JPH0699505A - Method and device for forming three-dimensional object - Google Patents
Method and device for forming three-dimensional objectInfo
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- JPH0699505A JPH0699505A JP5105641A JP10564193A JPH0699505A JP H0699505 A JPH0699505 A JP H0699505A JP 5105641 A JP5105641 A JP 5105641A JP 10564193 A JP10564193 A JP 10564193A JP H0699505 A JPH0699505 A JP H0699505A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は流体媒質から三次元の
物体を形成する方法と装置の改良、とくに、三次元の物
体が迅速、確実、正確かつ経済的に形成できるように、
三次元の物体の製造にリトグラフィー(Lithography)を
応用する立体造形に関する。FIELD OF THE INVENTION This invention is an improvement in a method and apparatus for forming a three-dimensional object from a fluid medium, and in particular, for forming a three-dimensional object quickly, reliably, accurately and economically.
The present invention relates to three-dimensional modeling in which lithography is applied to manufacture a three-dimensional object.
【0002】[0002]
【従来の技術】プラスチックからなる部品等を製造する
場合、まず、部品を最初に設計し、その後、苦労してこ
の部品の原型を作るのが普通である。これらはいずれも
かなり時間、労力及び費用を要する。その後、この設計
を検討し、設計が最適になるまで、この手間のかかる過
程を何回も繰返す場合が多い。設計が最適になった後、
次の工程はその製造である。大抵の生産では、プラスチ
ック部品は射出成形される。設計の時間及び工具のコス
トが非常に高いから、射出プラスチック部品は大量生産
した場合にしか実用的にならないのが普通である。プラ
スチック部品を製造するために、直接的な機械加工、真
空成形及び直接成形のような他の方法を利用することが
できる。しかし、これらの方法は、短期間の生産の場合
にだけコスト効果があるのが普通であり、製造された部
品は射出成形部品よりも品質が劣る。2. Description of the Related Art When manufacturing a plastic part or the like, it is common to first design the part and then to make a prototype of the part. All of these require considerable time, labor and expense. This design is then reviewed and this tedious process is often repeated until the design is optimized. After the design is optimized
The next step is its manufacture. In most productions, plastic parts are injection molded. Due to the very high design time and high cost of tools, injection plastic parts are usually only practical when mass produced. Other methods such as direct machining, vacuum forming and direct forming can be utilized to produce plastic parts. However, these methods are usually cost effective only for short term production, and the manufactured parts are of poorer quality than the injection molded parts.
【0003】最近、流体媒質の中で三次元の物体を作成
する非常に良い方法が開発された。流体媒質の三次元の
容積内の所定の交点で選択的に焦点を結ばせる放射ビー
ムにより、流体媒質が選択的に硬化させられる。この様
な三次元の物体を形成する装置の典型が米国特許第2,
775,785号、第4,041,476号、同第4,
078,229号、同第4,238,840号同第4,
288,861号特開昭56−144478号公報、小
玉秀男「3次元情報の表示法としての立体形状自動作成
法」(電子通信学会論文誌、VOL. J64-C No.4, 1981 年
4 月)、HideoKodama, Automatic method for fabricat
ing a three-dimensional plasticmodel with photo-ha
rdening polymer, Review of Scientific Instruments,
52(11), Nov. 1981 ,及びAlan J. Herbert, Solid Ob
ject Generation,Journalof Applied Photographic En
gineering, VOL 8, No.4, August 1982 に記載されてい
る。これらの装置はいずれも種々の大掛りな多重ビーム
方式を用いて、流体容積内の他の全ての点を排除して、
流体媒容積内の深い所にある選ばれた点で相乗的なエネ
ルギーを付与することに頼っている。この点、従来の種
々の方式は、特定の座標で交差するような向きの一対の
電磁放射ビームを使っている。この場合、種々のビーム
は、波長が同じであっても異なっていてもよいし、ある
いはビームが同時にではなく、逐次的に同じ点と交差す
る場合がある。しかしこれらすべての場合に、ビームの
交点だけが、流体媒質の容積内に三次元の物体を形成す
るために必要な硬化工程を達成するに十分なエネルギ・
レベルまでエネルギを受ける。Recently, a very good way of creating three-dimensional objects in a fluid medium has been developed. The beam of radiation is selectively hardened by a radiation beam that is selectively focused at a predetermined intersection within the three-dimensional volume of the fluid medium. A typical example of a device for forming such a three-dimensional object is US Pat.
No. 775,785, No. 4,041,476, No. 4,
078,229, 4,238,840, 4,
288,861 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 56-144478, Hideo Kodama "Automatic three-dimensional shape creation method as a method for displaying three-dimensional information" (Journal of the Institute of Electronics and Communication Engineers, VOL. J64-C No. 4, 1981)
April), HideoKodama, Automatic method for fabricat
ing a three-dimensional plasticmodel with photo-ha
rdening polymer, Review of Scientific Instruments,
52 (11), Nov. 1981, and Alan J. Herbert, Solid Ob.
ject Generation, Journal of Applied Photographic En
gineering, VOL 8, No. 4, August 1982. Each of these devices uses various large multi-beam schemes to eliminate all other points in the fluid volume,
It relies on providing synergistic energy at selected points deep within the fluid volume. In this regard, various conventional systems use a pair of electromagnetic radiation beams oriented such that they intersect at a particular coordinate. In this case, the various beams may have the same or different wavelengths, or the beams may cross the same point sequentially, rather than simultaneously. However, in all these cases, only the intersection of the beams has enough energy to achieve the hardening process necessary to form a three-dimensional object in the volume of the fluid medium.
Receive energy to the level.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、都合の悪いこ
とに、このような三次元成形装置は、分解能及び露出制
御の点で多くの問題がある。交点が流体媒質の中に一層
深く移動する時に放射強度が低下すること、集束された
スポットの像を形成する分解能が低下することにより、
当然ながら複雑な制御状態が生ずる。吸収、拡散、分散
ならびに解析のいずれの方法も、経済的にかつ信頼性を
もって、流体媒質の中の深い所で加工することを難しく
する。そのため、極めて薄い層の形成が困難であるとと
もに、自動的な積層もまた困難であった。Unfortunately, however, such a three-dimensional molding apparatus has many problems in terms of resolution and exposure control. Due to the decrease in radiant intensity as the intersection moves deeper into the fluid medium, and the decrease in resolution of forming the image of the focused spot,
Naturally, complicated control states occur. Both absorption, diffusion, dispersion and analysis methods make it difficult to process deep in the fluid medium economically and reliably. Therefore, it was difficult to form an extremely thin layer, and automatic lamination was also difficult.
【0005】しかし、設計段階から原型段階へ、そして
最終的な生産へ速やかに、かつ信頼性をもって移ること
ができるようにすること、とくに、この様なプラスチッ
ク部品に対する計算機による設計から事実上即座に原型
に直接的に移ること、ならびに経済的にかつ自動的に強
固に大量生産する設備に対する長い間の要望が、その設
計及び製造の分野に依然としてある。However, to be able to move from the design stage to the prototype stage and to the final production quickly and reliably, in particular, from the computer design for such plastic parts virtually immediately. There is still a long-felt need in the field of design and manufacture for equipment that is directly transferable to the prototype and is economically and automatically robustly mass-produced.
【0006】従って、三次元のプラスチックの物体等の
開発及び製造に携わる者は、従来の三次元製造装置の複
雑な焦点合せ、整合及び露出の問題を避けながら、設計
段階から原型段階へ、そして製造へと速やかに移される
ようにする更に敏速で、信頼性があって経済的で自動的
な手段を一層改良するのが望ましいことを確認してい
る。この発明は、これらすべての要望に十分応えるもの
である。Accordingly, those involved in the development and manufacture of three-dimensional plastic objects and the like, from the design stage to the prototype stage, avoiding the complex focusing, alignment and exposure problems of conventional three-dimensional manufacturing equipment, and We have found that it would be desirable to further improve upon the more agile, reliable, economical and automated means of ensuring rapid transfer to manufacturing. The present invention meets all of these needs.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段及び作用】この発明は適当
な相乗的なエネルギーに応答して、その物理的な状態を
変えることができる流体媒質の表面に、この物体の相次
ぐ隣接した断面積層板を形成することにより、三次元の
物体を作成する新規で改良された装置を提供する。相次
ぐ積層板は、それらが形成された時に自動的に強固に一
体化され、所望の三次元の物体を形成する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to the surface of a fluid medium capable of changing its physical state in response to an appropriate synergistic energy, to the surface of a fluid medium in successive adjoining cross-section laminates. To provide a new and improved apparatus for creating three-dimensional objects. Successive laminates automatically and firmly integrate as they are formed to form the desired three-dimensional object.
【0008】例としていうと、これに制限するつもりは
ないが、現在好ましいと考えられる実施例では、この発
明は計算機によって発生されたグラフィックの考えをリ
トグラフィーと組合せて活用する。即ち、リトグラフィ
ー(造形)技術を三次元の物体の製造に応用し、計算機
の命令から直接的に三次元の物体を製造するには、計算
機に支援された設計(CAD)及び計算機に支援された
製造(CAM)を同時に実行する。この発明は製品開発
の設計段階で雛形及び原型を形どるため、または製造装
置として、または純粋な芸術的な物体の形成のために用
いることができる。By way of example, and not meant to be limiting, in the presently preferred embodiment, the present invention utilizes computer generated graphic ideas in combination with lithography. That is, in order to apply a lithographic technique to the manufacture of a three-dimensional object and directly manufacture the three-dimensional object from the instructions of the computer, the computer assisted design (CAD) and the computer assist the design. Manufacturing (CAM) is performed simultaneously. The invention can be used to model and prototype in the design stage of product development, or as a manufacturing device, or for the formation of purely artistic objects.
【0009】ここで、「立体造形」とは、硬化し得る材
料、例えば赤外線で硬化し得る材料の薄い層を互いに上
下に「プリント」することにより、物体を作る方法及び
装置である。UV(紫外線)で硬化し得る液体の面また
は層を照らすプログラムされたUV光の可動スポット・
ビームを使って、液体の表面に物体の固体断面を形成す
る。その後、物体をプログラムされた形で、一層の厚さ
だけ液体の表面から遠ざけ、その後、次の断面を形成
し、その直ぐ前の層に接着して物体を構成する。物体全
体が形成されるまで、この工程を続ける。As used herein, "stereolithography" is a method and apparatus for making an object by "printing" thin layers of a curable material, eg, an infrared curable material, on top of each other. A movable spot of programmed UV light that illuminates a surface or layer of a UV curable liquid.
The beam is used to form a solid cross section of the object on the surface of the liquid. The object is then programmed away from the surface of the liquid by one layer thickness, and then the next cross section is formed and glued to the layer immediately preceding it to form the object. Continue this process until the entire object is formed.
【0010】この発明の方法により、ほぼあらゆる形態
の物体の形を作ることができる。複雑な形は、プログラ
ム命令を発生し、その後プログラム信号を立体造形装置
に送るために、計算機の作用を使うことによって作るこ
とが一層容易になる。The method of the present invention allows the shaping of objects of almost any shape. Complex shapes are easier to create by using the action of a computer to generate program instructions and then send the program signals to the stereolithography machine.
【0011】勿論、粒子の照射(電子ビーム等)、マス
クを介して材料を吹付けること、またはインク・ジェッ
トによる化学反応、または紫外線以外の入射・放射のよ
うに、硬化し得る流体媒質に対する他の種類の好適な相
乗的なエネルギーを用いてこの発明を実施しても、この
発明の範囲を逸脱しない。Of course, irradiation of particles (electron beam, etc.), spraying of material through a mask, or chemical reaction by ink jet, or other to a fluid medium that can be cured, such as incident / radiation other than ultraviolet light. It is within the scope of the invention to practice the invention with any suitable type of synergistic energy.
【0012】例としていうと、この発明を実施する時、
所定のエネルギーに応答して凝固し得る流体媒質の本体
を最初に任意の適当な容器の中に収容して、相次ぐ断面
積層板をそこで作成することのできるような、流体媒質
の選定された作業面を限定する。その後、紫外線のスポ
ット等のような適当な種類の相乗的なエネルギーをグラ
フィック・パターンとして流体媒質の特定された作業面
に適用し、この面に薄い固体の個別の層を形成する。各
層が作ろうとする三次元の物体の隣接する断面を表す相
次ぐ隣接層を、それらが形成された時に、互いに重畳す
ることが自動的に行なわれて、層を一体化し、所望の三
次元の物体を形成する。この点、流体媒質が硬化し、固
体材料が作業面で薄い積層板として形成される時、最初
の積層板が固定されている適当な台を任意の適当な作動
装置により、典型的には全てマイクロコンピュータ等の
制御の下に、プログラムされた形で作業面から遠ざけら
れる。このようにして、最初に作業面に形成された固体
材料がこの面から遠ざけられ、新しい液体が作業面の位
置に流れ込む。この新しい液体の一部分がプログラムさ
れたUV光スポットによって固体材料に変換されて新し
い積層板を限定し、この新しい積層板がそれに隣接する
材料、即ち、直ぐ前の積層板に接着によって接合され
る。三次元の物体全体が形成されるまで、この工程が続
けられる。この後、形成された物体を容器から取出し、
装置は、最初の物体と同一の別の物体、又は計算機によ
って発生された全く新しい物体を作る用意ができる。As an example, when practicing this invention,
Selected operation of a fluid medium such that a body of fluid medium capable of solidifying in response to a given energy can first be placed in any suitable container to produce successive cross-section laminates therein. Limit the surface. A suitable type of synergistic energy, such as a UV spot or the like, is then applied as a graphic pattern to the identified working surface of the fluid medium to form a thin solid discrete layer on this surface. When the layers are formed, successive adjacent layers that represent adjacent cross-sections of the three-dimensional object that each layer is going to create are automatically overlapped with each other to integrate the layers and form the desired three-dimensional object. To form. In this regard, when the fluid medium hardens and the solid material is formed into a thin laminate at the work surface, a suitable platform on which the first laminate is fixed, typically by means of any suitable actuator, It is moved away from the work surface in a programmed form under the control of a microcomputer or the like. In this way, the solid material initially formed on the work surface is moved away from this surface and fresh liquid flows into the work surface. A portion of this new liquid is converted to a solid material by a programmed UV light spot to define a new laminate which is adhesively bonded to its adjacent material, the immediate previous laminate. This process continues until the entire three-dimensional object is formed. After this, remove the formed object from the container,
The device is ready to create another object that is the same as the first object, or an entirely new object generated by the computer.
【0013】この発明の立体造形方法及び装置は、プラ
スチックの物体を作成するために現在使われている方法
に比べて、多くの利点がある。すなわちこの発明の方法
は、設計の配置及び図面を作成したり、加工の図面及び
工具を作る必要がない。設計者は直接的に計算機及び立
体造形装置で作業することができ、計算機の出力スクリ
ーンに表示された設計に満足した時、直接的に検査する
ために部品を製造することができる。設計を修正しなけ
ればならない場合、これは計算機を通じて容易に行なう
ことができ、その後、設計変更が正しかったことを確か
めるために、もう1つの部品を作ることができる。設計
によって、相互作用する設計パラメータをもつ幾つかの
部品が必要になる場合、部品の全ての設計を敏速に変え
て再び作り、集成体全体を、必要があれば反復的に作っ
て検査することができるので、この発明の方法はさらに
役立つ。The three-dimensional modeling method and apparatus of the present invention has many advantages over the methods currently used for making plastic objects. That is, the method of the present invention does not require design layouts and drawings, or machining drawings and tools. Designers can work directly on the calculator and stereolithography equipment, and when satisfied with the design displayed on the calculator's output screen, can manufacture the part for direct inspection. If the design has to be modified, this can easily be done through a computer and then another part can be made to make sure the design change was correct. If your design requires several parts with interacting design parameters, quickly change and recreate all the parts' designs and inspect the entire assembly, if necessary iteratively. The method of the present invention is further useful because
【0014】設計が完了した後、部品の製造を直ちに開
始することができるので、設計と製造の間の何週間も何
カ月もの所要期間が避けられる。最終的な生産速度及び
部品のコストは、短期の生産の現在の射出成形のコスト
と同様にすべきであり、射出成形の場合より労働のコス
トは一層低くなる。射出成形は、多数の同一の部品を必
要とする時だけ経済的である。工具の必要がなく、生産
の設定時間がごく短いことから、立体造形は短期の生産
に役立つ。同様に、この方法を用いると、設計の変更及
び注文の部品が容易に得られる。部品を製造するのが容
易であるため、立体造形は、現在では金属又は他の材料
の部品が使われている多くの場所で、プラスチックの部
品を使うことができるようにする。さらに、高価な金属
又はその他の材料の部品を作るという決定の前に、物体
のプラスチックのモデルを素早くかつ経済的に作ること
ができる。Since the production of the component can be started immediately after the design is completed, the weeks and months required between design and production are avoided. Final production rates and part costs should be similar to current injection molding costs for short term production, with lower labor costs than with injection molding. Injection molding is economical only when many identical parts are required. 3D modeling is useful for short-term production because it requires no tools and has a very short production setup time. Similarly, design changes and custom parts are easily obtained using this method. Because of the ease with which the parts can be manufactured, stereolithography allows plastic parts to be used in many places where metal or other material parts are now used. Moreover, a plastic model of the object can be quickly and economically made prior to the decision to make expensive metal or other material parts.
【0015】従って、この発明の立体造形方法及び装置
は三次元のプラスチックの部品等を速やかに、確実に、
正確にかつ経済的に設計して製造することができるCA
D又はCAMシステムに対する長い間存在した要望に応
えるものである。Therefore, the three-dimensional modeling method and apparatus of the present invention can promptly and reliably produce three-dimensional plastic parts and the like.
CA that can be designed and manufactured accurately and economically
It meets the long-standing need for D or CAM systems.
【0016】この発明の上記並びにその他の目的及び利
点は、以下図面について詳しく説明するところから明ら
かになろう。The above and other objects and advantages of the present invention will be apparent from the following detailed description of the drawings.
【0017】[0017]
【実施例】次に図面について本発明の実施例を説明す
る。図1及び図2は、立体造形によって三次元の物体を
作成するこの発明の基本的な方法と装置を示すフローチ
ャートである。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. 1 and 2 are flow charts showing the basic method and apparatus of the present invention for creating a three-dimensional object by stereolithography.
【0018】紫外線(UV)の照射、電子ビーム可視
光、非可視光の照射、インク・ジェット又は適当なマス
クを介して適用する反応性化学剤のような他の種類の相
乗的なエネルギーにより、固定重合体プラスチックに変
化するように誘発することできる数多くの液体状態の化
学剤が知られている。UV硬化性化学剤は現在高速印刷
のインクとして、紙及びその他の材料の被覆プロセスに
接着剤として、並びにその他の特殊な分野に現在使われ
ている。Other types of synergistic energies, such as ultraviolet (UV) irradiation, electron beam visible light, invisible light irradiation, ink jets or reactive chemicals applied through a suitable mask, Numerous liquid state chemical agents are known that can be induced to transform into fixed polymeric plastics. UV curable chemicals are currently used as high speed printing inks, as adhesives in the coating process of paper and other materials, and in other specialized areas.
【0019】立体造形は、種々の方式を用いて、グラフ
ィックな物体を再生する技術である。現在、例として
は、微小電子回路の製造に使われるような写真の複製、
ゼログラフィ及びマイクロ製版がある。プロッタ又は陰
極線管に表示された計算機で発生されたグラフィックも
リトグラフィー形式であり、像は計算機で符号化された
物体の映像である。The three-dimensional modeling is a technique for reproducing a graphic object using various methods. Currently, for example, reproduction of photographs such as those used in the manufacture of microelectronic circuits,
There are xerography and micro engraving. Computer generated graphics displayed on a plotter or cathode ray tube are also in lithographic form, and the image is a computer encoded image of the object.
【0020】計算機の助けを借りる設計(CAD)及び
計算機の助けを借りる製造(CAM)は、計算機の能力
を設計及び製造の工程に応用する技術である。CADの
典型的な例は、電子プリント配線の設計の分野であるこ
の場合、計算機及びプロッタが、設計パラメータが計算
機のデータ入力として与えられると、印刷配線板の設計
を描くCAMの典型的な例は、数値制御のフライス盤で
あり、適当なプログラミング命令が与えられると、計算
機及びフライス盤が金属部品を加工する。CADもCA
Mも重要であって、急速に成長している技術である。Computer Aided Design (CAD) and Computer Aided Manufacturing (CAM) are techniques for applying the power of a computer to the design and manufacturing process. A typical example of CAD is in the field of electronic printed wiring design, where a computer and plotter draw a printed wiring board design, given the design parameters as data input of the computer. Is a numerically controlled milling machine, where a computer and milling machine machine metal parts when given appropriate programming instructions. CAD is also CA
M is also important and is a rapidly growing technology.
【0021】この発明の主な目的は、コンピュータで発
生されたグラフィックの考えをUV硬化性プラスチック
と組合せて活用して、CAD及びCAMを同時に実行
し、計算機の命令から直接的に三次元の物体を作ること
である。この発明は、立体造形と呼ばれ、製品開発の設
計段階で雛形及び原型を形どるため、又は製造装置とし
て、あるいは美術的な形どりとして使うことができる。The main object of the present invention is to utilize the idea of computer-generated graphics in combination with UV curable plastics to perform CAD and CAM simultaneously and to generate three-dimensional objects directly from computer instructions. Is to make. This invention is called three-dimensional modeling, and can be used for shaping a template and a prototype in the design stage of product development, or as a manufacturing apparatus, or as an artistic shaping.
【0022】図1には、この発明の立体造形方法が広義
に説明されている。図1の工程10は、形成しようとす
る三次元の物体の断面を表す個別の積層板を作成するこ
とを表す。工程11は、工程10が正しく行なわれた場
合にだけ行なわれるのが普通であるが、相次いで形成さ
れた隣接する積層板を組合せて、装置のプログラムされ
た所望の三次元の物体を形成し、選択的に硬化を行なわ
せる。このため、この発明の立体造形装置は、入射する
放射、電子ビーム、その他の粒子の照射、インク・ジェ
ットか、あるいは流体の表面に隣接するマスクを介して
の吹付けによって適用された化学剤の様な適当な相乗的
なエネルギーに応答して、それぞれ物理的な状態を変え
ることができる流体媒質、例えばUV硬化性液体等の選
ばれた面に、形成しようとする物体の断面パターンを作
ることにより、三次元の物体を作成する。物体の相次ぐ
隣接した断面を表す相次ぐ隣接した積層板が自動的に形
成され、一体化されて、物体の段階的な層状の又は薄層
形の構成を作り、こうした形成工程の間、流体媒質の略
平面状又はシート面から三次元の物体が形成されかつ引
き上げられる。FIG. 1 broadly explains the three-dimensional modeling method of the present invention. Step 10 of FIG. 1 represents creating individual laminates that represent cross sections of the three-dimensional object to be formed. Step 11 is normally performed only if Step 10 is performed correctly, but combines adjacent laminates formed one after the other to form the desired three-dimensional programmed object of the device. , Selectively cure. Thus, the three-dimensional modeling apparatus of the present invention provides for the application of chemical agents applied by incident radiation, electron beam or other particle irradiation, ink jets, or spraying through a mask adjacent the surface of the fluid. To form a cross-sectional pattern of an object to be formed on a selected surface of a fluid medium, such as a UV curable liquid, which can change its physical state in response to an appropriate synergistic energy such as Creates a three-dimensional object. Successive adjacent laminates representing successive adjacent cross-sections of the object are automatically formed and integrated to create a graded layered or laminar configuration of the object, and during such forming process, the fluid medium A three-dimensional object is formed and lifted from a substantially planar or sheet surface.
【0023】上述した方法が図2にさらに詳しく述べら
れている。図2では、工程12で、所定の反応性エネル
ギーに応答して凝固し得る流体媒質を収容することが要
求される。工程13は、このエネルギーを選定された流
体表面にグラフィック・パターンとして適用して、その
表面に薄い固体の個別の層を形成する。各層が作ろうと
する三次元の物体の隣接する断面を表す。このような各
々の層は、形成される三次元の物体の分解能を最大にす
るとともに正確に再現しさらに作成時間を短縮するため
に、この発明を実施する間、出来るだけ薄く作ることが
望ましい。このため、理想的な理論的な状態は、流体媒
質の選定された作業面だけで物体が作られて、無限の数
の積層板が得られるようにし、各々の積層板の厚さがゼ
ロよりも極く僅かしか大きくない硬化した深さ(例え
ば、1mm以下)をもつようにすることである。このよう
に薄い層とすることにより形成される物体の精度を向上
させることができるとともに、面に支持体のない成形部
の形成が可能となる。勿論、この発明を実際に用いる
時、各々の積層板は薄い積層板ではあるが、断面を形成
して形成される物体の他の断面を限定する隣接する積層
板に接着する際に適当な結合性をもつ位の厚さとする。The method described above is described in more detail in FIG. In FIG. 2, step 12 requires the inclusion of a fluid medium that can solidify in response to a predetermined reactive energy. Step 13 applies this energy to the selected fluid surface as a graphic pattern to form a thin solid discrete layer on the surface. Each layer represents an adjoining cross section of a three-dimensional object to be created. It is desirable that each such layer be made as thin as possible during the practice of this invention to maximize the resolution of the three-dimensional object being formed and to accurately reproduce it and further reduce production time. For this reason, the ideal theoretical state is that an object is created only on the selected working surface of the fluid medium, and an infinite number of laminated plates is obtained, and the thickness of each laminated plate is less than zero. It is to have a hardened depth (eg 1 mm or less) which is also very little. By using such a thin layer, it is possible to improve the accuracy of the formed object, and it is possible to form a molding portion having no support on the surface. Of course, in practical use of this invention, each laminate is a thin laminate, but with proper bonding when adhering to adjacent laminates that define other cross-sections of the object formed to form the cross-section. The thickness should be as strong as possible.
【0024】図2の工程14では、相次ぐ隣接した層又
は積層板をそれらが形成された時に互いに重畳して、種
々の層を一体化して、所望の三次元の物体を形成する。
この発明を普通に実施する時、流体媒質が硬化し、固体
材料が形成されて、1つの積層板を構成する時、その積
層板を流体媒質の作業面から遠ざけ、前に形成された積
層板に置き代わる新しい液体の中に次の積層板が形成さ
れ、このため、各々の相次ぐ積層板が他の全ての断面積
層板と重畳されて(硬化した流体媒質の自然の接着性に
よって)一体となる。このため、このような断面積層板
を製造する工程は、三次元の物体全体が形成されるまで
何回も繰り返される。その後、物体を取り外し、装置は
別の物体を製造する用意ができる。この物体は、前の物
体と同一であってもよいし、あるいは立体造形装置を制
御するプログラムを取り替えることにより、全く新しい
物体にすることができる。In step 14 of FIG. 2, successive adjacent layers or laminates are superimposed upon each other as they are formed to integrate the various layers to form the desired three-dimensional object.
When the present invention is practiced normally, when the fluid medium is hardened and a solid material is formed to form one laminated plate, the laminated plate is moved away from the working surface of the fluid medium, and the previously formed laminated plate. The next laminate is formed in a new liquid that replaces, so that each successive laminate is superposed with all other cross-section laminates (due to the natural adhesion of the hardened fluid medium). Become. For this reason, the process of manufacturing such a cross-section laminated board is repeated many times until the whole three-dimensional object is formed. The object is then removed and the device is ready to manufacture another object. This object may be the same as the previous object, or it may be a completely new object by replacing the program controlling the 3D modeling device.
【0025】3図から8図は、図1と図2のフローチャ
ートで示した立体造形方法を実施するのに適した種々の
装置を示している。FIGS. 3 to 8 show various apparatuses suitable for carrying out the three-dimensional modeling method shown in the flow charts of FIGS. 1 and 2.
【0026】前に述べたように、「立体造形」は、硬化
性材料、例えばUV硬化性材料の薄い層を互いに上下に
相次いで「プリント」することによって、固体の物体を
作る方法及び装置である。UV硬化性液体の表面又は層
を照らすUV光のプログラムされた可動スポット・ビー
ムを使って、液体の表面に物体の固体断面を形成する。
この後、プログラムされた形で、一層の厚さだけ物体を
液体の表面から遠ざけ、次の断面を形成し、直前の層と
接着して物体を限定する。物体全体が形成されるまで、
この工程を続ける。As previously mentioned, "stereolithography" is a method and apparatus for making solid objects by successively "printing" thin layers of curable material, eg UV curable material, one above the other. is there. A programmable moving spot beam of UV light that illuminates a surface or layer of a UV curable liquid is used to form a solid cross-section of an object on the surface of the liquid.
After this, in a programmed form, the object is moved one layer thickness away from the surface of the liquid to form the next cross section and adhered to the previous layer to define the object. Until the entire object is formed
Continue this process.
【0027】この発明の方法により、ほぼあらゆる形式
の物体の形を作ることができる。プログラム命令を発生
して、このプログラム信号を立体造形装置に送るのに計
算機の作用を使うことにより、複雑な形を一層容易に作
ることができる。The method of the present invention allows the shaping of almost any type of object. By using the action of the computer to generate program instructions and send this program signal to the stereolithography machine, complex shapes can be made more easily.
【0028】現在、好ましいと考えられる実施例の立体
造形装置が図3に側面断面図で示されている。容器21
にUV硬化性液体22等を充填し、選定された作業面2
3を定める。紫外線26等のプログラム可能な源が面2
3の平面内に紫外線スポット27を作る。光源26の一
部分である鏡、その他の光学又は機械的な素子(図に示
していない)の移動により、スポット27は面23にわ
たって移動し得る。面23上のスポット27の位置が計
算機またはその他のプログラミング装置28によって制
御される。容器21の内側にある可動の昇降台29を選
択的に昇降することができる。台29の位置が計算機2
8によって制御される。この装置が動作する時、30
a,30b,30cに示すような一体化した積層板を歩
進的に積上げることにより三次元の物体30が形成され
る。A presently preferred embodiment stereolithography apparatus is shown in side cross-sectional view in FIG. Container 21
The work surface 2 selected by filling the UV curable liquid 22 into the
Determine 3. Programmable sources such as UV 26 are surface 2
An ultraviolet spot 27 is created in the plane of 3. The movement of a mirror or other optical or mechanical element (not shown) that is part of the light source 26 may cause the spot 27 to move across the surface 23. The position of the spot 27 on the surface 23 is controlled by a calculator or other programming device 28. The movable lifting table 29 inside the container 21 can be selectively moved up and down. The position of platform 29 is computer 2
Controlled by 8. When this device works, 30
A three-dimensional object 30 is formed by stepwise stacking the integrated laminated plates as indicated by a, 30b, and 30c.
【0029】UV硬化性液体22の表面は容器21内の
一定の高さの所に保ち、この液体を硬化させ、それを固
体材料に変換する位の強度をもつUV光のスポット27
又はその他の適当な種類の反応性エネルギーをプログラ
ムされた形で作業面23にわたって移動する。液体22
が硬化して固体材料が形成される時、最初は作業面23
の直ぐ下にあった昇降台29を適当な作動装置によっ
て、プログラムされた形でこの作業面から下に降げる。
このようにして、最初に形成された固体材料は面23の
下に来るようになり、新しい液体22が面23に流れ込
む。この新しい液体の一部分がプログラムされたUV光
スポット27によって固体材料に変換され、この新しい
材料がその下にある材料と接着によって接合される。三
次元の物体30の全体が形成されるまで、この工程を続
ける。その後、物体30を容器21から取出し、装置は
別の物体を作る用意ができる。その後、もう1つの物体
が作ることができ、あるいは計算機28のプログラムを
取り替えることにより、新しい物体を作ることができ
る。The surface of the UV curable liquid 22 is kept at a certain height in the container 21 so that the UV light spot 27 is strong enough to cure the liquid and convert it into a solid material.
Alternatively, any other suitable type of reactive energy is moved across the work surface 23 in a programmed manner. Liquid 22
When the material hardens to form a solid material, first the work surface 23
The platform 29, which was just below, is lowered from this work surface in a programmed manner by a suitable actuator.
In this way, the initially formed solid material will be below the surface 23 and fresh liquid 22 will flow into the surface 23. A portion of this new liquid is converted by the programmed UV light spot 27 into a solid material, which is adhesively bonded to the material below it. This process is continued until the entire three-dimensional object 30 is formed. The object 30 is then removed from the container 21 and the device is ready to make another object. Then, another object can be created, or a new object can be created by replacing the program in the computer 28.
【0030】硬化性液体22、例えばUV硬化性液体
は、いくつかの重要な性質をもっていなければならな
い。(A)これは実用的な物体形成時間が得られるよう
に、利用し得るUV光源で早く硬化しなければならな
い。(B)接着性があって、相次ぐ層が互いに接着する
ようにしなければならない。(C)その粘度が十分低
く、昇降台が物体を動かした時、新鮮な液体材料が面に
素早く流れ込むようにしなければならない。(D)UV
を吸収して、形成された層が妥当に薄くなるようにすべ
きである。(E)液体状態である溶媒に妥当に可溶性で
あって、固体状態では同じ溶媒に対して妥当に不溶性で
あって、物体が形成された後、物体からUV硬化性液体
及び途中まで硬化した液体を洗い落すことができなけれ
ばならない。(F)出来るだけ無毒性で非刺激性にすべ
きである。The curable liquid 22, eg UV curable liquid, must possess several important properties. (A) It must be cured quickly with an available UV light source so that a practical object formation time can be obtained. (B) It must be adhesive so that successive layers adhere to each other. (C) Its viscosity should be low enough that fresh liquid material should quickly flow into the surface when the lift moves the object. (D) UV
Should be absorbed so that the layer formed is reasonably thin. (E) A liquid that is reasonably soluble in a solvent that is in the liquid state, is reasonably insoluble in the same solvent in the solid state, and that is UV curable liquid and partially cured liquid from the object after the object is formed. Should be able to be washed off. (F) It should be as non-toxic and non-irritating as possible.
【0031】硬化した材料は一旦それが固体状態になっ
た時、所望の性質をもっていなければならない。こうい
う性質は、他のプラスチック材料を普通に使う場合と同
じで、用途に関係する。色、生地、強度、電気的な性
質、可燃性及び可撓性が考慮すべき性質である。さら
に、多くの場合、材料のコストも重要である。The cured material must have the desired properties once it is in the solid state. These properties are the same as in the normal use of other plastic materials and are related to the application. Color, texture, strength, electrical properties, flammability and flexibility are properties to consider. In addition, the cost of materials is often important.
【0032】実用的な立体造形装置(例えば図3)の現
在好ましいと考えられる実施例で使われたUV硬化性材
料は、ロックタイト、リミテッド(Loctite Ltd.) によ
って製造される変性アクリレートであるポッテイング・
コンパウンド(PottingCompound)363である。この
典型的なUV硬化性材料を作る方法が、米国特許第4,
100,141号に記載されている。The UV curable material used in the presently preferred embodiment of a practical three-dimensional modeling apparatus (eg, FIG. 3) is LOTITE, a modified acrylate made by Loctite Ltd.
It is a compound (Potting Compound) 363. A method of making this typical UV curable material is described in US Pat.
No. 100,141.
【0033】すなわち、前記したUV硬化性材料は、無
数の公知の開始剤を遊離基として使った遊離基共重合に
より硬化できる。このような開始剤として、過酸化水素
のような過酸化物;過酸化ベンゾイルメチルケトン過酸
化物のような有機過酸化物;2,2′‐アゾビス(イソ
ブチロニトリル)のようなアゾ化合物;クメンヒドロペ
ルオキシド、t‐ブチルハイドロペルオキシド、メチル
エチルケトンハイドロペルオキシドのようなハイドロペ
ルオキシド;t‐ブチルパーベンゾエート、t‐ブチル
パーアセテートのような加水分解して過酸化合物になる
パーエステル;ベンゾフェノン、ベンゾインエーテルの
ような感光化合物があげられる光源26は、物体の所望
の細部を形成することができる位に小さく、かつ使われ
るUV硬化性液体を実用的になる位に敏速に硬化させる
位の強さをもつUV光のスポット27を発生する。源2
6はオン及びオフに転ずるとともに、集束スポット27
が液体22の面23を横切って移動するようにプログラ
ムすることができるように構成される。このため、スポ
ット27が移動する時、それが液体22を固体に硬化さ
せ、チャート式記録装置又は製図装置がペンを使って紙
の上にパターンを描くのと大体同じように、面の上に固
体パターンを描く。That is, the UV curable material described above can be cured by free radical copolymerization using a myriad of known initiators as free radicals. Such initiators include peroxides such as hydrogen peroxide; organic peroxides such as benzoyl methyl ketone peroxide peroxide; azo compounds such as 2,2'-azobis (isobutyronitrile). Hydroperoxides such as cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide and methyl ethyl ketone hydroperoxide; peresters such as t-butyl perbenzoate and t-butyl peracetate which are hydrolyzed to peracid compounds; benzophenone, benzoin ether The light source 26, such as a photosensitive compound, is small enough to form a desired detail of an object and strong enough to cure the UV curable liquid used practically. It produces a spot 27 of UV light. Source 2
6 turns on and off, and the focusing spot 27
Can be programmed to move across the surface 23 of the liquid 22. Thus, as the spot 27 moves, it cures the liquid 22 to a solid, which is placed on the surface much like a chart recorder or drafting machine uses a pen to draw a pattern on paper. Draw a solid pattern.
【0034】現在好ましいと考えられる実施例の立体造
形装置の光源26は、ハウジング内にある350ワット
の短アーク水銀灯を用いており、ハウジングの光出力を
直径1mmのUV透過性光学繊維束(図に示してない)の
端に集束した。水銀灯に近い方の束の端を水冷し、灯と
束の端の間に電子的に制御されるシャッタ・プレートを
設け、束を通る光をオン及びオフに転ずることができる
ようにした。束の長さ1mであり、光出力は、UVをス
ポットに集束するために石英レンズをもつレンズ管に送
り込んだ。光源26は直径1mmより若干小さいスポット
を発生することができ、約1ワット/cm3 の長波UV強
度をもっている。The light source 26 of the presently preferred embodiment stereolithographic apparatus uses a 350 watt short arc mercury lamp located within the housing to provide a 1 mm diameter UV transmissive optical fiber bundle (Fig. (Not shown in the figure). The end of the bundle closer to the mercury lamp was water cooled and an electronically controlled shutter plate was provided between the lamp and the end of the bundle to allow the light passing through the bundle to be turned on and off. The bundle length was 1 m and the light output was sent to a lens tube with a quartz lens to focus the UV into a spot. Light source 26 is capable of producing spots slightly smaller than 1 mm in diameter and has a long wave UV intensity of about 1 watt / cm 3 .
【0035】図3の装置では、面23を一定の高さに保
ち、物体を取去った後、この材料を補給する手段を設け
て、焦点スポット27が一定の焦点平面に鮮鋭に合焦点
状態にとどまり、こうして作業面に沿って薄い層を形成
する際の分解能を最大になるように保証することができ
る。この点、作業面23に強度の強い領域が得られるよ
うに焦点を形成し、急速に低い強度に発散して、硬化工
程の深さを制限して、形成する物体に対して適当な最も
薄い断面積層板が得られるようにするのが望ましい。こ
れは、焦点距離の短いレンズを使い、源26を出来るだ
け作業面に近づけて、流体媒質に入る焦点コーンにおけ
る発散が最大になるようにして達成するのが最もよい。
その結果、分解能が実質的に高くなる。In the apparatus shown in FIG. 3, the surface 23 is kept at a constant height, a means for replenishing this material after removing the object is provided, and the focal spot 27 is sharply focused on a constant focal plane. It can thus be ensured that the resolution in forming thin layers along the working surface is maximized. In this respect, a focus is formed on the work surface 23 so as to obtain a strong region, and the work surface 23 diverges rapidly to a low intensity to limit the depth of the curing process, and the thinnest suitable for an object to be formed. It is desirable to have a cross-section laminate. This is best accomplished using a lens with a short focal length, with source 26 as close to the work surface as possible to maximize divergence in the focus cone into the fluid medium.
As a result, the resolution is substantially higher.
【0036】ヒューレット・パッカード社によって製造
されるH−P9872型ディジタル・プロッタ(図に示
してない)を用いて光源26を動かす。レンズ管をプロ
ッタのペン・カートリッジに取付け、普通のグラフィッ
ク指令を用いて、計算機28によってプロッタを駆動す
る。シャッタは、計算機の指令を使って、H−P349
7型データ収集/制御装置によって制御する。The light source 26 is moved using an HP-P9872 digital plotter (not shown) manufactured by Hewlett-Packard Company. The lens tube is attached to the plotter's pen cartridge and the plotter is driven by the calculator 28 using normal graphic commands. The shutter uses the command of the computer, HP-P349
Controlled by a Type 7 data acquisition / control device.
【0037】物理的にこの他の形の光源26又はその均
等物を用いることができる。走査は光学走査器を用いて
行なうことができ、こうすれば光学繊維束及びディジタ
ル・プロッタが不要となる。最終的には、UVレーザが
短アーク灯よりも一層良い光源になる。立体造形工程の
速度は主に光源の強度とUV硬化性液体の応答とによっ
て制限される。Physically any other form of light source 26 or its equivalent may be used. Scanning can be accomplished using an optical scanner, which eliminates the need for optical fiber bundles and digital plotters. Ultimately, UV lasers are a better light source than short arc lamps. The speed of the stereolithography process is limited primarily by the intensity of the light source and the response of the UV curable liquid.
【0038】昇降台29を使って形成する物体30を支
持しかつ保持するとともに、それを上下に動かす。典型
的には、1つの層が形成された後、物体30を次の層の
レベルを越えて移動(液体媒質内にオーバディップす
る)して、固体が形成された所で面23に残された一時
的な空所に液体22が流れ込むことができるようにし、
その後、次の層に対する正しい高さに戻す。これにより
空所に流れ込んだ液体22が潮が引くごとく退いて所定
の厚さの層となる。これにより極めて薄い層の自動積層
が可能となる。昇降台29に対する条件は、適当な速度
かつ精度でプログラムされた通りに動かすことができる
こと、形成する物体の重量に耐える位に丈夫であること
である。さらに、設定段階並びに物体を取外す時、昇降
台の位置の手動の微細調節が役立つ。The lifting table 29 is used to support and hold the object 30 to be formed and to move it up and down. Typically, after one layer has been formed, the object 30 is moved beyond the level of the next layer (overdipped into the liquid medium), leaving the surface 23 where the solid was formed. To allow the liquid 22 to flow into a temporary space,
Then return to the correct height for the next layer. As a result, the liquid 22 flowing into the void retreats as the tide draws and becomes a layer having a predetermined thickness. This allows for automatic lamination of extremely thin layers. The requirements for the platform 29 are that it can be moved as programmed with appropriate speed and accuracy, and that it is strong enough to withstand the weight of the object being formed. In addition, manual fine adjustment of the position of the lift is useful during the setting stage as well as when removing the object.
【0039】図3の実施例の昇降台29は、アナログ・
プロッタ(図に示してない)に取りつけた台である。こ
のプロッタが、計算機28のプログラム制御の下に、内
部にディジタル・アナログ変換器を持つH−P3497
型データ収集/制御装置によって駆動される。The lift table 29 of the embodiment of FIG.
It is a table attached to a plotter (not shown). Under the program control of the computer 28, this plotter has an HP-P3497 having a digital-analog converter inside.
Driven by a mold data acquisition / control unit.
【0040】この発明の立体造形装置の計算機28は基
本的に2つの作用をもつ。第1に、オペレータが三次元
の物体を設計するのを、それを作ることができるような
形で助けることである。第2に、この設計を、立体造形
に対する適切な指令に変換し、こういう指令を物体が形
成されるように送り出すことである。ある用途では、物
体の設計が存在しており、計算機の作用は適当な命令や
指令を送り出すことだけである。The computer 28 of the three-dimensional modeling apparatus of the present invention basically has two functions. First, it assists the operator in designing a three-dimensional object in such a way that it can be created. Second, it translates this design into the proper commands for stereolithography and sends out these commands as the object is formed. In some applications, an object design exists and the computer's only function is to issue the appropriate instructions or commands.
【0041】理想的な場合、オペレータは物体を設計し
て、それを計算機28のCRTスクリーンに三次元で見
ることができる。オペレータが設計を終わった時、計算
機28に物体を作るように命令し、計算機が立体造形に
対して適当な命令を出す。In the ideal case, the operator can design the object and view it in three dimensions on the CRT screen of the calculator 28. When the operator has finished designing, he commands the computer 28 to make the object, and the computer issues the appropriate commands for the solid modeling.
【0042】この発明の実際に用いられた例では、計算
機 28はH−P9816であって、ベーシック・オペ
レーション・システムを用いる。典型的なプログラムが
添付した参考資料に示されている。このシステムでは、
オペレータがH−Pグラフィック・ランゲージ(349
7Aに対する指令構造)及びベーシック・ランゲージの
指令を用いてプログラムする。オペレータはUV硬化性
時間に対する適当な露出時間及び速度をも設定しなけれ
ばならない。この装置を動作させるため、物体の像を作
り、立体造形装置をこの物体を作る様に駆動するための
プログラムを書く。In a practical example of the invention, computer 28 is an HP-9816 and uses a basic operating system. A typical program is given in the attached references. In this system,
The operator selects HP Graphic Language (349
7A) and basic language commands. The operator must also set the appropriate exposure time and speed for UV cure time. In order to operate this device, write a program to create an image of an object and drive the three-dimensional modeling device to create this object.
【0043】昇降台29の駆動は、機械式、空気圧式、
流体圧又は電気式であってよく、その位置を精密に制御
するために光又は電子回路の帰還を用いることができ
る。昇降台29は典型的にはガラスマ又はアルミニウム
で作られるが、硬化したプラスチック材料が接着する任
意の材料が適している。The lift table 29 is driven by a mechanical type, a pneumatic type,
It can be hydraulic or electrical and optical or electronic feedback can be used to precisely control its position. The platform 29 is typically made of glass or aluminum, but any material to which a hardened plastic material adheres is suitable.
【0044】ある場合には、計算機28が不要なり、特
に簡単な形しか造形しない場合、一層簡単な専用のプロ
グラミング装置を使うことができる。この代わりに、計
算機制御装置28が、別のさらに複雑な計算機によって
発生された命令を単に実行するだけであってもよい。こ
れは、幾つかの立体造形装置を使って物体を作り、別の
装置を用いて形成すべき物体を最初に設計する場合がそ
うである。In some cases, the computer 28 becomes unnecessary, and a simpler dedicated programming device can be used when only a simple shape is formed. Alternatively, computer controller 28 may simply execute the instructions generated by another more complex computer. This is the case when using some stereolithography equipment to create the object and using another to initially design the object to be formed.
【0045】計算機によって制御されるポンプ(図に示
してない)を使って、作業面23の所に液体22の一定
の液位を保つことができる。その必要性は、次の理由に
よる。すなわち、液体が露光(曝)されるとその容量変
化のために収縮し液位が変化する。また、昇降台29が
液体内に移動すると、液体の容積が変化し、それにより
液位が変化する。液体の層の厚さは、液位下に形成され
た直前の層の深さによって決まるので、もし、液位が一
定に保たれていないと、実際に形成される層の厚さは、
所望の層の厚さより異ってしまい正確な厚さの層が形成
されないからである。周知の適当な液位検出装置及び帰
還回路を用いて、流体ポンプを駆動するか、あるいは液
体変位装置を駆動し、昇降台を流体媒質の中に一層深く
移動する時に流体媒質の外へ移動する中実な棒(図に示
してない)を駆動し、流体容積の変化量をならして、面
23に一定の流体の液位を保つことができる。この代わ
りに、光源26を感知した液位22に対して移動し、作
業面23に鮮鋭な焦点を自動的に保つことができる。こ
れらの全ての代案は、計算機制御装置28と共に作用す
る普通のソフトウェアにより容易に達成することができ
る。A computer controlled pump (not shown) can be used to maintain a constant liquid level at the work surface 23. The necessity is due to the following reasons. That is, when the liquid is exposed (exposed), it contracts due to a change in its volume and the liquid level changes. When the lift table 29 moves into the liquid, the volume of the liquid changes, which changes the liquid level. Since the thickness of the liquid layer is determined by the depth of the layer immediately below the liquid level, if the liquid level is not kept constant, the thickness of the layer actually formed is
This is because the thickness is different from the desired layer thickness and a layer having an accurate thickness cannot be formed. A well-known suitable liquid level detection device and a feedback circuit are used to drive the fluid pump or the liquid displacement device to move out of the fluid medium as it moves deeper into the fluid medium. A solid rod (not shown) can be driven to level the amount of change in fluid volume and maintain a constant fluid level on surface 23. Alternatively, the light source 26 can be moved relative to the sensed liquid level 22 to automatically maintain a sharp focus on the work surface 23. All these alternatives can be easily accomplished by conventional software working with computer controller 28.
【0046】三次元の物体30が形成された後、昇降台
29を高くし、物体を台から取外す。典型的には、この
後、物体をアセトンのように、硬化した固体の媒質は溶
解しないが、未硬化の流体媒質の液体状態を溶解する溶
媒の中で、超音波で洗浄する。その後、物体30を強い
紫外線の溢光、典型的には、200ワット/インチのU
V硬化灯の下に置き、硬化工程を完了する。After the three-dimensional object 30 is formed, the lifting table 29 is raised and the object is removed from the table. Typically, this is followed by ultrasonic cleaning of the object, such as acetone, in a solvent that does not dissolve the hardened solid medium but the liquid state of the uncured fluid medium. Then, the object 30 is flooded with an intense ultraviolet light, typically a U of 200 watts / inch.
Place under V-curing light to complete the curing process.
【0047】さらに、この発明を実施する時、幾つかの
容器21を用いることができる。各々の容器は、相異な
る種類の硬化性材料を保有していて、立体造形装置によ
って自動的に選択することができる。この場合、種々の
材料は違う色のプラスチックであってもよいし、あるい
は電子部品の種々の層に利用し得る絶縁材料及び導電材
料の両方をもっていてよい。In addition, several vessels 21 may be used when practicing the present invention. Each container carries a different type of curable material and can be automatically selected by the stereolithography machine. In this case, the various materials may be differently colored plastics, or may have both insulating and conductive materials available for the various layers of the electronic component.
【0048】他の図面について、この発明のこの他の実
施例を説明するが、図面全体にわたり、図3に示したこ
の発明の好ましい例について説明したのと同様な部分に
は、同じ参照数字を用いている。Other embodiments of the invention will now be described with respect to the other figures in which like reference numerals refer to like parts throughout the figures and similar to those described for the preferred embodiment of the invention shown in FIG. I am using.
【0049】図4には、別の形の立体造形装置が示され
ている。この場合、UV硬化性液体22等が一層重いU
V透過性液体32の上に浮いている。液体32は硬化性
液体22と非混和性であってかつそれをぬらさない。一
例として、中間の液体層32としては、エチレン、グリ
コール又は重水が適している。図4の装置では、図3の
装置に示すように、流体媒質の中に入り込む代わりに、
三次元の物体30が液体22から引き上げられる。FIG. 4 shows another type of three-dimensional modeling apparatus. In this case, the UV curable liquid 22 is heavier U
It floats above the V-permeable liquid 32. Liquid 32 is immiscible with curable liquid 22 and does not wet it. As an example, ethylene, glycol or heavy water is suitable for the intermediate liquid layer 32. In the device of FIG. 4, instead of entering the fluid medium as shown in the device of FIG.
The three-dimensional object 30 is lifted from the liquid 22.
【0050】図4のUV光源26が液体22と非混和性
の中間液体層(離型液剤)32との間の境界面にスポッ
ト27を集束する。UV放射は、容器21の底に支持さ
れた石英等で作られた適当なUV透過性の窓33を通過
する。硬化性液体22は非混和性の層32の上に極く薄
い層として設けられ、このため、理想的には極く薄い積
層板を作るべきであるから、硬化の深さを制限するため
に吸着等だけに頼る代わりに、層の厚さを直接的に制限
するという利点がある。このため、形成領域がさらに鮮
鋭に限定され、図4の装置を用いれば、図3の装置より
も、ある面は一層滑かに形成される。さらに、UV硬化
性液体22は一層少ない容積ですみ、ある硬化性材料と
別の硬化性材料との取り替えが一層容易である。The UV light source 26 of FIG. 4 focuses the spot 27 on the interface between the liquid 22 and the immiscible intermediate liquid layer (release liquid agent) 32. The UV radiation passes through a suitable UV transparent window 33 made of quartz or the like, which is supported on the bottom of the container 21. The curable liquid 22 is provided as a very thin layer on top of the immiscible layer 32, and therefore should ideally be made to be a very thin laminate, in order to limit the depth of cure. Instead of relying solely on adsorption or the like, it has the advantage of directly limiting the layer thickness. Therefore, the forming region is more sharply limited, and when the apparatus of FIG. 4 is used, a certain surface is formed more smoothly than that of the apparatus of FIG. In addition, the UV curable liquid 22 requires less volume, making it easier to replace one curable material with another.
【0051】図5の装置は図3の装置と同様であるが、
可動のUV光源26がなく、プログラムされた源26及
び集束スポット27の代わりに、コリメートされた幅の
広いUV光源35と適当な開口マスク36とを用いてい
る。開口マスク36は作業面23にできるだけ近づけ、
UV源35からのコリメートされた光がマスク36を通
過して、作業面23を露出し、こうして図3及び図4の
実施例と同じように、相次ぐ隣接した積層板を作る。し
かし、形成する物体の断面形を表わす固定マスク36を
使うことにより、三次元の物体は一定の断面形のものが
得られる。この断面形を変える時には、その特定の断面
形に対する新しいマスク36に取り替えて、正しく整合
させなければならない。勿論、面23と整合するように
相次いで移動させられるマスクのウェブ(図に示してな
い)を設けることにより、マスクを自動的に交換するこ
とができる。The device of FIG. 5 is similar to the device of FIG.
There is no movable UV source 26, and instead of the programmed source 26 and focused spot 27, a collimated wide UV source 35 and a suitable aperture mask 36 are used. The opening mask 36 should be as close as possible to the work surface 23,
Collimated light from UV source 35 passes through mask 36 to expose working surface 23, thus creating successive adjoining laminates, similar to the embodiment of FIGS. 3 and 4. However, by using the fixed mask 36 that represents the sectional shape of the object to be formed, a three-dimensional object having a constant sectional shape can be obtained. When changing this cross-section, a new mask 36 for that particular cross-section must be replaced and properly aligned. Of course, the mask can be replaced automatically by providing a web of masks (not shown) that are moved one after the other to align with surface 23.
【0052】図6も前に図3について述べたものと同様
な立体造形装置を示している。しかし、光源26及び焦
点スポット27の代わりとして、陰極線管(CRT)3
8、光学繊維のフェースプレート39及び水又はその他
の雛形層40を設ける。このため、計算機28からCR
T38に出力された画像が管のUV放出発光体面に形成
像を作り、そこで光学繊維層39及び雛形層40を通過
して、流体媒質22の作業面23に入る。他の全ての点
で、図6の装置は、これまで説明した実施例と全く同じ
ように、形成しようとする所望の三次元の物体を限定す
る相次ぐ断面積層板を形成する。FIG. 6 also shows a stereolithography apparatus similar to that previously described with reference to FIG. However, instead of the light source 26 and the focal spot 27, a cathode ray tube (CRT) 3
8. Provide optical fiber faceplate 39 and water or other template layer 40. For this reason, from the computer 28 CR
The image output at T38 forms a formed image on the UV emitting phosphor surface of the tube, where it passes through the optical fiber layer 39 and the template layer 40 and enters the working surface 23 of the fluid medium 22. In all other respects, the apparatus of FIG. 6 forms a succession of cross-section laminates that define the desired three-dimensional object to be formed, just like the embodiments described above.
【0053】図7及び図8は、昇降台29が付加的な自
由度をもち、物体30の異なる面を他の構成方法のため
に露出することができるようにした立体造形装置を示し
ている。同様に、この立体造形方法は「つけ加え」方法
として用いることができ、昇降台29を使って、補助的
な立体造形処理のために、別の部分を拾い、かつ位置決
めすることができる。この点、図7及び図8に示す装置
は図3と同一であるが、図7及び図8の装置では、昇降
台29が枢軸ピン又は丁番部材42の周りに手動で又は
自動的に制御されて回転する2番目の自由度を持ってい
る点が異なる。この点、図7は普通の位置にある調節自
在の昇降台29aを示しており、図8は90°回転した
台29aを示しており、このため、三次元の物体30の
片側に追加として、立体造形によって形成された補助的
な構造41を選択的に形成することができる。 実用的
な立体造形装置は、図3から図8に略図で示した装置に
ついてこれまで説明したもの以外に、追加の部品及びサ
ブシステムをもっている。例えば、実用的な装置は枠及
びハウジングと制御パネルとをもっている。さらに、オ
ペレータを過剰のUV光及び可視光から遮蔽する手段も
もっており、形成されている間に物体30を見ることが
できるようにする手段ももっていることがある。実用的
な装置は、オゾン及び有害な煙を制御する安全手段や、
高圧安全保護及び連動装置をもっている。このような実
用的な装置は、影響を受け易い電子回路を雑音源から有
効に遮蔽する手段をももっている。FIGS. 7 and 8 show a three-dimensional modeling apparatus in which the platform 29 has additional degrees of freedom so that different surfaces of the object 30 can be exposed for other construction methods. . Similarly, this stereolithography method can be used as an "add-on" method, and the platform 29 can be used to pick up and position another portion for the supplemental stereolithography process. In this respect, the device shown in FIGS. 7 and 8 is identical to that of FIG. 3, but in the device of FIGS. 7 and 8 the lift 29 is manually or automatically controlled around the pivot pin or hinge member 42. It is different in that it has a second degree of freedom to be rotated. In this regard, FIG. 7 shows the adjustable lifting platform 29a in its normal position, and FIG. 8 shows the platform 29a rotated 90 °, so that, in addition to one side of the three-dimensional object 30, The auxiliary structure 41 formed by three-dimensional modeling can be selectively formed. A practical three-dimensional modeling apparatus has additional parts and subsystems other than those described above for the apparatus shown schematically in Figures 3-8. For example, a practical device has a frame and housing and a control panel. In addition, it may also have means for shielding the operator from excess UV and visible light, and may also have means for allowing the object 30 to be seen while it is being formed. Practical devices are safeguards to control ozone and harmful smoke,
Has high voltage safety protection and interlocking device. Such a practical device also has means for effectively shielding sensitive electronic circuits from noise sources.
【0054】すでに説明したように、この他の多数の装
置を利用して、この発明の立体造形方法を実施すること
ができる。例えば、UV光源26の代わりに、電子源、
可視光源、レーサ光源、ショートアーク光源、高エネル
ギー粒子光源、X線源又はその他の放射源を使うことが
でき、特定の種類の反応性エネルギーに応答して硬化す
る適当な流体媒質、例えば光重合材料を用いることがで
きる。例えば、UV光を用いて若干予め重合させたアル
ファオクタデシルアクリル酸を電子ビームを用いて重合
させることができる。同様に、ポリ(2,3−ジクロロ
−1−プロフィル・アクリルレート)をX線ビームを用
いて重合させることができる。As described above, many other devices can be used to carry out the three-dimensional modeling method of the present invention. For example, instead of the UV light source 26, an electron source,
A visible light source, a laser light source, a short arc light source, a high energy particle light source, an X-ray source or other radiation source can be used, and a suitable fluid medium that hardens in response to a specific type of reactive energy, such as photopolymerization. Materials can be used. For example, alpha octadecyl acrylic acid slightly prepolymerized using UV light can be polymerized using an electron beam. Similarly, poly (2,3-dichloro-1-profile acrylate) can be polymerized using an X-ray beam.
【0055】[0055]
【発明の効果】この発明の立体造形方法及び装置は、プ
ラスチックの物体を製造するために現在使われている方
法に比べて多くの利点がある。この発明の方法は、設計
の配置及び図面を作る必要がなく、加工図面及び工具を
作る必要もない。設計者は直接的に計算機及び立体造形
装置を相手として作業することができ、計算機の出力ス
クリーンに表示された設計に満足した時、直接的に検討
するために、部品を製造することができる。設計を変更
しなければならない時、計算機を通じてその変更を容易
に行なうことができ、その後、もう1つの部品を作っ
て、その変更が正しかったことを検証することができ
る。設計が相互作用をする設計パラメータをもつ幾つか
の部分を必要とする場合、すべての部分の設計を素早く
変更しかつ再び作ることができる。このため全体の集成
体を、必要であれば、反復的に作って検査することがで
きるので、この発明の方法はさらに役立つ。The three-dimensional modeling method and apparatus of the present invention have many advantages over the methods currently used to manufacture plastic objects. The method of the present invention does not require the design layout and drawings, nor the fabrication drawings and tools. The designer can work directly with the computer and the stereolithography equipment and, when satisfied with the design displayed on the output screen of the computer, can produce the part for direct consideration. When a design has to be changed, it can be easily made through a computer and then another component can be made to verify that the change was correct. If a design requires several parts with interacting design parameters, the design of all parts can be quickly modified and recreated. Thus, the entire assembly can be repeatedly made and inspected, if desired, so that the method of the invention is even more useful.
【0056】設計が完成した後、部品の製造を直ちに始
めることができ、このため、設計と製造の間に何週間も
何カ月もかかることが避けられる。最終的な生産速度及
び部品のコストは、短期的な生産用の現在の射出成形の
コストと同様にすべきであり、射出成形よりも労賃は一
層低くすることができる。射出成形は、多数の同一の部
品を必要とする時にだけ経済的である。立体造形は短期
的な生産に有用である。これは、工具の必要がなく、ま
た生産の設定時間が極く短いからである。同様に、この
方法を使うと、設計の変更及び注文製の部品が容易に得
られる。部品を作るのが容易であるため、立体造形は、
現在では金属又はその他の材料の部品が使われている多
くの場所で、プラスチックの部品を使うことができるよ
うにする。さらに、一層高価な金属又はその他の材料の
部品を製造する決定を下す前に、物体のプラスチックの
モデルを敏速かつ経済的に作ることができる。After the design is complete, manufacturing of the component can begin immediately, avoiding weeks and months between design and manufacturing. Final production rates and component costs should be similar to current injection molding costs for short-term production, which can be much cheaper than injection molding. Injection molding is economical only when many identical parts are needed. Stereolithography is useful for short-term production. This is because no tools are required and the production set-up time is extremely short. Similarly, design changes and custom parts are easily obtained using this method. Because it is easy to make parts, solid modeling is
Allows plastic parts to be used in many places where metal or other material parts are now used. Moreover, the plastic model of the object can be quickly and economically made before making the decision to manufacture the more expensive metal or other material parts.
【0057】以上、この発明を実施するための種々の立
体造形装置を説明したが、それらがほぼ二次元の面を描
き、この面から三次元の物体を引き上げるという考えを
共通にもっていることは明らかである。この発明は、三
次元のプラスチックの部品等を敏速に、確実に、正確に
かつ経済的に設計して、製造することができるCAD及
びCAM装置に対する従来長い間あった要望に応える。Although various solid modeling apparatuses for carrying out the present invention have been described above, they have a common idea of drawing a nearly two-dimensional surface and pulling a three-dimensional object from this surface. it is obvious. The present invention meets the long-felt need for CAD and CAM devices that enable prompt, reliable, accurate, and economical design and manufacture of three-dimensional plastic parts and the like.
【0058】以上、この発明の特定の形式を図示し、か
つ説明したが、この発明の範囲内で種々の変更を加える
ことができることは明らかである。従って、この発明は
本願の特許請求の範囲の記載のみに限定されることはな
い。While we have shown and described specific forms of the invention, it will be apparent that various changes can be made within the scope of the invention. Therefore, the present invention is not limited to the description of the claims of the present application.
【図1】この発明の立体造形方法を実施するのに用いら
れる基本的な考えを示すフローチャート。FIG. 1 is a flowchart showing a basic idea used for implementing a three-dimensional modeling method of the present invention.
【図2】図1と同様なフローチャート。FIG. 2 is a flowchart similar to FIG.
【図3】この発明を実施する装置の現在好ましいと考え
られる実施例の断面図と組合せたブロック図。FIG. 3 is a block diagram in combination with a cross-sectional view of a presently preferred embodiment of an apparatus for practicing the invention.
【図4】この発明を実施するための2番目の実施例の断
面図。FIG. 4 is a sectional view of a second embodiment for carrying out the present invention.
【図5】この発明の3番目の実施例の断面図。FIG. 5 is a sectional view of the third embodiment of the present invention.
【図6】この発明のさらに別の実施例の断面図。FIG. 6 is a sectional view of yet another embodiment of the present invention.
【図7】多数の自由度をもつ昇降台を取り入れるように
図3の立体造形装置を変更した場合の部分的な断面図。FIG. 7 is a partial cross-sectional view of a case where the three-dimensional modeling apparatus of FIG. 3 is modified so as to incorporate an elevator having multiple degrees of freedom.
【図8】図7と同様な断面図。8 is a sectional view similar to FIG.
21 容器 22 UV硬化性液体 23 作業面 26 光源 28 計算機 29 昇降台 30 物体 21 Container 22 UV Curable Liquid 23 Work Surface 26 Light Source 28 Calculator 29 Lifting Table 30 Object
Claims (35)
質から三次元物体を一層づつ形成して作成する方法にお
いて、 作成する三次元物体の断面を表すデータを発生させる工
程と、 硬化させる逐次形成される媒質層を前に形成された媒質
層に隣接させて形成させる工程と、 前記断面データにしたがって硬化される逐次媒質層の少
なくとも一部に反応性物質を投与することにより前記逐
次媒質層の少くとも一部を選択的に硬化させる工程と、
からなり、前記媒質と前記反応性物質との組合わせによ
り媒質を硬化させ、これによって前記媒質の複数の硬化
層から三次元物体を形成する方法。1. A method of forming three-dimensional objects one by one from a medium that can be hardened when exposed to a reactive substance, the method comprising: generating data representing a cross section of the three-dimensional object to be created; Forming a sequentially formed medium layer adjacent to a previously formed medium layer, and administering the reactive substance to at least a portion of the sequentially formed medium layer cured according to the cross-sectional data. Selectively curing at least a portion of the media layer;
Comprising curing the medium with a combination of the medium and the reactive material, thereby forming a three-dimensional object from a plurality of cured layers of the medium.
方法。2. The method of claim 1, wherein the medium is a fluid medium.
載の方法。3. The method of claim 2, wherein the fluid medium is a liquid medium.
求項3記載の方法。4. The method of claim 3 wherein said liquid medium comprises a polymerizable medium.
トディスペンサーから分配することにより硬化される請
求項1記載の方法。5. The method of claim 1, wherein the medium is cured by dispensing the reactive material from an inkjet dispenser.
ピュータ制御されている請求項5記載の方法。6. The method of claim 5, wherein said ink jet dispenser is computer controlled.
質から三次元物体の少くとも一部分を一層づつ形成して
作成する方法において、 作成する三次元物体の断面を表す断面データを発生させ
る工程と、 硬化される媒質層を形成する工程と、 前記断面データにしたがって硬化される逐次媒質層の少
くとも一部分に反応性物質を投与することにより前記逐
次媒体層の少くとも一部分を選択的に硬化させることに
より三次元物体の層を形成する工程と、 三次元物体の前記層を互に接着させて三次元物体の前記
少くとも一部分を形成する工程と、 からなる三次元物体を形成する方法。7. A method of forming by forming at least a part of a three-dimensional object one by one from a medium that can be cured when exposed to a reactive substance, and generating cross-section data representing a cross-section of the three-dimensional object to be created. A step of forming a medium layer to be cured, and selectively administering at least a portion of the sequential medium layer by administering a reactive substance to at least a portion of the sequential medium layer to be cured according to the cross-sectional data. Forming a layer of a three-dimensional object by curing to form a three-dimensional object comprising: adhering the layers of the three-dimensional object to each other to form the at least a portion of the three-dimensional object. Method.
前に硬化された層に隣接して形成され、かつ接着が前記
媒質の前記層の前記選択的硬化時に行われる請求項7記
載の方法。8. The layer of fluid medium is formed adjacent to a previously cured layer of the three-dimensional object, and gluing is performed during the selective curing of the layer of the medium. the method of.
方法。9. The method of claim 8, wherein the medium is a fluid medium.
記載の方法。10. The fluid medium is a liquid medium.
The method described.
請求項10記載の方法。11. The method of claim 10, wherein the liquid medium comprises a polymerizable medium.
求項9記載の方法。12. The method of claim 9, wherein the fluid medium is a reactive chemical.
ツトデイスペンサーから投与することにより硬化される
請求項9記載の方法。13. The method of claim 9 wherein said fluid medium is hardened by dispensing a reactive substance from an ink jet dispenser.
ンピュータ制御されている請求項13記載の方法。14. The method of claim 13 wherein said inkjet dispenser is computer controlled.
に投与することにより前記媒質が選択的に硬化される請
求項9記載の方法。15. The method of claim 9, wherein the medium is selectively cured by selectively administering the reactive substance through a mask.
媒質から三次元物体の少くとも一部分を一層づつ形成し
て作成する方法において、 作成する三次元物体の断面を表す断面データと発生させ
る工程と、 硬化される第1媒質層を形成する工程と、 前記第一媒質層の少くとも一部分へ前記反応性物質を投
与することによって前記第一媒質層の前記少くとも一部
分を選択的に硬化させることにより前記断面データに応
じて前記三次元物体の第一断面を形成する工程と、 前記三次元物体の前記第一断面に隣接して第二媒質層を
形成する工程と、 前記三次元物体の第二断面を形成し、前記第二媒質層の
前記少くとも一部分へ前記反応性物質を投与することに
よって前記第二媒質層の前記少くとも一部分を選択的に
硬化させることにより前記断面データに応じて前記第一
断面に前記第二断面を接着する工程と、からなり、これ
により前記三次元物体の少くとも一部分が複数個の成形
され、かつ接着された断面から形成される方法。16. A method of forming at least a part of a three-dimensional object one by one from a medium that can be hardened when exposed to a reactive substance, the method comprising the step of generating cross-sectional data representing a cross-section of the three-dimensional object to be created and generation. Selectively forming at least a portion of the first medium layer by administering the reactive material to at least a portion of the first medium layer. Forming a first cross section of the three-dimensional object according to the cross-section data by curing, forming a second medium layer adjacent to the first cross section of the three-dimensional object, the three-dimensional Said cross section by forming a second cross section of the body and selectively curing said at least a portion of said second medium layer by administering said reactive substance to said at least a portion of said second medium layer. Bonding the second cross-section to the first cross-section depending on the data, whereby at least a portion of the three-dimensional object is formed of a plurality of molded and bonded cross-sections. .
載の方法。17. The method of claim 16, wherein the medium is a fluid medium.
7記載の方法。18. The fluid medium is a liquid medium.
7. The method according to 7.
18記載の方法。19. The method of claim 18, wherein the liquid medium is a polymerizable medium.
ジェットディスペンサーを介して選択的に投与すること
により選択的に硬化される請求項17記載の方法。20. The method of claim 17, wherein the fluid medium is selectively cured by selectively dispensing the reactive material via an inkjet dispenser.
媒質から三次元物体を一層づつ作成する装置において、 形成される三次元物体の断面を表す断面データを発生す
る装置と、 逐次連続した媒質層を形成する装置と、 硬化される媒質層の前記少くとも一部分へ反応性物質を
選択的に投与する装置を有し、前記媒質と前記反応性物
質との組合せにより前記媒質が硬化し、かつ前記連続し
た媒質層の硬化された部分が前記三次元物体の連続層を
形成する前記連続した媒質層の少くとも一部分を選択的
に硬化させる装置と、 前記三次元物体の前記連続層を互いに接着させて硬化さ
れた前記媒質層から前記三次元物体を形成する装置と、
を備えた装置。21. An apparatus for producing three-dimensional objects one by one from a medium that can be cured when exposed to a reactive substance, and an apparatus for generating cross-sectional data representing a cross-section of the three-dimensional object to be formed, And a device for selectively administering a reactive substance to the at least a portion of the medium layer to be cured, the medium being cured by the combination of the medium and the reactive substance. An apparatus for selectively curing at least a portion of the continuous medium layer, wherein the cured portion of the continuous medium layer forms a continuous layer of the three-dimensional object; An apparatus for forming the three-dimensional object from the medium layers which are adhered to each other and cured.
Equipped with.
の前に硬化された層に隣接して形成され、かつ前記媒質
の前記連続層の硬化時に接着される請求項21記載の装
置。22. The apparatus of claim 21, wherein the continuous layer of the medium is formed adjacent a previously cured layer of the three-dimensional object and is adhered upon curing of the continuous layer of the medium.
がコンピュータ制御されるインクジェットディスペンサ
ーからなる請求項22記載の装置。23. The device of claim 22, wherein the device for selectively administering the reactive substance comprises a computer controlled inkjet dispenser.
がマスクを有し、前記反応性物質が前記媒質にこのマス
クを通して投与される請求項22記載の装置。24. The device of claim 22, wherein the device for selectively administering the reactive substance comprises a mask, and the reactive substance is administered to the medium through the mask.
媒質から三次元物体を一層づつ作成する装置において、 形成される三次元物質の断面を表す断面データを発生す
る装置と、 硬化される前記媒質の層を形成する装置と、 前記媒質層の前記少くとも一部分に前記反応性物質を選
択的に投与する装置を有する前記媒質層の少くとも一部
分を選択的に硬化することによって前記三次元物体の層
を形成する装置と、 前記三次元物体の前記媒質層を互いに接着させて前記三
次元物体を形成する装置と、を備える装置。25. An apparatus for producing a three-dimensional object one by one from a medium that can be cured when exposed to a reactive substance, wherein the apparatus generates cross-sectional data representing a cross-section of the formed three-dimensional substance; A third layer by selectively curing at least a portion of the medium layer having a device for forming a layer of the medium, and a device for selectively administering the reactive substance to the at least a portion of the medium layer. An apparatus comprising: a device for forming a layer of an original object; and a device for adhering the medium layers of the three-dimensional object together to form the three-dimensional object.
に硬化された層に隣接して形成され、かつ前記媒質の前
記層の硬化時に接着される請求項25記載の装置。26. The apparatus of claim 25, wherein the layer of the medium is formed adjacent a previously cured layer of the three-dimensional object and is adhered upon curing of the layer of the medium.
がコンピュータ制御されたインクジェットディスペンサ
ーからなる請求項26記載の装置。27. The device of claim 26, wherein said device for selectively administering a reactive substance comprises a computer controlled inkjet dispenser.
がマスクを有し、前記反応性物質が前記媒質に該マスク
を通して投与される請求項26記載の装置。28. The device of claim 26, wherein said device for selectively administering a reactive substance comprises a mask and said reactive substance is administered to said medium through said mask.
る装置と、 未硬化媒質の前記層に物質を選択的に噴霧し前記化学反
応を引起す装置を有し、かつ前記媒質層を選択的に硬化
することによって前記三次元物体の連続層を形成する装
置と、 前記三次元物体の前記連続層を互いに接着させて複数個
の接着層から前記三次元物体を形成する装置と、を備え
た装置。29. A device for producing a three-dimensional object, a device for generating cross-sectional data representing a cross-section of the three-dimensional object, a device for forming a layer of an uncured medium that is curable by a chemical reaction, and an uncured medium. An apparatus for selectively spraying a substance onto the layer to cause the chemical reaction, and an apparatus for forming a continuous layer of the three-dimensional object by selectively curing the medium layer; A device for adhering the continuous layers of objects together to form the three-dimensional object from a plurality of adhesive layers.
に硬化された層に隣接して形成され、前記媒質の前記層
の硬化時に接着される請求項29記載の装置。30. The apparatus of claim 29, wherein the layer of the medium is formed adjacent to a previously cured layer of the three-dimensional object and adheres upon curing of the layer of the medium.
ピュータ制御されるインクジェットディスペンサーから
なる請求項30記載の装置31. The device of claim 30, wherein said device for selectively spraying a substance comprises a computer controlled inkjet dispenser.
クを備え、前記化学物質が前記媒質に投与される請求項
30記載の装置。32. The device of claim 30, wherein the device for selectively spraying a substance comprises a mask and the chemical is administered to the medium.
ら三次元物体を一層づつ形成して作成する装置におい
て、 三次元物体の断面を表す断面データを発生するコンピュ
ータ装置と、 硬化される媒質の連続層を前に形成された媒質層に隣接
して形成する装置と、 硬化される媒質の一部分に物質を投与する装置を有し、
かつ媒質の連続層を選択的に硬化し接着させ前記三次元
物体の連続層を形成する装置と、を備え前記媒質と前記
物質との組合せにより前記媒質を硬化させ、これによっ
て前記媒質の複数個の硬化し、かつ接着した層から前記
三次元物体を形成する装置。33. A device for forming and forming three-dimensional objects one by one from a medium that can be hardened when exposed to a substance, and a computer device for generating cross-sectional data representing a cross-section of the three-dimensional object. A device for forming a continuous layer of medium adjacent to a previously formed medium layer, and a device for administering a substance to a portion of the medium to be cured,
And a device for selectively curing and adhering a continuous layer of a medium to form a continuous layer of the three-dimensional object, wherein the medium is cured by a combination of the medium and the substance, and thereby a plurality of the medium is formed. An apparatus for forming said three-dimensional object from the cured and adhered layers of.
クジェットディスペンサーである請求項33記載の装
置。34. The device of claim 33, wherein the device for selectively administering a substance is an inkjet dispenser.
クを備え、前記物質が前記媒質に該マスクを通して投与
される請求項33記載の装置。35. The device of claim 33, wherein the device for selectively administering a substance comprises a mask and the substance is administered to the medium through the mask.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5105641A JPH0798363B2 (en) | 1993-05-06 | 1993-05-06 | Method and apparatus for creating three-dimensional objects |
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JP01690197A Division JP3444740B2 (en) | 1997-01-30 | 1997-01-30 | Apparatus and method for manufacturing a three-dimensional object |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0699505A true JPH0699505A (en) | 1994-04-12 |
JPH0798363B2 JPH0798363B2 (en) | 1995-10-25 |
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---|---|---|---|
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Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JPH0798363B2 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10689A (en) * | 1997-01-30 | 1998-01-06 | Three D Syst Inc | Apparatus and method for forming three-dimensional matter |
JP2003053847A (en) * | 2001-06-22 | 2003-02-26 | Three D Syst Inc | Recoating system for using high viscosity build material in solid freeform fabrication |
JP2005119302A (en) * | 2003-10-14 | 2005-05-12 | Hewlett-Packard Development Co Lp | Organic-inorganic hybrid composition for solid-molding |
JP2016172450A (en) * | 2012-07-16 | 2016-09-29 | ディーダブリューエス エス.アール.エル. | Stereolithography method for producing three-dimensional object, comprising movement according to which supporting surface for the object intermittently approaches the bottom of container, it programmed product, and stereolithography apparatus using the method |
US9701066B2 (en) | 2015-03-02 | 2017-07-11 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Curing agent for three-dimensional shaped product, apparatus for manufacturing three-dimensional shaped product, and non-transitory computer readable medium storing program for manufacturing three-dimensional shaped product |
JP2019520235A (en) * | 2016-06-28 | 2019-07-18 | ザ ジレット カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニーThe Gillette Company Llc | Polymer cut edge structure and method of manufacturing polymer cut edge structure |
US11059194B2 (en) | 2015-06-30 | 2021-07-13 | The Gillette Company Llc | Polymeric cutting edge structures and method of manufacturing polymeric cutting edge structures |
-
1993
- 1993-05-06 JP JP5105641A patent/JPH0798363B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10689A (en) * | 1997-01-30 | 1998-01-06 | Three D Syst Inc | Apparatus and method for forming three-dimensional matter |
JP2003053847A (en) * | 2001-06-22 | 2003-02-26 | Three D Syst Inc | Recoating system for using high viscosity build material in solid freeform fabrication |
JP2005119302A (en) * | 2003-10-14 | 2005-05-12 | Hewlett-Packard Development Co Lp | Organic-inorganic hybrid composition for solid-molding |
US7422713B2 (en) | 2003-10-14 | 2008-09-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Hybrid organic-inorganic composition for solid freeform fabrication |
JP2016172450A (en) * | 2012-07-16 | 2016-09-29 | ディーダブリューエス エス.アール.エル. | Stereolithography method for producing three-dimensional object, comprising movement according to which supporting surface for the object intermittently approaches the bottom of container, it programmed product, and stereolithography apparatus using the method |
US9701066B2 (en) | 2015-03-02 | 2017-07-11 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Curing agent for three-dimensional shaped product, apparatus for manufacturing three-dimensional shaped product, and non-transitory computer readable medium storing program for manufacturing three-dimensional shaped product |
US11059194B2 (en) | 2015-06-30 | 2021-07-13 | The Gillette Company Llc | Polymeric cutting edge structures and method of manufacturing polymeric cutting edge structures |
US11597112B2 (en) | 2015-06-30 | 2023-03-07 | The Gillette Company Llc | Polymeric cutting edge structures and method of manufacturing polymeric cutting edge structures |
JP2019520235A (en) * | 2016-06-28 | 2019-07-18 | ザ ジレット カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニーThe Gillette Company Llc | Polymer cut edge structure and method of manufacturing polymer cut edge structure |
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