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公開番号2023176936
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-12-13
出願番号2022089531
出願日2022-06-01
発明の名称立体造形装置
出願人東レエンジニアリング株式会社
代理人
主分類B29C 64/106 20170101AFI20231206BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】シェルの造形機構に対してその周囲においてコア材充填部の駆動機構が設けられる箇所が占める面積を比較的小さくすることができる立体造形装置を提供する。
【解決手段】コア材116を吐出するノズル120を有し、所定の支持台128上に支持されたシェル125におけるコア部126内にノズル120を挿入し、コア部126内にコア材116を充填するコア材充填部102を備え、コア材充填部102は、ノズル120を水平方向に移動させる水平方向駆動部150と、ノズル120を重力方向に移動させる重力方向駆動部161と、を有し、ノズル120を水平方向および重力方向に移動させ、水平方向駆動部150は、本体部153と、重力方向に延在する第1の回転軸151aを中心に本体部153に対して回動する第1アーム151と、重力方向に延在する第2の回転軸152aを中心に第1アーム151に対して回動する第2アーム152とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
立体造形物の外殻層であるシェルを、シェル材を用いて先に造形し、次に造形済の前記シェルに囲われた部分であるコア部に液相材料であるコア材を充填することによって前記コア材を含む立体造形物を形成させる立体造形装置であって、
前記コア材を吐出するノズルを有し、所定の支持台上に支持された前記シェルにおける前記コア部内に前記ノズルを挿入し、前記コア部内に前記コア材を充填するコア材充填部を備え、
前記コア材充填部は、前記ノズルを水平方向に移動させる水平方向駆動部と、前記ノズルを重力方向に移動させる重力方向駆動部と、を有し、前記ノズルを水平方向および重力方向に移動させ、
前記水平方向駆動部は、本体部と、重力方向に延在する第１の回転軸を中心に当該本体部に対して回動する第１アームと、重力方向に延在する第２の回転軸を中心に当該第１アームに対して回動する第２アームとを有することを特徴とする、立体造形装置。
続きを表示（約 400 文字）【請求項２】
前記支持台は、前記シェルを造形する装置であるシェル形成部が有し、
前記シェル形成部は、液相材料である前記シェル材を貯留する造形槽と、当該造形槽内に設けられた前記支持台と、前記シェル材を硬化させる光線を前記造形槽内の前記シェル材に照射する光学系と、を有し、
前記第１アームおよび前記第２アームは、前記シェルの造形にかかる前記光学系からの光線の照射範囲から退避可能であることを特徴とする、請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項３】
前記重力方向駆動部が前記ノズルを保持し、前記水平方向駆動部が前記重力方向駆動部を保持しており、前記水平方向駆動部の略先端部において前記ノズルが重力方向に移動し、
前記水平方向駆動部の前記本体部は所定位置に固定され、前記第１アームおよび前記第２アームの高さは一定であることを特徴とする、請求項１に記載の立体造形装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｄプリンティングなどの付加製造技術を用いて立体造形物を形成させる立体造形装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
３Ｄプリンティング技術を用いた製造装置の名称として、広く３Ｄプリンタという言葉が使われている。３Ｄプリンタは、３次元のＣＡＤデータをもとにコンピュータで造形物の断面形状を計算し、該造形物を薄い輪切り状の断面構成要素に分割して、その断面構成要素を種々の方法で形成し、それを積層させて目的とする造形物を形成する立体造形装置である。３Ｄプリンティング技術は、国際的にはＡｄｄｉｔｉｖｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙと同義語として使われる場合が多く、日本語訳として、付加製造技術が用いられている。
【０００３】
近年は、３Ｄプリンタで形成した造形物に対しても、実製品の量産前の評価目的で外観だけでなく剛性や強度が要求されるようになり、金属３Ｄプリンタや複合材３Ｄプリンタが注目されている。特に、下記特許文献１に開示されている立体造形方法では、造形槽内で複数回のシェル層の造形とコア材の充填が繰り返された後、活性エネルギー線の照射または熱エネルギーの付与によりコア材を一括して硬化させることにより、コア材により形成される造形物には積層界面が存在しないため、剛性、強度に方向性が無い造形物を造形することができる。
【０００４】
特許文献１の立体造形方法では、光造形によるシェルの形成とコア材の充填とが交互に実施される。そのため、この立体造形方法を実施するための立体造形装置は、光造形手段とコア材の吐出手段とを備えている。
【０００５】
一方、コア材の吐出手段において、コア材の充填はコア材を吐出するノズルがシェル層に囲われた部分に進入した状態で行う必要があるが、シェル層に囲われた部分の任意の位置からコア材を吐出するため、また、シェル層を光造形する際には光造形の邪魔にならないようノズルを光造形手段から退避させるため、コア材の吐出手段には、ノズルを３次元方向に移動させる移動機構が設けられている。
【０００６】
このようにノズルを移動させる機構として、図１２で示すような複数の直動機構（Ｘ軸駆動部２３１、Ｙ軸駆動部２３２、Ｚ軸駆動部２３３）が組み合わされた機構が一般的である。この機構によりノズル２２０はＸＹＺ方向の任意の位置に移動可能となっており、シェル材２２１が貯留された造形槽２１１内の造形台２２８上に光造形されたシェル２２５に囲われた部分へ図中鎖線で示した退避位置からノズル２２０が移動し、シェル２２５内へのコア材２１６の充填が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１９－１３６９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１２の例では、Ｚ軸駆動部２３３がノズル２２０を保持し、この重力方向駆動部２３３をＸ軸駆動部２３１が保持し、また、このＸ軸駆動部２３１をＹ軸駆動部２３２が保持する。一方、この直動機構の組み合わせが剛性を有するためには、この組み合わせが門型の形状を有していることが好ましく、Ｙ軸駆動部２３２は造形槽２１１の両横に設けられる。しかし、このようにＹ軸駆動部２３２を造形槽２１１の両横に設ける必要があることが、造形槽２１１とＹ軸駆動部２３２をカバー部２４１で囲い、また、制御部２４２を有する立体造形装置２００全体のフットプリントを大きくする要因となるという問題があった。
【０００９】
本願発明は、上記問題点を鑑み、シェルの造形機構に対してその周囲においてコア材充填部の駆動機構が設けられる箇所が占める面積を比較的小さくすることができる立体造形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明の立体造形装置は、立体造形物の外殻層であるシェルを、シェル材を用いて先に造形し、次に造形済の前記シェルに囲われた部分であるコア部に液相材料であるコア材を充填することによって前記コア材を含む立体造形物を形成させる立体造形装置であって、前記コア材を吐出するノズルを有し、所定の支持台上に支持された前記シェルにおける前記コア部内に前記ノズルを挿入し、前記コア部内に前記コア材を充填するコア材充填部を備え、前記コア材充填部は、前記ノズルを水平方向に移動させる水平方向駆動部と、前記ノズルを重力方向に移動させる重力方向駆動部と、を有し、前記ノズルを水平方向および重力方向に移動させ、前記水平方向駆動部は、本体部と、重力方向に延在する第１の回転軸を中心に当該本体部に対して回動する第１アームと、重力方向に延在する第２の回転軸を中心に当該第１アームに対して回動する第２アームとを有することを特徴としている。
（【００１１】以降は省略されています）

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