(57)【要約】【課題】三次元造形物の焼結性向上。【解決手段】造粒粉Ｍの層Ｒが積層されるテーブル１０と、テーブル１０上の造粒粉Ｍを所定の厚みの層Ｒにする層形成部１７と、層Ｒにおける三次元造形物Ｏの形成領域Ｓｆの造粒粉Ｍが潰されるように、層Ｒを圧縮可能な圧縮部１７と、層Ｒにおける形成領域Ｓｆにおいて、三次元造形物Ｏの表面領域Ｏｆに該当する領域にのみバインダーを付与して三次元造形物Ｏの形状を形作るバインダー付与部７と、を備える三次元造形物の製造装置１。【選択図】図１
2020066142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造粒粉の層が積層されるテーブルと、
前記テーブル上の前記造粒粉を所定の厚みの層にする層形成部と、
前記層における三次元造形物の形成領域の前記造粒粉が潰されるように、前記層を圧縮可能な圧縮部と、
前記層における前記形成領域において、前記三次元造形物の表面領域に該当しない領域にバインダーを付与しないとともに前記三次元造形物の表面領域に該当する領域にバインダーを付与して前記三次元造形物の形状を形作るバインダー付与部と、
を備えることを特徴とする三次元造形物の製造装置。
【請求項２】
造粒粉の層が積層されるテーブル上で前記造粒粉を所定の厚みの層にする層形成工程と、
前記層における三次元造形物の形成領域の前記造粒粉が潰されるように、前記層を圧縮する圧縮工程と、
前記層における前記形成領域において、前記三次元造形物の表面領域に該当しない領域にバインダーを付与しないとともに前記三次元造形物の表面領域に該当する領域にバインダーを付与して前記三次元造形物の形状を形作るバインダー付与工程と、
前記バインダー付与工程で形作られた前記三次元造形物の焼結工程と、
を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記圧縮工程では、前記層のうちの前記三次元造形物が形成されない非形成領域における前記造粒粉が潰されないように前記層を圧縮し、
前記非形成領域における前記造粒粉を回収する回収工程を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記層形成工程では、頂部の位置が同じ高さの相対する壁部に挟まれた前記テーブルを前記頂部の位置から第１距離下がった第１位置に下げ、前記テーブルと平行に移動可能なローラーを少なくとも前記頂部のうちの一方から他方まで移動させることで、前記第１距離の厚みの層を形成し、
前記圧縮工程では、前記ローラーを前記頂部の位置から第２距離下げて前記形成領域の範囲を前記テーブルと平行に移動させる、或いは、前記テーブルを前記第１位置から第２距離上がった第２位置に上げて前記ローラーを前記形成領域の範囲を前記テーブルと平行に移動させる、ことで前記形成領域を圧縮し、
前記回収工程では、前記テーブルを前記第２位置に配置させ、前記ローラーを少なくとも前記頂部のうちの一方から他方まで移動させることで、前記非形成領域における前記造粒粉を回収することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記バインダー付与工程は、前記層における前記形成領域と前記非形成領域との間にバインダーを付与して壁を形成することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記造粒粉は、ポリビニルアルコールを含んでいることを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項７】
請求項２から６のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記バインダー付与工程で付与されるバインダーは、ポリビニルアルコールを含んでいることを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形物の製造装置及び三次元造形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、テーブルに三次元造形物の構成材料の層を積層して三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法がある。  
例えば、特許文献１には、粒状金属構成材料の層を積層し、未結合のままである第２の領域を取り囲む第１の領域にバインダーを堆積させることで第１の領域を選択的に結合させる三次元造形物の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１８−５０８６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるように、三次元造形物の表面領域に該当する領域にのみバインダーを付与して三次元造形物の形状を形作る従来の三次元造形物の製造方法においては、使用する構成材料の種類によっては、焼結密度が低くなり、焼結性が低下する場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の三次元造形物の製造装置は、造粒粉の層が積層されるテーブルと、前記テーブル上の前記造粒粉を所定の厚みの層にする層形成部と、前記層における前記三次元造形物の形成領域の前記造粒粉が潰されるように、前記層を圧縮可能な圧縮部と、前記層における前記形成領域において、前記三次元造形物の表面領域に該当しない領域にバインダーを付与しないとともに前記三次元造形物の表面領域に該当する領域にバインダーを付与して前記三次元造形物の形状を形作るバインダー付与部と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造装置の構成を表す概略構成図。
【図２】本発明の一実施例に係る三次元属造形物の製造装置を用いて行う三次元属造形物の製造方法のフローチャート。
【図３】三次元属造形物の製造方法を実行している際における層形成工程時の三次元造形物の製造装置の状態を表す概略側面断面図。
【図４】三次元属造形物の製造方法を実行している際における圧縮工程時の三次元造形物の製造装置の状態を表す概略側面断面図。
【図５】三次元属造形物の製造方法を実行している際における回収工程時の三次元造形物の製造装置の状態を表す概略側面断面図。
【図６】三次元属造形物の製造方法を実行し、層の積層が完了した際の三次元造形物の製造装置の状態を表す概略側面断面図。
【図７】三次元属造形物の製造方法を実行し、層の積層が完了した際の三次元造形物の製造装置の状態を表す概略平面断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
最初に、本発明について概略的に説明する。  
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装置は、造粒粉の層が積層されるテーブルと、前記テーブル上の前記造粒粉を所定の厚みの層にする層形成部と、前記層における前記三次元造形物の形成領域の前記造粒粉が潰されるように、前記層を圧縮可能な圧縮部と、前記層における前記形成領域において、前記三次元造形物の表面領域に該当しない領域にバインダーを付与しないとともに前記三次元造形物の表面領域に該当する領域にバインダーを付与して前記三次元造形物の形状を形作るバインダー付与部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本態様によれば、三次元造形物の表面領域に該当する領域にのみバインダーを付与して三次元造形物の形状を形作ることで三次元造形物を焼結する際に三次元造形物の内部にバインダーの構成成分が多く残るということを抑制できる。また、造粒粉は細かい粒子を有し嵩高く形成されているので、このように嵩高い造粒粉を用いることで層形成を簡単に行えるとともに、このように細かい粒子を有する造粒粉を用いることで三次元造形物を焼結する際の焼結性を向上できる。焼結性は粗い粒子を用いた場合よりも細かい粒子を用いた場合の方が向上するためである。
【０００９】
本発明の第２の態様の三次元造形物の製造方法は、造粒粉の層が積層されるテーブル上で前記造粒粉を所定の厚みの層にする層形成工程と、前記層おける前記三次元造形物の形成領域の前記造粒粉が潰されるように、前記層を圧縮する圧縮工程と、前記層における前記形成領域において、前記三次元造形物の表面領域に該当しない領域にバインダーを付与しないとともに前記三次元造形物の表面領域に該当する領域にバインダーを付与して前記三次元造形物の形状を形作るバインダー付与工程と、前記バインダー付与工程で形作られた前記三次元造形物の焼結工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本態様によれば、三次元造形物の表面領域に該当する領域にのみバインダーを付与して三次元造形物の形状を形作ることで三次元造形物を焼結する際に三次元造形物の内部にバインダーの構成成分が多く残るということを抑制できる。また、造粒粉は細かい粒子を有し嵩高く形成されているので、このように嵩高い造粒粉を用いることで層形成を簡単に行えるとともに、このように細かい粒子を有する造粒粉を用いることで三次元造形物を焼結する際の焼結性を向上できる。焼結性は粗い粒子を用いた場合よりも細かい粒子を用いた場合の方が向上するためである。
【００１１】
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２の態様において、前記圧縮工程では、前記層のうちの前記三次元造形物が形成されない非形成領域における前記造粒粉が潰されないように前記層を圧縮し、前記非形成領域における前記造粒粉を回収する回収工程を有することを特徴とする。
【００１２】
本態様によれば、非形成領域における造粒粉が潰されないように層を圧縮し、非形成領域における造粒粉を回収する回収工程を有するので、リユースすることができる造粒粉を回収することができる。
【００１３】
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３の態様において、前記層形成工程では、頂部の位置が同じ高さの相対する壁部に挟まれた前記テーブルを前記頂部の位置から第１距離下がった第１位置に下げ、前記テーブルと平行に移動可能なローラーを少なくとも前記頂部のうちの一方から他方まで移動させることで、前記第１距離の厚みの層を形成し、前記圧縮工程では、前記ローラーを前記頂部の位置から第２距離下げて前記形成領域の範囲を前記テーブルと平行に移動させる、或いは、前記テーブルを前記第１位置から第２距離上がった第２位置に上げて前記ローラーを前記形成領域の範囲を前記テーブルと平行に移動させる、ことで前記形成領域を圧縮し、前記回収工程では、前記テーブルを前記第２位置に配置させ、前記ローラーを少なくとも前記頂部のうちの一方から他方まで移動させることで、前記非形成領域における前記造粒粉を回収することを特徴とする。
【００１４】
本態様によれば、上下移動が可能なテーブルと平行に移動可能なローラーと言う簡単な組み合わせで、三次元造形物を圧密化でき、効率的に造粒粉をリユースすることができる。
【００１５】
本発明の第５の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第３または第４の態様において、前記バインダー付与工程は、前記層における前記形成領域と前記非形成領域との間にバインダーを付与して壁を形成することを特徴とする。
【００１６】
本態様によれば、形成領域と非形成領域との間に壁を形成するので、形成領域を圧縮することに伴って圧縮に伴う力が非形成領域に伝わって非形成領域における造粒粉が潰れてしまうことを抑制できる。このため、非形成領域における造粒粉が潰れて造粒粉の回収効率が低下することを抑制できる。
【００１７】
本発明の第６の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第２から第５のいずれか１つの態様において、前記造粒粉は、ポリビニルアルコールを含んでいることを特徴とする。
【００１８】
本態様によれば、造粒粉はポリビニルアルコールを含んでいるので、圧縮工程における押圧などによって潰れやすく、潰したときに粉塵などが舞うことを抑制できる。
【００１９】
本発明の第７の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第２から第６のいずれか１つの態様において、前記バインダー付与工程で付与されるバインダーは、ポリビニルアルコールを含んでいることを特徴とする。
【００２０】
本態様によれば、ポリビニルアルコールを使用することでバインダー付与工程を簡単かつ安価に実行できる。
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。  
最初に、本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造装置１の概要について図１を参照して説明する。  
ここで、図中のＸ方向は水平方向であり、Ｙ方向は水平方向であるとともにＸ方向と直交する方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。
【００２２】
本実施例の三次元造形物の製造装置１は、ＰＣ２と接続され該ＰＣ２から造形データを入力する制御部３を備えている。また、頂部１２ａの位置が同じ高さの相対する壁部１２に挟まれたテーブル１０と、三次元造形物Ｏの構成材料としての造粒粉Ｍを頂部１２ａ上、又はテーブル１０上に供給する供給部１６と、所定の位置に配置されたテーブル１０に供給された造粒粉Ｍを均すことで所定の厚みの造粒粉Ｍの層Ｒを形成するローラー１７と、層Ｒにおける三次元造形物Ｏの形成領域Ｓｆにバインダーを含む流体Ｉを吐出して三次元造形物Ｏの形状を形作る吐出部７と、を備えている。ここで、造粒粉Ｍを頂部１２ａ上に供給する場合は、ローラー１７を用いて頂部１２ａ上に供給された造粒粉Ｍを頂部１２ａ上からテーブル１０上に移動させることを伴いながら層Ｒを形成する。また、壁部１２のＸ方向における一方側端部には、三次元造形物Ｏの形成に使用しなかった造粒粉Ｍを回収可能な回収部８が設けられている。
【００２３】
ここで、テーブル１０は、制御部３に接続されたテーブル駆動部１１により、積層方向であるＺ方向に沿って移動可能に構成されている。また、供給部１６は、制御部３に接続されており、Ｚ方向と交差する水平方向に移動可能に構成されている。また、ローラー１７は、Ｙ方向に延設される構成であり、制御部３に接続されており、Ｘ方向に延びるガイドレール２３に沿ってＸ方向に沿って移動可能に構成されている。また、ガイドレール２３は、Ｚ方向に沿って移動可能に構成されており、ガイドレール２３がこのような構成となっていることで、ガイドレール２３の移動に伴ってローラー１７もＺ方向に沿って移動可能である。
【００２４】
本実施例の三次元造形物の製造装置１は、このような構成により、層Ｒを積層して三次元造形物Ｏを製造する三次元造形物の製造装置である。また、ローラー１７は、一方側の頂部１２ａから他方側の頂部１２ａに向かってＸ方向に沿って移動することで頂部１２ａ上、又はテーブル１０に載置された造粒粉Ｍを所定の厚みに均す層形成部として役割のほか、層Ｒのうちの少なくとも三次元造形物Ｏの形成領域Ｓｆを圧縮可能な圧縮部としての役割をする。ただし、例えば層形成部をスキージーなどで構成して圧縮部をローラーなどで構成するなど、層形成部と圧縮部とを別々に構成してもよい。
【００２５】
ここで一旦まとめると、本実施例の三次元造形物の製造装置１は、造粒粉Ｍの供給部１６と、供給部１６から供給される造粒粉Ｍを載置するテーブル１０とを備えている。また、テーブル１０に載置された造粒粉Ｍを所定の厚みの層Ｒにする層形成部としての役割をするとともに、層Ｒにおける三次元造形物Ｏの形成領域Ｓｆを圧縮可能な圧縮部としての役割をするローラー１７を備えている。また、層Ｒにおける形成領域Ｓｆにバインダーを付与して三次元造形物Ｏの形状を形作るバインダー付与部としての吐出部７を備えている。ここで、上記のように、供給部１６からの造粒粉Ｍの供給先はテーブル１０上でもよいし、頂部１２ａ上でもよい。
【００２６】
ここで、図１で表されるように、吐出部７は、制御部３の制御により、層Ｒにおける形成領域Ｓｆにおいて、三次元造形物Ｏの表面領域Ｏｆに該当しない領域にバインダーを付与しないとともに三次元造形物Ｏの表面領域Ｏｆに該当する領域にバインダーを付与して、すなわち、三次元造形物Ｏの表面領域Ｏｆに該当する領域にのみバインダーを付与して、三次元造形物Ｏの外形形状を形作ることが可能な構成になっている。なお、吐出部７によりバインダーが付与されて形作られた三次元造形物Ｏは、外部の焼結装置などで焼結することができる。
【００２７】
本実施例の三次元造形物の製造装置１は、三次元造形物Ｏの表面領域Ｏｆに該当する領域にのみバインダーを付与して三次元造形物Ｏの形状を形作ることで三次元造形物Ｏを焼結する際に三次元造形物Ｏの内部にバインダーの構成成分が多く残るということを抑制できる構成になっている。また、造粒粉Ｍは細かい粒子を有し嵩高く形成されているので、このように嵩高い造粒粉Ｍを用いることで層形成を簡単に行えるとともに、このように細かい粒子を有する造粒粉Ｍを用いることで三次元造形物Ｏを焼結する際の焼結性を向上できる。焼結性は粗い粒子を用いた場合よりも細かい粒子を用いた場合の方が向上するためである。さらに、嵩高い造粒粉Ｍを用いて簡単に層形成を行った後に該造粒粉Ｍを潰して三次元造形物Ｏを形作るので、三次元造形物Ｏに空隙が生じることも抑制できる。
【００２８】
なお、本実施例の三次元造形物の製造装置１は、焼結装置を備えていないため、焼結を行う際は外部の焼結装置などで焼結することが必要である。別の表現をすると、本実施例の三次元造形物の製造装置１は、外部の焼結装置とともに、三次元造形物の製造システムを形成している。しかしながら、吐出部７によりバインダーが付与されて形作られた三次元造形物Ｏを焼結可能な焼結部を備える構成の三次元造形物の製造装置としてもよいことは言うまでもない。
【００２９】
図２から図７を用いて詳細は後述するが、本実施例の三次元造形物の製造装置１における制御部３は、層Ｒのうちの三次元造形物Ｏの形成領域Ｓｆにおける造粒粉Ｍが潰され、層Ｒのうちの三次元造形物Ｏが形成されない非形成領域Ｓｎにおける造粒粉Ｍが潰されないように圧縮部としてのローラー１７を制御することが可能に構成されている。
【００３０】
造粒粉Ｍは、金属やセラミックなどの複数の微粒子をポリビニルアルコールなどのバインダーで纏めることで形成され、押圧などによって潰れやすく、潰したときなどに粉塵などが舞う虞が少なく、嵩高い粒子である。造粒粉Ｍとしては、特に限定はないが、例えば、１ＭＰａ以下の加重で潰すことができ、平均粒径５μｍ程度の複数の金属微粒子により直径５０μｍの略球形の粒状に加工されたものを好ましく使用することができる。本実施例の三次元造形物の製造装置１は、このように嵩高い造粒粉Ｍを用いることで、複数の微粒子を用いて層形成する際に発生する層厚の不均一や、膜厚方向の密度の不均一を抑制することができる。また、複数の微粒子の飛散なども抑制でき層Ｒを安定して形成できる。また、形成領域Ｓｆにおける造粒粉Ｍが潰され、非形成領域Ｓｎにおける造粒粉Ｍが潰されないように、層Ｒを圧縮するので、形成領域Ｓｆにおける造粒粉Ｍが潰されることで三次元造形物Ｏを細かい粒子で圧密化でき、非形成領域Ｓｎにおける造粒粉Ｍが潰されないことで該非形成領域Ｓｎの造粒粉Ｍをリユースすることができる。ここで潰されるとは、押圧することにより平面的に潰されることであり、粒状に加工された造粒粉Ｍが圧縮されることによって扁平形状になり、扁平形状になった複数の造粒粉Ｍ同士が連続的に繋がった層の状態となることである。
【００３１】
また、上記のように本実施例の三次元造形物の製造装置１は、回収部８を備えており、非形成領域Ｓｎにおける造粒粉Ｍなど、三次元造形物Ｏの形成に使用せず、三次元造形物の製造に伴い潰されなかった造粒粉Ｍを回収することが可能に構成されている。このため、本実施例の三次元造形物の製造装置１は、非形成領域Ｓｎにおける造粒粉Ｍなどそのままリユース可能な造粒粉Ｍを回収できるので、リユースすることができる造粒粉Ｍを簡単に回収することができる構成になっている。なお、本実施例の回収部８は、図１で表されるように着脱可能な篩８ａを備えており、造粒粉Ｍの粒径よりも細かい孔を有する該篩８ａを取り付けることで、潰された造粒粉Ｍと潰されなかった造粒粉Ｍとを簡単に区分けできる構成になっている。
【００３２】
次に、本実施例の三次元造形物の製造装置１を用いて行う三次元造形物の製造方法、すなわち、制御部３の具体的な制御について、図２のフローチャート、並びに、図３から図７を用いて説明する。なお、図３から図７では、篩８ａを取り外した状態を表している。
【００３３】
本実施例の三次元造形物の製造方法においては、最初に、図２のフローチャートで表されるように、ステップＳ１１０で、製造する三次元造形物Ｏの造形データを入力する。三次元造形物Ｏの造形データの入力元に特に限定はないが、ＰＣ２などを用いて造形データを三次元造形物の製造装置１に入力できる。
【００３４】
次に、ステップＳ１２０で、三次元造形物Ｏの構成材料である造粒粉Ｍを供給部１６から供給することで構成材料の供給を開始する。
【００３５】
次に、ステップＳ１３０で、供給部１６から供給される造粒粉Ｍをテーブル１０に載置する。なお、本ステップを実行する際、テーブル１０は所望の厚みの層Ｒが形成できるように、Ｚ方向における所望の位置である第１位置に高さ調整される。具体的には、本実施例においては、テーブル１０における造粒粉Ｍの載置面から壁部１２の頂部１２ａまでの高さは１００μｍである。
【００３６】
次に、ステップＳ１４０で、図３の矢印で表されるようにローラー１７を一方側の頂部１２ａから他方側の頂部１２ａに向かってＸ方向に沿って移動することで、図３で表されるように、テーブル１０に載置された造粒粉Ｍを所定の厚みに均す。本ステップＳ１４０は、層Ｒを所定の厚みにする層形成工程に対応する。さらに、本ステップＳ１４０は、三次元造形物Ｏの形成に不要な造粒粉Ｍを回収部８に回収する回収工程にも対応する。なお、本ステップＳ１４０により回収された造粒粉Ｍは圧縮されておらず、そのままリユースが可能である。なお、頂部１２ａ上に載置された造粒粉Ｍを所定の厚みに均してもよい。
【００３７】
次に、ステップＳ１５０で、図４で表されるように、ローラー１７のＺ方向における位置を下げ、ローラー１７をＸ方向に沿って三次元造形物Ｏの形成領域Ｓｆを往復移動させることで、層Ｒにおける形成領域Ｓｆを圧縮する。ここで、具体的には、本実施例においては、ローラー１７を下げる距離は５０μｍである。なお、本実施例では、層Ｒにおける形成領域Ｓｆを圧縮するために、ローラー１７のＺ方向における位置を下げたが、ローラー１７のＺ方向における位置を下げる代わりにテーブル１０のＺ方向における位置を第１位置よりも５０μｍ高い第２位置に上げてもよい。
【００３８】
次に、ステップＳ１６０で、図５で表されるように、テーブル１０のＺ方向における位置を第２位置に上げ、ローラー１７をＸ方向に沿って移動させることで、三次元造形物Ｏが形成されない非形成領域Ｓｎに載置されていた造粒粉Ｍを回収部８に回収する。ここで、具体的には、本実施例においては、テーブル１０を上げる距離は５０μｍである。すなわち、層Ｒの厚みは、形成領域Ｓｆ及び非形成領域Ｓｎ共に、５０μｍとなり、形成領域Ｓｆは圧縮された造粒粉Ｍがテーブル１０に載置されており、非形成領域Ｓｎは圧縮されていない造粒粉Ｍがテーブル１０に載置されている状態となっている。
【００３９】
次に、ステップＳ１７０で、ステップＳ１１０で入力した造形データに基づく三次元造形物Ｏの形状を形作る位置、並びに、形成領域Ｓｆと非形成領域Ｓｎとの境界位置に、吐出部７からバインダーを含む流体Ｉを吐出する。ここで、本ステップＳ１７０においては、三次元造形物Ｏの形状を形作る位置として、層Ｒにおける形成領域Ｓｆにおいて、三次元造形物Ｏの表面領域Ｏｆに該当する領域にのみバインダーを付与して三次元造形物Ｏの形状を形作る。
【００４０】
そして、ステップＳ１９０により、ステップＳ１１０で入力した造形データに基づく層Ｒの形成が終了したかどうかを判断する。層Ｒの形成が終了していないと判断した場合、すなわち、さらに層Ｒを積層すると判断した場合は、ステップＳ１２０に戻り、次の層Ｒを形成する。一方、層Ｒの形成が終了したと判断した場合、ステップＳ２００に進む。図６は、ステップＳ１２０からステップＳ１９０を５回繰り返した状態を表している。図６で表されるように、テーブル１０上に形成される三次元造形物Ｏは、該三次元造形物Ｏの表面領域Ｏｆに該当する領域にのみバインダーが付与されて形作られる。
【００４１】
ステップＳ２００では、ステップＳ１２０からステップＳ１９０を所望の回数繰り返して形成された、例えば図６で表されるような三次元造形物Ｏのグリーン体を焼結装置などで焼結する。そして、本ステップの終了に伴い、本実施例の三次元造形物の製造方法を終了する。
【００４２】
上記のように、本実施例の三次元造形物の製造方法は、ステップＳ１２０に対応する造粒粉Ｍの供給工程と、ステップＳ１３０に対応し、供給工程で供給される造粒粉Ｍをテーブル１０に載置する載置工程と、ステップＳ１４０に対応し、テーブル１０に載置された造粒粉Ｍを所定の厚みの層Ｒにする層形成工程と、ステップＳ１５０に対応し、層Ｒにおける三次元造形物Ｏの形成領域Ｓｆの造粒粉Ｍが潰されるように、層Ｒを圧縮する圧縮工程と、ステップＳ１７０に対応し、層Ｒにおける形成領域Ｓｆにおいて、三次元造形物Ｏの表面領域Ｏｆに該当しない領域にバインダーを付与しないとともに三次元造形物Ｏの表面領域Ｏｆに該当する領域にバインダーを付与して、すなわち、三次元造形物Ｏの表面領域Ｏｆに該当する領域にのみバインダーを付与して、三次元造形物の形状を形作るバインダー付与工程と、ステップＳ２００に対応する、バインダー付与工程で形作られた三次元造形物の焼結工程と、を有する。
【００４３】
本実施例の三次元造形物の製造方法を実行することで、三次元造形物Ｏの表面領域Ｏｆに該当する領域にのみバインダーを付与して三次元造形物Ｏの形状を形作ることで三次元造形物Ｏを焼結する際に三次元造形物Ｏの内部にバインダーの構成成分が多く残るということを抑制できる。また、造粒粉Ｍは細かい粒子を有し嵩高く形成されているので、このように嵩高い造粒粉Ｍを用いることで層形成を簡単に行えるとともに、このように細かい粒子を有する造粒粉Ｍを用いることで三次元造形物Ｏを焼結する際の焼結性を向上できる。焼結性は粗い粒子を用いた場合よりも細かい粒子を用いた場合の方が向上するためである。さらに、嵩高い造粒粉Ｍを用いて簡単に層形成を行った後に該造粒粉Ｍを潰して三次元造形物Ｏを形作るので、三次元造形物Ｏに空隙が生じることも抑制できる。
【００４４】
また、本実施例の三次元造形物の製造方法における圧縮工程では、層Ｒのうちの三次元造形物Ｏが形成されない非形成領域Ｓｎにおける造粒粉Ｍが潰されないように層Ｒを圧縮し、非形成領域Ｓｎにおける造粒粉Ｍを回収する回収工程を有する。このため、リユースすることができる造粒粉Ｍを回収して再利用することができる。
【００４５】
なお、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、ステップＳ１２０の層形成工程では、頂部１２ａの位置が同じ高さの相対する壁部１２に挟まれたテーブル１０を頂部１２ａの位置から第１距離である１００μｍ下がった第１位置に下げ、テーブル１０と平行に移動可能なローラー１７を少なくとも頂部１２ａのうちの一方から他方まで移動させることで、第１距離に対応する厚み、すなわち、１００μｍの厚みの層Ｒを形成する。そして、ステップＳ１５０の圧縮工程では、テーブル１０のＺ方向の位置を変えずにローラー１７を頂部１２ａの位置から第２距離である５０μｍ下げて形成領域Ｓｆの範囲をテーブル１０と平行に移動させることで形成領域Ｓｆを圧縮する。なお、圧縮工程では、ローラー１７のＺ方向の位置を変えずにテーブル１０を第１位置から第２距離上がった第２位置に上げてローラー１７を形成領域Ｓｆの範囲をテーブル１０と平行に移動させてもよい。そして、ステップＳ１６０の回収工程では、テーブル１０を第１位置から５０μｍ上げた第２位置に配置させ、ローラー１７を少なくとも頂部１２ａのうちの一方から他方まで移動させることで、非形成領域Ｓｎにおける造粒粉Ｍを回収する。すなわち、本実施例の三次元造形物の製造方法を実行することで、上下移動が可能なテーブル１０と平行に移動可能なローラー１７と言う簡単な組み合わせで、三次元造形物Ｏを圧密化でき、効率的に造粒粉Ｍをリユースすることができる。ここで「平行」とは、厳密な意味での平行に限定されず、実質的に概ね平行であればよい意味である。
【００４６】
また、本実施例の三次元造形物の製造方法は、図６及び図７で表されるように、ステップＳ１７０の加工工程では、層Ｒにおける形成領域Ｓｆと非形成領域Ｓｎとの間に壁Ｗを形成する。このため、形成領域Ｓｆを圧縮することに伴って圧縮に伴う力が非形成領域Ｓｎに伝わって非形成領域Ｓｎにおける造粒粉Ｍが潰れてしまうことを抑制できる。このため、非形成領域Ｓｎにおける造粒粉Ｍが潰れて造粒粉の回収効率が低下することを抑制できる。なお、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、圧縮工程後に加工工程で壁Ｗを形成するので、積層された下層の層Ｒにおいて非形成領域Ｓｎにおける造粒粉Ｍが潰れてしまうことを抑制できる方法となっている。ただし、積層中の層Ｒにおいて非形成領域Ｓｎにおける造粒粉Ｍが潰れてしまうことを抑制するため、圧縮工程前に壁Ｗを形成するようにしてもよい。
【００４７】
なお、上記のように、本実施例の三次元造形物の製造方法で使用される造粒粉Ｍは、金属粒子を纏めるバインダーとしてポリビニルアルコールを含んでいるが、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、バインダー付与工程で付与されるバインダーも、ポリビニルアルコールを含んでいる。ポリビニルアルコールを使用することでバインダー付与工程を簡単かつ安価に実行できる。
【００４８】
また、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、使用する造粒粉Ｍとして、金属粒子とバインダーとを含むものを好ましく用いることができる。バインダーとしては、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタールのほか、例えば、無機系のベントナイトや、天然有機系の廃糖蜜、リグニンスルホン酸塩、でん粉、こんにゃく飛粉及びアルギン酸ナトリウムや、合成有機系のカルボキシメチルセルロース及びポリアクリルアミドなどを好ましく用いることができる。また、上記のバインダーをバインダー付与工程で付与されるバインダーとして使用することもできる。
【００４９】
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。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。
【符号の説明】
【００５０】
１…三次元造形物の製造装置、２…ＰＣ、３…制御部、
７…吐出部（バインダー付与部）、８…回収部、８ａ…篩、１０…テーブル、
１１…テーブル駆動部、１２…壁部、１２ａ…頂部、１６…供給部、
１７…ローラー（層形成部、圧縮部）、２３…ガイドレール、
Ｉ…バインダーを含む流体、Ｍ…造粒粉、Ｏ…三次元造形物、Ｒ…層、
Ｓｆ…形成領域、Ｓｎ…非形成領域、Ｗ…壁
【図１】
2020066142.tif 000003
【図２】
2020066142.tif 000004
【図３】
2020066142.tif 000005
【図４】
2020066142.tif 000006
【図５】
2020066142.tif 000007
【図６】
2020066142.tif 000008
【図７】
2020066142.tif 000009