JP2022073102A - Three-dimensional molding apparatus - Google Patents

Abstract

To provide a three-dimensional molding apparatus which can increase a bond strength at an interface between a first molding layer and a second molding layer.SOLUTION: A three-dimensional molding apparatus includes a stage, first material supply means, second material supply means, a laser, cooling means, moving means and a control part, in which the control part performs processing of controlling the first material supply means and supplying a first material onto the stage, processing of controlling the moving means, controlling the laser and irradiating the first material with a laser beam to form a first molding layer while simultaneously changing a relative position between the stage and the laser and a relative position between the stage and the cooling means, and controlling the cooling means to cool the first molding layer, processing of controlling the second material supply means, and supplying a second material onto the first molding layer, and processing of controlling the laser, and irradiating the second material with a laser beam to form a second molding layer.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、三次元造形装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus.

複数の材料を用いて三次元造形物を造形する三次元造形装置が知られている。複数の材料を用いることで、単一の材料や合金では得られない特性を有する三次元造形物を造形することができる。 A three-dimensional modeling device that forms a three-dimensional model using a plurality of materials is known. By using a plurality of materials, it is possible to form a three-dimensional model having characteristics that cannot be obtained with a single material or alloy.

例えば特許文献１には、樹脂または金属固形物上に樹脂粉末を供給し、レーザーで焼結させることにより、造形物を造形する方法が記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a method of forming a modeled object by supplying a resin powder onto a resin or a solid metal object and sintering the resin powder with a laser.

国際公開第２０１６／１２１０１３号公報International Publication No. 2016/1210113

しかしながら、上記のように複数の材料を用いて三次元造形物を造形する場合、材料の組み合わせによっては、格子定数の差が大きくなり、互いに異なる材料の界面における接合強度が小さくなる。 However, when a three-dimensional model is formed using a plurality of materials as described above, the difference in lattice constant becomes large and the bonding strength at the interface between different materials becomes small depending on the combination of materials.

本発明に係る三次元造形装置の一態様は、
ステージと、
第１材料を供給する第１材料供給手段と、
前記第１材料と異なる第２材料を供給する第２材料供給手段と、
レーザーと、
冷却手段と、
移動手段と、
制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記移動手段を制御して、前記ステージと前記第１材料供給手段との相対的な位置を変化させながら、前記第１材料供給手段を制御して、前記ステージ上に前記第１材料を供給する処理と、
前記移動手段を制御して、前記ステージと前記レーザーとの相対的な位置、および前記ステージと前記冷却手段との相対的な位置を同時に変化させながら、前記レーザーを制御して前記第１材料にレーザー光を照射し第１造形層を形成しつつ、前記冷却手段を制御して前記第１造形層を冷却する処理と、
前記移動手段を制御して、前記ステージと前記第２材料供給手段との相対的な位置を変化させながら、前記第２材料供給手段を制御して、前記第１造形層上に前記第２材料を供給する処理と、
前記移動手段を制御して、前記ステージと前記レーザーとの相対的な位置を変化させながら、前記レーザーを制御して、前記第２材料にレーザー光を照射し第２造形層を形成する処理と、
を行う。 One aspect of the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention is
The stage and
The first material supply means for supplying the first material and
A second material supply means for supplying a second material different from the first material,
With a laser
Cooling means and
Transportation and
Control unit and
Including
The control unit
The first material supply means is controlled to supply the first material onto the stage while controlling the moving means to change the relative positions of the stage and the first material supply means. Processing and
The laser is controlled to the first material while controlling the moving means to simultaneously change the relative positions of the stage and the laser and the relative positions of the stage and the cooling means. A process of irradiating a laser beam to form a first modeling layer and controlling the cooling means to cool the first modeling layer.
By controlling the moving means and changing the relative positions of the stage and the second material supplying means, the second material supplying means is controlled so that the second material is placed on the first modeling layer. And the process of supplying
A process of controlling the laser while controlling the moving means to change the relative positions of the stage and the laser to irradiate the second material with laser light to form a second modeling layer. ,
I do.

本実施形態に係る三次元造形装置を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the 3D modeling apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る三次元造形装置の制御部の処理を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the processing of the control part of the 3D modeling apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る三次元造形装置で製造される三次元造形物の製造工程を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the manufacturing process of the 3D modeling object manufactured by the 3D modeling apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る三次元造形装置で製造される三次元造形物の製造工程を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the manufacturing process of the 3D modeling object manufactured by the 3D modeling apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る三次元造形装置で製造される三次元造形物の製造工程を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the manufacturing process of the 3D modeling object manufactured by the 3D modeling apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る三次元造形装置で製造される三次元造形物の製造工程を模式的に示す平面図。The plan view which shows typically the manufacturing process of the 3D modeling object manufactured by the 3D modeling apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る三次元造形装置で製造される三次元造形物の製造工程を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the manufacturing process of the 3D modeling object manufactured by the 3D modeling apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る三次元造形装置で製造される三次元造形物の製造工程を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the manufacturing process of the 3D modeling object manufactured by the 3D modeling apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る三次元造形装置で製造される三次元造形物の製造工程を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the manufacturing process of the 3D modeling object manufactured by the 3D modeling apparatus which concerns on this embodiment.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unreasonably limit the content of the present invention described in the claims. Moreover, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.

１． 三次元造形装置
１．１． 全体の構成
まず、本実施形態に係る三次元造形装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る三次元造形装置１００を模式的に示す断面図である。なお、図１では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示している。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、例えば、水平方向である。Ｚ軸方向は、例えば、鉛直方向である。 1. 1. 3D modeling equipment 1.1. Overall Configuration First, the three-dimensional modeling apparatus according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a three-dimensional modeling apparatus 100 according to the present embodiment. Note that FIG. 1 shows the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis as the three axes orthogonal to each other. The X-axis direction and the Y-axis direction are, for example, horizontal directions. The Z-axis direction is, for example, a vertical direction.

三次元造形装置１００は、図１に示すように、例えば、造形ユニット１０と、ステージ２０と、移動手段３０と、制御部４０と、を含む。 As shown in FIG. 1, the three-dimensional modeling apparatus 100 includes, for example, a modeling unit 10, a stage 20, a moving means 30, and a control unit 40.

造形ユニット１０は、例えば、支持部材１１０と、第１材料供給手段１２０と、第２材料供給手段１３０と、レーザー１４０と、冷却手段１５０と、を含む。 The modeling unit 10 includes, for example, a support member 110, a first material supply means 120, a second material supply means 130, a laser 140, and a cooling means 150.

支持部材１１０は、例えば、板状の部材である。支持部材１１０は、第１材料供給手段１２０、第２材料供給手段１３０、レーザー１４０、および冷却手段１５０を支持している。 The support member 110 is, for example, a plate-shaped member. The support member 110 supports the first material supply means 120, the second material supply means 130, the laser 140, and the cooling means 150.

第１材料供給手段１２０は、第１材料を供給する。第１材料は、例えば、金属材料である。金属材料としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム （Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単一の金属、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金、また、マルエージング鋼、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金が挙げられる。 The first material supply means 120 supplies the first material. The first material is, for example, a metallic material. As the metal material, for example, a single metal material such as magnesium (Mg), iron (Fe), cobalt (Co), chromium (Cr), aluminum (Al), titanium (Ti), copper (Cu), and nickel (Ni). Examples thereof include metals, alloys containing one or more of these metals, malaging steel, stainless steel (SUS), cobalt chromium molybdenum, titanium alloys, nickel alloys, aluminum alloys, cobalt alloys, and cobalt chromium alloys.

第１材料供給手段１２０は、例えば、材料導入部１２１と、モーター１２２と、フラットスクリュー１２３と、バレル１２４と、ヒーター１２５と、ノズル１２６と、を有している。 The first material supply means 120 includes, for example, a material introduction unit 121, a motor 122, a flat screw 123, a barrel 124, a heater 125, and a nozzle 126.

第１材料供給手段１２０の材料導入部１２１は、フラットスクリュー１２３のバレル１２４側の面に設けられた溝１２３ａに第１材料を導入する。溝１２３ａに導入される第１材料は、例えば、粉末状である。フラットスクリュー１２３は、モーター１２２によって回転させる。ヒーター１２５は、バレル１２４に設けられている。ヒーター１２５の熱によって、第１材料は、溝１２３ａにおいて可塑化される。可塑化された第１材料は、バレル１２４に設けられた連通孔１２４ａを通って、ノズル１２６からステージ２０に向かって吐出される。吐出された第１材料は、ステージ２０において流動性を失った状態となる。 The material introduction unit 121 of the first material supply means 120 introduces the first material into the groove 123a provided on the surface of the flat screw 123 on the barrel 124 side. The first material introduced into the groove 123a is, for example, in the form of powder. The flat screw 123 is rotated by a motor 122. The heater 125 is provided on the barrel 124. The heat of the heater 125 causes the first material to be plasticized in the groove 123a. The plasticized first material is discharged from the nozzle 126 toward the stage 20 through the communication hole 124a provided in the barrel 124. The discharged first material loses its fluidity in the stage 20.

第２材料供給手段１３０は、第１材料と異なる第２材料を供給する。第２材料は、例えば、セラミック材料である。セラミック材料としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物セラミックスや、窒化アルミニウムなどの非酸化物セラミックスなどが挙げられる。 The second material supply means 130 supplies a second material different from the first material. The second material is, for example, a ceramic material. Examples of the ceramic material include oxide ceramics such as silicon dioxide, titanium dioxide, aluminum oxide and zirconium oxide, and non-oxide ceramics such as aluminum nitride.

第２材料供給手段１３０は、例えば、材料導入部１２１と、モーター１２２と、フラットスクリュー１２３と、バレル１２４と、ヒーター１２５と、ノズル１２６と、を有している。第２材料供給手段１３０は、例えば、第１材料供給手段１２０と同じ構成を有している。 The second material supply means 130 includes, for example, a material introduction unit 121, a motor 122, a flat screw 123, a barrel 124, a heater 125, and a nozzle 126. The second material supply means 130 has, for example, the same configuration as the first material supply means 120.

レーザー１４０は、第１材料および第２材料にレーザー光を照射する。レーザーは、例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザー、ファイバーレーザー、ＵＶ（ultraviolet）レーザーなどである。 The laser 140 irradiates the first material and the second material with laser light. The laser is, for example, a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser, a fiber laser, a UV (ultraviolet) laser, or the like.

冷却手段１５０は、第１材料を冷却する。冷却手段１５０は、さらに、第２材料を冷却してもよい。冷却手段１５０は、例えば、ファンである。冷却手段１５０の冷却媒体としては、例えば、液体窒素、空気、アルゴンガスなどが挙げられる。冷却手段１５０は、レーザー光によって照射された領域を、レーザー照射の直後に冷却することができるように構成されている。図示の例では、冷却手段１５０は、レーザー１４０を取り囲み、レーザー１４０の光軸上に設けられている。これにより、冷却手段１５０による急冷効果を高めることができる。 The cooling means 150 cools the first material. The cooling means 150 may further cool the second material. The cooling means 150 is, for example, a fan. Examples of the cooling medium of the cooling means 150 include liquid nitrogen, air, and argon gas. The cooling means 150 is configured so that the region irradiated by the laser beam can be cooled immediately after the laser irradiation. In the illustrated example, the cooling means 150 surrounds the laser 140 and is provided on the optical axis of the laser 140. Thereby, the quenching effect by the cooling means 150 can be enhanced.

ステージ２０は、造形ユニット１０の下方に設けられている。ステージ２０の造形面２２には、第１材料および第２材料が供給され、三次元造形物が形成される。 The stage 20 is provided below the modeling unit 10. A first material and a second material are supplied to the modeling surface 22 of the stage 20, and a three-dimensional model is formed.

移動手段３０は、造形ユニット１０とステージ２０との相対的な位置を変化させる。移動手段３０は、例えば、ステージ２０と第１材料供給手段１２０との相対的な位置、ステージ２０と第２材料供給手段１３０との相対的な位置、ステージ２０とレーザー１４０との相対的な位置、およびステージ２０と冷却手段１５０との相対的な位置を、同時に変化させる。図示の例では、ステージ２０は、固定されており、移動手段３０は、ステージ２０に対して、造形ユニット１０を移動させる。これにより、ステージ２０と、第１材料供給手段１２０、第２材料供給手段１３０、レーザー１４０、および冷却手段１５０と、の相対的な位置を同時に変化させることができる。図示の例では、移動手段３０は、支持部材１１０に接続されており、支持部材１１０を移動させることにより、造形ユニット１０を移動させる。 The moving means 30 changes the relative positions of the modeling unit 10 and the stage 20. The moving means 30 is, for example, a relative position between the stage 20 and the first material supply means 120, a relative position between the stage 20 and the second material supply means 130, and a relative position between the stage 20 and the laser 140. , And the relative positions of the stage 20 and the cooling means 150 are changed simultaneously. In the illustrated example, the stage 20 is fixed, and the moving means 30 moves the modeling unit 10 with respect to the stage 20. Thereby, the relative positions of the stage 20 and the first material supply means 120, the second material supply means 130, the laser 140, and the cooling means 150 can be changed at the same time. In the illustrated example, the moving means 30 is connected to the support member 110, and the modeling unit 10 is moved by moving the support member 110.

移動手段３０は、例えば、図示しない３つのモーターの駆動力によって、造形ユニット１０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向に移動させる３軸ポジショナーによって構成される。移動手段３０のモーターは、制御部４０によって制御される。 The moving means 30 is composed of, for example, a three-axis positioner that moves the modeling unit 10 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction by the driving force of three motors (not shown). The motor of the moving means 30 is controlled by the control unit 40.

なお、移動手段３０は、造形ユニット１０を移動させずに、ステージ２０を移動させる構成であってもよい。この場合、移動手段３０は、ステージ２０に接続されている。または、移動手段３０は、造形ユニット１０およびステージ２０の両方を移動させる構成であってもよい。この場合、移動手段３０は、造形ユニット１０およびステージ２０の両方に接続されている。 The moving means 30 may be configured to move the stage 20 without moving the modeling unit 10. In this case, the moving means 30 is connected to the stage 20. Alternatively, the moving means 30 may be configured to move both the modeling unit 10 and the stage 20. In this case, the moving means 30 is connected to both the modeling unit 10 and the stage 20.

制御部４０は、例えば、プロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースと、を有するコンピューターによって構成されている。制御部４０は、例えば、主記憶装置に読み込んだプログラムをプロセッサーが実行することによって、種々の機能を発揮する。制御部４０は、造形ユニット１０および移動手段３０を制御する。制御部４０の具体的な処理は、後述する。なお、制御部４０は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。 The control unit 40 is composed of, for example, a computer having a processor, a main storage device, and an input / output interface for inputting / outputting signals to / from the outside. The control unit 40 exerts various functions, for example, by executing a program read into the main storage device by the processor. The control unit 40 controls the modeling unit 10 and the moving means 30. Specific processing of the control unit 40 will be described later. The control unit 40 may be configured by a combination of a plurality of circuits instead of a computer.

１．２． 制御部の処理
制御部４０は、第１材料供給手段１２０、第２材料供給手段１３０、レーザー１４０、冷却手段１５０、および移動手段３０を制御する。図２は、制御部４０の処理を説明するためのフローチャートである。図３～図５は、三次元造形装置１００で製造される三次元造形物の製造工程を模式的に示す断面図である。図６は、三次元造形装置１００で製造される三次元造形物の製造工程を模式的に示す平面図である。図７～図９は、三次元造形装置１００で製造される三次元造形物の製造工程を模式的に示す断面図である。 1.2. Processing of the control unit The control unit 40 controls the first material supply means 120, the second material supply means 130, the laser 140, the cooling means 150, and the moving means 30. FIG. 2 is a flowchart for explaining the processing of the control unit 40. 3 to 5 are cross-sectional views schematically showing a manufacturing process of a three-dimensional model manufactured by the three-dimensional model device 100. FIG. 6 is a plan view schematically showing a manufacturing process of a three-dimensional model manufactured by the three-dimensional model device 100. 7 to 9 are cross-sectional views schematically showing a manufacturing process of a three-dimensional model manufactured by the three-dimensional model device 100.

ユーザーは、例えば、図示せぬ操作部を操作して、制御部４０に処理開始信号を送信する。操作部は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネルなどによって実現される。制御部４０は、処理開始信号を受けると、図２に示すように、処理を開始する。 For example, the user operates an operation unit (not shown) to transmit a processing start signal to the control unit 40. The operation unit is realized by, for example, a mouse, a keyboard, a touch panel, or the like. Upon receiving the processing start signal, the control unit 40 starts processing as shown in FIG.

まず、制御部４０は、造形データを取得する処理を行う（ステップＳ１）。造形データは、三次元造形物を造形するための造形データである。造形データは、造形される三次元造形物の形状、大きさ、および材質などに関する情報を含む。以下に示す制御部４０の処理は、造形データに基づいて行われる。造形データは、例えば、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターにインストールされたスライサーソフトによって生成される。制御部４０は、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターや、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリーなどの記録媒体から造形データを取得する。 First, the control unit 40 performs a process of acquiring modeling data (step S1). The modeling data is modeling data for modeling a three-dimensional modeled object. The modeling data includes information on the shape, size, material, and the like of the three-dimensional model to be modeled. The processing of the control unit 40 shown below is performed based on the modeling data. The modeling data is generated by, for example, slicer software installed in a computer connected to the three-dimensional modeling apparatus 100. The control unit 40 acquires modeling data from a computer connected to the three-dimensional modeling device 100 or a recording medium such as a USB (Universal Serial Bus) memory.

次に、制御部４０は、移動手段３０を制御して、ステージ２０に対して造形ユニット１０を移動させながら、第１材料供給手段１２０を制御して、図３に示すように、ステージ２０上に第１材料５０を供給する処理を行う（ステップＳ２）。 Next, the control unit 40 controls the moving means 30 to move the modeling unit 10 with respect to the stage 20 while controlling the first material supplying means 120, and as shown in FIG. 3, on the stage 20. The first material 50 is supplied to the sea (step S2).

次に、制御部４０は、移動手段３０を制御して、ステージ２０に対して造形ユニット１０を移動させながら、レーザー１４０を制御して、ステージ２０上に供給された第１材料５０にレーザー光を照射し造形層５２を形成する処理を行う（ステップＳ３）。第１材料５０にレーザー光を照射することにより、第１材料５０は、焼結または溶融され、平坦性の高い造形層５２を形成することができる。 Next, the control unit 40 controls the moving means 30, moves the modeling unit 10 with respect to the stage 20, controls the laser 140, and emits laser light to the first material 50 supplied on the stage 20. Is irradiated to form the modeling layer 52 (step S3). By irradiating the first material 50 with a laser beam, the first material 50 can be sintered or melted to form a highly flat molding layer 52.

次に、制御部４０は、取得した造形データに基づいて、造形層５２の積層数が所定数になったか否か判定する処理を行う（ステップＳ４）。造形層５２の積層数が所定数になっていないと判定した場合（ステップＳ４で「ＮＯ」の場合）、制御部４０は、ステップＳ２に戻り、造形層５２の積層数が所定数になるまで、ステップＳ２およびステップＳ３を繰り返す。造形層５２の積層数が所定数になったと判定した場合（ステップＳ４で「ＹＥＳ」の場合）、制御部４０は、ステップＳ５に移行する。 Next, the control unit 40 performs a process of determining whether or not the number of layers of the modeling layer 52 has reached a predetermined number based on the acquired modeling data (step S4). When it is determined that the number of layers of the modeling layer 52 is not a predetermined number (when “NO” in step S4), the control unit 40 returns to step S2 until the number of layers of the modeling layer 52 reaches a predetermined number. , Step S2 and step S3 are repeated. When it is determined that the number of layers of the modeling layer 52 has reached a predetermined number (when “YES” in step S4), the control unit 40 shifts to step S5.

ステップＳ５では、制御部４０は、図４に示すように、移動手段３０を制御して、ステージ２０に対して造形ユニット１０を移動させながら、第１材料供給手段１２０を制御して、ステージ２０上に第１材料５０を供給する処理を行う（ステップＳ５）。図示の例では、ステージ２０上に３層の造形層５２が積層されている。この場合、制御部４０は、３層の造形層５２を介して、ステージ２０上に第１材料５０を供給する。 In step S5, as shown in FIG. 4, the control unit 40 controls the moving means 30 to move the modeling unit 10 with respect to the stage 20 while controlling the first material supplying means 120 to control the stage 20. A process of supplying the first material 50 is performed on the top (step S5). In the illustrated example, three modeling layers 52 are laminated on the stage 20. In this case, the control unit 40 supplies the first material 50 onto the stage 20 via the three modeling layers 52.

次に、制御部４０は、図５に示すように、移動手段３０を制御して、ステージ２０に対して造形ユニット１０を移動させながら、レーザー１４０を制御して、第１材料５０にレーザー光を照射し第１造形層５４を形成しつつ、冷却手段１５０を制御して第１造形層５４の第１領域５４ａを冷却する処理を行う（ステップＳ６）。なお、便宜上、図５では、レーザー１４０からのレーザー光を黒色の矢印で示し、冷却手段１５０からの冷風の向きを白色の矢印で示している。 Next, as shown in FIG. 5, the control unit 40 controls the moving means 30 to move the modeling unit 10 with respect to the stage 20 and controls the laser 140 to emit laser light to the first material 50. While forming the first modeling layer 54, the cooling means 150 is controlled to cool the first region 54a of the first modeling layer 54 (step S6). For convenience, in FIG. 5, the laser light from the laser 140 is indicated by a black arrow, and the direction of the cold air from the cooling means 150 is indicated by a white arrow.

ステップＳ６において、レーザー１４０と冷却手段１５０とを同時に移動させることにより、レーザー光によって照射された領域を、レーザー照射の直後に冷却手段１５０によって冷却させることができる。例えば、レーザー光によって照射させた領域を、１秒以内、好ましく０．５秒以内、より好ましくは０．３秒以内に冷却手段１５０によって冷却させることができる。そのため、第１造形層５４の第１領域５４ａは、結晶化されず、アモルファス構造を有する。レーザー光によって照射された領域は、千数百℃まで昇温された後、熱量がすぐ分散するので、瞬時に降温される。そのため、レーザー１４０と冷却手段１５０とを同時に移動させてレーザー光による照射処理と冷却手段による冷却処理とを行わないと、すでに結晶化した第１造形層を冷却している可能性が高く、アモルファス構造を形成することが難しい。 By moving the laser 140 and the cooling means 150 at the same time in step S6, the region irradiated by the laser beam can be cooled by the cooling means 150 immediately after the laser irradiation. For example, the region irradiated with the laser beam can be cooled by the cooling means 150 within 1 second, preferably within 0.5 seconds, and more preferably within 0.3 seconds. Therefore, the first region 54a of the first modeling layer 54 is not crystallized and has an amorphous structure. The area irradiated with the laser beam is heated to a thousand and several hundred degrees Celsius, and then the amount of heat is immediately dispersed, so that the temperature is instantly lowered. Therefore, unless the laser 140 and the cooling means 150 are moved at the same time to perform the irradiation treatment by the laser beam and the cooling treatment by the cooling means, it is highly possible that the already crystallized first modeling layer is cooled, and the amorphous layer is formed. Difficult to form a structure.

ステップＳ６において、第１造形層５４の第２領域５４ｂは、冷却手段１５０によって冷却されない。そのため、第２領域５４ｂは、結晶化される。第２領域５４ｂは、第１領域５４ａと異なる領域である。 In step S6, the second region 54b of the first modeling layer 54 is not cooled by the cooling means 150. Therefore, the second region 54b is crystallized. The second region 54b is a region different from the first region 54a.

ステップＳ６において、制御部４０は、移動手段３０を制御して、図６に示す矢印のように、レーザー光を第１材料５０上で走査させる。図６では、レーザー光は、Ｙ軸方向に往復しながら、Ｘ軸方向に進むように走査させる。Ｘ軸に沿った複数の走査線Ｌのうち隣り合うレーザー光の走査線Ｌの間隔Ｄは、レーザー光のスポット径Ｓよりも小さい。図示の例では、レーザー光のスポットの形状は、円である。なお、便宜上、図６では、ステージ２０および第１材料５０以外の部材の図示を省略している。 In step S6, the control unit 40 controls the moving means 30 to scan the laser beam on the first material 50 as shown by the arrow shown in FIG. In FIG. 6, the laser beam reciprocates in the Y-axis direction and is scanned so as to travel in the X-axis direction. The distance D between the scanning lines L of the adjacent laser beams among the plurality of scanning lines L along the X-axis is smaller than the spot diameter S of the laser light. In the illustrated example, the shape of the spot of the laser beam is a circle. For convenience, in FIG. 6, members other than the stage 20 and the first material 50 are not shown.

次に、制御部４０は、図７に示すように、移動手段３０を制御して、ステージ２０に対して造形ユニット１０を移動させながら、第１材料供給手段１２０を制御して、第１造形層５４の第２領域５４ｂ上に第１材料５０を供給する処理を行う（ステップＳ７）。 Next, as shown in FIG. 7, the control unit 40 controls the moving means 30 to move the modeling unit 10 with respect to the stage 20 and controls the first material supply means 120 to perform the first modeling. A process of supplying the first material 50 onto the second region 54b of the layer 54 is performed (step S7).

次に、制御部４０は、図８に示すように、移動手段３０を制御して、ステージ２０に対して造形ユニット１０を移動させながら、レーザー１４０を制御して、第２領域５４ｂ上の第１材料５０にレーザー光を照射し第３造形層５６を形成する処理を行う（ステップＳ８）。 Next, as shown in FIG. 8, the control unit 40 controls the moving means 30 to move the modeling unit 10 with respect to the stage 20 while controlling the laser 140 to control the second region 54b. 1 The material 50 is irradiated with a laser beam to form a third modeling layer 56 (step S8).

次に、制御部４０は、移動手段３０を制御して、ステージ２０に対して造形ユニット１０を移動させながら、第２材料供給手段１３０を制御して、第１造形層５４の第１領域５４ａ上に第２材料６０を供給する処理を行う（ステップＳ９）。 Next, the control unit 40 controls the moving means 30 to move the modeling unit 10 with respect to the stage 20 and controls the second material supply means 130 to control the first region 54a of the first modeling layer 54. A process of supplying the second material 60 is performed on the top (step S9).

次に、制御部４０は、図９に示すように、移動手段３０を制御して、ステージ２０に対して造形ユニット１０を移動させながら、レーザー１４０を制御して第２材料６０にレーザー光を照射し第２造形層６２を形成しつつ、冷却手段１５０を制御して第２造形層６２を冷却する処理を行う（ステップＳ１０）。これにより、第２造形層６２は、結晶化されず、アモルファス構造を有する。ステップＳ１０では、ステップＳ６と同様に、制御部４０は、隣り合うレーザー光の走査線Ｌの間隔Ｄがレーザー光のスポット径Ｓよりも小さくなるように移動手段３０を制御する。 Next, as shown in FIG. 9, the control unit 40 controls the moving means 30 to move the modeling unit 10 with respect to the stage 20 and controls the laser 140 to emit laser light to the second material 60. While irradiating to form the second modeling layer 62, the cooling means 150 is controlled to perform a process of cooling the second modeling layer 62 (step S10). As a result, the second modeling layer 62 is not crystallized and has an amorphous structure. In step S10, similarly to step S6, the control unit 40 controls the moving means 30 so that the distance D between the scanning lines L of the adjacent laser lights is smaller than the spot diameter S of the laser lights.

次に、制御部４０は、移動手段３０を制御して、ステージ２０に対して造形ユニット１０を移動させながら、例えば、第１材料供給手段１２０を制御して、第３造形層５６上に第１材料５０を供給し、第２材料供給手段１３０を制御して、第２造形層６２上に第２材料６０を供給する処理を行う（ステップＳ１１）。 Next, the control unit 40 controls the moving means 30 to move the modeling unit 10 with respect to the stage 20, for example, controls the first material supply means 120, and puts the first material supply means 120 on the third modeling layer 56. 1 The material 50 is supplied, and the second material supply means 130 is controlled to supply the second material 60 onto the second modeling layer 62 (step S11).

次に、制御部４０は、移動手段３０を制御して、ステージ２０に対して造形ユニット１０を移動させながら、レーザー１４０を制御して、第３造形層５６上の第１材料５０、および第２造形層６２上の第２材料６０にレーザー光を照射し、図示しない造形層を形成する処理を行う（ステップＳ１２）。 Next, the control unit 40 controls the moving means 30 to move the modeling unit 10 with respect to the stage 20 and controls the laser 140 to control the first material 50 and the first material 50 on the third modeling layer 56. 2 The second material 60 on the modeling layer 62 is irradiated with laser light to form a modeling layer (not shown) (step S12).

次に、制御部４０は、取得した造形データに基づいて、図示しない造形層の積層数が所定数になったか否か判定する処理を行う（ステップＳ１３）。造形層の積層数が所定数になっていないと判定した場合（ステップＳ１３で「ＮＯ」の場合）、制御部４０は、ステップＳ１１に戻り、造形層の積層数が所定数になるまで、ステップＳ１１およびステップＳ１２を繰り返す。造形層の積層数が所定数になったと判定した場合（ステップＳ１３で「ＹＥＳ」の場合）、制御部４０は、処理を終了する。 Next, the control unit 40 performs a process of determining whether or not the number of stacked modeling layers (not shown) has reached a predetermined number based on the acquired modeling data (step S13). When it is determined that the number of laminated modeling layers is not a predetermined number (when "NO" in step S13), the control unit 40 returns to step S11 and steps until the number of laminated modeling layers reaches a predetermined number. S11 and step S12 are repeated. When it is determined that the number of layers of the modeling layer has reached a predetermined number (when "YES" in step S13), the control unit 40 ends the process.

１．３． 作用効果
三次元造形装置１００では、制御部４０は、移動手段３０を制御して、ステージ２０と第１材料供給手段１２０との相対的な位置を変化させながら、第１材料供給手段１２０を制御して、ステージ２０上に第１材料５０を供給する処理と、移動手段３０を制御して、ステージ２０とレーザー１４０との相対的な位置、およびステージ２０と冷却手段１５０との相対的な位置を同時に変化させながら、レーザー１４０を制御して第１材料５０にレーザー光を照射し第１造形層５４を形成しつつ、冷却手段１５０を制御して第１造形層５４を冷却する処理と、移動手段３０を制御して、ステージ２０と第２材料供給手段１３０との相対的な位置を変化させながら、第２材料供給手段１３０を制御して、第１造形層５４上に第２材料６０を供給する処理と、移動手段３０を制御して、ステージ２０とレーザー１４０との相対的な位置を変化させながら、レーザー１４０を制御して、第２材料６０にレーザー光を照射し第２造形層６２を形成する処理と、を行う。そのため、三次元造形装置１００では、第１造形層５４をアモルファス構造とすることができ、第１造形層が結晶化される場合に比べて、第１造形層５４と第２造形層６２との界面において接合強度を大きくすることができる。第１造形層が結晶化されると、第１造形層と第２造形層との格子定数の差によって両層の界面において接合強度が小さくなる。 1.3. Action effect In the three-dimensional modeling apparatus 100, the control unit 40 controls the moving means 30 to control the first material supplying means 120 while changing the relative positions of the stage 20 and the first material supplying means 120. Then, the process of supplying the first material 50 onto the stage 20 and the moving means 30 are controlled so that the relative positions of the stage 20 and the laser 140 and the relative positions of the stage 20 and the cooling means 150 are obtained. While simultaneously changing the above, the laser 140 is controlled to irradiate the first material 50 with laser light to form the first modeling layer 54, while the cooling means 150 is controlled to cool the first modeling layer 54. The second material supply means 130 is controlled while the moving means 30 is controlled to change the relative positions of the stage 20 and the second material supply means 130, and the second material 60 is placed on the first modeling layer 54. The laser 140 is controlled to irradiate the second material 60 with laser light while changing the relative positions of the stage 20 and the laser 140 by controlling the process of supplying the laser 140 and the moving means 30 to perform the second modeling. The process of forming the layer 62 is performed. Therefore, in the three-dimensional modeling apparatus 100, the first modeling layer 54 can have an amorphous structure, and the first modeling layer 54 and the second modeling layer 62 are compared with the case where the first modeling layer is crystallized. The bonding strength can be increased at the interface. When the first modeling layer is crystallized, the bonding strength at the interface between the first modeling layer and the second modeling layer becomes small due to the difference in the lattice constants between the first modeling layer and the second modeling layer.

三次元造形装置１００では、制御部４０は、第２造形層６２を形成する処理において、 移動手段３０を制御して、ステージ２０とレーザー１４０との相対的な位置、およびステージ２０と冷却手段１５０との相対的な位置を同時に変化させながら、第２材料６０にレーザー光を照射し第２造形層６２を形成しつつ、冷却手段１５０を制御して第２造形層６２を冷却する。そのため、三次元造形装置１００では、第２造形層６２をアモルファス構造とすることができ、第１造形層５４と第２造形層６２との界面において接合強度を大きくすることができる。 In the three-dimensional modeling apparatus 100, the control unit 40 controls the moving means 30 in the process of forming the second modeling layer 62, the relative positions of the stage 20 and the laser 140, and the stage 20 and the cooling means 150. While simultaneously changing the relative positions with and to, the second material 60 is irradiated with laser light to form the second modeling layer 62, and the cooling means 150 is controlled to cool the second modeling layer 62. Therefore, in the three-dimensional modeling apparatus 100, the second modeling layer 62 can have an amorphous structure, and the bonding strength can be increased at the interface between the first modeling layer 54 and the second modeling layer 62.

三次元造形装置１００では、制御部４０は、第１造形層５４を冷却する処理において、第１造形層５４の第１領域５４ａを冷却し、第２材料６０を供給する処理において、第１領域５４ａ上に第２材料６０を供給し、制御部４０は、第２材料６０を供給する処理の前に、移動手段３０を制御して、ステージ２０と第１材料供給手段１２０との相対的な位置を変化させながら、第１材料供給手段１２０を制御して、第１造形層５４の第１領域５４ａと異なる第２領域５４ｂ上に第１材料５０を供給する処理を行う。そのため、三次元造形装置１００では、第２領域５４ｂ上に第１材料５０を供給する処理の前に、第１領域５４ａ上に第２材料６０を供給する処理を行う場合に比べて、第１領域５４ａを冷却する処理と、第１領域５４ａ上に第２材料６０を供給する処理と、の間隔を長くすることができる。これにより、第１領域５４ａと第２領域５４ｂとの温度差が少ない状態で、第１領域５４ａ上に第２材料６０を供給することができる。 In the three-dimensional modeling apparatus 100, the control unit 40 cools the first region 54a of the first modeling layer 54 in the process of cooling the first modeling layer 54, and supplies the second material 60 in the first region. The second material 60 is supplied onto the 54a, and the control unit 40 controls the moving means 30 before the process of supplying the second material 60 so that the stage 20 and the first material supply means 120 are relative to each other. While changing the position, the first material supply means 120 is controlled to supply the first material 50 onto the second region 54b different from the first region 54a of the first modeling layer 54. Therefore, in the three-dimensional modeling apparatus 100, the first is compared with the case where the process of supplying the second material 60 on the first region 54a is performed before the process of supplying the first material 50 on the second region 54b. The interval between the process of cooling the region 54a and the process of supplying the second material 60 on the first region 54a can be lengthened. As a result, the second material 60 can be supplied onto the first region 54a in a state where the temperature difference between the first region 54a and the second region 54b is small.

三次元造形装置１００では、制御部４０は、第２造形層６２を形成する処理の前に、移動手段３０を制御して、ステージ２０とレーザー１４０との相対的な位置を変化させながら、レーザー１４０を制御して、第２領域５４ｂ上の第１材料５０にレーザー光を照射し第３造形層５６を形成する処理を行う。そのため、三次元造形装置１００では、第３造形層を形成する処理の前に、第２造形層を形成する処理を行う場合に比べて、第１領域５４ａを冷却する処理と、第２造形層６２を形成する処理と、の間隔を長くすることができる。これにより、冷却された第１領域５４ａの温度が戻された状態で、レーザー光を照射し第２造形層６２を形成することができる。したがって、第２造形層６２を形成するためレーザー光の熱が第１領域５４ａ側に逃げることを抑制することができる。 In the three-dimensional modeling apparatus 100, the control unit 40 controls the moving means 30 before the process of forming the second modeling layer 62, and changes the relative positions of the stage 20 and the laser 140 while changing the laser. The 140 is controlled to irradiate the first material 50 on the second region 54b with a laser beam to form the third modeling layer 56. Therefore, in the three-dimensional modeling apparatus 100, the process of cooling the first region 54a and the process of cooling the second modeling layer are compared with the case of performing the process of forming the second modeling layer before the processing of forming the third modeling layer. The interval between the process of forming 62 and the process can be increased. As a result, the second modeling layer 62 can be formed by irradiating the laser beam with the temperature of the cooled first region 54a returned. Therefore, since the second modeling layer 62 is formed, it is possible to suppress the heat of the laser beam from escaping to the first region 54a side.

三次元造形装置１００では、制御部４０は、第１造形層５４を形成する処理において、レーザー光を第１材料５０上で走査させ、隣り合うレーザー光の走査線Ｌの間隔Ｄは、第１材料５０上におけるレーザー光のスポット径Ｓよりも小さい。そのため、三次元造形装置１００では、レーザー光によって照射されない領域が生じる可能性を小さくすることができる。 In the three-dimensional modeling apparatus 100, the control unit 40 scans the laser beam on the first material 50 in the process of forming the first modeling layer 54, and the distance D between the scanning lines L of the adjacent laser beams is the first. It is smaller than the spot diameter S of the laser beam on the material 50. Therefore, in the three-dimensional modeling apparatus 100, it is possible to reduce the possibility that a region not irradiated by the laser beam is generated.

２． 変形例
次に、本実施形態の変形例に係る三次元造形装置について、説明する。以下、本実施形態の変形例に係る三次元造形装置において、上述した本実施形態に係る三次元造形装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。 2. 2. Modification Example Next, the three-dimensional modeling apparatus according to the modification of the present embodiment will be described. Hereinafter, the three-dimensional modeling apparatus according to the modified example of the present embodiment will be described with respect to the differences from the above-mentioned example of the three-dimensional modeling apparatus 100 according to the present embodiment, and the same points will be omitted.

上述した三次元造形装置１００では、制御部４０は、図２に示すように、ステップＳ６において、レーザー１４０を制御して第１材料５０にレーザー光を照射し第１造形層５４を形成しつつ、冷却手段１５０を制御して第１造形層５４の第１領域５４ａを冷却する処理を行った。 In the above-mentioned three-dimensional modeling apparatus 100, as shown in FIG. 2, the control unit 40 controls the laser 140 and irradiates the first material 50 with the laser beam to form the first modeling layer 54 in step S6. , The cooling means 150 was controlled to cool the first region 54a of the first modeling layer 54.

これに対し、本実施形態の変形例に係る三次元造形装置では、制御部４０は、ステップＳ６において、レーザー１４０を制御して第１材料５０にレーザー光を照射し第１造形層５４を形成するが、冷却手段１５０を制御して第１造形層５４の第１領域５４ａを冷却しない。 On the other hand, in the three-dimensional modeling apparatus according to the modified example of the present embodiment, the control unit 40 controls the laser 140 and irradiates the first material 50 with the laser beam to form the first modeling layer 54 in step S6. However, the cooling means 150 is not controlled to cool the first region 54a of the first modeling layer 54.

本実施形態の変形例に係る三次元造形装置では、ステップＳ６において第１領域５４ａを冷却しなくても、制御部４０は、ステップＳ１０において、レーザー１４０を制御して第２材料６０にレーザー光を照射し第２造形層６２を形成しつつ、冷却手段１５０を制御して第２造形層を冷却する処理を行うため、第２造形層６２をアモルファス構造とすることができる。そのため、第１造形層と第２造形層との格子定数の差によって両層の界面において接合強度が小さくなることを抑制することができる。 In the three-dimensional modeling apparatus according to the modification of the present embodiment, the control unit 40 controls the laser 140 in step S10 to emit laser light to the second material 60 without cooling the first region 54a in step S6. The second modeling layer 62 can have an amorphous structure because the cooling means 150 is controlled to cool the second modeling layer while irradiating the second modeling layer 62. Therefore, it is possible to prevent the bonding strength from being reduced at the interface between the first modeling layer and the second modeling layer due to the difference in the lattice constants.

なお、上記の例では、ステージ２０と、第１材料供給手段１２０、第２材料供給手段１３０、レーザー１４０、および冷却手段１５０と、の相対的な位置を同時に変化させることができる例について説明したが、ステージ２０と、レーザー１４０および冷却手段１５０と、の相対的な位置を同時に変化させることができれば、第１材料供給手段１２０と第２材料供給手段１３０とは、別々に移動される構成であってもよい。 In the above example, an example in which the relative positions of the stage 20 and the first material supply means 120, the second material supply means 130, the laser 140, and the cooling means 150 can be changed at the same time has been described. However, if the relative positions of the stage 20, the laser 140, and the cooling means 150 can be changed at the same time, the first material supply means 120 and the second material supply means 130 are configured to be moved separately. There may be.

また、上記の例では、フラットスクリュー１２３を用いた例について説明したが、フラットスクリュー１２３の代わりにインラインスクリューを用いてもよい。 Further, in the above example, the example in which the flat screw 123 is used has been described, but an in-line screw may be used instead of the flat screw 123.

また、上記の例では、可塑化された第１材料５０および第２材料６０をステージ２０に供給する例について説明したが、第１材料５０および第２材料６０は、例えば、粉末の状態でステージ２０に供給されてもよい。 Further, in the above example, an example in which the plasticized first material 50 and the second material 60 are supplied to the stage 20 has been described, but the first material 50 and the second material 60 are, for example, in the state of powder. It may be supplied to 20.

また、上記の例では、第１材料５０が金属材料で、第２材料６０がセラミック材料である場合について説明したが、第１材料５０がセラミック材料で、第２材料が金属材料であってもよい。また、第１造形層５４を冷却してアモルファス構造とすることにより第１造形層と第２造形層との格子定数の差によって両層の界面において接合強度が小さくなることを抑制することができれば、第１材料５０および第２材料６０は、金属材料およびセラミック材料に限定されない。例えば、第１材料５０および第２材料６０ともに金属材料であってもよいし、第１材料５０および第２材料６０ともにセラミック材料であってもよい。 Further, in the above example, the case where the first material 50 is a metal material and the second material 60 is a ceramic material has been described, but even if the first material 50 is a ceramic material and the second material is a metal material. good. Further, if the first modeling layer 54 is cooled to form an amorphous structure, it is possible to prevent the bonding strength from being reduced at the interface between the first modeling layer and the second modeling layer due to the difference in lattice constant between the first modeling layer and the second modeling layer. The first material 50 and the second material 60 are not limited to the metal material and the ceramic material. For example, both the first material 50 and the second material 60 may be metal materials, and both the first material 50 and the second material 60 may be ceramic materials.

また、第１材料供給手段１２０および第２材料供給手段１３０は、第１材料５０および第２材料６０と一緒に混錬して供給される材料として、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などの合成樹脂が挙げられる。溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、酢酸メチル、酢酸エチル、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。バインダーおよび溶剤は、例えば、ランプ等により塗布後の事前乾燥工程を付加した後、レーザー照射すればよい。 Further, the first material supply means 120 and the second material supply means 130 are, for example, acrylic resin, epoxy resin, silicone resin, as materials to be kneaded and supplied together with the first material 50 and the second material 60. Examples thereof include synthetic resins such as PVA (polyvinyl alcohol). Examples of the solvent include methanol, ethanol, ethylene glycol, propylene glycol, methyl acetate, ethyl acetate, benzene, toluene, xylene and the like. The binder and the solvent may be irradiated with a laser after adding a pre-drying step after coating with, for example, a lamp or the like.

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。 The above-described embodiments and modifications are merely examples, and the present invention is not limited thereto. For example, it is also possible to appropriately combine each embodiment and each modification.

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention includes a configuration substantially the same as the configuration described in the embodiments, for example, a configuration having the same function, method and result, or a configuration having the same purpose and effect. The present invention also includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. Further, the present invention includes a configuration having the same effect as the configuration described in the embodiment or a configuration capable of achieving the same object. Further, the present invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

上述した実施形態から以下の内容が導き出される。 The following contents are derived from the above-described embodiment.

三次元造形装置の一態様は、
ステージと、
第１材料を供給する第１材料供給手段と、
前記第１材料と異なる第２材料を供給する第２材料供給手段と、
レーザーと、
冷却手段と、
移動手段と、
制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記移動手段を制御して、前記ステージと前記第１材料供給手段との相対的な位置を変化させながら、前記第１材料供給手段を制御して、前記ステージ上に前記第１材料を供給する処理と、
前記移動手段を制御して、前記ステージと前記レーザーとの相対的な位置、および前記ステージと前記冷却手段との相対的な位置を同時に変化させながら、前記レーザーを制御して前記第１材料にレーザー光を照射し第１造形層を形成しつつ、前記冷却手段を制御して前記第１造形層を冷却する処理と、
前記移動手段を制御して、前記ステージと前記第２材料供給手段との相対的な位置を変化させながら、前記第２材料供給手段を制御して、前記第１造形層上に前記第２材料を供給する処理と、
前記移動手段を制御して、前記ステージと前記レーザーとの相対的な位置を変化させながら、前記レーザーを制御して、前記第２材料にレーザー光を照射し第２造形層を形成する処理と、
を行う、三次元造形装置。 One aspect of the 3D modeling device is
The stage and
The first material supply means for supplying the first material and
A second material supply means for supplying a second material different from the first material,
With a laser
Cooling means and
Transportation and
Control unit and
Including
The control unit
The first material supply means is controlled to supply the first material onto the stage while controlling the moving means to change the relative positions of the stage and the first material supply means. Processing and
The laser is controlled to the first material while controlling the moving means to simultaneously change the relative positions of the stage and the laser and the relative positions of the stage and the cooling means. A process of irradiating a laser beam to form a first modeling layer and controlling the cooling means to cool the first modeling layer.
By controlling the moving means and changing the relative positions of the stage and the second material supplying means, the second material supplying means is controlled so that the second material is placed on the first modeling layer. And the process of supplying
A process of controlling the laser while controlling the moving means to change the relative positions of the stage and the laser to irradiate the second material with laser light to form a second modeling layer. ,
A three-dimensional modeling device that does.

この三次元造形装置では、第１造形層をアモルファス構造とすることができ、第１造形層が結晶化される場合に比べて、第１造形層と第２造形層との界面において接合強度を大きくすることができる。 In this three-dimensional modeling apparatus, the first modeling layer can have an amorphous structure, and the bonding strength at the interface between the first modeling layer and the second modeling layer is higher than that in the case where the first modeling layer is crystallized. Can be made larger.

前記三次元造形装置の一態様において、
前記制御部は、前記第２造形層を形成する処理において、前記移動手段を制御して、前記ステージと前記レーザーとの相対的な位置、および前記ステージと前記冷却手段との相対的な位置を同時に変化させながら、前記第２材料にレーザー光を照射し前記第２造形層を形成しつつ、前記冷却手段を制御して前記第２造形層を冷却してもよい。 In one aspect of the three-dimensional modeling device,
In the process of forming the second modeling layer, the control unit controls the moving means to determine the relative position between the stage and the laser and the relative position between the stage and the cooling means. While changing at the same time, the second material may be irradiated with a laser beam to form the second modeling layer, and the cooling means may be controlled to cool the second modeling layer.

この三次元造形装置では、第２造形層をアモルファス構造とすることができ、第１造形層５４と第２造形層６２との界面において接合強度を大きくすることができる。 In this three-dimensional modeling apparatus, the second modeling layer can have an amorphous structure, and the bonding strength can be increased at the interface between the first modeling layer 54 and the second modeling layer 62.

前記三次元造形装置の一態様において、
前記制御部は、
前記第１造形層を冷却する処理において、前記第１造形層の第１領域を冷却し、
前記第２材料を供給する処理において、前記第１領域上に前記第２材料を供給し、
前記制御部は、前記第２材料を供給する処理の前に、前記移動手段を制御して、前記ステージと前記第１材料供給手段との相対的な位置を変化させながら、前記第１材料供給手段を制御して、前記第１造形層の前記第１領域と異なる第２領域上に前記第１材料を供給する処理を行ってもよい。 In one aspect of the three-dimensional modeling device,
The control unit
In the process of cooling the first modeling layer, the first region of the first modeling layer is cooled.
In the process of supplying the second material, the second material is supplied onto the first region.
The control unit controls the moving means to change the relative positions of the stage and the first material supply means before the process of supplying the second material, and supplies the first material. The means may be controlled to supply the first material onto a second region different from the first region of the first modeling layer.

この三次元造形装置によれば、第１領域と第２領域との温度差が少ない状態で、第１領域上に第２材料を供給することができる。 According to this three-dimensional modeling apparatus, the second material can be supplied on the first region in a state where the temperature difference between the first region and the second region is small.

前記三次元造形装置の一態様において、
前記制御部は、前記第２造形層を形成する処理の前に、前記移動手段を制御して、前記ステージと前記レーザーの相対的な位置を変化させながら、前記レーザーを制御して、前記第２領域上の前記第１材料にレーザー光を照射し第３造形層を形成する処理を行ってもよい。 In one aspect of the three-dimensional modeling device,
The control unit controls the laser while changing the relative positions of the stage and the laser by controlling the moving means before the process of forming the second modeling layer. The first material on the two regions may be irradiated with a laser beam to form a third modeling layer.

この三次元造形装置によれば、第２造形層を形成するためレーザー光の熱が第１領域側に逃げることを抑制することができる。 According to this three-dimensional modeling apparatus, since the second modeling layer is formed, it is possible to suppress the heat of the laser beam from escaping to the first region side.

１０…造形ユニット、２０…ステージ、２２…造形面、３０…移動手段、４０…制御部、５０…第１材料、５２…造形層、５４…第１造形層、５４ａ…第１領域、５４ｂ…第２領域、５６…第３造形層、６０…第２材料、６２…第２造形層、１００…三次元造形装置、１１０…支持部材、１２０…第１材料供給手段、１２１…材料導入部、１２２…モーター、１２３…フラットスクリュー、１２３ａ…溝、１２４…バレル、１２４ａ…連通孔、１２５…ヒーター、１２６…ノズル、１３０…第２材料供給手段、１４０…レーザー、１５０…冷却手段
10 ... modeling unit, 20 ... stage, 22 ... modeling surface, 30 ... moving means, 40 ... control unit, 50 ... first material, 52 ... modeling layer, 54 ... first modeling layer, 54a ... first region, 54b ... 2nd region, 56 ... 3rd modeling layer, 60 ... 2nd material, 62 ... 2nd modeling layer, 100 ... 3D modeling device, 110 ... support member, 120 ... 1st material supply means, 121 ... material introduction section, 122 ... motor, 123 ... flat screw, 123a ... groove, 124 ... barrel, 124a ... communication hole, 125 ... heater, 126 ... nozzle, 130 ... second material supply means, 140 ... laser, 150 ... cooling means

Claims (4)

ステージと、
第１材料を供給する第１材料供給手段と、
前記第１材料と異なる第２材料を供給する第２材料供給手段と、
レーザーと、
冷却手段と、
移動手段と、
制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記移動手段を制御して、前記ステージと前記第１材料供給手段との相対的な位置を変化させながら、前記第１材料供給手段を制御して、前記ステージ上に前記第１材料を供給する処理と、
前記移動手段を制御して、前記ステージと前記レーザーとの相対的な位置、および前記ステージと前記冷却手段との相対的な位置を同時に変化させながら、前記レーザーを制御して前記第１材料にレーザー光を照射し第１造形層を形成しつつ、前記冷却手段を制御して前記第１造形層を冷却する処理と、
前記移動手段を制御して、前記ステージと前記第２材料供給手段との相対的な位置を変化させながら、前記第２材料供給手段を制御して、前記第１造形層上に前記第２材料を供給する処理と、
前記移動手段を制御して、前記ステージと前記レーザーとの相対的な位置を変化させながら、前記レーザーを制御して、前記第２材料にレーザー光を照射し第２造形層を形成する処理と、
を行う、三次元造形装置。 The stage and
The first material supply means for supplying the first material and
A second material supply means for supplying a second material different from the first material,
With a laser
Cooling means and
Transportation and
Control unit and
Including
The control unit
The first material supply means is controlled to supply the first material onto the stage while controlling the moving means to change the relative positions of the stage and the first material supply means. Processing and
The laser is controlled to the first material while controlling the moving means to simultaneously change the relative positions of the stage and the laser and the relative positions of the stage and the cooling means. A process of irradiating a laser beam to form a first modeling layer and controlling the cooling means to cool the first modeling layer.
By controlling the moving means and changing the relative positions of the stage and the second material supplying means, the second material supplying means is controlled so that the second material is placed on the first modeling layer. And the process of supplying
A process of controlling the laser while controlling the moving means to change the relative positions of the stage and the laser to irradiate the second material with laser light to form a second modeling layer. ,
A three-dimensional modeling device that does. 請求項１において、
前記制御部は、前記第２造形層を形成する処理において、前記移動手段を制御して、前記ステージと前記レーザーとの相対的な位置、および前記ステージと前記冷却手段との相対的な位置を同時に変化させながら、前記第２材料にレーザー光を照射し前記第２造形層を形成しつつ、前記冷却手段を制御して前記第２造形層を冷却する、三次元造形装置。 In claim 1,
In the process of forming the second modeling layer, the control unit controls the moving means to determine the relative positions of the stage and the laser and the relative positions of the stage and the cooling means. A three-dimensional modeling apparatus that cools the second modeling layer by controlling the cooling means while irradiating the second material with a laser beam to form the second modeling layer while changing the materials at the same time. 請求項１または２において、
前記制御部は、
前記第１造形層を冷却する処理において、前記第１造形層の第１領域を冷却し、
前記第２材料を供給する処理において、前記第１領域上に前記第２材料を供給し、
前記制御部は、前記第２材料を供給する処理の前に、前記移動手段を制御して、前記ステージと前記第１材料供給手段との相対的な位置を変化させながら、前記第１材料供給手段を制御して、前記第１造形層の前記第１領域と異なる第２領域上に前記第１材料を供給する処理を行う、三次元造形装置。 In claim 1 or 2,
The control unit
In the process of cooling the first modeling layer, the first region of the first modeling layer is cooled.
In the process of supplying the second material, the second material is supplied onto the first region.
The control unit controls the moving means to change the relative positions of the stage and the first material supply means before the process of supplying the second material, and supplies the first material. A three-dimensional modeling apparatus that controls means to supply the first material onto a second region different from the first region of the first modeling layer. 請求項３において、
前記制御部は、前記第２造形層を形成する処理の前に、前記移動手段を制御して、前記ステージと前記レーザーの相対的な位置を変化させながら、前記レーザーを制御して、前記第２領域上の前記第１材料にレーザー光を照射し第３造形層を形成する処理を行う、三次元造形装置。
In claim 3,
The control unit controls the laser while changing the relative positions of the stage and the laser by controlling the moving means before the process of forming the second modeling layer. A three-dimensional modeling apparatus that irradiates the first material on two regions with a laser beam to form a third modeling layer.

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