CN107877858A - 三维造型物的制造装置及三维造型物的制造方法 - Google Patents

三维造型物的制造装置及三维造型物的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及三维造型物的制造装置及三维造型物的制造方法。三维造型物的制造装置(2000)具备：喷射部(1230)，喷射作为三维造型物的构成材料的包含粒子和溶剂的流动性材料(M)；工作台(120)，供从喷射部(1230)喷射形成的流动性材料(M)的层层叠；获取部(830)，获取形成于工作台(120)的流动性材料(M)的层的图像；干燥部(800)，使工作台(120)上的流动性材料(M)中包含的溶剂挥发；以及判断部(400)，基于获取部(830)获取的图像判断溶剂是否挥发了规定以上，其中，随着判断部(400)对在流动性材料(M)的层的层叠方向上的每规定层判断为溶剂挥发了规定以上，层叠流动性材料(M)的接下来的层。

Description

三维造型物的制造装置及三维造型物的制造方法
技术领域
本发明涉及三维造型物的制造装置及三维造型物的制造方法。
背景技术
现有技术中，已使用喷射流动性材料制造三维造型物的三维造型物的制造装置及三维造型物的制造方法。
例如，专利文献1中公开了从喷嘴喷吐(喷射)作为流动性材料的糊状物来制造三维造型物的三维造型物的制造方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-279418号公报
在喷射流动性材料制造三维造型物的情况下，当层叠流动性材料时，由于形成于上侧的流动性材料的层的重量导致下侧的层横向扩展而使流动性材料的层叠体变形，从而有时会出现三维造型物的精度(品质)下降的情况。但是，近年来，制造三维造型物时所要求的精度(品质)提高。因此，用户要求以高于专利文献1所公开那样的现有的三维造型物制造方法的精度来制造三维造型物。
发明内容
因此，本发明的目的在于，抑制随着层叠构成三维造型物的流动性材料而使该流动性材料的层叠体变形。
为了解决上述技术问题的本发明第一方面的三维造型物的制造装置，其特征在于，具备：喷射部，喷射作为三维造型物的构成材料的流动性材料，所述流动性材料包含粒子和溶剂；工作台，从所述喷射部喷射形成的所述流动性材料的层层叠于所述工作台；获取部，获取形成于所述工作台的所述流动性材料的层的图像；干燥部，使所述工作台上的所述流动性材料中包含的所述溶剂挥发；以及判断部，基于所述获取部所获取的图像判断所述溶剂是否挥发了规定以上，随着所述判断部对在所述流动性材料的层的层叠方向上的每规定层判断为所述溶剂挥发了规定以上，所述三维造型物的制造装置层叠所述流动性材料的接下来的层。
根据本方面，具备：获取部，获取形成于工作台的流动性材料的层的图像；以及判断部，基于该获取部获取的图像判断溶剂是否挥发了规定以上，并且，随着判断部对在流动性材料的层的层叠方向上的每规定层判断为溶剂挥发了规定以上，层叠流动性材料的接下来的层。一般而言，由于构成三维造型物的流动性材料的颜色伴随干燥而变化，因此，例如通过对每规定层判断图像的颜色的变化，能够判断溶剂是否挥发了规定以上。为此，在层叠流动性材料的层时，通过干燥下侧的层而能抑制下侧的层横向扩展。因此，能够抑制随着层叠构成三维造型物的流动性材料而使该流动性材料的层叠体变形。
需要说明的是，“每规定层”意思上不仅包括每一层，也包括每多层。此外，“颜色的变化”除了色调的变化之外，意思上还包括明度(亮度)的变化。
本发明第二方面的三维造型物的制造装置，其特征在于，在所述第一方面中，还具备存储部，所述存储部存储所述溶剂的挥发率与所述流动性材料的粘度的对应参数，所述判断部基于使用所述对应参数运算的与所述流动性材料的规定粘度对应的挥发率，判断所述溶剂是否挥发了规定以上。
根据本方面，基于使用对应参数运算的对应于流动性材料的规定粘度的挥发率，判断溶剂是否挥发了规定以上。在此，制造三维造型物时所要求的精度(因流动性材料的重量而使下侧的层横向扩展，导致流动性材料的层叠体变形，等等)与流动性材料的粘度的相关性高。为此，能够特别有效地抑制随着层叠构成三维造型物的流动性材料而使该流动性材料的层叠体变形。
本发明第三方面的三维造型物的制造装置，其特征在于，在所述第一或第二方面中，所述干燥部具有加热部和鼓风部中至少之一。
根据本方面，由于干燥部具有加热部和鼓风部中至少之一，因此，能够简单地构成干燥部。
本发明第四方面的三维造型物的制造装置，其特征在于，在所述第一至第三方面任一方面中，所述干燥部的输出能够根据所述溶剂的挥发率而变更。
根据本方面，由于干燥部能够根据溶剂的挥发率变更输出，因此，能够基于使用易于挥发或者难于挥发的溶剂的情况、所制造的三维造型物的大小等，对应溶剂的挥发率高的情况以及低的情况调整干燥程度。
本发明第五方面的三维造型物的制造装置，其特征在于，在所述第四方面中，所述干燥部的输出能够基于所述获取部所获取的图像，根据所述流动性材料的层的局部的所述溶剂的挥发率局部地变更。
根据本方面，由于干燥部能够基于获取部所获取的图像，对应流动性材料的层的局部的溶剂挥发率局部地变更输出，因此，能够基于获取部所获取的图像，相比对于溶剂的挥发率高的部分，对于溶剂的挥发率低的部分提高输出。也就是说，能够避免形成于工作台的流动性材料的层中出现局部的挥发率不均。
本发明第六方面的三维造型物的制造装置，其特征在于，在所述第一至第五方面任一方面中，所述判断部基于所述获取部所获取的图像的颜色(色味)的变化，判断所述溶剂是否挥发了规定以上。
根据本方面，通过基于图像的颜色的变化判断溶剂是否挥发了规定以上，从而能够抑制随着层叠构成三维造型物的流动性材料而使该流动性材料的层叠体变形。
本发明第七方面的三维造型物的制造方法其特征在于，通过层叠层而制造三维造型物，在所述制造方法中，通过按在作为三维造型物的构成材料并包含粒子和溶剂的流动性材料的层的层叠方向上的规定层执行将所述流动性材料的层喷射于工作台的喷射工序，并执行使所述工作台上的所述流动性材料中包含的所述溶剂挥发的干燥工序、获取形成于所述工作台的所述流动性材料的层的图像的获取工序、以及基于通过所述获取工序所获取的图像判断所述溶剂是否挥发了规定以上的判断工序，从而随着对每所述规定层判断为所述溶剂挥发了规定以上，层叠所述流动性材料的接下来的层。
根据本方面，对于在流动性材料的层的层叠方向上的每规定层，获取形成于工作台的流动性材料的层的图像，并基于该获取的图像判断溶剂是否挥发了规定以上。并且，伴随判断部判断为溶剂挥发了规定以上，能够在其上新层叠流动性材料的接下来的层。为此，在层叠流动性材料的层时，通过干燥下侧的层而能抑制下侧的层横向扩展。从而，能够抑制随着层叠构成三维造型物的流动性材料而使该流动性材料的层叠体变形。
附图说明
图1为示出本发明一实施方式涉及的三维造型物的制造装置的构成的概略构成图。
图2为图1所示的C部的放大图。
图3为示出本发明一实施方式涉及的三维造型物的制造装置的构成的概略构成图。
图4为图3所示的C’部的放大图。
图5为本发明一实施方式涉及的头座的概略透视图。
图6为概念性说明本发明一实施方式涉及的头单元的配置与三维造型物的形成方式的关系的平面图。
图7为概念性说明本发明一实施方式涉及的头单元的配置与三维造型物的形成方式的关系的平面图。
图8为概念性说明本发明一实施方式涉及的头单元的配置与三维造型物的形成方式的关系的平面图。
图9为概念性说明三维造型物的形成方式的概略图。
图10为概念性说明三维造型物的形成方式的概略图。
图11为示出配置于头座的头单元的其它配置例的示意图。
图12为示出配置于头座的头单元的其它配置例的示意图。
图13为表示使用本发明一实施方式涉及的三维造型物的制造装置制造的三维造型物的制造例的概略图。
图14为本发明一实施例涉及的三维造型物的制造方法的流程图。
图15为表示使用现有的三维造型物的制造装置制造的三维造型物的制造例的概略图。
附图标记说明
50、50a、50b、50c、50d…构成层构成部、110…基座、111…驱动装置、120…工作台、121…造型工作台、121a…形成面、130…头座支承部、300…支承层、310…构成层、400…控制单元(判断部)、410…工作台控制器、500…三维造型物的层叠体、501、502及503…层、600…有机膜、650…恒温槽、730…头座支承部、800…红外线加热器(干燥部)、820…存储部、830…照相机(获取部)、1100…头座、1200…构成材料供给装置、1210…构成材料供给单元、1210a…构成材料收纳部、1220…供给管、1230…构成材料喷吐部(喷射部)、1230a…喷吐喷嘴、1230b…喷吐驱动部、1400…头单元、1400a…保持夹具、1401、1402、1403、1404…头单元、1500…材料供给控制器、1600…头座、1700…支承层形成用材料供给装置、1710…支承层形成用材料供给单元、1710a…支承层形成用材料收纳部、1720…供给管、1730…支承层形成用材料喷吐部、1730a…喷吐喷嘴、1730b…喷吐驱动部、1900…头单元、1900a…保持夹具、2000…形成装置(三维造型物的制造装置)、M…流动性材料(构成材料)。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明涉及的实施方式。
图1至图4为示出本发明一实施方式涉及的三维造型物的制造装置的构成的概略构成图。其中，图2为图1所示的C部的放大图，图4为图3所示的C’部的放大图。
在此，本实施方式的三维造型物的制造装置具备两种材料供给部(头座)。其中，图1及图2为表示一材料供给部(供给构成材料(构成三维造型物的包含粉末状粒子、溶剂和粘合剂的流动性材料)的材料供给部)的图。并且，图3及图4为表示另一材料供给部(供给形成当形成三维造型物时支承该三维造型物的支承部的流动性的支承部形成用材料的材料供给部)的图。
需要说明的是，本说明书中的“三维造型”是指形成所谓的立体造型物，例如形成平板状、即使为所谓的二维形状的形状但具有厚度的形状也包括在内。另外，“支承”除了是指从下侧支承的情况以外，还包括从侧面侧支承的情况、根据情况而从上侧支承的情况。
并且，本实施方式的三维造型物的制造装置构成为，当使用三维造型物的构成材料形成该三维造型物的构成层时，能够形成用于支承该构成层的支承层。为此，构成为能够不使在与层叠方向(Z方向)交叉的方向成为凸状的部分(所谓的悬空部)变形来进行形成。然而，不限于这样的结构，也可以是不形成支承层的结构(即、不使用支承层形成用材料的结构)。
图1至图4所示的三维造型物的制造装置2000(以下称为形成装置2000)具备基座110和工作台120，工作台120配置成通过基座110所具备的作为驱动单元的驱动装置111而能在图示的X、Y、Z方向上移动、或者能够在以Z轴为中心的旋转方向上驱动。
并且，如图1及图2所示，具备头座支承部130，其一端部固定于基座110，而在另一端部上保持固定有头座1100，头座1100保持多个具备喷吐构成材料的构成材料喷吐部1230的头单元1400。
并且，如图3及图4所示，具备头座支承部730，其一端部固定于基座110，而在另一端部上保持固定有头座1600，头座1600保持多个具备喷吐用于支承三维造型物的支承层形成用材料的支承层形成用材料喷吐部1730的头单元1900。
在此，头座1100与头座1600在XY平面上并列设置。
需要注意的是，构成材料喷吐部1230与支承层形成用材料喷吐部1730具有同样的结构。不过，并不限定于这样的结构。
在工作台120上放置能够装卸的造型工作台121，在造型工作台121的形成面121a(参照图5)上形成在形成三维造型物的层叠体500的过程中的层501、502以及503。形成于造型工作台121的形成面121a的三维造型物的层叠体500在通过形成装置2000形成之后，对其赋予热能等能量，由此进行脱脂(使构成材料中包含的溶剂、粘合剂的至少一部分分解除去)、烧结。并且，该三维造型物的层叠体500的脱脂、烧结是连同造型工作台121一起将其放置于独立于形成装置2000而设置的未图示的能够赋予热能的恒温槽等中而进行的。为此，造型工作台121要求具有高耐热性。对此，作为造型工作台121，例如使用陶瓷板，由此能够获得高耐热性，进而与烧结(或者也可以是熔融)的三维造型物的构成材料的反应性也低，能够防止三维造型物的层叠体500变质。需要说明的是，在图1及图3中，为了便于说明，例示了层501、502以及503这三层，但却是层叠至所期望的三维造型物的层叠体500的形状(直至图1及图3中的层50n)。
在此，层501、502、503、……50n分别通过支承层300和构成层310而构成，支承层300由从支承层形成用材料喷吐部1730喷吐的支承层形成用材料而形成，构成层310由从构成材料喷吐部1230喷吐的构成材料而形成。
并且，与脱脂、烧结分开地，本实施方式的形成装置2000还具备作为促进构成材料所包含的溶剂挥发的干燥部的红外线加热器800。关于红外线加热器800的控制将于后述。不过，干燥部的构成没有特别的限定。除了像红外线加热器800这样赋予热能的结构以外，还可以为风扇等鼓风部。
进一步地，本实施方式的形成装置2000具备获取形成于工作台120(造型工作台121)的三维造型物的层叠体500(层501、502、503、……50n)的图像的作为获取部的照相机830。照相机830构成为能够获取(拍摄)整个工作台120的图像，并能准确地获取形成于工作台120的流动性材料M的层的局部的色彩差异。
并且，图2为示出图1所示的头座1100的C部放大概念图。如图2所示，头座1100保持有多个头单元1400。通过将构成材料供给装置1200所具备的构成材料喷吐部1230保持于保持夹具1400a来构成一个头单元1400，详见后述。构成材料喷吐部1230具备：喷吐喷嘴1230a；以及在材料供给控制器1500的控制下使构成材料从喷吐喷嘴1230a中喷吐的喷吐驱动部1230b。
并且，图4为示出图3所示的头座1600的C’部放大概念图。在此，头座1600具有与头座1100相同的结构。具体来说，如图4所示，头座1600保持有多个头单元1900。通过将支承层形成用材料供给装置1700所具备的支承层形成用材料喷吐部1730保持于保持夹具1900a来构成头单元1900。支承层形成用材料喷吐部1730具备：喷吐喷嘴1730a；以及在材料供给控制器1500的控制下使支承层形成用材料从喷吐喷嘴1730a中喷吐的喷吐驱动部1730b。
如图1所示，构成材料喷吐部1230通过供给管1220而与构成材料供给单元1210连接，构成材料供给单元1210收纳有分别与保持于头座1100的头单元1400对应的构成材料。于是，从构成材料供给单元1210向构成材料喷吐部1230供给规定的构成材料。在构成材料供给单元1210中，通过本实施方式涉及的形成装置2000造型的三维造型物的层叠体500的构成材料收纳于构成材料收纳部1210a中，各个构成材料收纳部1210a通过供给管1220与各个构成材料喷吐部1230连接。这样，通过具备各个构成材料收纳部1210a，从而能从头座1100供给多个不同种类的材料。
如图3所示，支承层形成用材料喷吐部1730通过供给管1720与支承层形成用材料供给单元1710连接，支承层形成用材料供给单元1710收纳有分别与保持于头座1600的头单元1900对应的支承层形成用材料。于是，从支承层形成用材料供给单元1710向支承层形成用材料喷吐部1730供给规定的支承层形成用材料。在支承层形成用材料供给单元1710中，构成对三维造型物的层叠体500进行造型时的支承层的支承层形成用材料收纳于支承层形成用材料收纳部1710a中，各个支承层形成用材料收纳部1710a通过供给管1720与各个支承层形成用材料喷吐部1730连接。这样，通过具备各个支承层形成用材料收纳部1710a，从而能从头座1600供给多个不同种类的支承层形成用材料。
作为构成材料以及支承层形成用材料，例如可使镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)的单体粉末、或者包含一种以上的这些金属的合金粉末(马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金)、或者组合选自它们中的单体粉末或合金粉末而得到的混合粉末形成为包含溶剂和粘合剂的浆状(或糊状)的混合材料等来进行使用。
另外，可使用聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等通用工程塑料。此外，还可以使用聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮等工程塑料。
这样，构成材料以及支承层形成用材料没有特别限定，也能够使用上述金属以外的金属、陶瓷、树脂等。另外，可优选使用二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆等。
作为溶剂，例如，可列举出：水；乙二醇单甲醚、乙二醇单***、丙二醇单甲醚、丙二醇单***等(聚)烷撑二醇单烷基醚类；乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯等乙酸乙酯类；苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类；甲基乙基酮、丙酮、甲基异丁基酮、乙基正丁基甲酮、二异丙基甲酮、乙酰丙酮等酮类；乙醇、丙醇、丁醇等醇类；四烷基乙酸铵类；二甲基亚砜、二乙基亚砜等亚砜类溶剂；吡啶、γ-甲基吡啶、2，6-二甲基吡啶等吡啶类溶剂；四烷基乙酸铵(例如四丁基乙酸铵等)等的离子液体等，可将选自这些中的一种或两种以上组合来使用。
作为粘合剂，例如为丙烯酸树脂、环氧树脂、硅酮树脂、纤维素类树脂或其它合成树脂、或者PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)或其它热可塑性树脂。另外，也可以将通过紫外线的照射而聚合的紫外线固化树脂用于粘合剂。
形成装置2000中具备作为控制单元的控制单元400，其根据从未图示的、例如个人计算机等数据输出装置中输出的三维造型物的造型用数据而控制上述的工作台120、构成材料供给装置1200所具备的构成材料喷吐部1230、以及支承层形成用材料供给装置1700所具备的支承层形成用材料喷吐部1730。而且，控制单元400控制工作台120和构成材料喷吐部1230协作地驱动及动作，并控制工作台120和支承层形成用材料喷吐部1730协作地驱动及动作。
关于以能移动的方式配备于基座110的工作台120，根据来自控制单元400的控制信号，在工作台控制器410中生成控制工作台120的移动开始与停止、移动方向、移动量、移动速度等的信号，并输送至基座110所具备的驱动装置111，从而工作台120在图示的X、Y、Z方向上移动。在头单元1400所具备的构成材料喷吐部1230中，根据来自控制单元400的控制信号，在材料供给控制器1500中生成控制通过构成材料喷吐部1230所具备的喷吐驱动部1230b而从喷吐喷嘴1230a喷吐的材料喷吐量等的信号，并根据所生成的信号，从喷吐喷嘴1230a中喷吐规定量的构成材料。
同样，在头单元1900所具备的支承层形成用材料喷吐部1730中，根据来自控制单元400的控制信号，在材料供给控制器1500中生成控制通过支承层形成用材料喷吐部1730所具备的喷吐驱动部1730b而从喷吐喷嘴1730a喷吐的材料喷吐量等的信号，并根据所生成的信号，从喷吐喷嘴1730a喷吐规定量的支承层形成用材料。
接下来，进一步详细说明头单元1400。需要注意的是，头单元1900采用与头单元1400相同的结构。因此，省略针对头单元1900的详细结构的说明。
图5及图6～图8表示保持于头座1100的多个头单元1400以及构成材料喷吐部1230的保持形态的一个例子，其中，图5是从图2所示的箭头D方向的头座1100的外观图。
如图5所示，在头座1100上借助未图示的固定单元保持有多个头单元1400。另外，如图6～图8所示，在本实施方式涉及的形成装置2000的头座1100中，具备从图下方起将第一列的头单元1401、第二列的头单元1402、第三列的头单元1403以及第四列的头单元1404这四个单元配置成锯齿状(交错)而成的头单元1400。并且，如图6所示那样，边使工作台120相对于头座1100沿X方向移动，边从各头单元1400喷吐构成材料而形成构成层构成部50(构成层构成部50a、50b、50c以及50d)。构成层构成部50的形成步骤见后述。
需要说明的是，虽未图示，但各个头单元1401～1404所具备的构成材料喷吐部1230形成为经由喷吐驱动部1230b而通过供给管1220与构成材料供给单元1210连接的结构。
如图5所示，构成材料喷吐部1230从喷吐喷嘴1230a朝着载置在工作台120上的造型工作台121的形成面121a喷吐三维造型物的构成材料、即流动性材料M。在头单元1401中，例示出流动性材料M呈液滴状喷吐的喷吐形态，在头单元1402中，例示出材料M呈连续体状供给的喷吐形态。流动性材料M的喷吐形态既可以是液滴状，也可以是连续体状，但在本实施方式中以流动性材料M呈液滴状喷吐的形态进行说明。
需要注意的是，构成材料喷吐部1230以及支承层形成用材料喷吐部1730不限于这样的结构，也可以是挤压机等进一步不同方式的材料供给部。
从喷吐喷嘴1230a呈液滴状喷吐的流动性材料M大致沿重力方向飞翔，着落在造型工作台121上。工作台120移动，通过着落的流动性材料M形成构成层构成部50。该构成层构成部50的集合体形成为在造型工作台121的形成面121a上形成的三维造型物的层叠体500的构成层310(参照图1)。
接着，使用图6～图8、图9及图10对构成层构成部50的形成步骤进行说明。
图6～图8为概念性说明本实施方式的头单元1400的配置与构成层构成部50的形成形态的关系的平面图。并且，图9及图10为概念性表示构成层构成部50的形成形态的侧视图。
首先，当工作台120朝+X方向移动时，从多个喷吐喷嘴1230a呈液滴状喷吐流动性材料M，在造型工作台121的形成面121a的规定位置处配置流动性材料M，形成构成层构成部50。
更具体来说，首先，如图9所示，边使工作台120朝+X方向移动，边以一定的间隔从多个喷吐喷嘴1230a向造型工作台121的形成面121a的规定位置配置流动性材料M。
接下来，如图10所示，边使工作台120沿图1所示的-X方向移动，边以填充按一定间隔配置的流动性材料M之间的方式新配置流动性材料M。
不过，也可以采用下述结构：即、边使工作台120沿+X方向移动，边从多个喷吐喷嘴1230a向造型工作台121的规定位置重叠(不隔开间隔地)配置流动性材料M(不是通过工作台120在X方向上往复移动来形成构成层构成部50的结构，而是仅通过工作台120在X方向上的单侧移动来形成构成层构成部50的结构)。
通过如上述那样形成构成层构成部50，从而形成图6所示那样的、各头单元1401、1402、1403以及1404在X方向上的1行量(Y方向上的第一行)的构成层构成部50(构成层构成部50a、50b、50c以及50d)。
接下来，为了形成各头单元1401、1402、1403及1404在Y方向上的第二行的构成层构成部50′(构成层构成部50a′、50b′、50c′及50d′)，使头座1100朝-Y方向移动。关于移动量，当将喷嘴间的节距设为P时，朝-Y方向移动P/n(n为自然数)节距的量。在本实施例中将n设为3进行说明。
通过进行图9及图10所示那样的与上述相同的动作，形成图7所示那样的、Y方向上的第二行的构成层构成部50′(构成层构成部50a′、50b′、50c′及50d′)。
接下来，为了形成各头单元1401、1402、1403及1404在Y方向上的第三行的构成层构成部50″(构成层构成部50a″、50b″、50c″以及50d″)，使头座1100朝-Y方向移动。关于移动量，朝-Y方向移动P/3节距的量。
于是，通过进行图9及图10所示那样的与上述相同的动作，能够形成图8所示那样的、Y方向上的第三行的构成层构成部50″(构成层构成部50a″、50b″、50c″及50d″)，获得层叠方向上的1层的构成层310。
另外，关于从构成材料喷吐部1230喷吐的流动性材料M，也可以从头单元1401、1402、1403、1404中的任一单元、或者两单元以上喷吐供给与其它头单元不同的构成材料。因此，通过使用本实施方式涉及的形成装置2000，能够获得由不同种类材料形成的三维造型物。
需要说明的是，在第一层的层501中，在如上述那样形成构成层310之前或者之后，可以从支承层形成用材料喷吐部1730喷吐支承层形成用材料，以同样的方法形成支承层300。并且，在层叠于层501而形成层502、503、……50n时，也可以同样地形成构成层310和支承层300。
上述的本实施方式涉及的形成装置2000所具备的头单元1400和1900的数量及排列不限于上述的数量及排列。在图11及图12中，作为其例子，示意性示出了配置于头座1100的头单元1400的其它配置例。
图11示出使多个头单元1400在头座1100上沿X轴方向并列的形态。图12示出使头单元1400在头座1100上呈格子状排列的形态。需要说明的是，不管哪种，所排列的头单元的数量均不限定于图示的例子。
接下来，对使用上述本实施方式涉及的形成装置2000执行的构成层构成部50的形成步骤的例子进行详细说明。
图13是表示使用本实施方式涉及的三维造型物的制造装置(形成装置2000)制造宽度L1的多个三维造型物的层叠体500时的制造例的概略图。
另一方面，图15是表示使用现有的三维造型物的制造装置制造的三维造型物的制造例的概略图，示出了欲制造与图13所示的宽度L1的多个三维造型物的层叠体500同样的三维造型物的层叠体500的状态。
需要注意的是，图13及图15为不从支承层形成用材料喷吐部1730喷吐支承层形成用材料而仅从构成材料喷吐部1230喷吐构成材料来制造三维造型物的层叠体500时的制造例。
本实施方式涉及的形成装置2000具有图1～图4所示那样的结构。
详细而言，本实施方式的形成装置2000具备：喷射作为三维造型物的构成材料的包含粒子和溶剂的流动性材料M的作为喷射部的构成材料喷吐部1230；供从构成材料喷吐部1230喷射形成的流动性材料M的层(层501、502、503、……50n)层叠的工作台120(造型工作台121)；获取形成于工作台120的流动性材料M的层的图像的照相机830；以及使工作台120上的流动性材料M所包含的溶剂挥发的红外线加热器800。
在此，控制单元400作为判断部，能够基于照相机830获取的图像判断溶剂是否挥发了规定以上。于是，控制单元400对在流动性材料M的层的层叠方向(Z方向)上的每规定层(例如每一层)判断溶剂是否挥发了规定以上，随着判断为溶剂挥发了规定以上，能够层叠流动性材料M的接下来的层(形成层叠方向上的接下来的层)，后面将使用图14描述详情。需要说明的是，“每规定层”意思上不仅包括每一层，也包括每多层。
一般而言，由于构成三维造型物的流动性材料M的颜色伴随干燥而变化，因此，例如通过对每规定层判断图像的颜色的变化，能够判断溶剂是否挥发了规定以上。为此，如在图13中形成有希望宽度的宽度L1的多个三维造型物的层叠体500所示，本实施方式的形成装置2000在层叠流动性材料M的层时，通过干燥下侧的层而能抑制下侧的层横向扩展。因此，本实施方式的形成装置2000构成为能够抑制随着层叠构成三维造型物的流动性材料M而使该流动性材料M的层叠体500变形。需要说明的是，“颜色(色味)的变化”除了色调的变化之外，意思上还包括明度的变化。
这是基于作为三维造型物的构成材料的包含粒子和溶剂的流动性材料M存在随着其溶剂挥发而颜色会发生变化的倾向。为此，通过获取流动性材料M的层的图像并根据该图像确认流动性材料M的颜色的变化，从而能够判断溶剂的挥发率。然后，根据溶剂的挥发率，能够判断在与形成于工作台120的流动性材料M的层重叠地形成新的层的情况下，下层是否会变形。
换言之，本实施方式的形成装置2000构成为，通过控制单元400基于图像的颜色的变化判断溶剂是否挥发了规定以上，从而能够抑制随着层叠构成三维造型物的流动性材料M而使该流动性材料M的层叠体500变形。
需要说明的是，形成于工作台120的流动性材料M的层的颜色变化的判断方法只要构成为通过获取该层的图像来进行判断即可，没有特别的限定，例如，可将流动性材料M的层的颜色灰度化(グレースケール化)，根据灰度化后的值是否超过规定值来进行判断。在此，作为灰度化的示例，可列举分别以256级表示所获取的图像的红色分量、蓝色分量、绿色分量并求得它们的均方根(2乗平均平方根)，等等。
这样，通过获取流动性材料M的层的图像并根据该图像确认流动性材料M的颜色变化，能够确切地判断肉眼难以判断的、微妙的颜色变化(即、微妙的挥发率的变化)。
另一方面，现有的三维造型物的制造装置在不判断溶剂是否挥发了规定以上的情况下层叠流动性材料M的层。为此，即便欲形成规定宽度的宽度L1的多个三维造型物的层叠体500，也将如图15所示那样，在最上部的层以外的层中，由于层叠流动性材料M的层时形成于上侧的层的重量而导致下侧的层横向扩展，成为比希望宽度的宽度L1宽的宽度L2。从而，随着层叠构成三维造型物的流动性材料M，导致该流动性材料M的层叠体500变形。
并且，如图1及图3所示，本实施方式的形成装置2000在控制单元400中具备由ROM、HDD及EEPROM等中至少之一构成的信息的存储部820。并且，存储部820存储有流动性材料M所包含的溶剂的挥发率与流动性材料M的粘度的对应参数作为上述信息之一。于是，控制单元400基于使用该对应参数运算的与流动性材料M的规定粘度所对应的挥发率，能够判断溶剂是否挥发了规定以上。
在此，制造三维造型物时所要求的精度(因流动性材料M的重量而使下侧的层横向扩展，导致流动性材料M的层叠体500变形，等等)与流动性材料M的粘度的相关性高。为此，本实施方式的形成装置2000构成为，能够特别有效地抑制随着层叠构成三维造型物的流动性材料M而使该流动性材料M的层叠体500变形。
不过，不限于这样的构成，也可以代替使用溶剂的挥发率与流动性材料的粘度的对应参数，而使用溶剂的挥发率与每单位体积的粒子密度、溶剂的挥发率与层叠的体积、溶剂的挥发率与图像的色调的相关关系等。
并且，如上所述，本实施方式的形成装置2000具备作为干燥部的红外线加热器800。于是，通过像这样地使干燥部为加热部、使干燥部为鼓风部，换言之，通过使干燥部具有加热部和鼓风部中至少之一，从而能够简单地构成干燥部。
在此，在控制单元400的控制下，本实施方式中的红外线加热器800的输出能够根据流动性材料M所包含的溶剂的挥发率而变更。为此，能够基于使用易于挥发或者难于挥发的溶剂的情况、所制造的三维造型物的大小等，对应溶剂的挥发率高(挥发速度快)的情况以及低(挥发速度慢)的情况调整干燥程度。
在此，干燥程度的调整除了可通过调整红外线加热器800的输出值(功率)来执行以外，还可以通过进行干燥时间(输出时间)的调整、进行红外线加热器800与流动性材料M的层叠体500的距离的调整、进行多个干燥部(红外线加热器800)中有输出的干燥部的数量的调整等来执行。
并且，本实施方式的红外线加热器800采用能够缩小红外线的照射范围并能变更红外线的照射位置的构成。换言之，本实施方式的作为干燥部的红外线加热器800的输出能够基于照相机830所获取的图像，根据流动性材料M的层的局部的溶剂的挥发率局部地变更。为此，能够基于照相机830所获取的图像，相比对于溶剂的挥发率高的部分，对于溶剂的挥发率低的部分提高输出。也就是说，本实施方式的形成装置2000构成为能够避免形成于工作台120的流动性材料M的层中出现局部的挥发率不均。
接着，使用流程图，对采用上述形成装置2000进行的三维造型物的制造方法的一个例子进行说明。
在此，图14为本实施例涉及的三维造型物的制造方法的流程图，其是对应于在层叠方向(Z方向)上层叠多层而形成三维造型物的层叠体500中的规定层(例如一层)的流程图。为此，为了完成三维造型物的层叠体500，根据需要重复图14所示的流程。
如图14所示，在本实施例的三维造型物的制造方法中，当获取了三维造型物的数据，开始了本实施例的三维造型物的制造方法时，首先在步骤S110的喷射工序中，边使工作台120移动，边从构成材料喷吐部1230(根据情况也从支承层形成用材料喷吐部1730)喷吐流动性材料M，对应于规定层(例如层501这一层)形成该规定层的三维造型物的层叠体500。
接着，在步骤S120的获取工序中，通过照相机830获取(拍摄)工作台120上的图像。本步骤相当于刚在工作台120(造型工作台121)上形成对应于规定层的流动性材料M的层时的状态下的图像获取。
需要说明的是，通过本步骤，能够判断是否从构成材料喷吐部1230以规定的喷吐量喷吐了流动性材料M。具体而言，可比较根据三维造型物的数据所设想的图像与在本步骤中所获取的图像，根据其差判断是(无差)否(有差)以规定的喷吐量喷吐了流动性材料M。在能够判断为未从构成材料喷吐部1230以规定的喷吐量喷吐了流动性材料M的情况下(有差的情况下、即例如获取的图像中不存在对应于层叠体500的层的情况下等)，也可以使本实施例的三维造型物的制造方法结束。
接着，在步骤S130的干燥工序中，用红外线加热器800以规定的干燥条件干燥形成于工作台120上的规定层的流动性材料M。需要注意的是，该干燥工序既可以根据流动性材料M中包含的溶剂的挥发率(挥发速度)在控制单元400的控制下自动地边变更输出边进行变化，也可以在用户指定的输出条件下执行。
接着，在步骤S140的获取工序中，通过照相机830获取工作台120上的图像。本步骤相当于用于对在工作台120(造型工作台121)上形成的对应于规定层的流动性材料M的干燥率进行运算的图像获取。
接着，在步骤S150的运算工序中，根据步骤S140的图像获取结果对流动性材料M的干燥率进行运算。具体而言，例如对在步骤S140中作为彩色图像(其中，分别以256级表现红色分量、蓝色分量、绿色分量)获取的图像进行灰度化(计算红色分量、蓝色分量、绿色分量的均方根)。
然后，在步骤S160的判断工序中，判断流动性材料M中包含的溶剂是否挥发了规定以上(例如，将通过灰度化运算得到的值与预设的阈值比较)。
在此，在判断为挥发了规定以上(超过阈值)的情况下，结束本实施例的三维造型物的制造方法的流程(根据需要，对应于规定层的接下来的层重复图14的流程)。
另一方面，在判断为未挥发规定以上的情况下，返回步骤S130的干燥工序，进一步使流动性材料M中包含的溶剂挥发。
需要说明的是，是否挥发了规定以上的判断基准(阈值)例如可基于流动性材料M中包含的溶剂的挥发率与流动性材料M的粘度的对应参数(是否为对应于规定粘度的规定的挥发率)而设定。
如上所述，本实施例的三维造型物的制造方法为通过层叠层来制造三维造型物的三维造型物制造方法。
并且，本实施例的三维造型物的制造方法通过按在流动性材料M的层的层叠方向上的规定层(例如一层)执行将作为三维造型物的构成材料的包含粒子和溶剂的流动性材料M的层喷射到工作台120上的喷射工序(步骤S110)，并执行使工作台120上的流动性材料M中包含的溶剂挥发的干燥工序(步骤S130)、获取工作台120上的流动性材料M的层的图像的获取工序(步骤S140)以及基于通过获取工序所获取的图像判断溶剂是否挥发了规定以上的判断工序(步骤S150和S160)，从而随着对每规定层判断溶剂挥发了规定以上，层叠流动性材料M的接下来的层(根据需要重复图14的流程)。
为此，本实施例的三维造型物的制造方法能够在层叠流动性材料M的层时通过干燥下侧的层而抑制下侧的层横向扩展。因此，本实施例的三维造型物的制造方法能够抑制随着层叠构成三维造型物的流动性材料M而使该流动性材料的层叠体变形。
本发明并不局限于上述实施例，在不脱离其宗旨的范围内可通过各种结构来实现。例如，为了解决上述技术问题的一部分或全部、或者达到上述效果的一部分或全部，可对记载于发明内容部分的各方式中的技术特征所对应的实施例中的技术特征适当进行替换、组合。如果其技术特征在本说明书中不是作为必须特征被说明，则可将其适当删除。

Claims (7)

1.一种三维造型物的制造装置，其特征在于，具备：
喷射部，喷射作为三维造型物的构成材料的流动性材料，所述流动性材料包含粒子和溶剂；
工作台，从所述喷射部喷射形成的所述流动性材料的层层叠于所述工作台；
获取部，获取形成于所述工作台的所述流动性材料的层的图像；
干燥部，使所述工作台上的所述流动性材料中包含的所述溶剂挥发；以及
判断部，基于所述获取部所获取的图像，判断所述溶剂是否挥发了规定以上，
随着所述判断部对在所述流动性材料的层的层叠方向上的每规定层判断为所述溶剂挥发了规定以上，所述三维造型物的制造装置层叠所述流动性材料的接下来的层。
2.根据权利要求1所述的三维造型物的制造装置，其特征在于，
所述三维造型物的制造装置还具备存储部，所述存储部存储所述溶剂的挥发率与所述流动性材料的粘度的对应参数，
所述判断部基于使用所述对应参数运算的与所述流动性材料的规定粘度对应的挥发率，判断所述溶剂是否挥发了规定以上。
3.根据权利要求1或2所述的三维造型物的制造装置，其特征在于，
所述干燥部具有加热部和鼓风部中至少之一。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的三维造型物的制造装置，其特征在于，
所述干燥部的输出能够根据所述溶剂的挥发率而变更。
5.根据权利要求4所述的三维造型物的制造装置，其特征在于，
所述干燥部的输出能够基于所述获取部所获取的图像，根据所述流动性材料的层的局部的所述溶剂的挥发率局部地变更。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的三维造型物的制造装置，其特征在于，
所述判断部基于所述获取部所获取的图像的颜色的变化，判断所述溶剂是否挥发了规定以上。
7.一种三维造型物的制造方法，其特征在于，通过层叠层而制造三维造型物，
在所述制造方法中，通过按在包含粒子和溶剂的流动性材料的层的层叠方向上的规定层执行将所述流动性材料的层喷射于工作台的喷射工序，并执行使所述工作台上的所述流动性材料中包含的所述溶剂挥发的干燥工序、获取形成于所述工作台的所述流动性材料的层的图像的获取工序、以及基于通过所述获取工序所获取的图像判断所述溶剂是否挥发了规定以上的判断工序，从而随着对每所述规定层判断为所述溶剂挥发了规定以上，进行所述流动性材料的接下来的层的层叠，其中，所述流动性材料为所述三维造型物的构成材料。
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