layer and the baking including the first layer and the second layer are heated to sintered the first powder and the second powder. It has a blotting step, and the filling rate of the first powder in the first composition is made larger than the filling rate of the second powder in the second composition, and the average of the first powder is increased. By making the particle size smaller than the average particle size of the second powder, the difference in shrinkage between the first layer and the second layer in the sintering step is reduced.
本態様によれば、第1組成物における第1の粉末の充填率を第2組成物における第2の粉末の充填率よりも大きくするとともに、第1の粉末の平均粒径を第2の粉末の平均粒径よりも小さくすることで、焼結工程における第1層と第2層の収縮率の差を低減する。このように、焼結工程における第1層と第2層の収縮率の差を低減することで、高密度部分(第1層)と低密度部分(第2層)とを有する三次元造形物を一括焼結することが可能になる。 According to this aspect, the filling rate of the first powder in the first composition is made larger than the filling rate of the second powder in the second composition, and the average particle size of the first powder is set to the second powder. By making the particle size smaller than the average particle size of, the difference in shrinkage between the first layer and the second layer in the sintering step is reduced. In this way, by reducing the difference in shrinkage between the first layer and the second layer in the sintering process, a three-dimensional model having a high-density portion (first layer) and a low-density portion (second layer). Can be sintered all at once.
本発明の第2の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第1の態様において、前記積層体は、前記第2層で構成されるセル構造部が形成され、前記セル構造部の内部に前記第1層で構成されるパイプ部が形成されることを特徴とする。 In the method for manufacturing a three-dimensional model according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the laminated body is formed with a cell structure portion composed of the second layer, and the inside of the cell structure portion is formed. It is characterized in that a pipe portion composed of the first layer is formed on the surface.
本態様によれば、積層体は、第2層で構成されるセル構造部が形成され、セル構造部の内部に第1層で構成されるパイプ部が形成される。すなわち、セル構造部は低密度で形成されることで熱伝導率が低くなり、パイプ部が形成される第1層の対応部分は高密度で形成されることで熱伝導率が高くなる。したがって、例えば、熱源を第1層の対応部分に接触させてパイプ部に冷却水を流すなどして該パイプ部を冷やす構成とすることで、該積層体を、セル構造部(第2層の対応部分)から周囲への熱の移動を効果的に抑制できる、高性能なヒートシンクなどに使用できる。 According to this aspect, in the laminated body, a cell structure portion composed of the second layer is formed, and a pipe portion composed of the first layer is formed inside the cell structure portion. That is, the cell structure portion is formed at a low density, so that the thermal conductivity is low, and the corresponding portion of the first layer on which the pipe portion is formed is formed at a high density, so that the thermal conductivity is high. Therefore, for example, by contacting the heat source with the corresponding portion of the first layer and allowing cooling water to flow through the pipe portion to cool the pipe portion, the laminated body can be formed into the cell structure portion (second layer). It can be used for high-performance heat sinks that can effectively suppress the transfer of heat from the corresponding part) to the surroundings.
本発明の第3の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第1の態様において、前記積層体は、基部と該基部から延びる柱状部とが前記第2層で形成され、前記基部の反対側から前記柱状部の内部に一部が挿入された形状が前記第1層で形成されることを特徴とする。 In the method for producing a three-dimensional model according to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the laminate has a base portion and a columnar portion extending from the base portion formed by the second layer, and the base portion thereof. The first layer is characterized in that a shape in which a part of the columnar portion is inserted from the opposite side into the inside of the columnar portion is formed.
本態様によれば、積層体は、基部と該基部から延びる柱状部とが第2層で形成され、基部の反対側から柱状部の内部に一部が挿入された形状が第1層で形成される。すなわち、基部は低密度で形成されることで熱伝導率が低くなり、基部の反対側(第1層の対応部分)は高密度で形成されることで熱伝導率が高くなり、基部と該基部の反対側との間の領域の柱状部の周囲に空間部分が形成される。したがって、例えば、熱源を基部の反対側(第1層の対応部分)に接触させて基部を冷却水などで冷やす構成とすることで、該積層体を、基部側への熱の移動を効果的に抑制しつつ、第2層の対応部分である基部から柱状部側へ冷却水を浸透させ、柱状部の周囲の空間部分で冷却水を蒸発させて潜熱を吸収することにより、高性能なループ・ヒート・パイプ(LHP)などに使用できる。 According to this aspect, in the laminated body, a base portion and a columnar portion extending from the base portion are formed in the second layer, and a shape in which a part is inserted inside the columnar portion from the opposite side of the base portion is formed in the first layer. Will be done. That is, the base is formed at a low density to have a low thermal conductivity, and the opposite side of the base (the corresponding portion of the first layer) is formed at a high density to have a high thermal conductivity. A spatial portion is formed around the columnar portion of the region between the opposite side of the base. Therefore, for example, by contacting the heat source with the opposite side of the base (corresponding part of the first layer) and cooling the base with cooling water or the like, it is effective to transfer heat to the base side of the laminated body. High-performance loop by infiltrating the cooling water from the base, which is the corresponding part of the second layer, to the columnar part side, and evaporating the cooling water in the space around the columnar part to absorb the latent heat. -Can be used for heat pipes (LHP), etc.
本発明の第4の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第1から第3のいずれか1項の態様において、前記積層体は、前記層の積層方向及び該積層方向と交差する交差方向の少なくとも一方における前記第1層及び前記第2層の存在比率を変化させて形成されることを特徴とする。 In the method for manufacturing a three-dimensional model according to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the laminated body crosses the stacking direction of the layers and the stacking direction. It is characterized in that it is formed by changing the abundance ratio of the first layer and the second layer in at least one of the directions.
本態様によれば、積層体は積層方向及び交差方向の少なくとも一方における第1層及び第2層の存在比率を変化させて形成されるので、三次元造形物の使用態様などに応じて、積層体に熱伝導率の勾配を形成することができる。 According to this aspect, the laminated body is formed by changing the abundance ratios of the first layer and the second layer in at least one of the laminating direction and the crossing direction. A gradient of thermal conductivity can be formed on the body.
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
図1〜図4は本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図である。
ここで、本実施形態の三次元造形物の製造装置は、2種類の材料供給部(ヘッドベース)を備えている。このうち、図1及び図2は、一の材料供給部(第1の粉末とバインダーとを含む第1組成物を供給する材料供給部)のみを表した図である。また、図3及び図4は、別の一の材料供給部(第2の粉末とバインダーとを含む第2組成物を供給する材料供給部)のみを表した図である。
なお、本明細書における「三次元造形」とは、いわゆる立体造形物を形成することを示すものであって、例えば、平板状、いわゆる二次元形状の形状であっても厚さを有する形状を形成することも含まれる。また、「支持する」とは、下側から支持する場合の他、横側から支持する場合や、場合によっては上側から支持する場合も含む意味である。
また、本実施例の第1組成物及び第2組成物は、何れも、三次元造形物を構成する粉末粒子と溶媒と該溶媒に可溶なバインダーとを含む三次元造形用ペースト(流動性材料)である。そして、第1組成物は三次元造形物の積層体の高密度部分を形成する構成材料に対応し、第2組成物は三次元造形物の積層体の低密度部分を形成する構成材料に対応する。ただし、このような三次元造形物の構成材料に限定されず、第1組成物及び第2組成物として、常温ではフィラメント状やペレット状などの固体であって、加熱することで流動状態になるコンパウンドなどを使用してもよい。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 are schematic configuration diagrams showing a configuration of a three-dimensional model manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Here, the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present embodiment includes two types of material supply units (head bases). Of these, FIGS. 1 and 2 are views showing only one material supply unit (material supply unit that supplies the first composition containing the first powder and the binder). 3 and 4 are views showing only another material supply unit (a material supply unit that supplies a second composition containing a second powder and a binder).
In addition, "three-dimensional modeling" in the present specification indicates that a so-called three-dimensional model is formed, and for example, a flat plate shape, that is, a shape having a thickness even if it is a so-called two-dimensional shape. It also includes forming. Further, "supporting" means not only the case of supporting from the lower side, but also the case of supporting from the side side and, in some cases, the case of supporting from the upper side.
In addition, both the first composition and the second composition of this example are three-dimensional modeling pastes (fluidity) containing powder particles constituting the three-dimensional model, a solvent, and a binder soluble in the solvent. Material). The first composition corresponds to the constituent material forming the high-density portion of the laminated body of the three-dimensional model, and the second composition corresponds to the constituent material forming the low-density portion of the laminated body of the three-dimensional model. do. However, the present invention is not limited to the constituent materials of such a three-dimensional model, and the first composition and the second composition are solids such as filaments and pellets at room temperature, and become in a fluid state when heated. A compound or the like may be used.
図1及び図3に示す三次元造形物の製造装置2000(以下、形成装置2000という)は、基台110と、基台110に備える駆動手段としての駆動装置111によって、図示するX,Y,Z方向の移動、あるいはZ軸を中心とする回転方向に駆動可能に備えられたステージ120を備えている。
そして、図1及び図2で表されるように、一方の端部が基台110に固定され、他方の端部に第1組成物を吐出する第1組成物吐出部1230を備えるヘッドユニット1400を複数保持するヘッドベース1100が保持固定される、ヘッドベース支持部130を備えている。
また、図3及び図4で表されるように、一方の端部が基台110に固定され、他方の端部に第2組成物を吐出する第2組成物吐出部1730を備えるヘッドユニット1900を複数保持するヘッドベース1600が保持固定される、ヘッドベース支持部730と、を備えている。
ここで、ヘッドベース1100と、ヘッドベース1600とは、XY平面において並列に設けられている。
なお、第1組成物吐出部1230と第2組成物吐出部1730とは同様の構成のものである。ただし、このような構成に限定されない。
The three-dimensional model manufacturing apparatus 2000 (hereinafter referred to as the forming apparatus 2000) shown in FIGS. 1 and 3 has X, Y, illustrated by the
Then, as shown in FIGS. 1 and 2, one end is fixed to the
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, a
Here, the
The first
ステージ120上には、三次元造形物500(三次元造形物の積層体)が形成される過程での層501、502及び503が形成される。三次元造形物500の形成には、電磁波照射部などによる熱エネルギーの照射がなされてもよい。このような構成である場合、ステージ120の熱からの保護のため、耐熱性を有する試料プレート121を用いて、試料プレート121の上に三次元造形物500を形成してもよい。本実施形態の試料プレート121は頑丈で製造の容易な金属製のものである。しかしながら、試料プレート121としては、例えばセラミック板を用いることで、高い耐熱性を得ることができ、更に脱脂や焼結などがされる三次元造形物500の構成材料(第1組成物及び第2組成物)との反応性も低く、三次元造形物500の変質を防止することができる。なお、図1及び図3では、説明の便宜上、層501、502及び503の3層を例示したが、所望の三次元造形物500の形状まで(図1及び図3中の層50nまで)積層される。
ここで、層501、502、503、・・・50nは、各々、第1組成物吐出部1230から吐出される第1組成物で形成される第1層310と、第2組成物吐出部1730から吐出される第2組成物で形成される第2層300と、で構成される。
Here, the
また、図2は、図1に示すヘッドベース1100を示すC部拡大概念図である。図2に示すように、ヘッドベース1100は、複数のヘッドユニット1400が保持されている。詳細は後述するが、1つのヘッドユニット1400は、第1組成物供給装置1200に備える第1組成物吐出部1230が保持治具1400aに保持されることで構成される。第1組成物吐出部1230は、吐出ノズル1230aと、材料供給コントローラー1500によって吐出ノズル1230aから第1組成物を吐出させる吐出駆動部1230bと、を備えている。
Further, FIG. 2 is an enlarged conceptual diagram of part C showing the
図4は、図3に示すヘッドベース1600を示すC’部拡大概念図である。図4に示すように、ヘッドベース1600は、複数のヘッドユニット1900が保持されている。ヘッドユニット1900は、第2組成物供給装置1700に備える第2組成物吐出部1730が保持治具1900aに保持されることで構成される。第2組成物吐出部1730は、吐出ノズル1730aと、材料供給コントローラー1500によって吐出ノズル1730aから第2組成物を吐出させる吐出駆動部1730bと、を備えている。
FIG. 4 is an enlarged conceptual diagram of a C'section showing the
図1及び図2で表されるように、第1組成物吐出部1230は、ヘッドベース1100に保持されるヘッドユニット1400それぞれに対応させた第1組成物を収容した第1組成物供給ユニット1210と供給チューブ1220により接続されている。そして、所定の第1組成物が第1組成物供給ユニット1210から第1組成物吐出部1230に供給される。第1組成物供給ユニット1210には、本実施形態に係る形成装置2000によって造形される三次元造形物500の高密度部分の構成材料である第1組成物が第1組成物収容部1210aに収容され、個々の第1組成物収容部1210aは、供給チューブ1220によって、個々の第1組成物吐出部1230に接続されている。このように、個々の第1組成物収容部1210aを備えることにより、ヘッドベース1100から、複数の異なる種類の第1組成物を供給することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first
図3及び図4で表されるように、第2組成物吐出部1730は、ヘッドベース1600に保持されるヘッドユニット1900それぞれに対応させた第2組成物を収容した第2組成物供給ユニット1710と供給チューブ1720により接続されている。そして、所定の第2組成物が第2組成物供給ユニット1710から第2組成物吐出部1730に供給される。第2組成物供給ユニット1710には、本実施形態に係る形成装置2000によって造形される三次元造形物500の低密度部分の構成材料である第2組成物が第2組成物収容部1710aに収容され、個々の第2組成物収容部1710aは、供給チューブ1720によって、個々の第2組成物吐出部1730に接続されている。このように、個々の第2組成物収容部1710aを備えることにより、ヘッドベース1600から、複数の異なる種類の第2組成物を供給することができる。
なお、本実施例の形成装置2000で使用される構成材料(第1組成物及び第2組成物)としての三次元造形用ペーストについての詳細は後述する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the second
The details of the three-dimensional modeling paste as the constituent materials (first composition and second composition) used in the forming
形成装置2000には、図示しない、例えばパーソナルコンピューター等のデータ出力装置から出力される三次元造形物500の造形用データに基づいて、上述したステージ120、第1組成物供給装置1200に備える第1組成物吐出部1230、並びに、第2組成物供給装置1700に備える第2組成物吐出部1730を制御する制御手段としての制御ユニット400を備えている。そして、制御ユニット400は、ステージ120及び第1組成物吐出部1230が連携して駆動及び動作するよう制御し、ステージ120及び第2組成物吐出部1730が連携して駆動及び動作するよう制御する制御部としての役割を兼ねている。
The forming
基台110に移動可能に備えられているステージ120は、制御ユニット400からの制御信号に基づき、ステージコントローラー410においてステージ120の移動開始と停止、移動方向、移動量、移動速度などを制御する信号が生成され、基台110に備える駆動装置111に送られ、図示するX、Y、Z方向にステージ120が移動する。ヘッドユニット1400に備える第1組成物吐出部1230では、制御ユニット400からの制御信号に基づき、材料供給コントローラー1500において第1組成物吐出部1230に備える吐出駆動部1230bにおける吐出ノズル1230aからの材料吐出量などを制御する信号が生成され、生成された信号により吐出ノズル1230aから所定量の第1組成物が吐出される。
同様に、ヘッドユニット1900に備える第2組成物吐出部1730では、制御ユニット400からの制御信号に基づき、材料供給コントローラー1500において第2組成物吐出部1730に備える吐出駆動部1730bにおける吐出ノズル1730aからの材料吐出量などを制御する信号が生成され、生成された信号により吐出ノズル1730aから所定量の第2組成物が吐出される。
The
Similarly, in the second
次に、ヘッドユニット1400についてさらに詳細に説明する。なお、ヘッドユニット1900は、ヘッドユニット1400と同様の構成である。このため、ヘッドユニット1900についての詳細な構成の説明は省略する。
図5、並びに、図6〜図8は、ヘッドベース1100に複数保持されるヘッドユニット1400及び第1組成物吐出部1230の保持形態の一例を示し、このうち図6〜図8は、図2に示す矢印D方向からのヘッドベース1100の外観図である。
Next, the
5 and 6 to 8 show an example of a holding form of the
図5に示すように、ヘッドベース1100に複数のヘッドユニット1400が、図示しない固定手段によって保持されている。また、図6〜図8で表されるように、本実施形態に係る形成装置2000のヘッドベース1100では、図下方より第1列目のヘッドユニット1401、第2列目のヘッドユニット1402、第3列目のヘッドユニット1403、そして第4列目のヘッドユニット1404の、4ユニットが千鳥状(互い違い)に配置されたヘッドユニット1400を備えている。そして、図6で表されるように、ステージ120をヘッドベース1100に対してX方向に移動させながら各ヘッドユニット1400から構成材料(第1組成物)を吐出させて構成層構成部50(構成層構成部50a、50b、50c及び50d)が形成される。構成層構成部50の形成手順については後述する。ここで、第1組成物吐出部1230から吐出されて形成された構成層構成部50の層は第1層310(図1参照)に対応し、第2組成物吐出部1730から吐出されて形成された構成層構成部50の層は第2層300(図3参照)に対応する。
なお、図示しないが、それぞれのヘッドユニット1401〜1404に備える第1組成物吐出部1230は、吐出駆動部1230bを介して第1組成物供給ユニット1210に供給チューブ1220で繋がれる構成となっている。
As shown in FIG. 5, a plurality of
Although not shown, the first
図5に示すように、第1組成物吐出部1230は吐出ノズル1230aから、ステージ120上に載置された試料プレート121上に向けて三次元造形物500の構成材料(ペースト状の流動性材料)である材料Mが吐出される。ヘッドユニット1401では、材料Mが液滴状で吐出される吐出形態を例示し、ヘッドユニット1402では、材料Mが連続体状で供給される吐出形態を例示している。材料Mの吐出形態は、液滴状であっても連続体状であっても、どちらでもよいが、本実施形態では材料Mは液滴状で吐出される形態により説明する。
As shown in FIG. 5, the first
吐出ノズル1230aから液滴状に吐出された材料Mは、略重力方向に飛翔し、試料プレート121上に着弾する。ステージ120は移動し、着弾した材料Mにより構成層構成部50が形成される。この構成層構成部50の集合体が、試料プレート121上に形成される三次元造形物500の第1層310(図1参照)として形成される。
The material M discharged in the form of droplets from the
次に、構成層構成部50の形成手順について、図6〜図8、並びに、図9及び図10を用いて説明する。
図6〜図8は、本実施形態のヘッドユニット1400の配置と、構成層構成部50の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図である。そして、図9及び図10は、構成層構成部50の形成形態を概念的に表す側面図である。
Next, the procedure for forming the constituent layer
6 to 8 are plan views conceptually explaining the relationship between the arrangement of the
まず、ステージ120が+X方向に移動すると、複数の吐出ノズル1230aから材料Mが液滴状に吐出され、試料プレート121の所定の位置に材料Mが配置され、構成層構成部50が形成される。
より具体的には、まず、図9で表されるように、ステージ120を+X方向に移動させながら、複数の吐出ノズル1230aから試料プレート121の所定の位置に一定の間隔で材料Mを配置させる。
First, when the
More specifically, first, as shown in FIG. 9, the material M is arranged at a predetermined position of the
次に、図10で表されるように、ステージ120を−X方向に移動させながら、一定の間隔で配置された材料Mの間を埋めるように新たに材料Mを配置させる。
ただし、ステージ120を+X方向に移動させながら、複数の吐出ノズル1230aから試料プレート121の所定の位置に材料Mが重なるように(間隔を空けないように)配置させる構成(ステージ120のX方向における往復移動で構成層構成部50を形成する構成ではなく、ステージ120のX方向における片側の移動のみで構成層構成部50を形成する構成)としても良い。
Next, as shown in FIG. 10, while moving the
However, while moving the
上記のように構成層構成部50を形成することによって、図6で表されるような、各ヘッドユニット1401、1402、1403及び1404のX方向における1ライン分(Y方向における1ライン目)の構成層構成部50(構成層構成部50a、50b、50c及び50d)が形成される。
By forming the constituent layer
次に、各ヘッドユニット1401、1402、1403及び1404のY方向における2ライン目の構成層構成部50’(構成層構成部50a’、50b’、50c’及び50d’)を形成するため、−Y方向にヘッドベース1100を移動させる。移動量は、ノズル間のピッチをPとすると、P/n(nは自然数)ピッチ分だけ−Y方向に移動させる。本実施例ではnを3として説明する。
図9及び図10で表されるような、上記と同様な動作を行うことで、図7で表されるような、Y方向における2ライン目の構成層構成部50’(構成層構成部50a’、50b’、50c’及び50d’)が形成される。
Next, in order to form the second line constituent layer constituents 50'(
By performing the same operation as described above as shown in FIGS. 9 and 10, the second line constituent layer constituent unit 50'(constituent layer
次に、各ヘッドユニット1401、1402、1403及び1404のY方向における3ライン目の構成層構成部50’’
(構成層構成部50a’’、50b’’、50c’’及び50d’’)を形成するため、−Y方向にヘッドベース1100を移動させる。移動量は、P/3ピッチ分だけ−Y方向に移動させる。
そして、図9及び図10で表されるような、上記と同様な動作を行うことで、図8で表されるような、Y方向における3ライン目の構成層構成部50’’
(構成層構成部50a’’、50b’’、50c’’及び50d’’)が形成され、第1層310を得ることができる。
Next, the constituent layer constituent unit 50'' of the third line in the Y direction of each
The
Then, by performing the same operation as described above as shown in FIGS. 9 and 10, the third line constituent layer
(Constructive layer
また、第1組成物吐出部1230から吐出される材料Mを、ヘッドユニット1401、1402、1403、1404のいずれか1ユニット、あるいは2ユニット以上からその他ヘッドユニットと異なる第1組成物を吐出供給することもできる。従って、本実施形態に係る形成装置2000を用いることによって、異種材料から形成される三次元造形物を得ることができる。
Further, the material M discharged from the first
なお、第1層目の層501において、上述したように第1層310を形成する前或いは後に、第2組成物吐出部1730から第2組成物を吐出させて、同様の方法で、第2層300を形成することができる。そして、層501に積層させて層502、503、・・・50nを形成する際にも、同様に、第1層310及び第2層300を形成することができる。ただし、層501、502、503、・・・50nのいずれか少なくとも1つの層を第1層310又は第2層300の一方のみで形成してもよい。
In the
上述の本実施形態に係る形成装置2000が備えるヘッドユニット1400及び1900の数及び配列は、上述した数及び配列に限定されない。図11及び図12に、その例として、ヘッドベース1100に配置されるヘッドユニット1400の、その他の配置の例を模式図的に示す。
The number and arrangement of the
図11は、ヘッドベース1100にヘッドユニット1400をX軸方向に複数、並列させた形態を示す。図12は、ヘッドベース1100にヘッドユニット1400を格子状に配列させた形態を示す。なお、いずれも配列されるヘッドユニットの数は、図示の例に限定されない。
FIG. 11 shows a form in which a plurality of
次に、本実施例の第1組成物及び第2組成物としての各々の三次元造形用ペーストについて詳細に説明する。
第1組成物及び第2組成物としては、例えばマグネシウム(Mg)、鉄(Fe)、コバルト(Co)やクロム(Cr)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)の単体粉末、もしくはこれらの金属を1つ以上含む合金(マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金)などの混合粉末を、第1の粉末及び第2の粉末として含み、さらに、溶剤とバインダーとを含むペースト状の混合材料にして用いることが可能である。
このように、第1組成物及び第2組成物に特に限定はなく、第1の粉末及び第2の粉末として、上記金属以外の金属やセラミックスなども使用可能である。また、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどを好ましく使用可能である。
Next, each of the first composition and the second composition of this example for three-dimensional modeling will be described in detail.
Examples of the first composition and the second composition include magnesium (Mg), iron (Fe), cobalt (Co), chromium (Cr), aluminum (Al), titanium (Ti), copper (Cu), and nickel (C). A single powder of Ni) or a mixed powder such as an alloy containing one or more of these metals (malaging steel, stainless steel, cobalt-chromium molybdenum, titanium alloy, nickel alloy, aluminum alloy, cobalt alloy, cobalt-chromium alloy), etc. It is contained as the powder of No. 1 and the powder of the second, and can be used as a paste-like mixed material containing a solvent and a binder.
As described above, the first composition and the second composition are not particularly limited, and as the first powder and the second powder, metals other than the above metals, ceramics, and the like can also be used. Further, silicon dioxide, titanium dioxide, aluminum oxide, zirconium oxide and the like can be preferably used.
溶剤としては、例えば、水;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル類;酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル等の酢酸エステル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類;エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;テトラアルキルアンモニウムアセテート類;ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤;ピリジン、γ−ピコリン、2,6−ルチジン等のピリジン系溶剤;テトラアルキルアンモニウムアセテート(例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等)等のイオン液体等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
バインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はPLA(ポリ乳酸)、PA(ポリアミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)或いはその他の熱可塑性樹脂を用いることができる。
Examples of the solvent include water; (poly) alkylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monoethyl ether; ethyl acetate, n-propyl acetate, and acetate. Acetate esters such as iso-propyl, n-butyl acetate, iso-butyl acetate; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, diisopropyl ketone, acetyl acetone Ketones such as; alcohols such as ethanol, propanol and butanol; tetraalkylammonium acetates; sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide and diethyl sulfoxide; pyridine solvents such as pyridine, γ-picolin and 2,6-lutidine; tetra Examples thereof include ionic liquids such as alkylammonium acetate (for example, tetrabutylammonium acetate), and one or a combination of two or more selected from these can be used.
As the binder, for example, acrylic resin, epoxy resin, silicone resin, cellulose resin or other synthetic resin or PLA (polylactic acid), PA (polyamide), PPS (polyphenylene sulfide) or other thermoplastic resin may be used. can.
次に、上記形成装置2000を用いて行う三次元造形物の製造方法の一例についてフローチャートを用いて説明する。
ここで、図13は、本実施例に係る三次元造形物の製造方法のフローチャートである。
Next, an example of a method for manufacturing a three-dimensional model using the forming
Here, FIG. 13 is a flowchart of a method for manufacturing a three-dimensional model according to the present embodiment.
図13で表されるように、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、最初にステップS110で、三次元造形物500のデータを取得する。詳細には、例えばパーソナルコンピューターにおいて実行されているアプリケーションプログラム等から、三次元造形物500の形状を表すデータを取得する。
As shown in FIG. 13, in the method for manufacturing a three-dimensional model of the present embodiment, first, in step S110, the data of the three-
次に、ステップS120で、制御ユニット400の制御により、層毎のデータを作成(生成)する。詳細には、三次元造形物500の形状を表すデータにおいて、Z方向の造形解像度に従ってスライスし、断面毎にビットマップデータ(断面データ)を生成する。
Next, in step S120, data for each layer is created (generated) under the control of the
次に、ステップS130の第1層形成工程で、制御ユニット400の制御により、ステップS120で生成した断面データに基づき、第1組成物吐出部1230から第1組成物を吐出して、該断面データに基づく構成層構成部50(第1層310)を形成する。
Next, in the first layer forming step of step S130, the first composition is discharged from the first
次に、ステップS140の第2層形成工程で、制御ユニット400の制御により、ステップS120で生成した断面データに基づき、第2組成物吐出部1730から第2組成物を吐出して、該断面データに基づく構成層構成部50(第2層300)を形成する。
なお、ステップS130の第1層形成工程とステップS140の第2層形成工程との順番は、逆であってもよい。
Next, in the second layer forming step of step S140, the second composition is discharged from the second
The order of the first layer forming step of step S130 and the second layer forming step of step S140 may be reversed.
そして、ステップS150により、制御ユニット400の制御により、ステップS120において生成された各層に対応するビットマップデータに基づく三次元造形物500の積層体の造形が終了するまで、ステップS130からステップS150までが繰り返される。
Then, in step S150, from step S130 to step S150 until the modeling of the laminated body of the three-
そして、ステップS160の焼結工程により、例えば不図示の恒温槽において、上記ステップで形成した三次元造形物500の積層体を加熱して、第1組成物中の第1の粉末及び第2組成物中の第2の粉末の焼結を実行する。なお、本ステップの焼結工程の前に、上記ステップで形成した三次元造形物500の積層体を脱脂する脱脂工程を設けてもよい。
そして、ステップS160の終了に伴い、本実施例の三次元造形物の製造方法を終了する。
Then, by the sintering step of step S160, for example, in a constant temperature bath (not shown), the laminated body of the three-
Then, with the end of step S160, the method for manufacturing the three-dimensional model of the present embodiment is completed.
上記のように、本実施例の三次元造形物の製造方法は、層501、502、503、・・・50nを積層することにより三次元造形物500を製造する三次元造形物の製造方法であって、第1の粉末とバインダーとを含む第1組成物を用いて層501、502、503、・・・50nのうちの第1層310を形成する第1層形成工程(ステップS130)と、第2の粉末とバインダーとを含む第2組成物を用いて層501、502、503、・・・50nのうちの第2層300を形成する第2層形成工程(ステップS140)と、第1層310と第2層300とを含む積層体を加熱して第1の粉末及び第2の粉末を焼結させる焼結工程(ステップS150)と、を有している。
そして、さらに、本実施例の三次元造形物の製造方法は、第1組成物における第1の粉末の充填率を第2組成物における第2の粉末の充填率よりも大きくするとともに、第1の粉末の平均粒径を第2の粉末の平均粒径よりも小さくすることで、ステップS150の焼結工程における第1層310と第2層300の収縮率の差を低減するようにしている。具体的には、ユーザーが、第1の粉末の平均粒径が第2の粉末の平均粒径よりも小さくなるように第1の粉末及び第2の粉末を選択し、第1組成物における第1の粉末の充填率が第2組成物における第2の粉末の充填率よりも大きくなるように第1組成物及び第2組成物の組成を調整している。
第1組成物における第1の粉末の充填率を第2組成物における第2の粉末の充填率よりも大きくするとともに、第1の粉末の平均粒径を第2の粉末の平均粒径よりも小さくすることで、焼結工程における第1層310と第2層300の収縮率の差を低減することができる。これは、三次元造形物500の構成材料の粒子の充填率が小さいほど焼結に伴って他の成分が無くなることにより大幅に収縮する傾向になるが、粒径が大きい粒子を使用することで収縮度合いを小さくすることができる(その分、空孔部分が多くなる)ためである。そして、焼結工程における第1層310と第2層300の収縮率の差を低減することで、高密度部分(第1層310)と低密度部分(第2層300)とを有する三次元造形物500を一括焼結することを可能にしている。なお、ここで「充填率」とは、全体の体積に対する粉末の体積を意味する。例えば、第1組成物における第1の粉末の充填率とは、第1組成物全体(バインダー、溶媒、第1の粉末など)の体積に対する粉末(第1の粉末)の体積である。
As described above, the method for manufacturing the three-dimensional model of the present embodiment is a method for manufacturing the three-
Further, in the method for producing the three-dimensional model of the present embodiment, the filling rate of the first powder in the first composition is made larger than the filling rate of the second powder in the second composition, and the first By making the average particle size of the powder of No. 1 smaller than the average particle size of the second powder, the difference in shrinkage between the
The filling rate of the first powder in the first composition is larger than the filling rate of the second powder in the second composition, and the average particle size of the first powder is larger than the average particle size of the second powder. By making it smaller, it is possible to reduce the difference in shrinkage between the
次に、上記形成装置2000(上記三次元造形物の製造方法)により形成される三次元造形物500の具体例について説明する。
ここで、図14は、上記形成装置2000(上記三次元造形物の製造方法)により形成されたヒートシンクを表す概略断面図である。また、図15は、上記形成装置2000(上記三次元造形物の製造方法)により形成されたループ・ヒート・パイプを表す概略断面図である。
Next, a specific example of the three-
Here, FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a heat sink formed by the forming apparatus 2000 (the method for manufacturing the three-dimensional model). Further, FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a loop heat pipe formed by the forming apparatus 2000 (the method for manufacturing the three-dimensional model).
[実施例1]
第1組成物として、バインダーと溶媒を含み、第1の粉末であるAl2O3の平均粒径(d50)が0.3μmであって、第1の粉末の充填率が50%のペーストを用意した。なお、該第1の粉末の充填率は、第1組成物全体(バインダー、溶媒、第1の粉末であるAl2O3)の体積に対する粉末(第1の粉末であるAl2O3)の体積である。また、第2組成物として、第2の粉末であるAl2O3の平均粒径(d50)が3μmであって、第2の粉末の充填率が39%のペーストを用意した。なお、該第2の粉末の充填率は、第2組成物全体(バインダー、溶媒、第2の粉末であるAl2O3)の体積に対する粉末(第2の粉末であるAl2O3)の体積である。そして、上記の第1組成物及び第2組成物を用いて、上記形成装置2000(上記三次元造形物の製造方法)により、図14で表される三次元造形物500(ヒートシンク)を形成した。具体的には、上記の第1組成物及び第2組成物を用いて、第1層形成工程及び第2層形成工程を各々実行し、その後、1550℃で焼結工程を実行した。すると、第1層310の対応領域である高密度部分1310と第2層300の対応領域である低密度部分1300との収縮率が同等となり、図14で表されるように、変形などを生じていない三次元造形物500(ヒートシンク)を形成できた。
[Example 1]
As the first composition, a paste containing a binder and a solvent, the average particle size (d50) of Al 2 O 3 which is the first powder is 0.3 μm, and the filling rate of the first powder is 50%. I prepared it. The filling factor of the first powder is the volume of the powder (Al 2 O 3 which is the first powder) with respect to the volume of the entire first composition (binder, solvent, Al 2 O 3 which is the first powder). It is a volume. Further, as the second composition, a paste having an average particle size (d50) of Al 2 O 3 as the second powder of 3 μm and a filling factor of the second powder of 39% was prepared. The filling factor of the second powder is the volume of the powder (Al 2 O 3 which is the second powder) with respect to the volume of the entire second composition (binder, solvent, Al 2 O 3 which is the second powder). It is a volume. Then, using the first composition and the second composition, the three-dimensional model 500 (heat sink) shown in FIG. 14 was formed by the forming apparatus 2000 (the method for manufacturing the three-dimensional model). .. Specifically, using the above-mentioned first composition and second composition, the first layer forming step and the second layer forming step were carried out, respectively, and then the sintering step was carried out at 1550 ° C. Then, the shrinkage ratios of the high-
ここで、焼結工程後の第1層310の対応領域(高密度部分1310)の相対密度は98%となるとともに熱伝導率は28W/m・Kとなり、焼結工程後の第2層300の対応領域(低密度部分1300)の相対密度は76%となるとともに熱伝導率は8W/m・Kとなった。
Here, the relative density of the corresponding region (high density portion 1310) of the
図14で表されるヒートシンク(三次元造形物500の積層体)は、第2層300(低密度部分1300)で構成されるセル構造部1340が形成され、セル構造部1340の内部に第1層310(高密度部分1310)で構成されるパイプ部1320が形成される構成である。そして、該ヒートシンクは、このような構成であって、半導体チップなどの熱源1360を高密度部分1310で構成される接触部1350に接触させ、パイプ部1320に冷却水1370を流すことが可能な構成になっている。上記のように、セル構造部1340は低密度で形成されることで熱伝導率が低くなり(8W/m・K)、パイプ部1320が形成される第1層310の対応部分(高密度部分1310)は高密度で形成されることで熱伝導率が高くなる(28W/m・K)。したがって、上記三次元造形物の製造方法を実行し、図14で表されるヒートシンクのように、例えば、熱源1360を第1層310の対応部分に接触させてパイプ部1320に冷却水を流すなどして該パイプ部1320を冷やす構成とすることで、セル構造部1340(第2層300の対応部分)から周囲への熱の移動を効果的に抑制できる、高性能なヒートシンクを製造することができる。
In the heat sink (layered body of the three-dimensional model 500) represented by FIG. 14, a
[実施例2]
上記の実施例1の第1組成物及び第2組成物を用いて、上記形成装置2000(上記三次元造形物の製造方法)により、図15で表される三次元造形物500(ループ・ヒート・パイプ:LHP)を形成した。具体的には、上記の第1組成物及び第2組成物を用いて、第1層形成工程及び第2層形成工程を各々実行し、その後、実施例1と同様、1550℃で焼結工程を実行した。すると、第1層310の対応領域である高密度部分1310と第2層300の対応領域である低密度部分1300との収縮率が同等となり、図15で表されるように、変形などを生じていない三次元造形物500(LHP)を形成できた。なお、焼結工程後の高密度部分1310及び低密度部分1300の相対密度は、何れも実施例1と同様であった。
[Example 2]
Using the first composition and the second composition of the first embodiment, the three-dimensional model 500 (loop heat) represented by FIG. 15 by the forming apparatus 2000 (the method for manufacturing the three-dimensional model). -Pipe: LHP) was formed. Specifically, the first layer forming step and the second layer forming step are each executed using the above-mentioned first composition and second composition, and then the sintering step is performed at 1550 ° C. as in Example 1. Was executed. Then, the shrinkage ratios of the high-
図15で表されるLHP(三次元造形物500の積層体)は、基部1341と該基部1341から延びる柱状部1342とが第2層300(低密度部分1300)で形成され、基部1341の反対側から柱状部1342の内部に一部が挿入された形状が第1層310(高密度部分1310)で形成される構成である。すなわち、基部1341は低密度で形成されることで熱伝導率が低くなり、基部1341の反対側(第1層310の対応部分)は高密度(高密度部分1310)で形成されることで熱伝導率が高くなり、基部1341と該基部1341の反対側との間の領域の柱状部1342の周囲に空間部分1330が形成されている。そして、該LHPは、このような構成であって、半導体チップなどの熱源1360を高密度部分1310で構成される接触部1351に接触させ、基部1341における空間部分1330とは反対側のパイプ1390(不図示の冷却部に接続されるなどしたループ状のパイプ)に冷却水1370を流すことが可能な構成になっている。上記のように、基部1341及び柱状部1342は低密度で形成されることで熱伝導率が低くなり(8W/m・K)、基部1341の反対側から柱状部1342の内部に一部が挿入された第1層310の対応部分(高密度部分1310)は高密度で形成されることで熱伝導率が高くなる(28W/m・K)。したがって、上記三次元造形物の製造方法を実行し、図15で表されるLHPのように、例えば、熱源1360を基部1341の反対側の接触部1351(第1層310の対応部分)に接触させて基部1341を冷却水1370などで冷やす構成とすることで、該LHPを、基部1341側への熱の移動を効果的に抑制しつつ、第2層300の対応部分である基部1341から柱状部1342側へ冷却水1370を浸透させ、柱状部1342の周囲の空間部分1330で冷却水を蒸気1380に蒸発させて潜熱を吸収する(熱源1360を気化熱により冷やす)構成とすることができ、高性能LHPを製造することができる。なお、図15で表されるLHPでは、空間部分1330は柱状部1342と熱源1360とが合わさることで蒸気1380を通すパイプ状となっている。そして、空間部分1330が延びる方向とパイプ1390が延びる方向とは、共に、図15において紙面垂直方向である。
In the LHP (laminated body of the three-dimensional model 500) represented by FIG. 15, the
[その他の実施例]
上記の実施例1の第1組成物及び第2組成物を用いる代わりに、第1の粉末及び第2の粉末として、Al2O3以外の粉末を用いることができる。例えば、三次元造形物500を半導体の冷却装置などに使用する場合、シリコンウェハーと熱膨張率が近いAlNなどを好ましく使用することができる。また、レーザー・ダイオード光源など大熱量のものを放熱するものに使用する場合、例えば、第1の粉末としてCu、第2の粉末としてCu−Ni(55%−45%)合金などを好ましく使用することができる。
[Other Examples]
Instead of using the first composition and the second composition of Example 1 above, powders other than Al 2 O 3 can be used as the first powder and the second powder. For example, when the three-
また、上記の実施例1の第1組成物を用いる代わりに、第1の粉末の粒径のピークを複数(例えば、2ピークや3ピーク)有するものを好ましく使用することができる。粒径のピークを複数有することで、大粒径の粒子の隙間に小粒径の粒子が入り込み高密度化し易いためである。なお、特に高密度化し易くするためには、ピークの粒径比が1/4以下であることが好ましく、さらには、1/7以下であることが特に好ましい。 Further, instead of using the first composition of Example 1 above, one having a plurality of peaks of the particle size of the first powder (for example, 2 peaks or 3 peaks) can be preferably used. This is because having a plurality of particle size peaks makes it easy for small particle size particles to enter into the gaps between large particle size particles and increase the density. In order to facilitate high density, the peak particle size ratio is preferably 1/4 or less, and more preferably 1/7 or less.
また、三次元造形物500の積層体を、層501、502、503、・・・50nの積層方向(Z方向)及び該積層方向と交差する交差方向の少なくとも一方における第1層310及び第2層300の存在比率を変化させて形成させてもよい。積層方向及び交差方向の少なくとも一方における第1層310及び第2層300の存在比率を変化させて形成されるので、三次元造形物500の使用態様などに応じて、積層体に熱伝導率の勾配を形成することができるためである。
In addition, the
本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be realized with various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the examples corresponding to the technical features in each form described in the column of the outline of the invention are for solving a part or all of the above-mentioned problems, or one of the above-mentioned effects. It is possible to replace or combine as appropriate to achieve the part or all. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.
50、50a、50b、50c、50d…構成層構成部、110…基台、
111…駆動装置、120…ステージ、121…試料プレート、
130…ヘッドベース支持部、300…第2層、310…第1層、
400…制御ユニット(制御部)、410…ステージコントローラー、
500…三次元造形物(三次元造形物の積層体)、
501、502、503、・・・50n…層、730…ヘッドベース支持部、
1100…ヘッドベース、1200…第1組成物供給装置、
1210…第1組成物供給ユニット、1210a…第1組成物収容部、
1220…供給チューブ、1230…第1組成物吐出部、1230a…吐出ノズル、
1230b…吐出駆動部、1300…低密度部分、1310…高密度部分、
1320…パイプ部、1330…空間部分、1340…セル構造部、1341…基部、
1342…柱状部、1350…接触部、1351…接触部、1360…熱源、
1370…冷却水、1380…蒸気、1390…パイプ、1400…ヘッドユニット、
1400a…保持治具、
1401、1402、1403及び1404…ヘッドユニット、
1500…材料供給コントローラー、1600…ヘッドベース、
1700…第2組成物供給装置、1710…第2組成物供給ユニット、
1710a…第2組成物収容部、1720…供給チューブ、
1730…第2組成物吐出部、1730a…吐出ノズル、1730b…吐出駆動部、
1900…ヘッドユニット、1900a…保持治具、
2000…形成装置(三次元造形物の製造装置)、M…材料(第1組成物、第2組成物)
50, 50a, 50b, 50c, 50d ... constituent layer constituent part, 110 ... base,
111 ... drive device, 120 ... stage, 121 ... sample plate,
130 ... head base support, 300 ... second layer, 310 ... first layer,
400 ... Control unit (control unit), 410 ... Stage controller,
500 ... 3D model (layer of 3D model),
501, 502, 503, ... 50n ... layer, 730 ... head base support,
1100 ... head base, 1200 ... first composition supply device,
1210 ... 1st composition supply unit, 1210a ... 1st composition accommodating unit,
1220 ... Supply tube, 1230 ... First composition discharge unit, 1230a ... Discharge nozzle,
1230b ... Discharge drive unit, 1300 ... Low density part, 1310 ... High density part,
1320 ... pipe part, 1330 ... space part, 1340 ... cell structure part, 1341 ... base,
1342 ... Columnar part, 1350 ... Contact part, 1351 ... Contact part, 1360 ... Heat source,
1370 ... cooling water, 1380 ... steam, 1390 ... pipe, 1400 ... head unit,
1400a ... Holding jig,
1401, 1402, 1403 and 1404 ... Head unit,
1500 ... Material supply controller, 1600 ... Head base,
1700 ... Second composition supply device, 1710 ... Second composition supply unit,
1710a ... Second composition housing, 1720 ... Supply tube,
1730 ... Second composition discharge unit, 1730a ... Discharge nozzle, 1730b ... Discharge drive unit,
1900 ... Head unit, 1900a ... Holding jig,
2000 ... Forming device (manufacturing device for three-dimensional model), M ... Material (first composition, second composition)
Claims (4)
第1の粉末とバインダーとを含む第1組成物を用いて第1層を形成する第1層形成工程と、
第2の粉末とバインダーとを含む第2組成物を用いて第2層を形成する第2層形成工程と、
前記第1層と前記第2層とを含む積層体を加熱して前記第1の粉末及び前記第2の粉末を焼結させる焼結工程と、を有し、
前記層の各々は、前記第1層のみで形成されていてもよく、前記第2層のみで形成されていてもよく、前記第1層と前記第2層の両方で形成されていてもよく、
前記第1組成物における前記第1の粉末の充填率を前記第2組成物における前記第2の粉末の充填率よりも大きくするとともに、前記第1の粉末の平均粒径を前記第2の粉末の平均粒径よりも小さくすることで、前記焼結工程における前記第1層と前記第2層の収縮率の差を低減することを特徴とする三次元造形物の製造方法。 It is a manufacturing method of a three-dimensional model that manufactures a three-dimensional model by laminating layers.
A first layer forming step of forming a first layer using a first composition containing a first powder and a binder,
A second layer forming step of forming a second layer with a second composition comprising a second powder and a binder,
It has a sintering step of heating a laminate containing the first layer and the second layer to sinter the first powder and the second powder.
Each of the layers may be formed only by the first layer, may be formed only by the second layer, or may be formed by both the first layer and the second layer. ,
The filling rate of the first powder in the first composition is made larger than the filling rate of the second powder in the second composition, and the average particle size of the first powder is set to the second powder. A method for producing a three-dimensional molded product, which comprises reducing the difference in shrinkage between the first layer and the second layer in the sintering step by making the particle size smaller than the average particle size of the above.
前記積層体は、前記第2層で構成されるセル構造部が形成され、前記セル構造部の内部に前記第1層で構成されるパイプ部が形成されることを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the method for manufacturing a three-dimensional model according to claim 1,
The laminated body is a three-dimensional model characterized in that a cell structure portion composed of the second layer is formed, and a pipe portion composed of the first layer is formed inside the cell structure portion. Manufacturing method.
前記積層体は、基部と該基部から延びる柱状部とが前記第2層で形成され、前記基部の反対側から前記柱状部の内部に一部が挿入された形状が前記第1層で形成されることを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the method for manufacturing a three-dimensional model according to claim 1,
In the laminated body, a base portion and a columnar portion extending from the base portion are formed by the second layer, and a shape in which a part is inserted into the inside of the columnar portion from the opposite side of the base portion is formed by the first layer. A method for manufacturing a three-dimensional model, which is characterized by the fact that.
前記積層体は、前記層の積層方向及び該積層方向と交差する交差方向の少なくとも一方における前記第1層及び前記第2層の存在比率を変化させて形成されることを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the method for manufacturing a three-dimensional model according to any one of claims 1 to 3.
The laminated body is three-dimensionally formed by changing the abundance ratios of the first layer and the second layer in at least one of the stacking direction of the layers and the crossing direction intersecting the stacking direction. How to make things.
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