CN110366465A - 三维造型物制造用组合物、三维造型物的制造方法以及三维造型物制造装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种三维造型物制造用组合物,能够有效地防止三维造型物的制造过程中的粒子等的意外的飞散、能够用于制造尺寸精度优良的三维造型物。本发明的三维造型物制造用组合物用于制造三维造型物,其特征在于,包含:多个粒子;溶剂,使所述粒子分散;粘结剂,具有在除去所述溶剂的状态下将所述粒子彼此暂时粘结的功能,所述粒子的体积基准的平均粒径为0.1μm以上且小于50μm,所述粘结剂的含有率为1.5体积%以上且10体积%以下。
Description
技术领域
本发明涉及三维造型物制造用组合物、三维造型物的制造方法以及三维造型物制造装置。
背景技术
一直以来正在进行使用包含多个粒子的组合物的三维造型物的制造。特别是,近年来,通过将三维物体的模型数据分割为多个二维截面层数据(切片数据),然后一边依次造型对应于各二维截面层数据的截面构件(层),一边依次层叠截面构件而形成三维造型物的层叠法(三维造型法)受到关注。
对于层叠法而言,只要有想要造型的三维造型物的模型数据,就能够直接形成,不需要在造型之前制作模具等,因此能够迅速且廉价地形成三维造型物。另外,由于通过一层一层地层叠薄板状的截面构件而形成,因此,即使是例如具有内部结构的复杂物体,也能够以一体的造型物的形式形成而不分为多个部件。
作为三维造型物的制造方法,存在以下方法:使用包含粒子和使粒子分散的溶剂的组合物形成层,然后对该层照射激光,将粒子彼此接合(例如,参见专利文献1)。
对于这样的方法而言,存在如下问题:在照射激光时,粒子或其熔融物飞散,最终得到的三维造型物的尺寸精度降低,或者熔融飞散物会导致发生形状异常。另外,担心由于飞散的粒子而产生对装置或人体的不良影响。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-184622号公报。
发明内容
发明要解决的课题
提供一种三维造型物制造用组合物,能够有效地防止三维造型物的制造过程中粒子等的意外的飞散,能够用于制造尺寸精度优良的三维造型物,提供一种三维造型物的制造方法,能够有效地防止三维造型物的制造过程中粒子等的意外的飞散,能够制造尺寸精度优良的三维造型物,并且提供一种三维造型物制造装置,能够有效地防止三维造型物的制造过程中粒子等的非本意的飞散,能够制造尺寸精度优良的三维造型物。
用于解决课题的方案
通过下述的本发明实现这样的目的。
本发明的三维造型物制造用组合物,其特征在于,用于制造三维造型物,所述三维造型物制造用组合物包含:
多个粒子;
溶剂,使所述粒子分散;
粘结剂,具有在除去所述溶剂后的状态下将所述粒子彼此暂时粘结的功能,
所述粒子的体积基准的平均粒径为0.1μm以上且小于50μm,
所述粘结剂的含有率为1.5体积%以上且10体积%以下。
由此,能够提供能够有效地防止三维造型物的制造过程中的粒子等的意外的飞散、能够用于制造尺寸精度优良的三维造型物的三维造型物制造用组合物。
本发明的三维造型物制造用组合物中,所述粒子优选为由金属材料构成的金属粒子。
由此,能够进一步提高例如三维造型物的质感(高级感、重量感)、机械强度、韧性、耐久性等。另外,能够提高三维造型物的生产率,并且能够进一步提高三维造型物的可靠性。
本发明的三维造型物制造用组合物中,所述金属粒子优选由SUS316L构成。
由此,能够进一步提高三维造型物的耐腐蚀性等,更显著地发挥通过降低最终的三维造型物中的碳含有率而得到的效果。
本发明的三维造型物制造用组合物中,所述粘结剂的含有率优选为1.5体积%以上且2.1体积%以下。
由此,能够更可靠地降低最终得到的三维造型物中的碳含有率,并且能够进一步提高三维造型物的尺寸精度。
本发明的三维造型物制造用组合物中,所述粒子的体积基准的平均粒径优选为0.1μm以上且10μm以下。
由此,能够进一步提高三维造型物的生产率,并且能够进一步提高所制造的三维造型物的机械强度、尺寸精度。
本发明的三维造型物制造用组合物中,所述粘结剂优选包含聚乙烯醇、丙烯酸类树脂中的至少一者。
由此,能够更有效地防止粒子等的意外的飞散,能够进一步提高三维造型物的尺寸精度。
本发明的三维造型物制造用组合物中,优选所述粘结剂包含聚乙烯醇,所述溶剂包含多元醇。
由此,能够进一步提高三维造型物制造用组合物中的溶剂中的粘结剂的溶解性,能够进一步提高三维造型物制造用组合物的保存稳定性、粘度、喷出性等。
本发明的三维造型物制造用组合物中,优选所述粘结剂包含丙烯酸类树脂,所述溶剂包含醚类。
由此,能够进一步提高三维造型物制造用组合物中的溶剂中的粘结剂的溶解性,能够进一步提高三维造型物制造用组合物的保存稳定性、粘度、喷出性等。另外,能够进一步提高三维造型物的生产率。
本发明的三维造型物制造用组合物优选包含纳米纤维素。
由此,能够有效地防止三维造型物制造用组合物中的粒子的意外的聚集、三维造型物制造用组合物中或三维造型物中的意外的组成的偏差等,并且能够防止层的意外的变形,能够进一步提高三维造型物的尺寸精度、可靠性等。
本发明的三维造型物制造用组合物中,所述纳米纤维素的含有率优选为0.02体积%以上且0.42体积%以下。
由此,能够进一步提高三维造型物制造用组合物的保存性、喷出性,并且能够进一步提高三维造型物的尺寸精度。另外,能够更可靠地防止在最终的三维造型物中纳米纤维素意外地残留。
本发明的三维造型物的制造方法,其特征在于,重复进行包含以下工序的一系列工序:层形成工序,使用本发明的三维造型物制造用组合物形成层;溶剂除去工序,除去所述层中所含的所述溶剂;和接合工序,对所述层照射激光,将所述层中所含的所述粒子彼此接合。
由此,能够提供能够有效地防止三维造型物的制造过程中的粒子等的意外的飞散、能够制造尺寸精度优良的三维造型物的三维造型物的制造方法。
本发明的三维造型物的制造方法中,优选所述层形成工序具有:形成第一图案的第一图案形成工序、和形成第二图案的第二图案形成工序,
在所述第一图案形成工序、所述第二图案形成工序中的至少一者中,使用所述三维造型物制造用组合物。
由此,能够进一步提高三维造型物的尺寸精度。另外,能够适合制造即使是形状更复杂的三维造型物。
本发明的三维造型物的制造方法中,优选利用点胶机喷出所述三维造型物制造用组合物。
由此,能够适合供给(喷出)即使是高粘度的三维造型物制造用组合物,能够更有效地防止三维造型物制造用组合物接触目标部位后的该三维造型物制造用组合物的凹陷。其结果是,能够进一步提高最终得到的三维造型物的尺寸精度。另外,通过使用高粘度的三维造型物制造用组合物,能够容易形成厚度比较大的层,能够进一步提高三维造型物的生产率。
本发明的三维造型物制造装置,其特征在于,具备:
喷嘴,喷出本发明的三维造型物制造用组合物;
激光照射单元,对由所述喷嘴喷出所述三维造型物制造用组合物而形成的层照射激光,
通过堆叠所述层而制造三维造型物。
由此,能够提供能够有效地防止三维造型物的制造过程中的粒子等的意外的飞散、能够制造尺寸精度优良的三维造型物的三维造型物制造装置。
附图说明
图1是示意性地说明本发明的优选实施方式的三维造型物的制造方法的工序(第一图案形成工序(层形成工序))的纵剖视图。
图2是示意性地说明本发明的优选实施方式的三维造型物的制造方法的工序(第二图案形成工序(层形成工序))的纵剖视图。
图3是示意性地说明本发明的优选实施方式的三维造型物的制造方法的工序(接合工序(第一接合工序))的纵剖视图。
图4是示意性地说明本发明的优选实施方式的三维造型物的制造方法的工序(接合工序(第二接合工序))的纵剖视图。
图5是示意性地说明本发明的优选实施方式的三维造型物的制造方法的工序(第一图案形成工序(层形成工序))的纵剖视图。
图6是示意性地说明本发明的优选实施方式的三维造型物的制造方法的工序(第二图案形成工序(层形成工序))的纵剖视图。
图7是示意性地说明本发明的优选实施方式的三维造型物的制造方法的工序(接合工序(第一接合工序))的纵剖视图。
图8是示意性地说明本发明的优选实施方式的三维造型物的制造方法的工序(接合工序(第二接合工序))的纵剖视图。
图9是示意性地说明本发明的优选实施方式的三维造型物的制造方法的工序的纵剖视图。
图10是示意性地说明本发明的优选实施方式的三维造型物的制造方法的工序(支撑部除去工序)的纵剖视图。
图11是示出本发明的优选实施方式的三维造型物的制造方法的流程图。
图12是示意性地说明本发明的三维造型物制造装置的优选实施方式的侧视图。
具体实施方式
以下,参照附图对优选的实施方式进行详细说明。
三维造型物的制造方法
首先,对本发明的三维造型物的制造方法进行说明。
图1~图10是示意性地说明本发明的优选实施方式的三维造型物的制造方法的工序的纵剖视图。图11是示出本发明的优选实施方式的三维造型物的制造方法的流程图。
本实施方式的三维造型物10的制造方法中,重复进行包含以下工序的一系列工序(参见图9):使用包含多个粒子(分散质)21、使该粒子21分散的溶剂、以及具有在除去该溶剂后的状态下将粒子21彼此暂时粘结的功能的粘结剂的三维造型物制造用组合物(组合物)2’形成层1的层形成工序(参见图1、图2、图5、图6)、除去层1中所含的所述溶剂的溶剂除去工序、和对层1照射激光,将层1中所含的粒子21彼此接合的接合工序(参见图3、图4、图7、图8)。而且,在层1的形成中,使用粒子21的体积基准的平均粒径为0.1μm以上且小于50μm、并且三维造型物制造用组合物2’中的粘结剂的含有率为1.5体积%以上且10体积%以下的三维造型物制造用组合物2’。
由此,能够提供能够有效地防止三维造型物10的制造过程中的粒子21或其熔融物的意外的飞散(以下也简称为“粒子21等的意外的飞散”)、能够高效地制造尺寸精度优良的三维造型物10的三维造型物10的制造方法。
更具体而言,以往存在如下问题:对包含多个粒子的层照射激光时,有时能量使该粒子从层的初始的位置弹出,该粒子的熔融物的液池(熔池)波动,伴随着激光的扫描等,该熔融物弹出,由此产生激光照射后的层的表面的意外的凹凸,最终得到的三维造型物的尺寸精度降低。特别是,由于弹出的粒子等附着于层的其它部位,上述问题变得更显著。与此相对,本发明中,具有以下特征:通过在层的形成中使用包含多个粒子、使该粒子分散的溶剂、以及具有在除去该溶剂后的状态下将粒子彼此暂时粘结的功能的粘结剂、粒子的体积基准的平均粒径为0.1μm以上且小于50μm、并且粘结剂的含有率为1.5体积%以上且10体积%以下的三维造型物制造用组合物,能够防止上述问题的发生。
与此相对,在不满足前述条件的情况下,得不到上述的优良效果。
例如,三维造型物制造用组合物中的粒子的体积基准的平均粒径小于所述下限值时,三维造型物制造用组合物的流动性进一步降低,三维造型物制造用组合物的操作容易性降低,并且三维造型物的生产率降低。另外,容易发生照射激光时的粒子等的飞散,最终得到的三维造型物的尺寸精度降低。另外,粒子的体积基准的平均粒径特别小时,容易发生三维造型物制造用组合物中的粒子的聚集,在照射激光前的阶段,容易产生层的表面的意外的凹凸。其结果是,结合由照射激光时的粒子等的飞散产生的影响,三维造型物的尺寸精度显著降低。
另外,三维造型物制造用组合物中的粒子的体积基准的平均粒径为所述上限值以上时,由于在除去溶剂后的状态的层中粘结剂的覆盖率不足的粒子的比例增多、或者容易产生由粒子自身的大小引起的层的表面的凹凸等的影响,三维造型物的尺寸精度降低。另外,难以提高粒子间的接合强度,三维造型的机械强度容易降低。
另外,三维造型物制造用组合物中的粘结剂的含有率低于所述下限值时,由于难以充分提高除去溶剂后的状态的层的形状稳定性、或者由于照射激光时的粒子等的飞散或熔融时的聚集而形成球形熔融物等的影响,最终得到的三维造型物的尺寸精度降低。
另外,三维造型物制造用组合物中的粘结剂的含有率超过所述上限值时,三维造型物制造用组合物中的粒子在固体成分中所占的比例相对较低,三维造型物的制造过程中的伴随粘结剂除去的体积减小率变大,最终得到的三维造型物的尺寸精度降低。另外,有时最终得到的三维造型物中来源于粘结剂的杂质(例如碳等)的含有率增高。
需要说明的是,本发明中,溶剂是能够分散粒子的液体(分散介质),是指挥发性的液体。
如前所述,三维造型物制造用组合物2’中的粒子21的体积基准的平均粒径只要为0.1μm以上且小于50μm即可,优选为0.2μm以上且20μm以下,更优选为0.3μm以上且10μm以下。由此,更显著地发挥前述的效果。
另外,三维造型物制造用组合物2’中的粘结剂的含有率只要为1.5体积%以上且10体积%以下即可,优选为1.6体积%以上且5.0体积%以下,更优选为1.7体积%以上且2.5体积%以下。由此,更显著地发挥前述的效果。
另外,本实施方式的制造方法中,层形成工序使用下述的作为三维造型物制造用组合物2’而进行,即用于形成三维造型物10的实体部4的实体部形成用组合物2B’(包含粒子(分散质)21B的组合物)以及用于形成支撑要成为实体部4的部位的支撑部(支持部、支撑材料)5的支撑部形成用组合物2A’(包含粒子(分散质)21A的组合物)作为三维造型物制造用组合物2’。而且,具有以下工序:喷出支撑部形成用组合物(组合物)2A’而形成第一图案(支撑部用图案)2A的第一图案形成工序(支撑部用图案形成工序)、喷出实体部形成用组合物(组合物)2B’而形成第二图案(实体部用图案)2B的第二图案形成工序(实体部用图案形成工序)。
如此,通过不仅形成对应于三维造型物10的实体部4的部位、而且还形成支撑部5,能够更有效地防止对应于实体部4的部位的意外的变形,能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度。另外,也能够适合制造即使是形状更复杂的三维造型物10。
而且,作为三维造型物制造用组合物2’的实体部形成用组合物2B’、支撑部形成用组合物2A’中的至少一者满足前述条件(包含多个粒子、使粒子分散的溶剂、和具有在除去溶剂后的状态下将粒子彼此暂时粘结的功能的粘结剂,粒子的体积基准的平均粒径为0.1μm以上且小于50μm,并且粘结剂的含有率为1.5体积%以上且10体积%以下)。
由此,能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度、可靠性。
只要作为三维造型物制造用组合物2’的实体部形成用组合物2B’和支撑部形成用组合物2A’中的至少一者满足前述条件即可,以下的说明中,主要对实体部形成用组合物2B’和支撑部形成用组合物2A’两者满足前述条件的情况进行说明。
以下,对各工序详细进行说明。
第一图案形成工序
第一图案形成工序中,向例如工作台M41的平面M410上喷出支撑部形成用组合物2A’,从而形成第一图案2A。
如此,通过喷出支撑部形成用组合物2A’而形成第一图案2A,由此能够适合形成即使是具有微细形状、复杂形状的图案。
支撑部形成用组合物2A’的喷出方法没有特别限定,例如能够使用喷墨装置等进行,优选利用点胶机喷出。
如此,通过使用点胶机进行支撑部形成用组合物2A’的喷出,能够适合供给(喷出)即使是高粘度的支撑部形成用组合物2A’,能够更有效地防止支撑部形成用组合物2A’接触目标部位后的该支撑部形成用组合物2A’的凹陷等。其结果是,能够进一步提高最终得到的三维造型物10的尺寸精度。另外,通过使用高粘度的支撑部形成用组合物2A’,能够容易形成厚度比较大的层1,能够进一步提高三维造型物10的生产率。
支撑部形成用组合物2A’例如可以制成糊状。
本工序中的支撑部形成用组合物2A’的粘度优选为100mPa·s以上且1000000mPa·s以下,更优选为500mPa·s以上且100000mPa·s以下,进一步优选为1000mPa·s以上且20000mPa·s以下。
由此,例如能够进一步提高支撑部形成用组合物2A’的喷出稳定性,并且能够适合于形成具有适当厚度的层1,能够进一步提高三维造型物10的生产率。另外,能够更有效地防止接触被粘物后的支撑部形成用组合物2A’过度铺展,能够进一步提高最终得到的三维造型物10的尺寸精度。
需要说明的是,本说明书中,除非另有规定的条件,粘度是指在剪切速率:10[s-1]的条件下使用流变仪测定的值。
本工序中,可以以连续体状地喷出支撑部形成用组合物2A’,也可以以多个液滴的形式喷出支撑部形成用组合物2A’,优选以多个液滴的形式喷出支撑部形成用组合物2A’。
由此,能够更适合应对例如具有微细结构的三维造型物10的制造,能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度。
本工序中,在以多个液滴的形式喷出支撑部形成用组合物2A’的情况下,喷出的液滴的每1滴的体积优选为1pL以上且100000pL(100nL)以下,更优选为10pL以上且50000pL(50nL)以下。
由此,能够更适合应对例如具有微细结构的三维造型物10的制造,能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度,并且能够进一步提高三维造型物10的生产率。
三维造型物10的制造中,可以使用多种组合物作为支撑部形成用组合物2A’。
需要说明说,关于支撑部形成用组合物2A’,在后文详细说明。
第二图案形成工序
第二图案形成工序中,喷出实体部形成用组合物2B’从而形成第二图案2B。
如此,通过喷出实体部形成用组合物2B’而形成第二图案2B,由此能够适合形成即使是具有微细形状、复杂形状的图案。
特别是,本实施方式中,将实体部形成用组合物2B’喷出到被第一图案2A包围的区域中,使得第二图案2B的整个周围与第一图案2A接触。
由此,能够进一步提高最终得到的三维造型物10的尺寸精度。
实体部形成用组合物2B’的喷出方法没有特别限定,例如能够使用喷墨装置等进行,优选利用点胶机喷出。
如此,通过使用点胶机进行实体部形成用组合物2B’的喷出,能够适合供给(喷出)即使是高粘度的实体部形成用组合物2B’,能够更有效地防止实体部形成用组合物2B’接触目标部位后的该实体部形成用组合物2B’的凹陷等。其结果是,能够进一步提高最终得到的三维造型物10的尺寸精度。另外,通过使用高粘度的实体部形成用组合物2B’,能够容易形成厚度比较大的层1,能够进一步提高三维造型物10的生产率。
实体部形成用组合物2B’例如可以制成糊状。
本工序中的实体部形成用组合物2B’的粘度优选为100mPa·s以上且1000000mPa·s以下,更优选为500mPa·s以上且100000mPa·s以下,进一步优选为1000mPa·s以上且20000mPa·s以下。
由此,例如能够进一步提高实体部形成用组合物2B’的喷出稳定性,并且能够适合于形成具有适当厚度的层1,能够进一步提高三维造型物10的生产率。另外,能够更有效地防止接触被粘物后的实体部形成用组合物2B’过度铺展,能够进一步提高最终得到的三维造型物10的尺寸精度。
本工序中,可以以连续体状地喷出实体部形成用组合物2B’,也可以以多个液滴的形式喷出实体部形成用组合物2B’,优选以多个液滴的形式喷出实体部形成用组合物2B’。
由此,能够更适合应对例如具有微细结构的三维造型物10的制造,能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度。
本工序中,在以多个液滴的形式喷出实体部形成用组合物2B’的情况下,喷出的液滴的每1滴的体积优选为1pL以上且100000pL(100nL)以下,更优选为10pL以上且50000pL(50nL)以下。
由此,能够更适合应对例如具有微细结构的三维造型物10的制造,能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度,并且能够进一步提高三维造型物10的生产率。
三维造型物10的制造中,可以使用多种组合物作为实体部形成用组合物2B’。
由此,例如能够根据三维造型物10的各部位所要求的特性组合材料,能够进一步提高三维造型物10整体的特性(包括外观、功能性(例如,弹性、韧性、耐热性、耐腐蚀性等)等)。
需要说明的是,关于实体部形成用组合物2B’,在后文详细说明。
通过进行上述的第一图案形成工序、第二图案形成工序,形成具有第一图案2A、第二图案2B的层1。换言之,层形成工序具有第一图案形成工序和第二图案形成工序。
使用支撑部形成用组合物2A’、实体部形成用组合物2B’形成的各层1的厚度没有特别限定,优选为10μm以上且500μm以下,更优选为20μm以上且250μm以下。
由此,能够提高三维造型物10的生产率,并且能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度。
溶剂除去工序
溶剂除去工序中,除去层1中所含的溶剂。
由此,层1的流动性降低,层1的形状稳定性提高。另外,通过进行本工序,能够有效地防止之后的接合工序中的伴随溶剂的剧烈挥发(暴沸等)等的意外的变形。由此,能够更可靠地得到尺寸精度优良的三维造型物10,能够进一步提高三维造型物10的可靠性,并且能够进一步提高三维造型物10的生产率。
作为除去溶剂的方法,可列举例如:层1的加热、对层1照射红外线、将层1置于减压下、供给干燥空气等液体成分的含有率低的气体(例如,相对湿度30%以下的气体等)等。另外,可以组合从这些方法中选择的2种以上方法进行。
需要说明的是,本工序例如可以与前述的层形成工序同时进行。更具体而言,例如可以在喷出三维造型物制造用组合物2’而形成规定的图案(层1)之前,实施从喷出的三维造型物制造用组合物2’中除去溶剂的处理。另外,可以对第一图案形成工序中形成的第一图案2A进行溶剂除去工序(第一溶剂除去工序),然后对第二图案形成工序中形成的第二图案2进行溶剂除去工序(第二溶剂除去工序)。
另外,本工序中,无需完全除去层1中所含的溶剂。
本工序后的层1中的溶剂的含有率优选为0.1质量%以上且25质量%以下,更优选为0.5质量%以上且20质量%以下。
由此,能够有效地防止之后工序中的伴随溶剂的剧烈挥发(暴沸等)等的意外的变形,能够更可靠地得到尺寸精度优良的三维造型物10,能够进一步提高三维造型物10的可靠性,并且能够进一步提高三维造型物10的生产率。
接合工序
接合工序中,对层1照射(扫描)激光(参见图3、图4、图7、图8)。
由此,三维造型物制造用组合物2’中所含的粒子21彼此接合,形成接合部3。如此,通过形成接合部3,能够防止之后的粒子21的意外的移动,能够提高三维造型物10的尺寸精度。另外,对于这样形成的接合部3而言,通常粒子彼此以充分的接合强度接合。另外,本工序中,在激光照射的层1的下侧具有形成了接合部3的层1的情况下,通常该下侧的层1的接合部3与新形成的接合部3接合。由此,能够提高最终得到的三维造型物10的机械强度。
另外,通过使用激光,能够高选择性地对所期望的部位赋予能量,因此在提高三维造型物10的尺寸精度方面是有利的,并且在提高三维造型物10的生产率方面也是有利的。另外,能够提高能量效率,从节能的观点考虑也是有利的。
另外,本工序中,通过照射激光,能够在进行粒子21的接合的同时除去除粒子21以外的不需要的成分。例如,能够除去粘结剂、溶剂等,能够有效地防止这些成分残留在所形成的接合部3中。
另外,通过使用满足规定条件的三维造型物制造用组合物2’(三维造型物制造用组合物2’中的粒子21的体积基准的平均粒径为0.1μm以上且小于50μm,并且粘结剂的含有率为1.5体积%以上且10体积%以下的三维造型物制造用组合物2’),能够有效地防止由照射的激光的能量引起的粒子21等的意外的飞散,能够得到尺寸精度优良的三维造型物10。
接合的形态根据粒子21的构成材料等而不同,可列举例如熔合、烧结、熔融固化等。
另外,本实施方式的制造方法中,接合工序具有以下工序:对使用支撑部形成用组合物2A’形成的第一图案2A照射激光而将粒子21A彼此接合,从而形成接合部(第一接合部)3A的第一接合工序;对使用实体部形成用组合物2B’形成的第二图案2B照射激光而将粒子21B彼此接合,从而形成接合部(第二接合部)3B的第二接合工序。换言之,本实施方式中,在成为三维造型物10的实体部4的部位形成接合部(第二接合部)3B,并且形成在三维造型物10的制造过程中作为支撑部5起作用的接合部(第一接合部)3A。如此,通过不仅对成为三维造型物10的实体部4的第二图案2B实施接合处理,而且对第一图案2A也实施接合处理,能够进一步提高支撑成为实体部4的部位的支撑部5的形状稳定性,能够更有效地防止三维造型物10的制造过程中的意外的变形的发生,能够进一步提高最终得到的三维造型物10的尺寸精度、可靠性。
作为本工序中能够使用的激光,可列举例如:红宝石激光、YAG激光、Nd:YAG激光、钛蓝宝石激光、半导体激光器等固体激光;染料激光等液体激光;中性原子激光(氦氖激光等)、离子激光(氩离子激光等)、分子激光(二氧化碳激光、氮气激光等)、准分子激光、金属蒸气激光(氦镉激光等)等气体激光;自由电子激光、氧-碘化学激光、氟化氢激光等化学激光;光纤激光等。
具有接合部3的层1的厚度没有特别限定,优选为5μm以上且300μm以下,更优选为10μm以上且200μm以下。
由此,能够提高三维造型物10的生产率,并且能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度。
需要说明的是,例如,在层1的各部位可以调节使得激光的照射条件(激光的种类、照射强度等)不同。
更具体而言,例如可以调节激光的照射条件(照射能量等)以使得接合部3A(支撑材料5)中的粒子21B的接合强度小于接合部3B(实体部4)中的粒子21A的接合强度。由此,能够更有效地进行支撑材料除去工序中的支撑材料5的除去,能够进一步提高三维造型物10的生产率,并且能够更有效地防止支撑材料除去工序中的三维造型物10的缺陷的产生,能够进一步提高最终得到的三维造型物10的尺寸精度、可靠性。
如前所述,通过防止粒子21等的意外的飞散,有效地防止了接合工序后的层1的表面的意外的凹凸的产生。
具体而言,接合工序后的层1的表面的算术平均高度Sa(ISO 25178)优选为20μm以下,更优选为15μm以下,进一步优选为10μm以下。
由此,能够进一步提高最终得到的三维造型物10的尺寸精度。
另外,接合工序后的层1的表面的最大高度Sz(ISO 25178)优选为400μm以下,更优选为250μm以下,进一步优选为90μm以下。
由此,能够进一步提高最终得到的三维造型物10的尺寸精度。
支撑部除去工序
本实施方式中,在重复进行包含层形成工序(第一图案形成工序和第二图案形成工序)、溶剂除去工序和接合工序的一系列工序后(参见图9),作为后处理工序,除去支撑材料5(参见图10)。由此,取出三维造型物10。
作为本工序的具体方法,可列举例如:使支撑材料5的至少一部分溶解的方法、通过分割支撑材料5等而将其破坏的方法等。
将前述的三维造型物10的制造方法汇总为流程图,如图11所示。
三维造型物10的制造中,将包含层形成工序(第一图案形成工序和第二图案形成工序)、溶剂除去工序和接合工序的一系列工序重复规定次数,得到多个层1层叠而成的层叠体。
即,判断在已经形成的层1上是否要形成新的层1,在存在要形成的层1的情况下形成新的层1,在不存在要形成的层1的情况下对该层叠体进行作为后处理的支撑部除去工序,从而得到目标三维造型物10。
需要说明的是,图示的构成中,为了便于理解,以依次进行前述各工序的方式进行了说明,但是,可以在造型区域(工作台上的空间)的各部位同时进行不同的工序。
另外,图示的构成中,以通过进行一次上述一系列的工序而形成一个层1的方式进行了说明,但是,可以为了形成一层而重复进行上述一系列的工序。例如,可以通过在支撑部形成用组合物2A’的层形成工序(第一图案形成工序)至接合工序之后进行实体部形成用组合物2B’的层形成工序(第二图案形成工序)至接合工序而形成一层。
根据前述的制造方法,能够有效地防止三维造型物10的制造过程中的粒子21等的意外的飞散,能够高效地制造尺寸精度优良的三维造型物10。
三维造型物制造用组合物
接着,对本发明的三维造型物制造用组合物进行说明。
在三维造型物的制造中使用多种三维造型物制造用组合物的情况下,只要至少一种三维造型物制造用组合物为本发明的三维造型物制造用组合物(包含多个粒子、使粒子分散的溶剂(分散介质)和具有在除去溶剂后的状态下将粒子彼此暂时粘结的功能的粘结剂,粒子的体积基准的平均粒径为0.1μm以上且小于50μm,粘结剂的含有率为1.5体积%以上且10体积%以下的组合物)即可。
由此,能够有效地防止三维造型物的制造过程中的粒子等的意外的飞散,能够制造尺寸精度优良的三维造型物。
本实施方式中,使用了实体部形成用组合物2B’和支撑部形成用组合物2A’作为三维造型物制造用组合物。
实体部形成用组合物
首先,对作为用于制造三维造型物10的三维造型物制造用组合物的实体部形成用组合物2B’进行说明。
实体部形成用组合物2B’只要能够用于形成实体部4(形成第二图案2B),其构成成分等就没有特别限定,优选包含多个粒子21B(主要材料粒子)、使粒子21B分散的溶剂以及粘结剂,此外,更优选粒子21B的体积基准的平均粒径为0.1μm以上且小于50μm,并且粘结剂的含有率为1.5体积%以上且10体积%以下。
以下的说明中,对实体部形成用组合物2B’为本发明的三维造型物制造用组合物的情况、即包含多个粒子21B、溶剂和粘结剂、粒子21B的体积基准的平均粒径为0.1μm以上且小于50μm、并且粘结剂的含有率为1.5体积%以上且10体积%以下的情况代表性地进行说明。
粒子
通过实体部形成用组合物2B’包含多个粒子21B,能够拓宽三维造型物10的构成材料的选择范围,能够适合得到具有所期望的物性、质感等的三维造型物10。例如,在使用溶解于溶剂中的材料制造三维造型物的情况下,对能够使用的材料存在限制,但是通过使用包含粒子21B的实体部形成用组合物2B’,能够消除这样的限制。
作为实体部形成用组合物2B’中所含的粒子21B的构成材料,可列举例如:金属材料、金属化合物(陶瓷等)、树脂材料、颜料等。
实体部形成用组合物2B’优选包含由含有金属材料的材料构成的金属粒子。
由此,能够进一步提高例如三维造型物10的质感(高级感、重量感)、机械强度、韧性、耐久性等。另外,由于在赋予接合粒子21B的能量时的传热高效地进行,因此能够提高三维造型物10的生产率,并且能够更有效地防止各部位的意外的温度偏差的产生,能够进一步提高三维造型物10的可靠性。
作为构成粒子21B的金属材料,可列举例如:镁、铁、铜、钴、钛、铬、镍、铝、或含有它们中的其中一种的合金(例如,马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼、钛合金、镍基合金、铝合金等)等。
另外,在粒子21B由碳含有率低的金属材料(例如,SUS304L、SUS316L等低碳不锈钢等)构成的情况下,得到以下效果。即,以往在使用碳含有率低的金属材料(例如,SUS304L、SUS316L等低碳不锈钢等)作为三维造型物的构成材料的情况下,显著发生以下问题:由于来源于粘结剂等的碳固溶于金属材料中,最终得到的三维造型物中的碳含有率意外地升高,与此相对,根据本发明,能够有效地防止这样的问题的发生。
粒子21B中的碳含有率优选为0.10质量%以下,更优选为0.05质量%以下,进一步优选为0.03质量%以下。
由此,更显著地发挥前述的效果。
特别是,在粒子21B由SUS316L构成的情况下,能够进一步提高三维造型物10的耐腐蚀性等,更显著地发挥通过降低最终的三维造型物10中的碳含有率而产生的效果。
作为构成粒子21B的金属化合物,可列举例如:二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化锡、氧化镁、钛酸钾等各种金属氧化物;氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙等各种金属氢氧化物;氮化硅、氮化钛、氮化铝等各种金属氮化物;碳化硅、碳化钛等各种金属碳化物;硫化锌等各种金属硫化物;碳酸钙、碳酸镁等各种金属碳酸盐;硫酸钙、硫酸镁等各种金属硫酸盐;硅酸钙、硅酸镁等各种金属硅酸盐;磷酸钙等各种金属磷酸盐;硼酸铝、硼酸镁等各种金属硼酸盐;它们的复合物等。
作为构成粒子21B的树脂材料,可列举例如:聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯乙烯、间规聚苯乙烯、聚缩醛、改性聚苯醚、聚醚醚酮、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)、聚醚腈、聚酰胺(尼龙等)、聚芳酯、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、液晶聚合物、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、氟树脂等。
粒子21B的形状没有特别限定,可以为球形、纺锤形、针状、筒状、鳞片状等任何形状,另外,也可以为不规则形状,但是优选为球形。
粒子21B的平均粒径优选为0.1μm以上且小于50μm,更优选为0.2μm以上且20μm以下,进一步优选为0.3μm以上且10μm以下。
由此,更显著地发挥前述的效果,能够进一步提高三维造型物10的生产率,并且能够进一步提高所制造的三维造型物10的机械强度、尺寸精度。
特别是,在实体部形成用组合物2B’含有由SUS316L构成金属粒子作为粒子21B的情况下,粒子21B的体积基准的平均粒径优选为0.1μm以上且10μm以下,更优选为0.2μm以上且7.0μm以下,进一步优选为0.3μm以上且4.0μm以下。
由此,能够在进一步提高三维造型物10的生产率的同时,进一步提高所制造的三维造型物10的机械强度、尺寸精度,并且能够更有效地防止来源于粘结剂等的碳的固溶,能够更有效地防止三维造型物10中的碳含有率意外地增高。
需要说明的是,本发明中,平均粒径是指体积基准的平均粒径,例如能够通过以下方式求出:将样品添加到甲醇中,利用超声波分散器分散3分钟,利用库尔特计数器法粒度分布测定器(COULTER ELECTRONICS INS制造的TA-II型)使用50μm的孔径对所得到的分散液进行测定。
粒子21B的Dmax优选为0.2μm以上且80μm以下,更优选为0.4μm以上且40μm以下,进一步优选为0.5μm以上且20μm以下。
由此,实体部形成用组合物2B’的流动性更适当,能够更顺利地进行第二图案形成工序,并且能够更适当地进行接合工序中的粒子21B的接合。其结果是,能够在进一步提高三维造型物10的生产率的同时,进一步提高所制造的三维造型物10的机械强度,并且能够更有效地防止所制造的三维造型物10中的意外的凹凸的产生等,能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度。
实体部形成用组合物2B’中的粒子21B的含有率优选为30质量%以上且93质量%以下,更优选为35质量%以上且88质量%以下。
由此,能够在进一步提高实体部形成用组合物2B’的操作容易性的同时,进一步减少在三维造型物10的制造过程中被除去的成分的量,从三维造型物10的生产率、生产成本、节约资源等观点考虑是特别有利的。另外,能够进一步提高最终得到的三维造型物10的尺寸精度。
需要说明的是,粒子21B由在三维造型物10的制造过程(例如接合工序等)中发生化学反应(例如氧化反应等)的材料构成,实体部形成用组合物2B’中所含的粒子21B的组成与最终的三维造型物10的构成材料的组成可以不同。
另外,实体部形成用组合物2B’可以包含2种以上的粒子21B。
溶剂
通过实体部形成用组合物2B’含有溶剂(分散介质),能够在实体部形成用组合物2B’中使粒子21B适当地分散,能够稳定地进行利用点胶机等的实体部形成用组合物2B’的喷出。
溶剂只要具有在实体部形成用组合物2B’中使粒子21B分散的功能(作为分散介质的功能),就没有特别限定,可列举例如:水;乙二醇单甲醚、乙二醇单***、丙二醇单甲醚、丙二醇单***、二乙二醇、二乙二醇单丁醚乙酸酯等醚类;乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯等乙酸酯类;卡必醇或其酯化合物(例如卡必醇乙酸酯等)等卡必醇;溶纤剂或其酯化合物(例如溶纤剂乙酸酯等)等溶纤剂类;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类;甲乙酮、丙酮、甲基异丁基酮、乙基正丁基酮、二异丙基酮、乙酰丙酮等酮类;乙醇、丙醇、丁醇等一元醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油等多元醇等醇类;二甲基亚砜、二乙基亚砜等亚砜类溶剂;吡啶、甲基吡啶(α-甲基吡啶、β-甲基吡啶、γ-甲基吡啶)、2,6-二甲基吡啶等吡啶类溶剂;四烷基乙酸铵(例如四丁基乙酸铵等)等离子液体等,能够组合使用从这些溶剂中选择的1种或2种以上溶剂。
特别是,在实体部形成用组合物2B’含有聚乙烯醇作为粘结剂的情况下,优选实体部形成用组合物2B’含有多元醇作为溶剂。
由此,能够进一步提高实体部形成用组合物2B’中的溶剂中的粘结剂的溶解性,能够进一步提高实体部形成用组合物2B’的保存稳定性、粘度、喷出性等。
另外,在实体部形成用组合物2B’含有丙烯酸类树脂作为粘结剂的情况下,优选实体部形成用组合物2B’含有醚类作为溶剂。
由此,能够进一步提高实体部形成用组合物2B’中的溶剂中的粘结剂的溶解性,能够进一步提高实体部形成用组合物2B’的保存稳定性、粘度、喷出性等。另外,能够更适当地进行溶剂除去工序中的溶剂的除去,能够进一步提高三维造型物10的生产率。
实体部形成用组合物2B’中的溶剂的含量优选为5质量%以上且68质量%以下,更优选为8质量%以上且60质量%以下。
由此,能够在进一步提高实体部形成用组合物2B’的操作容易性的同时,进一步提高三维造型物10的生产率,另外,从生产成本、节约资源等观点考虑是特别有利的。另外,能够进一步提高最终得到的三维造型物10的尺寸精度。
粘结剂
粘结剂具有在除去溶剂后的状态下将粒子21B彼此暂时粘结的功能。
通过实体部形成用组合物2B’含有粘结剂,例如能够有效地防止使用实体部形成用组合物2B’形成的第二图案2B的意外的变形。
另外,能够有效地防止在接合工序中照射激光时的粒子21B或其熔融物的意外的飞散。由此,能够有效地防止形成了接合部3的层1的表面上的意外的凹凸的产生。
由此,能够提高三维造型物10的尺寸精度。
作为粘结剂,只要具有在供于接合工序之前的实体部形成用组合物2B’(第二图案2B)中将粒子21B暂时固定的功能即可,例如能够使用热塑性树脂、固化性树脂等各种树脂材料等。
在包含固化性树脂的情况下,可以在喷出实体部形成用组合物2B’之后且接合工序之前的时刻进行该固化性树脂的固化反应。
由此,能够更有效地防止使用实体部形成用组合物2B’形成的第二图案2B的意外的变形,能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度。
进行固化性树脂的固化反应的固化处理例如能够通过加热、照射紫外线等能量射线而进行。
作为固化性树脂,例如能够适合使用各种热固化性树脂、光固化性树脂等。
作为固化性树脂(可聚合化合物),例如能够使用各种单体、各种低聚物(包括二聚物、三聚物等)、预聚物等。
作为固化性树脂(可聚合化合物),优选使用利用通过照射能量射线而由聚合引发剂产生的自由基或阳离子等引发加成聚合或开环聚合从而生成聚合物的物质。作为加成聚合的聚合方式,可列举自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合、易位聚合、配位聚合。另外,作为开环聚合的聚合方式,可列举阳离子聚合、阴离子聚合、自由基聚合、易位聚合、配位聚合。
作为粘结剂的具体例,可列举例如:丙烯酸类树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚乙烯醇、PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)等。
特别是,粘结剂优选包含聚乙烯醇、丙烯酸类树脂中的至少一者。
由此,能够更有效地防止粒子21等的意外的飞散,能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度,并且能够更有效地防止最终得到的三维造型物10中意外的粘结剂或其分解产物的残留。
另外,通过含有聚乙烯醇,能够提高层1的表面的平滑性,能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度。
实体部形成用组合物2B’中,可以以任何形态含有粘结剂,实体部形成用组合物2B’优选含有液态(例如熔融状态、溶解状态等)的成分作为粘结剂。即,优选含有粘结剂的至少一部分作为分散介质的构成成分。
由此,该粘结剂能够发挥作为使粒子21B分散的分散介质的功能,能够进一步提高实体部形成用组合物2B’的保存性。
另外,实体部形成用组合物2B’可以含有纳米纤维素作为粘结剂。
纳米纤维素是由纤维素或纤维素衍生物构成且其宽度和厚度为100nm以下的纤维状物质,是包括所谓的纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶体的概念。
通过含有这样的纳米纤维素,能够以比较低的含有率将实体部形成用组合物2B’整体的粘度调节为适当的范围。其结果是,例如即使提高实体部形成用组合物2B’中的粒子21B的含有率或除纳米纤维素以外的粘结剂的含有率,也能够充分提高实体部形成用组合物2B’的粘度。因此,能够在有效地防止实体部形成用组合物2B’中的粒子21B的意外的聚集、实体部形成用组合物2B’中或三维造型物10中的意外的组成偏差等的同时,防止层1的意外的变形。另一方面,含有纳米纤维素的实体部形成用组合物2B’具有触变性,在喷出时这样施加剪应力的状态下,实体部形成用组合物2B’的粘度降低,能够进行稳定的喷出。另外,能够减少实体部形成用组合物2B’中所含的粘结剂量,因此能够更有效地防止最终得到的三维造型物10中意外的粘结剂或其分解产物的残留。另外,由此能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度、可靠性等。另外,实体部形成用组合物2B’含有除纳米纤维素以外的粘结剂以及纳米纤维素时,它们发挥协同作用,以更少的量有效地发挥暂时接合的功能,更显著地发挥前述的效果。
纳米纤维素的宽度和厚度只要为100nm以下即可,优选为1nm以上且80nm以下,更优选为4nm以上且70nm以下,进一步优选为10nm以上且50nm以下。
由此,更显著地发挥前述的效果。
纳米纤维素的长度没有特别限定,优选为100nm以上,更优选为100nm以上且50μm以下,进一步优选为150nm以上且30μm以下。
由此,更显著地发挥前述的效果。
另外,纳米纤维素的纤维的长径比优选为3以上且2000以下,更优选为5以上且1000以下,进一步优选为7以上且600以下。
由此,更显著地发挥前述的效果。
纳米纤维素在实体部形成用组合物2B’中可以与粒子21B独立地存在,但是优选覆盖粒子21B的表面。
由此,在粒子21B的硬度较高的情况(例如,粒子21B由金属材料或陶瓷材料构成的情况等)下,由纳米纤维素形成的覆盖层发挥作为缓冲层的功能,例如能够有效地防止和抑制实体部形成用组合物2B’的喷出部(特别是,活塞式点胶机的喷嘴)的磨损,能够长期稳定地进行实体部形成用组合物2B’的喷出。另外,更有效地发挥作为纳米纤维素的效果。
在纳米纤维素覆盖粒子21B的表面的情况下,利用纳米纤维素覆盖的粒子21B表面的覆盖率优选为20%以上且100%以下,更优选为50%以上且100%以下,进一步优选为80%以上且100%以下。
由此,更显著地发挥前述的效果。
实体部形成用组合物2B’中的纳米纤维素的含有率优选为0.02体积%以上且0.42体积%以下,更优选为0.04体积%以上且0.40体积%以下,进一步优选为0.06体积%以上且0.38体积%以下。
由此,能够进一步提高实体部形成用组合物2B’的保存性、喷出性,并且能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度。另外,能够更可靠地防止在最终的三维造型物10中纳米纤维素意外地残留。
实体部形成用组合物2B’中的粘结剂的含有率只要为1.5体积%以上且10体积%以下即可,优选为2.0体积%以上且9.5体积%以下,更优选为2.5体积%以上且9.0体积%以下,进一步优选为3.0体积%以上且8.5体积%以下。
由此,更显著地发挥前述的效果,能够在进一步提高三维造型物10的生产率的同时,进一步提高所制造的三维造型物10的尺寸精度、可靠性。
其中,在粒子21为由碳含有率低的金属材料(例如,SUS304L、SUS316L等低碳不锈钢等)构成的金属粒子的情况下,特别是在粒子21由SUS316L构成的情况下,实体部形成用组合物2B’中的粘结剂的含有率优选为1.5体积%以上且2.1体积%以下,更优选为1.6体积%以上且2.0体积%以下,进一步优选为1.7体积%以上且1.9体积%以下。
由此,能够更可靠地降低最终得到的三维造型物10中的碳的含有率,例如在SUS316L的造型中,能够进行抑制到SUS316L的碳固溶量标准值0.03质量%以内的造型,并且能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度。
其它成分
另外,实体部形成用组合物2B’可以含有除前述成分以外的成分。作为这样的成分,可列举例如:聚合引发剂、分散剂、表面活性剂、增稠剂、聚集抑制剂、消泡剂、光滑剂(流平剂)、染料、阻聚剂、聚合促进剂、渗透促进剂、润湿剂(保湿剂)、固定剂、防霉剂、防腐剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、螯合剂、pH调节剂等。
支撑部形成用组合物
接着,对作为用于制造三维造型物10的三维造型物制造用组合物的支撑部形成用组合物2A’进行说明。
支撑部形成用组合物2A’只要能够用于形成支撑部5(形成第一图案2A),其构成成分等就没有特别限定,优选包含多个粒子21A(主要材料粒子)、使粒子21A分散的溶剂以及粘结剂,此外,更优选粒子21A的体积基准的平均粒径为0.1μm以上且小于50μm,并且粘结剂的含有率为1.5体积%以上且10体积%以下。
以下的说明中,对支撑部形成用组合物2A’为本发明的三维造型物制造用组合物的情况,即包含多个粒子21A、溶剂和粘结剂、粒子21A的体积基准的平均粒径为0.1μm以上且小于50μm、并且粘结剂的含有率为1.5体积%以上且10体积%以下的情况代表性地进行说明。
粒子
通过支撑部形成用组合物2A’包含多个粒子21A,即使在要形成的支撑部5(第一图案2A)具有微细形状等情况下,也能够以高尺寸精度高效地形成支撑部5。另外,能够从构成支撑部5的多个粒子21A的间隙高效地除去溶剂或粘结剂(包括分解产物),能够进一步提高三维造型物10的生产率,并且能够进一步提高三维造型物10的可靠性。
作为支撑部形成用组合物2A’中所含的粒子21A的构成材料,例如可列举与作为实体部形成用组合物2B’的粒子21B的构成材料所说明的材料同样的材料。由此,得到与前述同样的效果。
但是,构成支撑部形成用组合物2A’的粒子21A优选由熔点高于构成实体部形成用组合物2B’的粒子21B的材料构成。
粒子21A的形状没有特别限定,可以为球形、纺锤形、针状、筒状、鳞片状等任何形状,另外,也可以为不规则形状,但是优选为球形。
粒子21A的平均粒径没有特别限定,优选为0.1μm以上且小于50μm,更优选为0.2μm以上且20μm以下,进一步优选为0.3μm以上且10μm以下。
由此,更显著地发挥前述的效果,能够进一步提高三维造型物10的生产率,并且能够进一步提高所制造的三维造型物10的尺寸精度。
粒子21A的Dmax优选为0.2μm以上且80μm以下,更优选为0.4μm以上且40μm以下,进一步优选为0.5μm以上且20μm以下。
由此,支撑部形成用组合物2A’的流动性更适当,能够更顺利地进行支撑部形成用组合物2A’的供给。另外,能够从构成支撑部5(第一图案2A)的多个粒子21A的间隙更高效地除去溶剂或粘结剂(包括分解产物),能够进一步提高三维造型物10的生产率。
支撑部形成用组合物2A’中的粒子21A的含有率优选为30质量%以上且93质量%以下,更优选为35质量%以上且88质量%以下。
由此,能够在进一步提高支撑部形成用组合物2A’的操作容易性的同时,进一步减少在三维造型物10的制造过程中被除去的成分的量,从三维造型物10的生产率、生产成本、节约资源等观点考虑是特别有利的。另外,能够进一步提高最终得到的三维造型物10的尺寸精度。
需要说明的是,粒子21A由在三维造型物10的制造过程(例如接合工序等)中发生化学反应(例如氧化反应等)的材料构成,支撑部形成用组合物2A’中所含的粒子21A的组成与最终的三维造型物10的构成材料的组成可以不同。
另外,支撑部形成用组合物2A’可以包含2种以上的粒子21A。
溶剂
通过支撑部形成用组合物2A’含有溶剂,能够在支撑部形成用组合物2A’中使粒子适当地分散,能够稳定地进行利用点胶机等的支撑部形成用组合物2A’的喷出。
作为支撑部形成用组合物2A’中所含的溶剂,例如可列举与作为实体部形成用组合物2B’的构成材料所说明的溶剂同样的溶剂。由此,得到与前述同样的效果。
需要说明的是,支撑部形成用组合物2A’中所含的溶剂的组成可以与实体部形成用组合物2B’中所含的溶剂的组成相同,也可以不同。
支撑部形成用组合物2A’中的溶剂的含量优选为5质量%以上且68质量%以下,更优选为8质量%以上且60质量%以下。
由此,能够在进一步提高支撑部形成用组合物2A’的操作容易性的同时,进一步减少在三维造型物10的制造过程中被除去的成分的量,从三维造型物10的生产率、生产成本、节约资源等观点考虑是特别有利的。另外,能够进一步提高最终得到的三维造型物10的尺寸精度。
粘结剂
通过支撑部形成用组合物2A’含有粘结剂,例如能够有效地防止使用支撑部形成用组合物2A’形成的第一图案2A的意外的变形。
另外,能够有效地防止在接合工序中照射激光时的粒子21A或其熔融物的意外的飞散。由此,能够有效地防止形成了接合部3的层1的表面上的意外的凹凸的产生。
由此,能够提高三维造型物10的尺寸精度。
作为粘结剂,只要具有在供于接合工序之前的支撑部形成用组合物2A’(第一图案2A)中将粒子21A暂时固定的功能即可,例如能够使用热塑性树脂、固化性树脂等各种树脂材料等。
在包含固化性树脂的情况下,可以在喷出支撑部形成用组合物2A’之后且接合工序之前的时刻进行该固化性树脂的固化反应。
由此,能够更有效地防止使用支撑部形成用组合物2A’形成的第一图案2A的意外的变形,能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度。
进行固化性树脂的固化反应的固化处理例如能够通过加热、照射紫外线等能量射线而进行。
作为固化性树脂,例如能够适合使用各种热固化性树脂、光固化性树脂等。
作为固化性树脂(可聚合化合物),例如能够使用各种单体、各种低聚物(包括二聚物、三聚物等)、预聚物等。
作为固化性树脂(可聚合化合物),优选使用利用通过照射能量射线而由聚合引发剂产生的自由基或阳离子等引发加成聚合或开环聚合从而生成聚合物的物质。作为加成聚合的聚合方式,可列举自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合、易位聚合、配位聚合。另外,作为开环聚合的聚合方式,可列举阳离子聚合、阴离子聚合、自由基聚合、易位聚合、配位聚合。
作为支撑部形成用组合物2A’中所含的粘结剂的构成材料,例如可列举与作为实体部形成用组合物2B’的粘结剂的构成材料所说明的材料同样的材料。由此,得到与前述同样的效果。
支撑部形成用组合物2A’中所含的粘结剂的形状、大小、含有率等条件例如优选为与关于实体部形成用组合物2B’中所含的粘结剂所说明的条件同样的条件。由此,得到与前述同样的效果。
需要说明的是,支撑部形成用组合物2A’中所含的粘结剂可以满足与实体部形成用组合物2B’中所含粘结剂相同的条件(例如,组成、含有率等),也可以为不同的条件。
其它成分
另外,支撑部形成用组合物2A’可以含有除前述成分以外的成分。作为这样的成分,可列举例如:聚合引发剂、分散剂、表面活性剂、增稠剂、聚集抑制剂、消泡剂、光滑剂(流平剂)、染料、阻聚剂、聚合促进剂、渗透促进剂、润湿剂(保湿剂)、固定剂、防霉剂、防腐剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、螯合剂、pH调节剂等。
三维造型物制造用组合物套件
接着,对本发明所涉及的三维造型物制造用组合物套件进行说明。
本发明所涉及的三维造型物制造用组合物套件具有用于制造三维造型物的多种组合物,且具有前述的本发明的三维造型物制造用组合物(包含多个粒子、使粒子分散的溶剂以及粘结剂,粒子的体积基准的平均粒径为0.1μm以上且小于50μm,粘结剂的含有率为1.5体积%以上且10体积%以下的组合物)作为所述组合物中的至少一种。
由此,能够提供能够有效地防止三维造型物10的制造过程中的粒子21等的意外的飞散、并且能够用于以优良的生产率制造尺寸精度优良的三维造型物10的三维造型物制造用组合物套件。
三维造型物制造用组合物套件只要具有至少一种前述的本发明的三维造型物制造用组合物即可,优选具有2种以上的本发明的三维造型物制造用组合物。
由此,能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度、可靠性。
另外,优选三维造型物制造用组合物套件具有至少一种用于形成三维造型物10的实体部4的实体部形成用组合物2B’,并且具有至少一种用于形成支撑部5的支撑部形成用组合物2A’。
由此,能够进一步提高三维造型物10的尺寸精度、可靠性。
三维造型物制造装置
接着,对本发明的三维造型物制造装置进行说明。
图12是示意性地说明本发明的三维造型物制造装置的优选实施方式的侧视图。
三维造型物制造装置M100具有:喷出本发明的三维造型物制造用组合物的喷嘴、和对从所述喷嘴喷出所述三维造型物制造用组合物而形成的层1照射激光的激光照射单元M6,并通过堆叠层1而制造三维造型物10。
更具体而言,三维造型物制造装置M100具有:控制部M2、具有将包含粒子21的三维造型物制造用组合物(组合物)2’以规定的图案喷出的喷嘴的组合物供给单元(喷出单元)M3、和对以规定的图案供给的组合物2’照射用于将粒子21接合的激光的激光照射单元M6。而且,组合物2A’和组合物2B’中的至少一者(优选至少组合物2B’、更优选组合物2A’和组合物2B’两者)为本发明的三维造型物制造用组合物(包含多个粒子、使粒子分散的溶剂以及粘结剂,粒子的体积基准的平均粒径为0.1μm以上且小于50μm,粘结剂的含有率为1.5体积%以上且10体积%以下的组合物)。
由此,能够适当地实施前述的本发明的制造方法,能够有效地防止三维造型物10的制造过程中的粒子21等的意外的飞散,能够制造尺寸精度优良的三维造型物10。
控制部M2具有计算机M21和驱动控制部M22。
计算机M21为在内部具有CPU、存储器等而构成的一般的台式计算机等。计算机M21将三维造型物10的形状以模型数据的形式数据化,并向驱动控制部M22输出将其切成平行的多层薄截面体而得到的截面数据(切片数据)。
控制部M2所具有的驱动控制部M22起到作为分别驱动组合物供给单元(喷出单元)M3、层形成部M4、激光照射单元M6等的控制单元的功能。具体而言,例如控制组合物供给单元(喷出单元)M3的驱动(XY平面上的移动等)、利用组合物供给单元(喷出单元)M3进行的组合物2’的喷出、能够沿图12中的Z方向移动的工作台(升降工作台)M41的下降及其下降量、利用激光照射单元M6的激光的照射方式或照射、扫描速度等。
在组合物供给单元(喷出单元)M3上连接有来自未图示的材料储存部(材料供给部)的管道。该材料供给部中储存有前述的组合物2’,并且通过驱动控制部M22的控制而由组合物供给单元(喷出单元)M3喷出组合物2’。
组合物供给单元(喷出单元)M3能够沿着导轨M5在图12中的X方向和Y方向上各自独立地移动。
层形成部M4具有:供给组合物2’并支撑使用组合物2’形成的层1的工作台(升降工作台)M41、和包围升降工作台M41的框架M45。
升降工作台M41在先前形成的层1上形成(重叠)新的层1时根据来自驱动控制部M22的指令而依次下降(向Z轴负方向移动)规定量。
工作台M41的上表面(更详细而言,赋予组合物2’的部位)为平坦的平面(受液面)M410。由此,能够容易且可靠地形成厚度均匀性高的层1。
工作台M41优选由高强度的材料构成。作为工作台M41的构成材料,可列举例如不锈钢等各种金属材料等。
另外,可以对工作台M41的平面M410实施表面处理。由此,例如能够更有效地防止组合物2’的构成材料等牢固地附着在工作台M41上,或者能够提高工作台M41的耐久性,实现三维造型物10的更长期且稳定的生产。作为用于工作台M41的平面M410的表面处理的材料,可列举例如聚四氟乙烯等含氟树脂等。
组合物供给单元(喷出单元)M3根据来自驱动控制部M22的指令而移动,以将组合物2’以规定的图案喷出到工作台M41上的所期望的部位的方式构成。
组合物供给单元(喷出单元)M3以喷出组合物2’的方式构成。
作为组合物供给单元(喷出单元)M3,可列举例如喷墨头、各种点胶机等,优选为点胶机。
由此,即使是高粘度的组合物2’也能够适当地供给(喷出),能够更有效地防止组合物2’接触目标部位后的该组合物2’的凹陷等。其结果是,能够进一步提高最终得到的三维造型物10的尺寸精度。另外,通过使用高粘度的组合物2’,能够容易形成厚度比较大的层1,能够进一步提高三维造型物10的生产率。
组合物供给单元(喷出单元)M3的喷出部的尺寸(喷嘴直径)没有特别限定,优选为10μm以上且100μm以下。
由此,能够在进一步提高三维造型物10的尺寸精度的同时,进一步提高三维造型物10的生产率。
组合物供给单元(喷出单元)M3优选以液滴的形式喷出组合物2’。由此,能够以微细的图案赋予组合物2’,即使是具有微细结构的三维造型物10,也能够以特别高的尺寸精度、特别高的生产率制造。
三维造型物制造装置M100具有多个组合物供给单元(喷出单元)M3。
由此,能够组合使用多种组合物2’。更具体而言,例如能够使用多种实体部形成用组合物,或者能够组合使用实体部形成用组合物和支撑材料形成用组合物。
特别是,图示的构成中,具有第一组合物供给单元(第一喷出单元)M3A和第二组合物供给单元(第二喷出单元)M3B作为两个组合物供给单元(喷出单元)M3。
由此,例如能够使用两种实体部形成用组合物,或者能够组合使用一种实体部形成用组合物和一种支撑材料形成用组合物。
另外,通过形成从不同的组合物供给单元(喷出单元)M3供给同种的组合物2’的构成,能够进一步提高三维造型物10的生产率。
以下的说明中,主要对组合使用一种实体部形成用组合物和一种支撑材料形成用组合物的情况进行说明。
激光照射单元M6具有在组合物2’接触目标部位后照射(扫描)用于将该组合物2’中所含的粒子21接合的激光的功能。
由此,能够将组合物2’中所含的粒子21接合,从而形成接合部3。特别是,通过对包含粒子21的组合物2’的图案扫描激光,能够对组合物2’选择性地赋予能量,能够进一步提高形成接合部3的能量效率。由此,能够更高效地进行粒子21的接合、粘结剂等的除去,能够进一步提高三维造型物10的生产率。另外,由于能够提高能量效率,因此从节能的观点考虑也是有利的。
本发明中,可以在控制了气氛的组成等的腔室内进行三维造型物10的制造。由此,例如能够在惰性气体中进行接合工序,能够更有效地防止粒子的意外的变性等。另外,例如通过在包含反应性气体的气氛中进行接合工序,能够适合制造由与用作原料的粒子的组成不同的组成的材料构成的三维造型物10。
三维造型物
本发明所涉及的三维造型物能够使用前述的本发明的三维造型物制造装置制造。
由此,能够有效地防止三维造型物的制造过程中的粒子等的意外的飞散,能够以优良的生产率制造尺寸精度、可靠性优良的三维造型物。
三维造型物的用途没有特别限定,可列举例如:玩偶、人像等鉴赏物和展示品;植入物等医疗器械等。
另外,三维造型物也可以应用于样机、批量生产的产品、定制产品中的任一种。
以上对本发明的优选实施方式进行了说明,但是本发明并不限定于此。
例如,本发明的三维造型物制造装置中,各部分的构成能够替换为发挥同样的功能的任意的构成,另外,也能够添加任意的构成。
例如,本发明的三维造型物制造装置可以具有对喷出的组合物进行加热的加热单元。由此,能够使组合物的粘度降低,进一步提高喷出性。另外,可以预先对喷出前的组合物进行加热,并对喷出后的组合物进行冷却,使喷出后的组合物的粘度增大,从而能够进一步提高由组合物形成的图案形状的稳定性。由此,能够以更高水平兼具三维造型物的生产率和尺寸精度。
另外,本发明的三维造型物制造装置可以具有未图示的冷却单元。由此,例如能够在粒子的接合后使层迅速冷却,能够适当进行之后的工序。其结果是,能够进一步提高三维造型物的生产率、尺寸精度、可靠性等。另外,可以具有红外线卤素灯、碳加热器等作为溶剂除去单元。
另外,前述的实施方式中,对在工作台的表面上直接形成层的情况代表性地进行了说明,但是例如可以在工作台上配置造型板,并在该造型板上层叠层从而制造三维造型物。在这种情况下,在三维造型物的制造过程中,可以使造型板与构成最下层的粒子接合,然后通过后处理将造型板从目标三维造型物上除去。由此,例如能够更有效地防止层叠多层的过程中的层的翘曲的产生,能够进一步提高最终得到的三维造型物的尺寸精度。
另外,前述的实施方式中,对于单层,主要对在第一图案形成工序之后进行第二图案形成工序的情况进行了说明,但是在至少一层的形成中,第一图案形成工序和第二图案形成工序的顺序可以颠倒。另外,可以在不同的区域同时赋予多种组合物。
另外,前述的实施方式中,对于单层,对在进行第一图案形成工序和第二图案形成工序之后进行溶剂除去工序的情况代表性地进行了说明,但是例如可以在第一图案形成工序之后和在第二图案形成工序之后分别进行溶剂除去工序。
另外,前述实施方式中,对在形成所有层时形成第一图案和第二图案的情况代表性地进行了说明,但是层叠多层而得到的层叠体例如可以具有不具有第一图案的层或不具有第二图案的层。另外,可以在与工作台的接触面(紧接工作台的上面)上形成不形成与实体部对应的部位的层(例如,仅由支撑部构成的层),并使该层发挥作为牺牲层的功能。
另外,本发明的三维造型物的制造方法中,工序和处理的顺序不限于前述的顺序,可以调换其中的至少一部分而进行。
例如,可以调换第一接合工序和第二接合工序的顺序,也可以在层的不同部位同时进行第一接合工序和第二接合工序。
另外,前述的实施方式中,在接合工序中,主要对不与实体部形成用组合物中所含的粒子的接合一起进行支撑部形成用组合物中所含的粒子的接合的情况进行了说明,但是在接合工序中,可以与实体部形成用组合物中所含的粒子的接合一起进行支撑部形成用组合物中所含的粒子的接合。
另外,根据要制造的三维造型物的形状,也可以不形成支撑部。
另外,前述的实施方式中,对于以规定的图案喷出三维造型物制造用组合物、形成具有所期望的形状的层的情况代表性地进行了说明,但是本发明可以适用于使用刮刀、辊等平坦化单元使三维造型物制造用组合物平坦化而形成层,并对该层照射激光而形成接合部的方法等(SLS法等)。
另外,本发明的制造方法中,可以根据需要进行前处理工序、中间处理工序、后处理工序。
作为前处理工序,可列举例如:工作台的清扫工序等。
作为后处理工序,可列举例如:清洗工序、进行修边等形状调整工序、着色工序、覆盖层形成工序、用于提高粒子的接合强度的热处理工序等。
另外,本发明的三维造型物的制造方法不限定于使用前述的三维造型物制造装置实施。
实施例
以下列举具体的实施例对本发明更详细地进行说明,但是本发明不仅限定于这些实施例。需要说明的是,以下的说明中,特别是未示出温度条件的处理在室温(25℃)下进行。另外,对于各种测定条件,特别是未示出温度条件的,为室温(25℃)下的数值。
实施例1
[1]三维造型物制造用组合物的制造
将平均粒径为3.0μm的SUS316L粉末:100质量份、作为溶剂的甘油:28.33质量份、由纤维素构成的纳米纤维素:0.071质量份、和聚乙烯醇:0.9质量份混合,由此得到作为三维造型物制造用组合物的实体部形成用组合物(参见表1)。这样得到的实体部形成用组合物中,纳米纤维素覆盖SUS316L粉末的构成粒子的表面。
另外,将平均粒径为3.0μm的氧化铝粉末:100质量份、作为溶剂的甘油:28.33质量份、由纤维素构成的纳米纤维素:0.071质量份、和聚乙烯醇:1.2质量份混合,由此得到作为三维造型物制造用组合物的支撑部形成用组合物(参见表2)。这样得到的支撑部形成用组合物中,纳米纤维素覆盖氧化铝粉末的构成粒子。
由此,得到了由实体部形成用组合物和支撑部形成用组合物构成的三维造型物制造用组合物套件。
[2]三维造型物的制造
使用如上所述得到的三维造型物制造用组合物,以下述方式制造设计尺寸为厚度:4mm×宽度:10mm×长度:80mm的长方体形状的三维造型物。
首先,准备图12所示的三维造型物制造装置,从作为第一组合物供给单元的点胶机的喷嘴向工作台上以规定的图案以多个液滴的形式喷出支撑部形成用组合物,从而形成了第一图案(支撑部用图案)(层形成工序(第一图案形成工序))。
接着,从作为第二组合物供给单元的点胶机的喷嘴向工作台上以规定的图案以多个液滴的形式喷出实体部形成用组合物,从而形成了第二图案(实体部用图案)(层形成工序(第二图案形成工序))。
由此,形成了由第一图案和第二图案构成的层。层的厚度为50μm。
然后,对由第一图案和第二图案构成的层实施250℃下的加热处理,除去层中所含的溶剂(溶剂除去工序)。
然后,对层的第一图案、第二图案依次扫描(照射)激光(YAG激光、最大峰波长:1064nm),进行粒子的接合。由此,形成了第一接合部(支撑部)和第二接合部(实体部)(接合工序)。
重复进行具有上述的层形成工序(第一图案形成工序和第二图案形成工序)至接合工序的一系列工序,由此得到了与要制造的三维造型物对应的形状的层叠体。
然后,将支撑部分开,取出目标三维造型物。
实施例2~9
除了分别如表1、表2所示设定实体部形成用组合物、支撑部形成用组合物的组成以外,与前述实施例1同样地制造了三维造型物制造用组合物(三维造型物制造用组合物套件)、三维造型物。
实施例10
仅使用实体部形成用组合物作为三维造型物制造用组合物,而不使用支撑部形成用组合物(省略第一图案形成工序),除此以外,与前述实施例1同样地制造了三维造型物制造用组合物、三维造型物。
比较例1
使用平均粒径为0.04μm的粒子作为实体部形成用组合物和支撑部形成用组合物中所含的粒子,除此以外,与前述实施例6同样地制造了三维造型物制造用组合物(三维造型物制造用组合物套件)、三维造型物。
比较例2
使用平均粒径为52μm的粒子作为实体部形成用组合物和支撑部形成用组合物中所含的粒子,除此以外,与前述实施例6同样地制造了三维造型物制造用组合物(三维造型物制造用组合物套件)、三维造型物。
比较例3
将实体部形成用组合物、支撑部形成用组合物中的粘结剂的含有率调节为1.18体积%后使用,除此以外,与前述实施例6同样地制造了三维造型物制造用组合物(三维造型物制造用组合物套件)、三维造型物。
比较例4
将实体部形成用组合物、支撑部形成用组合物中的粘结剂的含有率调节为11.95体积%后使用,除此以外,与前述实施例6同样地制造了三维造型物制造用组合物(三维造型物制造用组合物套件)、三维造型物。
将所述各实施例和各比较例的三维造型物制造用组合物(三维造型物制造用组合物套件)的组成汇总示于表1、表2。需要说明的是,表中,以“Gly”表示甘油、以“PG”表示丙二醇、以“BCA”表示二乙二醇单丁醚乙酸酯、以“DEDG”表示二乙二醇二***、以“NC”表示纳米纤维素、以“PVA”表示聚乙烯醇、以“Ac”表示丙烯酸类树脂。
另外,所述各实施例中使用的支撑部形成用组合物、实体部形成用组合物的粘度均为1000mPa·s以上且20000mPa·s以下的范围内的值。另外,所述各实施例和各比较例中的支撑部形成用组合物、实体部形成用组合物的液滴的每1滴的体积均为1nL以上且50nL以下的范围内的值。另外,所述各实施例和各比较例中,溶剂除去工序后的层中的溶剂的含有率均为0.5质量%以上且20质量%以下的范围内的值。另外,所述各实施例中使用的支撑部形成用组合物、实体部形成用组合物中,纳米纤维素的宽度和厚度均为10nm以上且50nm以下的范围内的值,纳米纤维素的长度均为150nm以上且400nm以下的范围内的值,纳米纤维素的纤维的长径比均为7以上且30以下的范围内的值。另外,所述各实施例中使用的支撑部形成用组合物、实体部形成用组合物中,均为纳米纤维素覆盖粒子的表面,利用纳米纤维素覆盖的粒子表面的覆盖率均为80%以上且100%以下的范围内的值。
[表1]
[表2]
[3]评价
[3.1]接合工序后的层的表面形状
对于所述各实施例和各比较例,使用各三维造型物制造用组合物(实体部形成用组合物、支撑部形成用组合物)分别与前述同样地形成具有实施了接合处理的第一图案和第二图案的单层。
然后,通过根据ISO 25178的测定,求出层的表面的算术平均高度Sa、表面的最大高度Sz,并按照以下的标准进行评价。
算术平均高度Sa
A:算术平均高度Sa小于10μm。
B:算术平均高度Sa为10μm以上且小于15μm。
C:算术平均高度Sa为15μm以上且小于20μm。
D:算术平均高度Sa为20μm以上且小于25μm。
E:算术平均高度Sa为25μm以上。
最大高度Sz
A:最大高度Sz小于90μm。
B:最大高度Sz为90μm以上且小于250μm。
C:最大高度Sz为250μm以上且小于400μm。
D:最大高度Sz为400μm以上且小于500μm。
E:最大高度Sz为500μm以上。
[3.2]三维造型物的尺寸精度
对于所述各实施例和各比较例的三维造型物,测定厚度、宽度、长度,求出偏离设计值的偏离量,并按照以下的标准进行评价。
A:厚度、宽度、长度中,偏离设计值的偏离量最大者的偏离设计值的偏离量小于1.0%。
B:厚度、宽度、长度中,偏离设计值的偏离量最大者的偏离设计值的偏离量为1.0%以上且小于2.0%。
C:厚度、宽度、长度中,偏离设计值的偏离量最大者的偏离设计值的偏离量为2.0%以上且小于4.0%。
D:厚度、宽度、长度中,偏离设计值的偏离量最大者的偏离设计值的偏离量为4.0%以上且小于7.0%。
E:厚度、宽度、长度中,偏离设计值的偏离量最大者的偏离设计值的偏离量为7.0%以上。
[3.3]三维造型物中的碳的含有率
对于所述各实施例和各比较例的三维造型物,通过根据JIS G1211-3:2011的测定而求出碳的含有率,并按照以下的标准进行评价。
A:碳的含有率小于0.03质量%。
B:碳的含有率为0.03质量%以上且小于0.05质量%。
C:碳的含有率为0.05质量%以上且小于0.10质量%。
D:碳的含有率为0.10质量%以上且小于0.20质量%。
E:碳的含有率为0.20质量%以上。
将这些结果汇总示于表3中。
[表3]
由表3可知,本发明中,能够制造尺寸精度、可靠性高的三维造型物。另外,本发明中,有效地防止了三维造型物中的碳含有率的意外的增高。与此相对,比较例中,未得到满意的结果。
符号说明
10…三维造型物、1…层、2’…组合物(三维造型物制造用组合物)、2A’…组合物(支撑部形成用组合物)、2B’…组合物(实体部形成用组合物)、21…粒子(分散质)、21A…粒子(分散质)、21B…粒子(分散质)、2A…第一图案(支撑部用图案)、2B…第二图案(实体部用图案)、3…接合部、3A…接合部(第一接合部)、3B…接合部(第二接合部)、4…实体部、5…支撑部(支持部、支撑材料)、M100…三维造型物制造装置、M2…控制部、M21…计算机、M22…驱动控制部、M3…组合物供给单元(喷出单元)、M3A…第一组合物供给单元(第一喷出单元)、M3B…第二组合物供给单元(第二喷出单元)、M4…层形成部、M41…工作台(升降工作台)、M410…平面(受液面)、M45…框架、M5…导轨、M6…激光照射单元、L…激光。
Claims (14)
1.一种三维造型物制造用组合物,其特征在于,用于制造三维造型物,所述三维造型物制造用组合物包含:
多个粒子;
溶剂,使所述粒子分散;和
粘结剂,具有在除去所述溶剂的状态下将所述粒子彼此暂时粘结的功能,
所述粒子的体积基准的平均粒径为0.1μm以上且小于50μm,
所述粘结剂的含有率为1.5体积%以上且10体积%以下。
2.根据权利要求1所述的三维造型物制造用组合物,其特征在于,
所述粒子为由金属材料构成的金属粒子。
3.根据权利要求2所述的三维造型物制造用组合物,其特征在于,
所述金属粒子由SUS316L构成。
4.根据权利要求3所述的三维造型物制造用组合物,其特征在于,
所述粘结剂的含有率为1.5体积%以上且2.1体积%以下。
5.根据权利要求3或4所述的三维造型物制造用组合物,其特征在于,
所述粒子的体积基准的平均粒径为0.1μm以上且10μm以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的三维造型物制造用组合物,其特征在于,
所述粘结剂包含聚乙烯醇、丙烯酸类树脂中的至少一者。
7.根据权利要求6所述的三维造型物制造用组合物,其特征在于,
所述粘结剂包含聚乙烯醇,
所述溶剂包含多元醇。
8.根据权利要求6所述的三维造型物制造用组合物,其特征在于,
所述粘结剂包含丙烯酸类树脂,
所述溶剂包含醚类。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的三维造型物制造用组合物,其特征在于,
三维造型物制造用组合物包含纳米纤维素。
10.根据如权利要求9所述的三维造型物制造用组合物,其特征在于,
所述纳米纤维素的含有率为0.02体积%以上且0.42体积%以下。
11.一种三维造型物的制造方法,其特征在于,重复进行包含以下工序的一系列工序:层形成工序,使用权利要求1至10中任一项所述的三维造型物制造用组合物形成层;溶剂除去工序,除去所述层中所含的所述溶剂;接合工序,对所述层照射激光,将所述层中所含的所述粒子彼此接合。
12.根据权利要求11所述的三维造型物的制造方法,其特征在于,
所述层形成工序具有:形成第一图案的第一图案形成工序、和形成第二图案的第二图案形成工序,
在所述第一图案形成工序、所述第二图案形成工序中的至少一者中使用所述三维造型物制造用组合物。
13.根据权利要求11或12所述的三维造型物的制造方法,其特征在于,
利用点胶机喷出所述三维造型物制造用组合物。
14.一种三维造型物制造装置,其特征在于,具备:
喷嘴,喷出权利要求1至10中任一项所述的三维造型物制造用组合物;
激光照射单元,对由所述喷嘴喷出所述三维造型物制造用组合物而形成的层照射激光,
通过堆叠所述层制造三维造型物。
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