JP2018108714A - Three-dimensional modeling apparatus and material discharge member - Google Patents
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Abstract
【課題】材料排出部材の移送路内に存在する水分等の液体成分に起因した不具合を抑制することを課題とする。【解決手段】三次元造形物を造形する際に用いる材料4を導入部116aに導入し、移送路116内を通じて移送された該材料を加熱部で加熱した後に排出部111から排出する材料排出部材を備えた三次元造形装置において、前記加熱部よりも材料移送方向上流側の移送路部分内の気体を前記移送路の外部へ排出させる気流を該移送路部分内に発生させる気流発生手段141,142を有することを特徴とする。【選択図】図10PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a defect caused by a liquid component such as water existing in a transfer path of a material discharge member. SOLUTION: A material 4 used for modeling a three-dimensional model is introduced into an introduction unit 116a, and the material transferred through a transfer path 116 is heated by a heating unit and then discharged from a discharge unit 111. In the three-dimensional modeling apparatus provided with the above, an airflow generating means 1411 for generating an airflow in the transfer path portion for discharging gas in the transfer path portion on the upstream side in the material transfer direction from the heating portion to the outside of the transfer path portion. It is characterized by having 142. [Selection diagram] FIG. 10
Description
本発明は、三次元造形装置及び材料排出部材に関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus and a material discharge member.
従来、三次元造形物を造形する際に用いる樹脂等の材料を材料排出部材の導入部に導入し、材料排出部材の移送路内を通じて移送された当該材料を材料排出部材の加熱部で加熱した後に材料排出部材の排出部から排出して三次元造形物を造形する三次元造形装置が知られている。 Conventionally, a material such as a resin used when modeling a three-dimensional structure is introduced into the introduction portion of the material discharge member, and the material transferred through the transfer path of the material discharge member is heated by the heating portion of the material discharge member. There is known a three-dimensional modeling apparatus that discharges from a discharge portion of a material discharge member later to model a three-dimensional structure.
例えば、特許文献1には、押出しヘッド(材料排出部材)の出口ノズル(排出部)において熱可塑性材料を加熱しながら押し出して三次元造形物を造形する熱溶解積層法(FDM)による三次元造形装置が開示されている。この三次元造形装置では、熱可塑性材料を押し出しながら押出しヘッドを水平面に沿って二次元方向へ移動することで、プラットホーム上に層状の造形構造物を順次積層し、最終的に三次元造形物を造形する。 For example, Patent Document 1 discloses a three-dimensional modeling by a hot melt lamination method (FDM) in which a thermoplastic material is extruded while being heated at an outlet nozzle (discharge section) of an extrusion head (material discharging member) to form a three-dimensional structure. An apparatus is disclosed. In this three-dimensional modeling apparatus, the extrusion head is moved in a two-dimensional direction along a horizontal plane while extruding a thermoplastic material, so that a layered modeling structure is sequentially laminated on the platform, and finally the three-dimensional modeling object is formed. Model.
ところが、従来の三次元造形装置には、材料排出部材の移送路内における加熱部よりも材料移送方向上流側の移送路部分で、大気中の水分あるいは材料に含有されている水分が凝縮し、その凝縮水に起因して、造形品質の悪化、移送路内の材料詰まりなどの不具合を引き起こすという課題があった。なお、この課題は、水分以外の液体成分が当該移送路部分に存在することによっても同様に生じ得る。 However, in the conventional 3D modeling apparatus, moisture in the atmosphere or moisture contained in the material is condensed in the transfer path portion upstream of the heating part in the transfer path of the material discharge member, Due to the condensed water, there were problems such as deterioration of modeling quality and problems such as material clogging in the transfer path. In addition, this subject can arise similarly, when liquid components other than a water | moisture content exist in the said transfer path part.
上述した課題を解決するために、本発明は、三次元造形物を造形する際に用いる材料を導入部に導入し、移送路内を通じて移送された該材料を加熱部で加熱した後に排出部から排出する材料排出部材を備えた三次元造形装置において、前記加熱部よりも材料移送方向上流側の移送路部分内の気体を前記移送路の外部へ排出させる気流を該移送路部分内に発生させる気流発生手段を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the present invention introduces a material used when modeling a three-dimensional structure into the introduction part, and heats the material transferred through the transfer path in the heating part and then from the discharge part. In the three-dimensional modeling apparatus provided with the material discharge member for discharging, an air flow is generated in the transfer path portion to discharge the gas in the transfer path portion upstream of the heating unit in the material transfer direction to the outside of the transfer path. It has an airflow generation means.
本発明によれば、材料排出部材の移送路内に存在する水分等の液体成分に起因した不具合を抑制できるという優れた効果が奏される。 According to the present invention, there is an excellent effect that it is possible to suppress problems caused by liquid components such as moisture existing in the transfer path of the material discharge member.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[全体説明]
図1は、本実施形態における三次元造形装置1の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の三次元造形装置1は、主に、材料供給部100、三次元造形部200、駆動部300、制御部400から構成される。三次元造形装置1においては、制御部400の制御の下、駆動部300により各部を駆動し、材料供給部100から供給される材料を用いて三次元造形部200で三次元造形物を造形する。
[Overall description]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a three-dimensional modeling apparatus 1 in the present embodiment.
The three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment mainly includes a
[材料供給部]
材料供給部100は、少なくとも、材料排出部材としての造形ヘッド110と、造形ヘッド110に造形材料であるフィラメントを供給するフィラメント供給部120とを備えている。フィラメントは、細長いワイヤー形状の固体であり、巻き回された状態で三次元造形装置1にセットされており、フィラメント供給部120により造形ヘッド110上のノズル111へ供給される。フィラメント供給部120により供給されたフィラメントは、造形ヘッド110で加熱溶融され、固体状態のフィラメントが後方より挿入されることにより溶融状態のフィラメントがノズル111から押し出される。
[Material supply section]
The
なお、造形ヘッド110上のノズル111から押し出される材料には、三次元造形物を構成する造形材料ではなく、三次元造形物を構成しないサポート材も含まれる。このサポート材は、通常、三次元造形物を構成する造形材料(フィラメント)とは異なる材料で形成され、最終的にはフィラメントで形成された三次元造形物から除去される。このサポート材も、造形ヘッド110で加熱溶融され、固体状態のサポート材のフィラメントが後方より挿入されることにより溶融状態のサポート材がノズル111から押し出される。
The material pushed out from the
[三次元造形部]
三次元造形部200は、少なくとも、載置部210、チャンバー220、加熱部230から構成される。三次元造形部200におけるチャンバー220の内部は、三次元造形物を造形するための処理空間となっている。材料供給部100における造形ヘッド110から押し出される溶融状態のフィラメントは、加熱部230によって加熱されたチャンバー220の内部で、載置部210のステージ上に供給され、層状に順次積層される。
[Three-dimensional modeling department]
The three-
[駆動部]
駆動部300は、少なくとも、X軸駆動機構310、Y軸駆動機構320、Z軸駆動機構330から構成される。駆動部300は、これらの駆動機構310,320,330により、材料供給部100の造形ヘッド110と、三次元造形部200における載置部210のステージとを相対的に移動させる。これにより、材料供給部100の造形ヘッド110から押し出されるフィラメントをステージ上の目標位置へ供給する。
[Drive part]
The
[その他の機能部]
本実施形態の三次元造形装置1は、材料供給部100、三次元造形部200、駆動部300、制御部400から構成されているが、他の機能部も適宜追加される。
[Other functional parts]
The three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment includes the
[三次元造形装置の詳細]
次に、本実施形態における三次元造形装置1の詳細について説明する。
図2は、本実施形態における三次元造形装置1の詳細を模式的に示す説明図である。
図3は、本実施形態における三次元造形装置1の内部に設けられるチャンバーの外観を示す斜視図である。
図4は、本実施形態における三次元造形装置1の前方部分を切断して除外した状態の斜視図である。
[Details of 3D modeling equipment]
Next, details of the three-dimensional modeling apparatus 1 in the present embodiment will be described.
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing details of the three-dimensional modeling apparatus 1 in the present embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of a chamber provided inside the three-dimensional modeling apparatus 1 in the present embodiment.
FIG. 4 is a perspective view of a state in which the front portion of the three-dimensional modeling apparatus 1 in the present embodiment is cut and excluded.
三次元造形装置1は、本体フレーム2の内部に三次元造形用チャンバー(以下「チャンバー」という。)220を備えている。チャンバー220の内部には、載置部210のステージ211が設けられている。本実施形態では、このステージ211上に造形プレート212を保持させ、その造形プレート212上に三次元造形物を造形する。
The three-dimensional modeling apparatus 1 includes a three-dimensional modeling chamber (hereinafter referred to as “chamber”) 220 inside the main body frame 2. Inside the
チャンバー220内の処理空間を囲っている壁部は、その大部分又はその全部が断熱機能を有する断熱壁で構成されている。具体的には、チャンバー220の天井壁部は、後述するように、複数のスライド断熱部材221,222によって構成された断熱壁である。また、チャンバー220の側壁部223、すなわち、装置左右方向(図3及び図4中の左右方向=X軸方向)の両壁部は、ガラスウール等を内包した断熱材を内側板と外側板の間に挟み込んだ構造をもつ断熱壁である。また、チャンバー220の底壁部224も、ガラスウール等を内包した断熱材を内側板と外側板の間に挟み込んだ構造をもつ断熱壁である。また、チャンバー220の後壁部及び前壁部225も、ガラスウール等を内包した断熱材を内側板と外側板の間に挟み込んだ構造をもつ断熱壁である。
Most or all of the wall portion surrounding the processing space in the
本実施形態において、チャンバー220の前壁部225には、図3に示すように、開閉扉226が設けられている。この開閉扉226は、前壁部225と同様に断熱壁を構成するものであり、十分な断熱機能を発揮する構成となっている。また、チャンバー220の前壁部225には、図3に示すように、窓227が設けられている。この窓227は、空気層を挟み込んだ2重ガラス構造であり、前壁部225と同様に断熱壁を構成するものである。
In the present embodiment, an opening /
チャンバー220の内部におけるステージ211の上方には、材料供給部100の造形ヘッド110が設けられている。造形ヘッド110は、その下方にフィラメントを押し出すノズル111を有する。本実施形態では、造形ヘッド110上に4つのノズル111が設けられているが、ノズル111の数は任意である。また、造形ヘッド110には、各ノズル111に供給されるフィラメントを加熱するヘッド加熱部112が設けられている。また、造形ヘッド110には、ヘッド加熱部112に対してノズル111の反対側、すなわち、ヘッド加熱部112に対してフィラメントの移送方向上流側を冷却するヘッド冷却部113が設けられている。
A
フィラメントは、ノズル111ごとに異なるものであってもよいし、同じものであってもよい。本実施形態においては、フィラメント供給部120により供給されるフィラメントをヘッド加熱部112で加熱して溶融あるいは軟化させ、溶融状態のフィラメントを所定のノズル111から押し出すことにより、ステージ211上に保持された造形プレート212上に層状の造形構造物を順次積層して、三次元造形物を造形する。なお、造形ヘッド110上のノズル111には、造形材料のフィラメントではなく、三次元造形物を構成しないサポート材が供給される場合がある。
The filament may be different for each
造形ヘッド110は、装置左右方向(図3及び図4中の左右方向=X軸方向)に延びるX軸駆動機構310に対し、連結部材311を介して、そのX軸駆動機構310の長手方向(X軸方向)に沿って移動可能に保持されている。造形ヘッド110は、X軸駆動機構310の駆動力により、装置左右方向(X軸方向)へ移動することができる。造形ヘッド110は、ヘッド加熱部112によって加熱されて高温になるため、その熱がX軸駆動機構310に伝わりにくいように、連結部材311を低伝熱性のものとするのが好ましい。
The
X軸駆動機構310の両端は、それぞれ、装置前後方向(図3及び図4中の前後方向=Y軸方向)に延びるY軸駆動機構320に対し、そのY軸駆動機構320の長手方向(Y軸方向)に沿ってスライド移動可能に保持されている。X軸駆動機構310がY軸駆動機構320の駆動力によってY軸方向に沿って移動することにより、造形ヘッド110はY軸方向に沿って移動することができる。
Both ends of the
本実施形態において、チャンバー220の底壁部224は、本体フレーム2に固定された、装置上下方向(図3及び図4中の上下方向=Z軸方向)に延びるZ軸駆動機構330に対し、そのZ軸駆動機構330の長手方向(Z軸方向)に沿って移動可能に保持されている。チャンバー220の底壁部224は、Z軸駆動機構330の駆動力により、装置上下方向(Z軸方向)へ移動することができる。この底壁部224上には、ステージ211が固定されているので、Z軸駆動機構330の駆動力によりステージ211及びこれに保持される造形プレート212をZ軸方向へ移動させることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、チャンバー220の内部(処理空間)に、チャンバー220内を加熱する加熱部230のチャンバー用ヒータ231が設けられている。本実施形態においては、熱溶解積層法(FDM)で三次元造形物を造形するため、チャンバー220内の温度を目標温度に維持した状態で、造形処理を行うことが望ましい。そのため、本実施形態では、造形処理を開始する前に、予めチャンバー220内の温度を目標温度まで昇温させる予熱処理を行う。チャンバー用ヒータ231は、この予熱処理中には、チャンバー220内を目標温度まで昇温させるためにチャンバー220内を加熱するとともに、造形処理中には、チャンバー220内の温度を目標温度に維持するためにチャンバー220内を加熱する。
In the present embodiment, the
本実施形態におけるX軸駆動機構310及びY軸駆動機構320の駆動対象は造形ヘッド110であり、その造形ヘッド110の一部(ノズル111を含む造形ヘッド110の先端部分)がチャンバー220内に配置されている。本実施形態では、造形ヘッド110をX軸方向へ移動させてもチャンバー220の内部が外部から遮蔽される構成となっている。具体的には、チャンバー220の天井壁部においては、図3及び図4に示すように、Y軸方向に長尺な複数のX軸スライド断熱部材221がX軸方向へ並べて配設された構成となっており、隣接するX軸スライド断熱部材221間は互いにX軸方向へ相対的にスライド移動可能に構成されている。これにより、X軸駆動機構310により造形ヘッド110をX軸方向へ移動させても、これに応じて複数のX軸スライド断熱部材221がそれぞれX軸方向へスライド移動し、チャンバー220内の処理空間上部は常にX軸スライド断熱部材221によって覆われる。
The driving target of the
同様に、チャンバーの天井壁部においては、図3及び図4に示すように、複数のY軸スライド断熱部材222がY軸方向へ並べて配設された構成となっている。隣接するY軸スライド断熱部材222間は互いにY軸方向へ相対的にスライド移動可能に構成されている。これにより、Y軸駆動機構320によりX軸駆動機構310上の造形ヘッド110をY軸方向へ移動させても、これに応じて複数のY軸スライド断熱部材222がそれぞれY軸方向へスライド移動し、チャンバー220内の処理空間上部は常にY軸スライド断熱部材222によって覆われる。
Similarly, in the ceiling wall portion of the chamber, as shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of Y-axis slide
また、本実施形態におけるZ軸駆動機構330の駆動対象は、チャンバー220の底壁部224あるいはステージ211(もしくは造形プレート212)である。本実施形態では、底壁部224あるいはステージ211をZ軸方向へ移動させてもチャンバー220の内部が外部から遮蔽される構成となっている。
In addition, the driving target of the Z-
そのほか、本実施形態においては、チャンバー220の外部であって三次元造形装置1の内部の空間を冷却させるための装置内冷却装置3、造形ヘッド110のノズル111をクリーニングするためのノズル清掃部240、造形ヘッド110のヘッド冷却部113を冷却するためのヘッド冷却装置130なども設けられている。
In addition, in the present embodiment, the in-device cooling device 3 for cooling the space inside the three-dimensional modeling apparatus 1 outside the
図5は、本実施形態の三次元造形装置1の制御ブロック図である。
本実施形態においては、造形ヘッド110のX軸方向位置を検知するX軸ポジション検知機構315が設けられている。X軸ポジション検知機構315の検知結果は、制御部400に送られる。制御部400は、その検知結果に基づいてX軸駆動機構310を制御して、造形ヘッド110を目標のX軸方向位置へ移動させる。
FIG. 5 is a control block diagram of the three-dimensional modeling apparatus 1 of the present embodiment.
In the present embodiment, an X-axis
また、本実施形態においては、X軸駆動機構310のY軸方向位置(造形ヘッド110のY軸方向位置)を検知するY軸ポジション検知機構325が設けられている。Y軸ポジション検知機構325の検知結果は、制御部400に送られる。制御部400は、その検知結果に基づいてY軸駆動機構320を制御することにより、X軸駆動機構310上の造形ヘッド110を目標のY軸方向位置へ移動させる。
In the present embodiment, a Y-axis
また、本実施形態においては、ステージ211上に保持される造形プレート212のZ軸方向位置を検知するZ軸ポジション検知機構335が設けられている。Z軸ポジション検知機構335の検知結果は、制御部400に送られる。制御部400は、その検知結果に基づいてZ軸駆動機構330を制御して、ステージ211上の造形プレート212を目標のZ軸方向位置へ移動させる。
In the present embodiment, a Z-axis position detection mechanism 335 that detects the position in the Z-axis direction of the
制御部400は、このようにして造形ヘッド110及びステージ211の移動制御を行うことにより、チャンバー220内における造形ヘッド110とステージ211上の造形プレート212との相対的な三次元位置を、目標の三次元位置に位置させることができる。
The
図6は、本実施形態における予熱処理及び造形処理の流れを示すフローチャートである。
本実施形態において、制御部400は、ユーザーの指示操作等により造形をスタートすると、まず、チャンバー用ヒータ231、ヘッド加熱部112及びステージ加熱部232への通電をONにして、これらを稼働させるとともに、後述する水分排出部140も稼働させる(S1)。また、制御部400は、Z軸駆動機構330を制御して、Z軸駆動機構330の駆動力によりステージ211を所定の待機位置(例えば最下点)から上昇させる(S2)。そして、ステージ211が予熱用位置に到達したら(S3のYes)、Z軸駆動機構330の駆動を停止する(S4)。
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of pre-heat treatment and modeling processing in the present embodiment.
In this embodiment, when the
処理空間の温度が目標温度に達したら(S5のYes)、続いて、制御部400は、造形処理に移行する。本実施形態の三次元造形装置1により造形する三次元造形物の三次元形状データは、本三次元造形装置1に対して有線あるいは無線でデータ通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される。制御部400は、入力された三次元形状データに基づき、上下方向に分解された多数の層状構造物のデータ(造形用のスライスデータ)を生成する。各層状構造物に対応するスライスデータは、本三次元造形装置1の造形ヘッド110から押し出されるフィラメントによって形成される各層状構造物に対応しており、その層状構造物の厚みは、三次元造形装置1の能力に応じて適宜設定される。
When the temperature of the processing space reaches the target temperature (Yes in S5), the
造形処理では、まず、制御部400は、最下層(第一層)のスライスデータに従って、ステージ211上に保持されている造形プレート212の表面に最下層の層状構造物を作成する(S6)。具体的には、制御部400は、最下層(第一層)のスライスデータに基づき、X軸駆動機構310及びY軸駆動機構320を制御して、造形ヘッド110のノズル111の先端を目標位置(X−Y平面上の目標位置)に順次移動させながら、ノズル111よりフィラメントの押し出しを行う。これにより、ステージ211上の造形プレート212の表面には、最下層(第一層)のスライスデータに従った層状構造物が形成される。なお、三次元造形物を構成しないサポート材も一緒に作成する場合があるが、ここでの説明は省略する。
In the modeling process, first, the
次に、制御部400は、Z軸駆動機構330を制御して、層状構造物の一層分に相当する距離だけステージ211を下降させ、そのステージ211上の造形プレート212を、次の層(第二層)の層状構造物を作成するための位置まで下降させ、位置決めする(S8)。その後、制御部400は、第二層のスライスデータに基づき、X軸駆動機構310及びY軸駆動機構320を制御して、造形ヘッド110のノズル111の先端を目標位置に順次移動させながら、ノズル111よりフィラメントの押し出しを行う。これにより、ステージ211の造形プレート212上に形成されている最下層の層状構造物上に、第二層のスライスデータに従った層状構造物が形成される(S6)。
Next, the
このようにして、制御部400は、Z軸駆動機構330を制御して、ステージ211を順次下降させながら、下層から順に各層状構造物を積層させて造形する処理を繰り返す。そして、最上層の層状構造物の作成が終了したら(S7のYes)、入力された三次元形状データに従った三次元造形物が造形プレート212上に造形される。
In this way, the
このようにして造形処理が終了したら、制御部400は、Z軸駆動機構330を制御して、ステージ211を所定の取出用位置(本実施形態では最下点)まで下降させる(S9)。この取出用位置は、チャンバー220の前壁部225に設けられている開閉扉226を開けて、ステージ211上の三次元造形物をチャンバー220の外部へ取り出しやすい位置に設定される。
When the modeling process is completed in this way, the
造形処理終了直後は、まだ、チャンバー220内の処理空間が高温であるため、開閉扉226を開けて処理空間内の三次元造形物をユーザーがすぐに取り出すことはできない。したがって、ユーザーは、処理空間内の温度が取り出し可能な温度まで低下してから、開閉扉226を開けて処理空間内の三次元造形物を造形プレート212に固着した状態のまま取り出すことになる。制御部400は、処理空間内の温度が取り出し可能な温度まで低下するまで開閉扉226をロック状態にする冷却期間を設け、処理空間内の温度が取り出し可能な温度まで低下した後に、開閉扉226のロック状態を解除することが好ましい。
Immediately after the modeling process is finished, the processing space in the
[造形ヘッドの詳細]
次に、造形ヘッド110の構成及び動作について詳しく説明する。
図7は、本実施形態における造形ヘッド110の先端部分を模式的に示す斜視図である。
図8は、1つのノズル111に対応する造形ヘッド110の部分断面図である。
本実施形態の造形ヘッド110は、図7に示すように、4つのノズル111が2×2で配置されている(なお、図2では、説明の便宜上、4つのノズル111が横並びで図示されている。)。4つのノズル111は、それぞれ個別のヘッド加熱部112に覆われ(囲まれ)ており、制御部400は各ヘッド加熱部を個別に制御することができる。これにより、ノズル111ごとにフィラメント4あるいはサポート材などの材料をヘッド加熱部112で個別に加熱することができる。
[Details of modeling head]
Next, the configuration and operation of the
FIG. 7 is a perspective view schematically showing a tip portion of the
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the
In the
ヘッド加熱部112は、図7に示すように、断熱材料からなる断熱部114に取り付けられており、各ヘッド加熱部112の間に断熱部114の断熱材料が介在している。これにより、加熱処理中のヘッド加熱部112の熱が他のヘッド加熱部112に伝搬して、他のノズル111のフィラメント4が加熱されるのを抑制している。
As shown in FIG. 7, the
また、ヘッド加熱部112に対してノズル111の反対側、すなわち、ヘッド加熱部112に対してフィラメント4の移送方向上流側には、ヘッド冷却部113が設けられている。ヘッド冷却部113は、図7に示すように、アルミニウムなどの伝熱性の高い吸熱材料からなる単一のブロック形状であり、4つのヘッド加熱部112で共通のものである。ただし、4つのヘッド加熱部112ごとに個別のヘッド冷却部113を設ける構成としてもよい。
Further, a
ヘッド加熱部112及びヘッド冷却部113には、フィラメント4をノズル111まで移送するための移送路を形成するための移送管116が貫通するように配置されている。この移送管116の上端部(フィラメント4の移送方向上流側の端部)がフィラメント4を導入するための導入部116aとなり、導入部116aから導入されたフィラメント4は、移送管116の内部(移送路)を通ってノズル111まで移送される。その移送の途中で、移送管116内のフィラメント4は、ヘッド加熱部112の熱により溶融状態(あるいは軟化状態)になり、溶融状態のフィラメント4’がノズル111へ移送されることになる。
In the
ヘッド加熱部112からの熱は、ヘッド加熱部112を通る移送管116の部分のフィラメント部位だけでなく、その部位からフィラメント移送方向上流側にも伝搬する。このとき、ヘッド加熱部112から移送方向上流側に離れた箇所のフィラメント4が加熱されて溶融すると、ヘッド加熱部112による加熱処理を停止又は中断したときに、その箇所でフィラメントが固化する。これにより、その後にヘッド加熱部112による加熱処理を再開しても、その箇所のフィラメントが再溶融するまでに時間がかかる。この場合、フィラメント供給部120により送り込まれるフィラメント4を造形ヘッド110内で移送することができずに詰まってしまう。したがって、ヘッド加熱部112によるフィラメント4の加熱範囲がフィラメント移送方向上流側へ可能な限り拡がらないようにして、ヘッド加熱部112による加熱処理の再開後に固着したフィラメントを迅速に再溶融できるようにすることが重要である。
The heat from the
そのため、本実施形態では、ヘッド加熱部112のフィラメント移送方向上流側に、ヘッド冷却部113が設けられている。ヘッド冷却部113を構成する吸熱材料は、フィラメント4が通る移送管116に密着しており、ヘッド冷却部113は、その移送管116内のフィラメント4の熱を吸収して冷却する。これにより、ヘッド加熱部112によるフィラメント4の加熱範囲がフィラメント移送方向上流側へ拡がるのを抑制している。
Therefore, in this embodiment, the
図9は、造形ヘッド110の移送管116内に凝縮水5’が発生する様子を示すとともに、移送管116の内部温度の分布を示すグラフを並記した説明図である。
造形ヘッド110の移送管116内部には、ヘッド加熱部112とヘッド冷却部113の影響により図9の左側に記載したような温度勾配が生じる。このとき、ヘッド加熱部112よりもフィラメント移送方向上流側の移送管部分の内壁面は100℃以下となり、内壁面やその移送管部分に存在するフィラメント4の表面に、凝縮水5’が発生する場合がある。この凝縮水5’の発生要因としては、主に以下の2つの要因が考えられる。
FIG. 9 is an explanatory view showing a state in which
A temperature gradient as described on the left side of FIG. 9 is generated inside the
第1に、造形ヘッド110の周辺の水分を含む湿り空気5が移送管116の導入部116aから進入し、その湿り空気5中に含まれる水分(あるいは他の液体成分)がヘッド冷却部113により冷却されて結露が生じ、移送管116の内壁面やフィラメント4の表面に凝縮水5’を発生させる。
第2に、ヘッド加熱部112の熱で溶融された溶融フィラメント4’から、フィラメント内の水分(あるいは他の液体成分)が蒸発して湿り空気5となり、その湿り空気5がヘッド冷却部113によって冷却されて結露が生じ、移送管116の内壁面やフィラメント4の表面に凝縮水5’を発生させる。
First,
Secondly, moisture (or other liquid component) in the filament evaporates from the melted
このようにして発生した凝縮水5’は、重力により移送管116の内壁面やフィラメント4の表面を伝って、ヘッド加熱部112の熱で溶融された溶融フィラメント4’内に取り込まれ、その溶融フィラメント4’内の含水量を増大させる。これにより、例えば、その水分が溶融フィラメント4’内で水蒸気として膨張し、溶融フィラメント4’の上面位置を押し上げることにより、溶融フィラメント4’が移送管116内を温度の低い箇所まで逆流して固化し、フィラメント詰まりを生じさせる。
The
実際に、本発明者は、以下の条件で任意形状の三次元造形物を造形したところ、吐出・停止の繰り返し動作(吐出停止時にフィラメント4を20mm後退させる動作を含む。)を継続していくうちに、フィラメント供給部120にフィラメント4を送り込めなくなり、ノズル111からフィラメントを押し出すことができなくなった。この状況において、移送管116の内部を確認したところ、溶融フィラメントの逆流(液面の上昇固化)と内壁面への水滴の付着が確認された。
・移送管116:材質はSUS316、外径5mm、内径2.3mm、長さ60mm。
・ノズル:材質は真鍮、ノズル穴径0.4mm、ノズル内テーパー角度118°。
・フィラメント:材質はPEEK、外径1.75mm、含水率:800ppm。
・造形条件:ヘッド加熱部の温度380℃、ヘッド冷却部の温度50℃、フィラメント送り速度(導入部での速度)8mm/sec。
・造形環境:環境温度25℃、相対湿度60%
Actually, when the present inventor formed a three-dimensional object having an arbitrary shape under the following conditions, the discharge / stop repetition operation (including the operation of retracting the
Transfer tube 116: The material is SUS316, the outer diameter is 5 mm, the inner diameter is 2.3 mm, and the length is 60 mm.
・ Nozzle: The material is brass, the nozzle hole diameter is 0.4mm, and the taper angle in the nozzle is 118 °.
Filament: PEEK, outer diameter 1.75 mm, moisture content: 800 ppm.
-Modeling conditions: head heating part temperature 380 ° C., head cooling part temperature 50 ° C., filament feed rate (speed at introduction part) 8 mm / sec.
-Modeling environment: environmental temperature 25 ° C, relative humidity 60%
また、溶融フィラメント4’内の含水量が増大すると、例えば、含水量の多い溶融フィラメント4’が押し出されることで、その水分が水蒸気爆発のような現象を引き起こして三次元造形物の表面等に気泡を生じさせ、造形品質の悪化を引き起こす。
Further, when the water content in the
そこで、本実施形態では、ヘッド加熱部112の熱で溶融状態となっている溶融フィラメント4’よりもフィラメント移送方向上流側の移送管116の部分、言い換えると、ヘッド加熱部112よりもフィラメント移送方向上流側の移送管116の部分に存在する水分(あるいは他の液体成分)を移送管116の外部へ排出する液体成分排出手段としての水分排出部140を設けている。
Therefore, in the present embodiment, the portion of the
[水分排出部の詳細]
次に、水分排出部140の構成及び動作について詳しく説明する。
本実施形態の三次元造形装置における水分排出部140は、移送管116内の気体を移送管116の外部へ排出させる気流を移送管116内に発生させる気流発生手段によって構成される。この気流によって、造形ヘッド110の移送管116内で凝縮水5’が発生するのを予防し、あるいは、発生した凝縮水5’を除去する。
[Details of water drainage section]
Next, the configuration and operation of the moisture discharging unit 140 will be described in detail.
The moisture discharge unit 140 in the three-dimensional modeling apparatus of the present embodiment is configured by an airflow generation unit that generates an airflow in the
図10は、本実施形態における水分排出部140の構成を模式的に示すとともに、移送管116の内部温度の分布を示すグラフを並記した説明図である。
図11は、本実施形態において、空気導入口117が形成された移送管116を模式的に示した平面図である。
本実施形態の水分排出部140は、ポンプ等の気流発生部141で発生させた気流Aを、移送チューブ142を介して、造形ヘッド110の移送管116に形成した空気導入口117から移送管116の内部へ送り込み、その気流Aによって移送管116の内部の湿り空気5を移送管116の導入部116aから外部へ排出する。
FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the moisture discharge unit 140 in the present embodiment and also showing a graph showing the distribution of the internal temperature of the
FIG. 11 is a plan view schematically showing the
The moisture discharge unit 140 according to the present embodiment is configured such that the air flow A generated by the air
本実施形態では、図10に示すように、空気導入口117から送り込まれる気流Aが移送管116の導入部116aに向かうように、空気導入口117が移送管116に形成されている。これにより、移送管116の内部には、フィラメント移送方向下流側から上流側に向かう気流Aを発生することになる。この場合、気流Aが送り込まれる空気導入口117よりもノズル111側(フィラメント移送方向下流側)の移送管116内の部分、すなわち、空気導入口117の気流送り込み位置と溶融フィラメント4’の上面位置との間の移送管116内の部分は、負圧状態になる。これにより、空気導入口117よりもノズル111側に存在する湿り空気5も、空気導入口117の気流送り込み位置側へ吸い出され、気流Aによって移送管116の導入部116aから外部へ排出することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the
また、本実施形態では、図11に示すように、移送管116のフィラメント移送方向に対して直交する仮想面において、空気導入口117から送り込まれる気流Aが移送管116の中心軸から外れた方向へ向かうように、空気導入口117が移送管116に形成されている。これにより、空気導入口117から送り込まれる気流Aは、移送管116の中心軸に沿って移送されるフィラメント4を避けて、フィラメント4の周面と移送管116の内壁面との隙間に流れ込む。これにより、空気導入口117から送り込まれる気流Aは、フィラメント4との衝突による流速の低下が軽減され、図10に示すように、フィラメント4の周囲を螺旋状に流れ、流速低下が少ない状態で移送管116の導入部116aから外部へ抜けることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the direction in which the airflow A sent from the
このとき、空気導入口117から送り込まれる気流Aがよりスムーズに螺旋状に流れるように、図12に示すように、移送管116の内壁面に螺旋状の溝部116bを形成するようにしてもよい。
At this time, a
また、空気導入口117の気流送り込み位置は、凝縮水5’が発生することが想定される位置よりも、気流進行方向上流側すなわちノズル111側(フィラメント移送方向下流側)であるのが好ましい。本実施形態においては、具体的には、移送管116の内部の温度が水の気化する温度(約100℃)未満となる領域よりも、ノズル111側(フィラメント移送方向下流側)、すなわち、水の気化する温度以上となる領域部位に、空気導入口117の気流送り込み位置を設定するのが好ましい。
Further, the air flow feeding position of the
ここでいう「温度」とは、気流Aを発生させた状態での「温度」であることが好ましいが、気流Aを発生させた状態で移送管116の内部温度を測定することが難しい場合には、気流Aを発生させない状態での「温度」であってもよい。
The “temperature” here is preferably “temperature” in a state where the airflow A is generated, but it is difficult to measure the internal temperature of the
なお、水の気化する温度未満となる領域に空気導入口117の気流送り込み位置を設定しても、その気流送り込み位置よりも気流進行方向上流側すなわちノズル111側(フィラメント移送方向下流側)の湿り空気5も、負圧状態の効果で気流Aにより排出可能である。したがって、造形ヘッド110の構造上の制限などにより、水の気化する温度以上となる領域に空気導入口117の気流送り込み位置を設定できなくても、一定の効果を得ることができる。
Even if the airflow feeding position of the
本実施形態によれば、水分排出部140により移送管116内に発生させた気流Aにより、移送管116内の湿り空気5を移送管116の外部へ排出して凝縮水5’が発生するのを予防できる。また、仮に移送管116の内部に凝縮水5’が発生してしまったとしても、その凝縮水5’に気流Aが当たることで自然蒸発させ、気流Aに乗せて移送管116の外部へ排出することができるので、発生した凝縮水5’を除去することもできる。
According to the present embodiment, the
本実施形態において、移送管116内で発生する水蒸気の排出速度を向上するうえでは、移送管116内に送り込む空気(気体)の水分量は可能な限り少ないのが好ましく、乾燥空気であることが望ましい。ただし、飽和水蒸気未満であれば効果を奏する。移送管116内に送り込む空気(気体)の水分量を減らす方法としては、例えば、デシカントローターなどの水分除去手段を利用して、導入する空気の水分量を下げる方法が挙げられる。この際のデシカントローターの脱水は、電熱ヒーター等の利用により簡便に行うことができるが、チャンバー用ヒーターの余熱を利用するなどしてもよい。
また、本実施形態において、移送管116内で発生する水蒸気の排出速度を向上するうえでは、移送管116内に発生させる気流Aの流速は可能な限り速い方が好ましい。
In this embodiment, in order to improve the discharge speed of the water vapor generated in the
Further, in this embodiment, in order to improve the discharge speed of the water vapor generated in the
次に、本実施形態における水分排出部140の効果確認試験について説明する。
この効果確認試験では、本実施形態の三次元造形装置を用い、以下の条件により任意形状の三次元造形物を造形した。
・移送管116:材質はSUS316、外径5mm、内径2.3mm、長さ60mm。
・ノズル:材質は真鍮、ノズル穴径0.4mm、ノズル内テーパー角度118°。
・フィラメント:材質はPEEK、外径1.75mm、含水率:800ppm。
・造形条件:ヘッド加熱部の温度380℃、ヘッド冷却部の温度50℃、フィラメント送り速度(導入部での速度)8mm/sec。
・造形環境:環境温度25℃、相対湿度60%
Next, the effect confirmation test of the moisture discharging unit 140 in the present embodiment will be described.
In this effect confirmation test, a three-dimensional structure having an arbitrary shape was formed under the following conditions using the three-dimensional structure forming apparatus of the present embodiment.
Transfer tube 116: The material is SUS316, the outer diameter is 5 mm, the inner diameter is 2.3 mm, and the length is 60 mm.
・ Nozzle: The material is brass, the nozzle hole diameter is 0.4mm, and the taper angle in the nozzle is 118 °.
Filament: PEEK, outer diameter 1.75 mm, moisture content: 800 ppm.
-Modeling conditions: head heating part temperature 380 ° C., head cooling part temperature 50 ° C., filament feed rate (speed at introduction part) 8 mm / sec.
-Modeling environment: environmental temperature 25 ° C, relative humidity 60%
なお、本効果確認試験の気流導入条件は、空気導入口117の気流送り込み位置をノズル111の先端より35mm(気流Aを発生させない状態で110℃となる位置)とし、上述したように気流Aが螺旋状に流れるようにした。空気導入口117の径は1.5mmである。空気導入口117から送り込まれる空気は、温度が室温(25℃)であり、相対湿度が10〜20%であり、気流発生部141の流速を3000mm3/minとした。
The airflow introduction condition of this effect confirmation test is that the airflow feeding position of the
本効果確認試験では、10時間の造形期間中、吐出・停止の繰り返し動作(吐出停止時にフィラメント4を20mm後退させる動作を含む。)を行っても、フィラメント供給部120によりフィラメント4が送り込めなくなる事態は生じず、ノズル111からフィラメントを押し出すことができない事態も生じなかった。造形期間の後、移送管116の導入部116aの内壁面を確認したところ、水滴の付着も確認されなかった。
In this effect confirmation test, the
なお、本実施形態においては、移送管116に形成する空気導入口117が1箇所のみであるが、2箇所以上に空気導入口117を形成してもよい。例えば、図13及び図14に示すように、移送管116の中心軸に対して回転対称となる複数箇所に空気導入口117を形成すれば、各空気導入口117から導入される気流がお互いに邪魔せず、上述した螺旋状の流れをより強く形成することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、移送管116の内部でフィラメント移送方向下流側から上流側に向かう気流Aを発生させる構成であるが、逆に、移送管116の内部でフィラメント移送方向上流側から下流側に向かう気流を発生させる構成であってもよい。この構成は、例えば、ポンプ等の気流発生部141で吸い込み気流を発生させることにより実現することができる。
In the present embodiment, the air flow A is generated in the
〔変形例1〕
次に、上述した実施形態における水分排出部140の一変形例(以下、本変形例を「変形例1」という。)について説明する。
図15は、本変形例1における水分排出部140の構成を示す模式図である。
本変形例1において、造形ヘッド110の移送管116には、図15に示すように、移送管116の壁部を貫通する複数の開口部116cが形成されている。各開口部116cは、チャンバー220の外部(チャンバー220の上壁側外部)に開口するように配置されている。
[Modification 1]
Next, a modified example (hereinafter, this modified example is referred to as “modified example 1”) of the moisture discharging unit 140 in the embodiment described above will be described.
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a configuration of the moisture discharging unit 140 according to the first modification.
In the first modification, the
本変形例1において、各開口部116cが開口したチャンバー220の外部には、装置内冷却装置3のファンによって気流B’が生じており、その気流B’が各開口部116cに向かって流れている。本変形例1では、この気流B’を開口部116cから移送管116の内部に取り込むことで、移送管116内の気体を移送管116の外部へ排出させる気流Bを移送管116内に発生させる。
In the first modification, an air flow B ′ is generated by the fan of the in-device cooling device 3 outside the
本変形例1では、外部の気流B’を開口部116cから移送管116の内部に効率よく取り込むために、図15に示すように、各開口部116cに、それぞれ、外部の気流B’を開口部116cに向けて案内する導風部材としてのフィン118を設けている。本変形例1では、図15に示すように、移送管116の開口部116cに向かって上方へ傾斜する傾斜面(水平面に対して約30°の傾斜)が形成されるようにアルミニウム製のフィン118が配置されている。
In the first modification, in order to efficiently take in the external air flow B ′ from the
本変形例1においても、上述した実施形態と同様の効果確認試験を実施したところ、10時間の造形期間中、吐出・停止の繰り返し動作(吐出停止時にフィラメント4を20mm後退させる動作を含む。)を行っても、フィラメント供給部120によりフィラメント4が送り込めなくなる事態は生じず、ノズル111からフィラメントを押し出すことができない事態も生じなかった。造形期間の後、移送管116の導入部116aの内壁面を確認したところ、水滴の付着も確認されなかった。
Also in the first modification, when the same effect confirmation test as that of the above-described embodiment was performed, the discharge / stop repeated operation (including the operation of retracting the
更に、本変形例1では、装置内冷却装置3のファンによる気流B’が開口部116cに向かわないようにした状態、すなわち、気流B’が開口部116cから移送管116の内部に取り込まれない状態でも、同様の効果確認試験を実施した。その結果、移送管116の内壁には凝縮水5’が発生したが、発生した凝縮水5’は、移送管116の内壁を伝って流れて、移送管116に形成された開口部116cへ入り込み、そこからフィン118の傾斜を伝って移送管116の外部へと流れ出た。したがって、ヘッド加熱部112よりもフィラメント移送方向上流側の移送管116の部分に、移送管部分の内壁を伝って流れる水を移送管116の外部へ流出させるための開口部116cを形成することで、移送管116の内部に気流が発生しない状態でも、上述した不具合を抑制することが可能である。
Further, in the first modification, the state where the air flow B ′ by the fan of the in-device cooling device 3 is not directed to the
〔変形例2〕
次に、上述した実施形態における水分排出部140の他の変形例(以下、本変形例を「変形例2」という。)について説明する。
図16は、本変形例2における水分排出部140の構成を示す模式図である。
本変形例2においては、造形ヘッド110の移送管116の一部、具体的には、ヘッド加熱部112よりもフィラメント移送方向上流側の移送管部分が、通気性部材としての多孔体部材である金属多孔体119で形成されている。金属多孔体119は、チャンバー220の外部(チャンバー220の上壁側外部)に露出するように配置されている。
[Modification 2]
Next, another modified example (hereinafter, this modified example is referred to as “modified example 2”) of the moisture discharging unit 140 in the above-described embodiment will be described.
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a configuration of the moisture discharging unit 140 according to the second modification.
In the second modification, a part of the
本変形例2において、金属多孔体119が露出したチャンバー220の外部には、装置内冷却装置3のファンによって気流B’が生じており、その気流B’が金属多孔体119に向かって流れている。本変形例2では、金属多孔体119を通じて気流B’を移送管116の内部に取り込むことで、移送管116内の気体を移送管116の外部へ排出させる気流Bを移送管116内に発生させる。
In the second modification, an air flow B ′ is generated by the fan of the in-device cooling device 3 outside the
本変形例2においても、上述した実施形態と同様の効果確認試験を実施したところ、10時間の造形期間中、吐出・停止の繰り返し動作(吐出停止時にフィラメント4を20mm後退させる動作を含む。)を行っても、フィラメント供給部120によりフィラメント4が送り込めなくなる事態は生じず、ノズル111からフィラメントを押し出すことができない事態も生じなかった。造形期間の後、移送管116の導入部116aの内壁面を確認したところ、水滴の付着は確認されなかった。
Also in the second modification, when the same effect confirmation test as that of the above-described embodiment was performed, the discharge / stop repeated operation (including the operation of retracting the
本発明は、上述した熱溶解積層法(FDM)に限定されるものではなく、三次元造形物を造形する際に用いる材料を導入部に導入し、移送路内を通じて移送された該材料を加熱部で加熱した後に排出部から排出する材料排出部材を備えた三次元造形装置であれば、他の造形方法で三次元造形物を造形する三次元造形装置にも適用可能である。 The present invention is not limited to the above-described hot melt laminating method (FDM), but introduces a material used when modeling a three-dimensional structure into the introduction section, and heats the material transferred through the transfer path. If it is a three-dimensional modeling apparatus provided with the material discharge | emission member discharged | emitted from a discharge part after heating in a part, it is applicable also to the three-dimensional modeling apparatus which models a three-dimensional molded item with another modeling method.
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
三次元造形物を造形する際に用いるフィラメント4等の材料を導入部116aに導入し、移送管116等の移送路内を通じて移送された該材料をヘッド加熱部112等の加熱部で加熱した後にノズル111等の排出部から排出する造形ヘッド110等の材料排出部材を備えた三次元造形装置1において、前記加熱部よりも材料移送方向上流側の移送路部分内の気体を前記移送路の外部へ排出させる気流を該移送路部分内に発生させる水分排出部140等の気流発生手段を有することを特徴とする。
材料排出部材の移送路内に水分等の液体成分が多く存在すると、その液体成分を含む気体が加熱部よりも材料移送方向上流側の移送路部分で冷却されて凝縮し、その凝縮液体によって、上述したように、造形品質の悪化、移送路内の材料詰まりなどの不具合を引き起こす。本態様によれば、気流発生手段によって発生させた気流により、材料排出部材の移送路内で凝縮液体が発生するのを予防し、あるいは、発生した凝縮液体を除去することができる。よって、材料排出部材の移送路内に存在する液体成分に起因した不具合を抑制できる。
What was demonstrated above is an example, and there exists an effect peculiar for every following aspect.
(Aspect A)
After introducing the material such as the
When there are many liquid components such as moisture in the transfer path of the material discharge member, the gas containing the liquid component is cooled and condensed in the transfer path portion on the upstream side in the material transfer direction from the heating section, and the condensed liquid As described above, problems such as deterioration in modeling quality and material clogging in the transfer path are caused. According to this aspect, it is possible to prevent the condensed liquid from being generated in the transfer path of the material discharge member due to the air flow generated by the air flow generating means, or to remove the generated condensed liquid. Therefore, the malfunction resulting from the liquid component which exists in the transfer path of a material discharge | emission member can be suppressed.
(態様B)
前記態様Aにおいて、前記気流発生手段は、前記移送路部分内で材料移送方向下流側から上流側に向かう気流を発生させることを特徴とする。
これによれば、移送路内における加熱部に近い箇所を負圧状態にして、その箇所に存在する液体成分を含んだ気体も吸い出して、気流によって移送路の外部へ排出することができる。
(Aspect B)
In the aspect A, the air flow generation means generates an air flow from the downstream side in the material transfer direction to the upstream side in the transfer path portion.
According to this, the place near the heating part in the transfer path can be brought into a negative pressure state, and the gas containing the liquid component existing at the position can be sucked out and discharged to the outside of the transfer path by the air flow.
(態様C)
前記態様Bにおいて、前記気流発生手段は、前記移送路部分のうち、前記気流を発生させない状態で該移送路部分に存在する液体成分が気化する温度以上となる部位から、前記気流を発生させることを特徴とする。
これによれば、液体成分が凝縮して液体になり得る移送路部分の全体に気流を発生させることができ、材料排出部材の移送路内に存在する液体成分をより効果的に排出することができる。
(Aspect C)
In the aspect B, the air flow generating means generates the air flow from a portion of the transfer path portion that is at a temperature equal to or higher than a temperature at which a liquid component existing in the transfer path portion is vaporized without generating the air flow. It is characterized by.
According to this, air current can be generated in the entire transfer path portion where the liquid component can condense and become liquid, and the liquid component existing in the transfer path of the material discharge member can be discharged more effectively. it can.
(態様D)
前記態様Bにおいて、前記気流発生手段は、前記移送路部分のうち、前記気流を発生させた状態で該移送路部分に存在する液体成分が気化する温度以上となる部位から、前記気流を発生させることを特徴とする。
これによれば、液体成分が凝縮して液体になり得る移送路部分の全体に気流を発生させることができ、材料排出部材の移送路内に存在する液体成分をより効果的に排出することができる。
(Aspect D)
In the aspect B, the airflow generation means generates the airflow from a portion of the transfer path portion that is at a temperature equal to or higher than a temperature at which a liquid component existing in the transfer path portion is vaporized in a state where the airflow is generated. It is characterized by that.
According to this, air current can be generated in the entire transfer path portion where the liquid component can condense and become liquid, and the liquid component existing in the transfer path of the material discharge member can be discharged more effectively. it can.
(態様E)
前記態様A〜Dのいずれかの態様において、前記気流発生手段は、前記移送路の外部気体の水分含量よりも少ない水分含量の気体を前記移送路部分内に送り込むことにより前記気流を発生させることを特徴とする。
これによれば、材料排出部材の移送路内に存在する液体成分をより効果的に排出することができる。
(Aspect E)
In any one of the aspects A to D, the airflow generation means generates the airflow by sending a gas having a moisture content smaller than the moisture content of the external gas in the transfer path into the transfer path portion. It is characterized by.
According to this, the liquid component which exists in the transfer path of a material discharge | emission member can be discharged | emitted more effectively.
(態様F)
前記態様Eにおいて、前記気流発生手段は、前記移送路の外部気体から水分をシカントローター等の水分除去手段により除去した気体を該移送路内に送り込むことを特徴とする。
これによれば、簡易な構成で、水分含量の少ない気体を移送路部分内に送り込むことができる。
(Aspect F)
In the aspect E, the airflow generation means feeds a gas obtained by removing moisture from an external gas of the transfer path by a moisture removal means such as a sicant rotor into the transfer path.
According to this, gas with a small water content can be sent into the transfer path portion with a simple configuration.
(態様G)
前記態様A〜Fのいずれかの態様において、前記移送路部分の内壁には螺旋状の溝部116bが形成されていることを特徴とする。
これによれば、移送路を移送される材料と移送路の内壁との間の隙間に螺旋状に流れる気流を発生させ、材料排出部材の移送路内に存在する液体成分をより効果的に排出することができる。
(Aspect G)
In any one of the aspects A to F, a
According to this, an airflow that flows spirally is generated in the gap between the material transferred through the transfer path and the inner wall of the transfer path, and the liquid component existing in the transfer path of the material discharge member is discharged more effectively. can do.
(態様H)
前記態様A〜Gのいずれかの態様において、前記気流発生手段は、前記移送路部分の外壁に形成された開口部116cを通じて、前記移送路の外部を流れる気流B’を該移送路部分内に取り込むことにより、前記気流Bを発生させるものであり、前記移送路の外壁には、該移送路の外部を流れる気流を前記開口部に向けて案内するフィン118等の導風部材が設けられていることを特徴とする。
これによれば、移送路の外部を流れる気流B’を利用して、移送路部分内に気流Bを発生させることができる。
(Aspect H)
In any of the above aspects A to G, the airflow generation means causes the airflow B ′ flowing outside the transfer path to enter the transfer path portion through the
According to this, the airflow B can be generated in the transfer path portion using the airflow B ′ flowing outside the transfer path.
(態様I)
前記態様A〜Gのいずれかの態様において、前記気流発生手段は、前記移送路部分の外壁を形成する金属多孔体119等の通気性部材を通じて、前記移送路の外部を流れる気流B’を該移送路部分内に取り込むことにより、前記気流Bを発生させることを特徴とする。
これによれば、移送路の外部を流れる気流B’を利用して、移送路部分内に気流Bを発生させることができる。
(Aspect I)
In any one of the above aspects A to G, the air flow generating means transmits the air flow B ′ flowing outside the transfer path through a gas-permeable member such as a
According to this, the airflow B can be generated in the transfer path portion using the airflow B ′ flowing outside the transfer path.
(態様J)
三次元造形物を造形する際に用いるフィラメント4等の材料を導入部116aに導入し、移送管116等の移送路内を通じて移送された該材料をヘッド加熱部112等の加熱部で加熱した後にノズル111等の排出部から排出する造形ヘッド110等の材料排出部材を備えた三次元造形装置1において、前記加熱部よりも材料移送方向上流側の移送路部分に存在する水分等の液体成分を前記移送路の外部へ排出する水分排出部140等の液体成分排出手段を有することを特徴とする。
材料排出部材の移送路内に水分等の液体成分が多く存在すると、その液体成分を含む気体が加熱部よりも材料移送方向上流側の移送路部分で冷却されて凝縮し、その凝縮液体によって、上述したように、造形品質の悪化、移送路内の材料詰まりなどの不具合を引き起こす。本態様によれば、液体成分排出手段により材料排出部材の移送路内の液体成分を排出できるので、材料排出部材の移送路内に存在する液体成分に起因した不具合を抑制できる。
(Aspect J)
After introducing the material such as the
When there are many liquid components such as moisture in the transfer path of the material discharge member, the gas containing the liquid component is cooled and condensed in the transfer path portion on the upstream side in the material transfer direction from the heating section, and the condensed liquid As described above, problems such as deterioration in modeling quality and material clogging in the transfer path are caused. According to this aspect, since the liquid component in the transfer path of the material discharge member can be discharged by the liquid component discharge means, problems caused by the liquid component existing in the transfer path of the material discharge member can be suppressed.
(態様K)
前記態様Jにおいて、前記液体成分排出手段は、前記移送路部分の内壁を伝って流れる液体を、前記移送路の外壁に形成した開口部116cから該移送路の外部へ流出させるものであることを特徴とする。
これによれば、材料排出部材の移送路内で凝縮液体が発生しても、その凝縮液体を除去することができる。
(Aspect K)
In the aspect J, the liquid component discharging means is configured to cause the liquid flowing along the inner wall of the transfer path portion to flow out from the
According to this, even if condensed liquid is generated in the transfer path of the material discharge member, the condensed liquid can be removed.
(態様L)
三次元造形物を造形する際に用いるフィラメント4等の材料を導入部116aに導入し、移送管116等の移送路内を通じて移送された該材料をヘッド加熱部112等の加熱部で加熱した後にノズル111等の排出部から排出する造形ヘッド110等の材料排出部材において、前記加熱部よりも材料移送方向上流側の移送路部分には、前記導入部とは別に、該移送路部分内に気流を生じさせるための空気導入口117等の気流導入口又は気流排出口が形成されていることを特徴とする。
これによれば、気流導入口を通じて気流を導入することにより移送路部分に気流を発生させ、又は、気流排出口を通じて気流を排出することにより移送路部分に気流を発生させることができる。このようにして発生させた気流により、材料排出部材の移送路内で凝縮液体が発生するのを予防し、あるいは、発生した凝縮液体を除去することができる。
(Aspect L)
After introducing the material such as the
According to this, it is possible to generate an air flow in the transfer path portion by introducing the air flow through the air flow introduction port, or to generate an air flow in the transfer path portion by discharging the air flow through the air flow discharge port. It is possible to prevent the condensed liquid from being generated in the transfer path of the material discharge member or to remove the generated condensed liquid by the air flow thus generated.
(態様M)
三次元造形物を造形する際に用いるフィラメント4等の材料を導入部116aに導入し、移送管116等の移送路内を通じて移送された該材料をヘッド加熱部112等の加熱部で加熱した後にノズル111等の排出部から排出する造形ヘッド110等の材料排出部材において、前記加熱部よりも材料移送方向上流側の移送路部分には、該移送路部分の内壁を伝って流れる液体を該移送路の外部へ流出させるための開口部116cが形成されていることを特徴とする。
これによれば、材料排出部材の移送路内で凝縮液体が発生しても、その凝縮液体を除去することができる。
(Aspect M)
After introducing the material such as the
According to this, even if condensed liquid is generated in the transfer path of the material discharge member, the condensed liquid can be removed.
1 三次元造形装置
4 フィラメント
4’ 溶融フィラメント
5 湿り空気
5’ 凝縮水
100 材料供給部
110 造形ヘッド
111 ノズル
112 ヘッド加熱部
113 ヘッド冷却部
114 断熱部
116 移送管
116a 導入部
116b 溝部
116c 開口部
117 空気導入口
118 フィン
119 金属多孔体
120 フィラメント供給部
130 ヘッド冷却装置
140 水分排出部
141 気流発生部
142 移送チューブ
200 三次元造形部
210 載置部
220 チャンバー
230 加熱部
240 ノズル清掃部
300 駆動部
310 X軸駆動機構
320 Y軸駆動機構
330 Z軸駆動機構
400 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (13)
前記加熱部よりも材料移送方向上流側の移送路部分内の気体を前記移送路の外部へ排出させる気流を該移送路部分内に発生させる気流発生手段を有することを特徴とする三次元造形装置。 In a three-dimensional modeling apparatus provided with a material discharge member that introduces a material used when modeling a three-dimensional model into the introduction unit, heats the material transferred through the transfer path in the heating unit, and then discharges the material from the discharge unit ,
A three-dimensional modeling apparatus comprising an air flow generating means for generating an air flow in the transfer path portion for discharging the gas in the transfer path portion upstream of the heating unit in the material transfer direction to the outside of the transfer path. .
前記気流発生手段は、前記移送路部分内で材料移送方向下流側から上流側に向かう気流を発生させることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1,
The three-dimensional modeling apparatus characterized in that the air flow generating means generates an air flow from the downstream side in the material transfer direction to the upstream side in the transfer path portion.
前記気流発生手段は、前記移送路部分のうち、前記気流を発生させない状態で該移送路部分に存在する液体成分が気化する温度以上となる部位から、前記気流を発生させることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 2,
The airflow generating means generates the airflow from a portion of the transfer path portion that is at a temperature equal to or higher than a temperature at which a liquid component present in the transfer path portion is vaporized without generating the airflow. Original modeling device.
前記気流発生手段は、前記移送路部分のうち、前記気流を発生させた状態で該移送路部分に存在する液体成分が気化する温度以上となる部位から、前記気流を発生させることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 2,
The airflow generating means generates the airflow from a portion of the transfer path portion that is at a temperature equal to or higher than a temperature at which a liquid component present in the transfer path portion is vaporized in a state where the airflow is generated. 3D modeling equipment.
前記気流発生手段は、前記移送路の外部気体の水分含量よりも少ない水分含量の気体を前記移送路部分内に送り込むことにより前記気流を発生させることを特徴とする三次元造形装置。 In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the air flow generating means generates the air flow by sending a gas having a moisture content smaller than a moisture content of an external gas of the transfer path into the transfer path portion.
前記気流発生手段は、前記移送路の外部気体から水分を水分除去手段により除去した気体を該移送路内に送り込むことを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 5,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the air flow generation means sends a gas obtained by removing moisture from an external gas of the transfer path by a moisture removing means into the transfer path.
前記移送路部分の内壁には螺旋状の溝部が形成されていることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A three-dimensional modeling apparatus, wherein a spiral groove is formed on an inner wall of the transfer path portion.
前記気流発生手段は、前記移送路部分の外壁に形成された開口部を通じて、前記移送路の外部を流れる気流を該移送路部分内に取り込むことにより、前記気流を発生させるものであり、
前記移送路の外壁には、該移送路の外部を流れる気流を前記開口部に向けて案内する導風部材が設けられていることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The air flow generation means generates the air flow by taking in the air flow flowing outside the transfer path into the transfer path part through an opening formed in the outer wall of the transfer path part.
The three-dimensional modeling apparatus, wherein an outer wall of the transfer path is provided with an air guide member that guides an airflow flowing outside the transfer path toward the opening.
前記気流発生手段は、前記移送路部分の外壁を形成する通気性部材を通じて、前記移送路の外部を流れる気流を該移送路部分内に取り込むことにより、前記気流を発生させることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The airflow generation means generates the airflow by taking in an airflow flowing outside the transfer path into the transfer path part through a breathable member that forms an outer wall of the transfer path part. Original modeling device.
前記加熱部よりも材料移送方向上流側の移送路部分に存在する液体成分を前記移送路の外部へ排出する液体成分排出手段を有することを特徴とする三次元造形装置。 In a three-dimensional modeling apparatus provided with a material discharge member that introduces a material used when modeling a three-dimensional model into the introduction unit, heats the material transferred through the transfer path in the heating unit, and then discharges the material from the discharge unit ,
A three-dimensional modeling apparatus comprising liquid component discharge means for discharging a liquid component existing in a transfer path portion upstream of the heating unit in the material transfer direction to the outside of the transfer path.
前記液体成分排出手段は、前記移送路部分の内壁を伝って流れる液体を、前記移送路の外壁に形成した開口部から該移送路の外部へ流出させるものであることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 10,
The three-dimensional modeling characterized in that the liquid component discharging means causes the liquid flowing along the inner wall of the transfer path portion to flow out from the opening formed in the outer wall of the transfer path to the outside of the transfer path. apparatus.
前記加熱部よりも材料移送方向上流側の移送路部分には、前記導入部とは別に、該移送路部分内に気流を生じさせるための気流導入口又は気流排出口が形成されていることを特徴とする材料排出部材。 In the material discharge member that introduces the material used when modeling the three-dimensional structure into the introduction part, and discharges the material transferred through the transfer path from the discharge part after being heated by the heating part,
In addition to the introduction part, an airflow inlet or an airflow outlet for generating an airflow is formed in the transfer path part upstream of the heating part in the material transfer direction. Characteristic material discharge member.
前記加熱部よりも材料移送方向上流側の移送路部分には、該移送路部分の内壁を伝って流れる液体を該移送路の外部へ流出させるための開口部が形成されていることを特徴とする材料排出部材。 In the material discharge member that introduces the material used when modeling the three-dimensional structure into the introduction part, and discharges the material transferred through the transfer path from the discharge part after being heated by the heating part,
An opening for allowing the liquid flowing along the inner wall of the transfer path portion to flow out of the transfer path is formed in the transfer path portion upstream of the heating unit in the material transfer direction. Material discharging member.
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