特許 7476567 三次元造形システム、および三次元造形物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-22

(45)【発行日】2024-05-01

(54)【発明の名称】三次元造形システム、および三次元造形物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/245 20170101AFI20240423BHJP

   B22F 12/30 20210101ALI20240423BHJP

   B22F 12/82 20210101ALI20240423BHJP

   B22F 12/88 20210101ALI20240423BHJP

   B28B 1/30 20060101ALI20240423BHJP

   B29C 64/106 20170101ALI20240423BHJP

   B29C 64/379 20170101ALI20240423BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20240423BHJP

   B33Y 40/20 20200101ALI20240423BHJP

【ＦＩ】

B29C64/245

B22F12/30

B22F12/82

B22F12/88

B28B1/30

B29C64/106

B29C64/379

B33Y30/00

B33Y40/20

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020030178

(22)【出願日】2020-02-26

(65)【公開番号】P2021133554

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2023-01-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】姉川 賢太

(72)【発明者】

【氏名】青▲柳▼ 大蔵

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 裕輔

(72)【発明者】

【氏名】奥山 幹司

【審査官】神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０５２０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２１－５０２２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５３４１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３１０１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｆ １０／００－１２／９０

Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０

Ｂ２８Ｂ １／３０

Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１位置決め機構を有する第１テーブルと、
前記第１位置決め機構と係合する第５位置決め機構を有し、前記第1テーブルの下方に接するように配置された第２載置部を備え、前記第１テーブル上に、第１造形物を造形する第１造形機と、
第２位置決め機構を備えた第１載置部を有し、前記第１テーブル上の前記第１造形物を切削する第１切削機と、
前記第１造形機と前記第１切削機との間で前記第１テーブルを搬送する搬送機と、
前記第１造形機、前記第１切削機、および前記搬送機を制御する制御部と、を含み、
前記制御部は、
前記第１造形機に、前記第１造形物を造形させる第１造形処理と、
前記第１位置決め機構と前記第２位置決め機構とが係合するように、前記搬送機に、前記第１テーブルを前記第１造形機から前記第１切削機に搬送させる搬送処理と、
前記第１切削機に、前記第１造形物を切削させる第１切削処理と、
を行い、
前記第２載置部は、前記第１位置決め機構と前記第５位置決め機構とが係合された場合に駆動する加熱部を有する、
三次元造形システム。

【請求項2】

請求項１において、
前記第１テーブルは、第３位置決め機構を有し、
前記第１載置部は、前記第３位置決め機構と係合する第４位置決め機構を有する、三次元造形システム。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記第5位置決め機構は、上下に移動する可動部と、前記可動部が下方に移動した場合に前記可動部を収容する開口部を有し、
前記可動部は、前記第2載置部に前記第1テーブルが載置されていない場合は前記開口部から上方に突出し、前記第2載置部に前記第1テーブルが載置され前記第１位置決め機構と前記第５位置決め機構とが係合された場合に、前記開口部に収容される、三次元造形システム。

【請求項4】

請求項３において、
前記加熱部は、前記第１位置決め機構と前記第５位置決め機構とが係合され前記可動部が下方に移動すると駆動し、前記第１位置決め機構と前記第５位置決め機構との係合が解除され前記可動部が上方に移動すると駆動を停止する、三次元造形システム。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記制御部は、前記第１造形処理、前記搬送処理、前記第１切削処理の順に繰り返し処理を行う、三次元造形システム。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか１項において、
第２テーブルと、
前記第２テーブル上に第２造形物を造形する第２造形機と、を含み、
前記制御部は、前記第２造形機に、前記第２造形物を造形させる第２造形処理を行い、
前記第１造形処理と前記第２造形処理とは、同時に行われる、三次元造形システム。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記第１切削機よりも高い切削精度を有し、前記第１テーブル上の前記第１造形物を切削する第２切削機を含み、
前記制御部は、前記第１切削処理の後に、前記第２切削機に前記第１造形物を切削させる第２切削処理を行う、三次元造形システム。

【請求項8】

請求項１ないし７のいずれか１項において、
前記第１切削機で切削された前記第１造形物を検査する検査装置、前記第１切削機で切削された前記第１造形物を研磨する研磨装置、前記第１切削機で切削された前記第１造形物を表面処理する表面処理装置、および前記第１切削機で切削された前記第１造形物を焼結する焼結炉のうちの少なくとも１つを含む、三次元造形システム。

【請求項9】

第１位置決め機構を有するテーブル上に、造形機で造形物を造形する工程と、
前記テーブルの下方に接するように配置された第１載置部に備えられた第3位置決め機構と、前記第１位置決め機構とが係合した場合に、前記第１載置部に備えられた加熱部が駆動する工程と、
前記造形機から第２位置決め機構を備えた載置部を有する切削機に、前記第１位置決め機構と前記第２位置決め機構とが係合するように、前記テーブルを搬送する工程と、
搬送された前記テーブル上の前記造形物を、前記切削機で切削する工程と、を含む、三次元造形物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元造形システム、および三次元造形物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

流動性を有する材料を所望の位置に配置し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。

【0003】

例えば特許文献１には、熱溶融積層方式により造形物を造形する造形機と、造形機によって造形された造形物を切削加工する切削機と、造形機と切削機との間でテーブルを移送する移送機と、を備え、造形機による造形物の形成後、移送機は、テーブル上の造形物を、切削機のキャリッジの下方に位置させる造形物作製装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－３１０１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような造形物作製装置において、移送機によってテーブルを切削機の所定の位置に配置できない場合、テーブル上の造形物を正確に切削することができない。造形物を正確に切削できないと、造形物の品質が悪化する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る三次元造形システムの一態様は、
第１位置決め機構を有する第１テーブルと、
前記第１テーブル上に、第１造形物を造形する第１造形機と、
第２位置決め機構を備えた第１載置部を有し、前記第１テーブル上の前記第１造形物を切削する第１切削機と、
前記第１造形機と前記第１切削機との間で前記第１テーブルを搬送する搬送機と、
前記第１造形機、前記第１切削機、および前記搬送機を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記第１造形機に、前記第１造形物を造形させる第１造形処理と、
前記第１位置決め機構と前記第２位置決め機構とが係合するように、前記搬送機に、前記第１テーブルを前記第１造形機から前記第１切削機に搬送させる搬送処理と、
前記第１切削機に、前記第１造形物を切削させる第１切削処理と、
を行う。

【0007】

本発明に係る三次元造形物の製造方法の一態様は、
第１位置決め機構を有するテーブル上に、造形機で造形物を造形する工程と、
前記造形機から第２位置決め機構を備えた載置部を有する切削機に、前記第１位置決め機構と前記第２位置決め機構とが係合するように、前記テーブルを搬送する工程と、
搬送された前記テーブル上の前記造形物を、前記切削機で切削する工程と、
を含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係る三次元造形システムを模式的に示す斜視図。

【図2】本実施形態に係る三次元造形システムの機能ブロック図。

【図3】本実施形態に係る三次元造形システムのテーブルを模式的に示す斜視図。

【図4】本実施形態に係る三次元造形システムのテーブルを模式的に示す断面図。

【図5】本実施形態に係る三次元造形システムの造形機を模式的に示す断面図。

【図6】本実施形態に係る三次元造形装置のフラットスクリューを模式的に示す斜視図。

【図7】本実施形態に係る三次元造形装置のバレルを模式的に示す平面図。

【図8】本実施形態に係る三次元造形システムの造形機の載置部を模式的に示す断面図。

【図9】本実施形態に係る三次元造形システムの切削機を模式的に示す断面図。

【図10】本実施形態に係る三次元造形システムの動作を説明するためのフローチャート。

【図11】本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システムを模式的に示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

１． 三次元造形システム
１．１． 構成
まず、本実施形態に係る三次元造形システムについて、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システム１００を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る三次元造形システム１００の機能ブロック図である。

【0011】

三次元造形システム１００は、図１および図２に示すように、例えば、テーブル１０と、投入部２０と、ストッカー部３０と、造形機４０と、切削機５０と、検査装置６０と、搬送機７０と、集塵部８０と、制御部９０と、を含む。以下、各部分について、順に説明する。

【0012】

１．１．１． テーブル
テーブル１０には、造形機４０から造形材料が吐出される。テーブル１０は、三次元造形システム１００によって製造される造形物を支持する部分である。ここで、図３は、テーブル１０を模式的に示す斜視図である。図４は、テーブル１０を模式的に示す図３のＩＶ－ＩＶ線断面図である。なお、図３および図４には、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。

【0013】

テーブル１０は、図３および図４に示すように、第１面１２と、第２面１４と、を有している。第１面１２は、造形機４０から造形材料が吐出される面である。第２面１４は、第１面１２と反対側の面である。

【0014】

テーブル１０には、開口部１６が設けられている。開口部１６は、例えば、複数設けられている。図示の例では、開口部１６は、第１面１２から第２面１４まで貫通している。図示はしないが、開口部１６は、第２面１４まで到達していなくてもよく、第１面１２に設けられた有底の凹部であってもよい。造形機４０において造形物を造形する際に、開口部１６には造形材料が埋設される。これにより、造形物は、アンカー効果を発現し、切削機５０において造形物を切削する際に、造形物がテーブル１０から離間することを抑制することができる。さらに、造形機４０による造形後、冷却されることによるテーブル１０の反りを低減することができる。

【0015】

テーブル１０は、位置決め機構１８を有している。位置決め機構１８は、造形機４０の載置部１７０に載置された際に、載置部１７０に対するテーブル１０の位置を決める。さらに、位置決め機構１８は、切削機５０の載置部５３に載置された際に、載置部５３に対するテーブル１０の位置を決める。図示の例では、位置決め機構１８は、第２面１４に設けられた凹部である。位置決め機構１８は、例えば、複数設けられている。図示の例では、位置決め機構１８は、２つ設けられている（位置決め機構１８ａ，１８ｂ）。

【0016】

テーブル１０の材質は、例えば、樹脂であり、好ましくはエポキシガラスである。テーブル１０の材質がエポキシガラスであれば、後述する図５に示すように、テーブル１０を、造形機４０の加熱部１７８の熱によって載置部１７０に融着させることができる。

【0017】

１．１．２． 投入部
投入部２０は、図１に示すように、テーブル１０が投入される部分である。ユーザーは、投入部２０にテーブル１０を投入する。

【0018】

１．１．３． ストッカー部
ストッカー部３０は、投入されたテーブル１０を一時、保管しておく部分である。投入されたテーブル１０は、搬送機７０によって、投入部２０からストッカー部３０に搬送される。

【0019】

１．１．４． 造形機
造形機４０は、テーブル１０上に造形物を造形する。ストッカー部３０に保管されたテーブル１０は、搬送機７０によって、ストッカー部３０から造形機４０に搬送される。ここで、図５は、造形機４０を模式的に示す断面図である。

【0020】

造形機４０は、図５に示すように、例えば、材料供給部１１０と、溶融部１２０と、吐出部１５０と、再加熱部１６０と、載置部１７０と、移動機構１８０と、筐体１９０と、を有している。

【0021】

材料供給部１１０には、ペレット状や粉末状の材料が投入される。ペレット状の材料としては、例えば、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）が挙げられる。材料供給部１１０は、例えば、ホッパーによって構成されている。材料供給部１１０と溶融部１２０とは、材料供給部１１０の下方に設けられた供給路１１２によって接続されている。材料供給部１１０に投入された材料は、供給路１１２を介して、溶融部１２０に供給される。

【0022】

溶融部１２０は、例えば、スクリューケース１２２と、駆動モーター１２４と、フラットスクリュー１３０と、バレル１４０と、を有している。溶融部１２０は、材料供給部１１０から供給された固体状態の材料を溶融させて、流動性を有するペースト状の造形材料にして、ノズル１５２に供給する。

【0023】

スクリューケース１２２は、フラットスクリュー１３０を収容している。スクリューケース１２２の上面には、駆動モーター１２４が固定されている。

【0024】

フラットスクリュー１３０は、中心軸ＲＸ方向の高さが直径よりも小さい略円柱形状を有している。図示の例では、フラットスクリュー１３０は、中心軸ＲＸがＺ軸と平行になるように、スクリューケース１２２内に配置されている。駆動モーター１２４が発生させるトルクによって、フラットスクリュー１３０は、中心軸ＲＸを中心に回転する。

【0025】

フラットスクリュー１３０は、上面１３１とは反対側に溝形成面１３２を有している。溝形成面１３２には、溝部１３５が設けられている。ここで、図６は、フラットスクリュー１３０を模式的に示す斜視図である。なお、便宜上、図６では、図５に示した状態とは上下の位置関係を逆向きとした状態を示している。

【0026】

フラットスクリュー１３０の溝部１３５は、図６に示すように、例えば、中央部１３６と、渦状部１３７と、材料導入部１３８と、を有している。

【0027】

中央部１３６は、フラットスクリュー１３０の中心軸ＲＸの周りに形成された円形の窪みである。中央部１３６は、バレル１４０に設けられた連通孔１４６に対向する。

【0028】

渦状部１３７は、中央部１３６を中心として、溝形成面１３２の外周に向かって弧を描くように渦状に延びる溝である。渦状部１３７は、インボリュート曲線状や螺旋状に延びるように構成されてもよい。渦状部１３７の一端は、中央部１３６に接続されている。渦状部１３７の他端は、材料導入部１３８に接続されている。

【0029】

材料導入部１３８は、溝形成面１３２の外周縁に設けられた渦状部１３７よりも幅広な溝である。材料導入部１３８は、フラットスクリュー１３０の側面１３３まで連続している。材料導入部１３８は、供給路１１２を介して材料供給部１１０から供給された材料を、渦状部１３７に導入する。

【0030】

なお、図６に示す例では、中央部１３６から外周に向かって、１つの渦状部１３７および１つの材料導入部１３８が設けられているが、中央部１３６から外周に向かって、複数の渦状部１３７および複数の材料導入部１３８が設けられていてもよい。

【0031】

バレル１４０は、図５に示すように、フラットスクリュー１３０の下方に設けられている。バレル１４０は、フラットスクリュー１３０の溝形成面１３２に対向するスクリュー対向面１４２を有している。バレル１４０には、ヒーター１４８が内蔵されている。ヒーター１４８の温度は、制御部９０によって制御される。なお、ヒーター１４８は、造形材料を加熱することができれば、その位置は、特に限定されず、フラットスクリュー１３０に内蔵されていてもよいし、フラットスクリュー１３０およびバレル１４０以外に設けられていてもよい。

【0032】

バレル１４０のスクリュー対向面１４２の中心には、連通孔１４６が設けられている。連通孔１４６は、ノズル流路１５４に連通している。ここで、図７は、バレル１４０を模式的に示す平面図である。

【0033】

バレル１４０のスクリュー対向面１４２には、図７に示すように、案内溝１４４と、連通孔１４６と、が設けられている。案内溝１４４は、複数設けられている。複数の案内溝１４４は、Ｚ軸方向からみて、連通孔１４６の周りに設けられている。案内溝１４４は、一端が連通孔１４６に接続され、連通孔１４６からスクリュー対向面１４２の外周に向かって渦状に延びている。案内溝１４４は、造形材料を連通孔１４６に導く機能を有している。なお、案内溝１４４は、設けられていなくてもよい。

【0034】

吐出部１５０は、図５に示すように、ノズル１５２を有している。ノズル１５２には、ノズル流路１５４と、ノズル孔１５６と、が設けられている。ノズル流路１５４は、溶融部１２０の連通孔１４６に連通している。ノズル孔１５６は、ノズル流路１５４に連通している。ノズル孔１５６は、ノズル１５２の先端部分に設けられた開口である。ノズル孔１５６の平面形状は、例えば、円形である。溶融部１２０からノズル１５２に供給された造形材料は、ノズル孔１５６から吐出される。

【0035】

再加熱部１６０は、テーブル１０上に造形された硬化した造形物を再加熱する。再加熱部１６０は、例えば、ノズル１５２の近傍に設けられたヒーターである。再加熱部１６０の温度は、制御部９０によって制御される。

【0036】

載置部１７０は、テーブル１０を載置する。ここで、図８は、載置部１７０を模式的に示す断面図である。載置部１７０は、図５および図８に示すように、基部１７２と、位置決め機構１７４と、可動部１７６と、加熱部１７８と、を有している。

【0037】

基部１７２は、例えば、板状の形状を有している。位置決め機構１７４は、テーブル１０の位置決め機構１８と係合する。図示の例では、位置決め機構１７４は、基部１７２から上方に突出する凸部である。位置決め機構１７４は、例えば、複数設けられている。図５に示す例では、位置決め機構１７４は、２つ設けられている。

【0038】

可動部１７６は、位置決め機構１７４に設けられている。可動部１７６は、Ｚ軸に沿って移動する。可動部１７６は、図８に示すように、載置部１７０にテーブル１０が載置されていない場合は、位置決め機構１７４から上方に突出している。可動部１７６は、載置部１７０にテーブル１０が載置されていない場合に、ばねの力によって位置決め機構１７４から上方に突出していてもよい。可動部１７６は、図５に示すように、載置部１７０にテーブル１０が載置されて位置決め機構１７４と位置決め機構１８が係合すると、位置決め機構１７４に設けられた開口部に移動する。

【0039】

加熱部１７８は、例えば、基部１７２に内蔵されている。加熱部１７８は、位置決め機構１８と位置決め機構１７４とが係合された場合に駆動する。具体的には、加熱部１７８は、位置決め機構１８と位置決め機構１７４とが係合されて、可動部１７６が下方に移動すると、自動的に駆動する機構となっている。加熱部１７８は、位置決め機構１８と位置決め機構１７４との係合が解除されて、可動部１７６が上方に移動すると、自動的に駆動を停止する機構となっている。加熱部１７８は、テーブル１０上に吐出された造形材料を加熱する。加熱部１７８は、例えば、ヒーターである。

【0040】

なお、図示はしないが、加熱部１７８は、基部１７２に内蔵されていなくてもよい。例えば、テーブル１０に加熱部１７８である電熱線が内蔵され、テーブル１０が基部１７２に載置された場合に、電熱線が通電されることによって、電熱線が駆動してもよい。

【0041】

移動機構１８０は、載置部１７０を支持している。移動機構１８０は、ノズル１５２と載置部１７０との相対的な位置を変化させる。図示の例では、移動機構１８０は、ノズル１５２に対して載置部１７０を移動させる。移動機構１８０は、例えば、３つのモーター１８２の駆動力によって、載置部１７０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。モーター１８２は、制御部９０の制御によって駆動する。

【0042】

なお、移動機構１８０は、載置部１７０を移動させずに、ノズル１５２を移動させる構成であってもよい。または、移動機構１８０は、ノズル１５２と載置部１７０との両方を移動させる構成であってもよい。

【0043】

三次元造形システム１００は、ノズル１５２から載置部１７０上のテーブル１０に造形材料を吐出させつつ、移動機構１８０を駆動して、ノズル１５２と載置部１７０との相対的な位置を変化させる。これにより、造形機４０は、テーブル１０上に造形材料を吐出して造形物を造形する。

【0044】

筐体１９０は、材料供給部１１０、溶融部１２０、吐出部１５０、再加熱部１６０、載置部１７０、および移動機構１８０を収容している。筐体１９０には、開口部１９２が設けられている。搬送機７０は、開口部１９２を通して、テーブル１０を筐体１９０内に出し入れさせる。

【0045】

１．１．５． 切削機
切削機５０は、テーブル１０上の造形物を切削する。造形物が設けられたテーブル１０は、搬送機７０によって、造形機４０から切削機５０に搬送される。ここで、図９は、切削機５０を模式的に示す断面図である。

【0046】

切削機５０は、図９に示すように、切削工具５２と、載置部５３と、移動機構５６と、筐体５８と、を有している。なお、図示はしないが、切削機５０は、イオナイザー等の除電器を有していてもよい。

【0047】

切削工具５２は、例えば、Ｚ軸方向に延びる棒状の部材である。切削機５０は、切削工具５２をＺ軸と平行な回転軸を中心として回転させて、テーブル１０上の造形物ＯＢを切削する。切削工具５２としては、例えば、フラットエンドミル、ボールエンドミルなどを用いる。切削機５０は、例えば、位置検出センサーによって切削工具５２の先端の位置を検出し、検出結果を制御部９０に送信する。制御部９０は、切削機５０からの検出結果を用いて、切削工具５２と載置部５３との相対的な位置関係を制御して切削を行う。

【0048】

載置部５３は、テーブル１０を載置する。載置部５３は、基部５４と、位置決め機構５５と、を有している。基部５４は、例えば、板状の形状を有している。位置決め機構５５は、テーブル１０の位置決め機構１８と係合する。図示の例では、位置決め機構５５は、基部５４から上方に突出する凸部である。位置決め機構５５は、例えば、複数設けられている。図示の例では、位置決め機構５５は、２つ設けられている（位置決め機構５５ａ，５５ｂ）。図示の例では、位置決め機構１８ａと位置決め機構５５ａとが係合し、位置決め機構１８ｂと位置決め機構５５ｂとが係合している。

【0049】

なお、図示はしないが、切削機５０の位置決め機構５５が凹部であり、テーブル１０の位置決め機構１８が凸部であってもよい。同様に、造形機４０の位置決め機構１７４が凹部であり、テーブル１０の位置決め機構１８が凸部であってもよい。このように、位置決め機構１８，５５，１７４の形状は、特に限定されない。

【0050】

移動機構５６は、載置部５３を支持している。移動機構５６は、切削工具５２と載置部５３との相対的な位置を変化させる。図示の例では、移動機構５６は、切削工具５２に対して載置部５３を移動させる。移動機構５６は、例えば、３つのモーター５７の駆動力によって、載置部５３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。モーター５７は、制御部９０の制御によって駆動する。

【0051】

なお、移動機構５６は、切削工具５２を移動させずに、切削工具５２を移動させる構成であってもよい。または、移動機構５６は、切削工具５２と載置部５３との両方を移動させる構成であってもよい。

【0052】

三次元造形システム１００は、切削工具５２を回転させつつ、移動機構５６を駆動して、切削工具５２と載置部５３との相対的な位置を変化させる。これにより、切削機５０は、テーブル１０上に造形された造形物ＯＢを切削する。

【0053】

筐体５８は、切削工具５２、載置部５３、および移動機構５６を収容している。筐体５８には、開口部５９が設けられている。搬送機７０は、開口部５９を通して、テーブル１０を筐体５８内に出し入れさせる。

【0054】

切削機５０は、例えば、複数設けられている。図１に示す例では、切削機５０は、５つ設けられている（第１切削機５０ａ、第２切削機５０ｂ、第３切削機５０ｃ、第４切削機５０ｄ、第５切削機５０ｅ）。

【0055】

１．１．６． 検査装置
検査装置６０は、切削機５０で切削された造形物ＯＢを検査する。切削された造形物ＯＢが設けられたテーブル１０は、搬送機７０によって、切削機５０から検査装置６０に搬送される。

【0056】

検査装置６０は、三次元測定機である。検査装置６０は、例えば、切削された造形物ＯＢをカメラで撮影し、撮影された造形物ＯＢの像に基づいてＳＴＬ（Standard Triangulated Language）データを生成する。そして、検査装置６０は、生成されたＳＴＬデータと、造形物ＯＢの設計図となるＣＡＤ（computer-aided design）データと、を比較し、検査結果を制御部９０に送信する。ＣＡＤデータは、例えば、ユーザーの指示に従って、三次元ＣＡＤソフトを用いて作成される。

【0057】

１．１．７． 搬送機
搬送機７０は、制御部９０からの信号に基づいて、テーブル１０を搬送する。搬送機７０は、投入部２０とストッカー部３０との間で、テーブル１０を搬送する。搬送機７０は、ストッカー部３０と造形機４０の間で、テーブル１０を搬送する。搬送機７０は、造形機４０と切削機５０との間で、テーブル１０を搬送する。搬送機７０は、切削機５０と検査装置６０の間で、テーブル１０を搬送する。搬送機７０は、ストッカー部３０と検査装置６０の間で、テーブル１０を搬送する。搬送機７０は、テーブル１０を搬送することができれば、その形態は特に限定されない。

【0058】

搬送機７０は、通路７２を移動する。図１に示す例では、通路７２よりも一方側に、投入部２０、ストッカー部３０、造形機４０、２つの切削機５０、および制御部９０が設けられている。投入部２０、ストッカー部３０、造形機４０、２つの切削機５０、および制御部９０は、通路７２に沿って設けられている。さらに、通路７２よりも他方側に、３つの切削機５０、検査装置６０、および集塵部８０が設けられている。３つの切削機５０、検査装置６０、および集塵部８０は、通路７２に沿って設けられている。

【0059】

１．１．８． 集塵部
集塵部８０は、切削機５０で発生した造形物ＯＢの削りカスを集める部分である。図示はしないが、例えば、切削機５０の切削工具５２の近傍には、削りカスを吸引する吸引部が設けられている。吸引部で吸引された削りカスは、集塵部８０に集められる。

【0060】

１．１．９． 制御部
制御部９０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９０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９０は、造形機４０、切削機５０、検査装置６０、および搬送機７０を制御する。なお、制御部９０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。

【0061】

１．２． 動作
図１０は、三次元造形システム１００の動作を説明するためのフローチャートである。具体的には、図１０は、制御部９０の処理を説明するためのフローチャートである。制御部９０は、所定の開始操作を受け付けた場合に、造形物ＯＢを製造するための処理を開始する。以下、制御部９０の各処理について、順に説明する。

【0062】

１．２．１． ステップＳ１
まず、制御部９０は、図１０に示すように、三次元造形システム１００に接続されるコンピューターや記憶媒体から、造形物ＯＢの製造を実現するためのＮＣ（Numerical Control）データを取得するデータ取得処理を行う。

【0063】

ＮＣデータは、造形機４０、切削機５０、および搬送機７０の走査軌跡が表されたデータである。ユーザーは、例えば、三次元ＣＡＤソフトを用いてＳＴＬ形式やＡＭＦ形式によって表された造形物ＯＢの形状に関するデータを作成し、該データを、スライサーソフトを用いて変換する。これにより、ＮＣデータが作成される。

【0064】

１．２．２． ステップＳ２
次に、制御部９０は、搬送機７０に、投入部２０に投入されたテーブル１０を、投入部２０からストッカー部３０に搬送させる搬送処理を行う。

【0065】

ストッカー部３０は、テーブル１０を載置可能な複数の載置部を有している。ストッカー部３０は、センサーを有している。制御部９０は、該センサーの検出信号に基づいて、空いている載置部に、テーブル１０を搬送させる。

【0066】

１．２．３． ステップＳ３
次に、制御部９０は、搬送機７０に、テーブル１０をストッカー部３０から造形機４０に搬送させる搬送処理を行う。

【0067】

具体的には、制御部９０は、図５に示すように、テーブル１０の位置決め機構１８と、造形機４０の位置決め機構１７４とが係合するように、搬送機７０に、テーブル１０をストッカー部３０から造形機４０に搬送させる。位置決め機構１８と位置決め機構１７４とが係合すると、可動部１７６が移動して、基部１７２に内蔵された加熱部１７８が駆動する。これにより、テーブル１０は、加熱される。

【0068】

造形機４０は、図示せぬセンサーを有している。該センサーは、造形機４０が処理中の場合（他のテーブル上に造形物を造形している間）、制御部９０に信号を送信する。制御部９０は、センサーからの信号を受けている間は、ステップＳ３の搬送処理を行わない。

【0069】

なお、制御部９０は、ステップＳ１の処理を行った時点で、造形機４０のセンサーから信号を受けておらず、かつ、ストッカー部３０に他のテーブルが載置されていないと判断した場合は、ステップＳ２の搬送処理を行わない。この場合、制御部９０は、搬送機７０に、投入部２０に投入されたテーブル１０を、直接、造形機４０に搬送させる。

【0070】

１．２．４． ステップＳ４
次に、制御部９０は、図１０に示すように、造形機４０に、造形物ＯＢを造形させる造形処理を行う。

【0071】

造形処理では、制御部９０は、例えば、フラットスクリュー１３０の回転、およびバレル１４０に内蔵されたヒーター１４８の温度を制御することによって、材料を溶融させて造形材料を生成する材料生成処理を行う。

【0072】

材料生成処理によって、図５および図６に示すように、材料供給部１１０に収容された材料が、供給路１１２を介して、回転しているフラットスクリュー１３０の側面１３３から材料導入部１３８に供給される。材料導入部１３８に供給された材料は、フラットスクリュー１３０の回転によって、渦状部１３７へと搬送される。フラットスクリュー１３０の回転、およびヒーター１４８による加熱によって、渦状部１３７に搬送された材料が溶融されて、流動性を有するペースト状の造形材料が生成される。生成された造形材料は、渦状部１３７を中央部１３６に向かって搬送されて、連通孔１４６からノズル１５２に供給される。なお、造形材料は、後述する吐出処理が行われている間、生成され続ける。

【0073】

なお、制御部９０は、ステップＳ３の搬送処理の前に、材料生成処理を行ってもよいし、ステップＳ３の搬送処理と材料生成処理とを同時に行ってもよい。ステップＳ３の搬送処理と材料生成処理とを同時に行うことにより、造形物ＯＢの製造にかかる時間を短縮させることができる。

【0074】

さらに、造形処理では、制御部９０は、造形機４０の再加熱部１６０に、造形物ＯＢを加熱させる加熱処理を行う。加熱処理は、例えば、後述する吐出処理を行う前に、すでにテーブル１０上に造形物ＯＢが造形されていると制御部９０が判断した場合に行われる。

【0075】

具体的には、制御部９０は、予め定められた時間、再加熱部１６０に造形物ＯＢを加熱させる。加熱時間は、例えば、材料の種類、再加熱部１６０の温度などに応じて設定される。制御部９０は、例えば、再加熱部１６０の温度と加熱時間との関係が表されたマップを用いて加熱時間を設定する。当該マップは、予め行われる試験によって、造形物ＯＢの温度が造形材料のガラス転移点を超える所定温度に達するまでの時間を調べることによって設定することができる。なお、制御部９０は、マップではなく、再加熱部１６０の温度と加熱時間との関係が表された関数を用いて加熱時間を設定してもよい。

【0076】

なお、ＮＣデータに基づいて造形物ＯＢの大きさが所定以上と制御部９０が判断した場合は、すでにテーブル１０上に造形物ＯＢが造形されていなくても、制御部９０は、加熱処理を行ってもよい。

【0077】

さらに、造形処理では、制御部９０は、データ取得処理で取得したＮＣデータに従って、造形機４０のノズル１５２と載置部１７０との相対位置を変化させながら、ノズル１５２からテーブル１０に向かって造形材料を吐出させる吐出処理を行う。これにより、テーブル１０上に、造形機４０で造形物ＯＢを造形することができる。

【0078】

１．２．５． ステップＳ５
次に、制御部９０は、搬送機７０に、テーブル１０を造形機４０から切削機５０に搬送させる搬送処理を行う。

【0079】

具体的には、制御部９０は、図９に示すように、テーブル１０の位置決め機構１８と、切削機５０の位置決め機構５５とが係合するように、搬送機７０に、テーブル１０を造形機４０から切削機５０に搬送させる。

【0080】

図１に示す例では、切削機５０は、複数設けられている。複数の切削機５０の各々は、図示せぬセンサーを有している。該センサーは、切削機５０が処理中の場合（他のテーブル上の造形物を切削している間）、制御部９０に信号を送信する。制御部９０は、センサーからの信号を受けていない切削機５０に、テーブル１０を搬送させる。

【0081】

なお、全ての切削機５０のセンサーから信号を受けている場合、制御部９０は、搬送機７０に、テーブル１０を造形機４０からストッカー部３０に搬送させる。そして、切削機５０のセンサーから信号が停止した場合に、制御部９０は、テーブル１０を、ストッカー部３０から、信号が停止したセンサーを有する切削機５０（例えば第１切削機５０ａ）に搬送させる。

【0082】

１．２．６． ステップＳ６
次に、制御部９０は、図１０に示すように、切削機５０に、造形物ＯＢを切削させる切削処理を行う。

【0083】

具体的には、制御部９０は、データ取得処理で取得したＮＣデータに従って、切削機５０の切削工具５２と載置部５３との相対位置を変化させながら、回転する切削工具５２を造形物ＯＢの削り代に接触させる。これにより、テーブル１０上の造形物ＯＢを、切削機５０で所望の寸法に切削することができる。

【0084】

１．２．７． ステップＳ７
次に、制御部９０は、搬送機７０に、テーブル１０を切削機５０から検査装置６０に搬送させる搬送処理を行う。

【0085】

１．２．８． ステップＳ８
次に、制御部９０は、検査装置６０の造形物ＯＢに対する検査結果が「可」か「不可」か判定する。

【0086】

検査装置６０は、造形物ＯＢに基づいてＳＴＬデータ（以下、「検査データ」ともいう）を生成し、検査データと、データ取得処理で取得したＮＣデータに含まれる造形物ＯＢの形状に関するデータ（以下、「基準データ」ともいう）と、を比較する。そして、検査装置６０は、検査データと基準データとの誤差に関するデータを、検査結果として制御部９０に送信する。

【0087】

制御部９０は、検査データと基準データとの誤差が予め定められた範囲内の場合、検査結果を「可」と判定する（ステップＳ８において「ＹＥＳ」）。そして、ステップＳ１０に進む。

【0088】

一方、制御部９０は、検査データと基準データとの誤差が予め定められた範囲外の場合、検査結果を「不可」と判定する（ステップＳ８において「ＮＯ」）。この場合、制御部９０は、検査データと基準データとの誤差が予め定められた範囲になるように、ＮＣデータを補正する。そして、ステップＳ９に進む。

【0089】

１．２．９． ステップＳ９
次に、制御部９０は、搬送機７０に、テーブル１０を検査装置６０から造形機４０に搬送させる搬送処理を行う。

【0090】

その後、制御部９０は、ステップＳ４に処理を戻して、制御部９０は、ステップＳ８にて検査結果が「可」と判断するまで、ステップＳ４からステップＳ９までを繰り返し行う。ステップＳ４の造形処理における加熱処理によって、例えば、１回目の造形処理で造形された造形物ＯＢと、２回目の造形処理で吐出された造形材料と、の密着性を向上させることができる。

【0091】

なお、例えば、ステップＳ８で「ＮＯ」と判断し、かつ、検査データに基づく形状が基準データに基づく形状よりも大きいと判断した場合は、制御部９０は、造形処理を行わずに、切削処理を行ってもよい。具体的には、制御部９０は、ステップＳ９およびステップＳ４，Ｓ５を省略して、搬送機７０に、テーブル１０を検査装置６０から切削機５０に搬送させた後、ステップＳ６を行ってもよい。

【0092】

１．２．１０． ステップＳ１０
次に、制御部９０は、造形物ＯＢの製造が完了したか否かを判定する。

【0093】

造形物ＯＢの製造が完了したとは、データ取得処理で取得したＮＣデータに従って、造形物ＯＢの造形が完了した後、造形物ＯＢの切削が完了したことを意味する。

【0094】

例えば造形物ＯＢのＺ軸方向の長さが、切削工具５２のＺ軸方向の長さよりも大きい場合、一度に造形材料を吐出して造形物ＯＢを造形すると、切削工具５２が届かず削り代が残る。そのため、造形物ＯＢを複数の部分に分けて、部分ごとに造形処理および切削処理を行う。ステップＳ１０では、このような部分の全てに対して、造形処理および切削処理が完了したか否かを、ＮＣデータを用いて判断する。

【0095】

造形物ＯＢの製造が完了したと判断した場合（ステップＳ１０において「ＹＥＳ」の場合）、ステップＳ１１に進む。

【0096】

造形物ＯＢの製造が完了したと判断しなかった場合（ステップＳ１０において「ＮＯ」の場合）、制御部９０は、ステップＳ９に処理を返す。そして、制御部９０は、ステップＳ１０にて造形物ＯＢの製造が完了したと判断するまで、ステップＳ４からステップＳ１０までを繰り返し行う。すなわち、制御部９０は、造形処理、搬送処理、切削処理の順に繰り返し処理を行う。

【0097】

１．２．１１． ステップＳ１１
次に、制御部９０は、搬送機７０に、テーブル１０を検査装置６０からストッカー部３０に搬送させる搬送処理を行う。

【0098】

以上により、造形物ＯＢが製造される。造形物ＯＢは、三次元造形物である。そして、制御部９０は、処理を終了する。

【0099】

なお、製造された造形物ＯＢには、テーブル１０の開口部１６に設けられた部分が残っている。該部分は、三次元造形システム１００の外部の装置によって除去されてもよいし、三次元造形システム１００に設けられた装置によって除去されてもよい。

【0100】

１．３． 作用効果
三次元造形システム１００では、第１位置決め機構１８ａを有するテーブル１０と、テーブル１０上に、造形物ＯＢを造形する造形機４０と、第２位置決め機構５５ａを備えた第１載置部５３を有し、テーブル１０上の造形物ＯＢを切削する切削機５０ａと、造形機４０と切削機５０ａとの間でテーブル１０を搬送する搬送機７０と、造形機４０、切削機５０ａ、および搬送機７０を制御する制御部９０と、を含む。そして、制御部９０は、造形機４０に、造形物ＯＢを造形させる第１造形処理（ステップＳ４）と、第１位置決め機構１８ａと第２位置決め機構５５ａとが係合するように、搬送機７０に、テーブル１０を造形機４０から切削機５０ａに搬送させる搬送処理（ステップＳ５）と、切削機５０ａに、造形物ＯＢを切削させる第１切削処理（ステップＳ６）と、を行う。

【0101】

そのため、三次元造形システム１００では、テーブルおよび切削機が位置決め機構を有していない場合に比べて、搬送機７０によってテーブル１０を切削機５０ａの所定の位置に正確に配置することができる。これにより、三次元造形システム１００では、テーブル１０上の造形物ＯＢを正確に切削することができ、造形物ＯＢの品質を向上させることができる。さらに、搬送機７０によってテーブル１０を自動で搬送することができ、造形物ＯＢの製造にかかる時間を短縮させることができる。

【0102】

三次元造形システム１００では、テーブル１０は、第３位置決め機構１８ｂを有し、第１載置部５３は、第３位置決め機構１８ｂと係合する第４位置決め機構５５ｂを有する。そのため、三次元造形システム１００では、搬送機７０によってテーブル１０を切削機５０ａの所定の位置に、より正確に配置することができる。

【0103】

三次元造形システム１００では、造形機４０は、第１位置決め機構１８ａと係合する第５位置決め機構１７４を備えた第２載置部１７０を有する。そのため、三次元造形システム１００では、テーブルおよび造形機が位置決め機構を有していない場合に比べて、テーブル１０を造形機４０の所定の位置に正確に配置することができる。

【0104】

三次元造形システム１００では、載置部１７０は、第１位置決め機構１８ａと第５位置決め機構１７４とが係合された場合に駆動する加熱部１７８を有する。そのため、三次元造形システム１００では、例えば、テーブル１０を、加熱部１７８の熱によって載置部１７０に融着させることができる。

【0105】

三次元造形システム１００では、制御部９０は、第１造形処理（ステップＳ４）、搬送処理（ステップＳ５）、第１切削処理（ステップＳ６）の順に繰り返し処理を行う。例えば造形物ＯＢのＺ軸方向の長さが、切削工具５２のＺ軸方向の長さよりも大きい場合、一度に造形材料を吐出させて造形物ＯＢを造形すると、切削工具５２が届かず削り代が残る。三次元造形システム１００では、ステップＳ４からステップＳ６の処理を繰り返すため、造形物ＯＢのＺ軸方向の長さが切削工具５２のＺ軸方向の長さよりも大きくても、削り代を残すことなく、切削工具５２によって所望の形状に切削することができる。

【0106】

三次元造形システム１００では、切削機５０ａで切削された造形物ＯＢを検査する検査装置６０を含む。そのため、三次元造形システム１００では、検査装置を含んでいない場合に比べて、造形物ＯＢの形状を設計データの形状に近づけることができる。

【0107】

なお、複数の切削機５０は、互いに同じ切削精度を有していてもよいが、複数の切削機５０のうち第１切削機５０ａの切削精度と第２切削機５０ｂの切削精度とは、異なっていてもよい。例えば、第２切削機５０ｂは、第１切削機５０ａよりも高い切削精度を有していてもよい。この場合、制御部９０は、第１切削機５０ａに切削させる第１切削処理（ステップＳ６）の後に、第２切削機５０ｂに造形物ＯＢを切削させる第２切削処理を行ってもよい。このような処理を行えば、第１切削機５０ａによって切削にかかる時間を短縮しつつ、第２切削機５０ｂによって高い精度で切削することができる。これにより、造形物ＯＢの製造にかかる時間を短縮させつつ、造形物ＯＢの品質を向上させることができる。

【0108】

２． 変形例
２．１． 第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システムついて、図面を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システム２００を模式的に示す斜視図である。

【0109】

以下、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システム２００において、上述した本実施形態に係る三次元造形システム１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0110】

上述した三次元造形システム１００は、図１に示すように、１つの造形機（第１造形機）４０と、５つの切削機５０と、を含んでいた。

【0111】

これに対し、三次元造形システム２００は、図１１に示すように、第１造形機４０の他に、第２造形機２４０および第３造形機２４２を含む。第２造形機２４０および第３造形機２４２は、基本的に、第１造形機４０と同じ構造および同じ機能を有している。三次元造形システム２００は、切削機５０を３つ含む（第１切削機５０ａ、第２切削機５０ｂ、第３切削機５０ｃ）。

【0112】

さらに、三次元造形システム２００は、テーブル（第１テーブル）１０の他に、第２テーブル２１０を含む。第２テーブル２１０は、基本的に、第１テーブル１０と同じ構造および同じ機能を有している。第２テーブル２１０には、第１テーブル１０上に配置される造形物（第１造形物）ＯＢとは別体の第２造形物が配置される。

【0113】

第２造形機２４０は、第２テーブル２１０上に第２造形物を造形する。制御部９０は、第２造形機２４０に、第２造形物を造形される造形処理を行う。第１造形機４０によって第１造形物ＯＢを造形する第１造形処理と、第２造形機２４０によって第２造形物を造形する第２総計処理とは、例えば、同時に行われる。これにより、効率よく第１造形物ＯＢおよび第２造形物を製造することができる。

【0114】

なお、三次元造形システム２００に含まれるテーブルの数は、ストッカー部３０に保管できる限り、特に限定されない。また、三次元造形システム２００に含まれる造形機および切削機の数は、例えば、三次元造形システム２００の大きさ、造形機および切削機の処理速度に基づく生産性などを考慮して、適宜決定される。

【0115】

２．２． 第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る三次元造形システムついて、説明する。本実施形態の第２変形例に係る三次元造形システムは、切削機５０で切削された造形物ＯＢを研磨する研磨装置、切削機５０で切削された造形物ＯＢを表面処理する表面処理装置、および切削機５０で切削された造形物ＯＢを焼結する焼結炉のうちの少なくとも１つを含む点において、上述した三次元造形システム１００と異なる。本実施形態の第２変形例に係る三次元造形システムは、検査装置６０の代わりに、これらの装置を含んでいてもよいし、検査装置６０と、これらの装置と、を含んでいてもよい。

【0116】

表面処理装置による表面処理としては、めっきや塗装などが挙げられる。さらに、本実施形態の第２変形例に係る三次元造形システムは、例えば、切削機５０で切削された造形物ＯＢを乾燥される装置を含んでもよい。

【0117】

後述する「２．３． 第３変形例」に示すように、造形材料には、金属材料やセラミック材料が含まれている場合がある。このような場合に、焼結炉を含んでいれば、製造される造形物ＯＢのバリエーションを増やすことができる。

【0118】

２．３． 第３変形例
上述した三次元造形システム１００では、三次元造形物を造形するための造形材料として、ペレット状のＡＢＳが用いられていた。これに対し、本実施形態の第３変形例に係る三次元造形システムでは、造形機４０において用いられる材料として、例えば、ＡＢＳ以外の熱可塑性を有する材料、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料とした材料を挙げることができる。ここで、「主材料」とは、三次元造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、三次元造形物において５０重量％以上の含有率を占める材料を意味する。上述した造形材料には、それらの主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。

【0119】

主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、溶融部１２０において、当該材料が可塑化することによって造形材料が生成される。「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料が、ガラス転移点以上の温度に加熱されることにより軟化し、流動性を発現することを意味する。

【0120】

熱可塑性を有する材料としては、例えば、熱可塑性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアセタール（ＰＯＭ ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などのエンジニアリングプラスチックが挙げられる。

【0121】

熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック、その他に、ワックス、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤などの添加剤等が混入されていてもよい。熱可塑性を有する材料は、溶融部１２０において、フラットスクリュー１３０の回転とヒーター１４８の加熱とによって可塑化されて溶融した状態に転化される。また、そのように生成された造形材料は、ノズル孔１５６から吐出された後、温度の低下によって硬化する。

【0122】

熱可塑性を有する材料は、そのガラス転移点以上に加熱されて完全に溶融した状態でノズル孔１５６から射出されることが望ましい。例えば、ＡＢＳは、ガラス転移点が約１２０℃であり、ノズル孔１５６からの射出時には約２００℃であることが望ましい。このように高温の状態で造形材料を射出するために、ノズル孔１５６の周囲にはヒーターが設けられてもよい。「溶融」とは、熱可塑性を有する材料が融点以上の温度に加熱されて液状になることのみならず、熱可塑性を有する材料が可塑化することをも意味する。

【0123】

造形機４０では、上述した熱可塑性を有する材料の代わりに、例えば、金属材料が主材料として用いられてもよい。この場合には、金属材料を粉末状にした粉末材料に、造形材料の生成の際に溶融する成分が混合されて、溶融部１２０に投入されることが望ましい。

【0124】

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、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。

【0125】

造形機４０においては、上記の金属材料の代わりに、セラミック材料を主材料として用いることが可能である。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。主材料として、上述したような金属材料やセラミック材料を用いる場合には、載置部１７０に配置された造形材料は、例えばレーザーの照射や温風などによる焼結によって硬化されてもよい。

【0126】

材料供給部１１０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料は、単一の金属の粉末や合金の粉末、セラミック材料の粉末を、複数種類、混合した混合材料であってもよい。また、金属材料やセラミック材料の粉末材料は、例えば、上述の熱可塑性樹脂、あるいは、それ以外の熱可塑性樹脂によってコーティングされていてもよい。この場合には、溶融部１２０において、その熱可塑性樹脂が溶融して流動性が発現されるものとしてもよい。

【0127】

材料供給部１１０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、溶剤を添加することもできる。溶剤としては、例えば、水；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ－プロピル、酢酸ｉｓｏ－プロピル、酢酸ｎ－ブチル、酢酸ｉｓｏ－ブチル等の酢酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル－ｎ－ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；テトラアルキルアンモニウムアセテート類；ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤；ピリジン、γ－ピコリン、２，６－ルチジン等のピリジン系溶剤；テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）；ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等が挙げられる。

【0128】

その他に、材料供給部１１０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、バインダーが添加されていてもよい。バインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂またはＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、あるいはその他の熱可塑性樹脂が挙げられる。

【0129】

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。

【0130】

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。

【0131】

上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。

【0132】

三次元造形システムの一態様は、
第１位置決め機構を有する第１テーブルと、
前記第１テーブル上に、第１造形物を造形する第１造形機と、
第２位置決め機構を備えた第１載置部を有し、前記第１テーブル上の前記第１造形物を切削する第１切削機と、
前記第１造形機と前記第１切削機との間で前記第１テーブルを搬送する搬送機と、
前記第１造形機、前記第１切削機、および前記搬送機を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記第１造形機に、前記第１造形物を造形させる第１造形処理と、
前記第１位置決め機構と前記第２位置決め機構とが係合するように、前記搬送機に、前記第１テーブルを前記第１造形機から前記第１切削機に搬送させる搬送処理と、
前記第１切削機に、前記第１造形物を切削させる第１切削処理と、
を行う。

【0133】

この三次元造形システムによれば、テーブルおよび切削機が位置決め機構を有していない場合に比べて、搬送機によって第１テーブルを第１切削機の所定の位置に正確に配置することができる。これにより、第１テーブル上の第１造形物を正確に切削することができ、第１造形物の品質を向上させることができる。

【0134】

前記三次元造形システムの一態様において、
前記第１テーブルは、第３位置決め機構を有し、
前記第１載置部は、前記第３位置決め機構と係合する第４位置決め機構を有してもよい。

【0135】

この三次元造形システムによれば、搬送機によって第１テーブルを第１切削機の所定の位置に、より正確に配置することができる。

【0136】

前記三次元造形システムの一態様において、
前記第１造形機は、前記第１位置決め機構と係合する第５位置決め機構を備えた第２載置部を有してもよい。

【0137】

この三次元造形システムによれば、テーブルおよび造形機が位置決め機構を有していない場合に比べて、第１テーブルを第１造形機の所定の位置に正確に配置することができる。

【0138】

前記三次元造形システムの一態様において、
前記第２載置部は、前記第１位置決め機構と前記第５位置決め機構とが係合された場合に駆動する加熱部を有してもよい。

【0139】

この三次元造形システムによれば、例えば、第１テーブルを、加熱部の熱によって第２載置部に融着させることができる。

【0140】

前記三次元造形システムの一態様において、
前記制御部は、前記第１造形処理、前記搬送処理、前記第１切削処理の順に繰り返し処理を行ってもよい。

【0141】

この三次元造形システムによれば、造形物のＺ軸方向の長さが、造形機の切削工具のＺ軸方向の長さよりも大きくても、削り代を残すことなく、切削工具によって所望の形状に切削することができる。

【0142】

前記三次元造形システムの一態様において、
第２テーブルと、
前記第２テーブル上に第２造形物を造形する第２造形機と、
を含み、
前記制御部は、前記第２造形機に、前記第２造形物を造形させる第２造形処理を行い、
前記第１造形処理と前記第２造形処理とは、同時に行われてもよい。

【0143】

この三次元造形システムによれば、効率よく第１造形物および第２造形物を製造することができる。

【0144】

前記三次元造形システムの一態様において、
前記第１切削機よりも高い切削精度を有し、前記第１テーブル上の前記第１造形物を切削する第２切削機を含み、
前記制御部は、前記第１切削処理の後に、前記第２切削機に前記第１造形物を切削させる第２切削処理を行ってもよい。

【0145】

この三次元造形システムによれば、第１造形物の製造にかかる時間を短縮させつつ、第１造形物の品質を向上させることができる。

【0146】

前記三次元造形システムの一態様において、
前記第１切削機で切削された前記第１造形物を検査する検査装置、前記第１切削機で切削された前記第１造形物を研磨する研磨装置、前記第１切削機で切削された前記第１造形物を表面処理する表面処理装置、および前記第１切削機で切削された前記第１造形物を焼結する焼結炉のうちの少なくとも１つを含んでもよい。

【0147】

この三次元造形システムによれば、製造される第１造形物のバリエーションを増やすことができる。

【0148】

三次元造形物の製造法棒の一態様は、
第１位置決め機構を有するテーブル上に、造形機で造形物を造形する工程と、
前記造形機から第２位置決め機構を備えた載置部を有する切削機に、前記第１位置決め機構と前記第２位置決め機構とが係合するように、前記テーブルを搬送する工程と、
搬送された前記テーブル上の前記造形物を、前記切削機で切削する工程と、
を含む。

【0149】

この三次元造形物の製造方法によれば、テーブルおよび切削機が位置決め機構を有していない場合に比べて、搬送機によってテーブルを切削機の所定の位置に正確に配置することができる。これにより、テーブル上の造形物を正確に切削することができ、造形物の品質を向上させることができる。

【符号の説明】

【0150】

１０…テーブル、１２…第１面、１４…第２面、１６…開口部、１８，１８ａ，１８ｂ…位置決め機構、２０…投入部、３０…ストッカー部、４０…造形機、５０…切削機、５０ａ…第１切削機、５０ｂ…第２切削機、５０ｃ…第３切削機、５０ｄ…第４切削機、５０ｅ…第５切削機、５２…切削工具、５３…載置部、５４…基部、５５，５５ａ，５５ｂ…位置決め機構、５６…移動機構、５７…モーター、５８…筐体、５９…開口部、６０…検査装置、７０…搬送機、７２…通路、８０…集塵部、９０…制御部、１００…三次元造形システム、１１０…材料供給部、１１２…供給路、１２０…溶融部、１２２…スクリューケース、１２４…駆動モーター、１３０…フラットスクリュー、１３１…上面、１３２…溝形成面、１３３…側面、１３５…溝部、１３６…中央部、１３７…渦状部、１３８…材料導入部、１４０…バレル、１４２…スクリュー対向面、１４４…案内溝、１４６…連通孔、１４８…ヒーター、１５０…吐出部、１５２…ノズル、１５４…ノズル流路、１５６…ノズル孔、１６０…再加熱部、１７０…載置部、１７２…基部、１７４…位置決め機構、１７６…可動部、１７８…加熱部、１８０…移動機構、１８２…モーター、１９０…筐体、１９２…開口部、２００…三次元造形システム、２１０…テーブル、２４０，２４２…造形機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】