(57)【要約】【課題】機能的な確認・評価が可能な三次元の物体を効率的に造型すること。【解決手段】三次元の物体を構成する材料を供給するヘッド１０１と、材料によって造型される物体を載置する載置台１０２と、ヘッド１０１および載置台１０２の少なくともいずれかをＸＹ軸方向へ駆動し、ヘッド１０１および載置台１０２の少なくともいずれかをＺ軸方向へ駆動するとともに、ヘッド１０１における材料の供給を制御する制御部１０５とを備えた三次元物体装置のヘッド１０１が、異なる種類の材料を射出する少なくとも３つのノズル２１１，２２１，２３１を有する。また、１本または複数本の、プラスチック材料にナノ材料を混合・分散させ、糸状にした第１の材料と、１本または複数本の、プラスチック材料または前記プラスチック材料とは異なる材質のプラスチック材料を糸状にした第２の材料と、を束ねた材料を用いる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元の物体を造型する三次元造型装置において、
前記三次元の物体を構成する材料を供給するヘッドと、
前記材料によって造型される物体を載置する載置手段と、
前記ヘッドおよび前記載置手段の少なくともいずれかをＸＹ軸方向へ駆動する第１の駆動手段と、
前記ヘッドおよび前記載置手段の少なくともいずれかをＺ軸方向へ駆動する第２の駆動手段と、
前記第１および第２の駆動手段における前記ヘッドおよび前記載置手段の少なくともいずれかの駆動を制御するとともに、前記ヘッドにおける材料の供給を制御する制御手段と、
を備え、
前記ヘッドは、異なる種類の材料を射出する少なくとも３つのノズルを有することを特徴とする三次元造型装置。
【請求項２】
前記ノズルの少なくとも一つは造型試料用であり、かつ、前記ノズルの少なくとも一つは前記造型試料とは別の造型新材料用であることを特徴とする請求項１に記載の三次元造型装置。
【請求項３】
前記造型新材料は、ナノ材料を含むものであることを特徴とする請求項２に記載の三次元造型装置。
【請求項４】
前記造型新材料は、プラスチック材料に前記ナノ材料を混合・分散させたものであることを特徴とする請求項３に記載の三次元造型装置。
【請求項５】
前記造型新材料は、１本または複数本の、前記プラスチック材料に前記ナノ材料を混合・分散させ、糸状にした第１の材料と、１本または複数本の、前記プラスチック材料または前記プラスチック材料とは異なる材質のプラスチック材料を糸状にした第２の材料と、を束ねたものであることを特徴とする請求項４に記載の三次元造型装置。
【請求項６】
前記造型新材料は、１本または複数本の前記第１の材料と、１本または複数本の前記第２の材料と、を縒り合わせて束ねたものであることを特徴とする請求項５に記載の三次元造型装置。
【請求項７】
前記造型新材料は、１本または複数本の前記第１の材料と、１本または複数本の前記第２の材料と、を熱融合して束ねたものであることを特徴とする請求項５に記載の三次元造型装置。
【請求項８】
前記ナノ材料は、カーボンナノファイバまたはカーボンナノチューブを含むカーボンナノ材料であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一つに記載の三次元造型装置。
【請求項９】
前記ナノ材料は、天然ゴム材料またはエラストマー材料であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一つに記載の３次元造型装置。
【請求項１０】
前記プラスチック材料は、ＡＢＳまたはポリカーボネートであることを特徴とする請求項４〜９のいずれか一つに記載の三次元造型装置。
【請求項１１】
１本または複数本の、プラスチック材料にナノ材料を混合・分散させ、糸状にした第１の材料と、１本または複数本の、前記プラスチック材料または前記プラスチック材料とは異なる材質のプラスチック材料を糸状にした第２の材料と、を束ねたことを特徴とする糸状材料。
【請求項１２】
１本または複数本の前記第１の材料と、１本または複数本の前記第２の材料と、を縒り合わせて束ねたものであることを特徴とする請求項１１に記載の糸状材料。
【請求項１３】
１本または複数本の前記第１の材料と、１本または複数本の前記第２の材料と、を熱融合して束ねたものであることを特徴とする請求項１１に記載の糸状材料。
【請求項１４】
前記ナノ材料は、カーボンナノファイバまたはカーボンナノチューブを含むカーボンナノ材料であることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一つに記載の糸状材料。
【請求項１５】
前記ナノ材料は、天然ゴム材料またはエラストマー材料であることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一つに記載の糸状材料。
【請求項１６】
前記プラスチック材料は、ＡＢＳまたはポリカーボネートであることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか一つに記載の糸状材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、三次元の物体を造型する三次元造型装置、およびその三次元造型装置などにおいて用いることが可能な糸状材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＣＡＤデータから三次元構造を生成するＣＡＤ印刷装置、より具体的には、ＣＡＤデータを用いて閉ループノズル位置決めシステムを有するデータ処理システムの制御下においてノズルを介して材料を押し出すことによって、三次元対象物を組み立てる装置が存在する（たとえば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載の装置は、一つのノズルを用いて、１種類の材料によって三次元対象物を組み立てるものである。
【０００３】
また、二つのノズルを用いて、２種類の材料によって三次元対象物を組み立てる装置も存在する（たとえば、特許文献２参照。）。この特許文献２に記載の装置は、二つのノズルのうち、一つは三次元対象物を組み立てる材料用として用い、もう一つは剥離材料用として用いている。したがって、空間に突出し延在するオーバハング部を組み立てる際に、それを支える部分との間に剥離材料を供給して、完成後の剥離を容易ならしめるものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３４５３５９号公報
【特許文献２】特開平９−２４５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術にあっては、完成された三次元造型物は、いずれも１種類の材料によってのみ作成された物であるため、その三次元造型物について機構構造的に確認・評価することはできるが、機能構造的、たとえば導電性、熱導電性、強度などを確認・評価することは困難であるという問題点があった。
【０００６】
また、上記機能構造的な確認・評価ができるような特徴を持った材質の材料は一般的に、通常の三次元造型物の試作品を構成する材料と比較すると非常に高価なため、このような高価な材料のみで三次元造型物の試作品を作成するのは多大なコストがかかってしまい妥当ではない。したがって、三次元造型物の機能構造的な確認・評価をする上で必要な部分にのみ上記高価な材料を使用したいという要望がある。
【０００７】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、複数の材料を用いて、多機能性を備えた三次元造型を効率的におこなうことが可能な三次元造型装置および上記三次元造型の材料として用いる機能構造的な特徴を有する糸状材料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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に記載の発明にかかる三次元造型装置は、三次元の物体を造型する三次元造型装置において、前記三次元の物体を構成する材料を供給するヘッドと、前記材料によって造型される物体を載置する載置手段と、前記ヘッドおよび前記載置手段の少なくともいずれかをＸＹ軸方向へ駆動する第１の駆動手段と、前記ヘッドおよび前記載置手段の少なくともいずれかをＺ軸方向へ駆動する第２の駆動手段と、前記第１および第２の駆動手段における前記ヘッドおよび前記載置手段の少なくともいずれかの駆動を制御するとともに、前記ヘッドにおける材料の供給を制御する制御手段と、を備え、前記ヘッドが、異なる種類の材料を射出する少なくとも３つのノズルを有することを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に記載の発明によれば、材料を供給するヘッドまたは造型される三次元の物体を載置する載置手段のいずれかあるいはその両方がＸＹ軸方向すなわち水平の平面上を移動し、またヘッドまたは載置手段のいずれかあるいはその両方がＺ軸方向すなわち垂直に移動するとともに、上記移動に対応させてヘッドから材料を供給することで、三次元の物体の造型をおこなう。その際、上記ヘッドが、少なくとも３種類の材料をノズルから射出することによって、同時に供給することができるので、３種類の材料による三次元造型をすることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明にかかる三次元造型装置は、請求項１に記載の発明において、前記ノズルの少なくとも一つが造型試料用であり、かつ、前記ノズルの少なくとも一つが前記造型試料とは別の造型新材料用であることを特徴とする。この請求項２に記載の発明によれば、造型新材料によって、三次元造型物の機構的だけでなく性能的な確認・評価をすることができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明にかかる三次元造型装置は、請求項２に記載の発明において、前記造型新材料が、ナノ材料を含むものであることを特徴とする。この請求項３に記載の発明によれば、三次元造型物にナノ材料の特性（たとえば、導電性、熱導電性、強度、微細化など）を持たせることができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明にかかる三次元造型装置は、請求項３に記載の発明において、前記造型新材料が、プラスチック材料に前記ナノ材料を混合・分散させたものであることを特徴とする。この請求項４に記載の発明によれば、少量の材料でナノ材料の特性を持たせることができる。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明にかかる三次元造型装置は、請求項４に記載の発明において、前記造型新材料が、１本または複数本の、前記プラスチック材料に前記ナノ材料を混合・分散させ、糸状にした第１の材料と、１本または複数本の、前記プラスチック材料または前記プラスチック材料とは異なる材質のプラスチック材料を糸状にした第２の材料と、を束ねたものであることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明にかかる三次元造型装置は、請求項５に記載の発明において、前記造型新材料が、１本または複数本の前記第１の材料と、１本または複数本の前記第２の材料と、を縒り合わせて束ねたものであることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明にかかる三次元造型装置は、請求項５に記載の発明において、前記造型新材料が、１本または複数本の前記第１の材料と、１本または複数本の前記第２の材料と、を熱融合して束ねたものであることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明にかかる三次元造型装置は、請求項３〜７のいずれか一つに記載の発明において、前記ナノ材料が、カーボンナノファイバ（たとえば、ＶＧＣＦ（Ｖａｐｏｒ−Ｇｒｏｗｎ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ）など、またはカーボンナノチューブを含むカーボンナノ材料であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項９に記載の発明にかかる三次元造型装置は、請求項３〜７のいずれか一つに記載の発明において、前記ナノ材料が、天然ゴム材料またはエラストマー材料であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１０に記載の発明にかかる三次元造型装置は、請求項４〜９のいずれか一つに記載の発明において、前記プラスチック材料が、ＡＢＳまたはポリカーボネートであることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１１に記載の発明にかかる糸状材料は、１本または複数本の、プラスチック材料にナノ材料を混合・分散させ、糸状にした第１の材料と、１本または複数本の、前記プラスチック材料または前記プラスチック材料とは異なる材質のプラスチック材料を糸状にした第２の材料と、を束ねたことを特徴とする。この請求項１１に記載の発明によれば、ナノ材料の特性（たとえば、導電性、熱導電性、強度、微細化など）を持たせた糸状材料を提供することができる。
【００２０】
また、請求項１２に記載の発明にかかる糸状材料は、請求項１１に記載の発明において、１本または複数本の前記第１の材料と、１本または複数本の前記第２の材料と、を縒り合わせて束ねたものであることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１３に記載の発明にかかる糸状材料は、請求項１１に記載の発明において、１本または複数本の前記第１の材料と、１本または複数本の前記第２の材料と、を熱融合して束ねたものであることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１４に記載の発明にかかる糸状材料は、請求項１１〜１３のいずれか一つに記載の発明において、前記ナノ材料が、カーボンナノファイバまたはカーボンナノチューブを含むカーボンナノ材料であることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１５に記載の発明にかかる糸状材料は、請求項１１〜１３のいずれか一つに記載の発明において、前記ナノ材料が、天然ゴム材料またはエラストマー材料であることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１６に記載の発明にかかる糸状材料は、請求項１１〜１５のいずれか一つに記載の発明において、前記プラスチック材料が、ＡＢＳまたはポリカーボネートであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、複数の材料を用いた三次元造型を効率的におこなうことが可能な三次元造型装置が得られるという効果を奏する。また、上記三次元造型の材料として用いる糸状材料が得られるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照して、三次元造型装置および糸状材料の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２７】
（三次元造型装置の構成）
まず、この発明の本実施の形態にかかる三次元造型装置の構成について説明する。図１は、この発明の本実施の形態にかかる三次元造型装置の構成を示す説明図である。
【００２８】
図１において、三次元造型装置１００は、造型する物体を構成する材料を供給するヘッド１０１と、造型する物体を載置する載置台１０２と、ＸＹ軸方向すなわち水平な平面上においてヘッド１０１を駆動するＸＹ軸駆動部１０３と、Ｚ軸方向すなわち垂直方向に載置台１０２を駆動するＺ軸駆動部１０４と、ヘッド１０１における材料供給と、ＸＹ軸駆動部１０３によるヘッド１０１の駆動およびＺ軸駆動部１０４による載置台１０２の駆動とを制御する制御部１０５と、を少なくとも備えている。ここで、図１にあっては、載置台１０２上には、作成途中の三次元造型物１０６が載置されている状態を示している。
【００２９】
また、１１０は第１材料であり、１２０は第２材料であり、１３０は第３材料であり、１１１，１２１，１３１は、それぞれの材料を収納する材料収納部である。材料収納部１１１，１２１，１３１は、リール状になっている糸状の材料を回転させることによって、材料１１０，１２０，１３０をそれぞれヘッド１０１へ送り出す。
【００３０】
なお、本実施の形態にあっては、ヘッド１０１をＸＹ軸方向にのみ移動させ、載置台１０２をＺ軸方向にのみ移動させる構成としたが、これには限定されない。すなわち、載置台１０２を完全に固定し、ヘッド１０１をＸＹＺ軸のすべての方向に移動させるようにしてもよく、その逆に、ヘッド１０１を完全に固定し、載置台１０２をＸＹＺ軸のすべての方向に移動させるようにしてもよい。また、ＸＹＺ軸方向のうちの一つの方向にはヘッド１０１または載置台１０２のいずれか一方のみを移動させるようにしたが、ヘッド１０１および載置台１０２の両方を同時または別々に移動させるようにしてもよい。要するに、材料を射出する三次元の所定の点（位置）を特定できるように駆動できれば、これらの方法に限定されず、他の制御方法であってもよい。
【００３１】
（ヘッドの構成）
つぎに、この発明の本実施の形態にかかる三次元造型装置１００のヘッド１０１について説明する。図２は、この発明の本実施の形態にかかる三次元造型装置のヘッドの構成を示す説明図である。図２において、ヘッド１０１は、３種類の異なる糸状材料（第１材料１１０、第２材料１２０、第３材料１３０）を供給する３本のノズル（第１ノズル２１１、第２ノズル２２１、第３ノズル２３１）を備えている。
【００３２】
第１材料１１０は、プーリローラ２１２ａおよび２１２ｂの図示した間欠的な回転動作によって第１ノズル２１１へ運ばれる。第１ノズル２１１へ運ばれた第１材料１１０は、第１ノズル２１１内において、ヒータ２１３によって所定温度で加熱されることにより、溶解され、第１ノズル２１１の先端部２１４から押し出される。このようにして、第１材料１１０は、第１ノズル２１１によって供給されることになる。第２材料１２０および第３材料１３０も同様に、それぞれ第２ノズル２２１および第３ノズル２３１によって供給（射出）される。
【００３３】
また、第１ノズル２１１の外側には、第１材料１１０を加熱し溶解する第１ヒータ２１３が設けられている。同様に、第２ノズル２２１の外側には第２ヒータ２２３が、第３ノズル２３１の外側には第３ヒータ２３３が、それぞれ設けられている。第１ヒータ２１３、第２ヒータ２２３、第３ヒータ２３３は、一つのヒータを共用するようにしてもよい。また、それぞれ別個のヒータとして独立に制御するようにしてもよい。その際、それぞれの材料に合わせて最適な加熱温度を別々設定することができる。また、材料の使用頻度などに応じてヒータのＯＮ／ＯＦＦもそれぞれ独立に設定することができる。これによって、電力消費量を削減できるとともに、それぞれのヒータ自身の寿命を延ばすことができる。
【００３４】
（三次元造型処理の内容）
つぎに、三次元造型装置１００による三次元造型処理の手順の一例について説明する。図３は、三次元造型装置による三次元造型処理の手順の一例を示すフローチャートである。図３のフローチャートにおいて、まず、制御部１０５は、Ｚ軸駆動部１０４へ移動制御信号を出力する。Ｚ軸駆動部１０４は、制御部１０５から出力された移動制御信号を入力し、入力された移動制御信号に基づいて載置台１０２を初期位置（通常は、最上位）へ移動させる（ステップＳ３０１）。
【００３５】
つぎに、制御部１０５は、ＸＹ軸駆動部１０３へ移動制御信号を出力するとともに、ヘッド１０１へ材料供給制御信号（ノズルごと別個独立の制御信号）を出力する。ＸＹ軸駆動部１０３は、制御部１０５から出力される制御信号を入力し、入力された制御信号に基づいてヘッド１０１をＸＹ軸のいずれかの方向へ所定の速度で移動させる。その際、ヘッド１０１は、制御部１０５から出力される材料供給制御信号を入力し、入力された材料供給制御信号に基づいて、ヘッド１０１の移動のタイミングに合わせて、プーリローラ２１２，２２２，２３２を回転させることで、載置台１０２に対して材料を供給（射出）する。このようにして、第１層の造型処理をおこない（ステップＳ３０２）、その結果、載置台１０２上には、物体の第１層（最低部）の形状が造型される。
【００３６】
ここで、制御部１０５は、第１層の造型処理が終了し、第１層が完成したか否かを判断する（ステップＳ３０３）。ここで、いまだ、造型処理が終了していない場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）は、ステップＳ３０２へ戻る。そして、第１層の造型処理が終了した場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）は、その後、Ｚ軸駆動部１０４へ移動制御信号を出力する。Ｚ軸駆動部１０４は、制御部１０５から出力される移動制御信号を入力し、入力された制御信号に基づいて載置台１０２を上記第１層の高さ分だけ下側へ下げるように移動させる（ステップＳ３０４）。
【００３７】
つぎに、第１層の造型処理と同様の処理を次層（第ｎ＋１層）においてもおこなう（ステップＳ３０５）。そして、第ｎ＋１層の造型処理が終了したか否かを判断する（ステップＳ３０６）。ここで、いまだ、造型処理が終了していない場合（ステップＳ３０６：Ｎｏ）は、ステップＳ３０５へ戻り、引き続き造型処理をおこなう。そして、第ｎ＋１層の造型処理が終了した場合（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）は、当該層が最終層すなわち最上層か否かを判断する（ステップＳ３０７）。
【００３８】
ステップＳ３０７において、いまだ最終層でない場合（ステップＳ３０７：Ｎｏ）は、ステップＳ３０４へ戻る。以降、ステップＳ３０４〜Ｓ３０７を繰り返しおこなう。そして、ステップＳ３０７において、最終層である場合（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）は、造型物が完成し、一連の処理を終了する。
【００３９】
（ノズルと材料との関係）
つぎに、ヘッド１０１における３本のノズルと材料との関係を説明する。３本のノズルのうちの一つは、造型試料用として用いる。そして、他の一つのノズルは、造型試料とは別の造型新材料用として用いる。さらに、残りの一つのノズルは、サポート材用として用いる。ノズルの配置は、造型にあたり最も多く使用される造型試料用のノズルを真ん中、すなわち図２における第１のノズル２１１とするのが最も効率的である。
【００４０】
したがって、以後、造型試料を第１材料１１０とし、造型試料用ノズルを第１ノズル２１１とする。同様に、造型新材料を第２材料１２０とし、造型新材料用ノズルを第２ノズル２２１とし、サポート材を第３材料１３０とし、サポート材用ノズルを第３ノズル２３１とする。なお、これら３本のノズルはこの配置に限定されるものではなく、他の配列であってもよい。
【００４１】
ここで、造型試料（第１材料１１０）としては、たとえば、プラスチック材料が挙げられ、より具体的には、ＡＢＳ、ポリカーボネートなどが一般的である。また、造型新材料（第２材料１２０）としては、たとえばナノ材料を含むものが考えられる。造型新材料の材質について詳細は後述する。さらに、サポート材（第３材料１３０）としては、造型後に剥離可能な材質、たとえば第１材料１１０よりも硬度が低いものが適している。また、上記特許文献２に示されている機械加工可能なワックスなど（より具体的には、フルオロケミカル、シリコーン、ステアリン酸などの離型材、溶媒または水に溶解可能な重合体、ワックスや重合体を含む分散液など）であってもよい。
【００４２】
また、３本のノズルについて、サポート材用として１本を用いて、異なる種類の造型試料用としてそれぞれ１本ずつを用いるようにしてもよい。このようにすることによって、形状によって造型試料を使い分けるようにし、複雑な形状や機能の造型物を容易に作成することができる。
【００４３】
また、３本のノズルを、造型試料用として１本を用いて、異なる種類のサポート材用としてそれぞれ１本ずつを用いるようにしてもよい。このようにすることによって、形状によってサポート材を使い分けるようにし、複雑な形状の造型物をより効率的に作成することができる。
【００４４】
また、ノズルを４本にして、異なる種類の造型試料用としてそれぞれ１本ずつを用いるようにし、さらに、異なる種類のサポート材用としてそれぞれ１本ずつを用いるようにしてもよい。
【００４５】
また、ノズルを４本にして、造型試料用として１本を用いて、サポート材用として１本を用いて、異なる種類の造型新材料用としてそれぞれ１本ずつを用いるようにしてもよい。たとえば、造型新材料のうちのナノ材料用として１本を用いて、ゴム材料用としてもう１本を用いるとよい。
【００４６】
ノズルの径は、材料の種類や性質、さらには造型対象に応じて第１ノズル２１１，第２ノズル２２１，第３ノズル２３１をぞれぞれ別個に設定することができる。通常の造型試用の材料、たとえばプラスチック材料であれば、その強度などからノズル径は０．２５ｍｍが限界であるが、カーボンナノ材料を用いることで、糸状材料の強度と流動性が向上することから、ノズル径を０．１ｍｍ程度まで小さくすることができ、これによって、より微細な加工が可能となる。
【００４７】
さらにまた、同一の材料を径の異なるそれぞれ別個のノズルに入れ、造型部分によってそれぞれのノズルを使い分けるようにすることができる。具体的には、形状の粗い部分や多くの材料が必要な部分には太い径のノズルを用い、微細な形状部分に細い径のノズルを用いる。これによって、造型速度を向上させることができる。
【００４８】
（糸状材料の内容）
つぎに、糸状材料の内容について説明する。造型新材料である第２材料１２０として用いる材料は、プラスチック材料にナノ材料を混合・分散させたものが挙げられる。より具体的には、たとえば、１本または複数本の、プラスチック材料にナノ材料を混合・分散させ、糸状にした材料（ナノ材料）と、１本または複数本の、プラスチック材料を糸状にした第２の材料と、を束ねたものを用いる。
【００４９】
束ね方としては、たとえば、１本または複数本のナノ材料と、１本または複数本のプラスチック材料とを縒り合わせて束ねたり、また、１本または複数本のナノ材料と、１本または複数本のプラスチック材料とを熱融合して束ねるとよい。
【００５０】
上記ナノ材料は、たとえば、カーボンナノファイバ（たとえば、ＶＧＣＦ（Ｖａｐｏｒ−Ｇｒｏｗｎ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ）またはカーボンナノチューブを含むカーボンナノ材料である。これによって、造型物に導電性、熱導電性などの特性を持たせることができたり、造型物の強度を高めたりすることができる。さらに、ナノ材料を用いることで、材料を細くすることができ、それによって造型物の微細加工が可能となる。
【００５１】
また、上記ナノ材料は、上記カーボンナノ材料のほか、図４に示すナノ粒子を用いた材料が挙げられる。図４は、ナノ粒子の一覧を示す説明図である。図４に示す用途例に基づいて、造型物に使用するナノ材料を選択することができる。
【００５２】
また、上記造型材料は、天然ゴム材料またはエラストマー材料を含むものであってもよい。特に熱可塑性エラストマー（Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ（ＴＰＥ））は、各種の特徴を備えており、造型材料としては最適である。図５は、主なＴＰＥのセグメント構造とその特徴の一覧を示す説明図である。図５に示す特徴に基づいて造型物に使用するＴＰＥを選択することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態にかかる糸状材料は、三次元造型装置の材料として用いるだけでなく、通常の繊維と同様に他の用途にも利用することができる。たとえば、衣服に織り込むことによって、帯電防止用として利用することができたり、カーボンナノ材料を用いて、導電性があって強度の高い、たとえば通信用ケーブルなどに利用することもできる。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、三次元の物体を構成する材料を供給するヘッド１０１と、材料によって造型される物体を載置する載置台１０２と、ヘッド１０１および載置台１０２の少なくともいずれかをＸＹ軸方向へ駆動するＸＹ軸駆動部１０３と、ヘッド１０１および載置台１０２の少なくともいずれかをＺ軸方向へ駆動するＺ軸駆動部１０４と、ＸＹ軸駆動部１０３、Ｚ軸駆動部１０４におけるヘッド１０１および載置台１０２の少なくともいずれかの駆動を制御するとともに、ヘッド１０１における材料の供給を制御する制御部１０５とを備え、ヘッド１０１が、異なる種類の材料を射出する少なくとも３つのノズル２１１，２２１，２３１を有する。
【００５５】
これによって、材料を供給するヘッド１０１または造型される三次元の物体を載置する載置台１０２のいずれかあるいはその両方がＸＹ軸方向すなわち水平の平面上を移動し、またヘッド１０１または載置台１０２のいずれかあるいはその両方がＺ軸方向すなわち垂直に移動するとともに、上記移動に対応させてヘッド１０１から材料を供給することで、三次元の物体の造型をおこなう。その際、ヘッド１０１が、少なくとも３種類の材料をノズル２１１，２２１，２３１から射出することによって、同時に供給することができるので、３種類の材料による三次元造型をすることができる。
【００５６】
また、本実施の形態によれば、ノズルの少なくとも一つが造型試料用であり、かつ、ノズルの少なくとも一つが造型試料とは別の造型新材料用であるので、一つのノズルに、機能構造的な確認・評価ができるような特徴を持った材質の高価な造型新材料をセットし、必要最小限の部分にのみ使用することによって、効率的に三次元造型物（試作品）を作成することができ、その三次元造型物の機能構造的な確認・評価をすることができる。このように、複数の材料を用いて、多機能性を備えた三次元造型を効率的におこなうことが可能な三次元造型装置が提供できる。特に、造型新材料が、ナノ材料を含むものであれば、三次元造型物にナノ材料の機能構造的な特性（たとえば、導電性、熱導電性、強度、微細化など）を持たせることができる。
【００５７】
また、本実施の形態によれば、１本または複数本の、プラスチック材料にナノ材料を混合・分散させ、糸状にしたナノ材料と、１本または複数本の、プラスチック材料と、を束ねたため、ナノ材料の機能構造的特性を持たせた糸状材料を提供することができる。
【００５８】
本発明によれば、複数の材料を用いた三次元造型を効率的におこなうことが可能な三次元造型装置が得られるという効果を奏する。また、上記三次元造型の材料として用いる糸状材料が得られるという効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明にかかる三次元造型装置および糸状材料は、三次元の物体、たとえば試作品の造型に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の本実施の形態にかかる三次元造型装置の構成を示す説明図である。
【図２】この発明の本実施の形態にかかる三次元造型装置のヘッドの構成を示す説明図である。
【図３】この発明の本実施の形態にかかる三次元造型装置による三次元造型処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】ナノ粒子の一覧を示す説明図である。
【図５】主なＴＰＥのセグメント構造とその特徴の一覧を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００  三次元造型装置
１０１  ヘッド
１０２  載置台
１０３  ＸＹ軸駆動部
１０４  Ｚ軸駆動部
１０５  制御部
１０６  三次元造型物（試作品）
１１０，１２０，１３０  糸状材料
１１１，１２１，１３１  材料収納部
２１１，２２１，２３１  ノズル
２１２，２２２，２３２  プーリローラ
２１３，２２３，２３３  ヒータ
２１４，２２４，２３４  （ノズル）先端部
【図１】
2005138422.tif 000003
【図２】
2005138422.tif 000004
【図３】
2005138422.tif 000005
【図４】
2005138422.tif 000006
【図５】
2005138422.tif 000007