JP7349546B1 - 革シボを有する樹脂成形品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明が解決しようとする課題は、3D造形を用い、革シボを有する樹脂成形品を製造する製造方法において、革シボの再現性を向上することである。
革シボを有する樹脂成形品の製造方法であって、
前記製造方法は、
3D造形装置に造形データを入力し、前記革シボの元となる中間シボを有する中間品を造形する3D造形ステップと、
前記3D造形ステップで造形された前記中間品に後処理を施すことで完成品としての前記樹脂成形品を得る後処理ステップと、を備え、
前記3D造形ステップで入力する前記造形データである入力データにおけるシボ高さは、前記3D造形ステップにおける積層ピッチの120%以上である、
製造方法である。
そこで、本態様では、3D造形ステップで3D造形装置に入力する造形データ(入力データ)におけるシボ高さは、3D造形ステップにおける積層ピッチの120%以上である。これにより、入力データにおけるシボ高さが積層ピッチの120%未満である場合と比較して、中間シボに革シボの形状を精度よく再現でき、その結果、完成品における革シボの再現性を向上することができる。
前記入力データにおけるシボ高さは、積層ピッチの200%以上である。
完成品である前記樹脂成形品が有する前記革シボのシボ高さは、積層ピッチの70%以上130%以下であり、
前記入力データにおけるシボ高さは、積層ピッチの300%以下である。
完成品である前記樹脂成形品が有する前記革シボのシボ高さは、積層ピッチの70%以上130%以下であり、
前記入力データにおけるシボ高さは、積層ピッチの200%以上300%以下である。
前記製造方法は、
前記入力データを作成するデータ作成ステップを更に備え、
前記データ作成ステップでは、現物データをシボ高さ方向で伸長することで入力データを作成する。
(1)革シボを有する現物をスキャンして、現物データを作成する。
(2)現物データのシボ高さを測定する。
(3)現物データを処理し、シボ高さを変更したデータ(入力データ)を作成する。
(4)入力データを3D造形装置に入力し、中間シボを有する中間品を造形する。
(5)造形された中間品に後処理(表面除去処理など)を施し、完成品を得る。
このステップでは、革シボを有する現物をスキャンして、現物データを作成する。
現物とは、本発明の造形方法により再現しようとする革シボを有する物である。革シボとは、革の表面にある立体的なシワ模様又はこれに似せたシワ模様を意味する。現物の例を図7~図9に示す。
このステップでは、現物データのシボ高さを測定する。
シボ高さとは、シボの山の高さを意味し、具体的には、シボの山の頂点と底面との高低差を意味する。シボ高さの測定方法は、特に限定されないが、例えば次の方法である。
すなわち、図6に示すように、複数(図では3箇所)の測定位置での高さ分布を取得し、それぞれの測定位置における最大高低差の平均をシボ高さとする。
このステップでは、現物データを、シボ高さ方向で伸長することで、データが有するシボのシボ高さを所定の入力シボ高さにまで大きくする。
入力シボ高さは、シボ形状の再現性の観点から、3D造形における積層ピッチの120%以上である。但し、200%以上であることがより好ましく、200%以上300%以下であることが更に好ましい。
入力シボ高さは、例えば、90μm以上330μm以下である。
このステップでは、入力データを3D造形装置に入力し、中間シボを有する中間品を造形する。
MJF方式とは、マルチジェットフュージョン(multi jet fusion)方式の略称であり、概ね次のような方式である。
(a)粉末材料を薄い層状に配置する。
(b)層状に配置された粉末材料のうち、造形に必要な部分にインクを噴き付ける。
(c)融解エネルギーを加えることで、インクが噴き付けられた部分を硬化させる。
(d)上記(a)~(c)を繰り返す。
造形方向とは、3D装置の構成に対し、どのような姿勢のシボを造形するかを表す概念である。造形方向は、特に限定されないが、例えば、図2に示す水平表、水平裏、垂直直交、垂直平行、45度表、45度裏が挙げられる。なお、図1に示す+Z方向は積層方向、Y方向はローラ移動方向、X方向はキャリッジ移動方向である。ローラは、粉末材料を薄い層状に配置するため構成であり、キャリッジは、インクを吹き付けるための構成である。
図2に示すように、
・水平表とは、シボ高さ方向が積層方向を向く造形方向をいう。
・水平裏とは、シボ高さ方向が積層方向とは反対方向を向く造形方向をいう。
・垂直直交とは、シボ高さ方向がキャリッジ移動方向を向く造形方向をいう。
・垂直平行とは、シボ高さ方向がローラ移動方向を向く造形方向をいう。
・45度表とは、シボ高さ方向が積層方向に対し45度の方向を向く造形方向をいう。
・45度裏とは、シボ高さ方向が積層方向に対し135度の方向を向く造形方向をいう。
3D造形における積層ピッチは、3D造形装置の性能と設定により定まり、特に限定されないが、例えば60~100μmである。
粉末材料の平均粒子径は、特に限定されないが、例えば積層ピッチの50%以上80%以下であり、例えば40~60μmである。
後処理ステップでは、造形された中間品に後処理を施し、完成品を得る。後処理として何を行うかについては、特に限定されないが、例えば化学研磨等を行う。後処理を経ることで、完成品の樹脂成形品のシボ高さは中間品のシボ高さよりも低くなる場合がある。完成品の樹脂成形品のシボ高さは、例えば80~120μmである。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
これにより、入力データにおけるシボ高さが積層ピッチの120%未満である場合と比較して、中間シボに革シボの形状を精度よく再現でき、その結果、完成品における革シボの再現性を向上することができる。
図3(a)は積層ピッチが小さい場合、図3(b)は積層ピッチが大きい場合を示す。これらの図から判るように、積層ピッチが小さいとシボの再現性は高いが、積層ピッチが大きいと再現性は低くなる。ここで、図3(c)に示すように、シボ高さを拡大することで、再現したいシボの形状を造形物に反映しやすくできる。その結果、積層ピッチの大きさの再現性への悪影響を低減することができる。
図4(a)は積層ピッチが小さい場合、図4(b)は積層ピッチが大きい場合を示す。これらの図から判るように、積層ピッチが小さいとシボの再現性は高いが、積層ピッチが大きいと再現性は低くなる。ここで、図4(c)に示すように、シボ高さを拡大することで、再現したいシボの形状を造形物に反映しやすくできる。その結果、積層ピッチの大きさの再現性への悪影響を低減することができる。
キャリッジは移動しながらインクを塗布するので、インクの塗布タイミングに誤差が生じると、キャリッジ移動方向で塗布エリアに誤差が生じる。
ここで、造形方向が垂直平行の場合、インクの塗布エリアに誤差が生じると、シボの谷が埋まるように塗布されてしまう。そのため、塗布エリアの誤差がシボの再現性に大きく影響する。これに対し、造形方向が垂直直交の場合、シボ高さ方向がキャリッジの動き方向と同じ方向になる。そのため、インクの塗布エリアに誤差が生じたとしても、その誤差がシボの再現性に与える影響が少ない。
そこで、中間シボのシボ高さは、完成品である樹脂成形品が有する革シボのシボ高さの110%以上であることが好ましい。
粉末材料:PA12(平均粒径は50μmである。)
装置:MJF5200(モード:advance)(積層ピッチは80μmである。)
入力データについては、シボ高さを100μm、200μm、300μmとする3パターンとした。
造形方向については、水平表、水平裏、垂直直交、垂直平行、45度表、45度裏の6パターンとした。
つまり、合計54パターン(3×3×6)で実施した。なお、各パターンについて入力データを作り直して複数回実施し、結果としてはその平均とした。
また、全ての結果を纏めたものを表1に示す。
表1における「再現性」は、現物のシボ形状を再現できているかという観点から評価したものである。A,B,Cいずれも使用に耐えられる再現性であるが、CよりBが好ましく、BよりAが更に好ましいことを意味する。
なお、上記では、3D造形装置として、MJF方式の3D造形装置を用いる方法を説明したが、本開示はこれに限定されない。3D造形装置としては、例えば、以下の方式の3D造形装置を用いることができる。
・SLS(Selective Laser Sintering)方式
・バインダージェッティング(Binder jetting)方式
・SLA(Stereo Lithography Apparatus)方式
(a)粉末材料を薄い層状に配置する。
(b)層状に配置された粉末材料のうち、造形に必要な部分にレーザーを照射し、溶融エネルギーを加え硬化させる。
(c)上記(a)~(b)を繰り返す。
(a)粉末材料を薄い層状に配置する。
(b)層状に配置された粉末材料のうち、造形に必要な部分に結合剤を噴きつけ、硬化させる。
(c)上記(a)~(b)を繰り返す。
(a)液体材料を満たしたプールの中に、造形物が作られるプラットフォームを浸ける。
(b)プラットフォームの位置を液面から薄い層状高さ分だけ下げた位置に配置する。
(c)レーザーを液面に造形に必要な部分だけ照射させ、硬化させる。
(d)プラットフォームの位置を(c)の位置から薄い層状高さ分だけ下げ、液体を下げた高さに配置する。
(e)上記(c)~(d)を繰り返す。
Claims (6)
- 革シボを有する樹脂成形品の製造方法であって、
前記製造方法は、
3D造形装置に造形データを入力し、前記革シボの元となる中間シボを有する中間品を造形する3D造形ステップと、
前記3D造形ステップで造形された前記中間品に後処理を施すことで完成品としての前記樹脂成形品を得る後処理ステップと、を備え、
前記3D造形ステップで入力する前記造形データである入力データにおけるシボ高さは、前記3D造形ステップにおける積層ピッチの120%以上である、
製造方法。 - 前記入力データにおけるシボ高さは、積層ピッチの200%以上である、
請求項1に記載の製造方法。 - 完成品である前記樹脂成形品が有する前記革シボのシボ高さは、積層ピッチの70%以上130%以下であり、
前記入力データにおけるシボ高さは、積層ピッチの300%以下である、
請求項1に記載の製造方法。 - 完成品である前記樹脂成形品が有する前記革シボのシボ高さは、積層ピッチの70%以上130%以下であり、
前記入力データにおけるシボ高さは、積層ピッチの200%以上300%以下である、
請求項1に記載の製造方法。 - 前記製造方法は、
前記入力データを作成するデータ作成ステップを更に備え、
前記データ作成ステップでは、現物データをシボ高さ方向で伸長することで入力データを作成する、
請求項1~請求項4の何れか一項に記載の製造方法。 - 前記3D造形装置は、MJF方式の3D造形装置である、
請求項1~請求項4の何れか一項に記載の製造方法。
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