JP2023113245A - Method of manufacturing three-dimensional molded article - Google Patents

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英司 岡本
Eiji Okamoto
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Abstract

To manufacture a three-dimensional molded article with a dense surface shape without reducing the modeling speed.SOLUTION: A method for manufacturing a three-dimensional molded article has: a placement process (step S110) of placing a transfer sheet S having a concave-convex surface UF provided with an unevenness UF corresponding to a surface shape OF of a finished product of a three-dimensional molded article O on a stage 210; a transfer layer forming process (step S120) of forming a transfer layer ML1 by supplying a molding material MM on the concave-convex surface UF; and a stacking process (step S130) of stacking a molding layer ML2 on the transfer layer ML1 by supplying the molding material MM from supply means 110 on the transfer layer ML1. In the transfer layer forming process, the transfer layer ML1 is formed so that a supply width of the molding material MM supplied from the supply means 110 is wider than a width of the unevenness U.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、三次元造形物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional structure.

従来から、様々な三次元造形物が製造されている。例えば、特許文献１には、３次元コードを有する三次元造形物が開示されている。３次元コードを有する三次元造形物においては、緻密な表面形状を有する。 Conventionally, various three-dimensional structures have been manufactured. For example, Patent Literature 1 discloses a three-dimensional structure having a three-dimensional code. A three-dimensional structure having a three-dimensional code has a precise surface shape.

特開２０２０－１４４４６１号公報JP 2020-144461 A

一般的に、特許文献１の３次元コードを有する三次元造形物のような緻密な表面形状を有する三次元造形物を製造する場合、例えばノズルからの造形材料の吐出幅を細く絞りつつ供給するなど、造形速度を低下させて製造する。しかしながら、造形速度を低下させることなく緻密な表面形状を有する三次元造形物を製造することが望まれている。 Generally, when manufacturing a three-dimensional structure having a fine surface shape such as a three-dimensional structure having a three-dimensional code in Patent Document 1, for example, the discharge width of the modeling material from the nozzle is narrowed and supplied. For example, the molding speed is lowered for manufacturing. However, it is desired to manufacture a three-dimensional model having a precise surface shape without lowering the modeling speed.

上記課題を解決するための本発明の三次元造形物の製造方法は、ステージと、前記ステージ上に造形材料を供給する供給手段と、前記ステージと前記供給手段とを相対的に移動させる移動手段と、を備える三次元造形装置における三次元造形物の製造方法であって、前記三次元造形物の完成品の表面形状に対応する凹凸が設けられた凹凸面を有する転写シートを前記ステージ上に配置する配置工程と、前記ステージと前記供給手段とを相対的に移動させつつ前記凹凸面上に前記供給手段から前記造形材料を供給することで前記三次元造形物を構成する造形層のうちの転写層を形成する転写層形成工程と、前記ステージと前記供給手段とを相対的に移動させつつ前記転写層上に前記供給手段から前記造形材料を供給することで前記造形層を前記転写層上に積層する積層工程と、を有し、前記転写層形成工程では、前記供給手段から供給される前記造形材料の供給幅が前記凹凸の幅よりも広くなるように前記転写層を形成することを特徴とする。 A method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present invention for solving the above problems includes a stage, supply means for supplying modeling material onto the stage, and moving means for relatively moving the stage and the supply means. and a method for manufacturing a three-dimensional modeled object in a three-dimensional modeled object, wherein a transfer sheet having an uneven surface provided with unevenness corresponding to a surface shape of a finished product of the three-dimensional modeled object is placed on the stage. and an arranging step of arranging and supplying the modeling material from the supply means onto the uneven surface while relatively moving the stage and the supply means. a transfer layer forming step of forming a transfer layer; and supplying the modeling material from the supply means onto the transfer layer while relatively moving the stage and the supply means, thereby forming the modeling layer on the transfer layer. and, in the transfer layer forming step, the transfer layer is formed such that the supply width of the modeling material supplied from the supply means is wider than the width of the unevenness. Characterized by

本発明の一実施例に係る三次元造形装置の概略構成を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a 3D modeling apparatus according to an embodiment of the present invention; 図１の三次元造形装置のフラットスクリューの下面側の概略構成を示す斜視図。A perspective view showing a schematic configuration of a lower surface side of a flat screw of the three-dimensional modeling apparatus of FIG. 図１の三次元造形装置のバレルの上面側を示す概略平面図。FIG. 2 is a schematic plan view showing the upper surface side of the barrel of the three-dimensional modeling apparatus of FIG. 1; 図１の三次元造形装置を用いて三次元造形物が造形されていく様子を模式的に示す概略図。FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing how a three-dimensional modeled object is modeled using the three-dimensional modeler of FIG. 1; 図１の三次元造形装置を用いて行う三次元造形物の製造方法の一例のフローチャート。A flow chart of an example of a method for manufacturing a three-dimensional modeled object using the three-dimensional modeler of FIG. 1 . 図５のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法における三次元造形物の製造段階を、模式的に示す概略図。6A and 6B are schematic diagrams schematically showing the steps of manufacturing a three-dimensional structure in the method for manufacturing a three-dimensional structure represented by the flowchart of FIG. 5; 図６に続く、図５のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法における三次元造形物の製造段階を、模式的に示す概略図。FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing the steps of manufacturing a three-dimensional structure in the method for manufacturing a three-dimensional structure represented by the flowchart of FIG. 5 following FIG. 6 ; 図７に続く、図５のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法における三次元造形物の製造段階を、模式的に示す概略図。FIG. 7 is a schematic diagram schematically showing the steps of manufacturing a three-dimensional structure in the method for manufacturing a three-dimensional structure represented by the flowchart of FIG. 5 ; 図８に続く、図５のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法における三次元造形物の製造段階を、模式的に示す概略図。FIG. 9 is a schematic diagram schematically showing the steps of manufacturing a three-dimensional structure in the method for manufacturing a three-dimensional structure represented by the flowchart of FIG. 5 following FIG. 8 ; 図８に続く、図５のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法における図９とは異なる三次元造形物の製造段階を、模式的に示す概略図。FIG. 9 is a schematic diagram that schematically shows a stage of manufacturing a three-dimensional structure different from that in FIG. 9 in the method of manufacturing a three-dimensional structure represented by the flowchart of FIG. 5 following FIG. 8 ;

最初に、本発明について概略的に説明する。
上記課題を解決するための本発明の第１の態様の三次元造形物の製造方法は、ステージと、前記ステージ上に造形材料を供給する供給手段と、前記ステージと前記供給手段とを相対的に移動させる移動手段と、を備える三次元造形装置における三次元造形物の製造方法であって、前記三次元造形物の完成品の表面形状に対応する凹凸が設けられた凹凸面を有する転写シートを前記ステージ上に配置する配置工程と、前記ステージと前記供給手段とを相対的に移動させつつ前記凹凸面上に前記供給手段から前記造形材料を供給することで前記三次元造形物を構成する造形層のうちの転写層を形成する転写層形成工程と、前記ステージと前記供給手段とを相対的に移動させつつ前記転写層上に前記供給手段から前記造形材料を供給することで前記造形層を前記転写層上に積層する積層工程と、を有し、前記転写層形成工程では、前記供給手段から供給される前記造形材料の供給幅が前記凹凸の幅よりも広くなるように前記転写層を形成することを特徴とする。 First, the present invention will be generally described.
A method for manufacturing a three-dimensional structure according to a first aspect of the present invention for solving the above problems includes a stage, a supply means for supplying a modeling material onto the stage, and the stage and the supply means arranged relative to each other. A transfer sheet having an uneven surface provided with unevenness corresponding to the surface shape of a finished product of the three-dimensional model. on the stage, and supplying the modeling material from the supply means onto the uneven surface while relatively moving the stage and the supply means to configure the three-dimensional structure. a transfer layer forming step of forming a transfer layer of the modeling layer; and supplying the modeling material from the supply means onto the transfer layer while relatively moving the stage and the supply means to form the modeling layer. on the transfer layer, and in the transfer layer forming step, the transfer layer is formed such that the supply width of the modeling material supplied from the supply means is wider than the width of the unevenness. characterized by forming

本態様によれば、転写シートに設けられた造形材料の供給幅よりも狭い緻密な凹凸を利用して、三次元造形物の完成品の表面形状に対応する凹凸を形成することができる。このため、緻密な表面形状を有する三次元造形物を製造することができるとともに、造形材料の供給幅は該凹凸の幅よりも広いので造形速度を低下させることも抑制することができる。 According to this aspect, it is possible to form the unevenness corresponding to the surface shape of the finished product of the three-dimensional structure by using the minute unevenness narrower than the supply width of the modeling material provided on the transfer sheet. Therefore, it is possible to manufacture a three-dimensional modeled object having a precise surface shape, and since the supply width of the modeling material is wider than the width of the irregularities, it is possible to suppress a reduction in the modeling speed.

本発明の第２の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１の態様において、前記転写層形成工程における前記転写層の平均厚みは、前記積層工程における前記造形層の平均厚みよりも薄いことを特徴とする。 In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the average thickness of the transfer layer in the transfer layer forming step is greater than the average thickness of the modeling layer in the lamination step. It is characterized by being thin.

本態様によれば、転写層形成工程における転写層の平均厚みは、積層工程における造形層の平均厚みよりも薄い。すなわち、例えば、転写層とそれ以外の造形層とが、同じ供給量で、同じステージと供給手段との相対移動速度で形成される場合、転写層形成工程において造形材料を押し付けるように供給することができ、不要な隙間や空隙などを生じさせることなく転写層を形成することができる。したがって、好適に緻密な表面形状を有する三次元造形物を製造することができる。 According to this aspect, the average thickness of the transfer layer in the transfer layer forming step is thinner than the average thickness of the modeling layer in the lamination step. That is, for example, when the transfer layer and other modeling layers are formed at the same supply amount and at the same relative movement speed between the stage and the supply means, the modeling material is supplied so as to be pressed in the transfer layer forming step. It is possible to form a transfer layer without creating unnecessary gaps or voids. Therefore, it is possible to manufacture a three-dimensional model having a suitably dense surface shape.

本発明の第３の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第２の態様において、前記転写層形成工程における前記転写層の平均厚みは、前記凹凸の最大高さ粗さよりも厚いことを特徴とする。 In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the third aspect of the present invention, in the second aspect, the average thickness of the transfer layer in the transfer layer forming step is thicker than the maximum height roughness of the unevenness. Characterized by

本態様によれば、転写層形成工程における転写層の平均厚みは、凹凸の最大高さ粗さよりも厚い。このため、供給手段と転写シートとの衝突を抑制できるとともに、転写層形成工程における１層分の転写層に転写シートに設けられた凹凸を好適に転写することができる。 According to this aspect, the average thickness of the transfer layer in the transfer layer forming step is greater than the maximum height roughness of the unevenness. Therefore, collision between the supply unit and the transfer sheet can be suppressed, and the unevenness provided on the transfer sheet can be suitably transferred to one transfer layer in the transfer layer forming step.

本発明の第４の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記転写層形成工程における前記造形層の積層方向から見た単位面積当たりの前記造形材料の供給量は、前記積層工程における前記積層方向から見た単位面積当たりの前記造形材料の供給量よりも多いことを特徴とする。 A method for manufacturing a three-dimensional structure according to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, is characterized in that, in the transfer layer forming step, A supply amount of the modeling material is characterized by being larger than a supply amount of the modeling material per unit area seen from the lamination direction in the lamination step.

本態様によれば、転写層形成工程における積層方向から見た単位面積当たりの造形材料の供給量は、積層工程における積層方向から見た単位面積当たりの造形材料の供給量よりも多い。すなわち、例えば、転写層とそれ以外の造形層とが、同じ厚みで、同じステージと供給手段との相対移動速度で形成される場合、転写層形成工程において造形材料を押し付けるように供給することができ、不要な隙間や空隙などを生じさせることなく転写層を形成することができる。したがって、好適に緻密な表面形状を有する三次元造形物を製造することができる。 According to this aspect, the supply amount of the modeling material per unit area seen in the stacking direction in the transfer layer forming process is larger than the supply amount of the modeling material per unit area seen in the stacking direction in the stacking process. That is, for example, when the transfer layer and the other modeling layers are formed with the same thickness and at the same relative movement speed between the stage and the supply means, the modeling material can be supplied so as to be pressed in the transfer layer forming step. The transfer layer can be formed without creating unnecessary gaps or voids. Therefore, it is possible to manufacture a three-dimensional model having a suitably dense surface shape.

本発明の第５の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第４のいずれか１つの態様において、前記転写層形成工程における前記ステージと前記供給手段との相対移動速度の平均値は、前記積層工程における前記ステージと前記供給手段との相対移動速度の平均値よりも遅いことを特徴とする。 A method for manufacturing a three-dimensional structure according to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, is an average relative movement speed between the stage and the supply means in the transfer layer forming step The value is characterized by being slower than the average value of the relative movement speed between the stage and the supply means in the stacking step.

本態様によれば、転写層形成工程におけるステージと供給手段との相対移動速度の平均値は、積層工程におけるステージと供給手段との相対移動速度の平均値よりも遅い。すなわち、例えば、転写層とそれ以外の造形層とが、同じ供給量で、同じ厚みで形成される場合、転写層形成工程において造形材料を押し付けるように供給することができ、不要な隙間や空隙などを生じさせることなく転写層を形成することができる。したがって、好適に緻密な表面形状を有する三次元造形物を製造することができる。 According to this aspect, the average value of the relative movement speed between the stage and the supply means in the transfer layer forming process is slower than the average value of the relative movement speed between the stage and the supply means in the lamination process. That is, for example, when the transfer layer and the other modeling layers are formed with the same supply amount and the same thickness, the modeling material can be supplied so as to be pressed in the transfer layer forming process, and unnecessary gaps and voids are formed. It is possible to form a transfer layer without causing such problems. Therefore, it is possible to manufacture a three-dimensional model having a suitably dense surface shape.

本発明の第６の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第５のいずれか１つの態様において、前記三次元造形装置は、前記造形材料を加熱する加熱手段を備え、前記供給手段から供給する前記造形材料を加熱して前記ステージ上に供給可能であり、前記転写層形成工程における前記造形材料の加熱温度は、前記積層工程における前記造形材料の加熱温度よりも高いことを特徴とする。 A method for manufacturing a three-dimensional structure according to a sixth aspect of the present invention is the method according to any one of the first to fifth aspects, wherein the three-dimensional modeling apparatus includes heating means for heating the modeling material, and the The modeling material supplied from the supply means can be heated and supplied onto the stage, and the heating temperature of the modeling material in the transfer layer forming step is higher than the heating temperature of the modeling material in the layering step. Characterized by

本態様によれば、供給手段から供給する造形材料を加熱してステージ上に供給可能であり、転写層形成工程における造形材料の加熱温度は、積層工程における前記造形材料の加熱温度よりも高い。造形材料の加熱温度が高いほど造形材料の粘性を低下させることができるので、不要な隙間や空隙などを生じさせることなく転写層を形成することができる。したがって、好適に緻密な表面形状を有する三次元造形物を製造することができる。 According to this aspect, the modeling material supplied from the supply means can be heated and supplied onto the stage, and the heating temperature of the modeling material in the transfer layer forming process is higher than the heating temperature of the modeling material in the layering process. As the heating temperature of the modeling material is higher, the viscosity of the modeling material can be reduced, so that the transfer layer can be formed without generating unnecessary gaps or voids. Therefore, it is possible to manufacture a three-dimensional model having a suitably dense surface shape.

本発明の第７の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第６のいずれか１つの態様において、転写ローラーを用いて前記凹凸面に前記凹凸を形成する凹凸形成工程を有することを特徴とする。 A method for manufacturing a three-dimensional structure according to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, comprises an unevenness forming step of forming the unevenness on the uneven surface using a transfer roller. It is characterized by

本態様によれば、転写ローラーを用いて凹凸面に凹凸を形成する凹凸形成工程を有する。転写ローラーを用いて凹凸を形成することで、転写シートを簡単かつ低コストで形成することができる。 According to this aspect, it has an unevenness forming step of forming unevenness on the uneven surface using a transfer roller. By forming unevenness using a transfer roller, a transfer sheet can be formed easily and at low cost.

本発明の第８の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第７のいずれか１つの態様において、前記転写シートは、前記凹凸面に、前記凹凸が形成される凹凸形成領域と、前記凹凸が形成されない凹凸非形成領域と、があることを特徴とする。 The method for manufacturing a three-dimensional structure according to an eighth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to seventh aspects, the transfer sheet includes an uneven-formed region in which the unevenness is formed on the uneven surface. and an irregularity non-formation region in which the irregularities are not formed.

本態様によれば、転写シートは凹凸面に凹凸形成領域と凹凸非形成領域とがある。このため、完成品の表面形状として凹凸形成領域と凹凸非形成領域とを有する三次元造形物を製造する場合に、凹凸形成領域と凹凸非形成領域とに段差が生じることを抑制することができる。 According to this aspect, the uneven surface of the transfer sheet has an area with unevenness and an area without unevenness. Therefore, when manufacturing a three-dimensional structure having an unevenness-formed region and an unevenness-free region as the surface shape of a finished product, it is possible to suppress the occurrence of a step between the unevenness-formed region and the unevenness-free region. .

本発明の第９の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第８のいずれか１つの態様において、前記転写シートは、前記凹凸面に、前記転写層形成工程における前記転写層の形成開始位置を表す位置決め形状を有することを特徴とする。 A ninth aspect of the present invention is a method for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of the first to eighth aspects, wherein the transfer sheet is formed on the uneven surface in the transfer layer forming step. It is characterized by having a positioning shape representing the formation start position of the .

本態様によれば、転写シートは、凹凸面に、転写層形成工程における転写層の形成開始位置を表す位置決め形状を有する。このため、三次元造形物の所望の位置とは異なる位置に凹凸を形成してしまうことなどを抑制することができる。 According to this aspect, the transfer sheet has, on the uneven surface, a positioning shape representing the formation start position of the transfer layer in the transfer layer forming step. Therefore, it is possible to prevent unevenness from being formed at a position different from the desired position of the three-dimensional structure.

本発明の第１０の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第９のいずれか１つの態様において、前記転写シートは、前記造形層よりも曲げ剛性が低いことを特徴とする。 A tenth aspect of the present invention is a method for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of the first to ninth aspects, wherein the transfer sheet has a bending rigidity lower than that of the modeling layer. .

本態様によれば、転写シートは造形層よりも曲げ剛性が低い。このため、三次元造形物の積層が終わり、転写シートを造形層から取り外す際に、造形層を破損させることなく転写シートを造形層から容易に取り外すことができる。 According to this aspect, the transfer sheet has lower bending rigidity than the modeling layer. Therefore, when the transfer sheet is removed from the modeling layer after the stacking of the three-dimensional structure is completed, the transfer sheet can be easily removed from the modeling layer without damaging the modeling layer.

＜三次元造形装置＞
以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。最初に、本発明の三次元造形物の製造方法を実行可能な三次元造形装置１００の全体構成について図１から図４を参照して説明する。ただし、本発明の三次元造形物の製造方法を実行可能な三次元造形装置は本実施例の構成に限定されない。例えば、ＦＤＭ（Ｆｕｓｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）方式を採用する三次元造形装置などを用いることができる。なお、以下の図はいずれも概略図であり、一部構成部材を省略または簡略化して表している。また、各図中のＸ軸方向は水平方向であり、Ｙ軸方向は水平方向であるとともにＸ軸方向と直交する方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。 <Three-dimensional modeling device>
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, the overall configuration of a three-dimensional modeling apparatus 100 capable of executing the three-dimensional modeling article manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. However, the three-dimensional modeling apparatus capable of executing the three-dimensional model manufacturing method of the present invention is not limited to the configuration of this embodiment. For example, a three-dimensional modeling apparatus that employs FDM (Fused Deposition Modeling) can be used. All of the following figures are schematic diagrams, and some constituent members are omitted or simplified. In each drawing, the X-axis direction is the horizontal direction, the Y-axis direction is the horizontal direction and is perpendicular to the X-axis direction, and the Z-axis direction is the vertical direction.

三次元造形装置１００は、三次元造形装置１００を制御する制御部１０１と、三次元造形物の基台となる造形用のステージ２１０と、ステージ２１０上に造形材料を供給する供給手段１１０と、ステージ２１０と供給手段１１０とを相対的に移動させる移動手段２３０と、を備えている。なお、本実施例の三次元造形装置１００は、備えていないが、ステージ２１０上に造形される三次元造形物を支持する支持層形成用材料を供給する供給手段を備えていてもよい。 The three-dimensional modeling apparatus 100 includes a control unit 101 that controls the three-dimensional modeling apparatus 100, a modeling stage 210 that serves as a base for a three-dimensional model, a supply means 110 that supplies modeling material onto the stage 210, and a moving means 230 for relatively moving the stage 210 and the supply means 110 . Although the three-dimensional modeling apparatus 100 of this embodiment does not have such supply means, it may comprise a supply means for supplying a support layer forming material for supporting the three-dimensional modeled object to be modeled on the stage 210 .

供給手段１１０は、制御部１０１の制御下において、固体状態の材料を溶融させてペースト状にした造形材料をステージ２１０上に吐出する。供給手段１１０は、ステージ２１０上に造形材料を供給する供給手段であって、造形材料に転化される前の原材料ＭＲの供給源である材料供給部２０と、原材料ＭＲを造形材料へと転化させる造形材料生成部３０と、造形材料を吐出する吐出部６０と、を備える。 Under the control of the control unit 101 , the supply means 110 melts a solid-state material and discharges a paste-like modeling material onto the stage 210 . The supply means 110 is supply means for supplying the modeling material onto the stage 210, and includes a material supply section 20 as a supply source of the raw material MR before being converted into the modeling material, and a material supply section 20 that converts the raw material MR into the modeling material. It includes a modeling material generating section 30 and a dispensing section 60 that dispenses the modeling material.

材料供給部２０は、造形材料生成部３０に、造形材料を生成するための原材料ＭＲを供給する。材料供給部２０は、例えば、原材料ＭＲを収容するホッパーによって構成される。材料供給部２０は、下方に排出口を有している。当該排出口は、連通路２２を介して、造形材料生成部３０に接続されている。原材料ＭＲは、ペレットや粉末等の形態で材料供給部２０に投入される。本実施形態では、ペレット状のＡＢＳ樹脂の材料が用いられる。ただし、原材料ＭＲに特に限定は無い。 The material supply unit 20 supplies the building material generation unit 30 with the raw material MR for generating the building material. The material supply unit 20 is configured by, for example, a hopper that stores the raw material MR. The material supply unit 20 has a discharge port at the bottom. The discharge port is connected to the modeling material generation section 30 via the communication path 22 . The raw material MR is put into the material supply section 20 in the form of pellets, powder, or the like. In this embodiment, a pellet-shaped ABS resin material is used. However, the raw material MR is not particularly limited.

造形材料生成部３０は、材料供給部２０から供給された原材料ＭＲを溶融させて流動性を発現させたペースト状の造形材料を生成し、吐出部６０へと導く。造形材料生成部３０は、スクリューケース３１と、モーター３２と、フラットスクリュー４０と、バレル５０と、を有する。 The modeling material generating section 30 melts the raw material MR supplied from the material supplying section 20 to generate a fluid pasty modeling material, and guides it to the discharging section 60 . The modeling material generation unit 30 has a screw case 31 , a motor 32 , a flat screw 40 and a barrel 50 .

図２は、フラットスクリュー４０の下面４８側の概略構成を示す斜視図である。図２に示したフラットスクリュー４０は、技術の理解を容易にするため、図１に示した上面４７と下面４８との位置関係を、鉛直方向において逆向きとした状態で示されている。図３は、バレル５０の上面であるスクリュー対向面５２側を示す概略平面図である。フラットスクリュー４０は、その中心軸に沿った方向である軸線方向における高さが直径よりも小さい略円柱状を有する。フラットスクリュー４０は、その回転中心となる回転軸ＲＸがＺ軸方向に平行になるように配置される。 FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the lower surface 48 side of the flat screw 40. As shown in FIG. The flat screw 40 shown in FIG. 2 is shown in a state in which the positional relationship between the upper surface 47 and the lower surface 48 shown in FIG. 1 is reversed in the vertical direction for easy understanding of the technology. FIG. 3 is a schematic plan view showing the side of the screw facing surface 52, which is the upper surface of the barrel 50. As shown in FIG. The flat screw 40 has a substantially cylindrical shape whose height in the axial direction, which is the direction along its central axis, is smaller than its diameter. The flat screw 40 is arranged so that the rotation axis RX, which is the center of rotation, is parallel to the Z-axis direction.

フラットスクリュー４０は、スクリューケース３１内に収納されている。フラットスクリュー４０の上面４７側はモーター３２に連結されており、フラットスクリュー４０は、モーター３２が発生させる回転駆動力によって、スクリューケース３１内で回転する。モーター３２は、制御部１０１の制御下において駆動する。 The flat screw 40 is housed inside the screw case 31 . The upper surface 47 side of the flat screw 40 is connected to the motor 32 , and the flat screw 40 is rotated within the screw case 31 by the rotational driving force generated by the motor 32 . The motor 32 is driven under control of the controller 101 .

フラットスクリュー４０の、回転軸ＲＸと交差する面である下面４８には、溝部４２が形成されている。上述した材料供給部２０の連通路２２は、フラットスクリュー４０の側面から、当該溝部４２に連通する。図２に示すように、本実施形態では、溝部４２は、凸状部４３によって隔てられて３本分形成されている。なお、溝部４２の数は、３本に限られず、１本でもよいし、２本以上であってもよい。 A groove portion 42 is formed in a lower surface 48 of the flat screw 40 that intersects with the rotation axis RX. The communication passage 22 of the material supply section 20 described above communicates with the groove section 42 from the side surface of the flat screw 40 . As shown in FIG. 2 , in this embodiment, three grooves 42 are formed separated by convex portions 43 . The number of grooves 42 is not limited to three, and may be one or two or more.

フラットスクリュー４０の下面４８はバレル５０のスクリュー対向面５２に面しており、フラットスクリュー４０の下面４８の溝部４２とバレル５０のスクリュー対向面５２との間には空間が形成される。供給手段１１０は、フラットスクリュー４０とバレル５０との間のこの空間に、材料供給部２０から材料流入口４４へと原材料ＭＲを供給する。 The lower surface 48 of the flat screw 40 faces the screw facing surface 52 of the barrel 50 , and a space is formed between the groove 42 of the lower surface 48 of the flat screw 40 and the screw facing surface 52 of the barrel 50 . The supply means 110 supplies the raw material MR from the material supply section 20 to the material inlet 44 into this space between the flat screw 40 and the barrel 50 .

バレル５０には、回転しているフラットスクリュー４０の溝部４２内に供給された原材料ＭＲを加熱するためのヒーター５８が埋め込まれている。スクリュー対向面５２には、連通孔５６に接続され、連通孔５６から外周に向かって渦状に延びている複数の案内溝５４が形成されている。フラットスクリュー４０の溝部４２内に供給された原材料ＭＲは、溝部４２内において溶融されながら、フラットスクリュー４０の回転によって溝部４２に沿って流動し、造形材料としてフラットスクリュー４０の中央部４６へと導かれる。中央部４６に流入した流動性を発現しているペースト状の造形材料は、図３に示したバレル５０の中心に設けられた連通孔５６を介して吐出部６０に供給される。なお、造形材料では、造形材料を構成する全ての種類の物質が溶融していなくてもよい。造形材料は、造形材料を構成する物質のうちの少なくとも一部の種類の物質が溶融することによって、全体として流動性を有する状態に転化されていればよい。 A heater 58 is embedded in the barrel 50 for heating the raw material MR fed into the groove 42 of the rotating flat screw 40 . The screw facing surface 52 is formed with a plurality of guide grooves 54 connected to the communication hole 56 and spirally extending from the communication hole 56 toward the outer periphery. The raw material MR supplied into the groove portion 42 of the flat screw 40 is melted in the groove portion 42, flows along the groove portion 42 due to the rotation of the flat screw 40, and is guided to the central portion 46 of the flat screw 40 as a modeling material. be killed. The fluid paste-like modeling material that has flowed into the central portion 46 is supplied to the discharge portion 60 through the communication hole 56 provided at the center of the barrel 50 shown in FIG. In addition, in the modeling material, not all kinds of substances constituting the modeling material need to be melted. The modeling material may be converted into a fluid state as a whole by melting at least a part of the substances constituting the modeling material.

吐出部６０は、造形材料を吐出するノズル６１と、フラットスクリュー４０とノズル６１との間に設けられた造形材料の流路６５と、を有する。ノズル６１は、流路６５を通じて、バレル５０の連通孔５６に接続されている。なお、バレル５０も吐出部６０の構成部材であるとみなすことができる。ノズル６１は、造形材料生成部３０において生成された造形材料を、先端の吐出口６２からステージ２１０に向かって吐出する。 The discharge part 60 has a nozzle 61 for discharging the modeling material, and a flow path 65 for the modeling material provided between the flat screw 40 and the nozzle 61 . The nozzle 61 is connected to the communication hole 56 of the barrel 50 through the channel 65 . Note that the barrel 50 can also be regarded as a constituent member of the discharge section 60 . The nozzle 61 ejects the modeling material generated in the modeling material generating section 30 from the ejection port 62 at the tip toward the stage 210 .

ステージ２１０は、ノズル６１の吐出口６２に対向する位置に配置されている。本実施形態では、ノズル６１の吐出口６２に対向するステージ２１０の面２１１は、水平方向に配置される。三次元造形装置１００は、造形処理において、吐出部６０からステージ２１０の面２１１に向けて造形材料を吐出させて造形層を積層することによって三次元造形物を造形する。 The stage 210 is arranged at a position facing the ejection port 62 of the nozzle 61 . In this embodiment, the surface 211 of the stage 210 facing the ejection port 62 of the nozzle 61 is arranged horizontally. In the modeling process, the three-dimensional modeling apparatus 100 ejects the modeling material from the ejection section 60 toward the surface 211 of the stage 210 to laminate modeling layers to model a three-dimensional modeled object.

移動手段２３０は、ステージ２１０と供給手段１１０との相対位置を変化させる。本実施形態では、供給手段１１０の吐出部６０に形成されたノズル６１の位置が固定されており、移動手段２３０は、ステージ２１０を移動させる。移動手段２３０は、３つのモーターＭの駆動力によって、ステージ２１０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の３つの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２３０は、制御部１０１の制御下において、ノズル６１とステージ２１０との相対的な位置関係を変更する。本明細書において、特に断らない限り、ノズル６１の移動とは、ノズル６１をステージ２１０に対して相対的に移動させることを意味する。 The moving means 230 changes the relative positions of the stage 210 and the supplying means 110 . In this embodiment, the position of the nozzle 61 formed in the discharge section 60 of the supply means 110 is fixed, and the moving means 230 moves the stage 210 . The moving means 230 is composed of a three-axis positioner that moves the stage 210 in three axial directions of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction by the driving force of the three motors M. The moving means 230 changes the relative positional relationship between the nozzle 61 and the stage 210 under the control of the control section 101 . In this specification, moving the nozzle 61 means moving the nozzle 61 relative to the stage 210 unless otherwise specified.

なお、移動手段２３０によってステージ２１０を移動させる構成の代わりに、ステージ２１０の位置が固定された状態で、移動手段２３０がステージ２１０に対してノズル６１を移動させる構成が採用されてもよい。また、移動手段２３０によってステージ２１０をＺ軸方向に移動させ、ノズル６１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる構成や、移動手段２３０によってステージ２１０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させ、ノズル６１をＺ軸方向に移動させる構成が採用されてもよい。これらの構成であっても、ノズル６１とステージ２１０との相対的な位置関係が変更可能である。 Instead of moving the stage 210 by the moving means 230, a configuration may be adopted in which the moving means 230 moves the nozzle 61 with respect to the stage 210 while the position of the stage 210 is fixed. The stage 210 is moved in the Z-axis direction by the moving means 230, and the nozzle 61 is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction. A configuration in which the nozzle 61 is moved in the Z-axis direction may be employed. Even with these configurations, the relative positional relationship between the nozzle 61 and the stage 210 can be changed.

制御部１０１は、三次元造形装置１００全体の動作を制御する制御装置である。制御部１０１は、１つ、または、複数のプロセッサーと、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備えるコンピューターによって構成される。制御部１０１は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令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１０１は、コンピューターによって構成される代わりに、各機能の少なくとも一部を実現するための複数の回路を組み合わせた構成により実現されてもよい。 The control unit 101 is a control device that controls the operation of the three-dimensional modeling apparatus 100 as a whole. The control unit 101 is configured by a computer including one or more processors, a main storage device, and an input/output interface for inputting/outputting signals with the outside. The control unit 101 exhibits various functions as a result of the processor executing programs and instructions read into the main storage device. Control unit 101 may be realized by a configuration in which a plurality of circuits for realizing at least part of each function are combined instead of being configured by a computer.

図４は、三次元造形装置１００において三次元造形物が造形されていく様子を模式的に示す概略図である。三次元造形装置１００では、上述したように、造形材料生成部３０において、回転しているフラットスクリュー４０の溝部４２に供給された固体状態の原材料ＭＲが溶融されて造形材料ＭＭが生成される。制御部１０１は、ステージ２１０の面２１１とノズル６１との距離を保持したまま、ステージ２１０の面２１１に沿った方向に、ステージ２１０に対するノズル６１の位置を変えながら、ノズル６１から造形材料ＭＭを吐出させる。ノズル６１から吐出された造形材料ＭＭは、ノズル６１の移動方向に連続して堆積されていく。こうしたノズル６１による走査によって、ノズル６１の走査経路に沿って線状に延びる造形部位である線状部位ＬＰが造形される。 FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing how a three-dimensional modeled object is modeled by the three-dimensional modeler 100. As shown in FIG. In the three-dimensional modeling apparatus 100, as described above, the solid-state raw material MR supplied to the groove 42 of the rotating flat screw 40 is melted in the modeling material generation unit 30 to generate the modeling material MM. While maintaining the distance between the surface 211 of the stage 210 and the nozzle 61 , the control unit 101 dispenses the modeling material MM from the nozzle 61 while changing the position of the nozzle 61 with respect to the stage 210 in the direction along the surface 211 of the stage 210 . Let it spit out. The modeling material MM ejected from the nozzle 61 is continuously deposited in the moving direction of the nozzle 61 . By such scanning by the nozzle 61, a linear portion LP, which is a forming portion linearly extending along the scanning path of the nozzle 61, is formed.

制御部１０１は、上記のノズル６１による走査を繰り返して造形層ＭＬを形成する。制御部１０１は、１つの造形層ＭＬを形成した後、ステージ２１０に対するノズル６１の位置を、Ｚ軸方向に移動させる。そして、これまでに形成された造形層ＭＬの上に、さらに造形層ＭＬを積み重ねて積層することによって三次元造形物を造形していく。 The control unit 101 repeats the scanning by the nozzle 61 to form the modeling layer ML. After forming one modeling layer ML, the control unit 101 moves the position of the nozzle 61 with respect to the stage 210 in the Z-axis direction. Then, the three-dimensional modeled object is modeled by further stacking and laminating the modeled layers ML on the modeled layers ML that have been formed so far.

ここで、図４では、ステージ２１０の面２１１上に、転写シートＳを配置し、転写シートＳ上に造形層ＭＬを積層している状態を表している。なお、図４で表されるように、造形層ＭＬのうち、転写シートＳ上に配置される造形層は転写層ＭＬ１を表し、転写層ＭＬ１上に配置される造形層は造形層ＭＬ２を表している。すなわち、転写層ＭＬ１と造形層ＭＬ２とは、同じ造形材料ＭＭの造形層ＭＬである。このように、本実施例の三次元造形装置１００は、ステージ２１０上に転写シートＳを配置し、その上に造形層ＭＬを積層することが可能な構成となっている。そこで、以下に、ステージ２１０上に転写シートＳを配置してその上に造形層ＭＬを積層する三次元造形物の製造方法について説明する。 Here, FIG. 4 shows a state in which the transfer sheet S is arranged on the surface 211 of the stage 210 and the modeling layer ML is laminated on the transfer sheet S. As shown in FIG. Note that, as shown in FIG. 4, of the modeling layers ML, the modeling layer arranged on the transfer sheet S represents the transfer layer ML1, and the modeling layer arranged on the transfer layer ML1 represents the modeling layer ML2. ing. That is, the transfer layer ML1 and the modeling layer ML2 are modeling layers ML of the same modeling material MM. As described above, the three-dimensional modeling apparatus 100 of the present embodiment has a configuration in which the transfer sheet S is arranged on the stage 210 and the modeling layer ML is laminated thereon. Therefore, a method for manufacturing a three-dimensional structure in which the transfer sheet S is arranged on the stage 210 and the modeling layer ML is laminated thereon will be described below.

＜三次元造形物の製造方法＞
ここで、図５は、上記三次元造形装置１００を用いて実行可能な三次元造形物の製造方法のフローチャートである。また、図６から図９は、図５のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法における三次元造形物の製造段階を模式的に示す概略図である。なお、本実施例の三次元造形物の製造方法は、制御部１０１が供給手段や移動手段を制御することにより実行される。 <Method for manufacturing a three-dimensional object>
Here, FIG. 5 is a flow chart of a method for manufacturing a three-dimensional structure that can be executed using the three-dimensional structure forming apparatus 100 described above. 6 to 9 are schematic diagrams schematically showing steps of manufacturing a three-dimensional structure in the method for manufacturing a three-dimensional structure represented by the flowchart of FIG. It should be noted that the method of manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment is executed by the control unit 101 controlling supply means and moving means.

本実施例の三次元造形物の製造方法においては、図５で表されるように、最初に、ステップＳ１１０の配置工程において、ユーザーによって転写シートＳをステージ２１０上に配置する。詳細には、図６で表されるように、三次元造形物Ｏの完成品の表面形状ＯＦに対応する凹凸Ｕが設けられた凹凸面ＵＦを有する転写シートＳを、ユーザーがステージ２１０の面２１１上に配置する。転写シートＳの凹凸面ＵＦは、転写シートＳの面２１１と対向する面に対して反対側の面である。 In the method of manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, first, the transfer sheet S is arranged on the stage 210 by the user in the arrangement step of step S110. More specifically, as shown in FIG. 6, the transfer sheet S having an uneven surface UF provided with unevenness U corresponding to the surface shape OF of the finished product of the three-dimensional object O is placed on the surface of the stage 210 by the user. 211. The uneven surface UF of the transfer sheet S is the surface opposite to the surface of the transfer sheet S facing the surface 211 .

次に、ステップＳ１２０の転写層形成工程において、転写シートＳの凹凸面ＵＦ側に吐出部６０から造形材料ＭＭを吐出して転写層ＭＬ１を形成する。詳細には、ステージ２１０と供給手段１１０とを相対的に移動させつつ凹凸面ＵＦ上に供給手段１１０の吐出部６０から造形材料ＭＭを供給することで三次元造形物Ｏを構成する造形層ＭＬのうちの転写層ＭＬ１を形成する。図７は、転写シートＳの凹凸面ＵＦ上に転写層ＭＬ１を形成した状態を表している。ここで、ステップＳ１２０の転写層形成工程では、吐出部６０とから供給される造形材料ＭＭの供給幅が凹凸Ｕの幅よりも広くなるように転写層ＭＬ１を形成する。 Next, in the transfer layer forming step of step S120, the molding material MM is discharged from the discharge unit 60 onto the uneven surface UF side of the transfer sheet S to form the transfer layer ML1. Specifically, the stage 210 and the supply means 110 are relatively moved, and the modeling material MM is supplied from the discharge section 60 of the supply means 110 onto the uneven surface UF, thereby forming the three-dimensional structure O. of the transfer layer ML1 is formed. FIG. 7 shows a state in which the transfer layer ML1 is formed on the uneven surface UF of the transfer sheet S. As shown in FIG. Here, in the transfer layer forming step of step S120, the transfer layer ML1 is formed such that the supply width of the modeling material MM supplied from the ejection unit 60 is wider than the width of the unevenness U.

ここで「凹凸Ｕの幅」とは、凹または凸の幅である。具体的には、Ｒａ算術平均粗さの中心線と転写シートＳの凹凸面ＵＦとの交点の間隔である。したがって、「造形材料ＭＭの供給幅が凹凸Ｕの幅よりも広くなるように転写層ＭＬ１を形成する」とは、「積層方向から見た平面視で、例えばＸ軸方向に沿って供給手段１１０とステージ２１０とを相対移動させる場合のＹ軸方向の長さに対応する造形材料ＭＭの供給幅が、Ｒａ算術平均粗さの中心線と転写シートＳの凹凸面ＵＦとの交点の間隔の最小値よりも、広くなるようにする」とみなすことができる。これにより、ユーザーから要求される凹凸Ｕの幅が、吐出部６０とから供給される造形材料ＭＭの供給幅の最小値に比べて狭い場合であっても、造形体の表面に凹凸Ｕを形成することができる。 Here, "the width of the unevenness U" is the width of the concave or convex. Specifically, it is the interval between the intersections of the center line of the Ra arithmetic mean roughness and the uneven surface UF of the transfer sheet S. FIG. Therefore, "forming the transfer layer ML1 so that the supply width of the modeling material MM is wider than the width of the unevenness U" means "in a plan view seen from the stacking direction, for example, along the X-axis direction, the supply means 110 The supply width of the modeling material MM corresponding to the length in the Y-axis direction when the stage 210 and the stage 210 are relatively moved is the minimum distance between the intersections of the center line of the arithmetic mean roughness Ra and the uneven surface UF of the transfer sheet S. It can be regarded as "to make it wider than the value". As a result, even if the width of the unevenness U requested by the user is narrower than the minimum supply width of the modeling material MM supplied from the discharge section 60, the unevenness U is formed on the surface of the modeled body. can do.

なお、凹凸面ＵＦにおいて、隣り合う凸部間の距離または隣り合う凹部間の距離は、吐出部６０とから供給される造形材料ＭＭの供給幅の最小値に比べて広くてもよい。これにより、ユーザーの要求に合わせて凹凸面ＵＦの凹凸の間隔を自由に設定することができる。 In the concave-convex surface UF, the distance between adjacent convex portions or the distance between adjacent concave portions may be wider than the minimum supply width of the molding material MM supplied from the discharge portion 60 . As a result, it is possible to freely set the intervals between the unevenness of the uneven surface UF according to the user's request.

次に、ステップＳ１３０の積層工程において、転写層ＭＬ１上に造形層ＭＬ２を積層する。詳細には、ステージ２１０と供給手段１１０とを相対的に移動させつつ転写層ＭＬ１上に吐出部６０から造形材料ＭＭを供給することで造形層ＭＬ２を転写層ＭＬ１上に積層する。図８は、転写層ＭＬ１上に造形層ＭＬ２を積層した状態を表している。ここで、ステップＳ１３０の積層工程においても、ステップＳ１２０の転写層形成工程と同様、吐出部６０から供給される造形材料ＭＭの供給幅が凹凸Ｕの幅よりも広くなるように造形層ＭＬ２を形成する。 Next, in the stacking step of step S130, the modeling layer ML2 is stacked on the transfer layer ML1. Specifically, the modeling layer ML2 is stacked on the transfer layer ML1 by supplying the modeling material MM from the discharge section 60 onto the transfer layer ML1 while relatively moving the stage 210 and the supply means 110 . FIG. 8 shows a state in which the modeling layer ML2 is laminated on the transfer layer ML1. Here, also in the layering process of step S130, similarly to the transfer layer forming process of step S120, the modeling layer ML2 is formed so that the supply width of the modeling material MM supplied from the discharge unit 60 is wider than the width of the unevenness U. do.

次に、ステップＳ１４０の三次元造形物Ｏのステージ２１０からの取り外し工程において、三次元造形物Ｏの積層体および造形シートＳをステージ２１０から取り外し、ステップＳ１５０の三次元造形物Ｏからの転写シートＳの取り外し工程において、三次元造形物Ｏの積層体から転写シートＳを取り外すことで、本実施例の三次元造形物の製造方法を終了する。ここで、図９は、ステップＳ１４０の実行後にステップＳ１５０を実行している状態を表している。 Next, in the step of removing the three-dimensional structure O from the stage 210 in step S140, the laminate of the three-dimensional structure O and the modeling sheet S are removed from the stage 210, and the transfer sheet from the three-dimensional structure O in step S150. In the step of removing S, the transfer sheet S is removed from the laminate of the three-dimensional structure O, thereby completing the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment. Here, FIG. 9 shows a state in which step S150 is executed after execution of step S140.

なお、図１０に示すようにステージ２１０に固定された転写シートＳとの界面から三次元造形物Ｏを取り外してもよい。 Note that the three-dimensional structure O may be removed from the interface with the transfer sheet S fixed to the stage 210 as shown in FIG.

上記のように、本実施例の三次元造形物の製造方法は、ステップＳ１２０の転写層形成工程において供給手段１１０の吐出部６０から供給される造形材料ＭＭの供給幅が凹凸Ｕの幅よりも広くなるように転写層ＭＬ１を形成するので、転写シートＳに設けられた造形材料ＭＭの供給幅よりも狭い緻密な凹凸Ｕを利用して、三次元造形物Ｏの完成品の表面形状ＯＦに対応する凹凸Ｕを形成することができる。このため、緻密な表面形状ＯＦを有する三次元造形物Ｏを製造することができるとともに、造形材料ＭＭの供給幅は該凹凸Ｕの幅よりも広いので造形速度を低下させることも抑制することができる。また、本実施例の三次元造形物の製造方法のように造形層ＭＬを積層して三次元造形物Ｏを造形する方法の場合、表面形状ＯＦに積層に伴って生じるノイズとしての積層模様が生じやすいが、本実施例の三次元造形物の製造方法はこのような積層模様が生じることを抑制することもできる。積層模様が生じることを抑制することで、コーティング処理や研磨処理や切削処理など、後加工処理を省略することが可能になる。なお、「幅」とは、ステージと供給手段との相対移動方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）と交差する方向であって造形層ＭＬの積層方向（Ｚ軸方向）とも交差する方向の長さを意味する。 As described above, in the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment, the supply width of the modeling material MM supplied from the ejection unit 60 of the supply unit 110 in the transfer layer forming process of step S120 is wider than the width of the unevenness U. Since the transfer layer ML1 is formed so as to be wide, the surface shape OF of the finished product of the three-dimensional structure O can be obtained by using the minute unevenness U provided on the transfer sheet S, which is narrower than the supply width of the modeling material MM. A corresponding unevenness U can be formed. Therefore, it is possible to manufacture a three-dimensional modeled object O having a dense surface shape OF, and since the supply width of the modeling material MM is wider than the width of the unevenness U, it is possible to suppress a reduction in the modeling speed. can. Further, in the case of the method of forming the three-dimensional model O by stacking the model layers ML as in the method of manufacturing the three-dimensional model according to the present embodiment, the surface shape OF has a layering pattern as noise generated along with layering. Although it is likely to occur, the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment can also suppress the occurrence of such a lamination pattern. By suppressing the formation of a layered pattern, post-processing such as coating, polishing, and cutting can be omitted. The “width” is the length of the direction that intersects the relative movement direction (X-axis direction and Y-axis direction) between the stage and the supply means and also intersects the stacking direction (Z-axis direction) of the modeling layer ML. means

また、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、制御部１０１の制御により、ステップＳ１２０の転写層形成工程における転写層ＭＬ１の平均厚みＴ１を、ステップＳ１３０の積層工程における造形層ＭＬ２の平均厚みＴ２よりも薄くなるようにすることができる。このように、転写層形成工程における転写層ＭＬ１の平均厚みＴ１が積層工程における造形層ＭＬ２の平均厚みＴ２よりも薄い場合、すなわち、例えば、転写層ＭＬ１とそれ以外の造形層ＭＬとが、同じ供給量で、同じステージ２１０と供給手段１１０との相対移動速度で形成される場合、転写層形成工程において造形材料ＭＭを押し付けるように供給することができ、不要な隙間や空隙などを生じさせることなく転写層ＭＬ１を形成することができる。したがって、好適に緻密な表面形状ＯＦを有する三次元造形物Ｏを製造することができる。なお、「厚み」とは、積層方向の長さ（高さ）を意味する。 Further, in the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment, the control unit 101 controls the average thickness T1 of the transfer layer ML1 in the transfer layer forming step of step S120 to the average thickness T1 of the modeling layer ML2 in the lamination step of step S130. It can be made thinner than the average thickness T2. Thus, when the average thickness T1 of the transfer layer ML1 in the transfer layer forming step is thinner than the average thickness T2 of the modeling layer ML2 in the lamination step, that is, for example, the transfer layer ML1 and the other modeling layers ML are the same. If the supply amount is the same and the relative movement speed between the stage 210 and the supply means 110 is the same, the molding material MM can be supplied so as to be pressed in the transfer layer forming process, and unnecessary gaps and gaps are not generated. The transfer layer ML1 can be formed without Therefore, it is possible to manufacture a three-dimensional structure O having a suitably dense surface shape OF. In addition, "thickness" means the length (height) of the lamination direction.

また、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、制御部１０１の制御により、ステップＳ１２０の転写層形成工程における転写層ＭＬ１の平均厚みＴ１を、凹凸Ｕの最大高さ粗さよりも厚くすることができる。このように、転写層形成工程における転写層ＭＬ１の平均厚みＴ１を凹凸Ｕの最大高さ粗さよりも厚くすることで、供給手段１１０の吐出部６０と転写シートＳとの衝突を抑制できるとともに、転写層形成工程における１層分の転写層ＭＬ１に転写シートＳに設けられた凹凸Ｕを好適に転写することができる。ただし、このような方法に限定されず、転写シートＳに設けられた一部の高さの高い凸部など一部の凹凸Ｕを積層工程における造形層ＭＬ２にも転写する方法としてもよい。なお、「凹凸Ｕの最大高さ粗さ」とは、最も高い凸部と最も低い凹部との積層方向の長さ（高さ）に対応する。 In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment, the control unit 101 controls the average thickness T1 of the transfer layer ML1 in the transfer layer forming step of step S120 to be thicker than the maximum height roughness of the unevenness U. can do. In this way, by setting the average thickness T1 of the transfer layer ML1 in the transfer layer forming step to be greater than the maximum height roughness of the unevenness U, collision between the ejection portion 60 of the supply means 110 and the transfer sheet S can be suppressed. The unevenness U provided on the transfer sheet S can be suitably transferred to the transfer layer ML1 for one layer in the transfer layer forming step. However, the method is not limited to such a method, and a method of transferring a part of the unevenness U such as a part of the high convex part provided on the transfer sheet S to the modeling layer ML2 in the lamination process may be used. The “maximum height roughness of unevenness U” corresponds to the length (height) in the stacking direction of the highest protrusion and the lowest recess.

また、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、制御部１０１の制御により、ステップＳ１２０の転写層形成工程における積層方向から見た単位面積当たりの造形材料の供給量を、ステップＳ１３０の積層工程における積層方向から見た単位面積当たりの造形材料の供給量よりも多くすることができる。このような制御をすることで、例えば、転写層ＭＬ１とそれ以外の造形層ＭＬ２とが、同じ厚みで、同じステージ２１０と供給手段１１０との相対移動速度で形成される場合、ステップＳ１２０の転写層形成工程において造形材料ＭＭを押し付けるように供給することができ、不要な隙間や空隙などを生じさせることなく転写層ＭＬ１を形成することができる。したがって、好適に緻密な表面形状ＯＦを有する三次元造形物Ｏを製造することができる。 In addition, in the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment, the control unit 101 controls the supply amount of the modeling material per unit area seen from the stacking direction in the transfer layer forming process of step S120 to It can be made larger than the supply amount of the modeling material per unit area seen from the stacking direction in the stacking process. By performing such control, for example, when the transfer layer ML1 and the other modeling layer ML2 are formed with the same thickness and at the same relative movement speed between the stage 210 and the supply means 110, the transfer layer in step S120 The modeling material MM can be supplied so as to be pressed in the layer forming process, and the transfer layer ML1 can be formed without creating unnecessary gaps or voids. Therefore, it is possible to manufacture a three-dimensional structure O having a suitably dense surface shape OF.

また、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、制御部１０１の制御により、ステップＳ１２０の転写層形成工程におけるステージ２１０と供給手段１１０との相対移動速度の平均値を、ステップＳ１３０の積層工程におけるステージ２１０と供給手段１１０との相対移動速度の平均値よりも遅くすることができる。このような制御をすることで、例えば、転写層ＭＬ１とそれ以外の造形層ＭＬ２とが、同じ供給量で、同じ厚みで形成される場合、ステップＳ１２０の転写層形成工程において造形材料ＭＭを押し付けるように供給することができ、不要な隙間や空隙などを生じさせることなく転写層ＭＬ１を形成することができる。したがって、好適に緻密な表面形状ＯＦを有する三次元造形物Ｏを製造することができる。 Further, in the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment, the control unit 101 controls the average value of the relative movement speed between the stage 210 and the supply means 110 in the transfer layer forming process of step S120 to It can be slower than the average value of the relative movement speed between the stage 210 and the supply means 110 in the stacking process. By performing such control, for example, when the transfer layer ML1 and the other modeling layer ML2 are formed with the same supply amount and the same thickness, the modeling material MM is pressed in the transfer layer forming step of step S120. Thus, the transfer layer ML1 can be formed without creating unnecessary gaps or voids. Therefore, it is possible to manufacture a three-dimensional structure O having a suitably dense surface shape OF.

なお、上記のように、三次元造形装置１００は、造形材料ＭＭを加熱する加熱手段としてのヒーター５８を備えており、供給手段１１０から供給する造形材料ＭＭを加熱してステージ２１０上に供給可能である。ここで、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、制御部１０１の制御により、ステップＳ１２０の転写層形成工程における造形材料ＭＭの加熱温度を、ステップＳ１３０の積層工程における造形材料ＭＭの加熱温度よりも高くすることができる。造形材料ＭＭの加熱温度が高いほど造形材料ＭＭの粘性を低下させることができるので、このような制御をすることで、不要な隙間や空隙などを生じさせることなく転写層ＭＬ１を形成することができる。したがって、好適に緻密な表面形状ＯＦを有する三次元造形物Ｏを製造することができる。 As described above, the three-dimensional modeling apparatus 100 includes the heater 58 as a heating means for heating the modeling material MM, and can heat the modeling material MM supplied from the supply means 110 and supply it onto the stage 210. is. Here, in the method of manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment, the control unit 101 controls the heating temperature of the modeling material MM in the transfer layer forming process of step S120 to It can be higher than the heating temperature. As the heating temperature of the modeling material MM is higher, the viscosity of the modeling material MM can be reduced. Therefore, by performing such control, the transfer layer ML1 can be formed without creating unnecessary gaps or voids. can. Therefore, it is possible to manufacture a three-dimensional structure O having a suitably dense surface shape OF.

なお、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、転写ローラーを用いて凹凸面ＵＦに凹凸Ｕを形成する凹凸形成工程をステップＳ１１０の配置工程に先立って実行することができる。転写ローラーを用いて凹凸Ｕを形成することで、転写シートＳを簡単かつ低コストで形成することができる。なお、転写ローラーを用いて凹凸Ｕを形成する代わりに、例えば、インクジェット方式で凹凸Ｕを形成する方法や三次元造形装置１００自体を使用して凹凸Ｕを形成する方法を採用することも可能である。 In addition, in the manufacturing method of the three-dimensional structure of the present embodiment, the unevenness forming step of forming the unevenness U on the uneven surface UF using the transfer roller can be performed prior to the arranging step of step S110. By forming the unevenness U using the transfer roller, the transfer sheet S can be formed easily and at low cost. Instead of forming the unevenness U using a transfer roller, for example, a method of forming the unevenness U by an inkjet method or a method of forming the unevenness U using the three-dimensional modeling apparatus 100 itself can be adopted. be.

また、図６で表されるように、転写シートＳは、凹凸面ＵＦに、凹凸Ｕが形成される凹凸形成領域Ｓ１だけでなく、凹凸Ｕが形成されない凹凸非形成領域Ｓ２を備えていてもよい。転写シートＳの凹凸面ＵＦに凹凸形成領域Ｓ１と凹凸非形成領域Ｓ２とがあることで、完成品の表面形状ＯＦとして凹凸形成領域Ｓ１と凹凸非形成領域Ｓ２とを有する三次元造形物Ｏを製造する場合に、凹凸形成領域Ｓ１と凹凸非形成領域Ｓ２とに段差が生じることを抑制することができる。なお、凹凸面ＵＦに凹凸形成領域Ｓ１のみを有する転写シートＳを用い、凹凸Ｕの無いステージ２１０の面２１１を利用して凹凸非形成領域を形成してもよいが、この場合は、転写シートＳの厚みに対応する段差が三次元造形物Ｏの完成品に生じる。 Further, as shown in FIG. 6, the transfer sheet S may include not only the unevenness forming region S1 in which the unevenness U is formed, but also the unevenness non-forming region S2 in which the unevenness U is not formed on the uneven surface UF. good. Since the uneven surface UF of the transfer sheet S has the uneven surface UF, the three-dimensional structure O having the uneven surface S1 and the uneven surface S2 as the surface shape OF of the finished product. When manufacturing, it is possible to suppress the occurrence of a step between the irregularity formed region S1 and the irregularity non-formed region S2. It is also possible to use the transfer sheet S having only the unevenness forming area S1 on the uneven surface UF and form the unevenness non-forming area using the surface 211 of the stage 210 without the unevenness U. In this case, the transfer sheet A step corresponding to the thickness of S occurs in the finished product of the three-dimensional structure O. As shown in FIG.

また、転写シートＳの凹凸面ＵＦに、ステップＳ１２０の転写層形成工程における転写層ＭＬ１の形成開始位置を表す位置決め形状を設けていてもよい。このように、位置決め形状を設けることで、三次元造形物Ｏの所望の位置とは異なる位置に凹凸Ｕを形成してしまうことなどを抑制することができる。なお、位置決め形状の具体的な構成については特に限定は無いが、例えば、ほかの領域とは異なる色の部分とすることや、三次元造形物Ｏの表面形状ＯＦの一部としてそのまま使える立体部分を位置決め形状とすることなどができる。 Further, the uneven surface UF of the transfer sheet S may be provided with a positioning shape representing the formation start position of the transfer layer ML1 in the transfer layer forming step of step S120. In this way, by providing the positioning shape, it is possible to suppress the unevenness U from being formed at a position different from the desired position of the three-dimensional structure O. The specific configuration of the positioning shape is not particularly limited. can be used as a positioning shape.

また、図６の下段の左側の図のように、転写シートＳは、造形層ＭＬよりも曲げ剛性が低いものを使用してもよい。転写シートＳとして造形層ＭＬよりも曲げ剛性が低いものを使用することで、三次元造形物Ｏの積層が終わり、転写シートＳを造形層ＭＬから取り外す際に、造形層ＭＬを破損させることなく転写シートＳを造形層ＭＬから容易に取り外すことができる。 Also, as shown in the lower left diagram of FIG. 6, the transfer sheet S may have a lower flexural rigidity than the modeling layer ML. By using a transfer sheet S having a bending rigidity lower than that of the modeling layer ML, the modeling layer ML is not damaged when the transfer sheet S is removed from the modeling layer ML after completing the stacking of the three-dimensional structure O. The transfer sheet S can be easily removed from the modeling layer ML.

本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various configurations without departing from the spirit of the present invention. The technical features in the examples corresponding to the technical features in each form described in the outline of the invention are used to solve some or all of the above problems, or to achieve some or all of the above effects. They can be interchanged and combined as appropriate to achieve all. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.

２０…材料供給部、２２…連通路、３０…造形材料生成部、３１…スクリューケース、３２…モーター、４０…フラットスクリュー、４２…溝部、４３…凸状部、４４…材料流入口、４６…中央部、４７…上面、４８…下面、５０…バレル、５２…スクリュー対向面、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…ヒーター（加熱手段）、６０…吐出部、６１…ノズル、６２…吐出口、６５…流路、１００…三次元造形装置、１０１…制御部、１１０…供給手段、２１０…ステージ、２１１…面、２３０…移動手段、Ｍ…モーター、ＭＬ…造形層、ＭＬ１…転写層（造形層）、ＭＬ２…造形層、ＭＭ…造形材料、ＭＲ…原材料、ＬＰ…線状部位、Ｏ…三次元造形物、ＯＦ…表面形状、ＲＸ…回転軸、Ｓ…転写シート、Ｕ…凹凸、ＵＦ…凹凸面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 20... Material supply part, 22... Communication path, 30... Building material production|generation part, 31... Screw case, 32... Motor, 40... Flat screw, 42... Groove part, 43... Convex part, 44... Material inlet, 46... Central part 47 Upper surface 48 Lower surface 50 Barrel 52 Screw facing surface 54 Guide groove 56 Communication hole 58 Heater (heating means) 60 Discharge part 61 Nozzle 62 Ejection port 65 Flow path 100 Three-dimensional modeling apparatus 101 Control unit 110 Supply means 210 Stage 211 Surface 230 Moving means M Motor ML Modeling layer ML1 Transfer Layer (modeling layer), ML2...modeling layer, MM...modeling material, MR...raw material, LP...linear part, O...three-dimensional object, OF...surface shape, RX...rotating shaft, S...transfer sheet, U... Concave-convex, UF: Concave-convex surface

Claims (10)

ステージと、前記ステージ上に造形材料を供給する供給手段と、前記ステージと前記供給手段とを相対的に移動させる移動手段と、を備える三次元造形装置における三次元造形物の製造方法であって、
前記三次元造形物の完成品の表面形状に対応する凹凸が設けられた凹凸面を有する転写シートを前記ステージ上に配置する配置工程と、
前記ステージと前記供給手段とを相対的に移動させつつ前記凹凸面上に前記供給手段から前記造形材料を供給することで前記三次元造形物を構成する造形層のうちの転写層を形成する転写層形成工程と、
前記ステージと前記供給手段とを相対的に移動させつつ前記転写層上に前記供給手段から前記造形材料を供給することで前記造形層を前記転写層上に積層する積層工程と、
を有し、
前記転写層形成工程では、前記供給手段から供給される前記造形材料の供給幅が前記凹凸の幅よりも広くなるように前記転写層を形成することを特徴とする三次元造形物の製造方法。 A method for manufacturing a three-dimensional modeled object in a three-dimensional modeling apparatus, comprising: a stage; supply means for supplying a modeling material onto the stage; and moving means for relatively moving the stage and the supply means. ,
An arrangement step of arranging a transfer sheet having an uneven surface provided with unevenness corresponding to the surface shape of the finished product of the three-dimensional structure on the stage;
Transfer for forming a transfer layer of modeling layers constituting the three-dimensional model by supplying the modeling material from the supply means onto the uneven surface while relatively moving the stage and the supply means. a layer forming step;
a stacking step of stacking the modeling layer on the transfer layer by supplying the modeling material from the supply means onto the transfer layer while relatively moving the stage and the supply means;
has
A method for manufacturing a three-dimensional structure, wherein in the transfer layer forming step, the transfer layer is formed such that a supply width of the modeling material supplied from the supply means is wider than a width of the unevenness. 請求項１に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記転写層形成工程における前記転写層の平均厚みは、前記積層工程における前記造形層の平均厚みよりも薄いことを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the method for manufacturing the three-dimensional structure according to claim 1,
A method for manufacturing a three-dimensional structure, wherein an average thickness of the transfer layer in the transfer layer forming step is thinner than an average thickness of the modeling layer in the laminating step. 請求項２に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記転写層形成工程における前記転写層の平均厚みは、前記凹凸の最大高さ粗さよりも厚いことを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the method for manufacturing the three-dimensional structure according to claim 2,
A method for manufacturing a three-dimensional structure, wherein an average thickness of the transfer layer in the transfer layer forming step is thicker than a maximum height roughness of the unevenness. 請求項１から３のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記転写層形成工程における前記造形層の積層方向から見た単位面積当たりの前記造形材料の供給量は、前記積層工程における前記積層方向から見た単位面積当たりの前記造形材料の供給量よりも多いことを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 3,
The supply amount of the modeling material per unit area viewed from the stacking direction of the modeling layers in the transfer layer forming step is larger than the supply amount of the modeling material per unit area viewed from the stacking direction in the stacking step. A method for manufacturing a three-dimensional structure, characterized by: 請求項１から４のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記転写層形成工程における前記ステージと前記供給手段との相対移動速度の平均値は、前記積層工程における前記ステージと前記供給手段との相対移動速度の平均値よりも遅いことを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 4,
An average value of relative movement speeds between the stage and the supply means in the transfer layer forming step is slower than an average value of relative movement speeds between the stage and the supply means in the lamination step. A method of manufacturing a modeled object. 請求項１から５のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記三次元造形装置は、前記造形材料を加熱する加熱手段を備え、前記供給手段から供給する前記造形材料を加熱して前記ステージ上に供給可能であり、
前記転写層形成工程における前記造形材料の加熱温度は、前記積層工程における前記造形材料の加熱温度よりも高いことを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 5,
The three-dimensional modeling apparatus includes heating means for heating the modeling material, and can heat the modeling material supplied from the supply means and supply it onto the stage,
A method for manufacturing a three-dimensional structure, wherein the heating temperature of the modeling material in the transfer layer forming step is higher than the heating temperature of the modeling material in the layering step. 請求項１から６のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法において、
転写ローラーを用いて前記凹凸面に前記凹凸を形成する凹凸形成工程を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 6,
A method for manufacturing a three-dimensional structure, comprising a step of forming the unevenness on the uneven surface using a transfer roller. 請求項１から７のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記転写シートは、前記凹凸面に、前記凹凸が形成される凹凸形成領域と、前記凹凸が形成されない凹凸非形成領域と、があることを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 7,
A method for manufacturing a three-dimensional structure, wherein the transfer sheet has, on the uneven surface, an uneven-formed area in which the unevenness is formed and an uneven-unformed area in which the unevenness is not formed. 請求項１から８のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記転写シートは、前記凹凸面に、前記転写層形成工程における前記転写層の形成開始位置を表す位置決め形状を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 8,
A method for manufacturing a three-dimensional structure, wherein the transfer sheet has, on the uneven surface, a positioning shape representing a formation start position of the transfer layer in the transfer layer forming step. 請求項１から９のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記転写シートは、前記造形層よりも曲げ剛性が低いことを特徴とする三次元造形物の製造方法。 In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 9,
A method for manufacturing a three-dimensional structure, wherein the transfer sheet has a bending rigidity lower than that of the modeling layer.
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