JP7363418B2 - Three-dimensional object manufacturing method, three-dimensional object manufacturing device - Google Patents
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Description
本発明は、立体造形物の製造方法、立体造形物の製造装置、及び立体造形物に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional structure, a device for manufacturing a three-dimensional structure, and a three-dimensional structure.
近時、複雑で微細な立体造形物の低ロット生産のニーズが高まってきている。このニーズに対応するための技術として、立体造形方法が提案されている。
立体造形方法において、各層のシート材を積層する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、この提案の技術では、シート材溶解液によって各層のシート材が溶着してしまい、余剰材料の再利用が容易ではない。
In recent years, there has been an increasing need for low-lot production of complex and minute three-dimensional objects. Three-dimensional modeling methods have been proposed as a technique to meet this need.
In the three-dimensional modeling method, a method of laminating sheet materials of each layer has been proposed (for example, see Patent Document 1).
However, in this proposed technique, the sheet materials of each layer are welded together by the sheet material solution, making it difficult to reuse surplus materials.
本発明は、余剰材料の回収再利用が容易な立体造形物の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a three-dimensional structure in which surplus materials can be easily recovered and reused.
前記課題を解決するための手段である本発明の立体造形物の製造方法は、
セラミックスの原材料を含有する粉末を用いて粉末層を形成する第１工程と、
ファイバー含有シートを配置する第２工程と、
前記粉末層と前記ファイバー含有シートとを結着させるための液体を、所定の領域に付与する第３工程と、
を含むことを特徴とする。
The method for manufacturing a three-dimensional structure of the present invention, which is a means for solving the above problems, includes:
A first step of forming a powder layer using powder containing ceramic raw materials ;
a second step of placing a fiber-containing sheet;
a third step of applying a liquid for binding the powder layer and the fiber-containing sheet to a predetermined area;
It is characterized by including.
本発明によれば、余剰材料の回収再利用が容易な立体造形物の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a three-dimensional structure in which surplus materials can be easily recovered and reused.
（立体造形物の製造方法、立体造形物の製造装置）
本発明の立体造形物の製造方法は、第１工程と、第２工程と、第３工程とを含み、更に必要に応じて、第４工程、第５工程などのその他の工程を含む。
前記第１工程は、粉末層を形成する工程である。
前記第２工程は、ファイバー含有シートを配置する工程である。
前記第３工程は、前記粉末層と前記ファイバー含有シートとを結着させるための液体を、所定の領域に付与する工程である。
前記第４工程は、前記第１工程、前記第２工程、及び前記第３工程を行うことにより得られた、前記液体を含有する立体造形物の前駆体を乾燥して、前記粉末層と前記ファイバー含有シートとを結着させる工程である。
前記第５工程は、乾燥した前記立体造形物の前記前駆体を加熱する工程である。
(Method for manufacturing a three-dimensional object, apparatus for manufacturing a three-dimensional object)
The method for manufacturing a three-dimensional object of the present invention includes a first step, a second step, and a third step, and further includes other steps such as a fourth step and a fifth step as necessary.
The first step is a step of forming a powder layer.
The second step is a step of arranging a fiber-containing sheet.
The third step is a step of applying a liquid for bonding the powder layer and the fiber-containing sheet to a predetermined region.
In the fourth step, the precursor of the three-dimensional structure containing the liquid obtained by performing the first step, the second step, and the third step is dried to form the powder layer and the three-dimensional structure. This is a step of binding the fiber-containing sheet.
The fifth step is a step of heating the dried precursor of the three-dimensional structure.
本発明の立体造形物の製造装置は、第１手段と、第２手段と、第３手段とを有し、更に必要に応じて、第４手段、第５手段などのその他の手段を有する。
前記第１手段は、粉末層を形成する手段である。
前記第２手段は、ファイバー含有シートを配置する手段である。
前記第３手段は、前記粉末層と前記ファイバー含有シートとを結着させるための液体を、所定の領域に付与する手段である。
前記第４手段は、前記第１手段、前記第２手段、及び前記第３手段を用いて得られた、前記液体を含有する立体造形物の前駆体を乾燥して、前記粉末層と前記ファイバー含有シートとを結着させる手段である。
前記第５手段は、乾燥した前記立体造形物の前記前駆体を加熱する手段である。
The three-dimensional object manufacturing apparatus of the present invention includes a first means, a second means, and a third means, and further includes other means such as a fourth means and a fifth means as necessary.
The first means is means for forming a powder layer.
The second means is means for arranging the fiber-containing sheet.
The third means is a means for applying a liquid to a predetermined area for binding the powder layer and the fiber-containing sheet.
The fourth means dries the liquid-containing precursor of the three-dimensional structure obtained using the first means, the second means, and the third means to form the powder layer and the fibers. This is a means for binding the containing sheet.
The fifth means is a means for heating the dried precursor of the three-dimensional structure.
本発明では、粉末層とファイバー含有シートとを交互に積層して立体造形物の前駆体を作製する。その際、立体造形物の前駆体に使用されなかった粉末層、及びファイバー含有シートが発生する。ファイバーはシート中に含有されているため、ファイバーと、粉末層の粉末とは、それらが混ざらない状態でそれぞれを回収し再利用することができる。特に、ファイバーは高額なため、ファイバーを回収して再利用できることは有用である。 In the present invention, a precursor of a three-dimensional structure is produced by alternately laminating powder layers and fiber-containing sheets. At that time, a powder layer and a fiber-containing sheet that were not used as a precursor of the three-dimensional structure are generated. Since the fibers are contained in the sheet, the fibers and the powder in the powder layer can be collected and reused without mixing. In particular, since fiber is expensive, it is useful to be able to collect and reuse fiber.
立体造形物の精度を表す指標として破壊靭性値が用いられる場合がある。破壊靭性値とは、亀裂の進展しやすさを示す指標であり、いわゆる脆さの程度を表している。粉末として、例えば、球形なアルミナ粉末を焼結して製造されたセラミックス部材の破壊靭性値は、４（ＭＰａ・ｍ１／２）程度であり、金属は数十程度であることからわかるように著しく低い。靭性改善のために、セラミックス部材内部に繊維を配向させる手法が提案されている。例えば、耐熱構造部材としての実装が進むＳｉＣ／ＳｉＣ複合材は、ＳｉＣ部材の内部にＳｉＣ繊維を織り込んだシートを重ねることで、破壊靭性値を３０（ＭＰａ・ｍ１／２）程度まで向上させることに成功している（例えば、Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＰＩＰ－ＳｉＣ／ＳｉＣ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ： Ａ ，Ｖｏｌｕｍｅ ５５９， １ Ｊａｎｕａｒｙ ２０１３， Ｐａｇｅｓ ８０８－８１１参照）。 Fracture toughness values are sometimes used as an index representing the accuracy of three-dimensional structures. The fracture toughness value is an index indicating the ease with which cracks propagate, and represents the so-called degree of brittleness. As can be seen from the fact that the fracture toughness value of a ceramic member manufactured by sintering spherical alumina powder as a powder is about 4 (MPa・m 1/2 ), while that of metal is about several dozen. Significantly low. In order to improve toughness, a method of orienting fibers inside a ceramic member has been proposed. For example, SiC/SiC composite materials, which are increasingly being used as heat-resistant structural members, can improve their fracture toughness to around 30 (MPa・m 1/2 ) by layering a sheet woven with SiC fibers inside the SiC member. (For example, Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of PIP-SiC/SiC composites, Materials Science a nd Engineering: A, Volume 559, 1 January 2013, Pages 808-811).
しかしながら、繊維を織り込んだシートを積層して焼結する方法は、極めてコストが高く、かつ製造納期が長いという問題がある。また、焼結時に加圧しながら焼結を進める必要があるため、製造できる部材の形状に制約がある。 However, the method of laminating and sintering sheets into which fibers are woven has problems of extremely high cost and long manufacturing lead times. Furthermore, since it is necessary to proceed with sintering while applying pressure during sintering, there are restrictions on the shape of the member that can be manufactured.
本発明では、立体造形方法を利用して粉末として、例えば、セラミックス中にファイバーを導入するため、上記のごとく、コストが高く、かつ製造期間が長くなることを防ぎつつ、立体造形物の破壊靭性値を改善することができる。 In the present invention, fibers are introduced as a powder into ceramics using a three-dimensional modeling method, so as described above, while preventing high costs and lengthening of the manufacturing period, the fracture toughness of the three-dimensional model can be improved. Value can be improved.
また、本発明では、立体造形物を製造する立体造形方法において、立体造形物の原材料を一時的に結着させた後に立体造形物を得ている。この場合、例えば、結着に樹脂を用いた場合でも、結着に用いる樹脂は少量でよいため、焼結後の体積収縮が少ない。その結果、大きな構造部材を造形する際にも、焼結時の割れを防ぐことができるため、構造部材として実用可能な寸法のモデルを造形できる。 Moreover, in the present invention, in the three-dimensional modeling method for manufacturing a three-dimensional object, the three-dimensional object is obtained after temporarily binding the raw materials of the three-dimensional object. In this case, for example, even if a resin is used for binding, only a small amount of resin is needed for binding, so volumetric shrinkage after sintering is small. As a result, even when forming a large structural member, it is possible to prevent cracking during sintering, so it is possible to form a model with a size that can be used practically as a structural member.
＜第１工程及び第１手段＞
第１工程（粉末層形成工程）としては、粉末層を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
第１手段（粉末層形成手段）としては、粉末層を形成する手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
粉末層の形成は、粉末を用いて行われる。
<First step and first means>
The first step (powder layer forming step) is not particularly limited as long as it is a step of forming a powder layer, and can be appropriately selected depending on the purpose.
The first means (powder layer forming means) is not particularly limited as long as it forms a powder layer, and can be appropriately selected depending on the purpose.
Formation of the powder layer is performed using powder.
粉末層を形成する際、粉末は、例えば、ファイバー含有シート上、支持体上、又は、既に形成されたに立体造形物の前駆体上に付与される。 When forming the powder layer, the powder is applied, for example, onto a fiber-containing sheet, onto a support, or onto an already formed precursor of a three-dimensional object.
粉末層を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、特許第３６０７３００号公報に記載の選択的レーザー焼結方法に用いられる、公知のカウンター回転機構（カウンターローラ）などを用いる方法、粉末をブラシ、ローラ、ブレード等の部材を用いて薄層に拡げる方法、粉末の表面を、押圧部材により押圧して薄層に拡げる方法、公知の粉末積層造形装置を用いる方法などが挙げられる。 The method for forming the powder layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, a known counter rotation mechanism used in the selective laser sintering method described in Japanese Patent No. 3607300 can be used. (counter roller) etc., method of spreading powder into a thin layer using members such as brushes, rollers, blades, etc., method of pressing the surface of powder with a pressing member to spread it into a thin layer, known powder additive manufacturing. Examples include a method using a device.
カウンター回転機構（カウンターローラ）、ブラシ乃至ブレード、押圧部材などを用いて、支持体上に粉末による粉末層を形成する場合、例えば、外枠（「型」、「中空シリンダー」、「筒状構造体」などと称することがある）内に、外枠の内壁に摺動しながら昇降可能に配置された支持体上に、粉末をカウンター回転機構、ブラシ、ブラシ乃至ブレード、押圧部材などを用いて載置して、粉末層を形成する。このとき、支持体として、外枠内を昇降可能なものを用いる場合には、支持体を外枠の上端開口部よりも少しだけ（粉末による層の厚み分だけ）下方の位置に配し、支持体上に粉末を載置させることが好ましい。 When forming a powder layer of powder on a support using a counter rotation mechanism (counter roller), brush or blade, pressing member, etc., for example, an outer frame ("mold", "hollow cylinder", "tubular structure" Powder is applied onto a support body which is arranged so as to be movable up and down while sliding on the inner wall of the outer frame, inside the inner wall of the outer frame, using a counter rotating mechanism, a brush, a brush or blade, a pressing member, etc. Place to form a powder layer. At this time, when using a support that can move up and down within the outer frame, place the support at a position slightly below the upper end opening of the outer frame (by the thickness of the powder layer), Preferably, the powder is placed on a support.
また、粉末層を形成するには、公知の粉末積層造形装置を用いて自動的にかつ簡便に行うこともできる。粉末積層造形装置は、一般に、粉末材料を積層するためのリコーターと、粉末材料を支持体上に供給するための可動式供給槽と、粉末材料からなる層を形成して、積層するための可動式成形槽とを備える。この粉末積層造形装置においては、供給槽を上昇させるか、成形槽を下降させるか、又はその両方によって、供給槽の表面を成形槽の表面よりもわずかに上昇させることができる。そのため、この粉末積層造形装置は、供給槽側からリコーターを用いて、粉末材料を層状にして粉末層を形成することができ、リコーターを繰り返し移動させることにより、粉末層を積層させることができる。 Further, the powder layer can be formed automatically and easily using a known powder additive manufacturing apparatus. Powder additive manufacturing equipment generally includes a recoater for layering powder materials, a movable supply tank for supplying the powder materials onto a support, and a movable feed tank for forming and layering layers of powder materials. Equipped with a type molding tank. In this powder additive manufacturing apparatus, the surface of the supply tank can be raised slightly above the surface of the molding tank by raising the supply tank, lowering the molding tank, or both. Therefore, this powder additive manufacturing apparatus can form a powder layer by layering the powder material using a recoater from the supply tank side, and can stack the powder layers by repeatedly moving the recoater.
粉末層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、一層当たりの平均厚みは、１０μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、３０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。 The average thickness of the powder layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but the average thickness per layer is preferably 10 μm or more and 200 μm or less, more preferably 30 μm or more and 100 μm or less.
＜＜粉末＞＞
粉末は、例えば、セラミックスの原材料を含有する。
粉末は、樹脂を含有していてもよい。この樹脂は、例えば、粉末層及びファイバー含有シートの結着に用いられる。更には、例えば、粉末同士の結着に用いられる。
ここで、セラミックスの原材料は、例えば、粉末の主成分である。主成分とは、粉末においてセラミックスを５０質量％超含むことを意味し、粉末におけるセラミックスの含有量は、８０質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましい。
＜＜Powder＞＞
The powder contains, for example, ceramic raw materials.
The powder may contain resin. This resin is used, for example, to bind powder layers and fiber-containing sheets. Furthermore, it is used, for example, to bind powders together.
Here, the ceramic raw material is, for example, the main component of the powder. The main component means that the powder contains more than 50% by mass of ceramics, and the content of ceramics in the powder is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more.
－セラミックスの原材料－
セラミックスとは、無機物を加熱処理し焼き固めた焼結体を意味する。
セラミックスの原材料としては、例えば、ガラス粒子、金属酸化物粒子、金属炭化物粒子、金属窒化物粒子などが挙げられる。
金属酸化物粒子としては、例えば、ジルコニア粒子、アルミナ粒子、ムライト（アルミノケイ酸塩鉱物）粒子などが挙げられる。
金属炭化物粒子としては、例えば、炭化ケイ素粒子、タングステンカーバイド粒子などが挙げられる。
金属窒化物粒子としては、例えば、窒化ケイ素粒子、窒化アルミ粒子などが挙げられる。
これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
これらの中でも、高温強度を保持する観点で、ジルコニア粒子、アルミナ粒子、ムライト（アルミノケイ酸塩鉱物）粒子、タングステンカーバイド粒子、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子が好ましい。
-Raw materials for ceramics-
Ceramics refers to sintered bodies made by heating and baking inorganic materials.
Examples of raw materials for ceramics include glass particles, metal oxide particles, metal carbide particles, and metal nitride particles.
Examples of the metal oxide particles include zirconia particles, alumina particles, and mullite (aluminosilicate mineral) particles.
Examples of metal carbide particles include silicon carbide particles and tungsten carbide particles.
Examples of metal nitride particles include silicon nitride particles and aluminum nitride particles.
These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, zirconia particles, alumina particles, mullite (aluminosilicate mineral) particles, tungsten carbide particles, silicon carbide particles, and silicon nitride particles are preferred from the viewpoint of maintaining high-temperature strength.
－粉末に含有される樹脂－
粉末に含有される樹脂は、例えば、粉末層及びファイバー含有シートの結着、粉末同士の結着、並びに粉末とファイバーとの結着などに寄与する。
樹脂の種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル、マレイン酸、シリコーン、ブチラール、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、エチレン／酢酸ビニル共重合体、エチレン／（メタ）アクリル酸共重合体、α－オレフィン／無水マレイン酸系共重合体、α－オレフィン／無水マレイン酸系共重合体のエステル化物、ポリスチレン、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、α－オレフィン／無水マレイン酸／ビニル基含有モノマー共重合体、スチレン／無水マレイン酸共重合体、スチレン／（メタ）アクリル酸エステル共重合体、ポリアミド、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂、石油樹脂、ロジン又はその誘導体、クマロンインデン樹脂、テルペン樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレン／ブタジエンゴム、ポリビニルブチラール、ニトリルゴム、アクリルゴム、エチレン／プロピレンゴム等の合成ゴム、ニトロセルロースなどが挙げられる。
-Resin contained in powder-
The resin contained in the powder contributes to, for example, binding of the powder layer and the fiber-containing sheet, binding of the powders to each other, binding of the powder to the fibers, and the like.
The type of resin is not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the purpose, such as acrylic, maleic acid, silicone, butyral, polyester, polyvinyl acetate, vinyl chloride/vinyl acetate copolymer, polyethylene, Polypropylene, polyacetal, ethylene/vinyl acetate copolymer, ethylene/(meth)acrylic acid copolymer, α-olefin/maleic anhydride copolymer, esterified product of α-olefin/maleic anhydride copolymer, Polystyrene, poly(meth)acrylic ester, α-olefin/maleic anhydride/vinyl group-containing monomer copolymer, styrene/maleic anhydride copolymer, styrene/(meth)acrylic ester copolymer, polyamide, epoxy Resin, xylene resin, ketone resin, petroleum resin, rosin or its derivatives, coumaron indene resin, terpene resin, polyurethane resin, synthetic rubber such as styrene/butadiene rubber, polyvinyl butyral, nitrile rubber, acrylic rubber, ethylene/propylene rubber, Examples include nitrocellulose.
粉末が樹脂を含有する場合、粉末において、樹脂は、セラミックスの原材料の表面に配されていることが好ましく、樹脂は、セラミックスの原材料の表面を被覆していることが好ましい。なお、ここでの被覆とは、表面の１００％を覆っている必要はない。
例えば、粉末において、樹脂は、セラミックスの原材料の表面に膜状に存在している。
When the powder contains a resin, the resin is preferably placed on the surface of the ceramic raw material, and the resin preferably coats the surface of the ceramic raw material. Note that the term "coating" here does not necessarily cover 100% of the surface.
For example, in powder, the resin exists in the form of a film on the surface of the ceramic raw material.
粉末において、セラミックスの原材料の表面に、樹脂を配する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、乾式コーティング方法、湿式コーティング方法などが挙げられる。 There are no particular restrictions on the method for disposing the resin on the surface of the ceramic raw material in the powder, and it can be appropriately selected depending on the purpose, such as a dry coating method, a wet coating method, and the like.
粉末が樹脂を含有する場合、粉末における樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、造形物のひび割れ、欠陥形成、及び変形防止の観点から、０．１質量％以上２０質量％以下が好ましく、１質量％以上１０質量％以下がより好ましい。 When the powder contains a resin, the content of the resin in the powder is not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the purpose. .1% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less.
＜第２工程及び第２手段＞
第２工程（ファイバー含有シート配置工程）としては、ファイバー含有シートを配置する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
第２手段（ファイバー含有シート配置手段）としては、ファイバー含有シートを配置する手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Second step and second means>
The second step (fiber-containing sheet arranging step) is not particularly limited as long as it is a step of arranging fiber-containing sheets, and can be appropriately selected depending on the purpose.
The second means (fiber-containing sheet arranging means) is not particularly limited as long as it is a means for arranging fiber-containing sheets, and can be appropriately selected depending on the purpose.
ファイバー含有シートを配置する際、ファイバー含有シートは、例えば、粉末層上、支持体上、又は、既に形成されたに立体造形物の前駆体上に配置される。 When placing the fiber-containing sheet, the fiber-containing sheet is placed, for example, on a powder layer, on a support, or on an already formed three-dimensional object precursor.
ファイバー含有シートは、枚葉であってもよいし、長尺であってもよい。ファイバー含有シートが長尺である場合、ファイバー含有シートはロール状に巻き取られた状態で保存され、例えば、ロールから引き出されて使用される。 The fiber-containing sheet may be a single sheet or may be a long sheet. When the fiber-containing sheet is long, the fiber-containing sheet is stored in a rolled-up state, and is used, for example, by being pulled out from the roll.
＜＜ファイバー含有シート＞＞
ファイバー含有シートは、ファイバーを含有し、更に必要に応じて樹脂などを含有する。
ファイバー含有シートは、例えば、樹脂と、樹脂中に分散された前記ファイバーとを含有するシートである。
ファイバー含有シートにおいては、ファイバーが配向していることが好ましい。
<<Fiber-containing sheet>>
The fiber-containing sheet contains fibers and, if necessary, a resin.
The fiber-containing sheet is, for example, a sheet containing a resin and the fibers dispersed in the resin.
In the fiber-containing sheet, it is preferable that the fibers are oriented.
＜＜＜ファイバー＞＞＞
ファイバーは、例えば、無機材料で構成される。
ここで、ファイバーとは、針状、棒状、繊維状などの細長い形状の物質を意味する。
<<<Fiber>>>
The fiber is made of, for example, an inorganic material.
Here, the term "fiber" refers to a material having an elongated shape such as a needle, a rod, or a fiber.
－無機材料－
無機材料としては、例えば、ガラス、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物などが挙げられる。
金属酸化物としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、ムライト（アルミノケイ酸塩鉱物）などが挙げられる。
金属炭化物としては、例えば、炭化ケイ素、タングステンカーバイドなどが挙げられる。
金属窒化物としては、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミなどが挙げられる。
これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
これらの中でも、炭化ケイ素、アルミナ、ムライトが、高温での比強度、耐環境性の点で好ましい。
無機材料には、窒化ホウ素、カーボンなどの耐熱コーティングが前処理として施されたものを用いてもよい。
-Inorganic materials-
Examples of the inorganic material include glass, metal oxides, metal carbides, metal nitrides, and the like.
Examples of the metal oxide include zirconia, alumina, and mullite (aluminosilicate mineral).
Examples of metal carbides include silicon carbide and tungsten carbide.
Examples of metal nitrides include silicon nitride and aluminum nitride.
These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, silicon carbide, alumina, and mullite are preferred in terms of specific strength at high temperatures and environmental resistance.
The inorganic material may be pretreated with a heat-resistant coating such as boron nitride or carbon.
－シートに含有される樹脂－
ファイバー含有シートに含有される樹脂は、例えば、粉末層及びファイバー含有シートの結着に寄与する。
樹脂の種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル、マレイン酸、シリコーン、ブチラール、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、エチレン／酢酸ビニル共重合体、エチレン／（メタ）アクリル酸共重合体、α－オレフィン／無水マレイン酸系共重合体、α－オレフィン／無水マレイン酸系共重合体のエステル化物、ポリスチレン、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、α－オレフィン／無水マレイン酸／ビニル基含有モノマー共重合体、スチレン／無水マレイン酸共重合体、スチレン／（メタ）アクリル酸エステル共重合体、ポリアミド、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂、石油樹脂、ロジン又はその誘導体、クマロンインデン樹脂、テルペン樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレン／ブタジエンゴム、ポリビニルブチラール、ニトリルゴム、アクリルゴム、エチレン／プロピレンゴム等の合成ゴム、ニトロセルロースなどが挙げられる。
ファイバー含有シートに含有される樹脂は、粉末に含有される樹脂と同じ樹脂であってもよいし、異なる樹脂であってもよいが、粉末層及びファイバー含有シートの結着がより強固になる点で、同じ樹脂であることが好ましい。
-Resin contained in the sheet-
The resin contained in the fiber-containing sheet, for example, contributes to binding the powder layer and the fiber-containing sheet.
The type of resin is not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the purpose, such as acrylic, maleic acid, silicone, butyral, polyester, polyvinyl acetate, vinyl chloride/vinyl acetate copolymer, polyethylene, Polypropylene, polyacetal, ethylene/vinyl acetate copolymer, ethylene/(meth)acrylic acid copolymer, α-olefin/maleic anhydride copolymer, esterified product of α-olefin/maleic anhydride copolymer, Polystyrene, poly(meth)acrylic ester, α-olefin/maleic anhydride/vinyl group-containing monomer copolymer, styrene/maleic anhydride copolymer, styrene/(meth)acrylic ester copolymer, polyamide, epoxy Resin, xylene resin, ketone resin, petroleum resin, rosin or its derivatives, coumaron indene resin, terpene resin, polyurethane resin, synthetic rubber such as styrene/butadiene rubber, polyvinyl butyral, nitrile rubber, acrylic rubber, ethylene/propylene rubber, Examples include nitrocellulose.
The resin contained in the fiber-containing sheet may be the same resin as the resin contained in the powder, or may be a different resin, but the point is that the binding between the powder layer and the fiber-containing sheet becomes stronger. The same resin is preferable.
ファイバー含有シートが樹脂を含有する場合、ファイバー含有シートにおける樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、造形物のひび割れ、欠陥形成、及び変形防止の観点から、１０質量％以上５０質量％以下が好ましく、２０質量％以上４０質量％以下がより好ましい。 When the fiber-containing sheet contains a resin, the content of the resin in the fiber-containing sheet is not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the purpose. From the viewpoint, the content is preferably 10% by mass or more and 50% by mass or less, and more preferably 20% by mass or more and 40% by mass or less.
ファイバー含有シートの平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、一層当たりの平均厚みは、１０μｍ以上３００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以上１５０μｍ以下がより好ましい。 The average thickness of the fiber-containing sheet is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but the average thickness per layer is preferably 10 μm or more and 300 μm or less, more preferably 50 μm or more and 150 μm or less.
＜＜＜ファイバー含有シートの作製方法＞＞＞
ファイバー含有シートの作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、溶融押出成型法、カレンダー延伸法、ラミネート法などが挙げられる。
これらの方法では、例えば、樹脂中にファイバーを分散さて得られる混合物を得た後に、各種方法によって、混合物をシート状に成型することでファイバー含有シートを得る。
<<<Method for producing fiber-containing sheet>>>
The method for producing the fiber-containing sheet is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include melt extrusion, calender stretching, and lamination.
In these methods, for example, after obtaining a mixture obtained by dispersing fibers in a resin, a fiber-containing sheet is obtained by molding the mixture into a sheet shape using various methods.
樹脂中にファイバーを分散させて得られる混合物を延伸させてシート状にする際に、微小な凹凸又はスリットを通すことで、ファイバー含有シートにおいてファイバーを配向させることができる。 When stretching a mixture obtained by dispersing fibers in a resin to form a sheet, the fibers can be oriented in the fiber-containing sheet by passing through minute irregularities or slits.
＜第３工程及び第３手段＞
第３工程（液体付与工程）としては、粉末層とファイバー含有シートとを結着させるための液体を、所定の領域に付与する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
第３手段（液体付与手段）としては、粉末層とファイバー含有シートとを結着させるための液体を、所定の領域に付与する手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Third step and third means>
The third step (liquid application step) is not particularly limited as long as it is a step of applying a liquid for bonding the powder layer and the fiber-containing sheet to a predetermined area, and may be selected as appropriate depending on the purpose. be able to.
The third means (liquid applying means) is not particularly limited as long as it applies a liquid for binding the powder layer and the fiber-containing sheet to a predetermined area, and may be selected as appropriate depending on the purpose. be able to.
所定の領域は、例えば、立体造形物中に残る領域である。 The predetermined area is, for example, an area that remains in the three-dimensional structure.
粉末層とファイバー含有シートとの結着は、樹脂を介して行われることが好ましい。
粉末層とファイバー含有シートとの結着に用いられる樹脂は、乾燥前の粉末層、ファイバー含有シート、及び液体の少なくともいずれかに含有されている。
Preferably, the powder layer and the fiber-containing sheet are bonded via a resin.
The resin used to bind the powder layer and the fiber-containing sheet is contained in at least one of the powder layer, the fiber-containing sheet, and the liquid before drying.
液体を、所定の領域に付与する方法としては、例えば、ディスペンサ方式、スプレー方式、インクジェット方式などが挙げられる。なお、これらの方式を実施するには公知の装置を第３手段として好適に使用することができる。
これらの中でも、ディスペンサ方式は、液滴の定量性に優れるが、塗布面積が狭くなる。スプレー方式は、簡便に微細な吐出物を形成でき、塗布面積が広く、塗布性に優れるが、液滴の定量性が悪く、スプレー流による粉末材料の飛散が発生する。
このため、インクジェット方式が特に好ましい。インクジェット方式は、スプレー方式に比べ、液滴の定量性が良く、ディスペンサ方式に比べ、塗布面積が広くできる利点があり、複雑な立体形状を精度良くかつ効率よく形成し得る点で好ましい。
インクジェット法による場合、第３手段は、インクジェット法により液体を所定の領域付与可能なノズルを有する。なお、ノズルとしては、公知のインクジェットプリンターにおけるノズル（吐出ヘッド）を好適に使用することができ、また、インクジェットプリンターを第２手段として好適に使用することができる。なお、インクジェットプリンターとしては、例えば、株式会社リコー製のＳＧ７１００、などが好適に挙げられる。インクジェットプリンターは、ヘッド部から一度に滴下できる液体の量が多く、塗布面積が広いため、塗布の高速化を図ることができる点で好ましい。
Examples of methods for applying the liquid to a predetermined area include a dispenser method, a spray method, and an inkjet method. Note that in order to implement these methods, a known device can be suitably used as the third means.
Among these, the dispenser method has excellent droplet quantitative properties, but the application area is small. The spray method can easily form a fine discharge, has a wide coating area, and has excellent coating properties, but has poor quantitative determination of droplets and causes scattering of the powder material due to the spray flow.
For this reason, the inkjet method is particularly preferred. The inkjet method is preferable because it has the advantage of better quantitative determination of droplets than the spray method, can cover a wider coating area than the dispenser method, and can accurately and efficiently form complex three-dimensional shapes.
When using the inkjet method, the third means includes a nozzle that can apply the liquid to a predetermined area using the inkjet method. Note that as the nozzle, a nozzle (ejection head) in a known inkjet printer can be suitably used, and an inkjet printer can also be suitably used as the second means. Note that, as the inkjet printer, for example, SG7100 manufactured by Ricoh Co., Ltd., etc. can be mentioned. Inkjet printers are preferable because they can drop a large amount of liquid at once from the head and have a wide coating area, so they can speed up coating.
＜＜液体＞＞
液体としては、粉末層とファイバー含有シートとを結着させるための液体であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
液体は、例えば、溶剤を含有し、必要に応じて樹脂などのその他の成分を含有する。
例えば、粉末層とファイバー含有シートとの結着に用いられる樹脂が、粉末及びファイバー含有シートの少なくともいずれかに含有されている場合、液体は、樹脂を含有していてもよいし、樹脂を含有していなくてもよい。
<<Liquid>>
The liquid is not particularly limited as long as it is a liquid for bonding the powder layer and the fiber-containing sheet, and can be appropriately selected depending on the purpose.
The liquid contains, for example, a solvent and, if necessary, other components such as a resin.
For example, if the resin used to bind the powder layer and the fiber-containing sheet is contained in at least one of the powder and the fiber-containing sheet, the liquid may contain the resin, or the liquid may contain the resin. You don't have to.
＜＜＜溶剤＞＞＞
溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、炭素数２以上７以下のアルコール、炭素数３以上８以下のケトン、環状エーテル、ポリエーテルが好ましい。
炭素数２以上７以下のアルコールとしては、例えば、エチルアルコール、イソプロパノール、ｎ－ブタノールなどが挙げられる。
炭素数３以上８以下のケトンとしては、例えば、アセトン、エチルメチルケトンなどが挙げられる。
環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフランなどが挙げられる。
ポリエーテルとしては、例えば、ジメトキシエタノール、ジメトキシジエチレングリコールなどが挙げられる。
これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
<<<Solvent>>>
The solvent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but alcohols having 2 to 7 carbon atoms, ketones having 3 to 8 carbon atoms, cyclic ethers, and polyethers are preferred.
Examples of the alcohol having 2 to 7 carbon atoms include ethyl alcohol, isopropanol, and n-butanol.
Examples of the ketone having 3 to 8 carbon atoms include acetone and ethyl methyl ketone.
Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran.
Examples of the polyether include dimethoxyethanol and dimethoxydiethylene glycol.
These may be used alone or in combination of two or more.
液体における溶剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
液体が樹脂を含有する場合、液体における溶剤の含有量としては、６０質量％以上９５質量％以下が好ましく、７０質量％以上９０質量％以下がより好ましい。
液体が樹脂を含有しない場合、液体における溶剤の含有量としては、５０質量％以上９９質量％以下が好ましく、７０質量％以上９０質量％以下がより好ましい。
The content of the solvent in the liquid is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
When the liquid contains a resin, the content of the solvent in the liquid is preferably 60% by mass or more and 95% by mass or less, more preferably 70% by mass or more and 90% by mass or less.
When the liquid does not contain a resin, the content of the solvent in the liquid is preferably 50% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 70% by mass or more and 90% by mass or less.
液体における水の含有量は、少ない方が好ましい。液体における水の含有量は、４５質量％未満が好ましく、５質量％未満が好ましい。 The smaller the content of water in the liquid, the better. The content of water in the liquid is preferably less than 45% by mass, preferably less than 5% by mass.
＜＜＜液体に含有される樹脂＞＞＞
液体に含有される樹脂は、例えば、粉末層とファイバー含有シートとの結着に寄与する。
液体に含有される樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル、マレイン酸、シリコーン、ブチラール、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、エチレン／酢酸ビニル共重合体、エチレン／（メタ）アクリル酸共重合体、α－オレフィン／無水マレイン酸系共重合体、α－オレフィン／無水マレイン酸系共重合体のエステル化物、ポリスチレン、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、α－オレフィン／無水マレイン酸／ビニル基含有モノマー共重合体、スチレン／無水マレイン酸共重合体、スチレン／（メタ）アクリル酸エステル共重合体、ポリアミド、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂、石油樹脂、ロジン又はその誘導体、クマロンインデン樹脂、テルペン樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレン／ブタジエンゴム、ポリビニルブチラール、ニトリルゴム、アクリルゴム、エチレン／プロピレンゴム等の合成ゴム、ニトロセルロースなどが挙げられる。
また、樹脂としては、親水性の低い有機又は有機金属の高分子化合物であってもよい。
<<<Resin contained in liquid>>>
The resin contained in the liquid, for example, contributes to binding the powder layer and the fiber-containing sheet.
The resin contained in the liquid is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, such as acrylic, maleic acid, silicone, butyral, polyester, polyvinyl acetate, vinyl chloride/vinyl acetate copolymer. , polyethylene, polypropylene, polyacetal, ethylene/vinyl acetate copolymer, ethylene/(meth)acrylic acid copolymer, α-olefin/maleic anhydride copolymer, α-olefin/maleic anhydride copolymer. Esterified products, polystyrene, poly(meth)acrylic esters, α-olefin/maleic anhydride/vinyl group-containing monomer copolymers, styrene/maleic anhydride copolymers, styrene/(meth)acrylic ester copolymers, Polyamide, epoxy resin, xylene resin, ketone resin, petroleum resin, rosin or its derivatives, coumaron indene resin, terpene resin, polyurethane resin, styrene/butadiene rubber, polyvinyl butyral, nitrile rubber, acrylic rubber, ethylene/propylene rubber, etc. Examples include synthetic rubber and nitrocellulose.
Furthermore, the resin may be an organic or organometallic polymer compound with low hydrophilicity.
液体が樹脂を含有する場合、液体における樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、液体の粘性を所定の範囲に制御する観点から、５質量％以上４０質量％以下が好ましく、１０質量％以上３０質量％以下がより好ましい。 When the liquid contains a resin, the content of the resin in the liquid is not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the purpose, but from the viewpoint of controlling the viscosity of the liquid within a predetermined range, it is 5% by mass. It is preferably 40% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less.
＜＜＜その他の成分＞＞＞
その他の成分としては、無機微小粒子などが挙げられる。
<<<Other ingredients>>>
Other components include inorganic fine particles.
－無機微小粒子－
液体は、ノズルに詰まることのないサイズの粒子径の無機微小粒子を含有していてもよい。液体が無機微小粒子を含有することで、液体が、粉末層の所定の領域に付与された際に、無機微小粒子が、所定の領域における粉末の隙間に配置される。その結果、得られる立体造形物の密度が向上する。
-Inorganic microparticles-
The liquid may contain inorganic microparticles having a particle size that does not clog the nozzle. Since the liquid contains inorganic microparticles, when the liquid is applied to a predetermined region of the powder layer, the inorganic microparticles are arranged in gaps between powders in the predetermined region. As a result, the density of the three-dimensional structure obtained is improved.
無機微小粒子の材質としては、例えば、ガラス、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物などが挙げられる。
金属酸化物としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、ムライト（アルミノケイ酸塩鉱物）などが挙げられる。
金属炭化物としては、例えば、炭化ケイ素、タングステンカーバイドなどが挙げられる。
金属窒化物としては、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミなどが挙げられる。
これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
Examples of the material of the inorganic microparticles include glass, metal oxides, metal carbides, and metal nitrides.
Examples of the metal oxide include zirconia, alumina, and mullite (aluminosilicate mineral).
Examples of metal carbides include silicon carbide and tungsten carbide.
Examples of metal nitrides include silicon nitride and aluminum nitride.
These may be used alone or in combination of two or more.
無機微小粒子の材質は、粉末におけるセラミックスの原材料の材質と同じ材質であることが好ましい。 The material of the inorganic microparticles is preferably the same as the material of the ceramic raw material in the powder.
無機微小粒子の体積平均粒子径としては、セラミックスの原材料の粒子径よりも小さい限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、体積平均粒子径として、１ｎｍ以上５μｍ以下が好ましい。
ここで、体積平均粒子径は、例えば、レーザー回折・散乱法により測定できる。
The volume average particle size of the inorganic microparticles is not particularly limited as long as it is smaller than the particle size of the ceramic raw material, and can be selected as appropriate depending on the purpose. preferable.
Here, the volume average particle diameter can be measured, for example, by a laser diffraction/scattering method.
液体における無機微小粒子の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５質量％以上６０質量％以下が好ましく、１５質量％以上５０質量％以下がより好ましい。 The content of inorganic microparticles in the liquid is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, but is preferably 5% by mass or more and 60% by mass or less, more preferably 15% by mass or more and 50% by mass or less. .
第１工程（粉末層形成工程）、第２工程（ファイバー含有シート配置工程）、及び第３工程（液体付与工程）の順序としては、液体を含有する立体造形物の前駆体が得られる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、以下の順序が挙げられる。
（１）第１工程、第２工程、及び第３工程の順序
（２）第１工程、第３工程、及び第２工程の順序
（３）第２工程、第１工程、及び第３工程の順序
（４）第２工程、第３工程、及び第１工程の順序
第１工程、第２工程、及び第３工程を上記順番のいずれかで行うことを繰り返すことで、粉末層とファイバー含有シートとの積層単位が積層し、液体を含有する立体造形物の前駆体が得られる。
The order of the first step (powder layer forming step), second step (fiber-containing sheet arrangement step), and third step (liquid application step) is as long as a liquid-containing precursor of the three-dimensional structure is obtained. There is no particular restriction, and the order can be selected as appropriate depending on the purpose. Examples include the following order.
(1) Order of the first step, second step, and third step (2) Order of the first step, third step, and second step (3) Order of the second step, first step, and third step Order (4) Order of the second step, third step, and first step By repeating the first step, second step, and third step in any of the above orders, the powder layer and the fiber-containing sheet are The laminated units are laminated to obtain a liquid-containing precursor of a three-dimensional structure.
（１）第１工程、第２工程、及び第３工程の順序
順序（１）の場合、まず、粉末層が形成される（第１工程）。粉末層を形成する際、粉末は、例えば、支持体上、又は、既に形成されたに立体造形物の前駆体上に付与される。
次に、粉末層上に、ファイバー含有シートが配置される（第２工程）。
次に、ファイバー含有シートの所定の領域に液体が付与される（第３工程）。
(1) Order of the first step, second step, and third step In the case of order (1), first, a powder layer is formed (first step). When forming the powder layer, the powder is applied, for example, onto a support or onto a precursor of an already formed three-dimensional object.
Next, a fiber-containing sheet is placed on the powder layer (second step).
Next, a liquid is applied to a predetermined region of the fiber-containing sheet (third step).
（２）第１工程、第３工程、及び第２工程の順序
順序（２）の場合、まず、粉末層が形成される（第１工程）。粉末層を形成する際、粉末は、例えば、支持体上、又は、既に形成されたに立体造形物の前駆体上に付与される。
次に、粉末層上の所定の領域に液体が付与される（第３工程）。
次に、粉末層上に、ファイバー含有シートが配置される（第２工程）。
(2) Order of the first step, third step, and second step In the case of order (2), first, a powder layer is formed (first step). When forming the powder layer, the powder is applied, for example, onto a support or onto a precursor of an already formed three-dimensional object.
Next, a liquid is applied to a predetermined area on the powder layer (third step).
Next, a fiber-containing sheet is placed on the powder layer (second step).
（３）第２工程、第１工程、及び第３工程の順序
順序（３）の場合、まず、ファイバー含有シートが配置される（第２工程）。ファイバー含有シートは、例えば、支持体上、又は、既に形成されたに立体造形物の前駆体上に配置される。
次に、ファイバー含有シート上に、粉末層が形成される（第１工程）。
次に、粉末層の所定の領域に液体が付与される（第３工程）。
(3) Order of second step, first step, and third step In the case of order (3), first, the fiber-containing sheet is placed (second step). The fiber-containing sheet is placed, for example, on a support or on an already formed three-dimensional object precursor.
Next, a powder layer is formed on the fiber-containing sheet (first step).
Next, a liquid is applied to a predetermined region of the powder layer (third step).
（４）第２工程、第３工程、及び第１工程の順序
順序（４）の場合、まず、ファイバー含有シートが配置される（第２工程）。ファイバー含有シートは、例えば、支持体上、又は、既に形成されたに立体造形物の前駆体上に配置される。
次に、ファイバー含有シートの所定の領域に液体が付与される（第３工程）。
次に、ファイバー含有シート上に、粉末層が形成される（第１工程）。
(4) Order of the second step, third step, and first step In the case of order (4), first, the fiber-containing sheet is placed (second step). The fiber-containing sheet is placed, for example, on a support or on an already formed three-dimensional object precursor.
Next, a liquid is applied to a predetermined region of the fiber-containing sheet (third step).
Next, a powder layer is formed on the fiber-containing sheet (first step).
ファイバー含有シート及び粉末の少なくともいずれかが、粉末層とファイバー含有シートとの結着に用いられる樹脂を含有する場合、粉末層とファイバー含有シート層とを結着させるための液体によって、樹脂は溶解する。その後、乾燥を行い、液体における揮発成分（例えば、溶剤）が除去されると、粉末層とファイバー含有シートとは、樹脂を介して結着する。
一方、液体及びファイバー含有シートが、粉末層とファイバー含有シートとの結着に用いられる樹脂を含有する場合、液体は、ファイバー含有シートの樹脂を溶解する。更に、液体は、粉末層の隙間に侵入する。更に、液体は、粉末層及びファイバー含有シートの界面に侵入する。その後、乾燥を行い、液体における揮発成分（例えば、溶剤）が除去されると、粉末層とファイバー含有シートとは、樹脂を介して結着する。
When at least one of the fiber-containing sheet and the powder contains a resin used for binding the powder layer and the fiber-containing sheet, the resin is dissolved by the liquid for binding the powder layer and the fiber-containing sheet layer. do. After that, drying is performed to remove volatile components (for example, solvent) in the liquid, and the powder layer and the fiber-containing sheet are bonded together via the resin.
On the other hand, if the liquid and the fiber-containing sheet contain a resin used to bind the powder layer and the fiber-containing sheet, the liquid will dissolve the resin in the fiber-containing sheet. Furthermore, the liquid penetrates into the interstices of the powder layer. Furthermore, liquid penetrates the interface of the powder layer and the fiber-containing sheet. After that, drying is performed to remove volatile components (for example, solvent) in the liquid, and the powder layer and the fiber-containing sheet are bonded together via the resin.
＜第４工程及び第４手段＞
第４工程（結着工程）としては、第１工程、第２工程、及び第３工程を行うことにより得られた、液体を含有する立体造形物の前駆体を乾燥して、粉末層とファイバー含有シートとを結着させる工程（結着工程）であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の乾燥機を用いて行うことができる。
第４手段（結着手段）としては、第１手段、第２手段、及び第３手段を用いて得られた、液体を含有する立体造形物の前駆体を乾燥して、粉末層とファイバー含有シートとを結着させる手段（結着手段）であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の乾燥機などが挙げられる。
<Fourth step and fourth means>
In the fourth step (binding step), the liquid-containing precursor of the three-dimensional structure obtained by performing the first, second, and third steps is dried to form a powder layer and fibers. There is no particular restriction as long as the step of binding the containing sheet (binding step) can be appropriately selected depending on the purpose. For example, it can be performed using a known dryer.
The fourth means (binding means) is to dry the liquid-containing precursor of the three-dimensional structure obtained using the first means, the second means, and the third means to form a powder layer and a fiber-containing precursor. There is no particular restriction on the means for binding the sheet (binding means), and it can be appropriately selected depending on the purpose, and examples include known dryers.
第４工程においては、液体を含有する立体造形物の前駆体を乾燥する。その際に、液体中の溶剤が蒸発することで、例えば、溶剤に溶解していた樹脂が固化し、粉末層とファイバー含有シートとが当該樹脂を介して結着される。 In the fourth step, the liquid-containing precursor of the three-dimensional structure is dried. At this time, as the solvent in the liquid evaporates, for example, the resin dissolved in the solvent solidifies, and the powder layer and the fiber-containing sheet are bonded via the resin.
第４工程は、第１工程、第２工程、及び第３工程を１巡して得られる立体造形物の前駆体に対して行ってもよい。この場合、立体造形物の前駆体は、例えば、粉末層とファイバー含有シートとの積層単位それ自身ということができる。また、この場合、例えば、第４工程は、第１工程、第２工程、及び第３工程を１巡する毎に行われる。
また、第４工程は、第１工程、第２工程、及び第３工程の１巡を繰り返して得られる立体造形物の前駆体に対して行ってもよい。この場合、立体造形物の前駆体は、複数の積層単位を積層した積層構造ということができる。
The fourth step may be performed on a precursor of a three-dimensional structure obtained by performing one cycle of the first step, the second step, and the third step. In this case, the precursor of the three-dimensional structure can be, for example, the laminated unit itself of the powder layer and the fiber-containing sheet. Further, in this case, for example, the fourth step is performed every time the first step, the second step, and the third step are completed.
Further, the fourth step may be performed on a precursor of a three-dimensional structure obtained by repeating one round of the first step, the second step, and the third step. In this case, the precursor of the three-dimensional structure can be said to have a laminated structure in which a plurality of laminated units are laminated.
乾燥の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５０℃以上２００℃以下が好ましい。
乾燥の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１時間以上４８時間以下が好ましい。
The drying temperature is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 50°C or higher and 200°C or lower.
The drying time is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 1 hour or more and 48 hours or less.
なお、液体に含まれる揮発成分の沸点が低い場合、又は液体に含まれる揮発成分の揮発性が高い場合には、第４工程は、自然乾燥であってもよい。即ち、第４工程は、液体を含有する立体造形物の前駆体を放置することで、液体を含有する立体造形物の前駆体を乾燥させてもよい。 In addition, when the boiling point of the volatile component contained in a liquid is low, or when the volatility of the volatile component contained in a liquid is high, natural drying may be sufficient as a 4th process. That is, in the fourth step, the liquid-containing precursor of the three-dimensional structure may be dried by leaving the liquid-containing precursor of the three-dimensional structure to stand.
＜第５工程及び第５手段＞
第５工程（加熱工程）としては、乾燥した立体造形物の前駆体を加熱する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の加熱装置を用いて行うことができる。
第５手段（加熱手段）としては、乾燥した立体造形物の前駆体を加熱する手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の加熱装置などが挙げられる。
<Fifth step and fifth means>
The fifth step (heating step) is not particularly limited as long as it is a step of heating the dried three-dimensional object precursor, and can be selected as appropriate depending on the purpose. For example, a known heating device may be used. It can be done by
The fifth means (heating means) is not particularly limited as long as it is a means for heating the dried precursor of the three-dimensional structure, and can be appropriately selected depending on the purpose.For example, a known heating device may be used. Can be mentioned.
一態様では、第５工程及び第５手段における加熱は、立体造形物の前駆体の焼結のための加熱である。 In one embodiment, the heating in the fifth step and the fifth means is heating for sintering the precursor of the three-dimensional structure.
他の態様では、第５工程及び第５手段における加熱は、樹脂の分解除去と、立体造形物の前駆体の焼結とを兼ねている。
加熱においては、樹脂の分解除去と、立体造形物の前駆体の焼結とを一括して行ってもよいし、分けて行ってもよい。樹脂の分解除去と、立体造形物の前駆体の焼結とを一括して行う方が、工程を短縮できる点で好ましい。
In another embodiment, the heating in the fifth step and the fifth means serves both to decompose and remove the resin and to sinter the precursor of the three-dimensional structure.
In heating, the decomposition and removal of the resin and the sintering of the precursor of the three-dimensional structure may be performed all at once, or may be performed separately. It is preferable to perform the decomposition and removal of the resin and the sintering of the precursor of the three-dimensional structure at once, since the process can be shortened.
樹脂の分解除去と、立体造形物の前駆体の焼結とを一括して行う場合、例えば、立体造形物の前駆体を、樹脂の分解除去が可能な温度に加熱して一定時間保持し、樹脂を分解して、立体造形物の前駆体から樹脂を除去した後に、引き続き、使用したセラミックスの原材料の焼結温度まで立体造形物の前駆体を加熱して、立体造形物の前駆体を焼結することが挙げられる。 When decomposing and removing the resin and sintering the precursor of the three-dimensional object at once, for example, the precursor of the three-dimensional object is heated to a temperature that allows the resin to be decomposed and removed, and held for a certain period of time, After decomposing the resin and removing the resin from the precursor of the three-dimensional object, the precursor of the three-dimensional object is subsequently heated to the sintering temperature of the ceramic raw material used, and the precursor of the three-dimensional object is sintered. One example is tying the knot.
樹脂の分解除去と、立体造形物の前駆体の焼結とを分けて行う場合、例えば、立体造形物の前駆体を、樹脂の分解除去が可能な温度に加熱して一定時間保持し、樹脂を分解して、立体造形物の前駆体から樹脂を除去した後に、一旦冷却（例えば、放冷）し、その後、使用したセラミックスの原材料の焼結温度まで立体造形物の前駆体を加熱して、立体造形物の前駆体を焼結することが挙げられる。即ち、樹脂分解処理を行った後に、焼結処理を行う。 When decomposing and removing the resin and sintering the precursor of the three-dimensional object are performed separately, for example, the precursor of the three-dimensional object is heated to a temperature that allows the resin to be decomposed and removed, held for a certain period of time, and the resin is After decomposing the resin and removing the resin from the precursor of the three-dimensional object, it is once cooled (e.g., left to cool), and then the precursor of the three-dimensional object is heated to the sintering temperature of the ceramic raw material used. , sintering a precursor of a three-dimensional structure. That is, the sintering process is performed after the resin decomposition process.
樹脂の分解除去のための加熱における雰囲気としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、不活性雰囲気（例えば、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気）などが挙げられる。 The atmosphere for heating to decompose and remove the resin is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and includes, for example, an inert atmosphere (eg, nitrogen atmosphere, argon atmosphere), and the like.
樹脂の分解除去のための加熱の温度、及び時間としては、樹脂を分解除去できる温度、及び時間であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、加熱の温度としては、１５０℃以上７００℃以下などが挙げられ、加熱の時間としては、０．５時間以上２４時間以下などが挙げられる。 The heating temperature and time for decomposing and removing the resin are not particularly limited as long as the temperature and time are such that the resin can be decomposed and removed, and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the heating time include 150°C or more and 700°C or less, and examples of the heating time include 0.5 hours or more and 24 hours or less.
焼結における雰囲気としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、不活性雰囲気（例えば、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気）などが挙げられる。 The atmosphere for sintering is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and includes, for example, an inert atmosphere (eg, nitrogen atmosphere, argon atmosphere), and the like.
焼結の加熱の温度、及び時間としては、焼結できる温度、及び時間であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、加熱の温度としては、８００℃以上２０００℃以下などが挙げられ、加熱の時間としては、０．５時間以上１２時間以下などが挙げられる。 The heating temperature and time for sintering are not particularly limited as long as the temperature and time can be sintered, and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, the heating temperature is 800°C or higher. For example, the temperature may be 2000° C. or lower, and the heating time may be 0.5 hours or more and 12 hours or less.
＜その他の工程、及びその他の手段＞
第４工程と第５工程の間には、第６工程として、不要な粉末層、及び不要なファイバー含有シートを除去する工程を有していてもよい。
立体造形物の製造装置では、第６手段として、不要な粉末層、及び不要なファイバー含有シートを除去する手段を有していてもよい。
第６工程としては、例えば、エアスプレー、刷毛などで、立体造形物の前駆体の周囲に付着した不要な粉末層を除去することが挙げられる。
また、第６工程としては、例えば、シートを把持可能な部材で立体造形物の前駆体の周囲の不要なファイバー含有シートを把持して除去することが挙げられる。
第６手段としては、例えば、エアスプレー、刷毛、シートを把持可能な部材などが挙げられる。
<Other processes and other means>
Between the fourth step and the fifth step, a step of removing an unnecessary powder layer and an unnecessary fiber-containing sheet may be included as a sixth step.
The apparatus for producing a three-dimensional object may include, as the sixth means, a means for removing an unnecessary powder layer and an unnecessary fiber-containing sheet.
The sixth step includes, for example, removing an unnecessary powder layer attached around the precursor of the three-dimensional structure using air spray, a brush, or the like.
Further, the sixth step includes, for example, grasping and removing unnecessary fiber-containing sheets around the precursor of the three-dimensional structure using a member capable of grasping the sheet.
Examples of the sixth means include an air spray, a brush, and a member capable of gripping the sheet.
（立体造形物）
本発明の立体造形物（積層造形物）は、本発明の立体造形物の製造方法、又は本発明の立体造形物の製造装置により製造される。
(three-dimensional object)
The three-dimensional molded article (laminate-molded article) of the present invention is manufactured by the three-dimensional molded article manufacturing method of the present invention or the three-dimensional molded article manufacturing apparatus of the present invention.
立体造形物は、例えば、針状、棒状、繊維状などの細長い形状を有するファイバーを含有するセラミックスである。
立体造形物におけるファイバーの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、破壊靭性値の改善の観点から、１５質量％以上７０質量％以下が好ましく、３０質量％以上６０質量％以下がより好ましい。
The three-dimensional structure is, for example, a ceramic containing fibers having an elongated shape such as a needle shape, a rod shape, or a fiber shape.
The content of fibers in the three-dimensional object is not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the purpose, but from the viewpoint of improving the fracture toughness value, it is preferably 15% by mass or more and 70% by mass or less, and 30% by mass. % or more and 60% by mass or less is more preferable.
立体造形物の用途としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、立体造形物は、ジェットエンジンのタービン翼、タービンノズル、ライナ部材などの高温耐熱材料に好適に使用できる。 There are no particular restrictions on the use of the three-dimensional model, and it can be selected as appropriate depending on the purpose, but the three-dimensional model is suitable for use in high-temperature heat-resistant materials such as jet engine turbine blades, turbine nozzles, and liner members. can.
以下に図を用いて、立体造形物の製造方法、及び立体造形物の製造装置の一例を説明する。 An example of a method for manufacturing a three-dimensional structure and an apparatus for manufacturing a three-dimensional structure will be described below with reference to the drawings.
図１は、立体造形物の製造に関する概念図である。
図１は、立体造形装置１００と、コンピューター１０３とが図示されている。立体造形装置１００は、造形部１０１と、後処理部１０２とを有する。
立体造形物の製造においては、コンピューター１０３から造形部１０１に、立体造形物の３Ｄデータが送られ、造形部１０１では、３Ｄデータに基づいて造形が行われる。その後、後処理部１０２において、加熱などの後処理が施されて立体造形物が完成する。
FIG. 1 is a conceptual diagram regarding the production of a three-dimensional object.
FIG. 1 shows a three-dimensional modeling apparatus 100 and a computer 103. The three-dimensional modeling apparatus 100 includes a modeling section 101 and a post-processing section 102.
In manufacturing a three-dimensional object, 3D data of the three-dimensional object is sent from the computer 103 to the modeling section 101, and the modeling section 101 performs modeling based on the 3D data. Thereafter, in the post-processing section 102, post-processing such as heating is performed to complete the three-dimensional object.
立体造形物の製造方法、及び立体造形物の製造装置の一例について説明する。
図２は、立体造形物の製造方法の一例のフローチャートである。
図３は、立体造形物の製造装置の一例の機能ブロック図である。
図４Ａ～図４Ｋは、立体造形物の製造方法の一例を説明するための概略図である。
図３の立体造形装置１００は、造形部１０１と、後処理部１０２とを有する。造形部１０１は、第１手段１である粉末層形成手段と、第２手段２であるファイバー含有シート配置手段と、第３手段３である液体付与手段とを有する。後処理部１０２は、第４手段４である結着手段と、第６手段５である形状顕在化手段と、第５手段６である加熱手段とを有する。
図２のフローチャートでは、第１工程、第２工程、及び第３工程の順序で第１工程～第３工程を行う。
An example of a method for manufacturing a three-dimensional structure and an apparatus for manufacturing a three-dimensional structure will be described.
FIG. 2 is a flowchart of an example of a method for manufacturing a three-dimensional object.
FIG. 3 is a functional block diagram of an example of a three-dimensional object manufacturing apparatus.
4A to 4K are schematic diagrams for explaining an example of a method for manufacturing a three-dimensional object.
The three-dimensional modeling apparatus 100 in FIG. 3 includes a modeling section 101 and a post-processing section 102. The modeling section 101 has a powder layer forming means as a first means 1, a fiber-containing sheet arrangement means as a second means 2, and a liquid applying means as a third means 3. The post-processing section 102 includes a fourth means 4 which is a binding means, a sixth means 5 which is a shape manifestation means, and a fifth means 6 which is a heating means.
In the flowchart of FIG. 2, the first to third steps are performed in the order of the first step, second step, and third step.
＜工程Ｓ１＞
まず、第１工程（粉末層形成工程）を行う（Ｓ１）。第１工程では、セラミックスの原材料を含有する粉末による粉末層を形成する（Ｓ１）。第１工程は、例えば、第１手段（粉末層形成手段）１を用いて行う。第１手段（粉末層形成手段）１は、例えば、図４Ａに示すように、粉末５１を貯留する供給側粉末貯留槽５２と、粉末層を形成するための造形側粉末貯留槽５４と、均し機構５５とを有する。供給側粉末貯留槽５２は、昇降可能なステージ５０を有する。造形側粉末貯留槽５４は、昇降可能なステージ５３を有する。均し機構５５が、供給側粉末貯留槽５２から造形側粉末貯留槽５４に移動することで、供給側粉末貯留槽５２内の粉末５１が、造形側粉末貯留槽５４に移動し、ステージ５３上に粉末層５６が形成される（図４Ｂ）。
<Step S1>
First, a first step (powder layer forming step) is performed (S1). In the first step, a powder layer is formed using powder containing ceramic raw materials (S1). The first step is performed using, for example, the first means (powder layer forming means) 1. The first means (powder layer forming means) 1 includes, for example, as shown in FIG. 4A, a supply-side powder storage tank 52 for storing powder 51, a modeling-side powder storage tank 54 for forming a powder layer, and an equalizer. and a mechanism 55. The supply side powder storage tank 52 has a stage 50 that can be moved up and down. The modeling side powder storage tank 54 has a stage 53 that can be moved up and down. As the leveling mechanism 55 moves from the supply-side powder storage tank 52 to the modeling-side powder storage tank 54, the powder 51 in the supply-side powder storage tank 52 moves to the modeling-side powder storage tank 54 and is placed on the stage 53. A powder layer 56 is formed (FIG. 4B).
＜工程Ｓ２＞
続いて、第２工程（ファイバー含有シート配置工程）を行う（Ｓ２）。第２工程では、粉末層５６上に、ファイバー含有シートを配置する。第２工程は、例えば、第２手段（ファイバー含有シート配置手段）２を用いて行う。第２手段２は、例えば、図４Ｃに示すように、シートを吸着可能な吸着ノズル５８である。ファイバー含有シート５７は、樹脂５７Ｂと、樹脂５７Ｂ中に分散されたファイバー５７Ａとを有する。第２工程では、例えば、ファイバー含有シート５７が吸着ノズル５８に吸着されており、吸着ノズル５８がファイバー含有シート５７を粉末層５６上に移動させ、吸着を解除することで、粉末層５６上にファイバー含有シート５７が配置される（図４Ｄ）。
ここで、粉末層５６と粉末層５６上に付与されたファイバー含有シート５７とを拡大した断面図を示す（図４Ｅ）。粉末層５６を構成する粉末５１は、セラミックスの原材料５１Ａと、樹脂５１Ｂとを有する。樹脂５１Ｂは、セラミックスの原材料５１Ａを被覆している。ファイバー含有シート５７を構成するファイバー５７Ａは、細長い形状の無機材料で構成され、樹脂５７Ｂ中に分散している。なお、粉末５１は、セラミックスの原材料のみで構成されていてもよい。
なお、ファイバー含有シート５７が柔軟性に優れる場合には、ファイバー含有シート５７はロール状に保存されており、ロールから引き出されて粉末層上に配置されてもよい。
<Step S2>
Subsequently, a second step (fiber-containing sheet arrangement step) is performed (S2). In the second step, a fiber-containing sheet is placed on the powder layer 56. The second step is performed using, for example, the second means (fiber-containing sheet arrangement means) 2. The second means 2 is, for example, as shown in FIG. 4C, a suction nozzle 58 capable of suctioning the sheet. Fiber-containing sheet 57 includes resin 57B and fibers 57A dispersed in resin 57B. In the second step, for example, the fiber-containing sheet 57 is adsorbed by the suction nozzle 58, and the suction nozzle 58 moves the fiber-containing sheet 57 onto the powder layer 56 and releases the adsorption, so that the fiber-containing sheet 57 is absorbed onto the powder layer 56. A fiber-containing sheet 57 is placed (FIG. 4D).
Here, an enlarged cross-sectional view of the powder layer 56 and the fiber-containing sheet 57 applied on the powder layer 56 is shown (FIG. 4E). The powder 51 constituting the powder layer 56 includes a ceramic raw material 51A and a resin 51B. The resin 51B covers the ceramic raw material 51A. The fibers 57A constituting the fiber-containing sheet 57 are made of an elongated inorganic material and are dispersed in the resin 57B. Note that the powder 51 may be composed only of ceramic raw materials.
In addition, when the fiber-containing sheet 57 has excellent flexibility, the fiber-containing sheet 57 may be stored in a roll, pulled out from the roll, and placed on the powder layer.
＜工程Ｓ３＞
続いて、第３工程（液体付与工程）を行う。第３工程では、粉末層とファイバー含有シートとを結着させるための液体を、所定の領域に対して付与する（Ｓ３）。第３工程は、例えば、第３手段（液体付与手段）３を用いて行う。第３手段（液体付与手段）３は、例えば、図４Ｆに示すように、インクジェットノズル６０である。インクジェットノズル６０を用いて、ファイバー含有シート５７の所定の領域に液体５９を付与する。ここで、液体５９が付与された後の状態を拡大した断面図を示す（図４Ｇ）。粉末５１に含まれる樹脂５１Ｂ、及びファイバー含有シート５７に含まれる樹脂５７Ｂは、液体５９に溶解している。
<Step S3>
Subsequently, a third step (liquid application step) is performed. In the third step, a liquid for binding the powder layer and the fiber-containing sheet is applied to a predetermined area (S3). The third step is performed using, for example, the third means (liquid application means) 3. The third means (liquid applying means) 3 is, for example, an inkjet nozzle 60, as shown in FIG. 4F. Liquid 59 is applied to a predetermined area of fiber-containing sheet 57 using inkjet nozzle 60 . Here, an enlarged cross-sectional view of the state after the liquid 59 has been applied is shown (FIG. 4G). The resin 51B contained in the powder 51 and the resin 57B contained in the fiber-containing sheet 57 are dissolved in the liquid 59.
続いて、第１工程、第２工程、及び第３工程を、所望の積層数になるまで繰り返す。そうすることで、図４Ｈ及び図４Ｉに示すように、ステージ５３上に、液体５９が付与された複数の積層単位６１の積層構造（液体を含有する立体造形物の前駆体６２）が得られる。 Subsequently, the first step, second step, and third step are repeated until the desired number of layers is reached. By doing so, as shown in FIGS. 4H and 4I, a layered structure (a liquid-containing three-dimensional object precursor 62) of a plurality of layered units 61 to which the liquid 59 is applied is obtained on the stage 53. .
＜工程Ｓ４＞
続いて、第４工程（結着工程）を行う。第４工程では、第１工程、第２工程、及び第３工程を行うことにより得られた、液体を含有する立体造形物の前駆体を乾燥して、粉末層とファイバー含有シートとを結着させる（Ｓ４）。この実施形態では、粉末層とファイバー含有シートとを樹脂を介して結着させる。第４工程は、例えば、第４手段（結着手段）４を用いて行う。第４手段（結着手段）４は、例えば、乾燥機である。液体５９を含有する立体造形物の前駆体６２を乾燥する。その際に、液体５９中の溶剤が蒸発することで、溶剤に溶解していた樹脂５１Ｂ、５７Ｂが固化し、粉末層５６とファイバー含有シート５７が樹脂５１Ｂ、５７Ｂを介して結着される（図４Ｊ）。そうすることで、乾燥した立体造形物の前駆体６３が得られる。
<Step S4>
Subsequently, a fourth step (binding step) is performed. In the fourth step, the liquid-containing precursor of the three-dimensional structure obtained by performing the first, second, and third steps is dried to bind the powder layer and the fiber-containing sheet. (S4). In this embodiment, the powder layer and the fiber-containing sheet are bonded together via a resin. The fourth step is performed using, for example, a fourth means (binding means) 4. The fourth means (binding means) 4 is, for example, a dryer. The precursor 62 of the three-dimensional structure containing the liquid 59 is dried. At this time, as the solvent in the liquid 59 evaporates, the resins 51B and 57B dissolved in the solvent solidify, and the powder layer 56 and the fiber-containing sheet 57 are bonded via the resins 51B and 57B. Figure 4J). By doing so, a dried precursor 63 of the three-dimensional structure is obtained.
＜工程Ｓ５＞
続いて、第６工程（形状顕在化工程）を行う。第６工程では、エアスプレー、刷毛などで、立体造形物の前駆体の周囲に付着した不要な粉末層５６を除去する。更に、吸着ノズルなどで、不要なファイバー含有シート５７を除去する（Ｓ５）。そうすることで、立体造形物の前駆体において、立体造形物の形状が顕在化する。
不要な粉末層に含まれる粉末については、例えば、ふるい分けにより粗大な粒子を除去することで再利用が可能である。
不要なファイバー含有シートについては、例えば、樹脂を軟化させて塊りにし、再度、シートに加工することで、再利用が可能である。
乾燥した立体造形の前駆体６３は、樹脂５１Ｂ、５７Ｂが固化することで一体化しているため、液体が付与されなった不要な粉末層、及び不要なファイバー含有シートと容易に分離することができる。
<Step S5>
Subsequently, a sixth step (shape manifestation step) is performed. In the sixth step, unnecessary powder layer 56 adhering to the periphery of the precursor of the three-dimensional structure is removed using air spray, a brush, or the like. Further, unnecessary fiber-containing sheet 57 is removed using a suction nozzle or the like (S5). By doing so, the shape of the three-dimensional structure becomes apparent in the precursor of the three-dimensional structure.
The powder contained in the unnecessary powder layer can be reused by, for example, removing coarse particles by sieving.
Unnecessary fiber-containing sheets can be reused, for example, by softening the resin, turning it into a lump, and processing it into a sheet again.
Since the dried three-dimensional model precursor 63 is integrated by solidifying the resins 51B and 57B, it can be easily separated from an unnecessary powder layer to which no liquid has been applied and an unnecessary fiber-containing sheet. .
＜工程Ｓ６＞
続いて、第５工程（加熱工程）を行う。第５工程では、乾燥した立体造形物の前駆体を加熱する（Ｓ６）。第５工程は、例えば、第５手段（加熱手段）６を用いて行う。第５手段（加熱手段）６は、例えば、加熱装置である。工程Ｓ６の第５工程では、例えば、樹脂の分解除去と、立体造形物の前駆体の焼結とを一括して行う。
そうすることで、図４Ｋに示すように、セラミックスの原材料５１Ａが焼結し、セラミックスの原材料５１Ａによる焼結体の間にファイバー５７Ａが配された立体造形物６４が得られる。
<Step S6>
Subsequently, a fifth step (heating step) is performed. In the fifth step, the dried precursor of the three-dimensional structure is heated (S6). The fifth step is performed using, for example, the fifth means (heating means) 6. The fifth means (heating means) 6 is, for example, a heating device. In the fifth step of step S6, for example, decomposition and removal of the resin and sintering of the precursor of the three-dimensional structure are performed at once.
By doing so, as shown in FIG. 4K, the ceramic raw material 51A is sintered, and a three-dimensional structure 64 in which the fibers 57A are arranged between the sintered bodies of the ceramic raw material 51A is obtained.
次に、立体造形物の製造方法の他の一例について説明する。
図５は、立体造形物の製造方法の他の一例のフローチャートである。
図５のフローチャートでは、第１工程、第３工程、及び第２工程の順序で第１工程～第３工程を行う。その他の工程は、図２のフローチャートにおける各工程と同じである。
Next, another example of the method for manufacturing a three-dimensional object will be described.
FIG. 5 is a flowchart of another example of the method for manufacturing a three-dimensional object.
In the flowchart of FIG. 5, the first to third steps are performed in the order of the first step, the third step, and the second step. The other steps are the same as each step in the flowchart of FIG.
次に、立体造形物の製造方法の他の一例について説明する。
図６は、立体造形物の製造方法の他の一例のフローチャートである。
図６のフローチャートでは、第２工程、第１工程、及び第３工程の順序で第１工程～第３工程を行う。その他の工程は、図２のフローチャートにおける各工程と同じである。
Next, another example of the method for manufacturing a three-dimensional object will be described.
FIG. 6 is a flowchart of another example of the method for manufacturing a three-dimensional object.
In the flowchart of FIG. 6, the first to third steps are performed in the order of the second step, first step, and third step. The other steps are the same as each step in the flowchart of FIG.
次に、立体造形物の製造方法の他の一例について説明する。
図７は、立体造形物の製造方法の他の一例のフローチャートである。
図７のフローチャートでは、第２工程、第３工程、及び第１工程の順序で第１工程～第３工程を行う。その他の工程は、図２のフローチャートにおける各工程と同じである。
Next, another example of the method for manufacturing a three-dimensional object will be described.
FIG. 7 is a flowchart of another example of the method for manufacturing a three-dimensional object.
In the flowchart of FIG. 7, the first to third steps are performed in the order of the second step, the third step, and the first step. The other steps are the same as each step in the flowchart of FIG.
次に、立体造形物の製造方法の他の一例について説明する。
図８は、立体造形物の製造方法の他の一例のフローチャートである。
図８のフローチャートでは、第１工程、第２工程、第３工程、及び第４工程を繰り返して、乾燥した立体造形物の前駆体を得ている。その他の工程は、図２のフローチャートにおける各工程と同じである。
Next, another example of the method for manufacturing a three-dimensional object will be described.
FIG. 8 is a flowchart of another example of the method for manufacturing a three-dimensional object.
In the flowchart of FIG. 8, the first step, second step, third step, and fourth step are repeated to obtain a dried precursor of the three-dimensional structure. The other steps are the same as each step in the flowchart of FIG.
図９は、立体造形物の製造方法の他の一例のフローチャートである。
図１０は、立体造形物の製造装置の他の一例の機能ブロック図である。
図９のフローチャートでは、立体造形物の製造方法の第５工程の一態様として、図２のフローチャートの工程Ｓ６（第５工程：加熱工程）において、工程Ｓ６－１（第５－１処理：樹脂分解処理）及び工程Ｓ６－２（第５－２処理：焼結処理）を行う。
図１０の立体造形装置１００は、造形部１０１と、後処理部１０２とを有する。造形部１０１は、第１手段１である粉末層形成手段と、第２手段２であるファイバー含有シート配置手段と、第３手段３である液体付与手段とを有する。後処理部１０２は、第４手段４である結着手段と、第６手段５である形状顕在化手段と、第５手段６である加熱手段とを有する。第５手段（加熱手段）６は、第５－１部材６－１である樹脂分解部材と、第５－２部材６－２である焼結部材とを有する。
FIG. 9 is a flowchart of another example of the method for manufacturing a three-dimensional object.
FIG. 10 is a functional block diagram of another example of a three-dimensional object manufacturing apparatus.
In the flowchart of FIG. 9, as one aspect of the fifth step of the method for manufacturing a three-dimensional object, in step S6 (fifth step: heating step) of the flowchart of FIG. decomposition treatment) and step S6-2 (5-2 treatment: sintering treatment).
The three-dimensional modeling apparatus 100 in FIG. 10 includes a modeling section 101 and a post-processing section 102. The modeling section 101 has a powder layer forming means as a first means 1, a fiber-containing sheet arrangement means as a second means 2, and a liquid applying means as a third means 3. The post-processing section 102 includes a fourth means 4 which is a binding means, a sixth means 5 which is a shape manifestation means, and a fifth means 6 which is a heating means. The fifth means (heating means) 6 includes a resin decomposition member that is the 5-1 member 6-1 and a sintered member that is the 5-2 member 6-2.
＜工程Ｓ６－１＞
第５－１処理（樹脂分解処理）では、乾燥した立体造形物の前駆体を樹脂の分解除去が可能な温度に加熱して、乾燥した立体造形物の前駆体に含有される樹脂を分解し、乾燥した立体造形物の前駆体から樹脂を除去する（Ｓ６－１）。第５－１工程は、例えば、第５－１部材（樹脂分解部材）６－１を用いて行う。第５－１手段（樹脂分解部材）は、例えば、加熱装置である。
<Step S6-1>
In the 5-1 process (resin decomposition treatment), the dried precursor of the three-dimensional object is heated to a temperature that allows decomposition and removal of the resin, and the resin contained in the dried precursor of the three-dimensional object is decomposed. , the resin is removed from the dried three-dimensional object precursor (S6-1). The 5-1 step is performed using, for example, the 5-1 member (resin decomposition member) 6-1. The 5-1 means (resin decomposition member) is, for example, a heating device.
＜工程Ｓ６－２＞
続いて、第５－２処理（焼結処理）では、使用したセラミックスの原材料の焼結温度まで立体造形物の前駆体を加熱して、立体造形物の前駆体を焼結する（Ｓ６－２）。第５－２工程は、例えば、第５－２手段（焼結手段）６－２を用いて行う。第５－２部材（焼結部材）は、例えば、セラミックスの原材料の焼結温度まで立体造形物の前駆体を加熱可能な加熱装置である。
<Step S6-2>
Subsequently, in the 5-2 process (sintering process), the precursor of the three-dimensional model is heated to the sintering temperature of the raw material of the ceramic used, and the precursor of the three-dimensional model is sintered (S6-2 ). The 5-2 step is performed using, for example, the 5-2 means (sintering means) 6-2. The 5-2 member (sintering member) is, for example, a heating device capable of heating the precursor of the three-dimensional structure to the sintering temperature of the ceramic raw material.
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described. Note that the present invention is not limited to these examples.
（実施例１）
図２に示すフローチャート、及び図４Ａ～図４Ｋに示す立体造形物の製造方法に従って、立体造形物を製造した。
粉末として、昭和電工株式会社製ＡＳ２０（主成分：アルミナ、平均粒子径：２２μｍ）に対して、コート樹脂として東レ株式会社製ケミット樹脂（飽和共重合ポリエステル）をコートしたものを用いた。粉末中のコート樹脂含有率は１０質量％となるように調整した。コートには、スピンコーターを用いた。
ファイバー含有シートを作成するにあたり、繊維として株式会社ＩＴＭ社製ファイバーマックス（化学組成：アルミナ－７２％、シリカ－２８％、繊維径４～６μｍ、中心繊維長２００μｍ）と、結合剤として東レ株式会社製ケミット樹脂（飽和共重合ポリエステル）を原材料として用いた。繊維に対して窒化ホウ素コーティングを所定量施したのちに、繊維及び飽和共重合ポリエステルを所定の割合で調整し、溶剤及び攪拌子であるジルコニアビーズとともに湿式混合した。混合液からジルコニアビーズを取り除き、スラリーを作製した。乾燥によりスラリーを所定の粘度に調整したのちに、ドクターブレードを用いてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に塗布し、乾燥させ、ＰＥＴフィルムを除去することでファイバー含有シートを作成した。ドクターブレードには、１００μｍごとに深さ５０μｍの溝を設けることで、塗布時に繊維が配向するように設計した。完成したファイバー含有シートの厚さは８０μｍである。シートの材料組成は、樹脂とファイバーが質量比（樹脂：ファイバー）で１：３となった。
液体（インク）として、主溶媒として酢酸エチルを用い、分散材としてサンノプコ社製 ＳＮディスパーサント ５４６８を用い、インク中粒子として住友化学株式会社性ＡＫＰ３０００（アルミナ、中心粒子径４００ｎｍ）を用い、これらを２４ｈ攪拌したものを用いた。
(Example 1)
A three-dimensional object was manufactured according to the flowchart shown in FIG. 2 and the method for manufacturing a three-dimensional object shown in FIGS. 4A to 4K.
As a powder, AS20 (main component: alumina, average particle size: 22 μm) manufactured by Showa Denko Co., Ltd. was coated with Chemit resin (saturated copolymerized polyester) manufactured by Toray Industries, Inc. as a coating resin. The coating resin content in the powder was adjusted to 10% by mass. A spin coater was used for coating.
In creating the fiber-containing sheet, Fibermax manufactured by ITM Co., Ltd. (chemical composition: alumina -72%, silica -28%, fiber diameter 4-6 μm, center fiber length 200 μm) was used as the fiber, and Toray Industries Co., Ltd. was used as the binder. Chemit resin (saturated copolymerized polyester) was used as a raw material. After a predetermined amount of boron nitride coating was applied to the fibers, the fibers and saturated copolymerized polyester were adjusted in a predetermined ratio, and wet-mixed with a solvent and zirconia beads serving as a stirrer. Zirconia beads were removed from the mixed solution to prepare a slurry. After adjusting the slurry to a predetermined viscosity by drying, it was applied onto a PET (polyethylene terephthalate) film using a doctor blade, dried, and the PET film was removed to create a fiber-containing sheet. The doctor blade was designed to have grooves with a depth of 50 μm every 100 μm so that the fibers would be oriented during application. The thickness of the finished fiber-containing sheet is 80 μm. The material composition of the sheet was such that the mass ratio of resin and fiber (resin:fiber) was 1:3.
As the liquid (ink), ethyl acetate was used as the main solvent, SN Dispersant 5468 manufactured by San Nopco was used as the dispersant, and AKP3000 (alumina, center particle diameter 400 nm) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. was used as the particles in the ink. The mixture was stirred for 24 hours and used.
第１工程（粉末層形成工程）として、図４Ａ～図４Ｂに従って、カウンターローラを用いて粉末をステージ５３上に広げ、平均厚み８０μｍの粉末層を形成した。
次に、第２工程（ファイバー含有シート配置工程）として、図４Ｃ～図４Ｅに従って、粉末層上に、ファイバー含有シートを配置した。
次に、第３工程（液体付与工程）として、図４Ｆ～図４Ｇに従って、液体を、ファイバー含有シートの所定の領域に付与した。液体の付与量は、１，５００ｄｐｉとした。
次に、第１工程～第３工程を５０回繰り返して、図４Ｈ～図４Ｉに示すような、液体を含有する立体造形物の前駆体を作製した。
次に、第４工程（結着工程）として、液体を含有する立体造形物の前駆体を、１００℃、４時間乾燥させ、図４Ｊに示すような、乾燥した立体造形物の前駆体を得た。
次に、第６工程（形状顕在化工程）として、乾燥した立体造形物の前駆体を、可動式成形槽から取り出し、乾燥した立体造形物の前駆体と、その周囲の、液体が付与されなかった粉末層及びファイバー含有シートとを分離した。
次に、第５工程（加熱工程）として、乾燥した立体造形物の前駆体を１，６００℃、１時間加熱して、樹脂を分解除去するとともに、焼結を行い、図４Ｋに示すような、焼結体である立体造形物を得た。
As a first step (powder layer forming step), powder was spread on the stage 53 using a counter roller according to FIGS. 4A and 4B to form a powder layer with an average thickness of 80 μm.
Next, as a second step (fiber-containing sheet placement step), a fiber-containing sheet was placed on the powder layer according to FIGS. 4C to 4E.
Next, as a third step (liquid application step), a liquid was applied to a predetermined region of the fiber-containing sheet according to FIGS. 4F to 4G. The amount of liquid applied was 1,500 dpi.
Next, the first to third steps were repeated 50 times to produce a liquid-containing three-dimensional structure precursor as shown in FIGS. 4H to 4I.
Next, in the fourth step (binding step), the liquid-containing precursor of the three-dimensional structure was dried at 100°C for 4 hours to obtain a dried precursor of the three-dimensional structure as shown in FIG. 4J. Ta.
Next, as a sixth step (shape manifestation step), the dried precursor of the three-dimensional model is taken out from the movable molding tank, and the liquid is not applied to the precursor of the dried three-dimensional model and its surroundings. The powder layer and the fiber-containing sheet were separated.
Next, in the fifth step (heating step), the dried three-dimensional object precursor is heated at 1,600°C for 1 hour to decompose and remove the resin and perform sintering, resulting in a shape as shown in Figure 4K. A three-dimensional object, which is a sintered body, was obtained.
〔評価〕
以下の評価を行った。
＜粉末、及びファイバー含有シートのリサイクル性＞
液体が付与されなかった粉末層（粉末）、及びファイバー含有シートのリサイクル性は以下の通りである。
第６工程（形状顕在化工程）として、乾燥した立体造形物の前駆体を、可動式成形槽から取り出し、乾燥した立体造形物の前駆体と、その周囲の、液体が付与されなかった粉末層及びファイバー含有シートとを分離した。
その結果、乾燥した立体造形物の前駆体の周囲の、液体が付与されなかった粉末層（粉末）、及びファイバー含有シートについて、それぞれを、混在させることなく回収できた。
粉末については、ふるい分けを行い、粗大の粉末を除去して、再利用することができた。
ファイバー含有シートについては、液体が付与された領域に相応して、その中心がくりぬかれた形状をしているため、樹脂が軟化する温度に加熱して一度塊りにした。その後、溶融押出成型法により、所定の厚み、及び広さのファイバー含有シートを再生した。再生したファイバー含有シートは、非再生のファイバー含有シートと同等であり、再利用することができた。
〔evaluation〕
The following evaluation was performed.
<Recyclability of powder and fiber-containing sheets>
The recyclability of the powder layer (powder) to which no liquid was applied and the fiber-containing sheet is as follows.
As the sixth step (shape manifestation step), the dried three-dimensional object precursor is taken out from the movable molding tank, and the dried three-dimensional object precursor and the surrounding powder layer to which no liquid has been applied and the fiber-containing sheet were separated.
As a result, the powder layer (powder) to which no liquid was applied and the fiber-containing sheet around the dried precursor of the three-dimensional structure could be recovered without being mixed together.
The powder was sieved to remove coarse powder and could be reused.
Since the fiber-containing sheet had a hollowed-out shape in the center corresponding to the area to which the liquid was applied, it was heated to a temperature at which the resin softened and was once made into a lump. Thereafter, a fiber-containing sheet with a predetermined thickness and width was recycled by melt extrusion molding. The recycled fiber-containing sheet was equivalent to the non-recycled fiber-containing sheet and could be reused.
＜破壊靭性値＞
焼結体の破壊靭性値の評価には、ＳＥＶＮＢ法（Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｄｇｅ Ｖ－Ｎｏｔｃｈ Ｂｅａｍ 法）が有用である。ＩＳＯ６８７２に準拠したＳＥＶＮＢ法とは、特殊形状のダイヤモンド砥石により、試験片表面の中央部にＶ字の切り欠きを加工し、その試験片に３点曲げ試験を行い、破壊靭性値を求める方法である。
ＳＥＶＮＢ法用試験片は、２３（ｗｉｄｔｈ）ｍｍ×１９（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）ｍｍ×６０（ｌｅｎｇｔｈ）ｍｍの半焼結体ブロックをメーカー指定の条件に従って最高温度１５００°Ｃで２時間焼成し、焼成したブロックから試験片として３（ｗｉｄｔｈ）ｍｍ×４（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）ｍｍ×２４（ｌｅｎｇｔｈ）ｍｍを切り出した。切り出した試験片の表面を耐水研磨紙＃１５０，＃４００，＃６００で研磨後、成形研削盤（Ｏｋａｍｏｔｏ Ｍａｃｈｉｎｅ ＴｏｏｌＷｏｒｋｓ，Ｇｕｎｍａ，Ｊａｐａｎ）でＶ形レジンボンドのダイヤモンドホイール＃４００を用いて、切削速度３５分／１本、切り込み量１μｍ、常温注水下でＩＳＯ ６８７２に準じての試験片中央に深さ１．０ｍｍ、角度２０°、先端Ｒが２５μｍ以下のノッチ加工を行った。ただし、試験片の辺縁隅角はブロックからの切りだしによりわずかに鈍角となっている。
ＳＥＶＮＢ法の測定方法は、精密力量測定器（ＰＬ－３００，Ｍａｒｕｈｉｓｈｉ，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）を用いて、支点間距離１５ｍｍ、クロスヘッドスピードは０．５ｍｍ／ｍｉｎと１．０ｍｍ／ｍｉｎの２条件で５回ずつ計１０回の実験を行った。得られた測定値をＩＳＯ ６８７２にある次式（１）を用いて破壊靭性値ＫＩＣを算出した。
その結果、破壊靭性値は、１５（ＭＰａ・ｍ１／２）であった。
<Fracture toughness value>
The SEVNB method (Single Edge V-Notch Beam method) is useful for evaluating the fracture toughness value of a sintered body. The SEVNB method, which is based on ISO6872, is a method in which a V-shaped notch is created in the center of the specimen surface using a specially shaped diamond grinding wheel, and the specimen is subjected to a three-point bending test to determine the fracture toughness value. be.
The test pieces for the SEVNB method were obtained by firing a semi-sintered block of 23 (width) mm x 19 (thickness) mm x 60 (length) mm at a maximum temperature of 1500°C for 2 hours according to the conditions specified by the manufacturer. A test piece measuring 3 (width) mm x 4 (thickness) mm x 24 (length) mm was cut out. After polishing the surface of the cut test piece with water-resistant abrasive paper #150, #400, and #600, the cutting speed was adjusted using a V-shaped resin bond diamond wheel #400 on a forming grinder (Okamoto Machine ToolWorks, Gunma, Japan). A notch with a depth of 1.0 mm, an angle of 20°, and a tip R of 25 μm or less was made in the center of the test piece in accordance with ISO 6872 for 35 minutes per piece, with a depth of cut of 1 μm and water injection at room temperature. However, the edge angle of the test piece is slightly obtuse due to the cutting out from the block.
The measurement method of the SEVNB method was to use a precision strength measuring device (PL-300, Maruhishi, Tokyo, Japan) under two conditions: the distance between the fulcrums was 15 mm, and the crosshead speed was 0.5 mm/min and 1.0 mm/min. A total of 10 experiments were conducted, 5 times each. Fracture toughness value KIC was calculated from the obtained measured value using the following equation (1) in ISO 6872.
As a result, the fracture toughness value was 15 (MPa·m 1/2 ).
（比較例１）
実施例１において、第２工程（ファイバー含有シート配置工程）を行わず、かつ第３工程（液体付与工程）における所定の領域への液体の付与量を１，２００ｄｐｉに変えた以外は、実施例１と同様にして、焼結体を得た。
即ち、比較例１では、粉末層を積層し、結着及び焼結を行うことで焼結体を得た。
比較例１の焼結体について、実施例１と同様に、破壊靭性値を求めた。その結果、破壊靭性値は、４（ＭＰａ・ｍ１／２）であった。
(Comparative example 1)
Example 1 except that the second step (fiber-containing sheet placement step) was not performed and the amount of liquid applied to a predetermined area in the third step (liquid application step) was changed to 1,200 dpi. A sintered body was obtained in the same manner as in 1.
That is, in Comparative Example 1, a sintered body was obtained by laminating powder layers, binding and sintering.
Regarding the sintered body of Comparative Example 1, the fracture toughness value was determined in the same manner as in Example 1. As a result, the fracture toughness value was 4 (MPa·m 1/2 ).
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ 粉末層を形成する第１工程と、
ファイバー含有シートを配置する第２工程と、
前記粉末層と前記ファイバー含有シートとを結着させるための液体を、所定の領域に付与する第３工程と、
を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
＜２＞ 前記第１工程、前記第２工程、及び前記第３工程を行うことにより得られた、前記液体を含有する立体造形物の前駆体を乾燥して、前記粉末層と前記ファイバー含有シートとを結着させる第４工程を含む、前記＜１＞に記載の立体造形物の製造方法である。
＜３＞ 乾燥した前記立体造形物の前記前駆体を加熱する第５工程を含む前記＜２＞に記載の立体造形物の製造方法である。
＜４＞ 前記ファイバー含有シートが、樹脂と、前記樹脂中に分散された前記ファイバーとを含有する前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜５＞ 前記粉末層の形成が、粉末を用いて行われ、
前記粉末が、セラミックスの原材料を含有する前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜６＞ 前記セラミックスの原材料が、ガラス粒子、金属酸化物粒子、金属炭化物粒子、及び金属窒化物粒子の少なくともいずれかを含有する前記＜５＞に記載の立体造形物の製造方法である。
＜７＞ 粉末層を形成する第１手段と、
ファイバー含有シートを配置する第２手段と、
前記粉末層と前記ファイバー含有シートとを結着させるための液体を、所定の領域に付与する第３手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置である。
＜８＞ 前記第１手段、前記第２手段、及び前記第３手段を用いて得られた、前記液体を含有する立体造形物の前駆体を乾燥して、前記粉末層と前記ファイバー含有シートとを結着させる第４手段を有する、前記＜７＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜９＞ 乾燥した前記立体造形物の前記前駆体を加熱する第５手段を有する前記＜８＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜１０＞ 前記ファイバー含有シートが、樹脂と、前記樹脂中に分散された前記ファイバーとを含有する前記＜７＞から＜９＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜１１＞ 前記粉末層の形成が、粉末を用いて行われ、
前記粉末が、セラミックスの原材料を含有する前記＜７＞から＜１０＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜１２＞ 前記セラミックスの原材料が、ガラス粒子、金属酸化物粒子、金属炭化物粒子、及び金属窒化物粒子の少なくともいずれかを含有する前記＜１１＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜１３＞ 前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法、及び前記＜７＞から＜１２＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置のいずれかにより得られることを特徴とする立体造形物である。
Aspects of the present invention are, for example, as follows.
<1> A first step of forming a powder layer,
a second step of placing a fiber-containing sheet;
a third step of applying a liquid for binding the powder layer and the fiber-containing sheet to a predetermined area;
A method for manufacturing a three-dimensional object, characterized by comprising:
<2> Drying the liquid-containing three-dimensional structure obtained by performing the first step, the second step, and the third step to form the powder layer and the fiber-containing sheet. The method for producing a three-dimensional structure according to <1> above includes a fourth step of binding the two.
<3> The method for producing a three-dimensional object according to <2>, including a fifth step of heating the dried precursor of the three-dimensional object.
<4> The method for producing a three-dimensional structure according to any one of <1> to <3>, wherein the fiber-containing sheet contains a resin and the fibers dispersed in the resin.
<5> The formation of the powder layer is performed using powder,
The method for producing a three-dimensional structure according to any one of <1> to <4>, wherein the powder contains a ceramic raw material.
<6> The method for producing a three-dimensional shaped object according to <5>, wherein the ceramic raw material contains at least one of glass particles, metal oxide particles, metal carbide particles, and metal nitride particles.
<7> A first means of forming a powder layer;
a second means for arranging the fiber-containing sheet;
a third means for applying a liquid for binding the powder layer and the fiber-containing sheet to a predetermined area;
This is a three-dimensional object manufacturing apparatus characterized by having the following.
<8> Drying the liquid-containing three-dimensional structure obtained by using the first means, the second means, and the third means to form the powder layer and the fiber-containing sheet. The apparatus for manufacturing a three-dimensional structure according to <7> above has a fourth means for binding the three-dimensional structure.
<9> The apparatus for producing a three-dimensional structure according to <8>, further comprising a fifth means for heating the dried precursor of the three-dimensional structure.
<10> The apparatus for producing a three-dimensional structure according to any one of <7> to <9>, wherein the fiber-containing sheet contains a resin and the fibers dispersed in the resin.
<11> The formation of the powder layer is performed using powder,
The apparatus for producing a three-dimensional structure according to any one of <7> to <10>, wherein the powder contains a ceramic raw material.
<12> The apparatus for producing a three-dimensional structure according to <11>, wherein the ceramic raw material contains at least one of glass particles, metal oxide particles, metal carbide particles, and metal nitride particles.
<13> Obtained by any one of the method for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of <1> to <6> and the apparatus for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of <7> to <12>. It is a three-dimensional object that is characterized by being
前記＜１＞から＜６＞に記載の立体造形物の製造方法、前記＜７＞から＜１２＞に記載の立体造形物の製造装置、及び前記＜１３＞に記載の立体造形物は、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。 The method for manufacturing a three-dimensional structure according to <1> to <6>, the apparatus for manufacturing a three-dimensional structure according to <7> to <12>, and the three-dimensional structure according to <13> are conventional It is possible to solve the problems mentioned above and achieve the object of the present invention.
１ 第１手段
２ 第２手段
３ 第３手段
４ 第４手段
５ 第６手段
６ 第５手段
５０ ステージ
５１ 粉末
５１Ａ セラミックスの原材料
５１Ｂ 樹脂
５２ 供給側粉末貯留槽
５３ ステージ
５４ 造形側粉末貯留槽
５５ 均し機構
５６ 粉末層
５７ ファイバー含有シート
５７Ａ ファイバー
５７Ｂ 樹脂
５８ 吸着ノズル
５９ 液体
６０ インクジェットノズル
６１ 積層単位
６２ 液体を含有する立体造形物の前駆体
６３ 乾燥した立体造形物の前駆体
６４ 立体造形物
１００ 立体造形装置
１０１ 造形部
１０２ 後処理部
１０３ コンピューター
1 First means 2 Second means 3 Third means 4 Fourth means 5 Sixth means 6 Fifth means 50 Stage 51 Powder 51A Ceramic raw material 51B Resin 52 Supply side powder storage tank 53 Stage 54 Modeling side powder storage tank 55 Equalization Mechanism 56 Powder layer 57 Fiber-containing sheet 57A Fiber 57B Resin 58 Adsorption nozzle 59 Liquid 60 Inkjet nozzle 61 Lamination unit 62 Precursor of three-dimensional object containing liquid 63 Precursor of dried three-dimensional object 64 Three-dimensional object 100 Three-dimensional object Modeling device 101 Modeling section 102 Post-processing section 103 Computer
Claims (6)
ファイバー含有シートを配置する第２工程と、
前記粉末層と前記ファイバー含有シートとを結着させるための液体を、所定の領域に付与する第３工程と、を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法。 A first step of forming a powder layer using powder containing ceramic raw materials;
a second step of placing a fiber-containing sheet;
A method for manufacturing a three-dimensional object, comprising the step of applying a liquid to a predetermined region to bind the powder layer and the fiber-containing sheet.
ファイバー含有シートを配置する第２手段と、
前記粉末層と前記ファイバー含有シートとを結着させるための液体を、所定の領域に付与する第３手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置。 A first means of forming a powder layer using a powder containing a ceramic raw material;
a second means for arranging the fiber-containing sheet;
a third means for applying a liquid for binding the powder layer and the fiber-containing sheet to a predetermined area;
An apparatus for manufacturing a three-dimensional object, characterized by having the following.
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