[發(fā)明專利]生產(chǎn)三維形狀物體的方法和三維成形裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711004543.0
• 申請(qǐng)日: 2017-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN107984749B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 村尾仁;紅谷喜之;山本潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佳能株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B29C64/118
• 分類號(hào): B29C64/118;B29C64/20;B29C64/393;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 李東暉

一種三維成形裝置包括噴射部分、基臺(tái)、移動(dòng)部分和控制器。噴射部分配置成噴射熔融的熱塑性樹脂。移動(dòng)部分配置成改變噴射部分和基臺(tái)的相對(duì)位置。控制器配置成控制所述移動(dòng)部分和噴射部分，使得通過(guò)在相對(duì)于基臺(tái)相對(duì)移動(dòng)所述噴射部分的同時(shí)從噴射部分噴射熔融的熱塑性樹脂而形成壁以提供在水平方向上由所述壁圍繞并且在向上方向上敞開的空間，并且使得通過(guò)將熔融的熱塑性樹脂從上方注入所述空間中而形成填充部分。本發(fā)明還涉及一種通過(guò)從噴射部分噴射并且在基臺(tái)上沉積熔融的熱塑性樹脂來(lái)生產(chǎn)三維形狀物體的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過(guò)熔融樹脂和通過(guò)噴射口噴射且沉積熔融的樹脂來(lái)生產(chǎn)三維形狀物體的方法以及一種用于所述方法的三維成形裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種在保持經(jīng)由熔融沉積造型法形成的三維形狀物體的形狀的高精度的同時(shí)改善機(jī)械強(qiáng)度的技術(shù)。

背景技術(shù)

近年來(lái)，已經(jīng)在積極開發(fā)所謂的3D打印機(jī)，并且已經(jīng)嘗試了各種方法。例如，已知諸如熔融沉積造型法、使用光固化性樹脂的光固化造型法以及選擇性激光燒結(jié)法這樣的方法。

熔融沉積造型法是一種例如通過(guò)噴嘴噴射經(jīng)過(guò)加熱的熱塑性樹脂并且沉積熱塑性樹脂來(lái)形成三維物體的方法。該方法的原理簡(jiǎn)單，并且因此具有的優(yōu)點(diǎn)是該方法能夠以相對(duì)較低的成本由小型裝置執(zhí)行。

例如，日本專利特開2010-521339號(hào)公報(bào)(PCT申請(qǐng)的譯文)公開了一種通過(guò)熔融改性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料(改性ABS材料)、由擠出頭擠出改性ABS材料并且逐層沉積改性的ABS材料來(lái)形成三維形狀物體的方法。

另外，日本專利特開2015-189024號(hào)公報(bào)關(guān)于使用樹脂材料的熔融沉積造型法公開了一種在形成一個(gè)或多個(gè)單位層之后并且在開始形成下一個(gè)單位層之前研磨一個(gè)或多個(gè)單位層的表面并且執(zhí)行放電處理的方法。

在日本專利特開2010-521339號(hào)公報(bào)(PCT申請(qǐng)的譯文)的熔融沉積造型法中，熔融樹脂作為具有與擠出頭的開口相符的截面形狀的柱狀高粘度流體被擠出，并且通過(guò)相對(duì)于基臺(tái)相對(duì)地掃描被擠出的熔融樹脂而形成圖案。當(dāng)被擠出的熔融樹脂與已經(jīng)固化的下層的樹脂相接觸時(shí)，其溫度下降并且其粘度進(jìn)一步增加。所以，存在圖案的上表面沒(méi)有變平坦并且具有與柱狀流體的截面形狀相對(duì)應(yīng)的形狀的情況。在此情況下，當(dāng)沉積下一層時(shí)，下一層被沉積在不平坦的基底層上，并且因此在基底層和下一層之間出現(xiàn)間隙的可能性較高。在存在層間間隙的情況下，存在三維形狀物體的機(jī)械強(qiáng)度變得不足的風(fēng)險(xiǎn)。

在日本專利特開2015-189024號(hào)公報(bào)的熔融沉積造型法中，在沉積下層、研磨和平坦化表面并且執(zhí)行放電處理之后再形成下一層。通過(guò)執(zhí)行表面研磨和放電，可以減小下層的表面的不平整性。然而，每一層的厚度都要通過(guò)研磨減小，并且因此三維成形所需的時(shí)間和樹脂材料的消耗量增加。另外，在不考慮通過(guò)研磨去除的樹脂的厚度的情況下，三維形狀物體的形狀在高度方向上的精度減小。另外，在執(zhí)行研磨和放電的同時(shí)該層的溫度下降，并且因此存在該層和下一層之間的粘附性減小以及三維形狀物體的強(qiáng)度減小的風(fēng)險(xiǎn)。此外，由于提供了用于研磨和放電的機(jī)構(gòu)，因此存在例如成形裝置變大的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種通過(guò)從噴射部分噴射熔融的熱塑性樹脂并且在基臺(tái)上沉積熔融的熱塑性樹脂來(lái)生產(chǎn)三維形狀物體的方法包括：通過(guò)在相對(duì)于所述基臺(tái)相對(duì)移動(dòng)所述噴射部分的同時(shí)噴射熔融的熱塑性樹脂而形成壁以提供在水平方向上由所述壁圍繞并且在向上方向上敞開的空間的壁形成步驟，以及從所述空間上方噴射熔融的熱塑性樹脂以將熔融的熱塑性樹脂注入所述空間中的注入步驟。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種三維成形裝置包括：配置成噴射熔融的熱塑性樹脂的噴射部分，基臺(tái)，配置成改變所述噴射部分和所述基臺(tái)的相對(duì)位置的移動(dòng)部分，以及控制器，所述控制器配置成控制所述移動(dòng)部分和噴射部分，使得通過(guò)在相對(duì)于所述基臺(tái)相對(duì)移動(dòng)所述噴射部分的同時(shí)從所述噴射部分噴射熔融的熱塑性樹脂而形成壁以提供在水平方向上由所述壁圍繞并且在向上方向上敞開的空間，并且使得通過(guò)將熔融的熱塑性樹脂從上方注入所述空間中而形成填充部分。