JP3376163B2 - 三次元造形装置および方法 - Google Patents
三次元造形装置および方法Info
- Publication number
- JP3376163B2 JP3376163B2 JP11229895A JP11229895A JP3376163B2 JP 3376163 B2 JP3376163 B2 JP 3376163B2 JP 11229895 A JP11229895 A JP 11229895A JP 11229895 A JP11229895 A JP 11229895A JP 3376163 B2 JP3376163 B2 JP 3376163B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- auxiliary material
- material layer
- layer
- modeling
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、紫外線照射により硬
化させた造形材層を積層していくことにより、任意の三
次元造形物を形成する三次元造形装置および方法に関す
るものである。
化させた造形材層を積層していくことにより、任意の三
次元造形物を形成する三次元造形装置および方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、種々の光硬化性樹脂を用いた
三次元造形装置や三次元造形方法があり、このような中
に、特開平６−１９０９２９号公報に開示されたものが
ある。これは、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すような工程を
繰り返すことにより所定の形状を形成するものである。
三次元造形装置や三次元造形方法があり、このような中
に、特開平６−１９０９２９号公報に開示されたものが
ある。これは、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すような工程を
繰り返すことにより所定の形状を形成するものである。
【０００３】すなわち、この工程においては、まず、図
５（Ａ）に示すように、光透過性のフィルム１とこれに
接着させた光硬化性の接着剤からなる接着層２をレーザ
ー切断によって所定の形状に切断し、その上に、図５
（Ｂ）に示すように、下面の所定部分に接着剤が塗布さ
れたフィルム３を搬送機構４によって搬送する。この
際、フィルム３に塗布された接着剤は、所定部分が露光
部５によって照射されて硬化し、フィルム３に接着する
硬化部６と未硬化部７になる。
５（Ａ）に示すように、光透過性のフィルム１とこれに
接着させた光硬化性の接着剤からなる接着層２をレーザ
ー切断によって所定の形状に切断し、その上に、図５
（Ｂ）に示すように、下面の所定部分に接着剤が塗布さ
れたフィルム３を搬送機構４によって搬送する。この
際、フィルム３に塗布された接着剤は、所定部分が露光
部５によって照射されて硬化し、フィルム３に接着する
硬化部６と未硬化部７になる。
【０００４】ついで、フィルム３を不使用部分からレー
ザー切断部８で切断して離しフィルム１上に載置したの
ち、図５（Ｃ）に示すように、線光源９でフィルム３を
介してその下側の未硬化部７を照射して硬化させること
により硬化した接着層７ａをフィルム１および３に接着
させる。つぎに、押さえローラ１０でフィルム３の上面
を押圧することにより、接着層７ａをフィルム１，３に
密着させるとともに、ギャップセンサ１１で測定しなが
らフィルム３の上面を平面にする。
ザー切断部８で切断して離しフィルム１上に載置したの
ち、図５（Ｃ）に示すように、線光源９でフィルム３を
介してその下側の未硬化部７を照射して硬化させること
により硬化した接着層７ａをフィルム１および３に接着
させる。つぎに、押さえローラ１０でフィルム３の上面
を押圧することにより、接着層７ａをフィルム１，３に
密着させるとともに、ギャップセンサ１１で測定しなが
らフィルム３の上面を平面にする。
【０００５】そして、図５（Ｄ）に示すように、フィル
ム３とこれに接着する接着層７ａ，硬化部６の所定部分
をレーザー切断部８で切断し不要部分を除去することに
より、図５（Ｅ）に示すような三次元の造形物１２が得
られるというものである。なお、図５（Ａ）から図５
（Ｄ）の操作をさらに繰り返すことによりさらに多層の
形状物を得ることができる。
ム３とこれに接着する接着層７ａ，硬化部６の所定部分
をレーザー切断部８で切断し不要部分を除去することに
より、図５（Ｅ）に示すような三次元の造形物１２が得
られるというものである。なお、図５（Ａ）から図５
（Ｄ）の操作をさらに繰り返すことによりさらに多層の
形状物を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、造形物
の中には、部分的に棒状や円筒状のような同じ断面形状
が連続する場合もあるが、このような場合、上記のよう
な方法では、一定の厚みのフィルムを積層して造形する
ため一層の厚みを任意の厚みに調整しながら造形するこ
とができない。このため、全く同じ形状の層を何度も形
成しなければならず作業が面倒であるという問題があ
る。また、接着剤を塗布したフィルムを重ねこれを押さ
えローラ１０で押圧するようになっているため、各層の
上面を正確な平面にすることが困難で各層に起伏が生じ
やすい。このため寸法精度が悪くなるという問題もあ
る。
の中には、部分的に棒状や円筒状のような同じ断面形状
が連続する場合もあるが、このような場合、上記のよう
な方法では、一定の厚みのフィルムを積層して造形する
ため一層の厚みを任意の厚みに調整しながら造形するこ
とができない。このため、全く同じ形状の層を何度も形
成しなければならず作業が面倒であるという問題があ
る。また、接着剤を塗布したフィルムを重ねこれを押さ
えローラ１０で押圧するようになっているため、各層の
上面を正確な平面にすることが困難で各層に起伏が生じ
やすい。このため寸法精度が悪くなるという問題もあ
る。
【０００７】さらに、露光部５の照射によって、接着剤
の硬化部６と未硬化部７を形成する際、その境界線を正
確に出すことが難しく、必要部分同士の接着が十分でき
なかったり、不要部分が必要部分と接着して最後の工程
での不要部分の除去が困難になったりするという問題も
有している。また、レーザー切断部８でフィルムと接着
層を切断する際の、切断深さの調節が難しく必要部分に
まで切断部が入り込んでしまうという問題もある。
の硬化部６と未硬化部７を形成する際、その境界線を正
確に出すことが難しく、必要部分同士の接着が十分でき
なかったり、不要部分が必要部分と接着して最後の工程
での不要部分の除去が困難になったりするという問題も
有している。また、レーザー切断部８でフィルムと接着
層を切断する際の、切断深さの調節が難しく必要部分に
まで切断部が入り込んでしまうという問題もある。
【０００８】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、一層の厚みを適宜調節でき、各層の上面およ
び下面をそれぞれ正確な平面状に形成でき、かつ、各層
の接着を確実に行うことができ、さらに、不要部分の除
去が簡単に行える三次元造形装置および装置の提供をそ
の目的とする。
たもので、一層の厚みを適宜調節でき、各層の上面およ
び下面をそれぞれ正確な平面状に形成でき、かつ、各層
の接着を確実に行うことができ、さらに、不要部分の除
去が簡単に行える三次元造形装置および装置の提供をそ
の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明は、上面が平面状に形成された台部と、こ
の台部上面に対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能
な切削部と、加熱により液化し常温で固化する水溶性の
粉体補助材を加熱部によって加熱して液状で上記台部上
面に、各補助材層の厚みを変更可能に供給し得るホッパ
ーによって供給し固体の補助材層を形成する補助材供給
部と、紫外線硬化性で水に対して不溶性の液体造形材を
上記台部上面に供給する造形材供給部と、台部上面に供
給された造形材を硬化させる紫外線発光部とを備えた三
次元造形装置を第１の要旨とし、上面が平面状に形成さ
れた台部と、この台部上面に対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ
方向に移動可能な切削部と、紫外線硬化性で水溶性の液
体補助材を、各補助材層の厚みを変更可能に供給し得る
ホッパーによって上記台部上面に供給する補助材供給部
と、紫外線硬化性で水に対して不溶性の液体造形材を上
記台部上面に供給する造形材供給部と、上記台部上面に
供給された補助材および造形材を硬化させる紫外線発光
部とを備えた三次元造形装置を第２の要旨とし、台部上
面に、加熱により液化し常温で固化する水溶性の粉体補
助材を加熱により液状で、各補助材層の厚みを変更可能
に供給し得るホッパーによって供給したのち冷却固化さ
せて補助材層を形成し、この補助材層の所定部分を切削
により除去し、この除去した部分に紫外線硬化性で水に
対して不溶性の液体造形材を充填してこれに紫外線を照
射することによりこの造形材部分を硬化させ、この補助
材と造形材からなる硬化層の上部に、造形材部分の形状
を所定の形状に変えながら上記動作を繰り返して造形材
部分が補助材層の中で一定の形状になるような複数の硬
化層からなる積層体にし、その積層体の補助材層を水で
溶かして除去し造形材からなる所定の造形物を得る三次
元造形方法を第３の要旨とし、台部上面に、紫外線硬化
性で水溶性の液体補助材を、各補助材層の厚みを変更可
能に供給し得るホッパーによって供給したのち紫外線照
射により固化させて補助材層を形成し、この補助材層の
所定部分を切削により除去し、この除去した部分に紫外
線硬化性で水に対して不溶性の液体造形材を充填してこ
れに紫外線を照射することによりこの造形材部分を硬化
させ、この補助材と造形材からなる硬化層の上部に、造
形材部分の形状を所定の形状に変えながら上記動作を繰
り返して造形材部分が補助材層の中で一定の形状になる
ような複数の硬化層からなる積層体にし、その積層体の
補助材層を水で溶かして除去し造形材からなる所定の造
形物を得る三次元造形方法を第４の要旨とする。
め、この発明は、上面が平面状に形成された台部と、こ
の台部上面に対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能
な切削部と、加熱により液化し常温で固化する水溶性の
粉体補助材を加熱部によって加熱して液状で上記台部上
面に、各補助材層の厚みを変更可能に供給し得るホッパ
ーによって供給し固体の補助材層を形成する補助材供給
部と、紫外線硬化性で水に対して不溶性の液体造形材を
上記台部上面に供給する造形材供給部と、台部上面に供
給された造形材を硬化させる紫外線発光部とを備えた三
次元造形装置を第１の要旨とし、上面が平面状に形成さ
れた台部と、この台部上面に対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ
方向に移動可能な切削部と、紫外線硬化性で水溶性の液
体補助材を、各補助材層の厚みを変更可能に供給し得る
ホッパーによって上記台部上面に供給する補助材供給部
と、紫外線硬化性で水に対して不溶性の液体造形材を上
記台部上面に供給する造形材供給部と、上記台部上面に
供給された補助材および造形材を硬化させる紫外線発光
部とを備えた三次元造形装置を第２の要旨とし、台部上
面に、加熱により液化し常温で固化する水溶性の粉体補
助材を加熱により液状で、各補助材層の厚みを変更可能
に供給し得るホッパーによって供給したのち冷却固化さ
せて補助材層を形成し、この補助材層の所定部分を切削
により除去し、この除去した部分に紫外線硬化性で水に
対して不溶性の液体造形材を充填してこれに紫外線を照
射することによりこの造形材部分を硬化させ、この補助
材と造形材からなる硬化層の上部に、造形材部分の形状
を所定の形状に変えながら上記動作を繰り返して造形材
部分が補助材層の中で一定の形状になるような複数の硬
化層からなる積層体にし、その積層体の補助材層を水で
溶かして除去し造形材からなる所定の造形物を得る三次
元造形方法を第３の要旨とし、台部上面に、紫外線硬化
性で水溶性の液体補助材を、各補助材層の厚みを変更可
能に供給し得るホッパーによって供給したのち紫外線照
射により固化させて補助材層を形成し、この補助材層の
所定部分を切削により除去し、この除去した部分に紫外
線硬化性で水に対して不溶性の液体造形材を充填してこ
れに紫外線を照射することによりこの造形材部分を硬化
させ、この補助材と造形材からなる硬化層の上部に、造
形材部分の形状を所定の形状に変えながら上記動作を繰
り返して造形材部分が補助材層の中で一定の形状になる
ような複数の硬化層からなる積層体にし、その積層体の
補助材層を水で溶かして除去し造形材からなる所定の造
形物を得る三次元造形方法を第４の要旨とする。
【００１０】
【作用】すなわち、この発明は、従来例のように、薄い
フィルムを、必要部と不要部の境界に切断部を設けなが
ら積層し、最後に不要部分を除去することにより造形す
るというものではなく、補助材層を水溶性の補助材で形
成し、この補助材層の所定部分を切削除去したのち、こ
の除去部分に紫外線硬化性で水に不溶の液状造形材を充
填してこれに紫外線を照射して硬化させるという工程を
繰り返すことにより複数の硬化層からなる三次元造形を
行うようになっている。
フィルムを、必要部と不要部の境界に切断部を設けなが
ら積層し、最後に不要部分を除去することにより造形す
るというものではなく、補助材層を水溶性の補助材で形
成し、この補助材層の所定部分を切削除去したのち、こ
の除去部分に紫外線硬化性で水に不溶の液状造形材を充
填してこれに紫外線を照射して硬化させるという工程を
繰り返すことにより複数の硬化層からなる三次元造形を
行うようになっている。
【００１１】したがって、台部に供給する補助材の量を
調節し、補助材層の厚みを適宜変更することにより、各
硬化層の厚みが異なる造形物の造形も可能になる。ま
た、造形工程において、同じ断面形状が連続して生じる
ような場合には、補助材層のみを複数層形成し、これに
所定部分の切削除去を行ったのちに造形材を供給するこ
とができ、これによって、補助材層複数分の造形材層の
形成が一度ででき作業が簡単になる。
調節し、補助材層の厚みを適宜変更することにより、各
硬化層の厚みが異なる造形物の造形も可能になる。ま
た、造形工程において、同じ断面形状が連続して生じる
ような場合には、補助材層のみを複数層形成し、これに
所定部分の切削除去を行ったのちに造形材を供給するこ
とができ、これによって、補助材層複数分の造形材層の
形成が一度ででき作業が簡単になる。
【００１２】さらに、補助材層を水溶性の補助材で構成
し、造形材層を水に不溶の造形材で構成しているため、
不要部分である補助材層は水洗いすることにより溶けて
簡単に除去することができる。このため、従来例のよう
な面倒な不要部分除去作業がなくなり作業が極めて簡単
になる。
し、造形材層を水に不溶の造形材で構成しているため、
不要部分である補助材層は水洗いすることにより溶けて
簡単に除去することができる。このため、従来例のよう
な面倒な不要部分除去作業がなくなり作業が極めて簡単
になる。
【００１３】また、造形材部分を硬化させたのち、補助
材と造形材からなる硬化層の上面を切削加工により平面
状に仕上げることにより、各硬化層が正確に平行した層
状に形成されるようになり寸法精度のよい造形ができる
ようになる。この結果、精度がよく堅牢な造形物の造形
が簡単な作業で可能になる。つぎに、実施例にもとづい
て、この発明による三次元造形装置および方法を詳しく
説明する。
材と造形材からなる硬化層の上面を切削加工により平面
状に仕上げることにより、各硬化層が正確に平行した層
状に形成されるようになり寸法精度のよい造形ができる
ようになる。この結果、精度がよく堅牢な造形物の造形
が簡単な作業で可能になる。つぎに、実施例にもとづい
て、この発明による三次元造形装置および方法を詳しく
説明する。
【００１４】
【実施例】図１は、この発明の一実施例による三次元造
形装置２０を示している。図において、２１はＺ（上
下）方向に移動可能な台部であり、上面が水平な平面状
に形成されその周囲における縁部に溝２２，２３が形成
されている。２４は、台部２１の上方に配設され台部２
１上をＸ（左右），Ｙ（前後）方向に移動できるスピン
ドルであり、その下端に切削用のエンドミル２５が取り
付けられている。
形装置２０を示している。図において、２１はＺ（上
下）方向に移動可能な台部であり、上面が水平な平面状
に形成されその周囲における縁部に溝２２，２３が形成
されている。２４は、台部２１の上方に配設され台部２
１上をＸ（左右），Ｙ（前後）方向に移動できるスピン
ドルであり、その下端に切削用のエンドミル２５が取り
付けられている。
【００１５】このスピンドル２４の下部側には、側部に
ホース２６が連結された略円筒状のカバー部２７がエン
ドミル２５を覆うようにして設けられており、上記ホー
ス２６の他端は三次元造形装置２０の外部に設けられた
吸引機（図示せず）に連結されている。このため、吸引
機を作動させることにより、エンドミル２５が材料を切
削した際に生じる材料の削り粉を三次元造形装置２０の
外部に排出できる。
ホース２６が連結された略円筒状のカバー部２７がエン
ドミル２５を覆うようにして設けられており、上記ホー
ス２６の他端は三次元造形装置２０の外部に設けられた
吸引機（図示せず）に連結されている。このため、吸引
機を作動させることにより、エンドミル２５が材料を切
削した際に生じる材料の削り粉を三次元造形装置２０の
外部に排出できる。
【００１６】２８は三次元造形装置２０の一端側に配設
され、台部２１上をＸ方向に移動できる樋状のホッパー
である。このホッパー２８は、図２に示すように、下端
部に長手方向に沿って一定間隔で溶出孔２９が穿設され
ているとともに、高さ０．１５mmの小突起３０が下方に
向かって突設され、内部には加熱ヒータ３１が内蔵され
ている。
され、台部２１上をＸ方向に移動できる樋状のホッパー
である。このホッパー２８は、図２に示すように、下端
部に長手方向に沿って一定間隔で溶出孔２９が穿設され
ているとともに、高さ０．１５mmの小突起３０が下方に
向かって突設され、内部には加熱ヒータ３１が内蔵され
ている。
【００１７】３２はホッパー２８の基点（図示の左端）
上側に設けられた補助材タンクであり、内部に粉体の水
溶性ワックスまたは尿素粉末からなる補助材３３が充填
されている。この補助材タンク３２は底部が傾斜面にな
ってその最下端に栓３４が取り付けられ、この栓３４を
開くことにより内部の補助材３３をホッパー２８内に供
給できるようになっている。
上側に設けられた補助材タンクであり、内部に粉体の水
溶性ワックスまたは尿素粉末からなる補助材３３が充填
されている。この補助材タンク３２は底部が傾斜面にな
ってその最下端に栓３４が取り付けられ、この栓３４を
開くことにより内部の補助材３３をホッパー２８内に供
給できるようになっている。
【００１８】３５は三次元造形装置２０の他端側に配設
され、ホッパー２８と同様、台部２１上をＸ方向に移動
できる樋状のホッパーであり、図３に示すように、下端
部に長手方向に沿って一定間隔で吐出孔３６が穿設され
ている。３７はホッパー３５の基点（図示の右端）上側
に設けられた造形材タンクであり、内部に水に不溶の液
体紫外線硬化樹脂からなる造形材（スリーボンド社製紫
外線硬化型３０６１Ｂ）３８が充填されている。この造
形材タンク３７は底部側に設けられた栓３９を介して供
給管４０がホッパー３５の上方に延びており、栓３９を
開くことにより内部の造形材３８をホッパー３５内に供
給できるようになっている。
され、ホッパー２８と同様、台部２１上をＸ方向に移動
できる樋状のホッパーであり、図３に示すように、下端
部に長手方向に沿って一定間隔で吐出孔３６が穿設され
ている。３７はホッパー３５の基点（図示の右端）上側
に設けられた造形材タンクであり、内部に水に不溶の液
体紫外線硬化樹脂からなる造形材（スリーボンド社製紫
外線硬化型３０６１Ｂ）３８が充填されている。この造
形材タンク３７は底部側に設けられた栓３９を介して供
給管４０がホッパー３５の上方に延びており、栓３９を
開くことにより内部の造形材３８をホッパー３５内に供
給できるようになっている。
【００１９】４１は台部２１の中央部上方に設置された
紫外線照射ランプであり、台部２１上に供給される造形
材３８を硬化させることができるようになっている。ま
た、この三次元造形装置２０は周囲が壁部４２で覆われ
て、紫外線照射ランプの発光する紫外線が外部に漏れな
いようになっている。
紫外線照射ランプであり、台部２１上に供給される造形
材３８を硬化させることができるようになっている。ま
た、この三次元造形装置２０は周囲が壁部４２で覆われ
て、紫外線照射ランプの発光する紫外線が外部に漏れな
いようになっている。
【００２０】この構成において、造形物を造形する際に
は、まず、スピンドル２４をＹ方向における後方位置に
退避させた状態で、栓３４を一定時間開いて所定量の補
助材３３をホッパー２８内に供給し、ヒータ３１をオン
にしてホッパー２８内の補助材３３を液状に溶かす。そ
して、小突起３０の下端を台部２１上面に軽く接触させ
た状態でホッパー２８をＸ方向に往復移動させる。
は、まず、スピンドル２４をＹ方向における後方位置に
退避させた状態で、栓３４を一定時間開いて所定量の補
助材３３をホッパー２８内に供給し、ヒータ３１をオン
にしてホッパー２８内の補助材３３を液状に溶かす。そ
して、小突起３０の下端を台部２１上面に軽く接触させ
た状態でホッパー２８をＸ方向に往復移動させる。
【００２１】この際、ホッパー２８内の補助材３３は、
溶出孔２９から台部２１上面に吐出され過剰分をホッパ
ー２８の底部により溝２２，２３に押し出されて、小突
起３０の高さと略同じ高さの液層になったのち、自然冷
却して固化され、図４（Ａ）のような補助材層３３ａに
なる。
溶出孔２９から台部２１上面に吐出され過剰分をホッパ
ー２８の底部により溝２２，２３に押し出されて、小突
起３０の高さと略同じ高さの液層になったのち、自然冷
却して固化され、図４（Ａ）のような補助材層３３ａに
なる。
【００２２】ついで、吸引機を作動させた状態で、スピ
ンドル２４を台部２１上の中央付近に移動させ回転させ
るとともに、台部２１を補助材層３３ａの厚み分だけ上
昇させ、スピンドル２４をＸ，Ｙ方向に移動させること
により、エンドミル２５で補助材層３３ａの中に所定の
形状を切削加工し、図４（Ｂ）の状態にする。この場
合、切削により生じた補助材層３３ａの切削粉は、カバ
ー部２７からホース２６を介して吸引機に吸い取られて
いく。
ンドル２４を台部２１上の中央付近に移動させ回転させ
るとともに、台部２１を補助材層３３ａの厚み分だけ上
昇させ、スピンドル２４をＸ，Ｙ方向に移動させること
により、エンドミル２５で補助材層３３ａの中に所定の
形状を切削加工し、図４（Ｂ）の状態にする。この場
合、切削により生じた補助材層３３ａの切削粉は、カバ
ー部２７からホース２６を介して吸引機に吸い取られて
いく。
【００２３】つぎに、台部２１を少し下降させ、スピン
ドル２４の回転を停止させるとともに、これを再度、後
方位置に退避させる。そして、栓３９を一定時間開い
て、所定量の造形材３８をホッパー３５内に供給し、底
部を軽く補助材層３３ａの上面に接触させた状態でホッ
パー３５をＸ方向に往復移動させる。
ドル２４の回転を停止させるとともに、これを再度、後
方位置に退避させる。そして、栓３９を一定時間開い
て、所定量の造形材３８をホッパー３５内に供給し、底
部を軽く補助材層３３ａの上面に接触させた状態でホッ
パー３５をＸ方向に往復移動させる。
【００２４】この場合、ホッパー３５の底部が補助材層
３３ａの上面に接触している場合は、吐出孔３６が閉塞
されて造形材３８の吐出は防止され、補助材層３３ａが
切削除去された凹部４３にのみ造形材３８が吐出され
る。また、過剰の造形材３８はホッパー３５の底部によ
って、溝２２，２３内に押し出され、補助材層３３ａの
上面と同じ高さになるような適正量の造形材３８が凹部
４３内に充填される。
３３ａの上面に接触している場合は、吐出孔３６が閉塞
されて造形材３８の吐出は防止され、補助材層３３ａが
切削除去された凹部４３にのみ造形材３８が吐出され
る。また、過剰の造形材３８はホッパー３５の底部によ
って、溝２２，２３内に押し出され、補助材層３３ａの
上面と同じ高さになるような適正量の造形材３８が凹部
４３内に充填される。
【００２５】そして、紫外線照射ランプ４１をオンにし
て、補助材層３３ａ中の造形材３８に紫外線を照射する
ことにより、造形材３８を硬化させ、図４（Ｃ）の状態
のような造形材層３８ａを形成する。ついで、スピンド
ル２４を台部２１上に移動させ回転させながら、台部２
１の高さをエンドミル２５の下端が補助材層３３ａおよ
び造形材層３８ａに接触する適正な高さにして、補助材
層３３ａおよび造形材層３８ａの上面を均一な平面にな
るよう切削加工する。
て、補助材層３３ａ中の造形材３８に紫外線を照射する
ことにより、造形材３８を硬化させ、図４（Ｃ）の状態
のような造形材層３８ａを形成する。ついで、スピンド
ル２４を台部２１上に移動させ回転させながら、台部２
１の高さをエンドミル２５の下端が補助材層３３ａおよ
び造形材層３８ａに接触する適正な高さにして、補助材
層３３ａおよび造形材層３８ａの上面を均一な平面にな
るよう切削加工する。
【００２６】つぎに、再度、補助材層３３ａの切削除去
する形状を適宜変えながら上記のような工程を何度も繰
り返して、図４（Ｄ）のような積層体４４を形成し、複
数の造形材層３８ａで構成される形状が所定の三次元造
形物になるようにする。そして、この積層体４４を台部
２１から取り外し、水洗いすることにより、補助材層３
３ａを溶かし、図４（Ｅ）に示すような、造形物４５が
得られる。
する形状を適宜変えながら上記のような工程を何度も繰
り返して、図４（Ｄ）のような積層体４４を形成し、複
数の造形材層３８ａで構成される形状が所定の三次元造
形物になるようにする。そして、この積層体４４を台部
２１から取り外し、水洗いすることにより、補助材層３
３ａを溶かし、図４（Ｅ）に示すような、造形物４５が
得られる。
【００２７】なお、上記積層体４４を得るまでの一連の
工程は、予め準備されたプログラムに沿ったコンピュー
ター制御により行われる。また、補助材３３を台部２１
上面に供給する工程において、台部２１からのホッパー
２８の高さを変えたり、補助材３３の粘性が小さい場合
にはホッパー２８を複数回往復させることにより、任意
の厚みの補助材層３３ａを形成することができる。さら
に、同じ断面形状の部分が続く場合には、まず、複数の
補助材層３３ａを形成し、切削加工により凹部を形成し
たのちその凹部に造形材層３８ａを形成することもでき
る。
工程は、予め準備されたプログラムに沿ったコンピュー
ター制御により行われる。また、補助材３３を台部２１
上面に供給する工程において、台部２１からのホッパー
２８の高さを変えたり、補助材３３の粘性が小さい場合
にはホッパー２８を複数回往復させることにより、任意
の厚みの補助材層３３ａを形成することができる。さら
に、同じ断面形状の部分が続く場合には、まず、複数の
補助材層３３ａを形成し、切削加工により凹部を形成し
たのちその凹部に造形材層３８ａを形成することもでき
る。
【００２８】また、造形材タンク３７からホッパー３５
に造形材３８を供給する際には、一回使用量分だけの造
形材３８をその都度供給し残った供給材３８がホッパー
３５内で硬化することを防止することが好ましく、ホッ
パー３５内に造形材３８が残る場合には、紫外線照射に
よりその造形材３８が硬化しないようホッパー３５の上
部開口付近に遮蔽のためのシール部を設ける。さらに、
台部２１上に供給された補助材３３を固化するための冷
風や冷却ガスを供給するための装置を設け、固化が迅速
に行えるようにすることもできる。
に造形材３８を供給する際には、一回使用量分だけの造
形材３８をその都度供給し残った供給材３８がホッパー
３５内で硬化することを防止することが好ましく、ホッ
パー３５内に造形材３８が残る場合には、紫外線照射に
よりその造形材３８が硬化しないようホッパー３５の上
部開口付近に遮蔽のためのシール部を設ける。さらに、
台部２１上に供給された補助材３３を固化するための冷
風や冷却ガスを供給するための装置を設け、固化が迅速
に行えるようにすることもできる。
【００２９】このように、上記実施例では、補助材３３
として、加熱することにより液化し自然冷却により固化
する水溶性ワックスを用いているため、補助材層３３ａ
の形成が、加熱により液化した補助材３３を台部２１上
面に塗布するだけの作業ですみ極めて簡単になるととも
に、材料費が安価である。
として、加熱することにより液化し自然冷却により固化
する水溶性ワックスを用いているため、補助材層３３ａ
の形成が、加熱により液化した補助材３３を台部２１上
面に塗布するだけの作業ですみ極めて簡単になるととも
に、材料費が安価である。
【００３０】また、ホッパー２８から台部２１上面に補
助材３３を供給する際に、ホッパー２８の高さを調節す
ることにより台部２１上面に供給する補助材３３の量を
変え形成される補助材層３３ａの厚みを適宜変更するこ
とができ、これにより、各層の厚みが異なる造形物の造
形も可能になる。さらに、同じ断面形状が連続する部分
を持つ造形物の造形の場合には、補助材層３３ａのみを
複数層形成してこれに切削を行ったのちにその複数層に
見合った造形材３８を一度に供給することもでき、これ
によって、造形材層３８ａの形成作業が簡単になるり、
かつ時間が短縮される。
助材３３を供給する際に、ホッパー２８の高さを調節す
ることにより台部２１上面に供給する補助材３３の量を
変え形成される補助材層３３ａの厚みを適宜変更するこ
とができ、これにより、各層の厚みが異なる造形物の造
形も可能になる。さらに、同じ断面形状が連続する部分
を持つ造形物の造形の場合には、補助材層３３ａのみを
複数層形成してこれに切削を行ったのちにその複数層に
見合った造形材３８を一度に供給することもでき、これ
によって、造形材層３８ａの形成作業が簡単になるり、
かつ時間が短縮される。
【００３１】また、各補助材層３３ａと造形材層３８ａ
の上面の平面加工を切削加工により行うため、正確な平
面状に仕上げることができ各層が正確に平行した層状に
形成されるようになり寸法精度のよい造形ができるよう
になる。さらに、補助材層３３ａを水溶性の補助材３３
で構成しているため、水洗いすることにより簡単に溶け
て除去することができ、不要部分除去作業極めて容易に
なる。
の上面の平面加工を切削加工により行うため、正確な平
面状に仕上げることができ各層が正確に平行した層状に
形成されるようになり寸法精度のよい造形ができるよう
になる。さらに、補助材層３３ａを水溶性の補助材３３
で構成しているため、水洗いすることにより簡単に溶け
て除去することができ、不要部分除去作業極めて容易に
なる。
【００３２】また、上記実施例では、補助材３３として
粉体の水溶性ワックスを用いているが、これに代えて水
溶性の紫外線硬化性樹脂、例えばスリーボンド社製３０
４６Ｅを用いることもできる。この場合、ホッパー２８
のヒータ３１が不要になるとともに、補助材層を紫外線
照射によって硬化させる工程が増えるようになる。それ
以外の構成および作用効果については、上記実施例と同
様である。
粉体の水溶性ワックスを用いているが、これに代えて水
溶性の紫外線硬化性樹脂、例えばスリーボンド社製３０
４６Ｅを用いることもできる。この場合、ホッパー２８
のヒータ３１が不要になるとともに、補助材層を紫外線
照射によって硬化させる工程が増えるようになる。それ
以外の構成および作用効果については、上記実施例と同
様である。
【００３３】なお、上記両実施例においては、ホッパー
２８，３５に樋状のものを使用しているが、これに限ら
ず、幅の短いものを使用することもできる。この場合、
ホッパー２８，３５をＹ方向へも移動できる機構にする
とともに、Ｘ方向への一往復の移動だけでは補助材３３
や造形材３８を十分に供給できない場合には、Ｙ方向の
位置をずらし複数回Ｙ方向への往復移動をさせることに
より、補助材３３や造形材３８の供給を行う。
２８，３５に樋状のものを使用しているが、これに限ら
ず、幅の短いものを使用することもできる。この場合、
ホッパー２８，３５をＹ方向へも移動できる機構にする
とともに、Ｘ方向への一往復の移動だけでは補助材３３
や造形材３８を十分に供給できない場合には、Ｙ方向の
位置をずらし複数回Ｙ方向への往復移動をさせることに
より、補助材３３や造形材３８の供給を行う。
【００３４】また、補助材３３や造形材３８は上記実施
例のものに限定するものでないことは言うまでもなく、
造形材３８としては、水に不溶で紫外線照射により硬化
する液体であればなんでもよく、補助材３３としては、
水溶性のもので、加熱により液化し冷却により固化する
ものや紫外線照射により硬化する液体であればなんでも
よい。
例のものに限定するものでないことは言うまでもなく、
造形材３８としては、水に不溶で紫外線照射により硬化
する液体であればなんでもよく、補助材３３としては、
水溶性のもので、加熱により液化し冷却により固化する
ものや紫外線照射により硬化する液体であればなんでも
よい。
【００３５】さらに、補助材層３３ａおよび造形材層３
８ａからなる層の上面を均一な平面になるよう切削加工
する工程は必ずしも必要でなく、台部２１に供給される
補助材３３や造形材３８の粘性が小さく平面状になりや
すい場合等には、省略することができる。
８ａからなる層の上面を均一な平面になるよう切削加工
する工程は必ずしも必要でなく、台部２１に供給される
補助材３３や造形材３８の粘性が小さく平面状になりや
すい場合等には、省略することができる。
【００３６】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、造形物を造形する際の、造形物の一層の厚みを
適宜調節でき多様性のある造形が可能になる。また、不
要部分である補助層の除去が水洗いをするだけという簡
単な作業で行えるようになる。さらに、各層の上面を切
削加工により平面状に仕上げることにより、各層の上面
および下面をそれぞれ正確な平面状に形成でき、かつ、
各層の接着を確実に行うことができるようになるため、
寸法精度がよく堅牢な造形物の造形ができるようにな
る。
るため、造形物を造形する際の、造形物の一層の厚みを
適宜調節でき多様性のある造形が可能になる。また、不
要部分である補助層の除去が水洗いをするだけという簡
単な作業で行えるようになる。さらに、各層の上面を切
削加工により平面状に仕上げることにより、各層の上面
および下面をそれぞれ正確な平面状に形成でき、かつ、
各層の接着を確実に行うことができるようになるため、
寸法精度がよく堅牢な造形物の造形ができるようにな
る。
【図１】この発明の一実施例による三次元造形装置の構
成を示す構成図である。
成を示す構成図である。
【図２】実施例に用いる補助材用のホッパーの構造を示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】実施例に用いる造形材用のホッパーの構造を示
す断面図である。
す断面図である。
【図４】実施例による造形の工程を説明する説明図であ
り、（Ａ）は台部上面に補助材を塗布した状態、（Ｂ）
はその補助材層の所定部分に切削加工を施した状態、
（Ｃ）は補助材層の切削加工して除去された部分に造形
材を充填した状態、（Ｄ）は多数の造形材層が形成され
た状態、（Ｅ）は補助材層が除去された造形物を示して
いる。
り、（Ａ）は台部上面に補助材を塗布した状態、（Ｂ）
はその補助材層の所定部分に切削加工を施した状態、
（Ｃ）は補助材層の切削加工して除去された部分に造形
材を充填した状態、（Ｄ）は多数の造形材層が形成され
た状態、（Ｅ）は補助材層が除去された造形物を示して
いる。
【図５】従来例による造形の工程を説明する説明図であ
り、（Ａ）は下側に接着層が設けられたフィルムを所定
の形状に切断した状態、（Ｂ）はその上方に新たなフィ
ルムを搬送した状態、（Ｃ）は下側のフィルムと上側の
フィルムを接着した状態、（Ｄ）は上側のフィルムを切
断する状態、（Ｅ）は得られた造形を示している。
り、（Ａ）は下側に接着層が設けられたフィルムを所定
の形状に切断した状態、（Ｂ）はその上方に新たなフィ
ルムを搬送した状態、（Ｃ）は下側のフィルムと上側の
フィルムを接着した状態、（Ｄ）は上側のフィルムを切
断する状態、（Ｅ）は得られた造形を示している。
２０ 三次元造形装置
２１ 台部
２４ スピンドル
２５ エンドミル
２８，３５ ホッパー
３１ ヒータ
３２ 補助材タンク
３３ 補助材
３３ａ 補助材層
３７ 造形材タンク
３８ 造形材
３８ａ 造形材層
４１ 紫外線照射ランプ
Claims (5)
- 【請求項１】 上面が平面状に形成された台部と、この
台部上面に対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能な
切削部と、加熱により液化し常温で固化する水溶性の粉
体補助材を加熱部によって加熱して液状で上記台部上面
に、各補助材層の厚みを変更可能に供給し得るホッパー
によって供給し固体の補助材層を形成する補助材供給部
と、紫外線硬化性で水に対して不溶性の液体造形材を上
記台部上面に供給する造形材供給部と、台部上面に供給
された造形材を硬化させる紫外線発光部とを備えたこと
を特徴とする三次元造形装置。 - 【請求項２】 上面が平面状に形成された台部と、この
台部上面に対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能な
切削部と、紫外線硬化性で水溶性の液体補助材を、各補
助材層の厚みを変更可能に供給し得るホッパーによって
上記台部上面に供給する補助材供給部と、紫外線硬化性
で水に対して不溶性の液体造形材を上記台部上面に供給
する造形材供給部と、上記台部上面に供給された補助材
および造形材を硬化させる紫外線発光部とを備えたこと
を特徴とする三次元造形装置。 - 【請求項３】 台部上面に、加熱により液化し常温で固
化する水溶性の粉体補助材を加熱により液状で、各補助
材層の厚みを変更可能に供給し得るホッパーによって供
給したのち冷却固化させて補助材層を形成し、この補助
材層の所定部分を切削により除去し、この除去した部分
に紫外線硬化性で水に対して不溶性の液体造形材を充填
してこれに紫外線を照射することによりこの造形材部分
を硬化させ、この補助材と造形材からなる硬化層の上部
に、造形材部分の形状を所定の形状に変えながら上記動
作を繰り返して造形材部分が補助材層の中で一定の形状
になるような複数の硬化層からなる積層体にし、その積
層体の補助材層を水で溶かして除去し造形材からなる所
定の造形物を得ることを特徴とする三次元造形方法。 - 【請求項４】 台部上面に、紫外線硬化性で水溶性の液
体補助材を、各補助材層の厚みを変更可能に供給し得る
ホッパーによって供給したのち紫外線照射により固化さ
せて補助材層を形成し、この補助材層の所定部分を切削
により除去し、この除去した部分に紫外線硬化性で水に
対して不溶性の液体造形材を充填してこれに紫外線を照
射することによりこの造形材部分を硬化させ、この補助
材と造形材からなる硬化層の上部に、造形材部分の形状
を所定の形状に変えながら上記動作を繰り返して造形材
部分が補助材層の中で一定の形状になるような複数の硬
化層からなる積層体にし、その積層体の補助材層を水で
溶かして除去し造形材からなる所定の造形物を得ること
を特徴とする三次元造形方法。 - 【請求項５】 補助材および造形材からなる硬化層を形
成したのちに、その硬化層の上面を切削加工により水平
な平面状にする工程を含む請求項３または４に記載の三
次元造形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11229895A JP3376163B2 (ja) | 1995-04-13 | 1995-04-13 | 三次元造形装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11229895A JP3376163B2 (ja) | 1995-04-13 | 1995-04-13 | 三次元造形装置および方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08281809A JPH08281809A (ja) | 1996-10-29 |
| JP3376163B2 true JP3376163B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=14583187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11229895A Expired - Fee Related JP3376163B2 (ja) | 1995-04-13 | 1995-04-13 | 三次元造形装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3376163B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3380367B2 (ja) * | 1995-05-02 | 2003-02-24 | ローランドディー．ジー．株式会社 | 三次元造形装置および方法 |
| JP3378406B2 (ja) * | 1995-05-25 | 2003-02-17 | ローランドディー．ジー．株式会社 | 三次元造形方法およびそれに用いる装置 |
| JP3698340B2 (ja) * | 1997-03-04 | 2005-09-21 | 独立行政法人理化学研究所 | フィルム積層造形法による三次元形状創成方法とこの方法による三次元形状創成装置 |
| EP1348506B1 (en) * | 2002-03-26 | 2010-07-28 | Panasonic Electric Works Co., Ltd. | Method of making sintered object by selective laser sintering |
| JP3446756B1 (ja) * | 2002-03-26 | 2003-09-16 | 松下電工株式会社 | 粉末焼結部品の表面仕上げ方法 |
| JP2006247989A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Roland Dg Corp | 三次元造形方法および三次元造形装置 |
| DE102018006397A1 (de) * | 2018-08-15 | 2020-02-20 | DP Polar GmbH | Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Formgegenstands mittels schichtweisem Materialauftrag |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK0500225T3 (da) * | 1991-01-31 | 1996-02-05 | Texas Instruments Inc | System, fremgangsmåde og proces til computerstyret fremstilling af tredimensionale genstande udfra computerdata |
| US6175422B1 (en) * | 1991-01-31 | 2001-01-16 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for the computer-controlled manufacture of three-dimensional objects from computer data |
| JP2889797B2 (ja) * | 1993-09-02 | 1999-05-10 | 三洋機工株式会社 | 積層造形方法および装置 |
-
1995
- 1995-04-13 JP JP11229895A patent/JP3376163B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08281809A (ja) | 1996-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5656230A (en) | Additive fabrication method | |
| US5216616A (en) | System and method for computer automated manufacture with reduced object shape distortion | |
| US6471800B2 (en) | Layer-additive method and apparatus for freeform fabrication of 3-D objects | |
| JP4787204B2 (ja) | 固体イメージングに使用するための材料供給張力・トラッキング装置 | |
| Kai | Three-dimensional rapid prototyping technologies and key development areas | |
| CN105431791B (zh) | 用于制造三维物体的方法 | |
| CN203665945U (zh) | 一种基于dlp投影光固化三维打印机 | |
| KR20170133506A (ko) | 개선된 해상도 백그라운드를 가지는 객체들의 자유형상 제작을 위한 방법 및 장치 | |
| JP2003245981A (ja) | 三次元形状造形物の製造方法及びその製造装置 | |
| JPS62275734A (ja) | 立体形成方法 | |
| JP3911471B2 (ja) | 三次元造形方法および三次元造形装置 | |
| JPH02130132A (ja) | 光学的造形物の製造方法 | |
| JP3376163B2 (ja) | 三次元造形装置および方法 | |
| JPH0857967A (ja) | ３次元造形方法 | |
| JP3378406B2 (ja) | 三次元造形方法およびそれに用いる装置 | |
| JP3380367B2 (ja) | 三次元造形装置および方法 | |
| JPH0994883A (ja) | 立体造形物の光造形方法および光造形装置 | |
| Ang et al. | Study of trapped material in rapid prototyping parts | |
| JPH09168840A (ja) | 積層法による砂鋳型の造形方法 | |
| JP2003159755A (ja) | 三次元形状造形物の製造方法及び製造装置 | |
| JPH0295831A (ja) | 三次元形状の形成方法および装置 | |
| Fateri et al. | Introduction to additive manufacturing | |
| JPH06246837A (ja) | 光造形方法および光造形装置 | |
| JPH0790603B2 (ja) | 光造形装置 | |
| JP2586953Y2 (ja) | 光造形装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071129 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081129 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091129 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101129 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |