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三次元造形装置及びワイヤ貫入機構ユニット

国内特許コード P150011190
整理番号 S2014-1121-N0
掲載日 2015年1月27日
出願番号 特願2014-139042
公開番号 特開2016-016540
出願日 平成26年7月4日(2014.7.4)
公開日 平成28年2月1日(2016.2.1)
発明者
  • 山口 昌樹
出願人
  • 国立大学法人岩手大学
発明の名称 三次元造形装置及びワイヤ貫入機構ユニット
発明の概要 【課題】層間密着性を高めることによって機械強度の低下を抑えた立体造形物を成形することができる三次元造形装置を提供する。
【解決手段】三次元造形装置1は、材料吐出手段21から吐出された成形材料を硬化手段22で硬化させて成形材料層を形成することを繰り返すことによって、複数の成形材料層を積層して立体造形物を成形ステージ30上に造形する。三次元造形装置1は、成形ステージ30上でワイヤWを立体造形物Sの複数の成形材料層の積層方向に貫入させるワイヤ貫入機構31を備える。ワイヤ貫入機構31は、ワイヤWを相対する方向から挟持するように配置された第1ローラ部材312及び第2ローラ部材313と、少なくとも第1ローラ部材312を回転駆動するモータ311とを備え、モータ311が第1ローラ部材312を回転駆動することにより、ワイヤWが成形ステージ30に設けられた貫入孔301から送り出されるように構成されている。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


三次元造形装置は、三次元CADデータから直接樹脂成形品や金属成形品を造形する装置である。この装置は、三次元CADデータに基づいて樹脂や金属を順次積層することによって立体造形を行うものであり、複雑な形状や可動部を有する成形品を一度に造形できる。そのため、金型による射出成形等の従来の造形方法よりも設計から製作までの時間を大幅に短くすることができるので、近年、製品開発時の試作品等の少量生産に利用されることが増えてきている。



このように容易に立体造形物を造形可能な積層造形法の代表的な方法としては、光造形方式、熱溶解積層方式、粉末焼結方式、粉末積層方式等が知られている。例えば、光造形方式の一つであるインクジェット方式は、液化した樹脂材料を噴射した後、紫外線を照射して樹脂層を硬化させるものであり、高い形状寸法精度が得られることが特徴である。



インクジェット光造形方式の三次元造形装置は、一般に、紫外線硬化樹脂用インクジェットヘッド、サポート材用インクジェットヘッド、紫外線を照射する紫外線(UV)ランプ及び樹脂層表面を平坦にするローラを備えた、x方向(平面視横方向)に駆動可能なプリンタヘッドと、z方向(樹脂層の積層方向)に駆動可能な成形ステージとから構成されている。通常は紫外線硬化樹脂用インクジェットヘッドとサポート材用インクジェットヘッドとがy方向(x方向と直交する平面視縦方向)にアレー状に配置されており、プリンタヘッドをy方向に駆動する必要がないようになっている。



実際に三次元造形装置によって立体造形物を造形するときは、まず三次元CADデータに従ってプリンタヘッドが+x方向に駆動され、成形ステージに紫外線硬化樹脂又はサポート材を吐出して一層ずつ樹脂層を塗布する。プリンタヘッドが-x方向に駆動されるときにUVランプが樹脂層に対して紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂及びサポート材を硬化させる。平坦度が必要な成形においては、このときにローラが樹脂層の表面に押し当てられて表面を均していく。その後、成形ステージが成形された樹脂層の厚さの分だけz方向に降下する。この一連の動作が必要な回数繰り返されることによって樹脂層が積層されていき、最後にサポート材を取り除いて三次元CADデータに基づいて立体造形された樹脂成形品を得ることができる。このようなインクジェット方式の三次元造形装置は、例えば、特許文献1や特許文献2に開示されている。

産業上の利用分野


本発明は、成形材料を積層して立体造形物を造形する三次元造形装置及び三次元造形装置に取り付けるワイヤ貫入機構ユニットに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
材料吐出手段から吐出された成形材料を硬化手段で硬化させて成形材料層を形成することを繰り返すことによって、複数の成形材料層を積層して立体造形物を成形ステージ上に造形する三次元造形装置であって、
前記成形ステージ上でワイヤを前記立体造形物の前記複数の成形材料層の積層方向に貫入させるワイヤ貫入機構を備えることを特徴とする、三次元造形装置。

【請求項2】
前記ワイヤ貫入機構が、前記ワイヤを相対する方向から挟持するように配置された第1ローラ部材及び第2ローラ部材と、少なくとも第1ローラ部材を回転駆動するモータとを備え、
前記モータが前記第1ローラ部材を回転駆動することにより、前記ワイヤが前記成形ステージに設けられた貫入孔から送り出されるように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の三次元造形装置。

【請求項3】
前記ワイヤ貫入機構が、前記モータによる前記第1ローラ部材の回転駆動量を制御する制御手段を更に備え、
前記制御手段が、前記三次元造形装置によって成形材料層が一層積層される毎に当該一層の厚みに相当する長さだけ前記ワイヤが送り出されるように前記回転駆動量を制御することを特徴とする、請求項2に記載の三次元造形装置。

【請求項4】
材料吐出手段から吐出された成形材料を硬化手段で硬化させて成形材料層を形成することを繰り返すことによって、複数の成形材料層を積層して立体造形物を造形する三次元造形装置に取り付けられるワイヤ貫入機構ユニットであって、
前記立体造形物を載置する成形ステージと、該成形ステージ上でワイヤを前記立体造形物の前記複数の成形材料層の積層方向に貫入させるワイヤ貫入機構とを備えることを特徴とする、ワイヤ貫入機構ユニット。

【請求項5】
前記ワイヤ貫入機構が、前記ワイヤを相対する方向から挟持するように配置された第1ローラ部材及び第2ローラ部材と、少なくとも第1ローラ部材を回転駆動するモータとを備え、
前記モータが前記第1ローラ部材を回転駆動することにより、前記ワイヤが前記成形ステージに設けられた貫入孔から送り出されるように構成されていることを特徴とする、請求項4に記載のワイヤ貫入機構ユニット。

【請求項6】
前記ワイヤ貫入機構が、前記モータによる前記第1ローラ部材の回転駆動量を制御する制御手段を更に備え、
前記制御手段が、前記三次元造形装置によって成形材料層が一層積層される毎に当該一層の厚みに相当する長さだけ前記ワイヤが送り出されるように前記回転駆動量を制御することを特徴とする、請求項5に記載のワイヤ貫入機構ユニット。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014139042thum.jpg
出願権利状態 公開
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