JPH0899360A - 粉末混入樹脂による光造形体 - Google Patents
粉末混入樹脂による光造形体Info
- Publication number
- JPH0899360A JPH0899360A JP6261433A JP26143394A JPH0899360A JP H0899360 A JPH0899360 A JP H0899360A JP 6261433 A JP6261433 A JP 6261433A JP 26143394 A JP26143394 A JP 26143394A JP H0899360 A JPH0899360 A JP H0899360A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- powder
- mixed
- stereolithography
- mixed resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/165—Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】機能性を向上させた粉末混入樹脂による光造形
体に関する。 【構成】１）光造形用樹脂中に金属粉末もしくは特殊形
状の金属素材を均一に分散含有させた硬化層を積層形成
されてなることを特徴とする粉末混入樹脂による光造形
体。 ２）前記金属−樹脂硬化層が金属粉末もしくは特殊形状
の金属素材を分散含有する光重合性および／または架橋
性の光硬化性樹脂成分からなる粉末混入樹脂を光照射す
ることにより形成される請求項１記載の粉末混入樹脂に
よる光造形体。 ３）特殊形状の金属素材が針状のホイスカである請求項
１記載の粉末混入樹脂による光造形体。 【効果】粉末を混入した樹脂を用いて光造形を行うこと
により、その光造形体に電気伝導性、熱伝導性、剛性、
靭性、比重の改善などの機能性を付加することができ、
例えば、光造形で得られた光造形体をそのまま試作部品
として、あるいは数個どりの簡易型として使用すること
ができる。
体に関する。 【構成】１）光造形用樹脂中に金属粉末もしくは特殊形
状の金属素材を均一に分散含有させた硬化層を積層形成
されてなることを特徴とする粉末混入樹脂による光造形
体。 ２）前記金属−樹脂硬化層が金属粉末もしくは特殊形状
の金属素材を分散含有する光重合性および／または架橋
性の光硬化性樹脂成分からなる粉末混入樹脂を光照射す
ることにより形成される請求項１記載の粉末混入樹脂に
よる光造形体。 ３）特殊形状の金属素材が針状のホイスカである請求項
１記載の粉末混入樹脂による光造形体。 【効果】粉末を混入した樹脂を用いて光造形を行うこと
により、その光造形体に電気伝導性、熱伝導性、剛性、
靭性、比重の改善などの機能性を付加することができ、
例えば、光造形で得られた光造形体をそのまま試作部品
として、あるいは数個どりの簡易型として使用すること
ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光硬化性樹脂を用い
た光造形方法に関し、粉末を混入した樹脂を用いて光造
形を行うことにより、得られる光造形体を複合材料で構
成し、機能性を向上させるための、樹脂および光造形方
法に関するものである。
た光造形方法に関し、粉末を混入した樹脂を用いて光造
形を行うことにより、得られる光造形体を複合材料で構
成し、機能性を向上させるための、樹脂および光造形方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、各種デザインモデル、ワーキング
モデル、ロストワックス用の成形型等として、いわゆる
光重合により硬化して得られる樹脂を用いて形成した光
造形体が知られている。これらに用いられる光重合性お
よび／または架橋性の光硬化性化合物である単量体は、
紫外線や可視光線の照射により重合反応して硬化して所
定の形態を保持する樹脂を生成するものであり、一般
に、ラジカル重合型のポリエポキシアクリレート、ポリ
エーテルアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウ
レタンアクリレート等のアクリル系樹脂や、カチオン重
合型のエポキシ樹脂を生成する化合物であるモノマーや
オリゴマーの樹脂成分が用いられている。これら樹脂成
分の粘性を調節し、光硬化して樹脂層を積層体として各
種モデル品、型等に形成して用いている。
モデル、ロストワックス用の成形型等として、いわゆる
光重合により硬化して得られる樹脂を用いて形成した光
造形体が知られている。これらに用いられる光重合性お
よび／または架橋性の光硬化性化合物である単量体は、
紫外線や可視光線の照射により重合反応して硬化して所
定の形態を保持する樹脂を生成するものであり、一般
に、ラジカル重合型のポリエポキシアクリレート、ポリ
エーテルアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウ
レタンアクリレート等のアクリル系樹脂や、カチオン重
合型のエポキシ樹脂を生成する化合物であるモノマーや
オリゴマーの樹脂成分が用いられている。これら樹脂成
分の粘性を調節し、光硬化して樹脂層を積層体として各
種モデル品、型等に形成して用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光造形
用樹脂としては上記のような各種の光硬化性樹脂モノマ
ーが開発され用いられているが、これらの光造形用樹脂
は、通常用いられている汎用樹脂とは異なり、一般に引
っ張り強度や曲げ強さが低く、強度が要求される造形品
には使用し難い。また耐熱性が低く軟化しやすいため、
使用できる温度が制限され、高温となる部分には使用で
きない等の問題があった。
用樹脂としては上記のような各種の光硬化性樹脂モノマ
ーが開発され用いられているが、これらの光造形用樹脂
は、通常用いられている汎用樹脂とは異なり、一般に引
っ張り強度や曲げ強さが低く、強度が要求される造形品
には使用し難い。また耐熱性が低く軟化しやすいため、
使用できる温度が制限され、高温となる部分には使用で
きない等の問題があった。
【０００４】そのため、本発明者等は先に、シリカ粉末
を均一に分散したシリカ分散樹脂光造形体を得ることに
より、上記欠点を解消した発明を特願平６−１８０８６
７号において提案した。
を均一に分散したシリカ分散樹脂光造形体を得ることに
より、上記欠点を解消した発明を特願平６−１８０８６
７号において提案した。
【０００５】しかしながら、上記発明においては強度
や、特に剛性の面でそれなりの改善は見られるものの、
靭性や熱伝導性その他の特性においては充分な効果を得
ることができなかった。
や、特に剛性の面でそれなりの改善は見られるものの、
靭性や熱伝導性その他の特性においては充分な効果を得
ることができなかった。
【０００６】そこで、この発明は、従来の光硬化性樹脂
に異種素材を混入することにより複合材料を形成し、造
形物に電気伝導性、熱伝導性、剛性、靭性、比重の改善
等の機能性を向上せしめ、造形物の適応分野を拡大する
ことを目的として発明されたものである。
に異種素材を混入することにより複合材料を形成し、造
形物に電気伝導性、熱伝導性、剛性、靭性、比重の改善
等の機能性を向上せしめ、造形物の適応分野を拡大する
ことを目的として発明されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の粉末混入樹脂
による光造形体は、次の各項からなることを特徴とする
ものである。 １）光造形用樹脂中に金属粉末もしくは特殊形状の金属
素材を均一に分散含有させた硬化層を積層形成されてな
ることを特徴とする粉末混入樹脂による光造形体。 ２）前記金属−樹脂硬化層が金属粉末もしくは特殊形状
の金属素材を分散含有する光重合性および／または架橋
性の光硬化性樹脂成分からなる粉末混入樹脂を光照射す
ることにより形成される請求項１記載の粉末混入樹脂に
よる光造形体。 ３）特殊形状の金属素材が針状のホイスカである請求項
１記載の粉末混入樹脂による光造形体。
による光造形体は、次の各項からなることを特徴とする
ものである。 １）光造形用樹脂中に金属粉末もしくは特殊形状の金属
素材を均一に分散含有させた硬化層を積層形成されてな
ることを特徴とする粉末混入樹脂による光造形体。 ２）前記金属−樹脂硬化層が金属粉末もしくは特殊形状
の金属素材を分散含有する光重合性および／または架橋
性の光硬化性樹脂成分からなる粉末混入樹脂を光照射す
ることにより形成される請求項１記載の粉末混入樹脂に
よる光造形体。 ３）特殊形状の金属素材が針状のホイスカである請求項
１記載の粉末混入樹脂による光造形体。
【０００８】
【作用】粉末を混入した樹脂を用いて光造形を行うこと
により、その光造形体に電気伝導性、熱伝導性、剛性、
靭性、比重の改善などの機能性を付加することができ、
例えば、光造形で得られた光造形体をそのまま試作部品
として、あるいは数個どりの簡易型として使用すること
ができる。
により、その光造形体に電気伝導性、熱伝導性、剛性、
靭性、比重の改善などの機能性を付加することができ、
例えば、光造形で得られた光造形体をそのまま試作部品
として、あるいは数個どりの簡易型として使用すること
ができる。
【０００９】本発明の粉末混入樹脂による光造形体は、
光重合性および／または架橋性を有する樹脂成分と金属
粉末もしくは特殊形状の金属素材からなる粉末混入樹脂
を調製し、適宜光照射等により金属−樹脂硬化層を希望
する形状に形成し順次積層することにより得ることがで
き、粉末混入樹脂における金属粉末もしくは特殊形状の
金属素材の分散状態を均一にすることにより、光重合お
よび／または架橋して硬化した樹脂中に金属粉末もしく
は特殊形状の金属素材が均一に分散された金属−樹脂硬
化層となり、耐熱性、高強度な光造形体を得ることがで
きる。またホイスカ等の特殊形状の金属素材を使用する
ことにより、より耐熱性、高強度な優れた光造形体を得
ることができる。
光重合性および／または架橋性を有する樹脂成分と金属
粉末もしくは特殊形状の金属素材からなる粉末混入樹脂
を調製し、適宜光照射等により金属−樹脂硬化層を希望
する形状に形成し順次積層することにより得ることがで
き、粉末混入樹脂における金属粉末もしくは特殊形状の
金属素材の分散状態を均一にすることにより、光重合お
よび／または架橋して硬化した樹脂中に金属粉末もしく
は特殊形状の金属素材が均一に分散された金属−樹脂硬
化層となり、耐熱性、高強度な光造形体を得ることがで
きる。またホイスカ等の特殊形状の金属素材を使用する
ことにより、より耐熱性、高強度な優れた光造形体を得
ることができる。
【００１０】発明者等は、その理由は明らかではない
が、光硬化性樹脂単独よりも金属−樹脂複合材料の方が
光硬化性が向上すること、例えばレーザ照射による硬化
において、照射幅を高めても充分に硬化し、優れた特性
の光造形体が得られること、さらに、光照射による深さ
方向の硬化性も樹脂単独と同等、または、それ以上であ
ることを知見した。またこれらの特性は、ホイスカ等の
特殊形状の金属素材を使用しても変化することなく、光
硬化用原料粉末混入樹脂の粘性が低下し取扱いが容易と
なり好ましいことも知見された。
が、光硬化性樹脂単独よりも金属−樹脂複合材料の方が
光硬化性が向上すること、例えばレーザ照射による硬化
において、照射幅を高めても充分に硬化し、優れた特性
の光造形体が得られること、さらに、光照射による深さ
方向の硬化性も樹脂単独と同等、または、それ以上であ
ることを知見した。またこれらの特性は、ホイスカ等の
特殊形状の金属素材を使用しても変化することなく、光
硬化用原料粉末混入樹脂の粘性が低下し取扱いが容易と
なり好ましいことも知見された。
【００１１】したがって、本発明の光造形体のメリット
は、金属−樹脂複合材料を用いることにより、造形体の
電気伝導性、熱伝導性、剛性、靭性、比重の改善等の機
能性を向上できることである。図８に針状酸化チタンを
用いた場合の表面抵抗値の変化を示す。
は、金属−樹脂複合材料を用いることにより、造形体の
電気伝導性、熱伝導性、剛性、靭性、比重の改善等の機
能性を向上できることである。図８に針状酸化チタンを
用いた場合の表面抵抗値の変化を示す。
【００１２】以下本発明について詳しく説明する。
【００１３】本発明の金属粉末もしくは特殊形状の金属
素材からなる粉末混入樹脂による光造形体は、金属粉末
もしくは特殊形状の金属素材と光重合性および／または
架橋性を有する樹脂成分とからなる粉末混入樹脂を調製
し、調製した粉末混入樹脂を光照射、硬化することによ
り得ることができる。
素材からなる粉末混入樹脂による光造形体は、金属粉末
もしくは特殊形状の金属素材と光重合性および／または
架橋性を有する樹脂成分とからなる粉末混入樹脂を調製
し、調製した粉末混入樹脂を光照射、硬化することによ
り得ることができる。
【００１４】本発明の金属粉末もしくは特殊形状の金属
素材の使用金属としては、アルミニウムや銅、チタン、
黒鉛等が挙げられ、各種の合金および酸化物等も使用可
能である。またこれらの金属に加えてセラミックや顔料
その他の添加物を加えてもよい。
素材の使用金属としては、アルミニウムや銅、チタン、
黒鉛等が挙げられ、各種の合金および酸化物等も使用可
能である。またこれらの金属に加えてセラミックや顔料
その他の添加物を加えてもよい。
【００１５】本発明で用いる上記金属粉末もしくは特殊
形状の金属素材の純度や粒度等は特に制限されないが、
粒子径が大きすぎると粉末混入樹脂中での安定性が低下
し沈降しやすくなるため、均一な粉末混入樹脂が得られ
ないおそれがあり、さらに粒径が大きいと精密な寸法を
要求される光造形体の造形が困難となる。このため、通
常用いる金属粉末もしくは特殊形状の金属素材の粒子径
は２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下である。
形状の金属素材の純度や粒度等は特に制限されないが、
粒子径が大きすぎると粉末混入樹脂中での安定性が低下
し沈降しやすくなるため、均一な粉末混入樹脂が得られ
ないおそれがあり、さらに粒径が大きいと精密な寸法を
要求される光造形体の造形が困難となる。このため、通
常用いる金属粉末もしくは特殊形状の金属素材の粒子径
は２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下である。
【００１６】本発明の金属粉末もしくは特殊形状の金属
素材を分散含有する光重合性および／または架橋性の光
硬化性樹脂成分は、ラジカル重合型で、ポリエキシアク
リレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエステルア
クリレート、ウレタンアクリレート等のアクリル系樹脂
を生成する成分や、カチオン重合型で、エポキシ樹脂等
を生成する成分であり、それぞれ樹脂原料成分のモノマ
ーおよび多官能性オリゴマーで構成される。
素材を分散含有する光重合性および／または架橋性の光
硬化性樹脂成分は、ラジカル重合型で、ポリエキシアク
リレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエステルア
クリレート、ウレタンアクリレート等のアクリル系樹脂
を生成する成分や、カチオン重合型で、エポキシ樹脂等
を生成する成分であり、それぞれ樹脂原料成分のモノマ
ーおよび多官能性オリゴマーで構成される。
【００１７】本発明の金属粉末もしくは特殊形状の金属
素材を分散含有する光重合性および／または架橋性の光
硬化性樹脂成分からなる粉末混入樹脂において、上記光
硬化性樹脂成分に対する金属粉末もしくは特殊形状の金
属素材の添加量は、体積濃度で５０％以下であり、好ま
しくは２０％以下である。金属粉末もしくは特殊形状の
金属素材の添加量が少ないと、得られる光造形体の特性
の改善が顕著でない。一方、金属粉末もしくは特殊形状
の金属素材の添加量が多くなると光硬化して形成される
粉末混入樹脂による光造形体の結合力が低下し強度が低
下するため好ましくない。さらに、金属粉末もしくは特
殊形状の金属素材の添加量が極めて多い粉末混入樹脂で
は、粉末混入樹脂の粘性が高くなるため、光造形が困難
となるおそれがあり好ましくない。
素材を分散含有する光重合性および／または架橋性の光
硬化性樹脂成分からなる粉末混入樹脂において、上記光
硬化性樹脂成分に対する金属粉末もしくは特殊形状の金
属素材の添加量は、体積濃度で５０％以下であり、好ま
しくは２０％以下である。金属粉末もしくは特殊形状の
金属素材の添加量が少ないと、得られる光造形体の特性
の改善が顕著でない。一方、金属粉末もしくは特殊形状
の金属素材の添加量が多くなると光硬化して形成される
粉末混入樹脂による光造形体の結合力が低下し強度が低
下するため好ましくない。さらに、金属粉末もしくは特
殊形状の金属素材の添加量が極めて多い粉末混入樹脂で
は、粉末混入樹脂の粘性が高くなるため、光造形が困難
となるおそれがあり好ましくない。
【００１８】上記の金属粉末もしくは特殊形状の金属素
材を分散含有する光重合性および／または架橋性の光硬
化性樹脂成分からなる粉末混入樹脂は、光硬化させて造
形する。この場合、要すれば光重合等を促進するために
光硬化開始剤を用いることができる。
材を分散含有する光重合性および／または架橋性の光硬
化性樹脂成分からなる粉末混入樹脂は、光硬化させて造
形する。この場合、要すれば光重合等を促進するために
光硬化開始剤を用いることができる。
【００１９】さらに、本発明の粉末混入樹脂において、
要すれば分散剤を添加することができる。粉末混入樹脂
中で金属粉末もしくは特殊形状の金属素材を長時間安定
に分散を維持するためには、添加するのが好ましい。
要すれば分散剤を添加することができる。粉末混入樹脂
中で金属粉末もしくは特殊形状の金属素材を長時間安定
に分散を維持するためには、添加するのが好ましい。
【００２０】本発明の粉末混入樹脂において、溶媒は必
ずしも必要ではない。しかし、一般に光造形に用いられ
る光重合性および／または架橋性の光硬化性樹脂成分は
粘性が高く、金属粉末もしくは特殊形状の金属素材を添
加することによりさらに粘度が高くなるため、光造形が
困難になる場合がある。このような場合においては、好
ましくは、重合開始剤および分散剤等の添加が可能であ
る。
ずしも必要ではない。しかし、一般に光造形に用いられ
る光重合性および／または架橋性の光硬化性樹脂成分は
粘性が高く、金属粉末もしくは特殊形状の金属素材を添
加することによりさらに粘度が高くなるため、光造形が
困難になる場合がある。このような場合においては、好
ましくは、重合開始剤および分散剤等の添加が可能であ
る。
【００２１】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づき説
明する。図１ないし図３は、この発明の粉末混入樹脂に
よる光造形方法に使用される光造形装置を示すものであ
る。
明する。図１ないし図３は、この発明の粉末混入樹脂に
よる光造形方法に使用される光造形装置を示すものであ
る。
【００２２】図１において、紫外線レーザ（ヘリウムカ
ドミウムレーザ）１から出力される紫外線ビームは、ピ
ンホール２とシャッタ３を通り、集光レンズ４を透過し
て集光された後、支持台５上にホルダ６で保持したガラ
ス板７を介して試料８に照射される。集光レンズ４は支
持台５に沿って昇降する微動装置９により焦点位置を移
動し、あらかじめガラス板７でのビーム直径をビームプ
ロファイラ装置により設定することができる。１０はシ
ャッタ３から入射した紫外線ビームを集光レンズ４に送
る反射ミラーである。
ドミウムレーザ）１から出力される紫外線ビームは、ピ
ンホール２とシャッタ３を通り、集光レンズ４を透過し
て集光された後、支持台５上にホルダ６で保持したガラ
ス板７を介して試料８に照射される。集光レンズ４は支
持台５に沿って昇降する微動装置９により焦点位置を移
動し、あらかじめガラス板７でのビーム直径をビームプ
ロファイラ装置により設定することができる。１０はシ
ャッタ３から入射した紫外線ビームを集光レンズ４に送
る反射ミラーである。
【００２３】図２において紫外線レーザ１から出力され
る紫外線ビームは、光ファイバーにより粉末混入樹脂に
導かれる。すなわち、ピンホール２とシャッタ３を通
り、ＮＣ走査装置１５で制御される集光レンズ４を透過
して集光された後、底面をガラス板７とした容器１１内
に収納した粉末混入樹脂１２に照射される。集光レンズ
４はＮＣ走査装置１５により焦点位置を移動することが
できる。このときのビーム直径は、集光レンズ４とガラ
ス板７との距離によって決定される。１３は粉末混入樹
脂１２の攪拌機、１４は攪拌用プロペラである。
る紫外線ビームは、光ファイバーにより粉末混入樹脂に
導かれる。すなわち、ピンホール２とシャッタ３を通
り、ＮＣ走査装置１５で制御される集光レンズ４を透過
して集光された後、底面をガラス板７とした容器１１内
に収納した粉末混入樹脂１２に照射される。集光レンズ
４はＮＣ走査装置１５により焦点位置を移動することが
できる。このときのビーム直径は、集光レンズ４とガラ
ス板７との距離によって決定される。１３は粉末混入樹
脂１２の攪拌機、１４は攪拌用プロペラである。
【００２４】上記装置において、レーザ照射により硬化
した樹脂はガラス板上に形成されるので、アルコール溶
液中で超音波洗浄をした後、顕微鏡で観察した。
した樹脂はガラス板上に形成されるので、アルコール溶
液中で超音波洗浄をした後、顕微鏡で観察した。
【００２５】図３において紫外線レーザ１から出力され
る紫外線ビームは、光ファイバーにより粉末混入樹脂１
２の液表面上に導かれる。すなわち、ピンホール２とシ
ャッタ３を通り、ＮＣ走査装置１５で制御される集光レ
ンズ４を透過して集光された後、底面をガラス板７とし
た容器１１内に収納した粉末混入樹脂１２に照射され
る。集光レンズ４はＮＣ走査装置１５により焦点位置を
移動することができる。このときのビーム直径は、集光
レンズ４と樹脂表面との距離を液面レベルセンサーで監
視しながら液面高さ調節用の昇降装置２１により決定す
る。集光レンズ４は、Ｘ−Ｙの２軸制御によって樹脂表
面に立体断面の輪郭を描き、硬化した樹脂は積層テーブ
ル２２上に形成される。次に積層テーブル２２をわずか
に液中に沈め、さらに紫外線ビームを照射して積層を行
なう操作を所定回数繰り返すことにより、硬化した樹脂
が積層されて立体模型が作られる。なお、描画速度は、
常に紫外線の露光量が指定量になるように、微妙なレー
ザ出力の変動に合わせて調節される。
る紫外線ビームは、光ファイバーにより粉末混入樹脂１
２の液表面上に導かれる。すなわち、ピンホール２とシ
ャッタ３を通り、ＮＣ走査装置１５で制御される集光レ
ンズ４を透過して集光された後、底面をガラス板７とし
た容器１１内に収納した粉末混入樹脂１２に照射され
る。集光レンズ４はＮＣ走査装置１５により焦点位置を
移動することができる。このときのビーム直径は、集光
レンズ４と樹脂表面との距離を液面レベルセンサーで監
視しながら液面高さ調節用の昇降装置２１により決定す
る。集光レンズ４は、Ｘ−Ｙの２軸制御によって樹脂表
面に立体断面の輪郭を描き、硬化した樹脂は積層テーブ
ル２２上に形成される。次に積層テーブル２２をわずか
に液中に沈め、さらに紫外線ビームを照射して積層を行
なう操作を所定回数繰り返すことにより、硬化した樹脂
が積層されて立体模型が作られる。なお、描画速度は、
常に紫外線の露光量が指定量になるように、微妙なレー
ザ出力の変動に合わせて調節される。
【００２６】粉末混入樹脂１２は、粉末が沈殿しないよ
うに攪拌機１３により攪拌を行う。図４は、アルミニウ
ム粉末を混入して創製された立体形状である。
うに攪拌機１３により攪拌を行う。図４は、アルミニウ
ム粉末を混入して創製された立体形状である。
【００２７】下記に実験条件および混入樹脂粉末の種類
を示す。 （実験条件） ビーム直径 ０．１ｍｍ レンズ焦点距離 ５０ｍｍ 走査速度 ３ｍｍ／ｓｅｃ レーザ発振波長 ３２５ｎｍ 試料に照射される光強度 ３．５ｍＷ （混入樹脂の種類） 素材 粒子大きさ 粒子形状 アルミニウム １００μｍ（平均） 球状 銅 １００μｍ（平均） 樹枝状 黒鉛 〜５０μｍ 結晶状 酸化チタン 短軸０．３μｍ・長軸６μｍ 針状 粉末を樹脂中に分散する方法としては以下の方法があ
る。
を示す。 （実験条件） ビーム直径 ０．１ｍｍ レンズ焦点距離 ５０ｍｍ 走査速度 ３ｍｍ／ｓｅｃ レーザ発振波長 ３２５ｎｍ 試料に照射される光強度 ３．５ｍＷ （混入樹脂の種類） 素材 粒子大きさ 粒子形状 アルミニウム １００μｍ（平均） 球状 銅 １００μｍ（平均） 樹枝状 黒鉛 〜５０μｍ 結晶状 酸化チタン 短軸０．３μｍ・長軸６μｍ 針状 粉末を樹脂中に分散する方法としては以下の方法があ
る。
【００２８】（１）樹脂溶液中に粉末と樹脂を入れ、攪
拌して均一に分散する方法。
拌して均一に分散する方法。
【００２９】（２）樹脂溶液中に粉末と樹脂を入れ、樹
脂を循環して均一に分散する方法。
脂を循環して均一に分散する方法。
【００３０】（３）分散剤を混入して均一に分散する方
法。
法。
【００３１】（４）振動を加えて粉末と樹脂とを分散す
る方法。
る方法。
【００３２】（５）自然放置により分散する方法。
【００３３】（６）（１）〜（５）の併用による方法。
【００３４】立体造形の方法としては以下の方法があ
る。
る。
【００３５】（１）自由液面に立体断面の光照射を行
い、硬化した樹脂を積層する方法。
い、硬化した樹脂を積層する方法。
【００３６】（２）規制液面に立体断面の光照射を行
い、硬化した樹脂を積層する方法。
い、硬化した樹脂を積層する方法。
【００３７】（３）ノズルより吐出する粉末混入樹脂を
光硬化し、立体を造形する方法。
光硬化し、立体を造形する方法。
【００３８】粉末混入樹脂の供給方法には以下の方法が
ある。
ある。
【００３９】（１）造形物を液中に移動する方法。
【００４０】（２）樹脂を覆いかぶせる方法。
【００４１】（３）ノズルから樹脂を供給する方法。
【００４２】（４）刷毛で樹脂を供給する方法。
【００４３】（５）（１）〜（４）の併用による方法。
【００４４】光照射の方法には以下の方法がある。
【００４５】（１）レーザビームの照射による方法。
【００４６】（２）平面波の投影による方法。
【００４７】（３）マスキングによる方法。 〔実施例１〕図１に示す実験装置で下記条件により粉末
を混入した紫外線硬化樹脂にレーザ照射し、硬化範囲の
形状変化を工具顕微鏡により測定した。 表−１ 実験条件 表−２ 混入粉末の種類 素材の色（反射率）の違いによる硬化特性の変化を図５
および図６に示す。硬化深さおよび硬化幅ともにアルミ
ニウムが大きく、次いで銅、黒鉛となった。これは反射
率の小さい素材ほど硬化範囲が小さくなると考えられ
る。 〔実施例２〕次に図２のラスター走査を行なう実験装置
および図３の積層を行なう実験装置で走査平面および積
層する層間の密着性を観察した。実験条件を表−３に、
使用した粉末の種類を表−４に示す。 表−３ 実験条件 表−４ 混入粉末の種類 表面反射率の小さい黒鉛粉末は、レーザエネルギーの減
衰が大きく、樹脂の硬化する範囲が小さいことからラス
ター走査間隔が０．２ｍｍでは密着しない。ラスター走
査間隔が０．１ｍｍではレーザビームが重なり合い、硬
化物が密着したものとなった。表面反射率の大きいアル
ミニウム粉末は、光の拡散により幅広く硬化し、ラスタ
ー走査間隔が０．２ｍｍでも密着している。 〔実施例３〕粉末混入樹脂により光造形を行ない、引っ
張り強さおよび軟化点を測定し、粉末混入樹脂により得
られる創製物の構造材料への適用を目的とした機能性・
機械的特性について実験を行ない、得られた結果を述べ
る。
を混入した紫外線硬化樹脂にレーザ照射し、硬化範囲の
形状変化を工具顕微鏡により測定した。 表−１ 実験条件 表−２ 混入粉末の種類 素材の色（反射率）の違いによる硬化特性の変化を図５
および図６に示す。硬化深さおよび硬化幅ともにアルミ
ニウムが大きく、次いで銅、黒鉛となった。これは反射
率の小さい素材ほど硬化範囲が小さくなると考えられ
る。 〔実施例２〕次に図２のラスター走査を行なう実験装置
および図３の積層を行なう実験装置で走査平面および積
層する層間の密着性を観察した。実験条件を表−３に、
使用した粉末の種類を表−４に示す。 表−３ 実験条件 表−４ 混入粉末の種類 表面反射率の小さい黒鉛粉末は、レーザエネルギーの減
衰が大きく、樹脂の硬化する範囲が小さいことからラス
ター走査間隔が０．２ｍｍでは密着しない。ラスター走
査間隔が０．１ｍｍではレーザビームが重なり合い、硬
化物が密着したものとなった。表面反射率の大きいアル
ミニウム粉末は、光の拡散により幅広く硬化し、ラスタ
ー走査間隔が０．２ｍｍでも密着している。 〔実施例３〕粉末混入樹脂により光造形を行ない、引っ
張り強さおよび軟化点を測定し、粉末混入樹脂により得
られる創製物の構造材料への適用を目的とした機能性・
機械的特性について実験を行ない、得られた結果を述べ
る。
【００４８】引張試験片の形状を図７に示す。引張試験
は、テンシロンＴＭ−２５０型により、引張速度１ｍｍ
／ｍｉｎで行なった。試験片は、高さ方向と厚さ方向に
積層した２種類について各５個づつ造形した。
は、テンシロンＴＭ−２５０型により、引張速度１ｍｍ
／ｍｉｎで行なった。試験片は、高さ方向と厚さ方向に
積層した２種類について各５個づつ造形した。
【００４９】線膨張率の測定は、直径５ｍｍ×高さ１５
ｍｍの円柱を造形し、垂直方向に１００ｇｆの圧縮荷重
をかけ、５℃／ｍｉｎの昇温速度でＴＭＡによる寸法変
化を測定した。本実験による軟化点は、ＴＭＡ測定で得
られたデータの勾配変化点の温度とした。
ｍｍの円柱を造形し、垂直方向に１００ｇｆの圧縮荷重
をかけ、５℃／ｍｉｎの昇温速度でＴＭＡによる寸法変
化を測定した。本実験による軟化点は、ＴＭＡ測定で得
られたデータの勾配変化点の温度とした。
【００５０】実験に使用した粉末を表−５に、試験片の
造形条件を表−６に示す。光硬化樹脂は、サンノプコ
（株）ＳＮ５Ｘ１６４１を使用した。 表−５ 混入粉末の種類 表−６ 実験条件 実験装置は図３の装置とし、試験片の作成は紫外線ビー
ムをＸ−Ｙ走査装置で自由液面から粉末混入樹脂に照射
した。
造形条件を表−６に示す。光硬化樹脂は、サンノプコ
（株）ＳＮ５Ｘ１６４１を使用した。 表−５ 混入粉末の種類 表−６ 実験条件 実験装置は図３の装置とし、試験片の作成は紫外線ビー
ムをＸ−Ｙ走査装置で自由液面から粉末混入樹脂に照射
した。
【００５１】引張試験の測定結果を表−７に示す。アル
ミニウムおよび銅を素材とする粉末混入樹脂は引張強度
が向上し、特に樹枝状の銅粉末混入樹脂は大きく向上し
た。 表−７ 引張強さ 軟化点の測定結果を表−８に示す。粉末混入樹脂の軟化
点は向上し、特に黒鉛粉末混入樹脂の軟化点は大きく向
上した。 表−８ 線膨張係数と軟化点 ＊２℃／ｍｉｎの測定、他は５℃／ｍｉｎ
ミニウムおよび銅を素材とする粉末混入樹脂は引張強度
が向上し、特に樹枝状の銅粉末混入樹脂は大きく向上し
た。 表−７ 引張強さ 軟化点の測定結果を表−８に示す。粉末混入樹脂の軟化
点は向上し、特に黒鉛粉末混入樹脂の軟化点は大きく向
上した。 表−８ 線膨張係数と軟化点 ＊２℃／ｍｉｎの測定、他は５℃／ｍｉｎ
【００５２】
【発明の効果】粉末を混入した樹脂を用いて光造形を行
うことにより、その光造形体に電気伝導性、熱伝導性、
剛性、靭性、比重の改善などの機能性を付加することが
でき、例えば、光造形で得られた光造形体をそのまま試
作部品として、あるいは数個どりの簡易型として使用す
ることができる。
うことにより、その光造形体に電気伝導性、熱伝導性、
剛性、靭性、比重の改善などの機能性を付加することが
でき、例えば、光造形で得られた光造形体をそのまま試
作部品として、あるいは数個どりの簡易型として使用す
ることができる。
【００５３】具体的には、人骨、歯などの生体材料や、
ダイカスト、放電加工の型、プロトタイプ試作部品また
は製品としてそのまま使用する部品等に利用可能であ
る。
ダイカスト、放電加工の型、プロトタイプ試作部品また
は製品としてそのまま使用する部品等に利用可能であ
る。
【図１】この発明の粉末混入樹脂による光造形方法に使
用される光造形装置の１例を示す概略図である。
用される光造形装置の１例を示す概略図である。
【図２】この発明の粉末混入樹脂による光造形方法に使
用される光造形装置の他の例を示す概略図である。
用される光造形装置の他の例を示す概略図である。
【図３】この発明の粉末混入樹脂による光造形方法に使
用される光造形装置の別の例を示す概略図である。
用される光造形装置の別の例を示す概略図である。
【図４】アルミニウム粉末を混入して創製された立体造
形物の１例を示す斜視図である。
形物の１例を示す斜視図である。
【図５】粉末混入樹脂の体積濃度と硬化深さを示すグラ
フである。
フである。
【図６】粉末混入樹脂の体積濃度と硬化幅を示すグラフ
である。
である。
【図７】（イ）は引張試験を行なった試験片形状を示す
平面図、（ロ）はその側面図である。
平面図、（ロ）はその側面図である。
【図８】針状導電性酸化チタンの含有量と表面抵抗値を
示すグラフである。
示すグラフである。
１ 紫外線レーザ ２ ピンホール ３ シャッタ ４ 集光レンズ ５ 支持台 ６ ホルダ ７ ガラス板 ８ 試料 ９ 微動装置 １０ 反射ミラー １１ 容器 １２ 粉末混入樹脂 １３ 攪拌機 １４ 攪拌用プロペラ １５ ＮＣ走査装置 ２１ 液面高さ調節台 ２２ 積層テーブル
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年４月３日
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】引張試験を行なった試験片形状を示す平面図お
よびその側面図である。
よびその側面図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 光造形用樹脂中に金属粉末もしくは特殊
形状の金属素材を均一に分散含有させた硬化層を積層形
成されてなることを特徴とする粉末混入樹脂による光造
形体。 - 【請求項２】 前記金属−樹脂硬化層が金属粉末もしく
は特殊形状の金属素材を分散含有する光重合性および／
または架橋性の光硬化性樹脂成分からなる粉末混入樹脂
を光照射することにより形成される請求項１記載の粉末
混入樹脂による光造形体。 - 【請求項３】 特殊形状の金属素材が針状のホイスカで
ある請求項１記載の粉末混入樹脂による光造形体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6261433A JPH0899360A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 粉末混入樹脂による光造形体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6261433A JPH0899360A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 粉末混入樹脂による光造形体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0899360A true JPH0899360A (ja) | 1996-04-16 |
Family
ID=17361822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6261433A Pending JPH0899360A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 粉末混入樹脂による光造形体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0899360A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09150459A (ja) * | 1995-11-30 | 1997-06-10 | Nec Corp | 光硬化造型物及びその造型方法と造型装置 |
| WO1997023342A1 (en) * | 1995-12-22 | 1997-07-03 | Ciba Specialty Chemicals Holding Inc. | Process for the stereolithographic preparation of three-dimensional objects using a radiation-curable liquid formulation which contains fillers |
| EP1029651A1 (de) * | 1999-02-17 | 2000-08-23 | Klaus-Jürgen Prof. Dr.-Ing. Peschges | Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Gegenständen mittels Stereolithographie |
| KR100805674B1 (ko) * | 2006-04-18 | 2008-02-21 | 이인환 | 마이크로 광조형 장치 및 방법 |
| EP3530438A1 (en) * | 2018-02-23 | 2019-08-28 | XYZprinting, Inc. | Three-dimensional printer |
| EP3650202A1 (en) * | 2018-11-12 | 2020-05-13 | XYZprinting, Inc. | Three-dimensional printing device with stirring mechanism |
-
1994
- 1994-09-29 JP JP6261433A patent/JPH0899360A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09150459A (ja) * | 1995-11-30 | 1997-06-10 | Nec Corp | 光硬化造型物及びその造型方法と造型装置 |
| WO1997023342A1 (en) * | 1995-12-22 | 1997-07-03 | Ciba Specialty Chemicals Holding Inc. | Process for the stereolithographic preparation of three-dimensional objects using a radiation-curable liquid formulation which contains fillers |
| EP1029651A1 (de) * | 1999-02-17 | 2000-08-23 | Klaus-Jürgen Prof. Dr.-Ing. Peschges | Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Gegenständen mittels Stereolithographie |
| KR100805674B1 (ko) * | 2006-04-18 | 2008-02-21 | 이인환 | 마이크로 광조형 장치 및 방법 |
| EP3530438A1 (en) * | 2018-02-23 | 2019-08-28 | XYZprinting, Inc. | Three-dimensional printer |
| EP3650202A1 (en) * | 2018-11-12 | 2020-05-13 | XYZprinting, Inc. | Three-dimensional printing device with stirring mechanism |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zakeri et al. | A comprehensive review of the photopolymerization of ceramic resins used in stereolithography | |
| Zhang et al. | Additive manufacturing processes and equipment | |
| Hinczewski et al. | Ceramic suspensions suitable for stereolithography | |
| KR100869536B1 (ko) | 3차원 구조의 인쇄 | |
| TW214584B (ja) | ||
| Deshmukh et al. | Fundamentals and applications of 3D and 4D printing of polymers: challenges in polymer processing and prospects of future research | |
| Takagi et al. | Photoforming applied to fine machining | |
| JPH09216292A (ja) | リコートと同時に光走査する光固化造形装置 | |
| JPH09277384A (ja) | 三次元構造体の製造装置と製造方法 | |
| JPH0760844A (ja) | 三次元構造体の製造方法 | |
| JPH0899360A (ja) | 粉末混入樹脂による光造形体 | |
| Godec et al. | Introduction to additive manufacturing | |
| Niesler et al. | Additive Manufacturing of Micro‐sized Parts: Trend of miniaturization is driver for 3D laser lithography | |
| CN109382514A (zh) | 高压涡轮的连续增材制造 | |
| Liao | Stereolithography using compositions containing ceramic powders. | |
| Bifano | Digital light processing: A review on the printing resolution and the materials options | |
| Baumgartner et al. | Comparison of dynamic mask‐and vector‐based ceramic stereolithography | |
| Brady et al. | Solid freeform fabrication of ceramics by stereolithography | |
| JP2022541148A (ja) | プロセス | |
| JP7180068B2 (ja) | 硬化型液体組成物、硬化物、硬化物の製造方法及び硬化物の製造装置 | |
| JP2001328175A (ja) | 反りを低減可能な光造形法および成形用樹脂型 | |
| Adake et al. | Effect of Curing Protocol on Mechanical Behavior of Green Ceramic Bodies Fabricated in Ceramic Microstereolithography | |
| Swetha et al. | Review on digital light processing (DLP) and effect of printing parameters on quality of print | |
| JP7423745B2 (ja) | 統合された機能性を有する光学素子のデジタル生成方法、及び、当該方法で生成された光学素子 | |
| Ihsan | Projection microstereolithography apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040107 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040402 |