三维制造方法与流程

本发明的实施方案涉及三维制造方法。

背景技术：

通常，已经开发了用于制造三维物体的各种三维制造方法，例如包括在制造阶段形成粉末层的工艺；以及将粘合剂从喷墨头排出到积聚粉末层的预定区域以形成固化层的结合工艺。通过重复该过程，制造三维物体。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开号：2010-208069

技术实现要素：

通过本发明要解决的问题

由于通过颗粒相互作用发生聚集，使得难以从减小的粒径的粉末形成均匀的粉末层，这也使得难以以稳定的质量制造三维物体。为了形成所需的粉末层，需要约几十微米粒度的粉末。因此，颗粒之间的大间隙导致三维制造物体的密度和强度降低的问题。在使用具有不同粒度和性质的两种或更多种材料的混合物的情况下，难以将材料均匀地分散在粉末层中并提供具有稳定质量的三维物体。

鉴于上述，本发明旨在提供一种三维制造方法，其可以增加三维制造物体的密度和强度，并且可以从两种或更多种材料的混合物制造具有稳定质量的三维物体。

解决问题的手段

根据实施方案的三维制造方法包括：用于形成和添加二次颗粒的层以制造三维物体的增材制造过程，所述二次颗粒是通过对初级颗粒进行造粒而得到的；以及用于加热三维物体以制造烧结体的烧结过程。

附图说明

图1是用于说明根据第一实施方案的三维制造系统的结构和工艺的示意图。

图2是三维打印机的结构的示意性剖视图。

图3是用于说明根据第一实施方案的三维制造方法的概念图。

图4是用于说明加压时的二次颗粒的状态的图。

图5是用于说明根据第二实施方案的三维制造系统的结构和工艺的示意图。

图6是用于说明第二实施方案的三维制造方法的概念图。

图7是由根据第二实施方案的三维制造方法制造的具有凹部(中空)的三维物体实例的外观的透视图。

图8是用于说明初级颗粒的组合的示意图。

图9是根据实施方案的变体的三维打印机的示意剖视图。

图10是制造槽和供给装置的主要部分的透视图。

图11是根据实施方案的第二变体的三维打印机的示意剖视图。

具体实施方式

将参照附图描述实施方案。

[1]第一实施方案

图1是用于说明根据第一实施方案的三维制造系统的结构和工艺的示意图。根据第一实施方案的三维制造系统10包括多个(图1中两个)原料制备装置11(第一原料制备装置11-1和第二原料制备装置11-2)和造粒装置12。原料制备装置11制备具有不同外形的初级颗粒。造粒装置12将由第一原料制备装置11-1制备的初级颗粒和由第二原料制备装置11-2制备的初级颗粒与粘合剂混合并造粒以制备二次颗粒。

三维制造系统10包括增材制造装置13，成型装备(cip：冷等静压成形)14和烧结装置15。增材制造装置13是所谓的三维打印机，其形成并添加二次颗粒层以制造三维物体。成型装置14将由增材制造装置13制造的三维物体放入橡胶模具中并向其施加各向同性的压力。烧结装置15在施加各向同性压力之后根据预定的升温和降温模式加热和烧结三维物体，以提供烧结体。

首先描述原料制备装置11。由于它们具有相同的结构，因此集中描述了第一原料制备装置11-1和第二原料制备装置11-2。

首先描述初级颗粒的材料。初级颗粒材料的实例包括但不限于：氧化物材料(金属氧化物)，例如sio2、氧化铝(al2o3)、氧化锆(zro2)、氧化钛(tio2)、钛酸钡(batio3)、锆钛酸铅(pb(zr,ti)o3)、锆石(zro2·sio2)、堇青石(2mgo·2al2o3·5sio2)、镁橄榄石(2mgo·sio2)、莫来石(3al2o3·2sio2)、和滑石(mgo·sio2)；氮化物材料(金属氮化物)，例如氮化硅(sin)、氮化铝(aln)、氮化钛(tin)和氮化硼(bn)；和碳化物材料，例如碳化硅(sic)。

初级颗粒的外形可以是各种形状，例如球形、椭圆形、针状和板状。在这种情况下，由第一原料制备装置11-1和第二原料制备装置11-2形成的初级颗粒优选具有不同的外形。具有相同的外形的初级颗粒优选彼此之间的颗粒分布不同。这旨在通过成型装置14在压力成型中使二次颗粒塑性变形来填充二次颗粒之间的间隙，用于致密化。

第一原料制备装置11-1和第二原料制备装置11-2是适当地将辅助剂如粘合剂加入到通过固相法、液相法或气相法制备的粉末陶瓷原料(主要材料)中，并对材料进行破碎、分散、混合和其它处理的装置。第一原料制备装置11-1和第二原料制备装置11-2例如是压碎和混合装置，例如球磨机、珠磨机和喷射磨机。此外，例如，第一原料制备装置11-1和第二原料制备装置11-2，根据需要，是喷雾干燥机。

接着，对造粒装置12进行说明。造粒装置12接收预定比例的由第一原料制备装置11-1制备的初级颗粒和由第二原料制备装置11-2制备的初级颗粒和作为辅助剂的预定粘合剂，并将它们造粒以制备二次颗粒。造粒装置是破碎混合装置，例如球磨机、珠磨机和喷射磨机。

以下对作为增材制造装置13的三维打印机13a进行说明。图2是三维打印机结构的示意剖视图。三维打印机13a包括处理室21、料箱22、制造罐23、擦拭装置24、光学装置25和控制单元26。处理室21保持三维制造的清洁空间(专门用于防止材料氧化)。料箱22容纳三维物体的原料(二次颗粒)。制造罐23用于实际的三维制造。擦拭装置24将原材料从料箱22供给到制造罐23。光学装置25在对应于切片数据的三维物体的每一层对应的位置(图案)，向从擦拭装置24供给到制造罐23的各层原料(二次颗粒)发射激光。控制单元26控制料箱22、制造罐23、擦拭装置24和光学装置25。

在上述结构中，处理室21内部具有密封空间。料箱22、制造罐23、擦拭装置24和光学装置25布置在处理室21中的预定位置。处理室21由气体供给器(未示出)经由供给口21a供给惰性气体，例如氮气和氩气，以保持处理室21内的清洁度，并将三维制造中产生的过量气体成分通过通风口21b排出到处理室21外部。

料箱22包括能够由液压升降装置22b上升和下降的台架22a。作为原料的二次颗粒p20被放置在台架22a上。在三维制造中，所述台架在每个预定的制造步骤中上升，以将对应于预定层厚度的量的原料在料箱22中向上移动。

通过擦拭装置24从料箱22向制造罐23供给原料。制造罐23包括放置有三维物体的台架23a。台架23a可以由液压升降装置23b上升和下降。底板23c放置在台架23a上，并根据需要支撑原料和三维物体。通过在预定厚度的层上重复地形成和添加层来叠加地制造三维物体md。因此，在三维制造中，台架23a通过液压升降装置23b以预定层厚度的单位逐级下降。

擦拭装置24包括挤压刀片。为了将对应于料箱22中向上移动的预定层厚度的原料22的量供给到制造罐23，并将它们调平至同一厚度，挤压刀片在图2中是水平驱动的。

光学装置25放置在制造罐23的上方。光学装置25包括例如振动元件。光学装置25包括光学系统，所述光学系统包括光源、准直仪(准直透镜：转换透镜)、扫描仪和聚光透镜(f-θ透镜)。光源发射激光l。准直仪将激光l转换为平行光。扫描仪包括使平行激光偏转的镜式电流计。聚光透镜将由扫描仪偏转的激光(光束)聚集在成像平面上进行扫描。

控制单元26是所谓的微型计算机，其具有包括mpu、rom、ram和通信接口的基本配置。例如，控制单元26通过通信线控制料箱22或制造罐23中的液压升降装置22b和23b，擦拭装置24的挤压刀片的驱动器(未示出)和光学装置25的光学系统。

成型装置14包括高压容器和加压装置(未示出)。加压装置例如泵对填充高压容器的液体(液压介质：压力传递介质)施加压力。烧结装置15包括用于加热的加热器，并且包括电炉。

参考图1，描述了根据第一实施方案的三维增材制造方法。图3是用于说明第一实施方案的三维增材制造方法的概念图。在接收相应的粉末状陶瓷原料(主要材料)和辅助剂如粘合剂时，第一原料制备装置11-1和第二原料制备装置11-2粉碎、分散和混合材料以制备初级颗粒(初级颗粒制造过程：初级颗粒生产过程)的分散液。

具体地，如图3(a)所示，第一原料制备装置11-1制备图3中的黑色柱状颗粒表示的初级颗粒p11，而第二原料制备装置11-2制备图3中由白色球形颗粒表示的初级颗粒p12。初级颗粒p11和初级颗粒p12的粒径为几微米或更小。

初级颗粒p11和初级颗粒p12可以是所谓的具有纳米尺寸的纳米颗粒。纳米颗粒的使用可以进一步增加反应性，从而能够制造具有更高密度和强度的三维物体。

由第一原料制备装置11-1和第二原料制备装置11-2制备的两种初级颗粒p11和p12以预定比例注入造粒装置12。造粒装置12接受注入的预定粘合剂(预定的光固化树脂和如果需要，烧结助剂)作为初级颗粒p11和p12的助剂，以制备二次颗粒(二次颗粒生产过程)。

具体地，如图3(b)所示，造粒装置12制备的二次颗粒p20为含有预定比例的两种初级颗粒p11和p12的颗粒粉末。二次颗粒p20的粒径为几十微米，足够大以形成粉末层。

由造粒装置12造粒的二次颗粒p20注入到用作增材制造装置13的三维打印机13a的料箱22中。随后，从气体供应器(未示出)向处理室21供应和填充惰性气体，例如氮气和氩气，以维持处理室21内部的清洁度。

二次颗粒p20以均匀的高度注入料箱22直到最上部。在该状态下，控制单元26控制擦拭装置24。擦拭装置24的挤压刀片在图2中在控制单元26的控制下水平地驱动。挤压刀片因此向制造罐23提供与料箱22中向上移动的预定层厚相应量的二次颗粒(原料)p20，同时使其调平至同一厚度。

在制造罐23中以预定层厚度调平的二次颗粒p20在控制单元26的控制下通过光学装置25进行增材制造(增材制造过程)。具体地说，放置在制造罐23上方的光学装置25的光源利用摆动元件产生激光并将激光l发射到准直仪。准直仪将激光l转换为平行光，并将其提供给扫描仪(例如，一对镜式电流计)。

平行激光l被扫描仪偏转，以基于从外部接收的切片数据画出图案，并到达聚光透镜。聚光透镜将扫描仪偏转的激光(光束)l聚集在成像平面上，即新提供的二次颗粒p20上进行扫描。结果，包含光固化树脂的二次颗粒p20固化成根据切片数据的图案的形状。

在基于切片数据完成固化后，控制单元26控制液压升降装置23b以在制造罐23中降低台架预定的层厚度。与此同时，通过液压升降装置将料箱22中的台架上升以能够提供对应于预定层厚度的量的二次颗粒至制造罐23。

随后，控制单元26控制擦拭装置24驱动擦拭装置24的挤压刀片，以将二次颗粒提供给制造罐23的顶部，同时将它们调平至同一厚度。光学装置25再次发射激光l用于下一层的增材制造。

从料箱22供给二次颗粒p20和作为助剂包含在二次颗粒p20中的光固化树脂在制造罐23中的固化，以与上述相同的方式重复进行用于三维增材制造，直到整个切片数据被处理。具体地，如图3(c)所示，二次颗粒p20逐渐固化，层叠并加入到具有如图3(c)右侧所示的正方形截面的三维物体md1中。

随后，由三维打印机13a制造的三维物体md1放入橡胶容器(橡胶模具)41中并放置在高压容器42中。加压器(未示出)向高压容器42内的液体43施加压力，从而对三维物体md1施加各向同性压力(静水压力)。

图4是用于说明加压时二次颗粒的状态的图。如图4(a)所示，在三维制造装置制造的三维物体中，例如形成的球形(或椭球形)二次颗粒p20在其间有间隙(孔)。

在通过加压装置加压之后，如图4(b)所示，二次颗粒p20塑性变形并致密化为无间隙(孔)。结果，与施加各向同性压力前的三维物体md1相比，施压后的三维物体md2缩小了与二次颗粒p20之间的间隙相对应的体积，如图3(e)所示。

随后，从加压装置和橡胶容器(橡胶模具)41中取出三维物体md2，并根据预定的温度上升和下降模式通过烧结装置15进行加热。三维物体md2因此被烧结成用作烧结体的三维物体md3。更具体地，如图3(f)所示，作为烧结体的三维物体md3在长度上进一步缩小至约70％。在施加各向同性压力之后，三维物体md3的体积约为三维物体md2体积的50％-60％。

如上所述，根据第一实施方案，二次颗粒p20的粒径为几十微米，这使得能够准确地形成用于三维增材制造的粉末层。此外，使用二次颗粒p20的初级颗粒p11和p12(例如，粉碎的粉末)，其粒径为几微米或更小，可以降低制造成本并制造具有较高的密度和强度的致密三维物体(三维结构)。代替上述冷条件下施加各向同性压力，平行于三维制造，通过加压部件例如压辊和压板向二次颗粒p20施加压力。

[2]第二实施方案

第二实施方案涉及制造具有凹部(特别是中空)的三维物体。图5是用于说明根据第二实施方案的三维制造系统的结构和过程的示意图。在图5中，如图1中的那些相同或类似的部件用相同的附图标记表示，并且其详细说明被并入。

根据第二实施方案的三维制造系统10a与根据第一实施方案的三维制造系统10不同之处在于其还包括填充装置16，所述填充装置在加压过程中保持三维物体中的凹部(中空)的形状，并用在烧结过程中升华的芯材填充凹部(中空)。填充过程是在增材制造装置13的增材制造过程和成型装置14的加压过程之间进行的。芯材的实例包括但不限于升华材料，例如萘和蒽。

图6是用于说明根据第二实施方案的三维制造方法的概念图。图7是通过根据第二实施方案的三维制造方法制造的具有凹部(中空)的三维物体外观的透视图。如图7所示，根据第二实施方案的三维物体md13具有长方体形状，其具有在顶面具有开口op的烧瓶状中空hl。

在制造图6所示的三维物体md13时，使用第一原料制备装置11-1和第二原料制备装置11-2的初级颗粒生产过程和使用造粒装置12的二次颗粒生产过程与根据第一实施方案的过程相同。因此，其详细说明被并入，并且描述开始于增材制造过程。

二次颗粒p20由造粒装置12造粒并注入作为增材制造装置13的三维打印机13a的料箱22中。随后，由气体供应器(未示出)向处理室21供应惰性气体，例如氮气和氩气，以保持处理室21内部的清洁度。

二次颗粒p20以均匀的高度注入料箱22直到料箱22的最上部。擦拭装置24的挤压刀片在控制单元26的控制下驱动，以向制造罐23供给对应于料箱22中向上移动的预定层厚度的二次颗粒(原料)p20，同时使它们调平至同一的厚度。

在制造罐23中调平至预定层厚的二次颗粒p20在控制单元26的控制下经过光学装置25进行增材制造(增材制造过程)。具体地，将包含光固化树脂的二次颗粒p20根据基于切片数据的图案成形，即具有长方体形状的三维物体md11，其具有在顶面具有开口op的烧瓶状中空hl，如图6(c)所示。

在基于整个切片数据完成固化后，控制单元26控制填充装置16，以便用芯材cr填充中空hl。具体地，如图6(d)所示，三维物体md11中的中空hl被填充芯材cr直到顶面的开口op。

随后，将填充有芯材cr的三维物体md11放入橡胶容器(橡胶模具)41中，并放置在如图6(e)所示的高压容器42中。加压装置对高压容器42内的液体43施加压力，由此向三维物体md11施加各向同性压力(静水压力)。

结果，与施加各向同性压力之前的三维物体md11相比，在施加各向同性压力之后的三维物体md12缩小了大约相当于二次颗粒p20之间的间隙的体积，如图6(f)所示。然而，芯材cr的体积几乎不变，因此需要考虑到这种性质来设计中空hl的形状。

然后从加压装置和橡胶容器(橡胶模具)41中取出三维物体md12，并根据预定的温度上升和下降模式通过烧结装置15进行加热。因此，三维物体md12被烧结成作为烧结体的三维物体md13。三维物体md12被快速加热，直到温度超过芯材cr的升华点。结果，芯材cr从固体升华成气体，在三维物体md13中留下中空hl1，如图6(g)所示。

更具体地，作为烧结体的三维物体md13在长度上缩短至约70％，并且在施加各向同性压力后，在体积上变为三维物体md12大小的约50％-60％。

如上所述，第二实施方案可以提供具有凹部的三维物体。与第一实施方案一样，使用数十微米粒径的二次颗粒p20可以精确地形成用于三维制造的粉末层。

此外，第二实施方案可以使用二次颗粒p20的几微米或更小的初级颗粒p11和p12(例如，粉碎的粉末)，这可以降低制造成本并提供具有较高的密度和强度的致密三维制造物体(三维结构)。

[3]第三实施方案

上述实施方案没有详细描述初级颗粒p11和p12的热行为。考虑到初级颗粒p11和p12的热行为，第三实施方案涉及减少三维物体(三维结构)中的变形。

在这种情况下，可以通过与第一实施方案和第二实施方案相同的程序制造作为烧结体的三维物体。或者，可省去将三维物体放置在橡胶模具中并向其施加各向同性压力的成型装置(cip：冷等静压成形)14，和由成形装置14进行的各向同性压力施加过程。

更具体地，为了在第三实施方案中烧结之前形成三维物体，二次颗粒p20由初级颗粒p11和p12制成，所述初级颗粒p11和p12中的一种是金属材料，而另一种是金属的氧化物。因此，金属部分在加热期间被氧化，并且三维物体通过反应烧结而用金属氧化物烧结，以通过与金属材料氧化相关的体积增加来至少部分地抵消与烧结相关的体积减小。从而，可以减小三维物体的变形。

理论上，作为初级颗粒的金属颗粒氧化时的体积膨胀越大，金属颗粒与二次颗粒p20的体积比越小。因此，与烧结相关的体积收缩至少部分地通过与金属材料的氧化相关的体积增加而抵消。

图8是用于说明初级颗粒组合的实施例的图解。当使用铝(al)作为初级颗粒p11时，例如使用氧化铝(al2o3)作为初级颗粒p12，如图8所示，除了粘合剂之外，作为复合颗粒的二次颗粒p20中的铝(金属)的体积设定为20％-70％。因此，与烧结相关的体积收缩可以至少部分地通过与金属材料的氧化相关的体积增加而抵消，减小了三维物体的变形。

如果除了粘结剂以外，复合二次颗粒p20中的铝(金属)的体积小于20％，则与烧结相关的体积收缩变得过大，从而不能完全消除物体的变形。相反地，如果除了粘结剂以外，复合二次颗粒p20中的铝(金属)的体积大于70％，则与金属材料的氧化相关的体积增加变得过大，从而不能完全消除物体的变形。

类似地，当使用锆(zr)作为初级颗粒p11时，可以使用二氧化锆(zro2)作为初级颗粒p12，并且除了粘合剂之外，复合二次颗粒p20中的锆(金属)的体积可以设置为20％-50％，如图8所示。

当使用硅(si)作为初级颗粒p11时，可以使用二氧化硅(sio2)作为初级颗粒p12，并且除了粘合剂之外，复合二次颗粒p20中的硅(金属)的体积可以设置为10％-30％，如图8所示。这可以减少三维物体的变形。

当使用钛(ti)作为初级颗粒p11时，可以使用二氧化钛(tio2)作为初级颗粒p12，除了粘合剂之外，复合二次颗粒p20中钛(金属)的体积可以设置为10％-40％，如图8所示。这可以减少三维物体的变形。

当使用铪(hf)作为初级颗粒p11时，可以使用二氧化铪(hfo2)作为初级颗粒p12，除了粘合剂之外，复合二次颗粒p20中铪(金属)的体积可以设置为20％-50％，如图8所示。从而可以减少三维物体的变形。

当使用钇(y)作为初级颗粒p11时，可以使用氧化钇(iii)(y2o3)作为初级颗粒p12，除了粘合剂之外，复合二次颗粒p20中钇(金属)的体积可以设置为20％-50％，如图8所示。从而可以减少三维物体的变形。

当使用镍(ni)作为初级颗粒p11时，可以使用氧化镍(ii)(nio)作为初级颗粒p12，除了粘合剂之外，复合二次颗粒p20中镍(金属)的体积可以设置为20％-50％，如图8所示。从而可以减少三维物体的变形。

当使用铜(cu)作为初级颗粒p11时，可以使用氧化铜(ii)(cuo)作为初级颗粒p12，除了粘合剂之外，复合二次颗粒p20中铜(金属)的体积可以设置为20％-40％，如图8所示。从而可以减少三维物体的变形。

当使用钴(co)作为初级颗粒p11时，可以使用氧化钴(ii)(coo)作为初级颗粒p12，除了粘合剂之外，复合二次颗粒p20中钴(金属)的体积可以设置为20％-40％，如图8所示。从而可以减少三维物体的变形。

当使用铁(fe)作为初级颗粒p11时，可以使用氧化铁(iii)(fe2o3)作为初级颗粒p12，除了粘合剂之外，复合二次颗粒p20中铁(金属)的体积可以设置为20％-30％，如图8所示。从而可以减少三维物体的变形。

当使用钨(w)作为初级颗粒p11时，可以使用氧化钨(vi)(wo3)作为初级颗粒p12。除了粘合剂之外，复合二次颗粒p20中钨(金属)的体积可以设置为5％-15％，如图8所示。从而可以减少三维物体的变形。

在这种情况下，初级金属颗粒与二次颗粒p20的比例实际上并不重要，只要其落入图8所示的金属体积范围即可。但是，随着初级金属颗粒与二次颗粒p20比例的增加，金属初级颗粒的粒径通常比金属氧化物的初级颗粒大，使得三维物体的密度有可能减小。因此，优选地以较小的金属初级颗粒的体积比制备二次颗粒p20。

上述说明不包括初级颗粒p11和p12的粒径。降低金属氧化物的粒径(亚微米尺寸)增加了烧结性，并且增加了与烧结相关的体积收缩。通过将金属体积设置为图8中的较高值，可以抑制三维物体的变形，但是效果被认为很小。

[4]实施方案的修改

上述实施方案已经描述了通过用于增材制造的材料沉积方法形成和添加二次颗粒p20的粉末层。实施方案的修改使用采用粘合剂喷射方法的增材制造装置。

[4.1]第一修改

图9是根据实施方案的第一修改的三维打印机的示意性剖视图。三维打印机13b是采用粘合剂喷射的三维制造装置。在图9中，与图2的第一实施方案相同或相似的部件用相同的附图标记表示，并且其详细说明被并入。

如图9所示，三维打印机13b包括处理室21、制造罐23、供给装置51、光学装置25和控制单元26。在材料，二次颗粒p20通过激光l之外的方式粘合的情况下，三维打印机13b不需要包括光学装置25。

制造罐23包括台架23a、液压升降装置23b和外围壁23d。作为材料的二次颗粒p20基于切片数据顺序提供到台架23a的顶面上。

供给装置51供给二次颗粒p20到制造罐23中的台架23a上方，并且通过粘合剂例如粘结剂叠加形成和粘合供给的二次颗粒p20的层。供给装置51包括喷射器61、移动器62、容器63和收集器64。喷射器61喷射作为原料的二次颗粒p20和粘合剂。移动器62移动喷射器61。容器63容纳原料。收集器64收集不用于制造的原材料。

图10是制造罐和供给装置的主要部分的透视图。如图10所示，供给装置51的喷射器61包括固定器71、喷嘴72a-72e，以及罐73a-73e。喷嘴72a-72e与固定器71一体提供。罐73a-73e对应于喷嘴72a-72d。

固定器71固定罐73a-73e，并且在与罐73a-73e对应的底面上包括喷嘴72a-72e。

在上述结构中，例如，罐73a-73c可以在其中存储相同的二次颗粒p20或不同种类的二次颗粒p20。罐72d中存储预定的粘合剂，并且罐73e中存储例如用于粘合剂的溶剂。

为了简化说明，例如，下面描述包含相同的二次颗粒p20的罐73a-73c。

移动器72包括轨道81和一对输送器82。移动器72沿x轴和y轴方向移动喷射器61，以相对于制造罐23移动与喷射器61的固定器71一体的罐73a-73c。

轨道81放置在制造罐23的上方，比制造罐在y轴方向更长。喷射器61的固定器71可沿轨道81移动。沿轨道81通过包括各种部件例如马达、齿轮和皮带的机构驱动喷射器61。喷射器61的喷嘴72a-72e也沿着轨道81移动，以便在制造罐23中喷射二次颗粒p20和粘合剂并且叠加地形成二次颗粒p20的层。

收集器64通过收集管86连接到容器63。收集器64抽吸未粘合的粉末状二次颗粒p20，并将其传送到容器63进行收集。

由于上述构造，控制单元26控制制造罐23、供给装置51和光学装置25，以用光学装置互相粘合涂布有粘合剂的二次颗粒来叠加地制造三维物体md21。控制单元26进一步控制收集器64，以抽吸未用于制造的粉末状二次颗粒p20，并将其传送到容器63进行收集。

如第一实施方案和第二实施方案那样，将如上所述制造的三维物体md进行加压处理(填充处理)和烧结处理，并形成为烧结体。

如上所述，实施方案的第一修改还可以降低制造成本并提供具有更高密度和强度的致密三维物体(三维结构)。

[4.2]第二修改

图11是根据实施方案的第二修改的三维打印机的示意剖视图。在图11中，与在图9中相同或相似的部件用相同的附图标记表示。类似于图9中所示的三维打印机13b，三维打印机13c采用喷射粘合。

如图10所示，三维打印机13c包括处理室21、料箱22、制造罐23、擦拭装置24和喷墨制造装置51。料箱22容纳用于制造三维物体的原料(二次颗粒)。制造罐23用于实际的三维制造。擦拭装置24将原材料从料箱22供给到制造罐23。喷墨制造装置51通过喷墨头在与切片数据对应的三维物体的各层对应的位置(图案)上将粘合剂rl施加到通过擦拭装置24供给至制造罐23的每层原料(二次颗粒)。

三维打印机13c还包括控制单元26、调平辊91和压辊92。控制单元26控制料箱22、制造罐23和擦拭装置24。调平辊91将由擦拭装置24供给至制造罐23的二级颗粒p20调平至同一厚度。压辊92施加压力(压制)至通过喷墨制造装置51涂覆有粘合剂rl的二次颗粒p20的顶面，从而增加三维制造物体的密度。

在这种情况下，通过来自压辊92的压力，由喷墨制造装置51施加的粘合剂rl中的溶液溶解二次颗粒p20，这在压辊92压制的同时促使二次颗粒p20的破碎和变形，从而进一步增加密度。

在上述构造中，处理室21内部具有密封空间。料箱22、制造罐23、擦拭装置24和光学装置25布置在处理室21中的预定位置处。从气体供应器(未示出)通过供应口21a向处理室21供应惰性气体，例如氮气和氩气，以保持处理室内部的清洁度。在三维制造中产生的过量的气体成分通过排气口21b排出到处理室21外部。

料箱22内部包括台架22a，所述台架可以通过液压升降装置22b上升和下降。二次颗粒p20作为原料放置在台架上。在三维制造中，台架在每个预定的制造步骤上升，在料箱22中向上移动与预定层厚度相对应量的原料。

制造罐23包括台架23a、液压升降装置23b和外围壁23d。基于切片数据，作为材料的二次颗粒p20顺序供应至台架23a的顶面。

擦拭装置24包括挤压刀片。挤压刀片在图2中是水平驱动的，以向制造罐23供给与在料箱22中向上移动的预定层厚相对应量的原料。调平辊91将通过擦拭装置24提供给制造罐23的二次颗粒p20调平至同一的厚度。

喷墨制造装置51将粘合剂rl喷射到提供给制造罐23的二次颗粒p20的表面上，以使二次颗粒p20彼此粘合，并且叠加形成和粘合二次颗粒p20的层用于三维制造。在粘合剂rl完全粘合之前，压辊92施加压力(压制)到通过喷墨制造装置51涂覆有粘合剂rl的二次颗粒的顶面，从而增加三维物体的密度。

在上述构造中，喷墨制造装置51包括喷射器61、移动器62、容器63和收集器64。喷射器61将粘合剂rl喷射到提供给制造罐23的二次颗粒p20。移动器62移动喷射器61。容器63容纳原料。收集器64收集没有用于制造的原料(二次颗粒)。

移动器62包括轨道81和一对输送器82。移动器62使喷射器61沿x轴方向和y轴方向移动，以使与喷射器61的固定器71一体化的罐73a-73e相对于制造罐23移动。

轨道81放置在制造罐23的上方，比制造罐在y轴方向更长。喷射器61的固定器71可以沿轨道81移动。通过包括各种部件例如马达、齿轮和皮带的装置的驱动，喷射器61沿轨道81移动。喷射器61的喷嘴72a-72e也沿着轨道81移动，并在三维制造的制造罐23中喷射粘合剂rl以叠加形成二次颗粒p20的层。

收集器64通过收集管86连接到容器63，以抽吸未粘合的粉末状二次颗粒p20，并将其传送到容器63进行收集。

利用上述构造，控制单元26控制制造罐23、供给装置51和光学装置25，用于通过用光学装置互相粘合涂覆有粘合剂rl的二次颗粒来叠加地制造三维物体md21。此外，控制单元26控制收集器64以抽吸未用于制造的粉末状二次颗粒p20，并将其传送到容器63进行收集。

如第一实施方案和第二实施方案那样，将如上所述制造的三维物体进行加压处理(填充处理)和烧结处理，形成为烧结体。或者，将制造的三维物体进行烧结，形成烧结体。

如上所述，实施方案的第二修改也可以降低制造成本，并且能够提供具有较高密度和强度的致密三维物体(三维结构)。

虽然已经描述了本发明的一些实施方案，但是这些实施方案仅以示例的方式给出，并不意图限制本发明的范围。新颖的实施方案可以以各种其它形式实现，并且可以在不脱离本发明的精神的情况下进行各种省略，替换和修改。实施方案及其修改包括在本发明的范围和精神以及本发明的权利要求及其等同物中。

虽然上述实施方案对于三维制造使用相同的二次颗粒，但是例如可以使用不同种类的二次颗粒用于三维制造。