三维物体制造设备和方法及用于制造三维物体的材料组与流程

本公开涉及三维物体制造设备、三维物体制造方法和用于制造三维物体的材料组。

背景技术：

由于例如制造具有高强度的三维物体的能力，对配置成通过重复进行物体形成层(objectforminglayer)(层状物)的层叠而形成三维物体的设备的兴趣一直在增加，所述物体形成层通过使包含树脂粒子的粒子层(粉末层)凝固(固化，solidify)而形成。例如，作为配置成通过重复进行使粒子层凝固形成的物体形成层的层叠而形成三维物体的设备，hss(高速烧结)型设备、sls(选择性激光烧结)型设备和bj(粘结剂喷射)型设备已经被知晓。

在这些类型中，hss型设备因该设备是低成本的(价廉的)并且可在短时间内形成三维物体而引起格外的关注。

hss型设备配置成通过如下而形成物体形成层：将包含例如炭黑的光吸收性墨从喷墨头排出到粒子层的预定位置，和随后用光源例如卤素灯加热粒子层以使该预定位置的粒子层凝固。hss型设备通过经由重复形成物体形成层来层叠物体形成层而形成三维物体。

关于hss型设备，已经提出这样的技术：将细化(detailing)墨(细化剂)排出到意图作为物体形成层的区域的周围以抑制热扩散，从而改善在该物体形成层周围存在的树脂粒子的可除去性(例如参见国际公布no.wo2017/162306)。

关于bj型设备，为改善三维物体的平坦性，如下技术已经被知晓：在粒子层(粉末层)中意图作为三维物体的区域的下方经由未凝固的粒子层形成可与三维物体分离的牺牲物体(例如参见日本未审专利申请公布no.2016-155367)。

本公开具有如下目的：提供能抑制通过加热树脂粒子而形成的三维物体的变形并改善该三维物体的物体形成精度(准确度)的三维物体制造设备。

技术实现要素：

根据本公开的一个方面，三维物体制造设备包括：配置成形成包含树脂粒子的粒子层的层形成单元、配置成将能够吸收能量的成型体材料排出到粒子层以形成成型体区域的第一排出单元、配置成将支持体材料排出到粒子层以形成支持体区域的第二排出单元、和配置成向所述成型体区域施加能量的能量施加单元。通过向成型体区域施加能量，成型体区域中的树脂粒子彼此熔合并且成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子熔合。

本公开能够提供如下的三维物体制造设备：其能抑制通过加热树脂粒子形成的三维物体的变形并改善该三维物体的物体形成精度。

附图说明

图1为说明根据现有技术的一种实例的物体形成层和细化墨排出到其的区域的示意性侧视图；

图2为说明根据现有技术的另一种实例的物体形成层和牺牲物体的示意性侧视图；

图3为说明根据本公开的三维物体制造设备的成型体部分和支持体部分的一种实例的示意性侧视图；

图4为说明根据本公开的三维物体制造设备的成型体部分和支持体部分的另一种实例的示意性侧视图；

图5为说明根据本公开的三维物体制造设备的成型体部分和支持体部分的另一种实例的示意性侧视图；

图6为说明根据现有技术的成型体部分的端部的一种实例的示意性侧视图；

图7为说明根据本公开的三维物体制造设备的成型体部分的端部的一种实例的示意性侧视图；

图8为说明根据本公开的三维物体制造设备的成型体部分和支持体部分的另一种实例的示意性侧视图；

图9为说明根据本公开的三维物体制造设备的成型体部分和支持体部分的另一种实例的示意性侧视图；

图10为根据一种实施方式的本公开的三维物体制造设备的示意性平面图；

图11为根据一种实施方式的本公开的三维物体制造设备的示意性侧视图；

图12为说明根据一种实施方式的本公开的三维物体制造设备的物体形成模块(部段，section)的示意性侧视图；

图13为说明根据一种实施方式的本公开的三维物体制造设备的控制模块的一种实例配置的框图；

图14a为说明形成三维物体的一种实例流程的示例图；

图14b为说明形成三维物体的一种实例流程的示例图；

图14c为说明形成三维物体的一种实例流程的示例图；

图14d为说明形成三维物体的一种实例流程的示例图；

图14e为说明形成三维物体的一种实例流程的示例图；

图14f为说明形成三维物体的一种实例流程的示例图；

图15为说明当形成支持体区域时的一种实例流程的图；

图16为说明当形成成型体区域和成型体部分时的一种实例流程的图；

图17为说明当从三维物体除去支持体部分时的一种实例流程的图；

图18为说明使用溶剂挥发方法形成的支持体部分的一种实例的图；

图19为说明使用热固化方法形成的支持体部分的一种实例的图；

图20为说明当使用多个光照射单元使树脂粒子熔合时的一种实例流程的图；

图21为说明在由第一光照射单元发射的光和由第二光照射单元发射的光之间的一种实例关系的图；

图22为说明实施物体形成操作的工艺的一种实例流程的流程图；

图23为成型体部分和支持体部分之间的界面的横截面的图像；和

图24为说明图9中示出的三维物体的成型体部分和支持体部分的一种实例的示意性侧视图；

图25为说明根据本公开的三维物体制造设备的成型体部分和支持体部分的另一种实例的示意性侧视图；

图26为说明当在一个粒子层中形成成型体区域和成型体部分时的一种实例流程的图；

图27为说明三维物体制造设备的滑架的一种实例结构的示意性侧视图；

图28为说明三维物体制造设备的滑架的一种实例的示意性顶视图；

图29为说明三维物体制造设备的滑架的另一种实例的示意性顶视图；和

图30为说明三维物体制造设备的滑架的另一种实例的示意性顶视图。

具体实施方式

(三维物体制造设备和三维物体制造方法)

本公开的三维物体制造设备包括配置成形成包含树脂粒子的粒子层的层形成单元、配置成将能够吸收能量的成型体材料排出到粒子层以形成成型体区域的第一排出单元、配置成将支持体材料排出到粒子层以形成支持体区域的第二排出单元、和配置成向所述成型体区域施加能量的能量施加单元，并且按需进一步包括其它单元。

本公开的三维物体制造方法包括形成包含树脂粒子的粒子层的层形成步骤、将能够吸收能量的成型体材料排出到粒子层以形成成型体区域的成型体区域形成步骤、将支持体材料排出到粒子层以形成支持体区域的支持体区域形成步骤、和向所述成型体区域施加能量以使成型体区域中的树脂粒子彼此熔合并且使成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子熔合的能量施加步骤，并且按需进一步包括其它步骤。

本公开的三维物体制造方法可适宜地通过本公开的三维物体制造设备实施。层形成步骤可适宜地通过层形成单元实施。成型体区域形成步骤可适宜地通过第一排出单元实施。支持体区域形成步骤可适宜地通过第二排出单元实施。能量施加步骤可适宜地通过能量施加单元实施。其它步骤可通过其它单元实施。

即，本公开的三维物体制造设备与实施本公开的三维物体制造方法相同。因此，通过对本公开的三维物体制造设备的描述也将说明本公开的三维物体制造方法的细节。

本公开的三维物体制造设备基于以下发现。当通过用现有的三维物体制造设备加热树脂粒子形成三维物体时，存在其中三维物体可变形并且三维物体的物体形成精度可不足的情形。

根据现有技术，就抑制三维物体的变形例如翘曲而言，当新形成(再涂覆)加热到预定的预热温度的粒子层时，存在其中将所述预热温度控制到在树脂粒子的再结晶温度和树脂粒子的熔融温度之间的温度(δt)的情形。在该情形中，当通过加热粒子层形成物体形成层时，如下区域中的树脂粒子在温度变为高于或等于树脂粒子的熔融温度时熔融：将成型体材料(例如光吸收性墨或光吸收性液体组合物)排出到其以使该区域成为物体形成层。只要正在形成三维物体，熔融的树脂粒子就不凝固(结晶)，因为温度不会变得低于或等于结晶温度。因此，根据现有技术，在所有的物体形成层均已经层叠之后，将物体形成层缓慢地冷却以使树脂粒子凝固并产生三维物体。

然而，根据如上所述的这样的现有三维物体制造设备，三维物体可具有当物体形成层缓慢地冷却时由于物体形成层中的温度不均(即，物体形成层中不同位置的温度变化)引起的变形部例如翘曲。

此外，如上所述的现有技术具有如下问题：由于一些树脂粒子在再结晶温度和熔融温度之间不具有明显差异，或者由于因喷墨头的耐热性造成的约束而使得难以使用具有高熔融温度的树脂粒子，在粒子层预热温度的上限方面存在限制。因此，存在如下问题：现有的三维物体制造设备无法使用由超级工程塑料或无定形树脂形成的树脂粒子。

在作为现有技术的一个实例的国际公布no.wo2017/162306中记载的发明中，为改善在物体形成层周围存在的树脂粒子的可除去性，将细化墨(细化剂)排出到意图作为物体形成层的区域的周围以抑制热扩散。

图1为说明根据现有技术的一个实例的物体形成层和细化墨排出到其的区域的示意性侧视图。国际公布no.wo2017/162306的细化墨为水性液体，并且粒子层中的细化墨排出到其的区域33不凝固。因此，据认为，国际公布no.wo2017/162306的技术无法抑制三维物体的变形，即使将细化墨排出到物体形成层30的周围，如图1中所示。

在作为现有技术的另一实例的日本未审专利申请公布no.2016-155367中记载的发明中，为改善三维物体的平坦性，在意图作为三维物体的粒子层中的区域下方经由未凝固的粒子层形成与三维物体可分离的牺牲物体。

图2为说明根据现有技术的另一种实例的物体形成层和牺牲物体的示意性侧视图。在日本未审专利申请公布no.2016-155367的发明中，为抑制树脂粒子在物体形成层30周围的粘附或聚集，例如，在意图作为三维物体的区域下方形成牺牲物体35，如图2中所示。相对于三维物体，日本未审专利申请公布no.2016-155367的牺牲物体35在经由未凝固的粒子层34(“未凝固的”意指物体形成液体尚未被排出)的位置处形成。因此，牺牲物体35不接触构成三维物体的物体形成层。相应地，据认为，日本未审专利申请公布no.2016-155367的牺牲物体35无法抑制三维物体的变形。

本公开的三维物体制造设备配置成将能够吸收能量的成型体材料排出到粒子层以形成成型体区域并还排出支持体材料以形成支持体区域。本公开的三维物体制造设备配置成向所述成型体区域施加能量以使成型体区域中的树脂粒子彼此熔合并且使成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子熔合。

通过这种方式，本公开的三维物体制造设备可将意图作为构成三维物体的成型体部分的成型体区域的至少一部分与意图作为用于维持成型体部分形状的支持体部分的支持体区域的至少一部分熔合。本公开的三维物体制造设备通过将成型体区域的至少一部分与支持体区域的至少一部分熔合能改善支持体部分支持成型体部分的能力。

图3为说明根据本公开的三维物体制造设备的成型体部分和支持体部分的一种实例的示意性侧视图。在图3中所示的实例中，支持体部分200与成型体部分30的下表面熔合。如图3中所示，在本公开的三维物体制造设备的一种实例中，在成型体部分与支持体部分熔合的情况下，成型体部分的变形(例如成型体部分的翘曲)通过支持体部分的支持能力而得以抑制，使得可改善三维物体的物体形成精度。

即，通过使成型体区域的至少一部分与支持体区域的至少一部分熔合，本公开的三维物体制造设备能抑制通过加热树脂粒子形成的三维物体的变形并改善三维物体的物体形成精度。

<层形成单元和层形成步骤>

层形成单元为配置成形成包含树脂粒子的粒子层的单元。

层形成步骤为形成包含树脂粒子的粒子层的步骤。

层形成单元没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。层形成单元的实例包括配置成供应粒子的机构和配置成在将供应的粒子弄平的同时形成粒子层的机构的组合。下面将描述层形成单元的细节。

<<树脂粒子>>

树脂粒子指的是包含树脂组分的粒子。在下面的描述中，树脂粒子可被称为“树脂粉末”。树脂粒子按需可包含不同于树脂组分的任何其它组分。

树脂组分没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。热塑性树脂是优选的。

-热塑性树脂-

热塑性树脂指的是当对树脂施加热时增塑和熔融的树脂。

热塑性树脂没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。热塑性树脂的实例包括结晶树脂、非结晶树脂和液晶树脂。作为热塑性树脂，结晶树脂是优选的。此外，作为热塑性树脂，在熔融开始温度和冷却期间的再结晶温度之间具有大的差值的树脂是优选的。

结晶树脂指的是在根据iso3146(塑料转变温度测试方法(testingmethodsfortransitiontemperaturesofplastics)，jisk7121)的测量中具有可检测的熔点峰的树脂。

热塑性树脂的实例包括聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚醚、聚亚苯基硫醚、聚缩醛(pom：聚甲醛)、聚酰亚胺和氟树脂。这些热塑性树脂之一可单独使用，或者这些热塑性树脂的两种或更多种可以组合使用。

聚烯烃的实例包括聚乙烯(pe)和聚丙烯(pp)。

聚酰胺的实例包括：聚酰胺410(pa410)、聚酰胺6(pa6)、聚酰胺66(pa66)、聚酰胺610(pa610)、聚酰胺612(pa612)、聚酰胺11(pa11)和聚酰胺12(pa12)；以及半芳族聚酰胺，例如聚酰胺4t(pa4t)、聚酰胺mxd6(pamxd6)、聚酰胺6t(pa6t)、聚酰胺9t(pa9t)和聚酰胺10t(pa10t)。

聚酯的实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)和聚乳酸(pla)。在这些聚酯中，就赋予耐热性而言，包含部分地含有对苯二甲酸或间苯二甲酸的芳香族系列的聚酯是优选的。

聚醚的实例包括聚芳基酮和聚醚砜。

聚芳基酮的实例包括聚醚醚酮(peek)、聚醚酮(pek)、聚醚酮酮(pekk)、聚芳基醚酮(paek)、聚醚醚酮酮(peekk)和聚醚酮醚酮酮(pekekk)。

热塑性树脂可为具有两个熔点峰的热塑性树脂例如pa9t。具有两个熔点峰的热塑性树脂当温度变为高于或等于较高的熔点峰时完全熔融。

例如，聚邻苯二甲酰胺、聚亚苯基硫醚、液晶聚合物、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮和聚四氟乙烯被称为“超级工程塑料”。

热塑性树脂优选为选自超级工程塑料的至少一种。当热塑性树脂为超级工程塑料时，存在如下优势：可改善所形成的三维物体的抗拉强度、耐热性、耐化学性和阻燃性并且该三维物体也可用于工业应用。

树脂粒子的形状没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。树脂粒子的形状的实例包括圆柱体、棱柱体和球体形状。在这些形状中，圆柱体是优选的。

圆柱体没有特别限制并且可取决于预期意图适当地选择。圆柱体的实例包括正圆柱体和椭圆柱体。在这些圆柱体中，正圆柱体是优选的。

圆柱体涵盖近似圆柱体。近似圆意指较长直径对较短直径的比率(较长直径/较短直径)为1或更大但是10或更小。圆柱体的圆可为部分切去的(chip)。

像圆柱体一样，棱柱体没有特别限制并且可取决于预期意图适当地选择。棱柱体的多边形可为部分切去的。

像圆柱体一样，球体没有特别限制并且可取决于预期意图适当地选择。球体可为部分切去的。

圆柱体的圆直径没有特别限制，可取决于预期意图适当地选择，并且优选为5微米或更大但是200微米或更小。当圆柱体的圆为椭圆时，直径指的是较长直径。

棱柱体的多边形的一边的长度没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。完全包围多边形的最小圆(最小边界圆)的直径优选为5微米或更大但是200微米或更小。

球体的直径没有特别限制，可取决于预期意图适当地选择，并且优选为5微米或更大但是200微米或更小。

圆柱体的高度即两个相对圆之间的距离(顶表面和底表面之间的距离)没有特别限制，可取决于预期意图适当地选择，并且优选为1微米或更大但是200微米或更小。

如圆柱体的高度那样，棱柱体的高度即两个相对的多边形之间的距离(顶表面和底表面之间的距离)没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择，并且优选为1微米或更大但是200微米或更小。

圆柱体的两个相对的圆(顶表面和底表面)可具有不同的面积。然而，面积较大的圆的直径r2对面积较小的圆的直径r1的比率(r2/r1)优选为1.5或更小并且更优选为1.1或更小，因为这两个圆的面积之间的较小差异实现较高的堆密度。

棱柱体的两个相对的多边形(顶表面和底表面)可具有不同的面积。然而，较大多边形的面积(s2)对较小多边形的面积(s1)的比率(s2/s1)优选地尽可能接近于1，因为这两个多边形的面积之间的较小差异实现较高的堆密度。

例如，当使用hss型三维物体制造设备形成三维物体时，通过增大所述树脂粒子的堆密度可改善物体或成型的精度。

为增大堆密度，如下是优选的：柱状树脂粒子例如圆柱体和棱柱体不具有顶点。顶点指的是柱状体中存在的角(corner)。

<<粒子层>>

粒子层指的是包含树脂粒子的层。在下面的描述中，粒子层可称为“粉末层”。

粒子层的平均厚度没有特别限制，可取决于预期意图适当地选择，并且优选为10微米或更大但是100微米或更小。

当层形成单元形成粒子层时，如下是优选的：预热树脂粒子，使得树脂粒子的温度可变为期望的预热温度。即，如下是优选的：本公开的三维物体制造方法进一步包括预热树脂粒子以使得树脂粒子的温度可变为期望的预热温度的预热步骤。通过该步骤，能量施加单元可将粒子层加热到树脂粒子能彼此熔合的温度，即使由能量施加单元施加到粒子层的能量低也是如此。

所述预热温度没有特别限制，可取决于预期意图适当地选择，并且优选为树脂粒子的再结晶温度和树脂粒子的熔融温度之间的温度。在所述预热温度在树脂粒子的再结晶温度和树脂粒子的熔融温度之间的情况下，如下是可能的：抑制所形成的三维物体的变形例如翘曲，同时还在形成粒子层时维持树脂粒子的流动性。

配置成实施预热步骤的预热单元没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。预热单元的实例包括已知的加热器、加热灯和加热辊。

<第一排出单元和成型体区域形成步骤>

第一排出单元为配置成将能够吸收能量的成型体材料排出到粒子层以形成成型体区域的单元。

成型体区域形成步骤为将能够吸收能量的成型体材料排出到粒子层以形成成型体区域的步骤。

<第二排出单元和支持体区域形成步骤>

第二排出单元为配置成将支持体材料排出到粒子层以形成支持体区域的单元。

支持体区域形成步骤为将支持体材料排出到粒子层以形成支持体区域的步骤。

成型体区域形成步骤可适宜地通过第一排出单元实施。支持体区域形成步骤可适宜地通过第二排出单元实施。

第一排出单元和第二排出单元可作为一个排出单元实现，或者可作为分开(单独)的排出单元实现。当第一排出单元和第二排出单元作为一个排出单元实现时，该排出单元在排出成型体材料时充当第一排出单元并且在排出支持体材料时充当第二排出单元。在下面的描述中，当第一排出单元和第二排出单元彼此不区分时，第一排出单元和第二排出单元可一并简称为“排出单元”。

排出单元没有特别限制并且可取决于预期意图适当地选择。排出单元的实例包括喷墨型排出头。

三维物体制造设备中排出单元的数量没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。

<<成型体区域>>

成型体区域为由第一排出单元将能够吸收能量的成型体材料排出到粒子层而形成的区域。成型体区域可基于表示作为三维成型体制造(形成)的三维物体的三维数据而形成。例如，成型体区域可具有通过以预定间隔切分(slice)三维数据而获得的形状。

在响应于接收由能量施加单元施加的能量并被加热时，所形成的成型体区域通过成型体区域中的树脂粒子的彼此熔合而变为构成三维物体的一部分的成型体部分。换言之，因为所形成的成型体区域由于所排出的成型体材料而可高效地吸收能量，当通过能量施加单元施加能量时，树脂粒子变为高于或等于熔点的温度，并彼此熔合和凝固。

使树脂粒子彼此熔合意指将树脂粒子加热到高于或等于熔点的温度以在温度变为低于树脂粒子的熔点时树脂粒子凝固成接合的形式。因此，在树脂粒子彼此熔合的区域中，树脂粒子之间的界面(晶界)的至少一部分已经消失。

<<<成型体材料>>>

成型体材料没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择，只要成型体材料能够吸收能量。成型体材料的实例包括包含黑色颜料例如炭黑的液体组合物、包含颜料的液体组合物、和包含金属粒子的液体组合物。如下是优选的：能够使用喷墨头排出液体组合物。例如，作为液体组合物，可使用墨。

当能量施加单元为光照射单元时，在这些成型体材料中，可通过吸收由光照射单元发射的光而产生热的成型体材料是优选的。例如，包含黑色颜料例如炭黑的前述液体组合物(黑色墨)是优选的。当能量施加单元为光照射单元时，作为包含黑色颜料的液体组合物的成型体材料可通过高效地吸收由光照射单元发射的光而产生热。这便于成型体区域中的树脂粒子彼此熔合。

<<支持体区域>>

支持体区域为由第二排出单元将支持体材料排出而形成的区域。例如，通过使排出的支持体材料凝固以使树脂粒子彼此结合，支持体区域变为用于维持成型体部分的形状的支持体部分。

如下所述，在本公开中，成型体区域中的树脂粒子和支持体区域中的树脂粒子彼此熔合。即，在本公开中，因为成型体区域的至少一部分和支持体区域的至少一部分彼此熔合，所以成型体部分的作为凝固的成型体区域的至少一部分和支持体部分的作为凝固的支持体区域的至少一部分彼此熔合。因此，本公开的三维物体制造设备可改善支持体部分支持成型体部分的能力。在本公开中，成型体区域和支持体区域只需要以不扰乱本公开的效果的比率彼此熔合，并不需要在成型体区域和支持体区域之间的界面处存在的所有树脂粒子都彼此熔合。

支持体区域的位置和形状没有特别限制并且可取决于预期意图适当地选择，只要支持体区域可接触成型体区域的至少一部分。下面将描述支持体区域的一种优选实例。

当层形成单元在第一粒子层上面形成第二粒子层时，如下是优选的：第二排出单元以第一粒子层中的支持体区域将接触第二粒子层中规划为成型体区域的规划区域(plannedregion)的方式形成第一粒子层中的支持体区域。即，如下是优选的：第二排出单元以支持体区域将接触成型体区域的下侧的方式形成支持体区域。

规划为第二粒子层中的成型体区域的规划区域可预先地识别出，即当基于例如表示作为三维成型体的三维物体的三维数据形成第一粒子层时。在该情形中，当通过将成型体材料排出到第二粒子层中预先识别出的规划区域而形成成型体区域时，第一粒子层中的支持体区域与第二粒子层中的成型体区域接触。通过成型体区域和支持体区域的这种熔合，支持体部分(其为凝固的支持体区域)的支持能力对于抑制成型体部分的变形(例如，成型体部分的翘曲)变为有效的。

上述实施方式的一种更具体实例包括当制造长方形-平行六面体三维物体时使支持体部分200与成型体部分30的下表面熔合，如图3中所示。这样的与成型体部分30的下表面熔合的支持体部分200可更有效地抑制三维物体的翘曲。

当层形成单元在第一粒子层上面形成第二粒子层时，如下也是优选的：第二排出单元在第二粒子层中接触第一粒子层中的成型体区域的区域中形成支持体区域。即，如下是优选的：第二排出单元以支持体区域将接触成型体区域的上侧的方式形成支持体区域。这使得当例如在形成三维物体之后使三维物体冷却时可抑制三维物体的变形。

上述实施方式的一种更为具体的实例包括当制造长方形-平行六面体三维物体时使支持体部分200与成型体部分30的上表面熔合，如图4中所示。

此外，如下也是优选的：在一个粒子层中形成通过第一排出单元形成的成型体区域和通过第二排出单元形成的支持体区域。即，如下是优选的：第二排出单元以支持体区域将接触成型体区域的侧表面的方式形成支持体区域。

上述实施方式的一种更为具体的实例包括当制造长方形-平行六面体三维物体时使支持体部分200与成型体部分30的侧表面熔合，如图5中所示。通过这种方式，可抑制三维物体的翘曲。

通过以支持体区域将接触成型体区域的侧表面的方式形成支持体区域，可抑制成型体部分的端部(边缘)的隆起(elevation)。

例如，当在成型体区域101的侧表面上面未形成支持体区域时，如图6中所示，只有成型体材料10m已经排出到其的成型体区域101在通过能量施加单元加热粒子层时熔融和致密化。因此，当在成型体区域101的侧表面上面未形成支持体区域时，由于成型体部分中的树脂已经熔融成液态而引起的弯液面可在成型体区域101和非成型体区域的区域(粒子区域)之间的边界处形成，并且表面可在成型体部分的端部隆起的情况下完成。当通过hss方法形成三维物体时，成型体部分的端部的这种隆起尤为显著。

相形之下，在一种实施方式中，如图7中所示，当在成型体区域101的侧表面上面形成支持体区域201时，当支持体区域201在通过能量施加单元加热之前凝固时，由于如图7中心处所示的液桥力，支持体区域201(或支持体部分200)致密化(压缩)。在该情形中，如图7的右手边所示，成型体部分的端部也随着支持体部分200的压缩一起压缩。因此，可比图6中所示的实例更好地抑制成型体部分的端部的隆起。

优选的是，第二排出单元以支持体部分将在由成型体部分形成的三维物体的全部表面上面形成的方式形成支持体区域。这使得可当例如在形成三维物体之后冷却三维物体时更可靠地抑制三维物体的变形例如翘曲。

上述实施方式的一种更为具体的实例包括当制造长方形-平行六面体三维物体时使支持体部分200与成型体部分30的全部表面熔合，如图8中所示。

另外，如下是优选的：第二排出单元以支持体区域将接触成型体区域中的下述区域的至少一部分的方式形成支持体区域，该区域构成在成型体区域轮廓附近的区域。换言之，如下是优选的：以接触由成型体部分形成的三维物体的端部的方式形成支持体区域(部分)。这使得可有效地抑制三维物体的翘曲，同时节省支持体材料的用量。

上述实施方式的一种更为具体的实例包括当制造长方形-平行六面体三维物体时使支持体部分200与成型体部分30的下表面处的端部熔合，如图9中所示。

<<<支持体材料>>>

支持体材料没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。可使树脂粒子彼此结合的支持体材料是优选的。

使树脂粒子彼此结合意指，通过由排出单元排出的支持体材料的凝固使树脂粒子彼此凝固(紧固)。因此，在树脂粒子彼此结合的区域(支持体部分)中，在树脂粒子之间存在界面(晶界)。

用于通过所排出的支持体材料的凝固使树脂粒子彼此结合的支持体材料的凝固方法没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。该方法的实例包括溶剂挥发方法、热固化方法、紫外线固化方法和固化剂共混方法。在这些方法中，溶剂挥发方法和热固化方法是优选的。

[溶剂挥发方法]

溶剂挥发方法为使用支持体材料(其至少包含：用于将树脂粒子彼此结合的粘着剂组分；和溶剂)并使支持体材料的一部分(例如，溶剂)挥发以使支持体材料凝固的方法。换言之，在溶剂挥发方法中，由第二排出单元排出的支持体材料通过部分支持体材料的挥发而凝固，以形成支持体部分。

用于使支持体材料的溶剂挥发的方法没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。所述方法的实例包括通过例如由能量施加单元施加能量或预热树脂粒子而加热支持体材料。通过这种方式，溶剂挥发方法可使用例如能量施加单元使支持体材料凝固而不使用使支持体材料凝固的专用单元。这使得可防止使三维物体制造设备的结构复杂化。

溶剂挥发方法中的支持体材料包含用于将树脂粒子彼此结合的粘着剂组分和溶剂，优选地包含能量吸收剂，并按需进一步包含其它组分。

粘着剂组分没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。粘着剂组分的实例包括可溶性聚合物组分、含水胶体和无机溶质。可溶性聚合物组分的实例包括水溶性聚合物组分(水溶性聚合物)和油溶性聚合物组分(油溶性聚合物)。

溶剂没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择，只要粘着剂组分可在溶剂中溶解或分散。溶剂的实例包括水和有机溶剂。

能量吸收剂没有特别限制并可适当地选择，只要能量吸收剂可吸收由能量施加单元施加到粒子层的能量。能量吸收剂的实例包括黑色颜料例如炭黑。在溶剂挥发方法中在支持体材料中包含黑色颜料的情况下，当能量施加单元向粒子层施加能量时，支持体材料吸收能量并产生热。这促使溶剂挥发并便于支持体材料凝固。

优选的是，在溶剂挥发方法中，支持体材料中的能量吸收剂的含量为这样的含量：当能量施加单元向粒子层施加能量时，支持体区域中树脂粒子的温度不会超过树脂粒子的熔点。设定这样的含量使得可防止由于支持体区域中树脂粒子的熔合引起的支持体部分的可除去性的劣化。

溶剂挥发方法中支持体材料的其它组分没有特别限制并且可取决于预期意图适当地选择。其它组分的实例包括着色剂、分散稳定剂、界面活化剂、渗透增强剂、保湿剂、杀菌剂、防腐剂、抗氧化剂、ph调节剂、增稠剂、填料、反絮凝剂和消泡剂。

因此，溶剂挥发方法中的支持体材料不需要必不可少地包含反应性化合物。因此，支持体材料在储存稳定性方面和在当排出单元排出支持体材料时的排出稳定性方面是优异的。

优选的是，溶剂挥发方法中支持体材料的粘着剂组分的熔点和软化点的至少任一个高于树脂粒子的预热温度。这使得可防止凝固的支持体材料因由树脂粒子施加的热而被熔融或软化，使得可改善支持体部分的强度并改善支持体部分支持成型体部分的能力。

软化点指的是一些物质例如树脂在响应于温度升高而开始软化和变形时的温度。典型地，将物质随该物质的温度升高而完全变为液体时的温度称为熔点。然而，一些物质例如树脂逐渐地软化达到熔融态而未表现出明显的熔点，并且难以确定这样的物质的清楚的状态改变。因此，为了区别于熔点，可使用术语“软化点”。

支持体材料中粘着剂组分的软化点可为根据例如vicat软化温度a50方法(jisk7206：1999)测量的值。

另外，如下是优选的：溶剂挥发方法中支持体材料的溶剂的沸点低于树脂粒子的预热温度。这使得当已经预热树脂粒子时通过由树脂粒子施加的热可使由第二排出单元排出的支持体材料的溶剂挥发。这便于支持体材料凝固并且树脂粒子彼此结合以形成支持体部分。当可在短时间内容易地形成支持体部分时，可改善三维物体制造设备的生产率。

此外，如下是优选的：溶剂挥发方法中的支持体材料满足上述两个条件，即粘着剂组分的熔点和软化点的至少任一个高于树脂粒子的预热温度并且溶剂的沸点低于树脂粒子的预热温度。这使得可改善支持体部分支持成型体部分的能力，并且同时在短时间内容易地形成支持体部分并改善三维物体制造设备的生产率。

[热固化方法]

热固化方法为使用至少包含反应性化合物和固化剂的支持体材料，以及加热支持体材料以使固化剂活化并容许反应性化合物经历聚合反应而使支持体材料凝固的方法。换言之，在热固化方法中，在响应于被加热时，由第二排出单元排出的支持体材料经历聚合反应并固化，从而形成支持体部分。

用于加热支持体材料以经历固化反应的方法没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。该方法的实例包括通过例如由能量施加单元施加能量来加热支持体材料。通过这种方式，热固化方法可使用例如能量施加单元使支持体材料凝固而不使用使支持体材料凝固的专用单元。这使得可防止使三维物体制造设备的结构复杂化。进一步地，热固化方法可更好地改善支持体部分支持成型体部分的能力，因为支持体材料在固化时的体积变化小而实现支持体部分的更高强度。

热固化方法中的支持体材料至少包含反应性化合物和固化剂，并按需进一步包含其它组分。

反应性化合物没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。反应性化合物的实例包括聚合性化合物。聚合性化合物的实例包括包含至少一个烯属不饱和双键的化合物。烯属不饱和的聚合性化合物具有单官能的聚合性化合物或多官能的聚合性化合物、或这些化合物的混合物的化学形式。

作为聚合性化合物，单官能的聚合性化合物是优选的。单官能的聚合性化合物的实例包括不饱和羧酸与多元醇化合物的酯、不饱和羧酸与胺化合物的酰胺、和丙烯酰基吗啉。即，如下是优选的：热固化方法中的支持体材料包含单官能的聚合性化合物。在该情形中，支持体材料将不经历交联并且支持体部分将具有高的在液体中的溶解度，使得可改善支持体部分的可除去性。

优选的是，支持体部分的热分解开始温度高于树脂粒子的外推熔融结束温度。这可防止支持体部分因由树脂粒子施加的热而分解，使得可抑制支持体部分在物体形成期间的强度劣化并维持支持体部分支持成型体部分的能力。

热分解开始温度意指，物质例如树脂响应于温度升高而开始分解时的温度。热分解开始温度可为根据例如塑料的热重分析测试方法(testingmethodsofplasticsbythermogravimetry)(jisk7120)测量的值。当热分解为阶梯式质量减少时，将最早的(primary)开始温度视为热分解开始温度。

外推熔融结束温度意指，物质例如树脂的熔融结束时的温度。外推熔融结束温度可为根据例如塑料转变温度测试方法(jisk7121)测量的值。

优选的是，支持体部分的热分解开始温度高于380℃。在该情形中，可更适宜地使用具有高熔点的树脂粒子例如超级工程塑料。例如，作为超级工程塑料的一种实例的peek(可获自victrex，150pf)的外推熔融结束温度为350℃。

在本公开中，包含丙烯酰基吗啉的支持体材料可改善通过支持体材料的凝固形成的支持体部分的可除去性。

固化剂没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。固化剂的实例包括偶氮化合物和有机过氧化物。

热固化方法中支持体材料的其它组分没有特别限制并且可取决于预期意图适当地选择。其它组分的实例包括稀释剂、阻聚剂、链转移剂、着色剂、分散稳定剂、界面活化剂、渗透增强剂、保湿剂、杀菌剂、防腐剂、抗氧化剂、ph调节剂、增稠剂、填料、反絮凝剂和消泡剂。

下面给出热固化方法中支持体材料的一种具体的实例组成。热固化方法中的支持体材料不限于下面给出的支持体材料。下面给出的实例支持体材料在凝固后可溶解在水中(具有水溶性)。因此，通过将支持体部分浸渍在水中，可容易地除去通过支持体材料的凝固形成的支持体部分。通过下面给出的实例支持体材料的凝固而形成的支持体部分具有392℃的热分解开始温度。

-丙烯酰基吗啉(可获自tokyochemicalindustryco.,ltd.)：97质量份

-叔丁基过氧化单碳酸-2-乙基己基酯(可获自nofcorporation)：2质量份

-byk-uv3530(可获自bykadditives&instruments)：1质量份

紫外线固化方法为使用当用紫外线照射时可固化的支持体材料，和通过紫外线照射单元用紫外线照射支持体区域以使支持体材料固化和凝固的方法。

固化剂共混方法为将可使支持体材料固化的固化剂排出到支持体区域以使支持体材料固化和凝固的方法。

[支持体部分的可除去性]

典型地，将通过支持体材料的凝固以使树脂粒子彼此结合而形成的支持体部分在完成三维物体的形成之后从构成三维物体的成型体部分除去。因此，优选的是，支持体部分具有在完成三维物体的形成之后使支持体部分可容易地从成型体部分除去的物理性质。

用于除去支持体部分的方法没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。该方法的实例包括通过例如吹气将粘附到三维物体周围的多余粒子吹掉，并随后将三维物体以具有支持体部分的状态浸渍在选择性溶解支持体部分的液体中的方法；以及将支持体部分浸渍在选择性溶胀支持体部分液体中以降低支持体部分的机械强度并使支持体层脱模(脱落)或毁坏的方法。

在上述方法中，将三维物体以具有支持体部分的状态浸渍在选择性溶解支持体部分的液体中的方法是优选的。换言之，如下是优选的：通过浸渍在不溶解树脂粒子的液体中，将通过支持体材料的凝固形成的支持体部分除去。这使得可在短时间内容易地除去支持体部分，并改善制造三维物体时的生产率。

当通过浸渍在不溶解树脂粒子的液体中除去支持体部分时，可通过加热液体或通过施加超声振动更容易地除去支持体部分。

当通过将三维物体以具有支持体部分的状态浸渍在选择性溶解支持体部分的液体中而除去支持体部分时，如下是优选的：支持体材料为在凝固时在不溶解树脂粒子的液体中可溶的材料。这使得可在短时间内容易地除去支持体部分并改善制造三维物体时的生产率。

选择性溶解支持体部分的液体没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。该液体的实例包括水和有机溶剂。就例如安全性、成本和环境影响而言，水是优选的。

当使用水作为选择性溶解支持体部分的液体时，如下是优选的：支持体材料包含水溶性粘着剂组分。水溶性粘着剂组分没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。水溶性粘着剂组分的实例包括聚合性化合物，例如丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯醇、亚乙基亚胺、环氧乙烷、n-乙烯基-2-吡咯烷酮和丙烯酰基吗啉，或这些聚合性化合物的混合物和聚合物。

就获得具有优异的表面性质并具有很少翘曲的三维物体而言，优选的是，支持体区域具有1.0mpa或更大的弯曲强度，并且在从将支持体区域在25℃完全浸渍在质量为支持体区域30倍的四氢呋喃或乙醇中时起12小时内，该支持体区域能溶解和除去。

支持体区域的弯曲强度为1.0mpa或更大、优选地5mpa或更大、更优选为10mpa或更大、和还更优选为30mpa或更大。弯曲强度的上限没有特别限制，可取决于预期意图适当地选择，并且优选为110mpa或更小。

支持体区域的弯曲强度可通过例如如下而获得：将支持体材料以在支持体材料和树脂粒子之间的预定比率倒入具有根据iso178的形状的成型模具中，随后将所得物加热到高于或等于溶剂的沸点以使溶剂挥发，和随后实施根据iso178的弯曲测试和强度测试。

优选的是，在从将支持体区域在25℃完全浸渍在质量为支持体区域30倍的四氢呋喃或乙醇中时起12小时内，该支持体区域能溶解和除去，并且在150℃加热4小时之后，在从将支持体区域在25℃完全浸渍在质量为支持体区域30倍的四氢呋喃或乙醇中时起12小时内，该支持体区域能溶解和除去。

尚未发现现有的支持体材料在暴露于如上所述的这样的高温一些小时之后仍能溶于有机溶剂中。如本文中使用的成型材料没有特别限制，但是当用于制造本公开的三维物体的树脂组合物用作支持三维物体的成型体部分的支持体材料时，支持体材料具有高的可除去性并且可提供优异的物体形成效率。

需要支持体材料在作为有机溶剂的四氢呋喃(thf)中是可溶的。有机溶剂的其它实例包括乙酸乙酯、甲苯、苯乙烯、二甲苯、丙酮、乙腈、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、二甲亚砜(dmso)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、一缩二乙二醇单醚、二缩三乙二醇单醚、丙二醇单甲醚乙酸酯(pgmea)、丙二醇单甲醚(pgme)、乙酸乙烯酯、三乙酸甘油酯、甲乙酮(mek)、甲基异丁基酮(mibk)、己烷、环己烷、二氯甲烷、氯仿、吡啶、留兰香油、香芹酮、柠檬烯、二苄醚、甲酚、苯酚、碳酸1,2-亚丙酯、二甲醚和二甲基硅氧烷。就安全性而言，支持体材料还优选地在这些有机溶剂中的thf、甲苯、丙酮、dmf、dmso、pgmea、pgme、mek、己烷、留兰香油、香芹酮、柠檬烯和二甲醚中是可溶的，并且支持体材料更优选地还在丙酮、环己烷和留兰香油中是可溶的。在本公开中，因为成型材料可在不使用强碱性材料的情况下容易地除去，所以可避免在使用强碱性材料中涉及的危险。而且，如上所述的有机溶剂常常不是环境污染的因素。

<能量施加单元和能量施加步骤>

能量施加单元为配置成将能量施加到成型体区域的单元。例如，能量施加单元配置成将能量施加到成型体区域以使成型体区域中的树脂粒子彼此熔合并使成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子熔合。

能量施加步骤为将能量施加到成型体区域以使成型体区域中的树脂粒子彼此熔合并使成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子熔合的步骤。

能量施加单元没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择，只要能量施加可通过施加能量加热粒子层。能量施加单元的实例包括配置成发射光的光照射单元、配置成发射微波的微波照射单元、和配置成发射电子束的电子束照射单元。

例如，能量施加单元配置成将能量施加到粒子层中的成型体区域并加热成型体区域，以使成型体区域中的树脂粒子彼此熔合并形成构成三维物体的一部分的成型体部分。进一步地，能量施加单元配置成将能量施加到粒子层中的成型体区域和支持体区域之间的边界周围并加热该边界，以使成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中的树脂粒子熔合。

优选的是，能量施加单元配置成将能量施加到粒子层中的支持体区域并加热支持体区域。这促使支持体区域中支持体材料的凝固并在短时间内形成支持体部分，使得可改善三维物体制造设备的生产率。

在以上提到的能量施加单元中，光照射单元是优选的。当能量施加单元为光照射单元并且成型体材料可通过吸收光产生热时，可在短时间内高效地形成三维物体，使得可改善三维物体制造设备的生产率。

光照射单元没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。光照射单元的实例包括卤素灯、激光照射单元、led照射单元和氙灯。

可用作光照射单元的卤素灯的市售产品的具体实例包括可获自ushioinc.的线型卤素光源3w/mm(具有3,000k的色温和0.04w/mm²的能量密度)、和可获自ushioinc.的线型卤素光源3w/mm(具有3,300k的色温和0.04w/mm²的能量密度)。

优选的是，能量施加单元一并进行成型体区域中的树脂粒子的彼此熔合和成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子的熔合。换言之，如下是优选的：能量施加单元通过一次扫描(在一次行进中)进行成型体部分的形成和成型体部分与支持体部分的熔合。这使得可在短时间内高效地形成三维物体，使得可改善三维物体制造设备的生产率。

三维物体制造设备中能量施加单元的数量没有特别限制并可取决于预期意图适当地选择。

当三维物体制造设备包括多个光照射单元作为能量施加单元时，通过发射能量不同的光射线进行成型体区域中的树脂粒子的彼此熔合和成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子的熔合是优选的。这使得可选择适于成型体区域中的树脂粒子的彼此熔合和适于成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子的熔合的适合能量，使得可更好地改善支持体部分支持成型体部分的能力。

进一步地，当三维物体制造设备包括多个光照射单元时，如下是优选的：通过发射波长比用于使成型体区域中的树脂粒子彼此熔合而发射的光的波长短的光，进行成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子的熔合。

在该情形中，即使当例如支持体区域以接触成型体区域的下侧(下表面)的方式形成时，也可借助具有短波长的高透射光可更可靠地加热和熔合位于成型体区域和支持体区域之间的边界处的树脂粒子。因此，通过发射波长比用于使成型体区域中的树脂粒子彼此熔合而发射的光的波长短的光进行成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子的熔合，可更好地改善支持体部分支持成型体部分的能力。

在该情形中，可使用可获自ushioinc.的线型卤素光源3w/mm(具有3,000k的色温和0.04w/mm²的能量密度)作为用于使成型体区域中的树脂粒子彼此熔合的光照射单元。可使用可获自ushioinc.的线型卤素光源3w/mm(具有3,300k的色温和0.04w/mm²的能量密度)作为用于使成型体区域中的树脂粒子与支持体材料中的树脂粒子熔合的光照射单元。

优选的是，成型体区域在加热期间的温度高于或等于树脂粒子的外推熔融结束温度且低于支持体部分的热分解开始温度。这可防止支持体部分因由树脂粒子施加的热而分解，使得可抑制支持体部分在物体形成期间的强度劣化并维持支持体部分支持成型体部分的能力。

在加热期间将成型体区域设定在高于或等于树脂粒子的外推熔融结束温度的温度更好地确保树脂的熔融。进一步地，在加热期间将成型体区域设定在低于支持体部分的热分解开始温度的温度可防止支持体部分的热分解并抑制支持体部分的强度劣化，使得可防止成型体部分从支持体部分脱离并防止不能抑制伴随支持体的部分变形的成型体部分的变形。

成型体区域在加热期间的温度可基于例如粒子层(粉末层)的预热温度和能量的施加条件而调节。能量施加条件的实例包括光源的输出功率和能量的施加时间。

<其它单元>

其它单元没有特别限制并且可取决于预期意图适当地选择。其它单元的实例包括配置成抑制排出单元中发生排出故障的维护单元、和配置成控制三维物体制造设备的控制模块。

本公开的三维物体制造设备通过重复地操作至少层形成单元、第一排出单元、第二排出单元和能量施加单元可制造(形成)三维物体。同样地，本公开的三维物体制造方法通过重复地进行至少层形成步骤、成型体区域形成步骤、支持体区域形成步骤和能量施加步骤可制造(形成)三维物体。

将参照图23描述成型体区域(成型体部分)和支持体区域(支持体部分)之间的界面状态。

图23为成型体部分和支持体部分之间的界面的横截面图像。图像捕获用样品通过将用本公开的三维物体制造设备制成的样品包埋(嵌入)在环氧树脂中并将该样品用玻璃刀切片而制成。使用数字显微镜vhx-2000(可获自keyencecorporation)捕获图23的电子显微图像。

在图23中所示的电子显微图像中，由参考数字301标注的区域为成型体部分中的树脂粒子。可见，树脂粒子已经熔融而使晶界消失并且彼此已经熔合。

由参考数字302标注的区域为在用于横截面观察的包埋处理中填充到成型体部分中的空隙中的环氧树脂。

由参考数字303标注的区域为成型体部分和支持体部分之间的界面。可见，成型体部分和支持体部分中的树脂粒子已经熔融而使晶界消失并且彼此已经熔合。

由参考数字304标注的区域为支持体部分中的树脂粒子。观察到晶界，并且可看到树脂粒子彼此已经结合。

由参考数字305标注的区域为其中支持体材料已经凝固的区域。

因此，本公开的三维物体制造设备将成型体部分和支持体部分彼此熔合，并且通过支持体部分的支持能力可抑制成型体部分的变形并改善三维物体的物体形成精度。

<用于制造三维物体的材料组>

本公开的用于制造三维物体的材料组可适宜地在本公开的三维物体制造设备和本公开的三维物体制造方法中使用。

即，本公开的用于制造三维物体的材料组为在本公开的三维物体制造设备中或在本公开的三维物体制造方法中使用的用于制造三维物体的材料组，并且其包括支持体材料和树脂粒子。通过支持体材料的凝固形成的支持体部分的热分解开始温度高于树脂粒子的外推熔融结束温度(支持体部分的热分解开始温度高于树脂粒子的外推熔融结束温度)。

这可防止支持体部分因由树脂粒子施加的热而分解，使得可抑制支持体部分在物体形成期间的强度劣化并维持支持体部分支持成型体部分的能力。

下面将描述本公开的实施方式。不应将本公开解释为限于这些实施方式。

例如，构成部件的数量、位置和形状不限于如实施方式中说明的，而是可为对于实践本公开适合的任何数量、位置和形状。

图10为根据一种实施方式的本公开的三维物体制造设备的示意性平面图。图11为根据一种实施方式的本公开的三维物体制造设备的示意性侧视图。图12为说明根据一种实施方式的本公开的三维物体制造设备的物体形成模块的示意性侧视图。

图10至图12中所示的本公开的三维物体制造设备的一种实施方式包括物体形成模块1、排出单元5和光照射单元80，在物体形成模块1中形成物体形成层(成型体部分)30，其为通过树脂粒子的熔合形成的层状物，排出单元5充当配置成将成型体材料排出到粒子层31(以层形式密铺在物体形成模块1中)的第一排出单元和配置成将支持体材料排出到粒子层31的第二排出单元2，光照射单元80充当配置成用光81照射粒子层31的能量施加单元。成型体材料和支持体材料可统称为“物体形成液体10”。

物体形成模块1包括例如粒子槽11和作为旋转体的整平辊12，其为层形成单元(整平部件或再涂器)的一种实例。整平部件可为例如板状部件(刮板)以代替旋转体。

粒子槽11包括配置成供应树脂粒子20的供应槽21，和其中将物体形成层30层叠以形成三维物体的物体形成槽22。在物体形成之前，将树脂粒子20供应到供应槽21中。供应槽21的底部作为供应平台23在竖直方向(高度方向)上是上下可升降的。同样地，物体形成槽22的底部作为物体形成平台24在竖直方向(高度方向)上是上下可升降的。作为层叠的物体形成层30的三维物体形成在物体形成平台24上面。

借助马达将供应平台23和物体形成平台24在箭头z的方向(高度方向)上下升降。

整平辊12配置成将已经供应到供应槽21的供应平台23上的粒子20供应到物体形成槽22并且作为整平部件将粒子20弄平和整平以形成粒子层31。

整平辊12相对于物体形成平台24的台面(台面：树脂粒子20放置在其上面的表面)在箭头y的方向上沿着台面往复式地布置，并且借助往复式机构进行移动。借助马达26驱动整平辊12旋转。

排出单元5包括配置成将物体形成液体10排出到物体形成平台24上面的粒子层31的液体排出单元50。

液体排出单元50包括滑架51以及安装在滑架51上的两个(可为一个或三个或更多个)液体排出头(其在下文中简称为“头”)52a和52b。

滑架51可移动地保持在导引部件54和55上。导引部件54和55可升降地保持在两侧的侧面板70和70上。

滑架51借助下述的x方向扫描马达550经由由滑轮和皮带形成的主扫描移动机构在主扫描方向上往复运动，该主扫描方向为箭头x的方向(其在下文中简称为“x方向”，同样适用于y和z)。

两个头52a和52b(在下文中当两个头彼此不区分时被称为“头52”)各自具有多根喷嘴线路，在多根喷嘴线路的每一根中布置液体通过其排出的多个喷嘴。头52的喷嘴线路配置成排出物体形成液体10。例如，头52a可配置成排出成型体材料，并且头52b可配置成排出支持体材料。在该情形中，头52a为第一排出头的一种实例，并且头52b为第二排出头的一种实例。

头52可配置成排出颜色为例如青色、品红色、黄色和黑色的物体形成液体。头52不限于该实施方式。

分别容纳这些物体形成液体的多个槽62安装在槽担载模块56上，并且通过例如供应管将物体形成液体10供应到头52a和52b中。

配置成维护和修复液体排出单元50的头52的维护机构61布置在x方向上的一侧处。

维护机构61包括帽62和擦拭器63。维护机构61配置成使帽62与头52的喷嘴表面(其中形成有喷嘴的表面)密接触并吸取物体形成液体10通过喷嘴以除掉堵塞喷嘴的粒子或已经增稠的物体形成液体。维护机构61还配置成用擦拭器63擦拭喷嘴表面以在喷嘴中形成弯液面(该喷嘴内部处于负压)。当不排出物体形成液体10时，维护机构61用帽62盖住头的喷嘴表面以防止树脂粒子20混入到喷嘴中或物体形成液体10的干燥。

排出单元5包括布置在基体部件7上面的可移动地保持在导引部件71上的滑动单元72，并且整个排出单元5在垂直于x方向的y方向(副扫描方向)上可往复运动。整个排出单元5借助下述的包括马达的扫描机构552在y方向上往复运动。

液体排出单元50布置成与导引部件54和55一起在箭头z的方向上可上下升降。液体排出单元50借助下述的包括马达的升降机构551在z方向上上下升降。

光照射单元80配置成扫描将物体形成液体10从头52排出至其的区域，同时将光81发射至该区域。在设置在滑架51中的情况下，光照射单元80可与头52一起被驱动，但是如果提供单独的驱动源，则也可在x方向上单独地驱动光照射单元80。

光照射单元80可设置在头52的右手和左手侧两者上或可设置在任一侧上。

下面将详细地描述物体形成模块1。

粒子槽11包括供应槽21、物体形成槽22和多余粒子接收槽25，它们是带有敞口顶部的具有箱式形状的槽。供应平台23和物体形成平台24分别在供应槽21和物体形成槽22中可上下升降地布置。

供应平台23的侧表面布置成与供应槽21的内表面接触。物体形成平台24侧表面布置成与物体形成槽22的内表面接触。供应平台23和物体形成平台24的上表面保持水平。

整平辊12将树脂粒子20从供应槽21转移和供应至物体形成槽22，并且将表面弄平和整平以形成粒子层31，其为以具有预定厚度的层状态的粒子群。

整平辊12为比物体形成槽22和供应槽21内部尺寸(内部尺寸：供应或填充有树脂粒子20的部分的宽度)长的棒状部件，并且借助往复式机构在y方向(副扫描方向)上沿着台面往复运动。

整平辊12配置成以在借助马达26旋转着的同时经过供应槽21和物体形成槽22上方的方式在供应槽21的外部水平地移动。通过这种方式，将树脂粒子20转移和供应到物体形成槽22，并且整平辊12在经过物体形成槽22上方的同时整平粒子20，以形成粒子层31。

如图12中所示，提供粒子除去板13，其为配置成与整平辊12圆周表面接触以除去粘附到整平辊12的树脂粒子20的粒子除去部件。

粒子除去板13配置成在与整平辊12圆周表面接触的状态下与整平辊12一起移动。当整平辊12在旋转方向上旋转以进行整平时，可在反方向或正方向上布置粒子除去板13。

在本实施方式中，物体形成模块1的粒子槽11包括三个槽，也就是供应槽21、物体形成槽22和多余粒子接收槽25。然而，可将粒子从粒子供应装置供应到物体形成槽22并借助整平单元整平粒子，而不设置供应槽21。

接着，将参照图13大体地描述三维物体制造设备601的控制模块。

充当控制单元的控制模块500包括主控制模块500a，其包括：配置成控制整个三维物体制造设备的cpu501；配置成储存包括使cpu501对三维物体形成操作进行控制(包括与本公开相关的控制)的程序在内的程序、和其它固定数据的rom502；和配置成临时储存例如物体形成数据的ram503。

控制模块500包括配置成甚至当切断通向设备的电源时也保留数据的非易失性存储器(nvram)504。控制模块500包括配置成进行用于对图像数据进行各种信号处理的图像处理并且处理用于控制整个设备的输入/输出信号的asic505。

控制模块500包括配置成发送并接受数据和信号且用于接收来自外部物体形成数据产生设备600的物体形成数据的i/f506。物体形成数据产生设备600为配置成产生如下物体形成数据的设备：按照物体形成层切分的表示最终物体的切分数据(切片数据)。物体形成数据产生设备600可通过信息处理设备例如个人计算机实现。

控制模块500包括配置成接收来自各种感测器的感测信号的i/o507。

控制模块500包括配置成控制液体排出单元50的头52的驱动的头驱动控制模块508。

控制模块500还包括配置成驱动构成x方向扫描机构550的马达(其配置成使液体排出单元50的滑架51在x方向(主扫描方向)上移动)的马达驱动单元510、和配置成驱动构成y方向扫描机构552的马达(其配置成使液体排出单元5在y方向(副扫描方向)上移动)的马达驱动单元512。

控制模块500包括马达驱动单元511，其配置成驱动构成z方向升降机构551的马达(其配置成使液体排出单元50的滑架51在z方向上上下移动(升降))。在箭头z的方向上上下升降中，整个排出单元5可上下升降。

控制模块500包括配置成驱动马达(其配置成使供应平台23上下升降)的马达驱动单元、和配置成驱动马达28(其配置成使物体形成平台24上下升降)的马达驱动单元514。

控制模块500包括配置成驱动用于往复式机构的马达553(其配置成使整平辊12移动)的马达驱动单元515、和配置成驱动马达26(其配置成驱动整平辊12的旋转)的马达驱动单元516。

控制模块500包括配置成驱动粒子供应装置的供应系统驱动单元、和配置成驱动用于液体排出单元50的维护机构61的维护驱动单元518，该粒子供应装置配置成将粒子20供应到供应槽21。

将例如配置成检测作为设备环境条件的温度和湿度的温度/湿度感测器560的感测信号以及其它感测器的感测信号输入到控制模块500的i/o507。

用于输入和显示设备的所需信息的操作面板522连接到控制模块500。

接着，将参照图14a至图14f描述三维物体制造(形成)流程。图14a至图14f为说明形成三维物体的一种实例流程的示例图。

该描述将从在物体形成槽22的物体形成平台24上面已经形成第一物体形成层30的状态开始。

当在物体形成层30上面形成下一个物体形成层30时，供应槽21的供应平台23在z1方向上上升并且物体形成槽22的物体形成平台24在z2方向上下降，如图14a中所示。

物体形成平台24下降的距离被设定成使得物体形成槽22的上表面(粒子层的表面)和整平辊12的下侧(下部切线部分)之间的间距为δt。间距δt对应于接下来将形成的粒子层31的厚度。间距δt优选地为约几十微米到100微米。

接着，如图14b中所示，整平辊12在正方向(箭头方向)上旋转的同时在y2方向(朝向物体形成槽22)上移动，以将位于供应槽21的上表面水平上方的树脂粒子20转移和供应到物体形成槽22(粒子的供应)。

然后，如图14c中所示，整平辊12与物体形成槽22的物体形成平台24的台面平行地移动，以如图14d中所示，在物体形成平台24上面的物体形成层30上面形成具有预定厚度δt的粒子层31(整平)。在形成粒子层31之后，使整平辊12在y1方向上移动以使其返回到初始位置，如图14d中所示。

整平辊12配置成能够在距物体形成槽22和供应槽21的上表面水平保持恒定距离的情况下移动。通过具有在保持恒定距离的情况下移动的能力，整平辊12可在将树脂粒子20输送到物体形成槽22的顶部的同时，在物体形成槽22上面或在已经形成的物体形成层30上面形成具有均匀厚度δt的粒子层31。

随后，如图14e中所示，将物体形成液体10的液滴从液体排出单元50的头52排出到物体形成槽22中的期望位置，以形成成型体区域和支持体区域的至少任一个。然后，如图14f中所示，光照射单元80在发射光81的同时在物体形成槽22上面扫描，以加热粒子层31并使树脂粒子彼此熔合，从而形成成型体部分(物体形成层)30和支持体部分的至少任一个。

接着，将上述的通过供应树脂粒子并整平形成粒子层31的步骤、将物体形成液体从头52排出的步骤、和通过光照射单元80的能量施加步骤重复进行，以形成新的物体形成层30。这里，新的物体形成层30和下面的物体形成层30成为一体并构成三维物体的一部分。

之后，将通过供应树脂粒子并整平形成粒子层31的步骤、将物体形成液体从头52排出的步骤、和通过光照射单元80的加热重复进行所需次数，以产生三维物体(立体物体)。

图15为说明当形成支持体区域时的一种实例流程的图。

首先，如图15的左手侧处所示，整平辊12在旋转的同时在箭头y2的方向上移动，以形成包含树脂粒子20的粒子层31。接着，如图15的中央处所示，头52将支持体材料(支持体墨或支持体液体组合物)10s排出到粒子层31，以形成支持体区域201。然后，如图15的右手侧处所示，所形成的支持体区域中的支持体材料10s通过例如来自预热的树脂粒子20的热而凝固，从而变成凝固的支持体材料202。树脂粒子20通过凝固的支持体材料202彼此结合，从而变成支持体部分200。

图16为说明成型体区域和当形成成型体部分时的一种实例流程的图。

首先，如图16的左手侧所示，在旋转的同时，整平辊12在箭头y2的方向上移动到其中存在有通过图15中所示的操作形成的支持体区域200的粒子层31的顶部，以形成新的粒子层31。接着，如图16中央处所示，头52将成型体材料(成型体墨或成型体液体组合物)10m排出到粒子层31，以形成成型体区域101。

然后，如图16的右手侧所示，当通过由光照射单元80发射的光81加热时，所形成的成型体区域101中的树脂粒子20通过例如由成型体材料10m吸收光81并产生热而彼此熔合以变成成型体部分(物体形成层)30。这里，成型体区域101的部分中的树脂粒子20和支持体区域201(支持体部分200)的部分中的树脂粒子20也通过由光照射单元80发射的光81被加热并彼此熔合。

将图16中所示的步骤重复进行预定次数，以层叠成型体部分30并产生三维物体。

当在例如制造图9中所示的长方形-平行六面体三维物体时，在一个粒子层中形成通过第一排出单元形成的成型体区域和通过第二排出单元形成的支持体区域时，存在其中成型体部分30和支持体部分200彼此邻接的区域。在这样的情形中，如下是优选的：通过第一排出单元形成的成型体区域在通过第二排出单元形成的支持体区域之前形成。

例如，如图24中所示，当支持体部分200设置在成型体部分30的底面侧的端部处时，成型体部分30的竖直表面具有邻接(接触)支持体部分200的成型体部分表面30a和不邻接(不接触)支持体部分200的成型体部分表面30b。在该情形中，当在一个粒子层中形成成型体部分30和支持体部分200时，在成型体部分30和支持体部分200将彼此邻接的区域中，在通过第二排出单元形成支持体区域之前形成通过第一排出单元形成的成型体区域使得可抑制在邻接支持体部分200的成型体部分表面30a和不邻接支持体部分200的成型体部分表面30b之间的表面性质变化。

即，当在一个粒子层中形成成型体部分30和支持体部分200时，首先形成成型体部分30使得可抑制所形成的成型体部分30具有在如下情况下可发生的表面性质变化：如果将成型体材料排出到已经凝固的支持体材料附近而导致在位于支持体材料附近的成型体材料和位于其它位置的成型体材料之间的成型体材料渗透和热传递方面的变化。进一步地，当在一个粒子层中形成成型体部分30和支持体部分200时，首先形成成型体部分30使得可抑制例如在邻接支持体部分200的成型体部分表面30a和不邻接支持体部分200的成型体部分表面30b之间的台阶的形成。

图25为说明根据本公开的三维物体制造设备的成型体部分和支持体部分的另一种实例的示意性侧视图。

如图25中所示，当形成具有屋檐状部分(悬空部分)32的成型体部分30时，可推测，屋檐状部分32可变为薄板状形状并在形成期间可能变形。因此，如下是优选的：用支持体部分200支持屋檐状部分32，如图25中所示。而且，在图25中所示的实例中，成型体部分30的竖直表面具有邻接(接触)支持体部分200的的成型体部分表面30a和不邻接(不接触)支持体部分200的成型体部分表面30b。

因此，同样当形成具有图25中所示形状的成型体部分30时，如下是优选的：在通过第二排出单元形成支持体区域之前，形成通过第一排出单元形成的成型体区域。换言之，当在一个粒子层中形成成型体区域和支持体区域彼此邻接的区域时，如下是优选的：在通过第二排出单元形成支持体区域之前通过第一排出单元形成成型体区域。这使得可抑制在邻接支持体部分200的成型体部分表面30a和不邻接支持体部分200的成型体部分表面30b之间的表面性质的变化。

图26为说明当在一个粒子层中形成成型体区域和成型体部分时的一种实例流程的图。

在图26中所示的实例中，首先，整平辊12在旋转的同时在箭头y2的方向上移动，以形成包含树脂粒子20的粒子层31。当形成粒子层31时，将树脂粒子20加热成使得树脂粒子20的温度变为期望的预热温度。接着，头52将成型体材料(成型体墨或成型体液体组合物)10m排出到粒子层31，以形成成型体区域101。随后，头52将支持体材料(支持体墨或支持体液体组合物)10s排出到粒子层31，以形成支持体区域201。当使用热固化型支持体材料作为支持体材料10s时，支持体材料10s中的反应性化合物在响应于来自加热到期望的预热温度的热能时经历聚合反应，而使支持体材料凝固并将树脂粒子20彼此结合，以形成支持体部分200。

接着，光照射单元80用光81照射并加热所形成的成型体区域101中的树脂粒子20，并且例如，成型体材料10m吸收光81并产生热，以使树脂粒子20彼此熔合并形成成型体部分(物体形成层)30。这里，成型体区域101的部分中的树脂粒子20和支持体区域201(支持体部分200)的部分中的树脂粒子20也通过被由光照射单元80发射的光81加热而彼此熔合。

图27为说明三维物体制造设备的滑架的一种实例结构的示意性侧视图。

在图27中所示的实例中，滑架51安装有两个头52a和52b。头52a(第一排出单元的一种实例)配置成排出成型体材料10m，并且头52b(第二排出单元的一种实例)配置成排出支持体材料10s。例如，当滑架51在由箭头x2所指的方向上移动时，驱动头52a和52b依次地排出成型体材料10m和支持体材料10s。通过这种方式，成型体材料10m首先降落在粒子层31上，并且之后，支持体材料10s降落。这使得通过第一排出单元形成的成型体区域可在通过第二排出单元形成的支持体区域之前形成。

图28为说明三维物体制造设备的滑架的一种实例的示意性顶视图。

在图28中所示的实例中，滑架51具有在支持体材料排出头52b两侧上的成型体材料排出头52a1和52a2。在图28中所示的实例中，当滑架51在箭头x2的方向上移动时，使用头52a1排出成型体材料并且使用头52b排出支持体材料。另一方面，当滑架51在箭头x1的方向上移动时，使用头52a2排出成型体材料并且使用头52b排出支持体材料。这使得可在支持体材料之前排出成型体材料，而不管滑架在箭头x1和箭头x2的哪个方向上移动。

如上所述，当双向地操作滑架51时，在滑架51在箭头x1的方向上移动以排出成型体材料和支持体材料后，整平辊12将树脂粒子供应到物体形成槽22并将树脂粒子均匀地整平，同时滑架51在图28的右手侧处保持待命。随后，滑架51在箭头x2的方向上移动以排出成型体材料和支持体材料。

因为在图28中所示的实例中可双向地排出成型体材料和支持体材料，所以在一旦完成排出之后不需要将滑架返回到原位，使得可增加物体形成速度。

不同于图28中所示的实例，如图29中所示，滑架51可具有在成型体材料排出头52a两侧上的支持体材料排出头52b1和52b2。

在图29中所示的实例中，当滑架51在箭头x2的方向上移动时，使用头52a排出成型体材料并且使用头52b2排出支持体材料。另一方面，当滑架51在箭头x1的方向上移动时，使用头52a排出成型体材料并且使用头52b1排出支持体材料。这使得可在支持体材料之前排出成型体材料，而不管滑架在箭头x1和箭头x2的哪个方面上移动。

在图28和图29中所示的实例中，成型体材料排出头52a和支持体材料排出头52b安装在一个滑架上。本公开不限于该实例。换言之，在本公开中，第一排出单元和第二排出单元可一体地设置或可单独地设置。

例如，如图30中所示，成型体材料排出头52a和支持体材料排出头52b可安装在不同滑架51a和51b上。这使得可使头52a和头52b独立地移动，并且使得可容易地改变当在形成成型体区域之后直至形成支持体区域时将经过的时间。换言之，优选的是，分开地设置第一排出单元和第二排出单元并且使得第一排出单元和第二排出单元能够独立地移动。

当改变树脂粒子的材料和成型体材料的种类时，可存在如下情形：成型体材料渗透树脂粒子所耗费的时间和成型体材料熔融固化所耗费的时间变化。在图30中所示的实例中，即使当改变所述材料时，也可容易地设定对于各自材料适宜的条件。

图17为说明当从三维物体除去支持体部分时的一种实例流程的图。

首先，如图17的左手侧所示，将已经粘附到通过层叠成型体部分30获得的三维物体周围的树脂粒子20通过由例如吹风机产生的风90吹动并除去。接着，如图17的右手侧所示，将三维物体和支持体部分200浸渍在可溶解凝固的支持体材料202的液体91中，以将支持体部分200从三维物体除去，从而产生具有最终期望形状的三维物体。

图18为说明使用溶剂挥发方法形成的支持体部分的一种实例的图。

如图18中所示，在溶剂挥发方法中，支持体部分200通过使支持体材料10s的溶剂挥发而形成。因此，凝固的支持体材料202的体积小于排出的支持体材料10s的体积。因此，据认为，溶剂挥发方法导致如下状态：树脂粒子20已经涂覆有凝固的支持体材料202，如图18中所示。

如上所述，在溶剂挥发方法中，例如，排出的支持体材料10s通过例如树脂粒子20的预热或由光照射单元80施加的光81而被加热，以使溶剂挥发并凝固，从而形成支持体部分200。

图19为说明使用热固化方法形成的支持体部分的一种实例的图。

如图19中所示，在热固化方法中，容许支持体材料10s的反应性化合物经历聚合反应以形成支持体部分200。因此，成为凝固的支持体材料202的体积减少量比当使用溶剂挥发方法时小。因此，据认为，热固化方法导致如下状态：树脂粒子20之间的间隙已经填满凝固的支持体材料202，如图19中所示。

如上所述，在热固化方法中，例如，排出的支持体材料10s通过例如树脂粒子20的预热或由光照射单元80施加的光81而被加热，以使固化剂活化并容许反应性化合物经历聚合反应，从而形成支持体部分200。

图20为说明当使用多个光照射单元使树脂粒子熔合时的一种实例流程的图。

首先，如在图20的从左边数第一张截面图处所示，整平辊12在旋转的同时在箭头y2的方向上移动到其中存在有支持体部分200的粒子层31的顶部，以形成新的粒子层31，如图16的左手侧中那样。接着，如在图20的从左边数第二张截面图所示，头52将成型体材料(成型体墨)10m排出到粒子层31，以形成成型体区域101，如在图16中央处那样。

然后，如在图20的从左边数第三张截面图所示，通过由第一光照射单元80a发射的光81a加热所形成的成型体区域101中的树脂粒子20，并且成型体材料10m吸收光81并产生热，以使树脂粒子20彼此熔合而变成成型体部分(物体形成层)30。接着，如在图20的从左边数第四张截面图所示，通过由第二光照射单元80b发射的光81b加热成型体区域101的部分中的树脂粒子20和支持体区域201(支持体部分200)的部分中的树脂粒子20并使其彼此熔合。

对于由第一光照射单元80a发射的光81a和由第二光照射单元80b发射的光81b，由第二光照射单元80b发射的光81b具有在较短波长下的峰，如在图21中绘制的。通过该配置，甚至当支持体区域201在成型体区域101下方形成时，如图20中所示，也可借助具有短波长的高透射光将位于成型体区域101和支持体区域201(或支持体部分200)之间的边界处的树脂粒子更可靠地加热和熔合。

接着，将描述根据本公开的三维物体制造方法的物体形成操作的一种实例流程。

图22为说明实施物体形成操作的工艺的一种实例流程的流程图。这里，将根据图22中所示的流程图中由s标注的步骤描述实施物体形成操作的工艺的一种实例流程。

在步骤s101中，控制模块500读取从物体形成数据产生设备600接收的物体形成数据，并将流程移至s102。

在步骤s102中，控制模块500基于物体形成数据启动物体形成操作，借助驱动单元将各单元例如头52移动到初始位置，并且将流程移至s103。

在步骤s103中，控制模块500驱动整平辊12以形成包含树脂粒子20的粒子层31，并且将流程移至s104。

在步骤s104中，当基于物体形成数据确定头52的排出位置在成型体区域中时，控制模块500将流程移至s105。当确定头52的排出位置不在成型体区域中时，控制模块500将流程移至s106。

在步骤s105中，控制模块500控制头52以排出成型体材料10m，并且将流程移至s108。

在步骤s106中，当基于物体形成数据确定头52的排出位置在支持体区域中时，控制模块500将流程移至s107。当确定头52的排出位置不在支持体区域中时，控制模块500将流程移至s108。

在步骤s107中，控制模块500控制头52以排出支持体材料10s，并且将流程移至s108。

在步骤s108中，当确定所关注的粒子层31的排出操作已经完成时，控制模块500将流程移至s110。当确定所关注的粒子层31的排出操作尚未完成时，控制模块500将流程移至s109。

在步骤s109中，控制模块500移动头52的排出位置，并且将流程返回到s104。

在步骤s110中，控制模块500控制光照射单元80将光81发射至粒子层31以加热粒子层31。这里，粒子层31中成型体区域中的树脂粒子20彼此熔合，并且成型体区域中的树脂粒子20和支持体区域中的树脂粒子20也彼此熔合。

在步骤s111中，当确定基于物体形成数据的物体形成操作尚未完成时，控制模块500将流程返回到s103。当确定基于物体形成数据的物体形成操作已经完成时，控制模块500终止流程。

实施例

下面将通过实施例的方式描述本公开。不应该将本公开解释为限于这些实施例。

(实施例1)

使用如图10中所示的三维物体制造设备，将支持体区域以接触成型体区域的下侧(下表面)的方式形成，以在支持体部分上面形成一层成型体部分，从而形成物体1。在形成成型体部分时，通过热像照相机(可获自optrisgmbh,xi-80)测量在成型体区域的加热期间的成型体区域的温度。

使用peek(可获自victrexinc.，150pf)作为粒子层中包含的树脂粒子。

使用以下组合物作为支持体材料。通过支持体材料的凝固形成的支持体部分的热分解开始温度为392℃。

-丙烯酰基吗啉(可获自tokyochemicalindustryco.,ltd.)：97质量份

-叔丁基过氧化单碳酸-2-乙基己基酯(可获自nofcorporation)：2质量份

-byk-uv3530(可获自bykadditives&instruments)：1质量份

在实施例1中，粒子层的平均厚度为0.1mm。成型体区域和支持体区域在平面方向上的尺寸为1cm×1cm。使用黑色墨(可获自nazdarinktechnologies,lmopi11akk)作为成型体材料。

在实施例1中，粒子层的预热温度为160℃，并且使用输出功率为383w的卤素灯对粒子层加热3.6秒。成型体区域在加热期间达到的最大温度为380℃。

<观察>

通过数字显微镜(可获自keyencecorporation)观察以上述方式获得的物体1。结果，成型体区域中的树脂粒子已经熔融而形成成型体部分。成型体部分和支持体部分已经彼此熔合，并且成型体部分甚至在物体形成之后也未变形。

通过相同的方式，观察支持体部分的表面上的变黄。这里，如果情况是支持体部分的表面已经变黄，则可认为已经凝固的支持体材料已经热分解。

在实施例1中，支持体部分的表面尚未变黄。观察结果在表1中列出。

(实施例2)

除了如下之外以和实施例1中相同的方式形成物体2：与实施例1中不同的是，粒子层的预热温度为190℃，卤素灯的输出功率为340w，并且加热时间为5.0秒。成型体区域在加热期间达到的最大温度为385℃。

以和实施例1中相同的方式观察物体2。结果，成型体区域中的树脂粒子已经熔融而形成成型体部分。成型体部分和支持体部分已经彼此熔合并且成型体部分甚至在物体形成之后也未变形。支持体部分的表面尚未变黄。结果在表1中列出。

(实施例3)

除了如下之外以和实施例1中相同的方式形成物体3：与实施例1中不同的是，使用pa12(可获自eos，pa2200)作为树脂粒子，粒子层的预热温度为120℃，卤素灯的输出功率为745w，并且加热时间为0.7秒。成型体区域在加热期间达到的最大温度为322℃。

以和实施例1中相同的方式观察物体3。结果，成型体区域中的树脂粒子已经熔融而形成成型体部分。成型体部分和支持体部分已经彼此熔合并且成型体部分甚至在物体形成之后也未变形。支持体部分的表面尚未变黄。结果在表1中列出。

(实施例4)

除了如下之外以和实施例3中相同的方式形成物体4：与实施例3中不同的是，卤素灯的输出功率为373w。成型体区域在加热期间达到的最大温度为245℃。

以和实施例1中相同的方式观察物体4。结果，成型体区域中的树脂粒子已经熔融而形成成型体部分。成型体部分和支持体部分已经彼此熔合并且成型体部分甚至在物体形成之后也未变形。支持体部分的表面尚未变黄。结果在表1中列出。

(对比例1)

用于形成物体的操作除了如下之外以和实施例1中相同的方式进行：与实施例1中不同的是，卤素灯的输出功率为213w并且加热时间为8.0秒。成型体区域在加热期间达到的最大温度为280℃。

在对比例1中，成型体区域在加热期间达到的温度低于树脂粒子的外推熔融结束温度。因此，成型体区域中的树脂粒子未熔融(熔合)，无法形成成型体部分。因此，并未进行除了在支持体部分的表面上是否存在变黄之外的观察。结果在表1中列出。

(对比例2)

用于形成物体的操作除了如下之外以和实施例2中相同的方式进行：与实施例2中不同的是，卤素灯的输出功率为425w并且加热时间为2.0秒。成型体区域在加热期间达到的最大温度为380℃。

在对比例2中，尽管成型体区域在加热期间达到的温度高于树脂粒子的外推熔融结束温度，但是加热时间不足，并且树脂粒子未充分地熔融且不能彼此熔合，无法形成成型体部分。因此，并未进行除了在支持体部分的表面上是否存在变黄之外的观察。结果在表1中列出。

(对比例3)

用于形成物体的操作除了如下之外以和实施例3中相同的方式进行：与实施例3中不同的是，卤素灯的输出功率为298w。成型体区域在加热期间达到的最大温度为196℃。

在对比例3中，尽管成型体区域在加热期间达到的温度高于树脂粒子的外推熔融结束温度，但是加热时间不足，并且树脂粒子未充分熔融且不能彼此熔合，无法形成成型体部分。因此，并未进行除了在支持体部分的表面上是否存在变黄之外的观察。结果在表1中列出。

(对比例4)

用于形成物体的操作除了如下之外以和实施例3中相同的方式进行：与实施例3中不同的是，卤素灯的输出功率为260w。

在对比例4中，成型体区域在加热期间达到的温度低于树脂粒子的外推熔融结束温度。因此，成型体区域中的树脂粒子未熔融(熔合)，无法形成成型体部分。因此，并未进行除了在支持体部分的表面上是否存在变黄之外的观察。结果在表1中列出。

表1

如表1中呈现的，在作为本公开实施例的实施例1至4中可看到，成型体区域中的树脂粒子彼此熔合，并且成型体区域(成型体部分)中的树脂粒子和支持体区域(支持体部分)中接触成型体区域的树脂粒子彼此熔合，并且抑制成型体部分的变形。

如上所述，本公开的三维物体制造设备包括配置成形成包含树脂粒子的粒子层的层形成单元、配置成将能够吸收能量的成型体材料排出到粒子层以形成成型体区域的第一排出单元、配置成将支持体材料排出到粒子层以形成支持体区域的第二排出单元、和配置成向成型体区域施加能量的能量施加单元。通过向成型体区域施加能量，成型体区域中的树脂粒子彼此熔合并且成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子熔合。

相应地，本公开的三维物体制造设备可抑制通过加热树脂粒子形成的三维物体的变形并且改善三维物体的物体形成精度。

(合成实施例1)

<化合物1的合成>

将bpa(可获自aldrich，试剂等级)(345g)、dfbp(可获自aldrich，试剂等级)(330g)、碳酸钾(可获自tokyochemicalindustryco.,ltd.，试剂等级)(230g)和二甲亚砜(dmso)(3,000ml)加入到一起，在170℃加热2小时，并进一步在300℃加热3小时。随后，将dcbp(可获自aldrich，试剂等级)(3g)加入到所得物，并使所得物缓慢地冷却。

将获得的溶液在搅拌下加入冷甲醇中，以使聚合物沉淀。随后，将聚合物用水洗涤约三次并溶解在二氯甲烷(1,000ml)中。将获得的溶液再次加入冷甲醇中以进行再沉淀。将沉淀的聚合物在大气中干燥，并随后通过真空干燥机充分地干燥过夜，以获得作为聚合物(600g)的化合物1。

(合成实施例2)

<化合物2的合成>

将bpa(可获自aldrich，试剂等级)(345g)、dcbp(可获自aldrich，试剂等级)(320g)和碳酸钾(可获自tokyochemicalindustryco.,ltd.，试剂等级)(230g)加入5l四颈烧瓶中，并加入二甲亚砜(dmso)(3,000ml)。将所得物在170℃加热2小时(以蒸发溶剂)，并进一步在300℃加热(回流)3小时。随后，将dcbp(可获自aldrich，试剂等级)(3g)加入到所得物，并使所得物缓慢地冷却。

将获得的溶液在搅拌下加入冷甲醇中，以使聚合物沉淀。随后，将聚合物用水洗涤约三次并溶解在二氯甲烷(1,000ml)中。将获得的溶液再次加入冷甲醇中以进行再沉淀。将沉淀的聚合物在大气中干燥，并随后通过真空干燥机充分地干燥过夜，以获得作为聚合物(600g)的化合物2。

(合成实施例3)

<化合物3的合成>

将peek(可获自victrex，150xf)(115g)和二氯甲烷(1,000ml)加入2l四颈烧瓶中。随后，加入四氟乙酸(tfa，可获自aldrich，试剂等级)(400ml)。随后，加入丙烷二硫醇(80ml)，并将所得物在室温搅拌3天。随后，将获得的溶液在搅拌下加入冷甲醇中，以使聚合物沉淀。随后，将聚合物用水洗涤约三次并溶解在二氯甲烷(1,000ml)中。将获得的溶液再次加入冷甲醇中以进行再沉淀。将沉淀的聚合物在大气中干燥，并随后通过真空干燥机充分地干燥过夜，以获得作为聚合物(100g)的化合物3。

(合成实施例4)

<化合物4的合成>

-化合物f的合成-

向氟代苯(可获自wakopurechemicalindustries,ltd.，试剂等级)(231g)加入氯化铝(iii)(可获自kishidachemicalco.,ltd.，试剂等级)(1.6g)和1,2-环己烷二羰基二氯化物(可获自taizhoutaifengchemicalco.,ltd.)(253g)。在二氯甲烷(1,000ml)中，将所得物在室温搅拌24小时，并用柱子分离，以获得由以下结构式表示的化合物f(300g)(65％的产率)。

-化合物4的合成-

将bpa(可获自aldrich，试剂等级)(345g)、化合物f(300g)和碳酸钾(可获自tokyochemicalindustryco.,ltd.，试剂等级)(230g)加入5l四颈烧瓶中，并加入dmso(3,000ml)。将所得物在170℃加热2小时(以蒸发溶剂)，并随后进一步在300℃加热(回流)3小时。随后，向所得物加入dcbp(可获自aldrich，试剂等级)(3g)，并将所得物缓慢地冷却。将获得的样品溶液在搅拌下加入冷甲醇中，以使聚合物沉淀。随后，将聚合物用水洗涤约三次并溶解在二氯甲烷(1,000ml)中。将获得的溶液再次加入冷甲醇中以进行再沉淀。沉淀的聚合物在大气中干燥，并随后通过真空干燥机充分地干燥过夜，以获得作为聚合物(600g)的化合物4。

(树脂粒子制造实施例1)

-树脂粒子1的制造-

使用聚醚醚酮(peek)树脂(可获自victrex，151g)制成具有40微米直径的丝，然后将其拉伸，并通过改造的切割装置以45微米宽度进行切割，从而产生树脂粒子1。获得的树脂粒子1的通过下述方式测量的基于50％累积体积的粒子直径为60微米。

<基于50％累积体积的粒子直径>

使用粒度分布分析仪(仪器名称：microtracmt3300exii，可获自microtracbelcorporation)，基于各树脂粒子的粒子折射率，并在不使用溶剂的情况下根据干式(大气)方法测量基于50％累积体积的粒子直径。

聚醚醚酮(peek)的折射率设定为1.31。聚碳酸酯(pc)树脂的折射率设定为1.30。

(树脂粒子制造实施例2)

-树脂粒子2的制造-

除了如下之外以和树脂粒子制造实施例1中相同的方式制成树脂粒子2：与树脂粒子制造实施例1中不同的是，将丝的切割宽度调至15微米。

获得的树脂粒子2的通过和树脂粒子制造实施例1中相同的方式测量的基于50％累积体积的粒子直径为20微米。

(树脂粒子制造实施例3)

-树脂粒子3的制造-

除了如下之外以和树脂粒子制造实施例1中相同的方式制成树脂粒子3：与树脂粒子制造实施例1中不同的是，将丝直径调至75微米并且将切割宽度调至75微米。

获得的树脂粒子3的通过和树脂粒子制造实施例1中相同的方式测量的基于50％累积体积的粒子直径为110微米。

(树脂粒子制造实施例4)

-树脂粒子4的制造-

使用聚碳酸酯(pc)树脂(可获自mitsubishiengineering-plasticscorporation,iupilonh4000)，通过以和树脂粒子制造实施例1中相同的方式制造和切割丝而制成树脂粒子4。

获得的树脂粒子4的以和树脂粒子制造实施例1中相同的方式测量的基于50％累积体积的粒子直径为60微米。

(实施例5)

将基于聚烯丙基化物(polyallylate)的树脂(par)(可获自unitikaltd.,m2040)(10质量份)和柠檬烯(可获自yasuharachemicalco.,ltd.)(90质量份)混合以制备支持体材料。

在通过可获自ricohcompany,ltd.的喷墨头加热到60℃之后，将支持体材料以支持体材料的含量将为50质量％的方式排出到由基于50％累积体积的粒子直径为60微米的peek树脂粒子形成的树脂粒子层，以溢出对应于成型体区域的下部分的10％的量的方式排出，并随后通过ir加热器从上方进行加热以蒸发溶剂，从而形成支持结构体。

对于成型体形成区域，将包含炭黑的成型体墨使用相同喷墨头排出并通过ir加热器加热至高于或等于树脂的熔点，以使物体固化。不仅物体的下部而且其侧面和上部用支持体墨涂覆，以抑制翘曲(hss型物体形成)。

(实施例6至9)

支持体材料如实施例5中那样制备，除了如下之外：将基于聚烯丙基化物的树脂(可获自unitikaltd.，m2040)(10质量份)改变为合成实施例1中合成的化合物1(10质量份)，并且将柠檬烯改变为留兰香油(可获自yamamotoperfumeryco.,ltd.)。

在通过可获自ricohcompany,ltd.的喷墨头加热到60℃之后，将支持体材料以支持体材料的含量将为表2中所列的含量的方式排出到由具有表2中所列的基于50％累积体积的粒子直径的peek树脂粒子形成的树脂粒子层，以通过和实施例5相同的方式形成物体。

(实施例10)

在通过将支持体材料以和实施例5中相同的方式排出到由具有60微米的基于50％累积体积的粒子直径的peek树脂粒子形成的树脂粒子层形成支持结构体之后，不是通过实施例5的hss方法，而是通过如下形成成型体区域：再涂覆来自供应槽的树脂粒子并随后以将实现充分熔融的在1w至30w范围内的激光强度使用co2激光器(sls+ij方法)。

(实施例11)

弯曲强度测试片除了如下之外以和实施例5中相同的方式制成：与实施例5中不同的是，将基于聚烯丙基化物的树脂(可获自unitikaltd.，m2040)改变为合成实施例2中合成的化合物2并将柠檬烯改变为留兰香油(可获自yamamotoperfumeryco.,ltd.)以制备支持体材料。

(实施例12)

弯曲强度测试片除了如下之外以和实施例5中相同的方式制成：与实施例5中不同的是，将基于聚烯丙基化物的树脂(可获自unitikaltd.,m2040)改变为合成实施例3中合成的化合物3并且将柠檬烯改变为fention(可获自wakopurechemicalindustries,ltd.)以制备支持体材料。

(实施例13)

弯曲强度测试片除了如下之外以和实施例5中相同的方式制成：与实施例5中不同的是，将基于聚烯丙基化物的树脂(可获自unitikaltd.,m2040)改变为合成实施例4中合成的化合物4并且将柠檬烯改变为乙醇(可获自wakopurechemicalindustries,ltd.)以制备支持体材料。

<支持体区域的弯曲强度测试>

以表2中所列的在支持体材料和树脂粒子之间的比率制备淤浆样品。随后，将淤浆样品倒入具有根据iso178的形状的成型模具。随后，将所得物加热到高于或等于溶剂的沸点以使溶剂挥发，并随后根据iso178进行弯曲强度测试。结果在表3中列出。

<表面性质>

作为获得的各三维物体的表面性质，通过表面粗糙度测量仪器(ks-1100,可获自keyencecorporation)测量在层叠方向上在各物体的侧表面的0.5cm²范围内的算术平均高度sa(微米)。结果在表3中列出。

<翘曲>

作为翘曲，将充当弯曲强度测试片的三维物体的中心相对于水平台挤压，以测量在两端处的浮起高度的较高者作为翘曲。结果在表3中列出。

<可除去性的评价>

在获得覆盖有支持体区域的各三维物体之后，将三维物体在质量为支持体区域的质量30倍的四氢呋喃(thf)或乙醇中静置。十二小时后，通过超声清洗机(可获自asonecorporation,axel)使三维物体震动3分钟并将其取出以根据下述标准评价可除去性。对于评价为a或b的任意三维物体，测量溶解所耗费的时间并记录。结果在3中列出。

[评价标准]

a：无残留的支持体区域。

b：支持体区域像胶一样粘附到表面，但是可用手除去。

c：支持体区域残留。

表2

表3

例如，本公开的各方面于下。

<1>三维物体制造设备，其包括：

层形成单元，其配置成形成包含树脂粒子的粒子层；

第一排出单元，其配置成将能够吸收能量的成型体材料排出到粒子层以形成成型体区域；

第二排出单元，其配置成将支持体材料排出到粒子层以形成支持体区域；和

能量施加单元，其配置成将能量施加到成型体区域，

其中通过向成型体区域施加能量，成型体区域中的树脂粒子彼此熔合并且成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子熔合。

<2>根据<1>的三维物体制造设备，

其中通过使由第二排出单元排出的支持体材料凝固，支持体材料中的树脂粒子彼此结合。

<3>根据<1>或<2>的三维物体制造设备，

其中当层形成单元在第一粒子层上面形成第二粒子层时，第二排出单元以如下方式形成第一粒子层中的支持体区域：第一粒子层中的支持体区域接触规划为第二粒子层中的成型体区域的规划区域。

<4>根据<1>或<2>的三维物体制造设备，

其中当层形成单元在第一粒子层上面形成第二粒子层时，第二排出单元在第二粒子层中接触第一粒子层中的成型体区域的区域中形成支持体区域。

<5>根据<1>至<4>任一项的三维物体制造设备，

其中在一个粒子层中形成由第一排出单元形成的成型体区域和由第二排出单元形成的支持体区域。

<6>根据<5>的三维物体制造设备，

其中当以在一个粒子层中彼此邻接的方式形成成型体区域和支持体区域时，第一排出单元在第二排出单元形成支持体区域之前形成成型体区域。

<7>根据<1>至<6>任一项的三维物体制造设备，

其中第二排出单元以支持体区域接触成型体区域中如下区域的至少一部分的方式形成支持体区域：该区域构成在成型体区域轮廓附近的区域。

<8>根据<1>至<7>任一项的三维物体制造设备，

其中第一排出单元和第二排出单元设置成一体。

<9>根据<1>至<7>任一项的三维物体制造设备，

其中第一排出单元和第二排出单元分开设置并能够独立地移动。

<10>根据<1>至<9>任一项的三维物体制造设备，

其中能量施加单元一并进行成型体区域中的树脂粒子的彼此熔合和成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子的熔合。

<11>根据<1>至<10>任一项的三维物体制造设备，

其中能量施加单元为配置成发射光的光照射单元，和

其中由第一排出单元排出的成型体材料能够通过吸收由光照射单元发射的光而产生热。

<12>根据<11>的三维物体制造设备，

其中光照射单元发射能量不同的光射线，以进行成型体区域中的树脂粒子的彼此熔合和成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子的熔合。

<13>根据<12>的三维物体制造设备，

其中光照射单元发射波长比用于使成型体区域中的树脂粒子彼此熔合而发射的光的波长短的光，以进行成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子的熔合。

<14>根据<1>至<13>任一项的三维物体制造设备，

其中由第二排出单元排出的支持体材料通过支持体材料的部分挥发而凝固。

<15>根据<14>的三维物体制造设备，

其中由第二排出单元排出的支持体材料能够吸收能量。

<16>根据<1>至<13>任一项的三维物体制造设备，

其中由第二排出单元排出的支持体材料通过经历聚合反应而凝固。

<17>根据<15>或<16>的三维物体制造设备,

其中凝固的支持体材料在不溶解树脂粒子的液体中是能溶的。

<18>根据<1>至<17>任一项的三维物体制造设备，

其中支持体区域具有1.0mpa或更大的弯曲强度，并且在从将支持体区域在25℃完全浸渍在质量为支持体区域30倍的四氢呋喃或乙醇中时起12小时内，该支持体区域能溶解和除去。

<19>三维物体制造方法，其包括：

形成包含树脂粒子的粒子层；

将能够吸收能量的成型体材料排出到粒子层以形成成型体区域；

将支持体材料排出到粒子层以形成支持体区域；和

向成型体区域施加能量以使成型体区域中的树脂粒子彼此熔合并且使成型体区域中的树脂粒子与支持体区域中接触成型体区域的树脂粒子熔合。

<20>根据<19>的三维物体制造方法,

其中通过支持体材料的凝固形成的支持体部分通过浸渍在如下液体中而除去：其不溶解通过成型体区域中的树脂粒子的彼此熔合而形成的成型体部分。

<21>根据<19>或<20>的三维物体制造方法，其进一步包括

预热树脂粒子，使得树脂粒子的温度变为期望的预热温度。

<22>根据<21>的三维物体制造方法，

其中支持体材料包括用于将树脂粒子彼此结合的粘着剂组分和溶剂，和

其中粘着剂组分的熔点和软化点的至少任一个高于所述预热温度，并且溶剂的沸点低于所述预热温度。

<23>根据<19>至<22>任一项的三维物体制造方法,

其中通过支持体材料的凝固形成的支持体部分的热分解开始温度高于树脂粒子的外推熔融结束温度。

<24>根据<23>的三维物体制造方法,

其中支持体部分的热分解开始温度高于380℃。

<25>根据<23>或<24>的三维物体制造方法，

其中在施加能量中，成型体区域的温度高于树脂粒子的外推熔融结束温度且低于支持体部分的热分解开始温度。

<26>用于制造三维物体的材料组，该材料组在根据<1>至<18>任一项的三维物体制造设备中或在根据<19>至<25>任一项的三维物体制造方法中使用，该材料组包括：

支持体材料；和

树脂粒子，

其中通过支持体材料的凝固形成的支持体部分的热分解开始温度高于树脂粒子的外推熔融结束温度。

根据<1>至<18>任一项的三维物体制造设备、根据<19>至<25>任一项的三维物体制造方法、和根据<26>的用于制造三维物体的材料组可解决相关技术中的多个问题并实现本公开的目的。