[发明专利]三维建模装置、制造三维物体的方法以及三维物体

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过层压多片横截面图像数据来形成三维形状的三维建模装置，并涉及一种由该三维建模装置制造的三维物体。

背景技术

在过去，此类型的三维建模装置被称为快速原型制作(rapidprototyping)装置，其广泛用于商业用途。例如，立体光固化成型法、层压物体制造法和粉末建模法可作为用于三维建模装置的主要方法。

在立体光固化成型法中，用大功率激光辐射光固化树脂，以形成横截面形状，并且，层压多个横截面形状，由此形成三维形状。在层压物体制造法中，以层的形式切取薄片，粘结并层压所切取的薄片，由此形成三维形状。在粉末建模法中，以层的形式铺设粉末材料，以形成横截面形状，并且多个层压横截面形状，由此形成三维形状。

另外，将粉末建模法粗略地分类成熔化或烧结粉末的方法和用粘合剂使粉末固化的方法。在前一种方法中，用激光辐射尼龙材料以形成横截面，由此形成三维形状。在后一种方法中，通过利用用于印刷设备等的喷墨头向粉末排出粘合剂来固化粉末(其主要成分是石膏)，形成并层压多个横截面层，由此形成三维形状。

在通过使用喷墨头的粉末建模法中，从喷墨打印机的头部排出用于粘结粉末的粘结液，在粉末状石膏铺设其上的薄片上移动所述头部，好像执行印刷一样。

在日本未审查专利申请公开号No.平成(Hei)7-507508(在下文中，称为专利文献1)中公开了使用上述粉末建模法的设备。如专利文献1的图2所示，用于排出粉末的头部41(粉末分散头13)在其中容纳有粉末的区域(形状)14和42上方移动的同时供应粉末。然后，用于排出粘合料以将粉末颗粒彼此粘结的头部43(喷墨印刷头15)，在区域42上方移动的同时将粘合料选择性地排出至粉末。以此方式，形成粘结层(在专利文献1的说明书中的第7页对其进行了描述)。此外，上述设备具有这样的结构，如专利文献1的图7所示，用于齐平所供应的粉末的表面的水平轧辊101也运转。

发明内容

在使用如上所述的粉末建模法的建模装置中，将粉末均匀地铺设在整个盒子中，盒子是在其中容纳粉末的区域，并在盒子内形成物体。因此，必须容纳于盒子中的粉末的体积比所形成的物体的体积大。特别地，如专利文献1的图1所示，在盒子(形状)内一次形成多个相同物体的设备中，盒子的体积更大，因此更大量的粉末是必需的，并增加了浪费的粉末。

考虑到上述情况，需要提供能够减少浪费的粉末材料的三维建模装置、制造三维物体的方法以及三维物体。

根据本发明的一个实施方式，提供包括供应机构、沉积区域、可变机构、排放机构和控制装置的三维建模装置。

供应机构供应粉末材料。

沉积区域是在其中沉积由供应机构供应的粉末材料的区域。

可变机构改变每预定层厚的沉积区域的体积，使得粉末材料每预定层厚地沉积在沉积区域中。

排放机构向每预定层厚地沉积在沉积区域中的粉末材料排出用于形成三维物体的液体，该液体能够使粉末材料硬化。

控制装置使排放机构向粉末材料排出液体，由此形成三维物体的主体和框体，主体是作为待建模的目标的物体，框体是将在主体的周边中形成的物体。

在本发明的实施方式中，并非必须将粉末材料均匀地铺设在沉积区域中，因为由供应机构将至少等于框体本身的体积和框体内的体积之和的量的粉末材料供应至沉积区域中是足够的。因此，可以减少粉末材料的浪费。

沉积区域包括第一侧部以及与第一侧部相对的第二侧部。在此情况中，供应机构可包括供应盒和传送机构。

将供应盒布置在沉积区域的第一侧部附近，并且，供应盒能够储存粉末材料。

传送机构传送储存在供应盒中的粉末材料，其传送方式使得粉末材料更多地沉积在沉积区域的整个区域中的更靠近第一侧部而不是更靠近第二侧部的区域中。

在包括主体和框体的三维物体形成为比沉积区域的整个区域小的区域的情况中，不将粉末材料供应至沉积区域的整个区域而是供应至沉积区域的至少一部分的区域(更靠近第一侧部的区域)是足够的，该区域是将形成整个三维物体所在的区域。在此情况中，传送机构能够将粉末材料传送至沉积区域中，其传送方式使得粉末材料更能够沉积在更靠近沉积区域的整个区域的供应盒的区域中。

排放机构能够排出作为液体的多色墨水。在此情况中，控制装置使排放机构向形成框体的粉末材料排出多色墨水，从而形成上色成多色的框体。这样，以工人或计算机识别被上色成多色的框体的方式，可以检查是否排出了期望颜色的墨水等。