JP2020131680A - Molding device and molding method - Google Patents

Molding device and molding method Download PDF

Info

Publication number
JP2020131680A
JP2020131680A JP2019032349A JP2019032349A JP2020131680A JP 2020131680 A JP2020131680 A JP 2020131680A JP 2019032349 A JP2019032349 A JP 2019032349A JP 2019032349 A JP2019032349 A JP 2019032349A JP 2020131680 A JP2020131680 A JP 2020131680A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
modeling
support
layer
support structure
structure portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2019032349A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
智美 秋枝
Tomomi Akieda
智美 秋枝
陽一 伊東
Yoichi Ito
陽一 伊東
藤井　俊茂
Toshishige Fujii
俊茂 藤井
竹山　佳伸
Yoshinobu Takeyama
佳伸 竹山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2019032349A priority Critical patent/JP2020131680A/en
Publication of JP2020131680A publication Critical patent/JP2020131680A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

To provide a molding device that can mold a supporting structure being easily removal while maintaining rigidity, that achieves a short molding time, and that can reduce a use amount of a material.SOLUTION: There is provided a molding device having at least support layer molding means for molding a support layer supporting a molding layer, in which the support layer molding means performs molding of a first support structure that contacts and supports the molding layer, and a second support structure that supports the first support structure, and in the second support structure, a first support layer having a plurality of first support material rows along a predetermined direction and a second support layer having a plurality of second support material rows intersecting the first support material rows are alternately molded.SELECTED DRAWING: Figure 2B

Description

本発明は、造形装置及び造形方法に関する。 The present invention relates to a modeling apparatus and a modeling method.

近年、金型などを用いずに立体造形物（モデル）を造形する装置として、いわゆる３Ｄ（３−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ、三次元）プリンタが普及しつつある。
３Ｄプリンタには、造形したいモデルの３Ｄデータを層状のスライスデータに変換し、そのスライスデータに基づき、溶融あるいは半溶融させた樹脂を吐出して造形層を造形し、造形層を積層していくことで立体造形物を造形するものがある。 In recent years, so-called 3D (3-Dimensional) printers have become widespread as devices for modeling a three-dimensional model without using a mold or the like.
In the 3D printer, the 3D data of the model to be modeled is converted into layered slice data, and based on the slice data, the molten or semi-melted resin is discharged to form the modeling layer, and the modeling layers are laminated. There is something that creates a three-dimensional model.

このような３Ｄプリンタでは、造形層を底面から積層していくため、オーバーハングする箇所などでは、吐出した樹脂が重力で垂れたり、吐出した樹脂の重量で形状が変形したりしないように、造形層の下に支持層を造形して支持構造物を造形する場合がある。この支持構造物は立体造形物の造形が完了した後に除去され、これによってユーザーは所望の立体造形物を得ることができる。 In such a 3D printer, since the modeling layers are laminated from the bottom surface, modeling is performed so that the discharged resin does not drip due to gravity or the shape is deformed by the weight of the discharged resin at places where it overhangs. In some cases, a support layer is formed under the layer to form a support structure. This support structure is removed after the modeling of the three-dimensional object is completed, whereby the user can obtain the desired three-dimensional object.

支持構造物の除去方式としては、溶解方式やブレイクアウェイ方式などが知られている。溶解方式は、支持構造物に溶剤や水に溶ける材料を用い、造形完了後の立体造形物及び支持構造物を溶剤又は水に浸しておくことで支持構造物を溶かして除去する方式である。また、ブレイクアウェイ方式は、支持構造物を物理的に破壊して立体造形物から除去する方式であり、造形完了後の立体造形物からニッパーやペンチなどを使って支持構造物を除去する方式である。
また、支持構造物の構造としては、例えば、支持構造物の造形に用いる支持材料の使用量を低減することや、支持構造物を効率的に造形することを目的として、支持構造物を蛇腹構造としているものがある。 As a method for removing the support structure, a dissolution method, a breakaway method, and the like are known. The dissolution method is a method in which a solvent or a water-soluble material is used for the support structure, and the support structure is dissolved and removed by immersing the three-dimensional model and the support structure after completion of modeling in a solvent or water. In addition, the breakaway method is a method of physically destroying the support structure and removing it from the three-dimensional model, and is a method of removing the support structure from the three-dimensional model after the modeling is completed using nippers or pliers. is there.
Further, as the structure of the support structure, for example, the support structure is formed in a bellows structure for the purpose of reducing the amount of the support material used for modeling the support structure and efficiently modeling the support structure. There is something that is said.

しかしながら、このような支持構造物を除去する工程は手間がかかることから、支持構造物を容易に除去する目的で様々な提案がされている。例えば、支持構造物を井桁構造として複数の分割体に分けて造形し、かつ各分割体の間は、分割体よりも弱い構造である脆弱部を設けるようにする立体造形方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 However, since the step of removing such a support structure is time-consuming, various proposals have been made for the purpose of easily removing the support structure. For example, a three-dimensional modeling method has been proposed in which a support structure is divided into a plurality of divided bodies as a girder structure and a fragile portion having a weaker structure than the divided bodies is provided between the divided bodies. (See, for example, Patent Document 1).

本発明は、造形時間が短く、かつ材料の使用量を抑制できるとともに、剛性を保ちつつ除去しやすい支持構造物を造形可能な造形装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a modeling device capable of modeling a support structure that can be easily removed while maintaining rigidity while shortening the modeling time and reducing the amount of material used.

上記課題を解決するための手段としての本発明の造形装置は、
造形層を支持する支持層を造形する支持層造形手段を少なくとも有する造形装置であって、
前記支持層造形手段は、
前記造形層に接触させて支持する第１の支持構造部と、前記第１の支持構造部を支持する第２の支持構造部とを造形し、
前記第２の支持構造部は、
所定の方向に沿って複数の第１の支持材料列を有する第１の支持層と、
前記第１の支持材料列に対して交差する複数の第２の支持材料列を有する第２の支持層と、を交互に造形される。 The modeling apparatus of the present invention as a means for solving the above problems is
A modeling device having at least a support layer modeling means for modeling a support layer that supports the modeling layer.
The support layer forming means
A first support structure portion that comes into contact with and supports the molding layer and a second support structure portion that supports the first support structure portion are shaped.
The second support structure portion
A first support layer having a plurality of first support material rows along a predetermined direction,
A second support layer having a plurality of second support material rows intersecting with the first support material row is formed alternately.

本発明によると、造形時間が短く、かつ材料の使用量を抑制できるとともに、剛性を保ちつつ除去しやすい支持構造物を造形可能な造形装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a modeling device capable of forming a support structure that can be easily removed while maintaining rigidity while shortening the modeling time and reducing the amount of material used.

図１Ａは、従来の技術における蛇腹構造の支持構造物の一例を示す模式図である。FIG. 1A is a schematic view showing an example of a bellows-structured support structure in the prior art. 図１Ｂは、図１Ａの点線部における断面を示す模式図である。FIG. 1B is a schematic view showing a cross section in the dotted line portion of FIG. 1A. 図２Ａは、本発明における井桁構造の支持構造物の一例を示す模式図である。FIG. 2A is a schematic view showing an example of a support structure having a well girder structure in the present invention. 図２Ｂは、図２Ａの点線部における断面を示す模式図である。FIG. 2B is a schematic view showing a cross section in the dotted line portion of FIG. 2A. 図３Ａは、交点間隔が広い井桁構造の支持構造物において、フィラーを含有しない支持材料を吐出して架橋した状態の一例を示す模式図である。FIG. 3A is a schematic view showing an example of a state in which a support material containing no filler is discharged and crosslinked in a support structure having a grid structure with a wide intersection interval. 図３Ｂは、交点間隔が狭い井桁構造の支持構造物において、フィラーを含有しない支持材料を吐出して架橋した状態の一例を示す模式図である。FIG. 3B is a schematic view showing an example of a state in which a support material containing no filler is discharged and crosslinked in a support structure having a grid structure with a narrow intersection interval. 図４は、交点間隔が広い井桁構造の支持構造物において、フィラーを含有する支持材料を吐出して架橋した状態の一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing an example of a state in which a support material containing a filler is discharged and crosslinked in a support structure having a grid structure with a wide intersection interval. 図５は、本発明に係る造形装置の一実施形態を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing an embodiment of the modeling apparatus according to the present invention. 図６は、図５の造形装置における吐出モジュールを示す模式図である。FIG. 6 is a schematic view showing a discharge module in the modeling apparatus of FIG. 図７は、図５の造形装置における吐出ノズルを示す模式図である。FIG. 7 is a schematic view showing a discharge nozzle in the modeling apparatus of FIG. 図８は、図５の造形装置におけるハードウェア構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a hardware configuration in the modeling apparatus of FIG. 図９Ａは、支持構造物を井桁構造とする際の第１の支持層を造形するツールパスの一例を示す説明図である。FIG. 9A is an explanatory diagram showing an example of a tool path for forming the first support layer when the support structure has a grid structure. 図９Ｂは、支持構造物を井桁構造とする際の第２の支持層を造形するツールパスの一例を示す説明図である。FIG. 9B is an explanatory view showing an example of a tool path for forming a second support layer when the support structure has a grid structure. 図１０Ａは、交点間隔が広い井桁構造の支持構造物の一例を示す模式図である。FIG. 10A is a schematic view showing an example of a support structure having a well girder structure with a wide intersection interval. 図１０Ｂは、交点間隔が広い井桁構造の支持構造物の一例を示す模式図である。FIG. 10B is a schematic view showing an example of a support structure having a well girder structure with a wide intersection interval. 図１１Ａは、本発明の造形装置で造形した立体造形物及び支持構造物の一例を示す概略側面図である。FIG. 11A is a schematic side view showing an example of a three-dimensional model and a support structure modeled by the modeling apparatus of the present invention. 図１１Ｂは、本発明の造形装置で造形した立体造形物及び支持構造物の他の一例を示す概略側面図である。FIG. 11B is a schematic side view showing another example of the three-dimensional modeled object and the support structure modeled by the modeling apparatus of the present invention. 図１２Ａは、本発明の造形装置で造形した立体造形物及び支持構造物の一例を示す概略側面図である。FIG. 12A is a schematic side view showing an example of a three-dimensional model and a support structure modeled by the modeling apparatus of the present invention. 図１２Ｂは、本発明の造形装置で造形した立体造形物及び支持構造物の他の一例を示す概略側面図である。FIG. 12B is a schematic side view showing another example of the three-dimensional modeled object and the support structure modeled by the modeling apparatus of the present invention. 図１３は、第２の支持構造部の反り量を測定した際の画面の一例を示す画像である。FIG. 13 is an image showing an example of a screen when the amount of warpage of the second support structure portion is measured. 図１４は、第２の支持構造部の最大反り量と、井桁構造における支持層の交点間隔との関係性の一例を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing an example of the relationship between the maximum amount of warpage of the second support structure portion and the intersection interval of the support layers in the grid structure. 図１５は、井桁構造における支持層の交点間の架橋成功率と、支持材料が含有するフィラーとしてのカーボンファイバーの長さとの関係性の一例を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing an example of the relationship between the success rate of cross-linking between the intersections of the support layers in the well girder structure and the length of the carbon fiber as a filler contained in the support material.

（造形装置、造形方法）
本発明の造形装置は、造形層を支持する支持層を造形する支持層造形手段を少なくとも有する造形装置である。この支持層造形手段は、造形層に接触させて支持する第１の支持構造部と、第１の支持構造部を支持する第２の支持構造部とを造形する。また、支持層造形手段は、第２の支持構造部を、所定の方向に沿って複数の第１の支持材料列を有する第１の支持層と、第１の支持材料列に対して交差する複数の第２の支持材料列を有する第２の支持層と、を交互に造形する。さらに、本発明の造形装置は、造形層を形成する造形材料を吐出して造形層を造形可能な層造形手段や、支持材料を吐出する箇所の造形層を冷却可能な冷却手段を更に有することが好ましく、その他の手段を有してもよい。 (Modeling device, modeling method)
The modeling device of the present invention is a modeling device having at least a support layer modeling means for modeling a support layer that supports the modeling layer. This support layer modeling means forms a first support structure portion that contacts and supports the modeling layer, and a second support structure portion that supports the first support structure portion. Further, the support layer forming means intersects the second support structure portion with the first support layer having a plurality of first support material rows along a predetermined direction with respect to the first support material row. A second support layer having a plurality of second support material rows and a second support layer are alternately formed. Further, the modeling apparatus of the present invention further includes a layer modeling means capable of forming the modeling layer by discharging the modeling material forming the modeling layer, and a cooling means capable of cooling the modeling layer at the location where the supporting material is discharged. Is preferable, and other means may be provided.

本発明の造形方法は、造形層を支持する支持層を造形する支持層造形工程を少なくとも含む造形方法である。この支持層造形工程において、造形層に接触させて支持する第１の支持構造部と、第１の支持構造部を支持する第２の支持構造部とを造形する。また、支持層造形工程において、第２の支持構造部を、所定の方向に沿って複数の第１の支持材料列を有する第１の支持層と、第１の支持材料列に対して交差する複数の第２の支持材料列を有する第２の支持層と、を交互に造形する。さらに、本発明の造形方法は、造形層を形成する造形材料を吐出して造形層を造形する層造形工程や、支持材料を吐出する箇所の造形層を冷却する冷却手工程を更に含むことが好ましく、その他の工程を含んでもよい。 The modeling method of the present invention is a modeling method including at least a support layer modeling step of modeling a support layer that supports the modeling layer. In this support layer modeling step, a first support structure portion that contacts and supports the modeling layer and a second support structure portion that supports the first support structure portion are modeled. Further, in the support layer forming step, the second support structure portion intersects the first support layer having a plurality of first support material rows along a predetermined direction with respect to the first support material row. A second support layer having a plurality of second support material rows and a second support layer are alternately formed. Further, the modeling method of the present invention may further include a layer modeling step of discharging the modeling material forming the modeling layer to form the modeling layer, and a cooling manual step of cooling the modeling layer at the location where the supporting material is discharged. Preferably, other steps may be included.

造形方法は造形装置により好適に行うことができ、支持層造形工程は支持層造形手段により好適に行うことができ、層造形工程は層造形手段により好適に行うことができ、冷却工程は冷却手段により好適に行うことができる。また、その他の工程はその他の手段により行うことができる。
つまり、本発明の造形装置は、本発明の造形方法を実施することと同義である。そのため、本発明の造形装置に関する説明を通じて、本発明の造形方法の詳細についても明らかにする場合もある。
なお、以下では、立体造形物をモデル、立体造形物の一部をモデル部、支持構造物をサポート、支持構造物の一部をサポート部と称することもある。 The modeling method can be preferably performed by a modeling apparatus, the support layer modeling step can be preferably performed by the support layer modeling means, the layer modeling step can be preferably performed by the layer modeling means, and the cooling step can be performed by the cooling means. More preferably. In addition, other steps can be performed by other means.
That is, the modeling apparatus of the present invention is synonymous with implementing the modeling method of the present invention. Therefore, the details of the modeling method of the present invention may be clarified through the description of the modeling apparatus of the present invention.
In the following, the three-dimensional model may be referred to as a model, a part of the three-dimensional model may be referred to as a model portion, a support structure may be supported, and a part of the support structure may be referred to as a support portion.

本発明は、従来の造形技術では、支持構造物を除去することが困難な場合があるという知見に基づくものである。
また、本発明は、従来の造形技術では、支持構造物が井桁構造であるため、井桁構造の中空領域では造形層を支持することができずに造形層が重力で垂れてしまい、立体造形物の造形精度が悪化する場合があるという知見に基づくものである。
具体的には、従来の造形技術について、図１Ａ及び図１Ｂを用いて以下のように説明する。 The present invention is based on the finding that it may be difficult to remove the support structure with conventional modeling techniques.
Further, in the present invention, in the conventional modeling technique, since the supporting structure has a grid structure, the modeling layer cannot be supported in the hollow region of the grid structure, and the modeling layer hangs down due to gravity, resulting in a three-dimensional model. It is based on the finding that the modeling accuracy of the product may deteriorate.
Specifically, the conventional modeling technique will be described with reference to FIGS. 1A and 1B as follows.

図１Ａは、従来の技術における蛇腹構造の支持構造物の一例を示す模式図であり、図１Ｂは、図１Ａの点線部における断面を示す模式図である。
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、従来の造形技術として、側面の一部に開口を設ける直方体の立体造形物２００を造形する際に、水溶性の材料を用いて蛇腹構造の支持構造物３００を開口の内部に造形する場合を考える。この場合には、支持構造物３００を溶解させるための液体が開口から立体造形物２００の内部まで浸透しにくいときがあり、その開口から支持構造物３００を除去することが困難なことがある。 FIG. 1A is a schematic view showing an example of a support structure having a bellows structure in the conventional technique, and FIG. 1B is a schematic view showing a cross section in a dotted line portion of FIG. 1A.
As shown in FIGS. 1A and 1B, as a conventional modeling technique, when modeling a rectangular parallelepiped three-dimensional model 200 having an opening in a part of a side surface, a water-soluble material is used to support a bellows structure 300. Consider the case of modeling inside the opening. In this case, it may be difficult for the liquid for dissolving the support structure 300 to permeate from the opening to the inside of the three-dimensional model 200, and it may be difficult to remove the support structure 300 from the opening.

そこで、本発明では、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、支持構造物３００として、立体造形物２００の造形層に接触させて支持する第１の支持構造部３０１と、第１の支持構造部３０１を支持する第２の支持構造部３０２との２つの支持構造部を造形する。また、本発明では、第２の支持構造部３０２を、所定の方向に沿って複数の第１の支持材料列を有する第１の支持層と、第１の支持材料列に対して交差する複数の第２の支持材料列を有する第２の支持層と、を交互に造形し、いわゆる井桁構造とする。
このようにすると、本発明では、支持構造物３００を溶解させるための液体が開口の内部まで浸透しやすくなるため、２つの支持構造部が溶解しやすくなり、支持構造物３００の除去が容易になる。また、立体造形物２００の造形層の下面あるいは側面が重力で垂れないように第１の支持構造部３０１の形状を面で造形層を支持するようにしても、第１の支持構造部３０１を容易に溶解させることができる。さらに、本発明では、第２の支持構造部３０２においては、井桁構造とすることから、支持構造物３００の剛性を保つことができる。 Therefore, in the present invention, as shown in FIGS. 2A and 2B, as the support structure 300, the first support structure portion 301 and the first support structure portion 301 that come into contact with and support the modeling layer of the three-dimensional model 200. Two support structure portions with a second support structure portion 302 that supports 301 are formed. Further, in the present invention, a plurality of second support structure portions 302 intersect with a first support layer having a plurality of first support material rows along a predetermined direction with respect to the first support material row. The second support layer having the second support material row of the above is alternately formed to form a so-called grid structure.
In this way, in the present invention, the liquid for dissolving the support structure 300 easily permeates into the inside of the opening, so that the two support structure portions are easily dissolved and the support structure 300 can be easily removed. Become. Further, even if the shape of the first support structure portion 301 is supported by the surface so that the lower surface or the side surface of the modeling layer of the three-dimensional model 200 does not hang down due to gravity, the first support structure portion 301 is supported. It can be easily dissolved. Further, in the present invention, since the second support structure portion 302 has a well girder structure, the rigidity of the support structure 300 can be maintained.

さらに、本発明は、従来の造形技術では、造形時間を短くし、かつ材料の使用量を抑制することが困難な場合があるという知見に基づくものである。
具体的には、支持構造物を井桁構造にしても、井桁構造を積層方向から見た際（平面視した際）の格子間距離（以下、「交点間隔」と称する）を広くすると、図３Ａに示すように、吐出した支持材料（溶融させたフィラメントＦＭ）が重力で垂れてしまうことがある。それゆえ、図３Ｂに示すように、吐出した支持材料ＦＭが重力で垂れないように井桁構造の交点間隔を狭くすると、支持構造物の造形時間が長くなるとともに、材料の使用量を抑制することが困難になる場合がある。また、井桁構造における支持材料の充填率が高くなることから外力を加えても壊れにくく、立体造形物から除去することが困難な場合がある。さらに、井桁構造における支持材料の充填率が高くなると、吐出した支持材料ＦＭの熱収縮の影響を受けやすくなり、支持構造物の反り量を低減できない場合もある。 Furthermore, the present invention is based on the finding that it may be difficult to shorten the modeling time and control the amount of material used by the conventional modeling technique.
Specifically, even if the support structure is a grid structure, if the grid-to-grid distance (hereinafter referred to as “intersection interval”) when the grid structure is viewed from the stacking direction (when viewed in a plan view) is widened, FIG. 3A As shown in, the discharged support material (melted filament FM) may hang down due to gravity. Therefore, as shown in FIG. 3B, if the interval between the intersections of the grid structure is narrowed so that the discharged support material FM does not drip due to gravity, the forming time of the support structure is lengthened and the amount of material used is suppressed. May be difficult. In addition, since the filling rate of the supporting material in the well girder structure is high, it is difficult to break even if an external force is applied, and it may be difficult to remove it from the three-dimensional model. Further, when the filling rate of the support material in the well girder structure is high, it is easily affected by the heat shrinkage of the discharged support material FM, and the amount of warpage of the support structure may not be reduced.

そこで、本発明の好ましい態様では、第２の支持構造部３０２においては、支持材料に熱可塑性樹脂及びフィラーを含有する支持材料を用いるようにした。これにより、図４に示すように、フィラーＦｃが熱可塑性樹脂Ｆｒの芯材の役割を果たすことで、井桁構造の交点間隔が従来よりも広くても、吐出した支持材料ＦＭを垂れにくくした。このため、本発明では、井桁構造の交点間隔を広くすることができることから、支持構造物３００の造形時間を短くでき、かつ材料の使用量を抑制することができる。また、本発明では、支持構造物３００における支持材料の充填率を低くすることができるため、除去しやすい支持構造物３００を造形することができる。さらに、本発明では井桁構造の交点間隔を広くできることから、支持材料の熱収縮の影響を受けにくくすることができ、支持構造物３００の反りの発生を抑制することができる。 Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, in the second support structure portion 302, a support material containing a thermoplastic resin and a filler is used as the support material. As a result, as shown in FIG. 4, the filler Fc acts as a core material for the thermoplastic resin Fr, so that the discharged support material FM is less likely to drip even if the intersection interval of the grid structure is wider than before. Therefore, in the present invention, since the interval between the intersections of the well girder structure can be widened, the molding time of the support structure 300 can be shortened, and the amount of material used can be suppressed. Further, in the present invention, since the filling rate of the support material in the support structure 300 can be lowered, the support structure 300 that can be easily removed can be formed. Further, in the present invention, since the interval between the intersections of the grid structure can be widened, it is possible to make it less susceptible to the heat shrinkage of the support material, and it is possible to suppress the occurrence of warpage of the support structure 300.

＜支持層造形手段、支持層造形工程＞
支持層造形手段は、造形層を支持する支持層を造形する手段であり、造形層に接触させて支持する第１の支持構造部と、第１の支持構造部を支持する第２の支持構造部とを造形する。また、支持層造形手段は、第２の支持構造部を、所定の方向に沿って複数の第１の支持材料列を有する第１の支持層と、第１の支持材料列に対して交差する複数の第２の支持材料列を有する第２の支持層と、を交互に造形する。
支持層造形工程は、造形層を支持する支持層を造形する工程であり、造形層に接触させて支持する第１の支持構造部と、第１の支持構造部を支持する第２の支持構造部とを造形する。また、支持層造形工程は、第２の支持構造部を、所定の方向に沿って複数の第１の支持材料列を有する第１の支持層と、第１の支持材料列に対して交差する複数の第２の支持材料列を有する第２の支持層と、を交互に造形する。 <Support layer modeling means, support layer modeling process>
The support layer modeling means is a means for modeling a support layer that supports the modeling layer, and is a first support structure portion that contacts and supports the modeling layer and a second support structure that supports the first support structure portion. Model the part. Further, the support layer forming means intersects the second support structure portion with the first support layer having a plurality of first support material rows along a predetermined direction with respect to the first support material row. A second support layer having a plurality of second support material rows and a second support layer are alternately formed.
The support layer modeling step is a step of modeling a support layer that supports the modeling layer, and is a first support structure portion that contacts and supports the modeling layer and a second support structure that supports the first support structure portion. Model the part. Further, in the support layer forming step, the second support structure portion intersects the first support layer having a plurality of first support material rows along a predetermined direction with respect to the first support material row. A second support layer having a plurality of second support material rows and a second support layer are alternately formed.

支持層造形手段は、支持層の積層を繰り返すことにより、第１の支持構造部及び第２の支持構造部を造形することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
また、支持層造形手段は、移動（走査）しながら支持材料を吐出することにより、支持層を造形することができる。 The support layer forming means is not particularly limited as long as the first support structure portion and the second support structure portion can be formed by repeating the lamination of the support layers, and can be appropriately selected depending on the purpose.
Further, the support layer forming means can form the support layer by discharging the support material while moving (scanning).

また、支持層造形手段は、９０Ｐａ・ｓ以上２００Ｐａ・ｓ以下の溶融粘度で熱可塑性樹脂を吐出することが好ましい。これにより、支持層造形手段が熱可塑性樹脂を含む支持材料を吐出する際に、支持層造形手段から支持材料が垂れたりする不具合の発生が抑制されるとともに、中空部を設けるために支持材料を架橋しやすくなる。また、９０Ｐａ・ｓ以上２００Ｐａ・ｓ以下の溶融粘度で熱可塑性樹脂を吐出すると、支持材料の引き込み（リトラクト動作）時の引き込み不足、それに付随する吐出初期のショートショット、支持構造物の崩れなどといった不具合も発生しにくくなる。 Further, the support layer forming means preferably discharges the thermoplastic resin at a melt viscosity of 90 Pa · s or more and 200 Pa · s or less. As a result, when the support layer forming means discharges the supporting material containing the thermoplastic resin, the occurrence of a problem that the supporting material hangs down from the supporting layer forming means is suppressed, and the supporting material is provided to provide the hollow portion. It becomes easy to bridge. Further, when the thermoplastic resin is discharged at a melt viscosity of 90 Pa · s or more and 200 Pa · s or less, the drawing of the supporting material is insufficient at the time of pulling in (retract operation), and the accompanying short shot at the initial stage of discharging, the collapse of the supporting structure, etc. Problems are less likely to occur.

熱可塑性樹脂の溶融粘度は、例えば、粘度測定装置（ＨＡＡＫＥ ＭＡＲＳ ＩＩＩ、Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製）などを用いて、試料をギャップ１ｍｍのパラレルプレートに挟み、せん断率を１,０００／ｓとし、４００℃で測定することができる。 The melt viscosity of the thermoplastic resin is 400 ° C., for example, using a viscosity measuring device (HAAKE MARS III, manufactured by Thermo Scientific) or the like, sandwiching the sample between parallel plates having a gap of 1 mm, setting the shear modulus to 1,000 / s. Can be measured with.

支持層造形手段としては、支持材料を吐出する吐出口を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて選択することができ、例えば、フィラメント状の支持材料を吐出する吐出モジュール（ヘッド）、ペレットの直接溶融吐出モジュール（ヘッド）などが挙げられる。なお、支持層造形手段は、造形装置に複数設けられていてもよく、１つの支持層造形手段に複数の吐出口が配されていてもよい。また、支持層造形手段は、例えば、支持材料を溶融するための加熱部や、支持材料を吐出するためのノズルなどを有する。 The support layer forming means is not particularly limited as long as it has a discharge port for discharging the support material, and can be selected according to the purpose. For example, a discharge module (head) for discharging the filamentous support material. , Direct melt discharge module (head) of pellets and the like. It should be noted that a plurality of support layer modeling means may be provided in the modeling device, or a plurality of discharge ports may be arranged in one support layer modeling means. Further, the support layer forming means includes, for example, a heating unit for melting the support material, a nozzle for discharging the support material, and the like.

＜＜支持層＞＞
支持層としては、支持材料により造形されるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
支持層が積層されることにより、第１の支持構造部と第２の支持構造部とが造形される。 << Support layer >>
The support layer is not particularly limited as long as it is formed of a support material, and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
By stacking the support layers, the first support structure portion and the second support structure portion are formed.

−第１の支持構造部−
第１の支持構造部としては、造形層に接触させて支持することができれば、その形状、構造、大きさに特に制限はなく、目的に応じて選択することができるが、造形層の形状に沿った形状が好ましい。
また、第１の支持構造部としては、単層でもよく、複数の層を積層してもよい。 -First support structure-
The shape, structure, and size of the first support structure portion are not particularly limited as long as they can be supported in contact with the modeling layer, and can be selected according to the purpose. Along shape is preferable.
Further, as the first support structure portion, a single layer may be used, or a plurality of layers may be laminated.

−第２の支持構造部−
第２の支持構造部としては、第１の支持構造部を支持することができる井桁構造であれば、その形状、大きさに特に制限はなく、目的に応じて選択することができる。 -Second support structure-
As the second support structure portion, any girder structure capable of supporting the first support structure portion is not particularly limited in its shape and size, and can be selected according to the purpose.

−−井桁構造−−
井桁構造とは、所定の方向に沿って複数の第１の支持材料列を有する第１の支持層と、第１の支持材料列に対して交差する複数の第２の支持材料列を有する第２の支持層とが、交互に造形された構造を意味する。
なお、支持材料列は、直線であってもよいし、直線でなくてもよい。複数の支持材料列同士は、互いに平行であってもよい。もちろん完全に平行でなくても略平行であればよい。また、第１の支持材料列に対して、第２の支持材料列は、直角もしくは任意の角度をもって交差すればよく、略直交するように交差してもよい。 --Girder structure ---
The well girder structure is a first support layer having a plurality of first support material rows along a predetermined direction, and a second support material row having a plurality of second support material rows intersecting with the first support material row. The support layer 2 means a structure formed alternately.
The support material row may or may not be a straight line. The plurality of supporting material rows may be parallel to each other. Of course, it does not have to be completely parallel as long as it is substantially parallel. Further, the second support material row may intersect with respect to the first support material row at a right angle or at an arbitrary angle, and may intersect so as to be substantially orthogonal to each other.

第２の支持構造部が井桁構造を有することにより、第２の支持構造部全体における支持材料の充填率を効率的に小さくできるため、支持材料の使用量を抑制できる。特に、大型の第２の支持構造部を造形する場合には、第２の支持構造部が井桁構造を有することによる上記の効果はより大きくなる。
また、井桁構造は形状がシンプルであることから、支持層造形手段を走査させる経路であるツールパスがシンプルになるため、支持構造物の造形時間を短くすることができる。
支持構造物内部を中空にする構造としてハニカム構造も考えられるが、この構造は強固な中空構造が期待できるものの複雑なツールパスを移動する必要があり、造形スピードを上げることに限界がある。例えば、本発明者らによる造形実験では、造形スピードに５倍以上の差が生じた。また、ハニカム構造におけるそれぞれのラインは全て上下方向につながっているので、支持構造物を軽くすることにも限界がある。さらに、支持構造物の内部における中空密度（中空部の割合）を変更することも簡単にはできない問題がある。 Since the second support structure portion has a grid structure, the filling rate of the support material in the entire second support structure portion can be efficiently reduced, so that the amount of the support material used can be suppressed. In particular, when a large second support structure portion is formed, the above effect due to the second support structure portion having a well girder structure becomes greater.
Further, since the girder structure has a simple shape, the tool path, which is a path for scanning the support layer forming means, becomes simple, so that the forming time of the supporting structure can be shortened.
A honeycomb structure can be considered as a structure that makes the inside of the support structure hollow, but this structure can be expected to have a strong hollow structure, but it is necessary to move a complicated tool path, and there is a limit to increasing the molding speed. For example, in the modeling experiment by the present inventors, there was a difference of 5 times or more in the modeling speed. Further, since all the lines in the honeycomb structure are connected in the vertical direction, there is a limit to making the support structure lighter. Further, there is a problem that it is not easy to change the hollow density (ratio of hollow portions) inside the support structure.

なお、中空部とは、第２の支持構造部において、支持材料を架橋することにより設けられた空間を意味する。また、中空部の長さとは、中空部を設けるために支持材料を架橋した長さを意味する。 The hollow portion means a space provided by cross-linking the support material in the second support structure portion. Further, the length of the hollow portion means the length obtained by cross-linking the support material to provide the hollow portion.

中空部の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
また、第２の支持構造部における中空部が占める割合としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The shape of the hollow portion is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
Further, the ratio of the hollow portion in the second support structure portion is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.

また、第１の支持層及び第２の支持層における支持材料列が互いに略平行であるとは、或る支持層における隣り合う支持材料列が、当該支持層の中で交差しない程度に平行に位置していることを意味する。
第２の支持層における支持材料列が、第１の支持層における支持材料列と略直交するとは、第２の支持層における支持材料列と第１の支持層における支持材料列がなす角が、７０°以上１１０°以下であることを意味する。 Further, the support material rows in the first support layer and the second support layer are substantially parallel to each other so that the adjacent support material rows in a certain support layer are parallel to the extent that they do not intersect in the support layer. It means that it is located.
The fact that the support material row in the second support layer is substantially orthogonal to the support material row in the first support layer means that the angle formed by the support material row in the second support layer and the support material row in the first support layer is It means that it is 70 ° or more and 110 ° or less.

第１の支持層及び第２の支持層における支持材料列が位置する所定の間隔としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、使用する支持材料における吐出時の粘度などの物性に応じて選択することが好ましい。
なお、第１の支持層及び第２の支持層における支持材料列が位置する所定の間隔は、１つの支持層の中で異なる間隔となっていてもよい。 The predetermined spacing at which the support material rows in the first support layer and the second support layer are located is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but the viscosity of the support material to be used at the time of discharge. It is preferable to select according to the physical properties such as.
The predetermined intervals at which the support material rows in the first support layer and the second support layer are located may be different in one support layer.

また、第１の支持構造部の近傍に位置する第２の支持構造部における第１の支持材料列と第２の支持材料列との交点間隔を、第１の支持構造部の近傍に位置しない第２の支持構造部における第１の支持材料列と第２の支持材料列との交点間隔より狭くすることが好ましい。このような態様であると、第１の支持構造部を造形する際に吐出した支持材料が重力で垂れにくくなり、立体造形物の造形精度が悪化することを抑制することができる Further, the intersection interval between the first support material row and the second support material row in the second support structure portion located in the vicinity of the first support structure portion is not located in the vicinity of the first support structure portion. It is preferable that the distance between the first support material row and the second support material row in the second support structure portion is narrower than the intersection interval. In such an embodiment, it is possible to prevent the supporting material discharged when modeling the first support structure portion from dripping due to gravity, and to prevent deterioration of the modeling accuracy of the three-dimensional modeled object.

＜支持材料＞
支持材料としては、特に制限はなく、目的に応じて選択することができるが、熱可塑性樹脂を含有することが好ましく、フィラーを更に含有することがより好ましく、必要に応じてその他の成分を含有してもよい。 <Support material>
The supporting material is not particularly limited and may be selected depending on the intended purpose, but preferably contains a thermoplastic resin, more preferably further contains a filler, and further contains other components as necessary. You may.

より具体的には、第１の支持構造部を造形する支持材料としては、少なくとも２つの態様が考えられる。１つは、水溶性又は油溶性の熱可塑性樹脂を含有する態様である。もう１つは、熱可塑性樹脂に、水溶性又は油溶性のフィラーを含有する態様である。もう１つの態様の場合、フィラーが水溶性又は油溶性であれば、熱可塑性樹脂は、水溶性又は油溶性であってもよいし、水溶性又は油溶性でなくてもよい。これらのような態様であると、支持構造物が付着している状態の立体造形物を液体に浸漬することにより、立体造形物と支持構造物との界面に位置する第１の支持構造部が溶解し、支持構造物を容易に除去することができる。なお、第１の支持構造部を造形する支持材料としては、造形層との離型性が良い材料としてもよい。このようにすると、ユーザーは、立体造形物から支持構造物を容易に除去することができ、立体造形物を破損しにくくなる。また、第２の支持構造部を造形する支持材料としては、熱可塑性樹脂にフィラーが含有されていることが好ましい。 More specifically, at least two modes can be considered as the support material for forming the first support structure portion. One is an embodiment containing a water-soluble or oil-soluble thermoplastic resin. The other is an embodiment in which the thermoplastic resin contains a water-soluble or oil-soluble filler. In another aspect, the thermoplastic resin may or may not be water-soluble or oil-soluble as long as the filler is water-soluble or oil-soluble. In these aspects, by immersing the three-dimensional model with the support structure attached in the liquid, the first support structure portion located at the interface between the three-dimensional model and the support structure is formed. It dissolves and the supporting structure can be easily removed. The support material for forming the first support structure portion may be a material having good releasability from the modeling layer. In this way, the user can easily remove the support structure from the three-dimensional model, and the three-dimensional model is less likely to be damaged. Further, as the support material for forming the second support structure portion, it is preferable that the thermoplastic resin contains a filler.

造形層との離型性が良い材料としては、造形層との化学的親和性が低い材料が好ましい。化学的親和性が低い材料であると、造形層との物理的結合（分子間力）が弱くなり、接着力が適度に弱くなる点で有利である。
造形層との化学的親和性が低いか否かを確認する方法としては、化学構造から確認することは難しいことから、例えば、造形層の上に支持構造部、あるいは支持構造部の上に造形層を造形し、造形層と支持構造部との引張接着強さを測定する方法などが挙げられる。
引張接着強さとしては、０．２Ｎ／ｍｍ２以下が好ましい。引張接着強さが０．２Ｎ／ｍｍ２以下であると、手作業で支持構造部を除去することが容易であり、造形層との離型性が良いといえる。 As a material having good releasability from the modeling layer, a material having a low chemical affinity with the modeling layer is preferable. A material having a low chemical affinity is advantageous in that the physical bond (intermolecular force) with the modeling layer is weakened and the adhesive force is moderately weakened.
As a method of confirming whether or not the chemical affinity with the modeling layer is low, it is difficult to confirm from the chemical structure. Examples thereof include a method of forming a layer and measuring the tensile adhesive strength between the formed layer and the support structure portion.
The tensile adhesive strength is preferably 0.2 N / mm 2 or less. When the tensile adhesive strength is 0.2 N / mm 2 or less, it is easy to manually remove the support structure portion, and it can be said that the releasability from the modeling layer is good.

−熱可塑性樹脂−
熱可塑性樹脂とは、熱を加えると可塑化し、溶融する樹脂を意味する。
熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、液晶樹脂などが挙げられる。
なお、結晶性樹脂とは、ＩＳＯ３１４６（プラスチック転移温度測定方法、ＪＩＳ Ｋ７１２１）に準拠した測定において、融点ピークが検出される樹脂である。 -Thermoplastic resin-
Thermoplastic resin means a resin that plasticizes and melts when heat is applied.
The thermoplastic resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include crystalline resin, non-crystalline resin and liquid crystal resin.
The crystalline resin is a resin in which a melting point peak is detected in a measurement based on ISO3146 (plastic transition temperature measuring method, JIS K7121).

３Ｄプリンタで用いられる熱可塑性樹脂としては、例えば、ＡＢＳ、ＡＳＡ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン１２、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアセタール（ＰＯＭ：Ｐｏｌｙｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、ＰＣ−ＡＢＳなどのように２種以上を併用してもよい。 Examples of the thermoplastic resin used in the 3D printer include ABS, ASA, polycarbonate (PC), nylon 12, polyolefin, polyamide, polyester, polyether, polyphenylene sulfide, polyacetal (POM: Polyoxymethylene) and the like. These may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type such as PC-ABS.

ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などが挙げられる。 Examples of the polyolefin include polyethylene (PE) and polypropylene (PP).

ポリアミドとしては、例えば、ポリアミド４１０（ＰＡ４１０）、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド６１０（ＰＡ６１０）、ポリアミド６１２（ＰＡ６１２）、ポリアミド１１（ＰＡ１１）、及びポリアミド１２（ＰＡ１２）；並びにポリアミド４Ｔ（ＰＡ４Ｔ）、ポリアミドＭＸＤ６（ＰＡＭＸＤ６）、ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）、及びポリアミド１０Ｔ（ＰＡ１０Ｔ）などの半芳香族性のポリアミドが挙げられる。 Examples of the polyamide include polyamide 410 (PA410), polyamide 6 (PA6), polyamide 66 (PA66), polyamide 610 (PA610), polyamide 612 (PA612), polyamide 11 (PA11), and polyamide 12 (PA12); Examples thereof include semi-aromatic polyamides such as polyamide 4T (PA4T), polyamide MXD6 (PAMXD6), polyamide 6T (PA6T), polyamide 9T (PA9T), and polyamide 10T (PA10T).

ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブタジエンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性を付与する点で、テレフタル酸やイソフタル酸を一部に含む芳香族を有するものが好ましい。 Examples of the polyester include polyethylene terephthalate (PET), polybutadiene terephthalate (PBT), polylactic acid (PLA) and the like. Among these, those having an aromatic component containing terephthalic acid or isophthalic acid as a part are preferable in terms of imparting heat resistance.

ポリエーテルとしては、例えば、ポリアリールケトン、ポリエーテルスルフォンなどが挙げられる。
ポリアリールケトンとしては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）などが挙げられる。 Examples of the polyether include polyaryl ketone and polyether sulfone.
Examples of the polyarylketone include polyetheretherketone (PEEK), polyetherketone (PEK), polyetherketone ketone (PEKK), polyaryletherketone (PAEK), polyetheretherketone ketone (PEEKK), and polyether. Examples thereof include ketone ether ketone ketone (PEKEKK).

また、ポリフェニレンサルファイド（線膨張係数：４．９×１０−５／℃）、ポリスルホン（線膨張係数：５．６×１０−５／℃）、ポリエーテルサルフォン（線膨張係数：５．６×１０−５／℃）、ポリエーテルイミド（線膨張係数：４．７×１０−５／℃）、ポリアミドイミド（線膨張係数：３．１×１０−５／℃）、ポリエーテルエーテルケトン（線膨張係数：４．７×１０−５／℃）、及びポリフェニルスルホン（線膨張係数：５．６×１０−５／℃）などは、「スーパーエンジニアリングプラスチック」と称されている。なお、以下では、スーパーエンジニアリングプラスチックを「スーパーエンプラ」と称することもある。 In addition, polyphenylene sulfide (coefficient of linear expansion: 4.9 × 10-5 / ° C), polysulfone (coefficient of linear expansion: 5.6 × 10-5 / ° C), polyether sulfone (coefficient of linear expansion: 5.6 ×). 10-5 / ° C), polyetherimide (linear expansion coefficient: 4.7 × 10-5 / ° C), polyamideimide (linear expansion coefficient: 3.1 × 10-5 / ° C), polyether ether ketone (wire) Expansion coefficient: 4.7 × 10-5 / ° C.), polyphenylsulfone (linear expansion coefficient: 5.6 × 10-5 / ° C.), etc. are referred to as “super engineering plastics”. In the following, super engineering plastics may be referred to as "super engineering plastics".

線膨張係数とは、温度上昇によって物体の長さが膨張する割合を温度あたりで示したものである。上記のように、これらのスーパーエンプラは、ポリ塩化ビニル（７×１０−５／℃〜２５×１０−５／℃）、ポリエチレン（５．９×１０−５／℃〜１１×１０−５／℃）、ポリプロピレン（８．１×１０−５／℃〜１０×１０−５／℃）、ＡＢＳ（６．５×１０−５／℃〜９．５×１０−５／℃）、ナイロン１２（１０×１０−５／℃）などの他の熱可塑性樹脂よりも線膨張係数が低い傾向にあり、本発明のようにフィラーを含有させて井桁構造で造形することで、反りやひずみをほとんど発生させることがなくなる。スーパーエンプラは、溶融温度が非常に高くて、溶融温度と造形環境温度との差異によって反りやひずみが大きいにもかかわらず好適な材料となるのは、本発明の大きな効果である。 The coefficient of linear expansion indicates the rate at which the length of an object expands due to temperature rise per temperature. As described above, these super engineering plastics include polyvinyl chloride (7 × 10 -5 / ℃ ~25 × 10 -5 / ℃), polyethylene (5.9 × 10 -5 / ℃ ~11 × 10 -5 / ° C.), polypropylene (8.1 × 10 -5 / ℃ ~10 × 10 -5 /℃),ABS(6.5×10 -5 /℃~9.5×10 -5 / ℃), nylon 12 ( The coefficient of linear expansion tends to be lower than that of other thermoplastic resins such as 10 × 10-5 / ° C), and warpage and strain are almost generated by molding with a grid structure containing a filler as in the present invention. Will not let you. It is a great effect of the present invention that the super engineering plastic has a very high melting temperature and is a suitable material even though the warp and strain are large due to the difference between the melting temperature and the modeling environment temperature.

また、他の熱可塑性樹脂においても本発明は有効であるが、熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリフェニルスルホンなどのスーパーエンプラから選択される少なくとも１種であることが好ましい。熱可塑性樹脂がスーパーエンプラであると、造形する立体造形物の引張強度、耐熱性、耐薬品性、及び難燃性を向上することができ、立体造形物を工業用途にも使用可能になる点でも大いに有利である。 The present invention is also effective for other thermoplastic resins, and examples of the thermoplastic resin include polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether sulfone, polyetherimide, polyamideimide, polyetheretherketone, and polyphenylsulfone. It is preferable that it is at least one selected from the super engineering plastics of. When the thermoplastic resin is super engineering plastic, the tensile strength, heat resistance, chemical resistance, and flame retardancy of the three-dimensional model to be modeled can be improved, and the three-dimensional model can be used for industrial purposes. But it is a great advantage.

−フィラー−
フィラーの形状及び大きさとしては、長さが２００μｍ以上かつアスペクト比が１：３０以上であることが好ましい。フィラーの長さが２００μｍ以上で、かつフィラーのアスペクト比が１：３０以上であれば、支持層造形手段により中空部の長さが１．５ｍｍ以上となる造形層を少なくとも一部に形成することができ、中空部の長さを長くできる点で有利である。支持材料におけるフィラーの含有率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５質量％以上２０質量％以下が好ましい。支持材料におけるフィラーの含有率が５質量％以上２０質量％以下であると、支持材料を架橋できる距離を長くすることができるとともに、吐出した造形材料が「だま」にならずに架橋が切れにくい点で有利である。 -Filler-
The shape and size of the filler are preferably 200 μm or more in length and 1:30 or more in aspect ratio. If the length of the filler is 200 μm or more and the aspect ratio of the filler is 1:30 or more, a forming layer having a hollow portion length of 1.5 mm or more is formed at least in a part by the support layer forming means. It is advantageous in that the length of the hollow portion can be increased. The content of the filler in the support material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less. When the content of the filler in the support material is 5% by mass or more and 20% by mass or less, the distance at which the support material can be crosslinked can be lengthened, and the discharged molding material does not become a "dumb" and the crosslink is difficult to break. It is advantageous in that.

フィラーは、特に限定されないが、針状や繊維状であることが好ましく、無機系であることがより好ましい。具体的には、カーボンファイバー、ガラス繊維、セラミック繊維、チタン酸カルシウム繊維、ケイ酸カルシウム繊維、セルロース系繊維等のフィラーを１つもしくは複数を組み合わせて含有することが好ましく、強度や加工性の観点でカーボンファイバーであることが特に好ましい。 The filler is not particularly limited, but is preferably needle-like or fibrous, and more preferably inorganic. Specifically, it is preferable to contain one or a combination of fillers such as carbon fiber, glass fiber, ceramic fiber, calcium titanate fiber, calcium silicate fiber, and cellulosic fiber, from the viewpoint of strength and processability. It is particularly preferable to use carbon fiber.

カーボンファイバーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
カーボンファイバーの形状及び大きさとしては、長さが２００μｍ以上かつアスペクト比が１：３０以上であることが好ましい。カーボンファイバーの長さが２００μｍ以上で、かつカーボンファイバーのアスペクト比が１：３０以上であれば、支持層造形手段により中空部の長さが１．５ｍｍ以上となる支持層を少なくとも一部に造形することができ、中空部の長さを長くできる点で有利である。 The carbon fiber is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
The shape and size of the carbon fiber are preferably 200 μm or more in length and 1:30 or more in aspect ratio. If the length of the carbon fiber is 200 μm or more and the aspect ratio of the carbon fiber is 1:30 or more, the support layer having a hollow portion length of 1.5 mm or more is formed by at least a part of the support layer forming means. It is advantageous in that the length of the hollow portion can be increased.

支持材料におけるカーボンファイバーの含有率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５質量％以上２０質量％以下が好ましい。支持材料におけるカーボンファイバーの含有率が５質量％以上２０質量％以下であると、支持材料を架橋できる距離を長くすることができるとともに、吐出した支持材料が「だま」にならずに架橋が切れにくい点で有利である。 The content of carbon fiber in the support material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less. When the content of carbon fiber in the support material is 5% by mass or more and 20% by mass or less, the distance at which the support material can be crosslinked can be lengthened, and the discharged support material is not "fooled" and the crosslink is broken. It is advantageous in that it is difficult.

また、支持材料にカーボンファイバーが含有されていると、支持材料の熱容量が大きくなることから、溶融した状態の支持材料が吐出された箇所に熱が伝わりやすくなる。これは、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有するカーボンファイバーを支持材料に含有させているためである。これにより、支持材料が吐出された箇所にある、既に固化している支持材料が内部まで溶融した状態になりやすくなるため、吐出された支持材料と、この支持材料が吐出された箇所にある支持材料との接着強度を高めることができる。すると、例えば、支持構造物を井桁構造とし、支持構造物の内部が空間で占められていても、支持構造物の圧縮強度を向上させることができる。
溶融した状態の支持材料が吐出された箇所の、既に固化している支持材料としては、支持材料が吐出されて造形されつつある支持層の下の支持層の支持材料と、支持材料が吐出されて造形されつつある支持層内の隣接する支持材料との両方であることが好ましい。これにより、支持構造物の圧縮強度が更に向上する点で有利である。 Further, when the support material contains carbon fiber, the heat capacity of the support material becomes large, so that heat is easily transferred to the place where the support material in the molten state is discharged. This is because the support material contains carbon fiber having a thermal conductivity of 20 W / m · K or more. As a result, the already solidified support material at the place where the support material is discharged tends to be in a melted state to the inside. Therefore, the discharged support material and the support at the place where the support material is discharged are likely to be. The adhesive strength with the material can be increased. Then, for example, even if the support structure has a grid structure and the inside of the support structure is occupied by space, the compressive strength of the support structure can be improved.
As the already solidified support material at the place where the melted support material is discharged, the support material of the support layer under the support layer which is being formed by discharging the support material and the support material are discharged. It is preferably both with the adjacent support material in the support layer that is being shaped. This is advantageous in that the compressive strength of the support structure is further improved.

−その他の成分−
その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 -Other ingredients-
The other components are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.

＜層造形手段、層造形工程＞
層造形手段は、造形材料で造形層を造形する手段であり、支持材料を造形材料に、支持層を造形層に、支持構造物を立体造形物にした以外は、支持層造形手段と同様であるため、詳細な説明を省略する。
層造形工程は、造形材料で造形層を造形する工程であり、層造形手段と同様に、支持材料を造形材料に、支持層を造形層に、支持構造物を立体造形物にした以外は、支持層造形工程と同様であるため、詳細な説明を省略する。
造形材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、支持材料と同じ材料であってもよく、支持材料と別の材料であってもよい。 <Layer molding means, layer molding process>
The layer modeling means is a means for modeling a modeling layer with a modeling material, and is the same as the support layer modeling means except that the support material is a modeling material, the support layer is a modeling layer, and the support structure is a three-dimensional model. Therefore, a detailed description will be omitted.
The layer modeling process is a process of modeling a modeling layer with a modeling material, and is similar to the layer modeling means, except that the support material is a modeling material, the support layer is a modeling layer, and the support structure is a three-dimensional model. Since it is the same as the support layer forming step, detailed description thereof will be omitted.
The modeling material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, it may be the same material as the supporting material or may be a different material from the supporting material.

＜冷却手段、冷却工程＞
冷却手段は、支持層を造形層に接触させて造形する場合に、支持層造形手段が支持材料を吐出する前に、支持材料を吐出する箇所の造形層を冷却可能な手段である。また、冷却手段は、造形層を支持層に接触させて造形する場合には、層造形手段が造形材料を吐出する前に、造形材料を吐出する箇所の支持層を冷却する手段である。
冷却工程は、支持層を造形層に接触させて造形する場合に、支持層造形工程において支持材料を吐出する前に、支持材料を吐出する箇所の造形層を冷却可能な工程である。また、冷却工程は、造形層を支持層に接触させて造形する場合には、層造形工程において造形材料を吐出する前に、造形材料を吐出する箇所の支持層を冷却する工程である。
冷却手段は、支持層造形手段と一体に設けられてもよく、支持層造形手段とは別個に設けられてもよい。 <Cooling means, cooling process>
The cooling means is a means capable of cooling the modeling layer at the portion where the supporting material is discharged before the supporting layer modeling means ejects the supporting material when the supporting layer is brought into contact with the modeling layer for modeling. Further, the cooling means is a means for cooling the support layer at the portion where the modeling material is discharged before the layer modeling means discharges the modeling material when the modeling layer is brought into contact with the support layer for modeling.
The cooling step is a step in which when the support layer is brought into contact with the modeling layer for modeling, the modeling layer at the portion where the support material is discharged can be cooled before the support material is discharged in the support layer modeling step. Further, the cooling step is a step of cooling the support layer at the portion where the modeling material is discharged before discharging the modeling material in the layer modeling step when the modeling layer is brought into contact with the support layer for modeling.
The cooling means may be provided integrally with the support layer forming means, or may be provided separately from the support layer forming means.

支持層を造形層に接触させて造形する場合に、支持層造形手段が支持材料を吐出する前に、支持材料を吐出する箇所の造形層を冷却手段が冷却することにより、支持層と造形層との接着力を弱めることができるため、支持構造物を立体造形物から除去しやすくなる。また、造形層を支持層に接触させて造形する場合には、層造形手段が造形材料を吐出する前に、造形材料を吐出する箇所の支持層を冷却手段が冷却することにより、支持層と造形層との接着力を弱めることができるため、支持構造物を立体造形物から除去しやすくなる。 When the support layer is brought into contact with the modeling layer for modeling, the support layer and the modeling layer are cooled by the cooling means at the location where the support material is discharged before the support layer modeling means discharges the support material. Since the adhesive force with and can be weakened, it becomes easy to remove the support structure from the three-dimensional model. In addition, when the modeling layer is brought into contact with the support layer for modeling, the cooling means cools the support layer at the location where the modeling material is discharged before the layer modeling means discharges the modeling material. Since the adhesive force with the modeling layer can be weakened, it becomes easy to remove the support structure from the three-dimensional model.

冷却手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、間接的に冷却できるエアーブロー装置や、直接接触させて冷却できるペルチェ素子などが挙げられる。また、冷却手段をエアーブロー装置とした場合には、支持層造形手段にエアーが当たることで、吐出前後の溶融あるいは半溶融状態の支持材料の温度が下がり、立体造形物の造形に不具合が発生することもあるため、風防部材を更に備えてもよい。 The cooling means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include an air blow device capable of indirectly cooling and a Peltier element capable of cooling by direct contact. Further, when the cooling means is an air blow device, the air hits the support layer forming means, so that the temperature of the supported material in the molten or semi-molten state before and after discharge is lowered, and a problem occurs in the modeling of the three-dimensional model. In some cases, a windshield member may be further provided.

ここで、本発明における造形装置の一例について図面を参照して説明する。
なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。 Here, an example of the modeling apparatus in the present invention will be described with reference to the drawings.
In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate description may be omitted. Further, the number, position, shape, etc. of the following constituent members are not limited to the present embodiment, and can be a preferable number, position, shape, etc. for carrying out the present invention.

＜全体構成＞
本発明の一実施形態として、熱溶解積層法により支持構造物を造形する立体造形装置について説明する。なお、本発明における造形装置は、熱溶解積層法を用いたものに限定されるものではなく、載置台（造形テーブル）の載置面上に支持構造物を造形する任意の造形装置を用いることができる。 <Overall configuration>
As an embodiment of the present invention, a three-dimensional modeling apparatus for modeling a support structure by a fused deposition modeling method will be described. The modeling device in the present invention is not limited to the one using the Fused Deposition Modeling method, and any modeling device for modeling the support structure on the mounting surface of the mounting table (modeling table) is used. Can be done.

図５は、本発明に係る造形装置の一実施形態を示す模式図である。図６は、図５の造形装置における吐出モジュールを示す模式図である。造形装置１は、射出成形では金型が複雑になる、又は、成形することができないような複雑な立体構造を有する支持構造物を造形することができる。 FIG. 5 is a schematic view showing an embodiment of the modeling apparatus according to the present invention. FIG. 6 is a schematic view showing a discharge module in the modeling apparatus of FIG. The modeling device 1 can model a support structure having a complicated three-dimensional structure such that the mold becomes complicated or cannot be molded by injection molding.

三次元造形装置１における筐体２の内部は、立体造形物及び支持構造物ＭＯを造形するための処理空間となっている。筐体２の内部には載置台としての造形テーブル３が設けられており、造形テーブル３の上に、立体造形物及び支持構造物ＭＯが造形される。 The inside of the housing 2 in the three-dimensional modeling apparatus 1 is a processing space for modeling the three-dimensional model and the support structure MO. A modeling table 3 as a mounting table is provided inside the housing 2, and a three-dimensional model and a support structure MO are modeled on the modeling table 3.

支持構造物の造形には、支持材料として長尺のフィラメントＦが用いられる。フィラメントＦは、細長いワイヤー形状の固体材料であり、巻き回された状態で造形装置１における筐体２の外部のリール４にセットされている。リール４は、フィラメントＦの駆動手段であるエクストルーダ１１の回転に引っ張られることで、大きく抵抗力を働かせることなく自転する。立体造形物の造形も支持構造物の造形と同様に、造形材料としてフィラメントが用いられる。 A long filament F is used as a support material for modeling the support structure. The filament F is an elongated wire-shaped solid material, and is set on a reel 4 outside the housing 2 in the modeling apparatus 1 in a wound state. The reel 4 rotates by being pulled by the rotation of the extruder 11, which is the driving means of the filament F, without exerting a large resistance force. In the modeling of a three-dimensional model, a filament is used as a modeling material in the same manner as in the modeling of a support structure.

筐体２の内部の造形テーブル３の上方には、支持層造形手段及び層造形手段としての吐出モジュール１０（造形ヘッド）が設けられている。吐出モジュール１０は、エクストルーダ１１、冷却ブロック１２、フィラメントガイド１４、加熱ブロック１５、吐出ノズル１８、冷却手段としてのエアーブロー１９を有する。フィラメントＦは、エクストルーダ１１によって引き込まれることで、造形装置１の吐出モジュール１０へ供給される。なお、図５では吐出モジュール１０が１つの場合を示しているが、これに限ることなく、吐出モジュール１０が複数であってもよい。 Above the modeling table 3 inside the housing 2, a support layer modeling means and a discharge module 10 (modeling head) as a layer modeling means are provided. The discharge module 10 includes an extruder 11, a cooling block 12, a filament guide 14, a heating block 15, a discharge nozzle 18, and an air blow 19 as a cooling means. The filament F is pulled in by the extruder 11 and is supplied to the discharge module 10 of the modeling apparatus 1. Although FIG. 5 shows a case where one discharge module 10 is used, the present invention is not limited to this, and a plurality of discharge modules 10 may be used.

加熱ブロック１５は、ヒータなどの熱源１６と、ヒータの温度を制御するための熱電対１７と、を有し、移送路を介して、吐出モジュール１０に供給されたフィラメントＦを加熱溶融させて、吐出ノズル１８へ供給する。 The heating block 15 has a heat source 16 such as a heater and a thermocouple 17 for controlling the temperature of the heater, and the filament F supplied to the discharge module 10 is heated and melted via the transfer path. It is supplied to the discharge nozzle 18.

冷却ブロック１２は、加熱ブロック１５の上部に設けられる。冷却ブロック１２は、冷却源１３を有し、フィラメントを冷却する。これにより、冷却ブロック１２は、溶融したフィラメントＦＭの吐出モジュール１０の上部への逆流、溶融したフィラメントＦＭを押し出す抵抗の増大、あるいは、溶融したフィラメントＦＭの固化による移送路内での詰まりを防ぐ。加熱ブロック１５と冷却ブロック１２との間には、フィラメントガイド１４が設けられている。 The cooling block 12 is provided above the heating block 15. The cooling block 12 has a cooling source 13 and cools the filament. As a result, the cooling block 12 prevents backflow of the molten filament FM to the upper portion of the discharge module 10, an increase in resistance for pushing out the molten filament FM, or clogging in the transfer path due to solidification of the molten filament FM. A filament guide 14 is provided between the heating block 15 and the cooling block 12.

図６に示すように、吐出モジュール１０の下端部に、造形材料であるフィラメントＦを吐出する吐出ノズル１８が設けられている。吐出ノズル１８は、加熱ブロック１５から供給された溶融状態あるいは半溶融のフィラメントＦＭを造形テーブル３上に線状に押し出すようにして吐出する。吐出されたフィラメントＦＭは、冷却固化されて所定の形状の層が造形される。さらに、吐出ノズル１８は、造形した層に、溶融状態あるいは半溶融状態のフィラメントＦＭを、線状に押し出すようにして吐出する操作を繰り返すことで、新たな層を積み上げて積層させる。こうすることにより、造形装置１は、立体造形物及び支持構造物ＭＯを造形する。 As shown in FIG. 6, a discharge nozzle 18 for discharging the filament F, which is a modeling material, is provided at the lower end of the discharge module 10. The discharge nozzle 18 discharges the molten or semi-melted filament FM supplied from the heating block 15 so as to be linearly extruded onto the modeling table 3. The discharged filament FM is cooled and solidified to form a layer having a predetermined shape. Further, the discharge nozzle 18 stacks and stacks new layers by repeating the operation of ejecting the molten or semi-melted filament FM into the formed layer in a linear manner. By doing so, the modeling apparatus 1 models the three-dimensional modeled object and the support structure MO.

本実施形態においては、吐出モジュール１０に２つの吐出ノズルが設けられている。第一の吐出ノズルは、立体造形物及び支持構造物ＭＯを造形するモデル材のフィラメントを溶融して吐出し、第二の吐出ノズルは、モデル材を支持するサポート材のフィラメントを溶融して吐出する。なお、図５において、第一の吐出ノズルの奥側に第二の吐出ノズルが配置されている。なお、吐出ノズルの数は、２個に限定されるものではなく、目的に応じて適宜選択することができる。 In the present embodiment, the discharge module 10 is provided with two discharge nozzles. The first discharge nozzle melts and discharges the filament of the model material that forms the three-dimensional model and the support structure MO, and the second discharge nozzle melts and discharges the filament of the support material that supports the model material. To do. In FIG. 5, the second discharge nozzle is arranged behind the first discharge nozzle. The number of discharge nozzles is not limited to two, and can be appropriately selected depending on the intended purpose.

第二の吐出ノズルから吐出されるサポート材により造形されるサポート部は、最終的にはモデル材により造形されるモデル部から除去される。また、サポート材は、本実施形態においては、立体造形物を造形するモデル材とは同じ材料である。サポート材のフィラメント及びモデル材のフィラメントは、それぞれ、加熱ブロック１５にて溶融され、それぞれの吐出ノズル１８から押し出されるように吐出されて、層状に順次積層される。 The support portion formed by the support material discharged from the second discharge nozzle is finally removed from the model portion formed by the model material. Further, in the present embodiment, the support material is the same material as the model material for modeling the three-dimensional model. The filament of the support material and the filament of the model material are each melted in the heating block 15, discharged so as to be extruded from the respective discharge nozzles 18, and sequentially laminated in layers.

図７は、図５の造形装置における吐出ノズルを示す模式図である。
図７に示すように、第二の吐出ノズル１８において、熱可塑性樹脂Ｆｒ及びフィラーＦｃを含有させたフィラメントＦを溶融し、溶融させたフィラメントＦＭを吐出ノズルから吐出すると、フィラーＦｃの向きが吐出方向に揃うようになる。これは、第二の吐出ノズル内部における熱可塑性樹脂Ｆｒに流れによるものである。 FIG. 7 is a schematic view showing a discharge nozzle in the modeling apparatus of FIG.
As shown in FIG. 7, in the second discharge nozzle 18, when the filament F containing the thermoplastic resin Fr and the filler Fc is melted and the melted filament FM is discharged from the discharge nozzle, the direction of the filler Fc is discharged. It will be aligned in the direction. This is due to the flow through the thermoplastic resin Fr inside the second discharge nozzle.

エアーブロー１９は、第二の吐出ノズル１８がフィラメントＦＭを吐出する前に、フィラメントＦＭを吐出する箇所の造形層を冷却する。これにより、支持構造物と立体造形物との接着力を弱めることができるため、支持構造物を立体造形物から除去しやすくなる。 The air blow 19 cools the modeling layer at the portion where the filament FM is discharged before the second discharge nozzle 18 discharges the filament FM. As a result, the adhesive force between the support structure and the three-dimensional model can be weakened, so that the support structure can be easily removed from the three-dimensional model.

吐出モジュール１０および加熱モジュール２０は、装置左右方向（図５中の左右方向）に延びるＸ軸駆動軸３１（Ｘ軸方向）に対し、連結部材を介して、移動可能に保持されている。吐出モジュール１０は、Ｘ軸駆動モータ３２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。 The discharge module 10 and the heating module 20 are movably held via a connecting member with respect to the X-axis drive shaft 31 (X-axis direction) extending in the left-right direction of the device (left-right direction in FIG. 5). The discharge module 10 can be moved in the left-right direction (X-axis direction) of the device by the driving force of the X-axis drive motor 32.

Ｘ軸駆動モータ３２は、装置前後方向（図５中の奥行方向）に延びるＹ軸駆動軸（Ｙ軸方向）に沿って移動可能に保持されている。Ｘ軸駆動軸３１がＸ軸駆動モータ３２ごとＹ軸駆動モータ３３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、吐出モジュール１０および加熱モジュール２０はＹ軸方向に移動する。 The X-axis drive motor 32 is movably held along a Y-axis drive axis (Y-axis direction) extending in the front-rear direction (depth direction in FIG. 5) of the device. When the X-axis drive shaft 31 moves along the Y-axis direction by the driving force of the Y-axis drive motor 33 together with the X-axis drive motor 32, the discharge module 10 and the heating module 20 move in the Y-axis direction.

造形テーブル３は、Ｚ軸駆動軸３４及びガイド軸３５が貫通しており、装置上下方向（図５中の上下方向）に延びるＺ軸駆動軸３４に沿って移動可能に保持されている。造形テーブル３は、Ｚ軸駆動モータ３６の駆動力により、装置上下方向（Ｚ軸方向）へ移動する。造形テーブル３には、積載された造形物を加熱する造形物加熱部が設けられていてもよい。 The modeling table 3 is movably held along the Z-axis drive shaft 34 extending in the vertical direction of the device (vertical direction in FIG. 5) through the Z-axis drive shaft 34 and the guide shaft 35. The modeling table 3 moves in the vertical direction (Z-axis direction) of the device by the driving force of the Z-axis drive motor 36. The modeling table 3 may be provided with a modeling object heating unit that heats the loaded modeled object.

また、フィラメントＦの溶融と吐出を経時で続けると、吐出ノズル１８の周辺部が溶融したフィラメントＦＭなどで汚れることがある。そこで、造形装置１に設けられたクリーニングブラシ３７により、吐出ノズル１８の周辺部に対し定期的にクリーニング動作を行うことで、吐出ノズル１８の先端にフィラメントＦが固着することを防ぐことができる。なお、クリーニング動作は、固着防止の観点から、溶融したフィラメントＦＭの温度が下がりきらないうちに実行されることが好ましい。この場合、クリーニングブラシ３７は、耐熱性部材からなることが好ましい。また、クリーニング動作時に生じる研磨粉については、造形装置１に設けられたダストボックス３８に集積させて定期的に捨ててもよいし、吸引路を設けて造形装置１の外部へ排出させてもよい。 Further, if the melting and discharging of the filament F is continued over time, the peripheral portion of the discharging nozzle 18 may be contaminated with the melted filament FM or the like. Therefore, the cleaning brush 37 provided in the modeling apparatus 1 periodically performs a cleaning operation on the peripheral portion of the discharge nozzle 18, so that the filament F can be prevented from sticking to the tip of the discharge nozzle 18. From the viewpoint of preventing sticking, the cleaning operation is preferably performed before the temperature of the molten filament FM is completely lowered. In this case, the cleaning brush 37 is preferably made of a heat-resistant member. Further, the polishing powder generated during the cleaning operation may be accumulated in the dust box 38 provided in the modeling apparatus 1 and discarded periodically, or may be provided with a suction path and discharged to the outside of the modeling apparatus 1.

図８は、図５の造形装置におけるハードウェア構成を示すブロック図である。
造形装置１は、制御部１００を有する。制御部１００は、ＣＰＵや回路などを有しており、図８に示すようにそれぞれの部と電気的に接続されている。 FIG. 8 is a block diagram showing a hardware configuration in the modeling apparatus of FIG.
The modeling device 1 has a control unit 100. The control unit 100 has a CPU, a circuit, and the like, and is electrically connected to each unit as shown in FIG.

造形装置１には、吐出モジュール１０のＸ軸方向位置を検知するＸ軸座標検知機構が設けられている。Ｘ軸座標検知機構の検知結果は、制御部１００に送られる。制御部１００は、その検知結果に基づいてＸ軸駆動モータ３２の駆動を制御して、吐出モジュール１０を目標のＸ軸方向位置へ移動させる。 The modeling device 1 is provided with an X-axis coordinate detection mechanism that detects the position of the discharge module 10 in the X-axis direction. The detection result of the X-axis coordinate detection mechanism is sent to the control unit 100. The control unit 100 controls the drive of the X-axis drive motor 32 based on the detection result, and moves the discharge module 10 to the target X-axis direction position.

三次元造形装置１には、吐出モジュール１０のＹ軸方向位置を検知するＹ軸座標検知機構が設けられている。Ｙ軸座標検知機構の検知結果は、制御部１００に送られる。制御部１００は、その検知結果に基づいてＹ軸駆動モータ３３の駆動を制御して、吐出モジュール１０を目標のＹ軸方向位置へ移動させる。 The three-dimensional modeling apparatus 1 is provided with a Y-axis coordinate detection mechanism that detects the position of the discharge module 10 in the Y-axis direction. The detection result of the Y-axis coordinate detection mechanism is sent to the control unit 100. The control unit 100 controls the drive of the Y-axis drive motor 33 based on the detection result, and moves the discharge module 10 to the target Y-axis direction position.

三次元造形装置１には、造形テーブル３のＺ軸方向位置を検知するＺ軸座標検知機構が設けられている。Ｚ軸座標検知機構の検知結果は、制御部１００に送られる。制御部１００は、その検知結果に基づいてＺ軸駆動モータ３６の駆動を制御して、造形テーブル３を目標のＺ軸方向位置へ移動させる。 The three-dimensional modeling apparatus 1 is provided with a Z-axis coordinate detection mechanism that detects the position of the modeling table 3 in the Z-axis direction. The detection result of the Z-axis coordinate detection mechanism is sent to the control unit 100. The control unit 100 controls the drive of the Z-axis drive motor 36 based on the detection result, and moves the modeling table 3 to the target Z-axis direction position.

このように、制御部１００は、吐出モジュール１０及び造形テーブル３の移動を制御することにより、吐出モジュール１０および造形テーブル３の相対的な三次元位置を、目標の三次元位置に移動させる。 In this way, the control unit 100 moves the relative three-dimensional positions of the discharge module 10 and the modeling table 3 to the target three-dimensional position by controlling the movement of the discharge module 10 and the modeling table 3.

さらに、制御部１００は、エクストルーダ１１、冷却ブロック１２、吐出ノズル１８、エアーブロー１９、クリーニングブラシ３７の各駆動部に制御信号を出力することで、これらの駆動を制御する。 Further, the control unit 100 controls the drive by outputting control signals to each drive unit of the extruder 11, the cooling block 12, the discharge nozzle 18, the air blow 19, and the cleaning brush 37.

図９Ａは、支持構造物を井桁構造とする際の第１の支持層を造形するツールパスの一例を示す説明図である。図９Ｂは、支持構造物を井桁構造とする際の第２の支持層を造形するツールパスの一例を示す説明図である。
図９Ａに示すような支持層（第１の支持層）と、図９Ｂに示すような支持層（第２の支持層）を交互に積層することにより、図１０Ａに示すような井桁構造を少なくとも一部に有する支持構造物を造形することができる。
なお、図１０Ａでは、井桁構造は、第１の支持層と第２の支持層とを単層ずつ交互に積層しているが、図１０Ｂに示すように、第１の支持層と第２の支持層とを複数層ずつ交互に積層してもよい。 FIG. 9A is an explanatory diagram showing an example of a tool path for forming the first support layer when the support structure has a grid structure. FIG. 9B is an explanatory view showing an example of a tool path for forming a second support layer when the support structure has a grid structure.
By alternately stacking the support layer (first support layer) as shown in FIG. 9A and the support layer (second support layer) as shown in FIG. 9B, at least the grid structure as shown in FIG. 10A is formed. It is possible to model a support structure that has a part.
In FIG. 10A, in the grid structure, the first support layer and the second support layer are alternately laminated by a single layer, but as shown in FIG. 10B, the first support layer and the second support layer A plurality of support layers may be alternately laminated.

また、図１１Ａは、本発明の造形装置で造形した立体造形物及び支持構造物の一例を示す概略側面図である。
図１１Ａに示すように、オーバーハング状の立体造形物２００を造形する際には、井桁構造の第２の支持構造部３０２を造形し、第２の支持構造部３０２の上に立体造形物２００の造形層を面で支持するための第１の支持構造部３０１を造形する。また、立体造形物２００の側面には、第１の支持構造部３０１を造形する。このようにすると、第１の支持構造部３０１に熱可塑性樹脂を含有し、（１）熱可塑性樹脂が水溶性又は油溶性である、及び、（２）第１の支持構造部を造形する支持材料が水溶性又は油溶性のフィラーを更に含有する、のうち（１）及び（２）の少なくともいずれかである場合には、支持構造物３００が付着している立体造形物２００を液体に浸漬させると、立体造形物２００と支持構造物３００との界面に位置する第１の支持構造部３０１が溶解する。これにより、ユーザーは、立体造形物２００の造形精度を悪化させることなく、支持構造物３００を容易に除去することができる。 Further, FIG. 11A is a schematic side view showing an example of a three-dimensional model and a support structure modeled by the modeling apparatus of the present invention.
As shown in FIG. 11A, when the overhang-shaped three-dimensional model 200 is modeled, the second support structure portion 302 of the well girder structure is modeled, and the three-dimensional model 200 is formed on the second support structure portion 302. A first support structure portion 301 for supporting the modeling layer of the above on a surface is modeled. Further, a first support structure portion 301 is modeled on the side surface of the three-dimensional modeled object 200. In this way, the first support structure portion 301 contains the thermoplastic resin, (1) the thermoplastic resin is water-soluble or oil-soluble, and (2) the support for forming the first support structure portion. When the material further contains a water-soluble or oil-soluble filler, at least one of (1) and (2), the three-dimensional structure 200 to which the support structure 300 is attached is immersed in the liquid. Then, the first support structure portion 301 located at the interface between the three-dimensional model 200 and the support structure 300 is melted. As a result, the user can easily remove the support structure 300 without deteriorating the modeling accuracy of the three-dimensional model 200.

また、支持材料にはフィラーが含有され、かつ第２の支持構造部３０２が井桁構造であるため、第２の支持構造部３０２は、モデル部を支持するのに十分な剛性を有することができる。 Further, since the support material contains a filler and the second support structure portion 302 has a grid structure, the second support structure portion 302 can have sufficient rigidity to support the model portion. ..

さらに、第２の支持構造部３０２はモデル部と接触していないことにより、第２の支持構造部３０２の造形精度をモデル部の造形精度よりも低くしてもよいため、第２の支持構造部３０２の造形速度は、モデル部の造形速度よりも高速にすることができる。
したがって、第２の支持構造部３０２が最低限必要な剛性を得られるように交点間隔などのパラメータと、造形速度とを最適化することにより、支持構造物３００の造形時間を短縮することができる。 Further, since the second support structure portion 302 is not in contact with the model portion, the modeling accuracy of the second support structure portion 302 may be lower than the modeling accuracy of the model portion. Therefore, the second support structure portion 302 has a second support structure. The modeling speed of the unit 302 can be higher than the modeling speed of the model unit.
Therefore, the modeling time of the support structure 300 can be shortened by optimizing the parameters such as the intersection interval and the modeling speed so that the second support structure portion 302 can obtain the minimum required rigidity. ..

またさらに、立体造形物２００の側面を造形する際に、立体造形物２００の側面に支持構造物３００を造形しなくても立体造形物２００の造形精度が悪化しない場合がある。この場合には、図１１Ｂに示すように、立体造形物２００の側面の第１の支持構造部３０１を造形せずに、立体造形物２００の側面と空隙を有するように第２の支持構造部３０２を造形してもよい。このようにすると、更に、造形時間を短くすることができるとともに材料の使用量を抑制することができる。 Furthermore, when modeling the side surface of the three-dimensional model 200, the modeling accuracy of the three-dimensional model 200 may not deteriorate even if the support structure 300 is not modeled on the side surface of the three-dimensional model 200. In this case, as shown in FIG. 11B, the second support structure portion 301 has a gap with the side surface of the three-dimensional model 200 without modeling the first support structure section 301 on the side surface of the three-dimensional model 200. 302 may be modeled. In this way, the molding time can be further shortened and the amount of material used can be suppressed.

そして、図１２Ａに示すように、曲線を有する立体造形物２００であっても、立体造形物２００の表面の形状に沿う形状に第１の支持構造部３０１を造形することができる。
また、図１２Ｂに示すように、第１の支持構造部３０１の近傍に位置する第２の支持構造部３０２における交点間隔を、第１の支持構造部３０１の近傍に位置しない第２の支持構造部３０２における交点間隔より狭く造形するようにしてもよい。このようにすると、第１の支持構造部３０１を造形する際に吐出した支持材料が重力で垂れにくくなり、立体造形物２００の造形精度の悪化を抑制することができる。 Then, as shown in FIG. 12A, even in the three-dimensional model 200 having a curved line, the first support structure portion 301 can be modeled in a shape that follows the shape of the surface of the three-dimensional model 200.
Further, as shown in FIG. 12B, the intersection interval in the second support structure portion 302 located near the first support structure portion 301 is set to the second support structure not located near the first support structure portion 301. The molding may be made narrower than the intersection interval in the portion 302. In this way, the support material discharged when the first support structure portion 301 is modeled is less likely to hang down due to gravity, and deterioration of the modeling accuracy of the three-dimensional model 200 can be suppressed.

以下、第２の支持構造部の井桁構造について、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。ここでは、フィラーとしてカーボンファイバーを含有した実施例と、フィラーを含有していない比較例を説明する。フィラーとしてカーボンファイバーを用いた実施例を中心に説明するが、ガラス繊維、セラミック繊維等であっても同等の効果を得られる。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples of the well girder structure of the second support structure portion, but the present invention is not limited to these Examples. Here, an example containing carbon fiber as a filler and a comparative example not containing the filler will be described. Although the embodiment in which carbon fiber is used as the filler will be mainly described, the same effect can be obtained even with glass fiber, ceramic fiber and the like.

（実施例１）
実施例１では、図２Ａ及び図２Ｂに示した立体造形物を造形した。 (Example 1)
In Example 1, the three-dimensional model shown in FIGS. 2A and 2B was modeled.

［第２の支持構造部の支持材料の製造］
熱可塑性樹脂としてポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）（１５１Ｇグレード、ＶＩＣＴＲＥＸ社製、４００℃での粘度：１５０Ｐａ・ｓ、線膨張係数：４．７×１０−５／℃）とフィラーとしてカーボンファイバー（クレカチョップ、株式会社クレハ製、長さ４００μｍ、アスペクト比１：１００）を９：１の質量比（１０質量％）で、混練機（小容量加圧型ニーダー、日本スピンドル製造株式会社（株式会社モリヤマ）製）により、カーボンファイバーの長さが２００μｍ以上のものが残るように混練時間を調整して混練し、フィラメントを製造した。 [Manufacturing of support material for the second support structure]
Polyetheretherketone (PEEK) (151G grade, manufactured by VICTREX, viscosity at 400 ° C., coefficient of linear expansion: 4.7 × 10-5 / ° C.) as a thermoplastic resin and carbon fiber (creca) as a filler. Chop, manufactured by Kureha Co., Ltd., length 400 μm, aspect ratio 1: 100) with a mass ratio of 9: 1 (10 mass%), kneader (small capacity pressurized kneader, Nippon Spindle Manufacturing Co., Ltd. (Moriyama Co., Ltd.) The filament was manufactured by adjusting the kneading time so that the carbon fiber having a length of 200 μm or more remained.

［第２の支持構造部の造形］
図５〜図８で示した造形装置１として、ＨＰＰ１５５（ＩＮＤＭＡＴＥＣ Ｐｒｉｎｔｅｒ社製）を用いて、吐出モジュール１０のノズル温度を４２０℃、吐出するフィラメントＦのライン幅を０．５ｍｍ、吐出モジュール１０を走査させる走査速度を１００ｍｍ／ｓ、造形テーブル３のビルドプレート温度を１５０℃に設定し、吐出モジュール１０から上述のように製造したフィラメントを吐出させ、図９Ａ及び図９Ｂに示したような第１の支持層及び第２の支持層を交互に造形して積層することにより、井桁構造を有する第２の支持構造部１の造形を行った。なお、吐出したフィラメントのラインの高さは０．２ｍｍであった。
井桁構造を有する第２の支持構造部１は、５０ｍｍ×５０ｍｍ×１０ｍｍのサイズの直方体とした。また、井桁構造としては、第１の支持層及び第２の支持層の交点間の距離（以下、「交点間隔」と称する）を８ｍｍとした。この場合、フィラメントＦのライン幅が０．５ｍｍであるため、中空部の長さは７．５ｍｍとなる。 [Modeling of the second support structure]
As the modeling apparatus 1 shown in FIGS. 5 to 8, HPP155 (manufactured by INDMATEC Printer) is used to set the nozzle temperature of the discharge module 10 to 420 ° C., the line width of the filament F to be discharged to 0.5 mm, and the discharge module 10. The scanning speed to be scanned is set to 100 mm / s, the build plate temperature of the modeling table 3 is set to 150 ° C., the filament manufactured as described above is discharged from the discharge module 10, and the first as shown in FIGS. 9A and 9B. The second support structure portion 1 having a grid structure was formed by alternately forming and laminating the support layer and the second support layer. The height of the discharged filament line was 0.2 mm.
The second support structure portion 1 having a well girder structure was a rectangular parallelepiped having a size of 50 mm × 50 mm × 10 mm. Further, as the grid structure, the distance between the intersections of the first support layer and the second support layer (hereinafter, referred to as “intersection interval”) is set to 8 mm. In this case, since the line width of the filament F is 0.5 mm, the length of the hollow portion is 7.5 mm.

［第１の支持構造部の造形］
第２の支持構造部を造形するために用いた吐出モジュールとは異なる吐出モジュール１０を用いて、第１の支持構造部の支持材料としてのポリビニルアルコール（ＰＶＡ：水溶性熱可塑性樹脂）を吐出して、造形層に対して面で接する形状とした第１の支持構造部を造形した。 [Modeling of the first support structure]
Polyvinyl alcohol (PVA: water-soluble thermoplastic resin) as a support material for the first support structure is discharged using a discharge module 10 different from the discharge module used for modeling the second support structure. Therefore, the first support structure portion having a shape in which the molding layer is in contact with the surface was formed.

［造形層の造形］
第１及び第２の支持構造部を造形するために用いた吐出モジュールとは異なる吐出モジュール１０を用いて、造形材料としてのＰＥＥＫを吐出して造形層を造形した。
このように、造形層、第１の支持構造部、及び第２の支持構造部の造形を行い、図２Ａ及び図２Ｂに示した立体造形物を造形した。 [Modeling of modeling layer]
Using a discharge module 10 different from the discharge module used for modeling the first and second support structures, PEEK as a modeling material was discharged to model the modeling layer.
In this way, the modeling layer, the first support structure portion, and the second support structure portion were modeled, and the three-dimensional model shown in FIGS. 2A and 2B was modeled.

＜反りの外観評価＞
得られた立体造形物に付着する第２の支持構造部１において、目視により反りの有無を以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
［評価基準］
○：反りの発生が確認できない
×：反りの発生が確認される <Appearance evaluation of warpage>
In the second support structure portion 1 adhering to the obtained three-dimensional model, the presence or absence of warpage was visually evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
[Evaluation criteria]
◯: Warpage cannot be confirmed ×: Warpage is confirmed

＜支持構造物の除去性の評価＞
得られた立体造形物（支持構造部含む）を水に浸漬させた後、手作業により立体造形物から第１及び第２の支持構造部を除去した際の除去性を以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
［評価基準］
○：立体造形物から第１及び第２の支持構造部を容易に除去できた
×：立体造形物から第１の支持構造部の一部が除去できなかった <Evaluation of removability of support structure>
After immersing the obtained three-dimensional model (including the support structure) in water, the removability when the first and second support structures were manually removed from the three-dimensional model was evaluated according to the following criteria. .. The results are shown in Table 1.
[Evaluation criteria]
◯: The first and second support structures could be easily removed from the three-dimensional model. ×: A part of the first support structure could not be removed from the three-dimensional model.

（実施例２）
実施例１において、交点間隔を８ｍｍから２ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、立体造形物を作製し、これらの評価を実施した。結果を表１に示す。 (Example 2)
In Example 1, a three-dimensional model was produced in the same manner as in Example 1 except that the intersection interval was changed from 8 mm to 2 mm, and these evaluations were carried out. The results are shown in Table 1.

（実施例３）
実施例１において、第１のサポート部材料をポリビニルアルコールから耐衝撃性ポリスチレン（Ｈｉｇｈ Ｉｍｐａｃｔ Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ：ＨＩＰＳ；油溶性熱可塑性樹脂）に変更した以外は、実施例１と同様にして、立体造形物を作製し、これらの評価を実施した。結果を表１に示す。 (Example 3)
In Example 1, the three-dimensional model was formed in the same manner as in Example 1 except that the material of the first support portion was changed from polyvinyl alcohol to high impact polystyrene (HIPS; oil-soluble thermoplastic resin). It was prepared and evaluated. The results are shown in Table 1.

（実施例４）
実施例２において、第１のサポート部材料をポリビニルアルコールから耐衝撃性ポリスチレンに変更した以外は、実施例２と同様にして、立体造形物を作製し、これらの評価を実施した。結果を表１に示す。 (Example 4)
In Example 2, a three-dimensional model was produced in the same manner as in Example 2 except that the material of the first support portion was changed from polyvinyl alcohol to impact-resistant polystyrene, and these evaluations were carried out. The results are shown in Table 1.

（実施例５）
実施例１において、第１のサポート部材料をポリビニルアルコールから、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ：非水溶性熱可塑性樹脂）に親水性雲母を１０：１の質量比で、混練機（小容量加圧型ニーダー、日本スピンドル製造株式会社（株式会社モリヤマ）製）により、混練したものに変更した以外は、実施例１と同様にして、立体造形物を作製し、これらの評価を実施した。結果を表１に示す。 (Example 5)
In Example 1, a kneader (small-capacity pressure-type kneader) in which the material of the first support portion is from polyvinyl alcohol to polyether sulfone (PES: water-insoluble thermoplastic resin) and hydrophilic mica at a mass ratio of 10: 1. , Nihon Spindle Manufacturing Co., Ltd. (manufactured by Moriyama Co., Ltd.) produced a three-dimensional model in the same manner as in Example 1 except that it was changed to a kneaded product, and these evaluations were carried out. The results are shown in Table 1.

（実施例６）
実施例２において、第１のサポート部材料をポリビニルアルコールから、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）に親水性雲母を１０：１の質量比で、混練機（小容量加圧型ニーダー、日本スピンドル製造株式会社（株式会社モリヤマ）製）により、混練したものに変更した以外は、実施例２と同様にして、立体造形物を作製し、これらの評価を実施した。結果を表１に示す。 (Example 6)
In Example 2, a kneader (small-capacity pressure-type kneader, Nihon Spindle Manufacturing Co., Ltd.) (small-capacity pressure-type kneader, Nihon Spindle Manufacturing Co., Ltd.) with a mass ratio of 10: 1 for the first support part material from polyvinyl alcohol to polyether sulfone (PES) and hydrophilic mica Moriyama Co., Ltd.) produced a three-dimensional model in the same manner as in Example 2 except that it was changed to a kneaded product, and these evaluations were carried out. The results are shown in Table 1.

（実施例７）
実施例１において、第１のサポート部材料をポリビニルアルコールから、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）に親油性雲母を１０：１の質量比で、混練機（小容量加圧型ニーダー、日本スピンドル製造株式会社（株式会社モリヤマ）製）により、混練したものに変更した以外は、実施例１と同様にして、立体造形物を作製し、これらの評価を実施した。結果を表１に示す。 (Example 7)
In Example 1, a kneader (small-capacity pressure-type kneader, Nihon Spindle Manufacturing Co., Ltd.) (small-capacity pressure-type kneader, Nihon Spindle Manufacturing Co., Ltd.) with a mass ratio of 10: 1 lipophilic mica to polyether sulfone (PES) from polyvinyl alcohol as the first support material. Moriyama Co., Ltd.) produced a three-dimensional model in the same manner as in Example 1 except that it was changed to a kneaded product, and these evaluations were carried out. The results are shown in Table 1.

（実施例８）
実施例２において、第１のサポート部材料をポリビニルアルコールから、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）に親油性雲母を１０：１の質量比で、混練機（小容量加圧型ニーダー、日本スピンドル製造株式会社（株式会社モリヤマ）製）により、混練したものに変更した以外は、実施例２と同様にして、立体造形物を作製し、これらの評価を実施した。結果を表１に示す。 (Example 8)
In Example 2, a kneader (small-capacity pressure-type kneader, Nihon Spindle Manufacturing Co., Ltd.) (small-capacity pressure-type kneader, Nihon Spindle Manufacturing Co., Ltd.) with a mass ratio of 10: 1 lipophilic mica to polyether sulfone (PES) from polyvinyl alcohol as the first support material. Moriyama Co., Ltd.) produced a three-dimensional model in the same manner as in Example 2 except that it was changed to a kneaded product, and these evaluations were carried out. The results are shown in Table 1.

（比較例１）
実施例１において、第２の支持構造部の支持材料にカーボンファイバーを混練しない以外は、実施例１と同様にして、立体造形物を作製し、これらの評価を実施した。結果を表１に示す。 (Comparative Example 1)
In Example 1, a three-dimensional model was produced in the same manner as in Example 1 except that carbon fiber was not kneaded into the support material of the second support structure portion, and these evaluations were carried out. The results are shown in Table 1.

（比較例２）
比較例１において、走査速度を１００ｍｍ／ｓから２０ｍｍ／ｓに変更した以外は、比較例１と同様にして、立体造形物を作製し、これらの評価を実施した。結果を表１に示す。 (Comparative Example 2)
In Comparative Example 1, a three-dimensional model was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the scanning speed was changed from 100 mm / s to 20 mm / s, and these evaluations were performed. The results are shown in Table 1.

（比較例３）
実施例１において、第１の支持構造部を設けないようにした以外は、比較例２と同様にして、立体造形物を作製し、これらの評価を実施した。結果を表１に示す。 (Comparative Example 3)
In Example 1, a three-dimensional model was produced in the same manner as in Comparative Example 2 except that the first support structure portion was not provided, and these evaluations were carried out. The results are shown in Table 1.

（比較例４）
実施例１において、第１の支持構造部をポリビニルアルコールからポリエーテルスルホンに変更した以外は、実施例１と同様にして、立体造形物を作製し、これらの評価を実施した。結果を表１に示す。 (Comparative Example 4)
In Example 1, a three-dimensional model was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the first support structure portion was changed from polyvinyl alcohol to polyether sulfone. The results are shown in Table 1.

（比較例５）
実施例１において、第１のサポート部材料をポリビニルアルコールからポリエーテルスルホンにカーボンファイバーを混練したものに変更した以外は、実施例１と同様にして、立体造形物を作製し、これらの評価を実施した。結果を表１に示す。 (Comparative Example 5)
In Example 1, a three-dimensional model was produced in the same manner as in Example 1 except that the material of the first support portion was changed from polyvinyl alcohol to a material obtained by kneading carbon fiber with polyether sulfone, and these evaluations were performed. Carried out. The results are shown in Table 1.

表１の結果から、比較例１及び２で示すように、第２の支持構造部の支持材料にカーボンファイバーが混練されていないと、第２の支持構造部に反りが発生してしまうことがわかった。また、比較例３では、造形層を面で支持する第１の支持構造部が存在しないと立体造形物の造形精度が悪化し、第２の支持構造部の支持材料にカーボンファイバーが含まれていないため第２の支持構造部に反りが発生してしまった。さらに、比較例４及び５で示すように、第１の支持構造部の支持材料が水溶性（あるいは油溶性）でないと、第１の支持構造部の除去性が良くないことがわかった。 From the results in Table 1, as shown in Comparative Examples 1 and 2, if carbon fiber is not kneaded into the support material of the second support structure portion, the second support structure portion may be warped. all right. Further, in Comparative Example 3, if the first support structure portion that supports the modeling layer on the surface does not exist, the modeling accuracy of the three-dimensional modeled object deteriorates, and the support material of the second support structure portion contains carbon fiber. Since there is no such material, the second support structure is warped. Further, as shown in Comparative Examples 4 and 5, it was found that the removability of the first support structure is not good unless the support material of the first support structure is water-soluble (or oil-soluble).

＜第２の支持構造部の最大反り量と支持層の交点間隔との関係性＞
次に、第２の支持構造部の最大反り量と、井桁構造における支持層の交点間隔との関係性について、定量的な検討を行った。 <Relationship between the maximum amount of warpage of the second support structure and the interval between the intersections of the support layers>
Next, the relationship between the maximum amount of warpage of the second support structure portion and the intersection interval of the support layer in the grid structure was quantitatively examined.

［第２の支持構造部の造形］
実施例１において、造形する第２の支持構造部のサイズを４８ｍｍ×４８ｍｍ×１０ｍｍとし、井桁構造における交点間隔を０．５ｍｍ〜２０ｍｍに変化させた以外は、実施例１と同様にして第２の支持構造部をそれぞれ造形した。さらに、比較例としての位置づけで、中空部を有さない第２の支持構造部も造形した。 [Modeling of the second support structure]
In the first embodiment, the size of the second support structure to be modeled is 48 mm × 48 mm × 10 mm, and the intersection interval in the grid structure is changed from 0.5 mm to 20 mm. The support structure of each was modeled. Further, as a comparative example, a second support structure portion having no hollow portion was also modeled.

［最大反り量の測定］
得られた第２の支持構造部に対して、３次元形状測定システム（ＶＲ−３２００、株式会社キーエンス製）を用いて最大反り量を測定した。
図１３は、第２の支持構造部の反り量を測定した際の画面の一例を示す画像である。
図１３に示すように、得られた第２の支持構造部の底面対角線の形状を測定し、中央付近の平らな箇所から対角線端部の最大反り量を測定した。なお、造形物底面を上側に向け、上側から測定しているため、図１３のプロファイル例では端部が下方向に反っているような図となっている。
造形した各第２の支持構造部について、このように最大反り量を測定した結果を図１４に示す。 [Measurement of maximum warpage]
The maximum amount of warpage was measured with respect to the obtained second support structure portion using a three-dimensional shape measuring system (VR-3200, manufactured by KEYENCE CORPORATION).
FIG. 13 is an image showing an example of a screen when the amount of warpage of the second support structure portion is measured.
As shown in FIG. 13, the shape of the diagonal bottom surface of the obtained second support structure portion was measured, and the maximum amount of warpage of the diagonal end portion was measured from a flat portion near the center. Since the bottom surface of the modeled object is directed upward and the measurement is performed from the upper side, the profile example in FIG. 13 shows that the end portion is warped downward.
FIG. 14 shows the results of measuring the maximum amount of warpage of each of the shaped second support structures.

図１４は、第２の支持構造部の最大反り量と、井桁構造における支持層の交点間隔との関係性の一例を示すグラフである。
図１４に示すように、中空部を有さない第２の支持構造部は最大反り量が非常に大きいが、井桁構造の交点間隔を大きくするにつれ、第２の支持構造部の最大反り量が急激に小さくなることが確認された。また、交点間隔を２ｍｍ以上にすると、第２の支持構造部の反りを抑制できることが分かった。この例においては、ライン幅が０．５ｍｍであったため、中空部を設けるために造形材料を架橋した長さで表現される中空部長さは１．５ｍｍ以上となり、効果が大きかったといえる。 FIG. 14 is a graph showing an example of the relationship between the maximum amount of warpage of the second support structure portion and the intersection interval of the support layers in the grid structure.
As shown in FIG. 14, the maximum warp amount of the second support structure portion having no hollow portion is very large, but as the intersection interval of the grid structure is increased, the maximum warp amount of the second support structure portion increases. It was confirmed that it decreased rapidly. Further, it was found that the warp of the second support structure portion can be suppressed by setting the intersection interval to 2 mm or more. In this example, since the line width was 0.5 mm, the hollow portion length expressed by the length obtained by cross-linking the modeling material to provide the hollow portion was 1.5 mm or more, and it can be said that the effect was great.

＜架橋成功率とフィラーの長さとの関係性＞
次に、井桁構造における支持層の交点間の架橋成功率と、支持材料が含有するフィラーとしてのカーボンファイバーの長さとの関係性について、定量的な検討を行った。 <Relationship between cross-linking success rate and filler length>
Next, the relationship between the success rate of cross-linking between the intersections of the support layers in the well girder structure and the length of carbon fiber as a filler contained in the support material was quantitatively examined.

［第２の支持構造部の造形］
実施例１において、造形する第２の支持構造部のサイズを１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍとし、井桁構造における交点間隔を２ｍｍ（中空部長さ１．５ｍｍ）とした以外は、実施例１と同様にして第２の支持構造部を造形した。さらに、比較例としての位置づけで、中空部を有さない第２の支持構造部も造形した。 [Modeling of the second support structure]
In the first embodiment, the size of the second support structure to be modeled is 100 mm × 100 mm × 10 mm, and the intersection interval in the grid structure is 2 mm (hollow portion length 1.5 mm), but the same as in the first embodiment. The second support structure part was modeled. Further, as a comparative example, a second support structure portion having no hollow portion was also modeled.

［架橋成功率の算出］
井桁構造では交点間にフィラメントが架橋されるが、１００の交点間のうち空中で保持されることに成功したフィラメントの本数を目視にて確認し、フィラメントの架橋成功率を算出した。 [Calculation of cross-linking success rate]
In the grid structure, filaments are crosslinked between the intersections, but the number of filaments that were successfully held in the air among the 100 intersections was visually confirmed, and the success rate of crosslinking the filaments was calculated.

図１５は、井桁構造における支持層の交点間の架橋成功率と、支持材料が含有するフィラーとしてのカーボンファイバーの長さとの関係性の一例を示すグラフである。
図１５に示すように、カーボンファイバーの長さが２００ｍｍ以上において架橋成功率が高くなっていることから、カーボンファイバーの長さが２００ｍｍ以上であると、中空部を安定して造形できることがわかる。 FIG. 15 is a graph showing an example of the relationship between the success rate of cross-linking between the intersections of the support layers in the well girder structure and the length of the carbon fiber as a filler contained in the support material.
As shown in FIG. 15, since the cross-linking success rate is high when the length of the carbon fiber is 200 mm or more, it can be seen that when the length of the carbon fiber is 200 mm or more, the hollow portion can be stably formed.

＜支持層の交点間隔と、フィラーの長さとの関係性＞
次に、井桁構造における支持層の交点間隔と、支持材料が含有するフィラーとしてのカーボンファイバーの長さとの関係性について、定量的な検討を行った。 <Relationship between the intersection interval of the support layer and the length of the filler>
Next, a quantitative study was conducted on the relationship between the intersection spacing of the support layers in the well girder structure and the length of the carbon fiber as a filler contained in the support material.

［第２の支持構造部の造形］
実施例１において、造形する第２の支持構造部のサイズを１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍとし、井桁構造における交点間隔を２ｍｍ〜５０ｍｍに変化させるとともに、フィラーとしてのカーボンファイバーの長さを１００μｍ〜１,２００ｍｍに変化させた以外は、実施例１と同様にして第２の支持構造部をそれぞれ造形した。
さらに、比較例としての位置づけで、フィラメントにフィラーを含有しない第２の支持構造部も造形した。 [Modeling of the second support structure]
In Example 1, the size of the second support structure to be modeled is 100 mm × 100 mm × 10 mm, the interval between intersections in the grid structure is changed from 2 mm to 50 mm, and the length of the carbon fiber as a filler is 100 μm to 1, The second support structure portions were molded in the same manner as in Example 1 except that the thickness was changed to 200 mm.
Further, as a comparative example, a second support structure portion containing no filler in the filament was also formed.

得られた第２の支持構造部に対して、上述のように架橋成功率を算出し、支持層の交点間隔と、フィラーとしてのカーボンファイバーの長さとの関係性を以下の基準でそれぞれ評価した。結果を表２に示す。
［評価基準］
Ａ：架橋成功率が９０％以上１００％以下
Ｂ：架橋成功率が５０％以上９０％未満
Ｃ：架橋成功率が２０％以上５０％未満
Ｄ：架橋成功率が０％以上２０％未満 For the obtained second support structure portion, the cross-linking success rate was calculated as described above, and the relationship between the intersection interval of the support layer and the length of the carbon fiber as a filler was evaluated according to the following criteria. .. The results are shown in Table 2.
[Evaluation criteria]
A: Crosslink success rate is 90% or more and 100% or less B: Crosslink success rate is 50% or more and less than 90% C: Crosslink success rate is 20% or more and less than 50% D: Crosslink success rate is 0% or more and less than 20%

表２に示すように、フィラーとしてのカーボンファイバーの長さが長いと、支持層の交点間隔が広くなっても架橋成功率が高い状態を維持できることが確認できる。具体的には、カーボンファイバーの長さを６００μｍ以上とすると、支持層の交点間隔が５０ｍｍでも架橋成功率が高い状態を維持できることが確認できる。このことから、カーボンファイバーの長さを６００μｍ以上とすると、数十ｃｍを超える大型の第２の支持構造部であっても、機械的強度がある内部骨格を迅速に造形することができ、かつ反り量が少なく造形できることが示された。 As shown in Table 2, it can be confirmed that when the length of the carbon fiber as the filler is long, the state where the cross-linking success rate is high can be maintained even if the interval between the intersections of the support layers is widened. Specifically, when the length of the carbon fiber is 600 μm or more, it can be confirmed that the state where the cross-linking success rate is high can be maintained even if the intersection interval of the support layers is 50 mm. From this, if the length of the carbon fiber is 600 μm or more, an internal skeleton having mechanical strength can be quickly formed even in a large second support structure portion exceeding several tens of cm, and It was shown that the amount of warpage is small and modeling is possible.

＜支持層の交点間隔と、熱可塑性樹脂の粘度との関係性＞
次に、井桁構造における支持層の交点間隔と、支持材料が含有する熱可塑性樹脂の粘度との関係性について、定量的な検討を行った。 <Relationship between the intersection interval of the support layer and the viscosity of the thermoplastic resin>
Next, the relationship between the intersection spacing of the support layers in the well girder structure and the viscosity of the thermoplastic resin contained in the support material was quantitatively examined.

［第２の支持構造部の造形］
実施例１において、造形する第２の支持構造部のサイズを１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍとし、井桁構造における交点間隔を２ｍｍ〜５０ｍｍに変化させるとともに、熱可塑性樹脂を４００℃での粘度を９０Ｐａ・ｓ〜４５０Ｐａ・ｓとしたものに代えた以外は、実施例１と同様にして第２の支持構造部をそれぞれ造形した。なお、熱可塑性樹脂は、ＶＩＣＴＲＥＸ社製のポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のグレードを９０Ｇ（４００℃での粘度：９０Ｐａ・ｓ、線膨張係数：４．７×１０−５／℃）、上述の１５１Ｇ、上述の３８１Ｇ、及び４５０Ｇ（４００℃での粘度：４５０Ｐａ・ｓ、線膨張係数：４．７×１０−５／℃）の４種類を用いた。 [Modeling of the second support structure]
In Example 1, the size of the second support structure to be modeled is 100 mm × 100 mm × 10 mm, the interval between intersections in the grid structure is changed from 2 mm to 50 mm, and the viscosity of the thermoplastic resin at 400 ° C. is 90 Pa · s. The second support structure portions were molded in the same manner as in Example 1 except that the values were changed to ~ 450 Pa · s. As for the thermoplastic resin, the grade of polyetheretherketone (PEEK) manufactured by VICTREX is 90 G (viscosity at 400 ° C.: 90 Pa · s, coefficient of linear expansion: 4.7 × 10-5 / ° C.), as described above. Four types of 151G, the above-mentioned 381G, and 450G (viscosity at 400 ° C.: 450 Pa · s, coefficient of linear expansion: 4.7 × 10-5 / ° C.) were used.

得られた第２の支持構造部に対して、上述のように架橋成功率を算出し、支持層の交点間隔と、熱可塑性樹脂の粘度との関係性を上述の基準でそれぞれ評価した。結果を表３に示す。 For the obtained second support structure portion, the cross-linking success rate was calculated as described above, and the relationship between the intersection interval of the support layers and the viscosity of the thermoplastic resin was evaluated according to the above criteria. The results are shown in Table 3.

また、このような長い距離の架橋には、ベース材となるＰＥＥＫの粘度も重要な因子となることが分かってきた。表２に市販されているＶＩＣＴＲＥＸ社のそれぞれの粘度のＰＥＥＫ材を用いた場合の架橋成功率を示す。ＰＥＥＫ材の名称は粘度によって分類されており、それぞれ９０Ｇ、１５１Ｇ、３８１Ｇ、４５０Ｇというグレードを用いた。フィラーとしてのカーボンファイバーのＣＦ長は６００μｍ（アスペクト比１：１００）のものを用い、それ以外は表１の場合と同じ実験条件とした。
ここで、熱可塑性樹脂の粘度は、Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社の ＨＡＡＫＥ ＭＡＲＳ ＩＩＩによって測定し、試料をギャップ１ｍｍのパラレルプレートに挟む一般的な条件にて実験を行った。本実施例で粘度を示す場合は、せん断率１０００／ｓ、４００℃での溶融粘度の値を示している。 It has also been found that the viscosity of PEEK, which is a base material, is also an important factor for such long-distance cross-linking. Table 2 shows the success rate of cross-linking when a commercially available PEEK material having each viscosity of VICTREX is used. The names of PEEK materials are classified according to viscosity, and grades of 90G, 151G, 381G, and 450G were used, respectively. The CF length of the carbon fiber used as the filler was 600 μm (aspect ratio 1: 100), and the other experimental conditions were the same as in Table 1.
Here, the viscosity of the thermoplastic resin was measured by HAAKE MARS III manufactured by Thermo Scientific, and the experiment was carried out under the general conditions of sandwiching the sample between parallel plates having a gap of 1 mm. When the viscosity is shown in this example, the value of the melt viscosity at a shear modulus of 1000 / s and 400 ° C. is shown.

表３の実験結果のように、ＰＥＥＫの粘度も非常に効果の高い因子であり、９０Ｐａ・ｓあるいは１５０Ｐａ・ｓ以下の粘度のＰＥＥＫを用いることで非常に大きな間隔の井桁格子を作ることが可能となった。なお、同じ粘度グレードのＰＥＥＫを購入してもその材質にはばらつきがあり、表３のような効果を示す粘度としては、粘度測定の結果が９０Ｐａ・ｓ以上２００Ｐａ・ｓ以下の範囲であるＰＥＥＫが良好な結果を示した。
また、同様の実験を、他のスーパーエンプラと呼ばれるポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリフェニルスルホンに関しても行ったが、上記と同様の結果となった。 As shown in the experimental results in Table 3, the viscosity of PEEK is also a very effective factor, and it is possible to make a grid with very large intervals by using PEEK with a viscosity of 90 Pa · s or 150 Pa · s or less. It became. Even if PEEK of the same viscosity grade is purchased, the material varies, and the viscosity showing the effect shown in Table 3 is PEEK whose viscosity measurement result is in the range of 90 Pa · s or more and 200 Pa · s or less. Showed good results.
Similar experiments were also performed on other super engineering plastics called polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether sulfone, polyetherimide, polyamideimide, polyetheretherketone, and polyphenylsulfone, with the same results as above. It became.

表３に示すように、熱可塑性樹脂の粘度が低いと、支持層の交点間隔が広くなっても架橋成功率が高いことが確認できる。具体的には、熱可塑性樹脂の粘度を１５０Ｐａ・ｓ以下とすると、支持層の交点間隔が５０ｍｍでも架橋成功率が高い状態を維持できることが確認できる。
なお、粘度は、温度及びせん断速度（Ｓ．Ｒａｔｅ）の関数で表すことができる。熱可塑性樹脂がスーパーエンジニアリングプラスチックであると、温度やせん断速度などの変数に対して非線形挙動を示すので、融点Ｔｍ以上でなくても、必要なせん断抵抗、すなわち、必要な粘度が得られることがある。一方で、融点Ｔｍ以上の領域において所望のせん断速度における粘度が好ましい範囲である場合、即ち９０Ｐａ・ｓ以上２００Ｐａ・ｓ以下の場合に本発明の用途で用いたときには、ノズルからの液垂れなどといった不具合が発生しにくくなる。また、ノズルからの液垂れの他には、フィラメントの引き込み（リトラクト動作）時の引き込み不足、それに付随する吐出初期のショートショット、第２の支持構造部の崩れなどといった不具合が発生しにくくなる。 As shown in Table 3, it can be confirmed that when the viscosity of the thermoplastic resin is low, the cross-linking success rate is high even if the interval between the intersections of the support layers is wide. Specifically, when the viscosity of the thermoplastic resin is 150 Pa · s or less, it can be confirmed that the state where the cross-linking success rate is high can be maintained even if the intersection interval of the support layers is 50 mm.
The viscosity can be expressed as a function of temperature and shear rate (S. Rate). When the thermoplastic resin is a super engineering plastic, it exhibits non-linear behavior with respect to variables such as temperature and shear rate, so that the required shear resistance, that is, the required viscosity can be obtained even if the melting point is not Tm or higher. is there. On the other hand, when the viscosity at a desired shear rate is in a preferable range in the region of melting point Tm or more, that is, when it is used in the application of the present invention in the case of 90 Pa · s or more and 200 Pa · s or less, liquid dripping from a nozzle or the like Problems are less likely to occur. Further, in addition to the liquid dripping from the nozzle, problems such as insufficient drawing when the filament is pulled in (retract operation), a short shot at the initial stage of discharge, and collapse of the second support structure portion are less likely to occur.

＜支持層の交点間隔と、フィラーの含有率との関係性＞
次に、井桁構造における支持層の交点間隔と、支持材料におけるフィラーとしてのカーボンファイバーの含有率との関係性について、定量的な検討を行った。 <Relationship between the intersection interval of the support layer and the filler content>
Next, the relationship between the intersection spacing of the support layers in the well girder structure and the content of carbon fiber as a filler in the support material was quantitatively examined.

［第２の支持構造部の造形］
実施例１において、造形する第２の支持構造部のサイズを１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍとし、井桁構造における交点間隔を２ｍｍ〜５０ｍｍに変化させるとともに、フィラメントにおけるフィラーとしてのカーボンファイバーの含有率を３質量％〜２５質量％に変化させた以外は、実施例１と同様にして第２の支持構造部をそれぞれ造形した。 [Modeling of the second support structure]
In Example 1, the size of the second support structure to be modeled is 100 mm × 100 mm × 10 mm, the interval between intersections in the grid structure is changed from 2 mm to 50 mm, and the content of carbon fiber as a filler in the filament is 3 mass. The second support structure portions were molded in the same manner as in Example 1 except that the content was changed from% to 25% by mass.

得られた第２の支持構造部に対して、上述のように架橋成功率を算出し、支持層の交点間隔と、フィラメントにおけるフィラーとしてのカーボンファイバーの含有率との関係性を上述の基準でそれぞれ評価した。結果を表４に示す。 For the obtained second support structure portion, the cross-linking success rate was calculated as described above, and the relationship between the intersection interval of the support layer and the content rate of carbon fiber as a filler in the filament was determined by the above-mentioned criteria. Each was evaluated. The results are shown in Table 4.

表４に示すように、フィラーとしてのカーボンファイバーの含有率が５質量％〜２０質量％であると、支持層の交点間隔が広くなっても架橋成功率が高いことが確認できる。具体的には、カーボンファイバーの含有率が５質量％〜２０質量％であると、吐出するフィラメントが「だま」にならずに架橋が切れにくくなる。 As shown in Table 4, when the content of the carbon fiber as the filler is 5% by mass to 20% by mass, it can be confirmed that the cross-linking success rate is high even if the interval between the intersections of the support layers is wide. Specifically, when the content of the carbon fiber is 5% by mass to 20% by mass, the filament to be discharged does not become a "fake" and the crosslink is difficult to break.

以上説明したように、本発明の造形装置は、造形層を支持する支持層を造形する支持層造形手段を少なくとも有する。この支持層造形手段は、造形層に接触させて支持する第１の支持構造部と、第１の支持構造部を支持する第２の支持構造部とを造形する。また、支持層造形手段は、第２の支持構造部を、所定の方向に沿って複数の第１の支持材料列を有する第１の支持層と、第１の支持材料列に対して交差する複数の第２の支持材料列を有する第２の支持層と、を交互に造形する。これにより、本発明の造形装置は、造形時間が短く、かつ材料の使用量を抑制できるとともに、剛性を保ちつつ除去しやすい支持構造物を造形することができる。 As described above, the modeling apparatus of the present invention has at least a support layer modeling means for modeling the support layer that supports the modeling layer. This support layer modeling means forms a first support structure portion that contacts and supports the modeling layer, and a second support structure portion that supports the first support structure portion. Further, the support layer forming means intersects the second support structure portion with the first support layer having a plurality of first support material rows along a predetermined direction with respect to the first support material row. A second support layer having a plurality of second support material rows and a second support layer are alternately formed. As a result, the modeling apparatus of the present invention can form a support structure that has a short modeling time, can reduce the amount of material used, and can be easily removed while maintaining rigidity.

本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ 造形層を支持する支持層を造形する支持層造形手段を少なくとも有する造形装置であって、
前記支持層造形手段は、
前記造形層に接触させて支持する第１の支持構造部と、前記第１の支持構造部を支持する第２の支持構造部とを造形し、
前記第２の支持構造部は、
所定の方向に沿って複数の第１の支持材料列を有する第１の支持層と、
前記第１の支持材料列に対して交差する複数の第２の支持材料列を有する第２の支持層と、を交互に造形されることを特徴とする造形装置である。
＜２＞ 前記第１の支持構造部を造形する支持材料が、熱可塑性樹脂を含有し、
前記熱可塑性樹脂が水溶性又は油溶性である、及び、前記第１の支持構造部を造形する支持材料が水溶性又は油溶性のフィラーを更に含有する、うちの少なくともいずれかである前記＜１＞に記載の造形装置である。
＜３＞ 前記第２の支持構造部を造形する支持材料が、熱可塑性樹脂及びフィラーを含有する前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の造形装置である。
＜４＞ 前記フィラーが、長さが２００μｍ以上かつアスペクト比が１：３０以上であり、
前記支持層造形手段が、前記支持層どうしが接しない中空部の長さが１．５ｍｍ以上となる前記支持層を少なくとも一部に造形する前記＜３＞に記載の造形装置である。
＜５＞ 前記支持材料における前記フィラーの含有率が、５質量％以上２０質量％以下である前記＜３＞から＜４＞のいずれかに記載の造形装置である。
＜６＞ 前記支持層造形手段が、９０Ｐａ・ｓ以上２００Ｐａ・ｓ以下の溶融粘度で前記熱可塑性樹脂を吐出する前記＜２＞から＜５＞のいずれかに記載の造形装置である。
＜７＞ 前記熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリフェニルスルホンから選択される少なくとも１種である前記＜２＞から＜６＞のいずれかに記載の造形装置である。
＜８＞ 前記支持層造形手段が、前記第１の支持構造部の近傍に位置する前記第２の支持構造部における前記第１の支持材料列と前記第２の支持材料列との交点間隔を、前記第１の支持構造部の近傍に位置しない前記第２の支持構造部における前記第１の支持材料列と前記第２の支持材料列との交点間隔より狭く造形する前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の造形装置である。
＜９＞ 前記第１の支持構造部を前記造形層に接触させて造形する際に、前記支持層造形手段が前記第１の支持構造部を造形する支持材料を吐出する前に、前記支持材料を吐出する箇所の前記造形層の冷却をする場合、及び、
前記造形層を形成する造形材料を吐出して前記造形層を造形可能な層造形手段を更に有し、前記造形層を前記第１の支持構造部に接触させて造形する際に、前記層造形手段が前記造形材料を吐出する前に、前記造形材料を吐出する箇所の前記第１の支持構造部の冷却をする場合、の少なくともいずれかの場合に、
前記冷却を行う冷却手段を更に有する前記＜１＞から８＞のいずれかに記載の造形装置である。
＜１０＞ 造形層を支持する支持層を造形する支持層造形工程を少なくとも含む造形方法であって、
前記支持層造形工程において、
前記造形層に接触させて支持する第１の支持構造部と、前記第１の支持構造部を支持する第２の支持構造部とを造形し、
前記第２の支持構造部は、
所定の方向に沿って複数の第１の支持材料列を有する第１の支持層と、
前記第１の支持材料列に対して交差する複数の第２の支持材料列を有する第２の支持層と、を交互に造形されることを特徴とする造形方法である。
＜１１＞ 前記第１の支持構造部を造形する支持材料が、熱可塑性樹脂を含有し、
前記熱可塑性樹脂が水溶性又は油溶性である、及び、前記第１の支持構造部を造形する支持材料が水溶性又は油溶性のフィラーを更に含有する、うちの少なくともいずれかである前記＜１０＞に記載の造形方法である。
＜１２＞ 前記第２の支持構造部を造形する支持材料が、熱可塑性樹脂及びフィラーを含有する前記＜１０＞から＜１１＞のいずれかに記載の造形方法である。
＜１３＞ 前記フィラーが、長さが２００μｍ以上かつアスペクト比が１：３０以上であり、
前記支持層造形工程において、前記支持層どうしが接しない中空部の長さが１．５ｍｍ以上となる前記支持層を少なくとも一部に造形する前記＜１１＞から＜１２＞のいずれかに記載の造形方法である。
＜１４＞ 前記支持材料における前記フィラーの含有率が、５質量％以上２０質量％以下である前記＜１１＞から＜１３＞のいずれかに記載の造形方法である。
＜１５＞ 前記支持層造形工程において、９０Ｐａ・ｓ以上２００Ｐａ・ｓ以下の溶融粘度で前記熱可塑性樹脂を吐出する前記＜１１＞から＜１４＞のいずれかに記載の造形方法である。
＜１６＞ 前記熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリフェニルスルホンから選択される少なくとも１種である前記＜１１＞から＜１５＞のいずれかに記載の造形方法である。
＜１７＞ 前記支持層造形工程において、前記第１の支持構造部の近傍に位置する前記第２の支持構造部における前記第１の支持材料列と前記第２の支持材料列との交点間隔を、前記第１の支持構造部の近傍に位置しない前記第２の支持構造部における前記第１の支持材料列と前記第２の支持材料列との交点間隔より狭く造形する前記＜１０＞から＜１６＞いずれかに記載の造形方法である。
＜１８＞ 前記第１の支持構造部を前記造形層に接触させて造形する際に、前記支持層造形工程において前記支持材料を吐出する前に、前記支持材料を吐出する箇所の前記造形層の冷却をする場合、及び、
前記造形層を形成する造形材料を吐出して前記造形層を造形可能な層造形工程を更に含み、前記造形層を前記第１の支持構造部に接触させて造形する際に、前記層造形工程において前記造形材料を吐出する前に、前記造形材料を吐出する箇所の前記第１の支持構造部の冷却をする場合、の少なくともいずれかの場合に、
前記冷却を行う冷却工程を更に含む前記＜１０＞から＜１７＞のいずれかに記載の造形方法である。 Aspects of the present invention are, for example, as follows.
<1> A modeling apparatus having at least a support layer modeling means for modeling a support layer that supports the modeling layer.
The support layer forming means
A first support structure portion that comes into contact with and supports the molding layer and a second support structure portion that supports the first support structure portion are shaped.
The second support structure portion
A first support layer having a plurality of first support material rows along a predetermined direction,
It is a modeling apparatus characterized in that a second support layer having a plurality of second support material rows intersecting with the first support material row is alternately molded.
<2> The support material for forming the first support structure contains a thermoplastic resin, and the support material contains a thermoplastic resin.
The above <1. The thermoplastic resin is water-soluble or oil-soluble, and the support material for forming the first support structure further contains a water-soluble or oil-soluble filler. > Is the modeling apparatus.
<3> The modeling apparatus according to any one of <1> to <2>, wherein the support material for modeling the second support structure portion contains a thermoplastic resin and a filler.
<4> The filler has a length of 200 μm or more and an aspect ratio of 1:30 or more.
The modeling apparatus according to <3>, wherein the support layer modeling means forms at least a part of the support layer having a hollow portion having a length of 1.5 mm or more in which the support layers do not contact each other.
<5> The modeling apparatus according to any one of <3> to <4>, wherein the content of the filler in the supporting material is 5% by mass or more and 20% by mass or less.
<6> The modeling apparatus according to any one of <2> to <5>, wherein the support layer modeling means discharges the thermoplastic resin at a melt viscosity of 90 Pa · s or more and 200 Pa · s or less.
<7> The thermoplastic resin is at least one selected from polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether sulfone, polyetherimide, polyamideimide, polyetheretherketone, and polyphenylsulfone. The modeling apparatus according to any one of 6>.
<8> The support layer forming means sets the interval between the intersections of the first support material row and the second support material row in the second support structure portion located in the vicinity of the first support structure portion. From <1> to <1>, which are formed narrower than the interval between the intersections of the first support material row and the second support material row in the second support structure portion that is not located near the first support structure portion. 7> The modeling apparatus according to any one of 7.
<9> When the first support structure portion is brought into contact with the modeling layer for modeling, the support material is formed before the support layer modeling means discharges the support material for modeling the first support structure portion. When cooling the modeling layer at the point where
When the modeling material forming the modeling layer is discharged to further have a layer modeling means capable of modeling the modeling layer, and the modeling layer is brought into contact with the first support structure portion for modeling, the layer modeling is performed. In at least one of the cases where the first support structure portion of the portion where the modeling material is discharged is cooled before the means discharges the modeling material.
The modeling apparatus according to any one of <1> to 8>, further comprising a cooling means for performing the cooling.
<10> A modeling method including at least a support layer modeling step of modeling a support layer that supports the modeling layer.
In the support layer molding step
A first support structure portion that comes into contact with and supports the molding layer and a second support structure portion that supports the first support structure portion are shaped.
The second support structure portion
A first support layer having a plurality of first support material rows along a predetermined direction,
The molding method is characterized in that a second support layer having a plurality of second support material rows intersecting with the first support material row is alternately molded.
<11> The support material for forming the first support structure contains a thermoplastic resin, and the support material contains a thermoplastic resin.
The <10. The thermoplastic resin is water-soluble or oil-soluble, and the support material for forming the first support structure further contains a water-soluble or oil-soluble filler, whichever is <10. > Is the modeling method described in.
<12> The modeling method according to any one of <10> to <11>, wherein the support material for modeling the second support structure portion contains a thermoplastic resin and a filler.
<13> The filler has a length of 200 μm or more and an aspect ratio of 1:30 or more.
The method according to any one of <11> to <12>, wherein in the support layer forming step, the support layer having a hollow portion having a length of 1.5 mm or more in which the support layers do not contact each other is formed at least partially. It is a modeling method.
<14> The modeling method according to any one of <11> to <13>, wherein the content of the filler in the supporting material is 5% by mass or more and 20% by mass or less.
<15> The molding method according to any one of <11> to <14>, wherein in the support layer molding step, the thermoplastic resin is discharged at a melt viscosity of 90 Pa · s or more and 200 Pa · s or less.
<16> The thermoplastic resin is at least one selected from polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether sulfone, polyetherimide, polyamideimide, polyetheretherketone, and polyphenylsulfone. 15> The modeling method according to any one of.
<17> In the support layer forming step, the interval between the intersections of the first support material row and the second support material row in the second support structure portion located in the vicinity of the first support structure portion is set. From <10> to <10>, which are formed narrower than the interval between the intersections of the first support material row and the second support material row in the second support structure portion that is not located near the first support structure portion. 16> The modeling method according to any one.
<18> When the first support structure portion is brought into contact with the modeling layer for modeling, the modeling layer at a position where the support material is discharged before the support material is discharged in the support layer modeling step. When cooling and
The layer modeling step further includes a layer modeling step capable of forming the modeling layer by discharging the modeling material forming the modeling layer, and when the modeling layer is brought into contact with the first support structure portion for modeling. In at least one of the cases where the first support structure portion of the portion where the modeling material is discharged is cooled before the modeling material is discharged.
The modeling method according to any one of <10> to <17>, further comprising a cooling step of performing the cooling.

前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の造形装置、及び前記＜１０＞から＜１８＞のいずれかに記載の造形方法によると、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。 According to the modeling apparatus according to any one of <1> to <9> and the modeling method according to any one of <10> to <18>, the conventional problems are solved and the present invention is described. The purpose can be achieved.

特開２０１６−１９８９５８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-198958

１ 三次元造形装置（造形装置）
３ 造形テーブル
１０ 吐出モジュール（支持層造形手段、層造形手段）
１８ 吐出ノズル
１９ エアーブロー（冷却手段）
１００ 制御部
Ｆ フィラメント（造形材料、支持材料）
Ｆｒ 熱可塑性樹脂
Ｆｃ フィラー

1 Three-dimensional modeling device (modeling device)
3 Modeling table 10 Discharge module (support layer modeling means, layer modeling means)
18 Discharge nozzle 19 Air blow (cooling means)
100 Control unit F filament (modeling material, support material)
Fr thermoplastic resin Fc filler

Claims (10)

造形層を支持する支持層を造形する支持層造形手段を少なくとも有する造形装置であって、
前記支持層造形手段は、
前記造形層に接触させて支持する第１の支持構造部と、前記第１の支持構造部を支持する第２の支持構造部とを造形し、
前記第２の支持構造部は、
所定の方向に沿って複数の第１の支持材料列を有する第１の支持層と、
前記第１の支持材料列に対して交差する複数の第２の支持材料列を有する第２の支持層と、を交互に造形されることを特徴とする造形装置。 A modeling device having at least a support layer modeling means for modeling a support layer that supports the modeling layer.
The support layer forming means
A first support structure portion that comes into contact with and supports the molding layer and a second support structure portion that supports the first support structure portion are shaped.
The second support structure portion
A first support layer having a plurality of first support material rows along a predetermined direction,
A modeling apparatus characterized in that a second support layer having a plurality of second support material rows intersecting with the first support material row is alternately molded. 前記第１の支持構造部を造形する支持材料が、熱可塑性樹脂を含有し、
前記熱可塑性樹脂が水溶性又は油溶性である、及び、前記第１の支持構造部を造形する支持材料が水溶性又は油溶性のフィラーを更に含有する、うちの少なくともいずれかである請求項１に記載の造形装置。 The support material for forming the first support structure portion contains a thermoplastic resin and has a thermoplastic resin.
Claim 1 in which the thermoplastic resin is water-soluble or oil-soluble, and the support material for forming the first support structure further contains a water-soluble or oil-soluble filler. The modeling device described in. 前記第２の支持構造部を造形する支持材料が、熱可塑性樹脂及びフィラーを含有する請求項１から２のいずれかに記載の造形装置。 The modeling apparatus according to any one of claims 1 to 2, wherein the supporting material for modeling the second support structure portion contains a thermoplastic resin and a filler. 前記フィラーが、長さが２００μｍ以上かつアスペクト比が１：３０以上であり、
前記支持層造形手段が、前記支持層どうしが接しない中空部の長さが１．５ｍｍ以上となる前記支持層を少なくとも一部に造形する請求項３に記載の造形装置。 The filler has a length of 200 μm or more and an aspect ratio of 1:30 or more.
The modeling apparatus according to claim 3, wherein the support layer modeling means forms at least a part of the support layer having a hollow portion having a length of 1.5 mm or more in which the support layers do not contact each other. 前記支持材料における前記フィラーの含有率が、５質量％以上２０質量％以下である請求項３から４のいずれかに記載の造形装置。 The modeling apparatus according to any one of claims 3 to 4, wherein the content of the filler in the supporting material is 5% by mass or more and 20% by mass or less. 前記支持層造形手段が、９０Ｐａ・ｓ以上２００Ｐａ・ｓ以下の溶融粘度で前記熱可塑性樹脂を吐出する請求項２から５のいずれかに記載の造形装置。
The modeling apparatus according to any one of claims 2 to 5, wherein the support layer modeling means discharges the thermoplastic resin at a melt viscosity of 90 Pa · s or more and 200 Pa · s or less.
 前記熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリフェニルスルホンから選択される少なくとも１種である請求項２から６のいずれかに記載の造形装置。 One of claims 2 to 6, wherein the thermoplastic resin is at least one selected from polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether sulfone, polyetherimide, polyamideimide, polyetheretherketone, and polyphenylsulfone. The modeling device described. 前記支持層造形手段が、前記第１の支持構造部の近傍に位置する前記第２の支持構造部における前記第１の支持材料列と前記第２の支持材料列との交点間隔を、前記第１の支持構造部の近傍に位置しない前記第２の支持構造部における前記第１の支持材料列と前記第２の支持材料列との交点間隔より狭く造形する請求項１から７のいずれかに記載の造形装置。 The support layer forming means sets the interval between the intersections of the first support material row and the second support material row in the second support structure portion located in the vicinity of the first support structure portion. According to any one of claims 1 to 7, in which the first support material row and the second support material row in the second support structure portion that are not located in the vicinity of the support structure portion 1 are formed narrower than the intersection interval. The modeling device described. 前記第１の支持構造部を前記造形層に接触させて造形する際に、前記支持層造形手段が前記第１の支持構造部を造形する支持材料を吐出する前に、前記支持材料を吐出する箇所の前記造形層の冷却をする場合、及び、
前記造形層を形成する造形材料を吐出して前記造形層を造形可能な層造形手段を更に有し、前記造形層を前記第１の支持構造部に接触させて造形する際に、前記層造形手段が前記造形材料を吐出する前に、前記造形材料を吐出する箇所の前記第１の支持構造部の冷却をする場合、の少なくともいずれかの場合に、
前記冷却を行う冷却手段を更に有する請求項１から８のいずれかに記載の造形装置。 When the first support structure portion is brought into contact with the modeling layer for modeling, the support material is discharged before the support layer modeling means discharges the support material for modeling the first support structure portion. When cooling the modeling layer at the location, and
When the modeling material forming the modeling layer is discharged to further have a layer modeling means capable of modeling the modeling layer, and the modeling layer is brought into contact with the first support structure portion for modeling, the layer modeling is performed. In at least one of the cases where the first support structure portion of the portion where the modeling material is discharged is cooled before the means discharges the modeling material.
The modeling apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising a cooling means for performing the cooling. 造形層を支持する支持層を造形する支持層造形工程を少なくとも含む造形方法であって、
前記支持層造形工程において、
前記造形層に接触させて支持する第１の支持構造部と、前記第１の支持構造部を支持する第２の支持構造部とを造形し、
前記第２の支持構造部は、
所定の方向に沿って複数の第１の支持材料列を有する第１の支持層と、
前記第１の支持材料列に対して交差する複数の第２の支持材料列を有する第２の支持層と、を交互に造形されることを特徴とする造形方法。 A modeling method that includes at least a support layer modeling process that forms a support layer that supports the modeling layer.
In the support layer molding step
A first support structure portion that comes into contact with and supports the molding layer and a second support structure portion that supports the first support structure portion are shaped.
The second support structure portion
A first support layer having a plurality of first support material rows along a predetermined direction,
A modeling method characterized in that a second support layer having a plurality of second support material rows intersecting with the first support material row is alternately molded.
JP2019032349A 2019-02-26 2019-02-26 Molding device and molding method Withdrawn JP2020131680A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019032349A JP2020131680A (en) 2019-02-26 2019-02-26 Molding device and molding method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019032349A JP2020131680A (en) 2019-02-26 2019-02-26 Molding device and molding method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020131680A true JP2020131680A (en) 2020-08-31

Family

ID=72262054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019032349A Withdrawn JP2020131680A (en) 2019-02-26 2019-02-26 Molding device and molding method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2020131680A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7484006B1 (en) 2023-12-13 2024-05-15 前澤化成工業株式会社 Method for manufacturing objects

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7484006B1 (en) 2023-12-13 2024-05-15 前澤化成工業株式会社 Method for manufacturing objects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9744722B2 (en) Additive manufacturing with polyamide consumable materials
US9592530B2 (en) Additive manufacturing with polyamide consumable materials
JP5431576B2 (en) Compositions and methods for selective deposition modeling
US20160271880A1 (en) Fused filament fabrication using liquid cooling
KR102077206B1 (en) Method for manufacturing three-dimensional object with removable support structure
US20180361674A1 (en) Break-away support material for additive manufacturing
JP6745240B2 (en) System and method for forming an integrated interface in a three-dimensional printed object with different build materials
EP3055122B1 (en) Method for extrusion-based additive manufacturing using consumable filaments having reversible reinforcement
KR101641709B1 (en) multi color 3D printer
CN104708811B (en) Three-dimensional printing device
JP2015009495A (en) Three-dimensional shaped-body and support formation method
US20170173891A1 (en) Gravitational supports in additive manufacturing system
US20180215917A1 (en) Resin composition for solid freeform fabrication, method of manufacturing solid freeform fabrication object, and filament for solid freeform fabrication
KR20180039682A (en) Stacked product and process
JP7264651B2 (en) Printing apparatus, system, printing method and program
WO2017057333A1 (en) Three-dimensional shaped article and method for shaping same
JP2020131680A (en) Molding device and molding method
JP2020082670A (en) Molding apparatus and molding method
JP7023145B2 (en) Modeling equipment and modeling method
US20200290277A1 (en) Modeling apparatus, method, and computer readable medium
JP2020082668A (en) Molding apparatus and molding method
JP2021075019A (en) Modeling apparatus and modeling method
JP7154117B2 (en) Modeling apparatus, modeling method, and modeling program
JP2020082627A (en) Molding device and molding method
JP2020151993A (en) Apparatus for manufacturing three-dimensional object and method for manufacturing three-dimensional object

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211119

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20220111