[發明專利]3D造型裝置、3D造型方法和造型物體

有效

• 申請號: 201110358106.5
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN102463675A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 安河內裕之
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及使用通過諸如光的能量射線的照射而固化的材料來形成3D物體的3D造型裝置、3D造型方法及其形成的造型物體。

背景技術

至今，形成3D物體的造型裝置被公知為快速造型裝置，并且被廣泛地用于工作使用。通常，3D造型裝置基于造型對象物的每個預定厚度的模型數據(即，每層的模型數據)來逐層形成造型物體。

作為3D造型裝置的主要方法之一，例如，使用光作為能量射線的光造型方法是用激光部分地和選擇性地照射光固化樹脂以將樹脂的期望部分固化和描畫從而形成造型的物體的方法。

在光造型方法中，例如，存在自由液面法和限制液面法。在自由液面方法中，液體的光固化樹脂的液面暴露在空氣中，并且通過將激光會聚在空氣與液面之間的界面上來進行描畫。在限制液面方法中，液體的光固化樹脂的液面被玻璃等限制，并且通過透過玻璃將光會聚在固化樹脂(和玻璃之間的界面)上來進行描畫。

此外，作為用于形成著色的造型物體的裝置，存在日本未審查專利申請公開No.2000-280356中所述的3D造型裝置。該3D造型裝置包括排出熱塑性樹脂的噴墨頭。噴墨頭根據造型對象物的截面的模型數據逐層地排出熱塑性樹脂的小液滴。由于排出的熱塑性樹脂放熱、冷卻并硬化，從而形成造型物體。著色的熱塑性樹脂從設置在噴墨頭中用于著色的排放噴嘴中排出，并且白色熱塑性樹脂從設置在噴墨頭中用于造型的排放噴嘴中排出。從用于著色的排放噴嘴和用于造型的排放噴嘴排出的熱塑性樹脂均用作構成造型物體的材料，并且具有不同顏色(白色作為基底基礎)(例如，參照日本未審查專利申請公開第2000-280356號的[0030]～[0033]、[0053]和[0061]段)。

發明內容

在日本未審查專利申請公開No.2000-280356的3D造型裝置中，造型物體由熱塑性樹脂或光固化樹脂(UV墨)形成。因此，層壓為造型物體的每層的樹脂厚度小于10μm，并且非常薄，對于3D造型物體的形成時間，存在無法獲得實用的速度的問題。

此外，還存在使用粉末作為用于構成3D造型物體的材料的方法。然而，在粉末的情形下，與上述使用樹脂材料的情形相比，造型物體的形狀變得粗糙。即，還存在高精細的效果不足的問題。

期望提供一種能夠形成高精細的造型物體而又不需要花費長時間的3D造型裝置、3D造型方法及由此形成的造型物體。

根據本發明實施方式的3D造型裝置包括支持體、照射機構以及供給機構。

支持體支持通過層疊被能量射線的能量固化的樹脂材料所形成的造型物體。

照射機構基于層疊的截面的圖像數據，用能量射線照射樹脂材料以形成造型物體，圖像數據構成作為造型對象的造型對象物的3D數據。

供給機構基于截面的圖像數據，向通過照射機構照射而固化的樹脂材料供給構成造型物體的一部分并且不同于樹脂材料的材料。

由于供給不同于作為造型物體的主要材料的樹脂材料并構成造型體的一部分的材料，所以與如同根據現有技術的裝置由例如UV墨形成造型物體并且然后進行著色的情形相比，可以在短時間內形成造型物體。此外，不同于粉末材料，使用由能量射線的能量固化的樹脂材料作為造型物體的主要構成材料，從而可以形成高精細的造型物體。

供給機構可以具有排出作為不同于樹脂材料的材料的墨以對造型物體著色的噴墨頭。因此，造型物體可以以單色、灰度、彩色等進行著色。

例如，樹脂材料是透射可見光的材料或白色材料。

供給機構可以供給具有特定特性的功能材料作為不同于樹脂材料的材料。因此，根據造型物體的區域，可形成具有諸如磁特性或導電特性的性質的區域。

供給機構每次層疊樹脂材料的至少單個層時就可供給不同于樹脂材料的材料。

供給機構可以將不同于樹脂材料的材料逐層交替地供給至在樹脂材料的層疊方向上不重疊的區域。在這種情況下，照射機構逐層交替地向樹脂材料的層疊方向上不重疊的區域照射能量射線。因此，可以節約能量射線所使用的能量。

3D造型裝置還可以包括限制體、供給噴嘴和移動機構。

限制體具有含有沿第一方向的直線形的區域的表面，并被設置為面向支持體，使得表面中的直線形的區域最接近于支持體。

供給噴嘴向作為支持體側與直線形態的區域之間的區域的狹縫區域供給樹脂材料。

移動機構使支持體沿著不同于第一方向的第二方向相對于限制體移動，以形成樹脂材料的單層固化層，并且使限制體和支持體沿著層疊方向相對于彼此移動，以通過能量射線層疊材料的固化層。