WO2022054350A1 - 造形物の表面処理方法 - Google Patents

造形物の表面処理方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022054350A1
WO2022054350A1 PCT/JP2021/020555 JP2021020555W WO2022054350A1 WO 2022054350 A1 WO2022054350 A1 WO 2022054350A1 JP 2021020555 W JP2021020555 W JP 2021020555W WO 2022054350 A1 WO2022054350 A1 WO 2022054350A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
filler
modeled object
surface treatment
sheet
pressure chamber
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/020555
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
達朗 伊藤
Original Assignee
株式会社クリモト
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社クリモト filed Critical 株式会社クリモト
Priority to JP2022547400A priority Critical patent/JPWO2022054350A1/ja
Publication of WO2022054350A1 publication Critical patent/WO2022054350A1/ja

Links

Images

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
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/10—Forming by pressure difference, e.g. vacuum
    • 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
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/12—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor of articles having inserts or reinforcements
    • 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
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • 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
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/379—Handling of additively manufactured objects, e.g. using robots
    • 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
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/40—Applying molten plastics, e.g. hot melt
    • B29C65/42—Applying molten plastics, e.g. hot melt between pre-assembled parts
    • 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
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/52—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the way of applying the adhesive
    • B29C65/54—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the way of applying the adhesive between pre-assembled parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for treating a modeled object having a design unevenness portion in a design shape and a minute unevenness portion smaller than the design unevenness portion on the surface, and treating the surface of the modeled object.
  • the methods for manufacturing a three-dimensional object there is a laminated molding method using a three-dimensional printer.
  • a resin layer having a predetermined thickness is formed, and the resin layer is laminated. Therefore, uneven stacking marks are generated on the surface of the obtained modeled object.
  • the stacking mark is a minute uneven portion smaller than the design uneven portion in the design shape of the modeled object, and is unnecessary.
  • the uneven height of the stacking marks increases in proportion to the stacking pitch.
  • a model having a fine uneven portion such as a stacking mark on the surface cannot be used for a product that requires aesthetics or a product that requires a smooth surface. Therefore, in order to obtain a product that requires the above-mentioned aesthetics and a smooth surface, a method of polishing the surface of the modeled object to form a smooth surface and then decorating the surface after modeling the modeled object. It has been taken.
  • a coating agent is applied to the surface of a modeled object.
  • This model is placed in a mold to smooth the surface. That is, a space for forming a mold is formed in the frame.
  • An inner wall layer having a smoothed inner surface is formed on the inner wall surface of the space.
  • the model is placed in the area surrounded by the inner wall layer. In a state where the modeled object is melted by heat, it is pressurized by air from the inside. Then, the modeled object expands, and the coating agent on the surface adheres to the smoothed inner wall layer.
  • the surface of the modeled object can be smoothed to make the minute uneven portions inconspicuous, but on the other hand, a space corresponding to the shape of the modeled object is created for each type of modeled object. You must create a formwork to have. There is a problem that the surface treatment of the modeled object requires excessive cost and time, the cost of the product itself becomes high, and the speed characteristic of the three-dimensional printer is impaired.
  • the same problem is not limited to the modeled object formed by the three-dimensional printer, but can occur in common with the modeled object having a minute uneven portion smaller than the design uneven portion in the design shape.
  • the surface treatment method for a modeled object that solves the above problems targets a modeled object having a design uneven portion in the design shape and a minute uneven portion smaller than the design unevenness portion on the surface, and treats the surface of the modeled object.
  • the surface treatment step includes a surface treatment step and a curing step so that the filler that deforms when pressure is applied has a thickness of 50% or more of the uneven height of the minute uneven portion. Forming in layers and arranging them in contact with or away from the surface of the shaped object, arranging the base sheet on the opposite side of the filled material from the shaped object, and arranging the filler on the opposite side of the filled material.
  • the filler By applying pressure to the base material sheet from the side opposite to the base material sheet and applying a higher pressure to the base material sheet from the side opposite to the filler material to obtain the base material sheet. While deforming to follow the shape of the design uneven portion, the filler is deformed to fill the minute uneven portion with the filler and cover the surface of the modeled object, thereby covering the surface of the filler. , A smooth surface or an uneven surface different from the minute uneven portion, and the curing step cures the filler covering the surface of the model by the surface treatment step.
  • the filler is integrated with the modeled object.
  • the minute uneven portion of various shaped objects having different external shapes can be made inconspicuous without using a different device for each external shape.
  • FIG. 1A is a diagram showing a first embodiment, a schematic cross-sectional view of a modeled object
  • FIG. 1B is a diagram showing a first embodiment, and an intermediate product and an intermediate product formed by using the modeled object of FIG. 1A.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a vacuum compressed air molding machine used for surface treatment of a modeled object in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a modeled object arranging step and a surface treatment step in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the surface treatment step in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a surface treatment step and a curing step in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the peeling step in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment, and is a schematic cross-sectional view of a product formed by using a modeled object.
  • FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 3, and is a schematic cross-sectional view illustrating a modeled object arranging step and a surface treatment step in the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 4, and is a schematic cross-sectional view illustrating the surface treatment step in the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 5, and is a schematic cross-sectional view illustrating a surface treatment step and a curing step in the second embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating a take-out process according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating the trimming step in the second embodiment.
  • FIG. 13 is a partial cross-sectional view showing the base material sheet of the first modification together with the filler.
  • FIG. 14 is a partial cross-sectional view showing the base material sheet of the second modification together with the filler.
  • FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing the base material sheet of the third modification together with the filler.
  • FIG. 1B shows a product 70 having a model 10 as a skeleton portion.
  • the product 70 includes a filler 53 and a surface layer portion 61 in addition to the modeled object 10.
  • the surface 13 of the modeled object 10 has a design uneven portion 11 constituting the design shape and a minute uneven portion 12 smaller than the design uneven portion 11.
  • the modeled object 10 of the first embodiment includes a cylindrical side wall portion 14 extending in the vertical direction and a top wall portion 15 located at the upper end portion of the side wall portion 14. The lower end of the side wall portion 14 is open.
  • the modeled object 10 is bent or curved at the boundary portion between the side wall portion 14 and the top wall portion 15, and for example, this boundary portion corresponds to the design uneven portion 11.
  • the modeled object 10 is modeled by a laminated modeling method using a three-dimensional printer.
  • a resin layer having a predetermined thickness is formed, and the resin layer is laminated. Therefore, uneven stacking marks are formed on the surface 13 of the obtained modeled object 10. This stacking mark corresponds to the minute uneven portion 12 on the surface 13 of the modeled object 10.
  • the surface layer portion 61 shown by the two-dot chain line in FIG. 1B is laminated on the modeled object 10 via the filler 53 shown by the solid line.
  • This device has a first pressure chamber and a second pressure chamber arranged side by side in an adjacent state.
  • the vacuum compressed air forming machine 20 shown in FIG. 2 is used as this device.
  • the vacuum compressed air forming machine 20 includes a fixed box 21 and a movable box 35 that approaches and separates from the fixed box 21 from above.
  • the fixing box 21 includes a cylindrical side wall portion 22 extending in the vertical direction and a bottom wall portion 23 provided at the lower end portion of the side wall portion 22. The upper end of the side wall 22 is open.
  • the fixing box 21 has a first pressure chamber 24 inside, and a receiving jig 25 is arranged in the first pressure chamber 24.
  • the receiving jig 25 includes a substrate portion 26 and a receiving main body portion 27 fixed on the substrate portion 26.
  • the receiving jig 25 is moved up and down by the first actuator 28 arranged below the receiving jig 25.
  • the first actuator 28 includes a cylinder 29 that is inserted through and fixed to the bottom wall portion 23 in an airtight state, and a piston 31 that is accommodated so as to be vertically retractable with respect to the cylinder 29.
  • the upper end portion of the piston 31 is fixed to the substrate portion 26.
  • the first actuator 28 moves the receiving jig 25 between the lowering position shown in FIG. 2 and the ascending position shown in FIG. 5 by moving the piston 31 vertically from the cylinder 29 by hydraulic pressure, pneumatic pressure, or the like. Raise and lower with.
  • the cylinder 29 is shown to be shorter than the length required to accommodate the piston 31. This point is the same for the cylinder 42 of the second actuator 41, which will be described later.
  • the receiving jig 25 when the receiving jig 25 is in the lowered position, the entire receiving jig 25 is located in the fixed box 21. As shown in FIG. 5, when the receiving jig 25 is in the raised position, the substrate portion 26 is located at the upper end portion in the fixed box 21, and most of the receiving main body portion 27 is above the upper end portion of the side wall portion 22. Located in.
  • the movable box 35 includes a cylindrical side wall portion 36 extending in the vertical direction above the fixed box 21, and a top wall portion 37 provided at the upper end portion of the side wall portion 36.
  • the lower end of the movable box 35 is open.
  • the movable box 35 has a second pressure chamber 38 inside.
  • the movable box 35 is moved up and down by a second actuator 41 arranged above the top wall portion 37.
  • the second actuator 41 includes a cylinder 42 and a piston 43 that is accommodated so as to be able to appear and disappear in the vertical direction with respect to the cylinder 42.
  • the lower end of the piston 43 is fixed to the top wall 37.
  • the second actuator 41 moves the movable box 35 between the lowering position shown in FIG. 4 and the ascending position shown in FIG. 2 and the like by moving the piston 43 vertically from the cylinder 42 by hydraulic pressure, pneumatic pressure, or the like. Raise and lower with.
  • the lower end portion of the side wall portion 36 is connected to the upper end portion of the side wall portion 22 with the base material sheet 52 described later. It is located at a height that can be pinched in an airtight state.
  • the lower end portion of the side wall portion 36 is largely separated upward from the upper end portion of the side wall portion 22, and the following conditions are satisfied with the upper end portion of the side wall portion 22.
  • the condition is that the modeled object 10 and the intermediate product 71 (see FIGS. 1B and 6) described later can pass through.
  • the gap is shown to be smaller than the size satisfying the above conditions.
  • Ultraviolet irradiation lamps 44 that irradiate ultraviolet rays are attached to a plurality of locations on the inner wall surfaces of the top wall portion 37 and the side wall portion 36 of the movable box 35, respectively.
  • the ultraviolet irradiation lamp 44 may be attached to only one of the top wall portion 37 and the side wall portion 36.
  • This method includes a modeled object arranging step, a surface treatment step, a curing step, a peeling step, and a taking-out step, and each step is performed in this order. Next, each step will be described.
  • the movable box 35 is held in the raised position. In the ascending position, the movable box 35 is largely separated upward from the fixed box 21. Further, in the modeled object arranging step, the receiving jig 25 is held in the lowered position. In the lowered position, the entire receiving jig 25 is located in the fixed box 21. As shown in FIG. 3, the modeled object 10 whose surface 13 has not been treated is attached to the receiving jig 25 by covering the receiving main body 27 from above. The mounted model 10 is located in the first pressure chamber 24.
  • the laminated body 51 of the base sheet 52 and the filler 53 is prepared, and the laminated body 51 is arranged between the fixed box 21 and the movable box 35.
  • the laminate 51 has a filler 53 on one surface (lower surface in FIG. 3) of the base sheet 52 in the thickness direction in a layered manner so that the thickness satisfies the following conditions, that is, the thickness T1 is substantially uniform. It was formed by arranging so as to be.
  • the condition is that the thickness T1 is 50% or more of the unevenness height H1 of the minute uneven portion 12 shown in FIG. 1A.
  • the uneven height H1 is the height from the bottom surface of the concave portion of the minute uneven portion 12 to the top surface of the convex portion.
  • the fact that the thickness T1 is 50% or more of the unevenness height H1 means that the surface 13 of the model 10 is covered with the filling material 53 while filling the minute uneven portion 12, and the surface of the filler 53 is a smooth surface or minute. This is a necessary condition for making an uneven surface different from the uneven portion 12.
  • the minute uneven portion 12 differs depending on the type and size of the modeled object 10.
  • the minute uneven portion 12 in this case, the stacking mark has a depth (concavo-convex height H1) of 0.
  • the width is about 2 mm to 0.4 mm, and the width is about 0.4 mm to 1.0 mm.
  • the above numerical range is a numerical range when the model 10 is formed by laminating and arranging resin layers at a pitch of 0.5 mm using a three-dimensional printer having a nozzle diameter of 1.0 mm.
  • the base material sheet 52 satisfies the following conditions (B) to (D) in addition to the above condition (A).
  • a rubber sheet having ultraviolet transparency and high elastic restoring force is used as the base sheet 52.
  • the surfaces on both sides of the base sheet 52 in the thickness direction at least the surface on the filler 53 side is formed to be smooth.
  • the base material sheet 52 follows the design uneven portion 11, but to prevent or make it difficult to follow the minute uneven portion 12. It is desirable that the shore A hardness of the base sheet 52 is 5 ° to 50 °. Further, it is desirable that the thickness of the base sheet 52 is 0.5 mm to 3.0 mm.
  • the filler 53 a material satisfying the following conditions (a) to (c) is used.
  • the viscosity of the filler 53 when the filler 53 is arranged with respect to the base sheet 52 is 10 ⁇ 3 to 10 ⁇ 6 [mPa ⁇ s].
  • ⁇ indicates a power
  • ⁇ 3 indicates a cube.
  • putty satisfying the above conditions (a) to (c) is used as the filler 53.
  • the filler 53 is applied to a region of the lower surface of the base sheet 52 excluding the peripheral portion.
  • a sheet-shaped filler is laminated on the lower surface of the base sheet 52. In this way, the base sheet 52 is arranged.
  • the laminated body 51 is arranged in a flat state between the first pressure chamber 24 and the second pressure chamber 38 so as to satisfy the following conditions.
  • the condition is that the filler 53 faces the first pressure chamber 24 and the base sheet 52 faces the second pressure chamber 38.
  • the laminated body 51 is placed on the side wall portion 22 with the filler 53 positioned under the base sheet 52.
  • the filler 53 is arranged so that a part of itself faces at least a part of the surface 13 of the modeled object 10 and is separated from the surface 13.
  • the movable box 35 is lowered to the lowered position by the piston 43 protruding downward from the cylinder 42 of the second actuator 41. Then, the peripheral edge portion of the base material sheet 52 in the laminated body 51 is sandwiched between the upper end portion of the side wall portion 22 and the lower end portion of the side wall portion 36. By this sandwiching, both the first pressure chamber 24 and the second pressure chamber 38 are brought into an airtight state.
  • the first pressure chamber 24 and the second pressure chamber 38 are depressurized by vacuum suction using a vacuum pump or the like, and are put into a vacuum state.
  • the vacuum state includes not only a state of being strictly vacuum but also a state close to vacuum. Both the first pressure chamber 24 and the second pressure chamber 38 are made to have no air or little air.
  • the piston 31 is projected upward from the cylinder 29 of the first actuator 28, and the receiving jig 25 on which the modeled object 10 is mounted is raised from the lowered position to the raised position. Cylinder.
  • the model 10 comes into contact with the filler 53 during the ascent.
  • the receiving jig 25 is raised, the modeled object 10 is pressed against the filler 53.
  • a force for pushing up the laminated body 51 is applied from the modeled object 10.
  • the receiving jig 25 is raised, the above-mentioned force of the modeled object 10 is strengthened, and the base material sheet 52 is elastically deformed so as to follow the design uneven portion 11 (see FIG. 1A) of the modeled object 10. At this time, a part of the filler 53 is deformed by the above-mentioned force and enters the minute uneven portion 12 of the modeled object 10.
  • the filler 53 With the elastic deformation of the base sheet 52, the filler 53 is divided into a main portion 53a that covers the surface 13 of the modeled object 10 and a remaining portion 53b that does not cover the surface 13.
  • the remaining portion 53b is a portion of the filler 53 located around the main portion 53a.
  • the inside of the first pressure chamber 24 and the inside of the second pressure chamber 38 are in a state of no air or a state of less air due to decompression, respectively. Therefore, there is no or little air between the main portion 53a and the minute uneven portion 12, and the main portion 53a is easily deformed and enters the minute uneven portion 12.
  • the substrate portion 26 comes into contact with the remaining portion 53b.
  • the second pressure chamber 38 is opened to the atmosphere or pressurized while the first pressure chamber 24 is maintained in the vacuum state.
  • the pressure in the first pressure chamber 24 is applied to the main portion 53a.
  • a pressure of air in the second pressure chamber 38, which is higher than the pressure in the first pressure chamber 24, is applied to the base material sheet 52.
  • the base material sheet 52 is elastically deformed so as to further follow the shape of the design uneven portion 11.
  • the main portion 53a is further deformed and enters the minute uneven portion 12.
  • the surface 13 of the modeled object 10 is covered while the minute uneven portion 12 is filled with the main portion 53a.
  • the smooth surface of the base sheet 52 on the main portion 53a side is transferred to the surface of the main portion 53a. Due to this transfer, the surface of the main portion 53a becomes a smooth surface.
  • UV rays are irradiated from each ultraviolet irradiation lamp 44. This ultraviolet light passes through the base sheet 52 and irradiates the filler 53. By this irradiation, the filler 53 is cured in a short time, and the main portion 53a is integrated with the modeled object 10.
  • the base sheet 52 returns to the flat state before elastic deformation. Then, when the receiving jig 25 is lowered to the lowered position, the intermediate product 71 is separated downward from the base sheet 52 as shown in FIG. At this time, the remaining portion 53b remains attached to the base material sheet 52. Although not shown, the remaining portion 53b may remain attached to the substrate portion 26.
  • the solid line portion in FIG. 1B shows the removed intermediate product 71.
  • the surface 13 including the minute uneven portion 12 of the modeled object 10 is covered with the main portion 53a, and the minute uneven portion 12 is hidden.
  • the surface of the main portion 53a is a smooth surface. Therefore, in the intermediate product 71, the minute uneven portion 12 (stacking mark) is not conspicuous, and the surface is smooth and has a good appearance.
  • the base sheet 52 is used so as to cover the surface 13 of the modeled object 10 while filling the minute uneven portion 12 with the filler 53. Therefore, unlike Patent Document 1, the surface 13 of the modeled object 10 can be processed so as to have a smooth surface without using a device different for each external shape of the modeled object 10. The cost required for the surface treatment of the modeled object 10 and the cost of the intermediate product 71 can be reduced.
  • the base material sheet 52 elastically deforms following the shape corresponding to the design uneven portion 11 in the design shape of the modeled object 10. Therefore, one type of base material sheet 52 can treat the surface 13 of various shaped objects 10 having different external shapes. In this respect, in the first embodiment, the above cost can be further reduced.
  • the product 70 is obtained by further forming the surface layer portion 61 on the surface of the filler 53 in the intermediate product 71 in a laminated state.
  • the surface layer portion 61 is formed by, for example, painting, plating, printing, pasting a sheet (film), or the like. Since the surface of the intermediate product 71 is smooth due to the surface treatment described above, it is easy to make the surface of the surface layer portion 61, that is, the design surface 70a of the product 70 also smooth.
  • the base material sheet 52 taken out from the vacuum compressed air molding machine 20 is used again when treating the surface of "another model” by removing the remaining portion 53b from the base material sheet 52. ..
  • the "another model” may have the same shape as the model that was previously surface-treated, or may have a different shape.
  • the remaining portion 53b remains attached to the substrate portion 26 in the peeling step, the remaining portion 53b is removed from the substrate portion 26 in the taking-out step or a subsequent step.
  • an ultraviolet curable putty is used as the filler 53, and the filler 53 is irradiated with ultraviolet rays from the ultraviolet irradiation lamp 44. Therefore, the filler 53 can be cured in a short time, and the processing time of the surface 13 of the modeled object 10 can be shortened.
  • the surface 13 of the modeled object 10 can be smoothed by the processing method of the first embodiment, it is not necessary to adopt a general method for smoothing. That is, it is not necessary to polish the minute uneven portion 12 (stacking mark) on the surface 13 of the modeled object 10 or to apply a surfacer to the surface 13. Therefore, the product 70 having the smooth design surface 70a can be manufactured at low cost.
  • the surface 13 of the model 10 is smoothed by appropriately setting the hardness and thickness of the base sheet 52, the thickness T1 of the filler 53, and the like. Can be used.
  • the manufacturing time of the modeled object 10 itself using the three-dimensional printer can be shortened, so that the total time required from the start of modeling of the modeled object 10 to the completion of the surface treatment can be shortened.
  • the design parts, in this case, the intermediate product 71 and the product 70 can be manufactured at a lower cost.
  • the surface 13 of the model 10 is covered with the filler 53. Therefore, as compared with the case where the surface 13 of the modeled object 10 is not covered by the filler 53, the laminated portion of the resin layer formed by the three-dimensional printer can be reinforced and the mechanical strength between the layers can be improved.
  • the air may cause the surface of the filler 53 to become uneven. Further, after the surface treatment, the air may expand, and the portion of the filler 53 covering the minute uneven portion 12 may swell or peel off from the modeled object 10.
  • the decompression is performed prior to the generation of the differential pressure, so that air does not remain between the filler 53 and the minute uneven portion 12, or even if it remains, it is very small. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the appearance due to the remaining air.
  • a rubber sheet having a high elastic restoring force is used as the base sheet 52. Therefore, the base sheet 52 can be used repeatedly. However, it is necessary to rearrange the filler 53 every time the base sheet 52 is used.
  • the same configurations as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the corresponding configurations are designated by adding "100" to each of them to provide duplicate explanations. Omit.
  • FIG. 7 shows the product 170 of the second embodiment.
  • the product 170 includes a model 10, a filler 153, and a surface layer portion 161 as in the first embodiment.
  • the modeled object 10 has the same configuration as that of the first embodiment.
  • As the filler 153 a material having an adhesive function is used instead of the putty.
  • the surface layer portion 161 is made of a base sheet 152 made of a material having thermoplasticity. The surface of the surface layer portion 161 constitutes the design surface 170a of the product 170.
  • a vacuum compressed air forming machine 120 having the same configuration as that of the first embodiment is used as this apparatus.
  • the vacuum compressed air forming machine 120 is different from the vacuum compressed air forming machine 20 of the first embodiment in the following points.
  • the substrate portion 26 is located at the upper end portion in the fixed box 21, and the entire receiving main body portion 27 is above the upper end portion of the side wall portion 22. To position.
  • the lower end portion of the side wall portion 36 is the base sheet between the upper end portion of the side wall portion 22 in the fixed box 21 and the side wall portion 22. It is located at a height at which both 152 and the filler 153 can be sandwiched in an airtight state.
  • the lower end portion of the side wall portion 36 is largely separated upward from the upper end portion of the side wall portion 22, and is next to the upper end portion of the side wall portion 22.
  • the condition is that the modeled object 10 and the intermediate product 172 described later can pass through.
  • the gap is shown to be smaller than the size satisfying the above conditions.
  • a heater 145 is attached to the movable box 35 instead of the ultraviolet irradiation lamp 44 in the first embodiment.
  • the heater 145 is attached to a plurality of places on the inner wall surface of the top wall portion 37, but it may be attached to the inner wall surface of the side wall portion 36 in addition to or instead of the top wall portion 37.
  • an infrared heater, a near infrared heater, a resistance heater, a microwave heater, a combustion heater, or the like can be used as the heater 145.
  • This method includes a modeled object placement process, a surface treatment process, a curing process, a taking-out process, and a trimming process, and each process is performed in this order. Next, each step will be described.
  • the modeled object placement step is performed in the same manner as in the first embodiment. That is, as shown in FIG. 8, the movable box 35 is held in the raised position, and the receiving jig 25 is held in the lowered position.
  • the modeled object 10 whose surface 13 has not been processed is attached to the receiving jig 25 by covering the receiving main body 27 from above.
  • the laminated body 151 of the base sheet 152 and the filler 153 is prepared, and the laminated body 151 is arranged between the fixed box 21 and the movable box 35.
  • the laminate 151 is formed by applying a filler 153 to the entire surface of one surface (lower surface in FIG. 8) in the thickness direction of the base sheet 152 in a layered manner so that the thickness T1 is substantially uniform. It is a thing.
  • a sheet or film made of a thermoplastic resin material and colored is used as the base sheet 152.
  • the corresponding resin material include polyethylene (PE), polypropylene (PP), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), polyvinyl chloride (PVC) and the like.
  • the base sheet 152 may be colored in a single color or may be colored in a plurality of colors. Both sides of the base sheet 152 in the thickness direction are formed as smooth surfaces.
  • the filler 153 a material satisfying the following conditions (d) and (e) is used.
  • a hot melt adhesive is used as the filler 153.
  • the filler 153 is positioned under the base sheet 152, and the laminated body 151 in a flat state is placed on the side wall portion 22.
  • the movable box 35 is lowered to the lowered position. Then, the peripheral edge portion of the laminated body 151 is sandwiched by the side wall portions 22, 36. By this sandwiching, both the first pressure chamber 24 and the second pressure chamber 38 are brought into an airtight state. The first pressure chamber 24 and the second pressure chamber 38 are each decompressed to a vacuum state. Further, the laminate 151 is heated by the heater 145, the base sheet 152 is softened, and the filler 153 is melted.
  • the receiving jig 25 on which the modeled object 10 is mounted is raised to the raised position.
  • the base material sheet 152 is deformed so as to follow the design uneven portion 11 of the modeled object 10. Further, a part of the filler 153 is deformed and enters the minute uneven portion 12 of the modeled object 10.
  • a part of the laminated body 151 becomes a main portion 151a that covers the surface 13 of the modeled object 10, and a peripheral portion of the main portion 151a of the laminated body 151 becomes a remaining portion 151b that does not cover the surface 13.
  • the substrate portion 26 comes into contact with the remaining portion 151b.
  • the second pressure chamber 38 is opened to the atmosphere or pressurized while the first pressure chamber 24 is maintained in the vacuum state.
  • the pressure in the first pressure chamber 24 applied to the filler 153 and the second pressure chamber 38 applied to the base sheet 152 with the laminated body 151 along the surface 13 of the modeled object 10 are applied.
  • a differential pressure is generated between the pressure inside and the pressure inside. Due to this differential pressure, the base material sheet 152 is further deformed so as to follow the shape of the design uneven portion 11. Further, the filler 153 is further deformed and enters the minute uneven portion 12.
  • the surface 13 of the modeled object 10 is covered while the minute uneven portion 12 is filled with the filler 153.
  • the surface of the filler 153 becomes a smooth surface by transferring the surface of the base sheet 152 on the filler 153 side.
  • the surface of the base sheet 152 is originally formed as a smooth surface. Moreover, the base material sheet 152 follows the design uneven portion 11, but does not follow the minute uneven portion 12, or is difficult to follow. Therefore, the surface of the base material sheet 152 in a state of being laminated on the modeled object 10 via the filler 153 maintains a smooth surface.
  • the heating of the laminated body 151 by the heater 145 is stopped. Further, the laminated body 151 is cooled. For example, the movable box 35 may be raised and air outside the vacuum compressed air forming machine 120 may be blown onto the laminated body 151 by a cooling fan (not shown) to cool the laminated body 151. By this cooling, the base sheet 152 and the filler 153 are cured. The portion of the filler 153 that covers the surface 13 is integrated with the model 10. Further, a part of the base material sheet 152 is integrated with the modeled object 10 together with the above-mentioned part of the filler 153.
  • the intermediate product 172 is composed of the modeled object 10 and the main portion 151a covering the surface 13 of the modeled object 10.
  • the base sheet 152 in the main portion 151a functions as the surface layer portion 161 of the intermediate product 172.
  • the movable box 35 is raised from the lowered position to the raised position. Along with this rise, as shown in FIG. 11, a gap is created between the upper end portion of the side wall portion 22 and the lower end portion of the side wall portion 36.
  • the intermediate product 172 is taken out of the vacuum compressed air forming machine 120 through the gap.
  • the trimming step the remaining portion 151b from the main portion 151a of the intermediate product 172 is trimmed (cut) by a cutting tool 146 such as a blade. Then, the product 170 is obtained in which the surface layer portion 161 is laminated on the modeled object 10 via the filler 153.
  • the surface of the base sheet 152 in the main portion 151a is smooth, and this surface constitutes the design surface 170a of the product 170. Therefore, in the product 70, the minute uneven portion 12 is inconspicuous and the appearance is good.
  • the surface 13 of the modeled object 10 is covered while the minute uneven portion 12 is filled with the filler 153. Therefore, unlike Patent Document 1, the surface 13 of the modeled object 10 is treated so as to be a smooth surface without using a device different for each external shape of the modeled object 10, and the minute uneven portion 12 is made inconspicuous. Can be done.
  • the base material sheet 152 is deformed following the shape corresponding to the design uneven portion 11 in the design shape of the modeled object 10. Therefore, it is possible to treat the surface 13 of various shaped objects 10 having different external shapes by using one kind of base material sheet 152.
  • the second embodiment is common to the first embodiment in that the surface 13 of the modeled object 10 is treated to a smooth surface by the filler 153. Therefore, the same effect as the above (2) to (5) can be obtained. Further, in the second embodiment, the following effects can be obtained.
  • the base sheet 152 is used as the surface layer portion 161 of the product 170.
  • the surface layer portion 161 is formed when the surface 13 of the modeled object 10 is treated into a smooth surface by the filler 153. Therefore, after processing the surface 13 of the modeled object 10, a separate step of forming the surface layer portion 161 becomes unnecessary, and the product 170 can be manufactured easily and at low cost by that amount.
  • the surface treatment method can also be applied to a model having a shape different from that of the first and second embodiments, provided that the surface treatment method is a layered model formed by a three-dimensional printer.
  • the model 10 is a model 10 having a design uneven portion 11 in the design shape and a minute uneven portion 12 smaller than the design uneven portion 11 on the surface 13, and is laminated by a three-dimensional printer. It may be a model different from the object. Examples of the corresponding modeled object include a rough-cut product formed by cutting, a CFRP molded product, and the like. Conventionally, when the surface of these shaped objects needs to be smoothed, polishing or the like is required as in the case of a three-dimensional printer, but the surface treatment methods of the first and second embodiments are applied. As a result, the surface of the modeled object can be treated so that the minute uneven portion becomes inconspicuous.
  • ⁇ About base sheet 52, 152> -As the base material sheet 52 an inexpensive rubber sheet that does not have as high an elastic restoring force as the rubber sheet in the first embodiment may be used. In this case, the base material sheet 52 may not be used repeatedly and may be replaced every time the surface 13 of the modeled object 10 is treated.
  • a pattern such as a texture is formed on the surface on the filler 53 side, and the pattern is composed of an uneven surface different from the micro uneven portion 12. May be used. By doing so, the uneven surface is transferred to the surface of the filler 53.
  • the transferred uneven surface can express a pattern such as a texture, and can improve the appearance of the filler 53 and the intermediate product 71.
  • a sheet made of a thermoplastic resin material may be used instead of the rubber sheet, as in the second embodiment.
  • a sheet made of a thermoplastic resin material has a lower elastic restoring force than a rubber sheet, and therefore cannot be used repeatedly.
  • the filler 53 is held by the model 10 and the base sheet 52 even if it is not cured. Therefore, after the base sheet 52 is solidified, the filler 53 and the substrate sheet 52 formed on the model 10 are taken out from the vacuum pressure pneumatic molding machine 20, and in the curing step, the filler is heated, irradiated with ultraviolet rays, or the like. It is possible to cure 53. In this case, the base material sheet 52 is replaced every time the surface treatment of the modeled object 10 is performed.
  • a base sheet having a structure different from that of the base sheet 152 made of the thermoplastic resin layer 162 is used on condition that the base sheet is formed of a material having thermoplasticity. May be good. 13 to 15 show the first to third deformation examples of the base material sheet together with the filler 153.
  • the base material sheet 252 of the first modification shown in FIG. 13 is formed of a transparent thermoplastic resin layer 162 and a material having thermoplasticity laminated on the surface of the thermoplastic resin layer 162 on the filler 153 side. It is composed of a decorative layer 163.
  • the transparency here includes not only colorless transparency but also colored transparency (colored transparency).
  • the decorative layer 163 may be formed by, for example, printing, vapor deposition, or the like.
  • the base sheet 252 functions as a surface layer portion 161. Then, the laminated body 251 is composed of the base sheet 252 and the filler 153.
  • the base material sheet 352 of the second modification shown in FIG. 14 includes a hard coat layer 164 in addition to the configuration of the base material sheet 252 of FIG.
  • the base sheet 452 of the third modification shown in FIG. 15 includes a hard coat layer 165 in addition to the configuration of the base sheet 252 of FIG.
  • the base sheet 352 and 452 are all formed of a material having thermoplasticity, and function as a surface layer portion 161. Then, the base sheet 352 and the filler 153 constitute the laminated body 351, and the base sheet 452 and the filler 153 form the laminated body 451.
  • the hard coat layer 164 of FIG. 14 and the hard coat layer 165 shown in FIG. 15 are both laminated on the surface of the thermoplastic resin layer 162 opposite to the decorative layer 163.
  • the hard coat layers 164 and 165 are formed of a resin material having a hardness higher than that of the thermoplastic resin layer 162, protect the thermoplastic resin layer 162, and suppress the damage to the thermoplastic resin layer 162. .. Further, the hard coat layers 164 and 165 suppress the deterioration and deterioration of the thermoplastic resin layer 162 due to sunlight, wind and rain, temperature changes and the like.
  • the surface of the hard coat layer 164 opposite to the thermoplastic resin layer 162 is composed of a smooth surface 164a.
  • a pattern such as a texture is formed on the surface of the hard coat layer 165 opposite to the thermoplastic resin layer 162.
  • This pattern is composed of an uneven surface 165a.
  • ⁇ About filler 53> -It is desirable that the filler 53 used in the first embodiment can be cured in a short time.
  • a thermosetting filler, a two-component curing filler, or the like may be used in addition to the ultraviolet curable filler described above.
  • the surface layer portion 61 may not be provided, and the surface layer portion of the product may be configured by the filler 53. In this case, the surface of the filler 53 becomes the design surface of the product.
  • a colored material may be used as the filler 53.
  • the color of the filler 53 can be the color of the design surface of the product.
  • the filler 53 is applied to the surface 13 of the modeled object 10 having the minute uneven portion 12 by a coating method such as spray coating so as to form a layer having a uniform thickness.
  • the base sheet 52 may be overlapped and attached to the filler 53 after coating. This corresponds to forming the filler 53 in a layered state and arranging the filler 53 in contact with the surface 13 of the modeled object 10.
  • the second pressure chamber 38 is opened to the atmosphere in order to generate a differential pressure between the first pressure chamber 24 and the second pressure chamber 38, and the first pressure is applied.
  • the chamber 24 may be depressurized to a pressure lower than atmospheric pressure.
  • the first pressure chamber 24 may be opened to the atmosphere, and the second pressure chamber 38 may be pressurized so as to have a pressure higher than the atmospheric pressure.
  • a differential pressure can be generated by vacuum suction
  • a device without a second pressure chamber 38 may be used to carry out the surface treatment step. In this case, the device can be simplified.
  • the surface treatment method in the first and second embodiments may be performed in an atmosphere of a gas different from air.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

造形物の表面処理方法は、意匠凹凸部（１１）及び微小凹凸部（１２）を表面（１３）に有する造形物（１０）を対象とし、表面（１３）を処理する方法であり、表面処理工程及び硬化工程を備える。表面処理工程では、充填材（５３）を層状に形成して、表面（１３）に対し接触又は離間した状態で配置する。充填材（５３）に対し造形物（１０）とは反対側に基材シート（５２）を配置する。充填材（５３）に対し基材シート（５２）とは反対側から圧力を加える。基材シート（５２）に対し充填材（５３）とは反対側から、充填材（５３）に対するよりも高い圧力を加える。基材シート（５２）を、造形物（１０）の意匠凹凸部（１１）の形状に追従するように変形させる。充填材（５３）により微小凹凸部（１２）を埋めつつ表面（１３）を覆うことで、充填材（５３）の表面を、平滑な面、又は微小凹凸部（１２）とは異なる凹凸状の面にする。硬化工程では、充填材（５３）を硬化させて、充填材（５３）を造形物（１０）に一体にする。

Description

造形物の表面処理方法
　本開示は、意匠形状における意匠凹凸部と、該意匠凹凸部よりも小さな微小凹凸部とを表面に有する造形物を対象とし、その造形物の表面を処理する方法に関する。
　立体物を製造する方法の１つとして、３次元プリンタを用いて行なう積層造形法がある。積層造形法では、所定の厚さを有する樹脂層が形成されるとともに、その樹脂層が積層される。そのため、得られた造形物の表面には、凹凸状の積層痕が生ずる。積層痕は、造形物の意匠形状における意匠凹凸部よりも小さな微小凹凸部であり、不要なものである。一般的に、積層痕の凹凸高さは、積層ピッチに比例して高くなる。積層痕のような微小凹凸部を表面に有する造形物は、美感の要求される製品や、滑らかな表面を要求される製品には使用することができない。そのため、上記美観や滑らかな表面の要求される製品を得る場合には、造形物の造形後に、造形物の表面を研磨加工して平滑な面を形成し、その後に表面を加飾する方法が採られている。
　一方で、造形物の造形に際し、積層のピッチを小さく設定することで、微小凹凸部を小さくし目立ちにくくすることができる。しかし、背反として造形時間が長くなる。
　そこで、積層のピッチを小さくすることなく、造形物の表面を処理して微小凹凸部を目立ちにくくする方法が考えられている。
　例えば、特許文献１では、造形物の表面に塗布剤が塗布される。この造形物が型枠内に入れられて、表面が平滑化される。すなわち、型を形成するための空間がフレームに形成される。内側表面が平滑化された内壁層が、上記空間の内側壁面に形成される。内壁層によって囲まれた領域に造形物が配置される。造形物が熱により溶融された状態で、内側からエアにより加圧される。すると、造形物が膨張し、その表面の塗布剤が、平滑化された内壁層に密着する。
特開２０１８－９９８４５号公報
　上記特許文献１に記載された方法によれば、造形物の表面を平滑化して微小凹凸部を目立ちにくくすることができる反面、造形物の種類毎に、その造形物の形状に対応した空間を有する型枠を作成しなければならない。造形物の表面処理に過大なコストと時間がかかり、製品自体のコストが高くなるうえ、３次元プリンタの特徴である迅速性を損なうという問題がある。
　同様な問題は、３次元プリンタによって造形された造形物に限らず、意匠形状における意匠凹凸部よりも小さな微小凹凸部を表面に有する造形物であれば共通して起り得る。
　上記課題を解決する造形物の表面処理方法は、意匠形状における意匠凹凸部と、前記意匠凹凸部よりも小さな微小凹凸部とを表面に有する造形物を対象とし、前記造形物の前記表面を処理する方法であって、表面処理工程及び硬化工程を備え、前記表面処理工程は、圧力が加えられると変形する充填材を、前記微小凹凸部の凹凸高さの５０％以上の厚さとなるように層状に形成して、前記造形物の前記表面に対し接触又は離間した状態で配置することと、前記充填材に対し前記造形物とは反対側に基材シートを配置することと、前記充填材に対し前記基材シートとは反対側から圧力を加えるとともに、前記基材シートに対し前記充填材とは反対側から、前記充填材に対するよりも高い圧力を加えることで、前記基材シートを、前記意匠凹凸部の形状に追従するように変形させるとともに、前記充填材を変形させて前記微小凹凸部を前記充填材で埋めつつ前記造形物の前記表面を覆い、それにより前記充填材の表面を、平滑な面、又は前記微小凹凸部とは異なる凹凸状の面にすることと、を備え、前記硬化工程は、前記表面処理工程により前記造形物の前記表面を覆った前記充填材を硬化させて、前記充填材を前記造形物に一体にすることを備える。
　上記造形物の表面処理方法によれば、外形形状の異なる種々の造形物の微小凹凸部を、外形形状毎に異なる装置を用いることなく、目立ちにくくすることができる。
図１Ａは、第１実施形態を示す図であり、造形物の概略断面図、図１Ｂは、第１実施形態を示す図であり、図１Ａの造形物が用いられて形成される中間製品及び製品の概略断面図。 図２は、第１実施形態における造形物の表面処理に用いられる真空圧空成形機を示す概略断面図。 図３は、第１実施形態における造形物配置工程及び表面処理工程を説明する概略断面図。 図４は、第１実施形態における表面処理工程を説明する概略断面図。 図５は、第１実施形態における表面処理工程及び硬化工程を説明する概略断面図。 図６は、第１実施形態における剥離工程を説明する概略断面図。 図７は、第２実施形態を示す図であり、造形物が用いられて形成された製品の概略断面図。 図８は、図３に対応する図であり、第２実施形態における造形物配置工程及び表面処理工程を説明する概略断面図。 図９は、図４に対応する図であり、第２実施形態における表面処理工程を説明する概略断面図。 図１０は、図５に対応する図であり、第２実施形態における表面処理工程及び硬化工程を説明する概略断面図。 図１１は、第２実施形態における取り出し工程を説明する概略断面図。 図１２は、第２実施形態におけるトリミング工程を説明する概略断面図。 図１３は、第１変形例の基材シートを充填材とともに示す部分断面図。 図１４は、第２変形例の基材シートを充填材とともに示す部分断面図。 図１５は、第３変形例の基材シートを充填材とともに示す部分断面図。
　（第１実施形態）
　以下、造形物の表面処理方法の第１実施形態について、図１Ａ～図６を参照して説明する。
　最初に、第１実施形態の表面処理方法が適用される造形物について簡単に説明する。図１Ｂは、造形物１０を骨格部分として有する製品７０を示している。製品７０は、造形物１０のほかに、充填材５３及び表層部６１を備えている。
　図１Ａに示すように、造形物１０の表面１３は、意匠形状を構成する意匠凹凸部１１と、意匠凹凸部１１よりも小さな微小凹凸部１２とを有している。第１実施形態の造形物１０は、上下方向に延びる筒状の側壁部１４と、側壁部１４の上端部に位置する天壁部１５とを備えている。側壁部１４の下端部は開放されている。この造形物１０は、側壁部１４と天壁部１５との境界部分で屈曲又は湾曲しており、例えばこの境界部分が上記意匠凹凸部１１に該当する。
　上記造形物１０は、３次元プリンタを用いた積層造形法によって造形されている。上記積層造形法では、所定の厚さを有する樹脂層が形成されるとともに、その樹脂層が積層される。そのため、得られた造形物１０の表面１３には、凹凸状の積層痕が生ずる。この積層痕が、造形物１０の表面１３における上記微小凹凸部１２に該当する。
　図１Ｂにおいて二点鎖線で示す表層部６１は、実線で示す充填材５３を介して造形物１０に積層されている。
　次に、上記造形物１０の表面１３を処理する際に使用される装置の概略構成について説明する。この装置は、隣接した状態で並設された第１圧力室及び第２圧力室を有している。
　第１実施形態では、この装置として、図２に示す真空圧空成形機２０が用いられる。真空圧空成形機２０は、固定ボックス２１と、固定ボックス２１に対し上方から接近し、上方へ離間する可動ボックス３５とを備えている。
　固定ボックス２１は、上下方向に延びる筒状の側壁部２２と、側壁部２２の下端部に設けられた底壁部２３とを備えている。側壁部２２の上端部は開放されている。固定ボックス２１は、内部に第１圧力室２４を有しており、この第１圧力室２４に受け治具２５が配置されている。受け治具２５は、基板部２６と、基板部２６の上に固定された受け本体部２７とを備えている。受け治具２５は、同受け治具２５の下方に配置された第１アクチュエータ２８によって昇降される。第１アクチュエータ２８は、底壁部２３に挿通され、かつ同底壁部２３に気密状態で固定されたシリンダ２９と、シリンダ２９に対し上下方向へ出没可能に収容されたピストン３１とを備えている。ピストン３１の上端部は基板部２６に固定されている。第１アクチュエータ２８は、油圧、空気圧等により、シリンダ２９からピストン３１を上下方向へ出没させることで、受け治具２５を、図２等に示す下降位置と、図５に示す上昇位置との間で昇降させる。なお、図２～図６では、図示の都合上、シリンダ２９が、ピストン３１を収容するのに必要な長さよりも短く図示されている。この点は、後述する第２アクチュエータ４１のシリンダ４２についても同様である。
　図２に示すように、受け治具２５が下降位置にあるときには、同受け治具２５の全体が固定ボックス２１内に位置する。図５に示すように、受け治具２５が上昇位置にあるときには、基板部２６が固定ボックス２１内の上端部に位置し、受け本体部２７の大部分が側壁部２２の上端部よりも上方に位置する。
　図２に示すように、可動ボックス３５は、固定ボックス２１の上方において上下方向に延びる筒状の側壁部３６と、側壁部３６の上端部に設けられた天壁部３７とを備えている。可動ボックス３５の下端部は開放されている。可動ボックス３５は、内部に第２圧力室３８を有している。可動ボックス３５は、天壁部３７よりも上方に配置された第２アクチュエータ４１によって昇降される。第２アクチュエータ４１は、シリンダ４２と、シリンダ４２に対し、上下方向へ出没可能に収容されたピストン４３とを備えている。ピストン４３の下端部は天壁部３７に固定されている。第２アクチュエータ４１は、油圧、空気圧等により、シリンダ４２からピストン４３を上下方向へ出没させることで、可動ボックス３５を、図４等に示す下降位置と、図２等に示す上昇位置との間で昇降させる。
　図４に示すように、可動ボックス３５が下降位置にあるときには、側壁部３６の下端部が、側壁部２２の上端部に対し、同側壁部２２との間で、後述する基材シート５２を気密状態で挟み込むことのできる高さに位置する。
　図３に示すように、可動ボックス３５が上昇位置にあるときには、側壁部３６の下端部が、側壁部２２の上端部から大きく上方に離間し、同上端部との間に次の条件を満たす隙間を生ずる。その条件とは、造形物１０と、後述する中間製品７１（図１Ｂ及び図６参照）とが通過できることである。なお、図２及び図３では、図示の都合上、上記隙間が、上記条件を満たす大きさよりも小さく図示されている。
　可動ボックス３５における天壁部３７及び側壁部３６のそれぞれの内壁面の複数箇所には、それぞれ紫外線を照射する紫外線照射ランプ４４が取り付けられている。なお、紫外線照射ランプ４４は、天壁部３７及び側壁部３６の一方にのみ取り付けられてもよい。
　次に、第１実施形態の作用として、上記真空圧空成形機２０を用いて上記造形物１０の表面１３を処理する方法について説明する。また、作用に伴い生ずる効果についても併せて説明する。この方法は、造形物配置工程、表面処理工程、硬化工程、剥離工程及び取り出し工程を備えており、この順で各工程が行なわれる。次に、各工程について説明する。
　＜造形物配置工程＞
　図２に示すように、造形物配置工程では、可動ボックス３５が上昇位置に保持される。上昇位置では、可動ボックス３５は固定ボックス２１から上方へ大きく離間している。また、造形物配置工程では、受け治具２５が下降位置に保持される。下降位置では、受け治具２５の全体が固定ボックス２１内に位置している。図３に示すように、表面１３が未だ処理されていない造形物１０が、受け本体部２７に対し上方から被せられることで受け治具２５に装着される。装着された造形物１０は、第１圧力室２４内に位置する。
　＜表面処理工程＞
　表面処理工程では、基材シート５２及び充填材５３の積層体５１が準備され、固定ボックス２１と可動ボックス３５との間に積層体５１が配置される。積層体５１は、基材シート５２の厚さ方向における一方の面（図３では下面）に充填材５３を、厚さが次の条件を満たすように層状に、すなわち、厚さＴ１が略均一となるように配置することにより形成されたものである。その条件とは、厚さＴ１が、図１Ａに示す微小凹凸部１２の凹凸高さＨ１の５０％以上となることである。凹凸高さＨ１とは、微小凹凸部１２における凹部分の底面から、凸部分の頂面までの高さである。厚さＴ１が凹凸高さＨ１の５０％以上であることは、充填材５３によって微小凹凸部１２を埋めつつ造形物１０の表面１３を覆い、かつ充填材５３の表面を平滑な面、又は微小凹凸部１２とは異なる凹凸状の面にするうえで必要な条件である。
　図３に示すように、基材シート５２としては、次の条件（Ａ）を満たす材料が用いられる。
　（Ａ）造形物１０の意匠形状における意匠凹凸部１１には追従するが、微小凹凸部１２には追従しない、又は追従しにくい。
　微小凹凸部１２は、造形物１０の種類や大きさによって異なる。例として、自動車外装部品を造形物１０とし、この造形物１０をＦＤＭ方式の３次元プリンタで造形した場合、微小凹凸部１２、この場合、積層痕は深さ（凹凸高さＨ１）が０．２ｍｍ～０．４ｍｍ程度となり、幅が０．４ｍｍ～１．０ｍｍ程度となる。なお、上記の数値範囲は、１．０ｍｍのノズル直径を有する３次元プリンタを用い、０．５ｍｍピッチで樹脂層を積層配列して造形物１０を造形した場合の数値範囲である。
　基材シート５２は、上記条件（Ａ）に加え、次の条件（Ｂ）～（Ｄ）を満たすことが望ましい。
　（Ｂ）紫外線の透過性を有する。
　（Ｃ）ゴム弾性を有している。
　（Ｄ）へたりが少なく、繰り返しの使用に耐える。
　第１実施形態では、紫外線透過性を有し、かつ高い弾性復元力を有するゴムシートが、基材シート５２として用いられる。基材シート５２の厚さ方向における両側の面のうち、少なくとも充填材５３側の面は平滑に形成されている。
　ここで、基材シート５２としてシリコーンゴムが用いられた場合、基材シート５２が意匠凹凸部１１には追従するが、微小凹凸部１２には追従しないようにする又は追従しにくくするには、基材シート５２のショアＡ硬度が５°～５０°であることが望ましい。また、基材シート５２の厚さが０．５ｍｍ～３．０ｍｍであることが望ましい。
　また、充填材５３としては、次の条件（ａ）～（ｃ）を満たす材料が用いられる。
　（ａ）ペースト状をなしていて、圧力が加えられると変形する。
　（ｂ）造形物１０に対する接着性を有する。
　（ｃ）紫外線の照射により硬化する。
　上記条件（ａ）を満たすためには、充填材５３を基材シート５２に対し配置するときの充填材５３の粘度が１０^3～１０^6［ｍＰａ・ｓ］であることが望ましい。なお、「^ 」はべき乗を示し、「^3」は３乗を示す。
　第１実施形態では、充填材５３として、上記（ａ）～（ｃ）の条件を満たすパテが用いられる。この充填材５３が基材シート５２の下面のうち、周縁部を除く領域に塗布される。又はシート状の充填材が基材シート５２の下面に重ねられる。このようにして基材シート５２の配置がなされる。
　表面処理工程では、上記積層体５１が次の条件を満たすように、第１圧力室２４及び第２圧力室３８の間に平らな状態で配置される。その条件とは、充填材５３が第１圧力室２４に面し、基材シート５２が第２圧力室３８に面することである。第１実施形態では、充填材５３を基材シート５２の下側に位置させた状態で、積層体５１が側壁部２２の上に載置される。
　このようにすることで、充填材５３が、自身の一部を、造形物１０の表面１３の少なくとも一部に対向させ、かつ同表面１３から離間した状態で配置される。
　図４に示すように、第２アクチュエータ４１のシリンダ４２からピストン４３が下方へ突出されることで、可動ボックス３５が下降位置まで下降される。すると、積層体５１における基材シート５２の周縁部が、側壁部２２の上端部と、側壁部３６の下端部との間で挟み込まれる。この挟み込みにより、第１圧力室２４及び第２圧力室３８がともに気密状態にされる。
　真空ポンプ等を用いた真空吸引により、第１圧力室２４及び第２圧力室３８がそれぞれ減圧されて、真空状態にされる。ここで、真空状態とは、厳密に真空である状態が含まれるほか、真空に近い状態も含まれる。第１圧力室２４も第２圧力室３８も空気のない状態、又は少ない状態にされる。
　さらに、図４の状態から図５に示すように、第１アクチュエータ２８のシリンダ２９からピストン３１が上方へ突出され、造形物１０の装着された受け治具２５が下降位置から上昇位置まで上昇される。上昇の途中で造形物１０が充填材５３に接触する。さらに、受け治具２５が上昇されると、造形物１０が充填材５３に押し付けられる。積層体５１に対しては、これを押し上げようとする力が造形物１０から加わる。さらに、受け治具２５が上昇されると、造形物１０の上記力が強まり、基材シート５２が、造形物１０の意匠凹凸部１１（図１Ａ参照）に追従するように弾性変形させられる。この際、上記力により、充填材５３の一部が変形して、造形物１０の微小凹凸部１２に入り込む。
　基材シート５２の上記弾性変形に伴い充填材５３は、造形物１０の表面１３を覆う主要部５３ａと、覆わない残部５３ｂとに分断される。残部５３ｂは、充填材５３のうち主要部５３ａの周囲に位置する部分である。
　ここで、上述したように、第１圧力室２４内及び第２圧力室３８内がそれぞれ減圧により空気のない状態、又は少ない状態にされている。そのため、主要部５３ａと微小凹凸部１２との間に空気がなく、又は少なく、主要部５３ａが変形して微小凹凸部１２に入り込みやすい。
　また、受け治具２５の上記上昇に伴い、基板部２６が残部５３ｂに接触する。
　その後、第１圧力室２４が真空状態に維持されつつ、第２圧力室３８が大気開放又は加圧される。主要部５３ａに対しては、第１圧力室２４内の圧力が加えられる。基材シート５２に対しては、第１圧力室２４内の圧力よりも高い第２圧力室３８内の空気の圧力が加えられる。このようにして、積層体５１を造形物１０の表面１３に沿わせた状態で、主要部５３ａに加えられる圧力と、基材シート５２に加えられる圧力との間に差圧が発生される。この差圧により、基材シート５２が、より一層意匠凹凸部１１の形状に追従するように弾性変形させられる。また、主要部５３ａがさらに変形して微小凹凸部１２に入り込む。この主要部５３ａによって微小凹凸部１２が埋められつつ、造形物１０の表面１３が覆われる。
　主要部５３ａの表面には、基材シート５２の主要部５３ａ側の平滑な面が転写される。この転写により、主要部５３ａの表面は平滑な面となる。
　＜硬化工程＞
　硬化工程では、各紫外線照射ランプ４４から紫外線が照射される。この紫外線は、基材シート５２を透過して充填材５３に照射される。この照射により、上記充填材５３が短時間で硬化させられ、主要部５３ａが造形物１０と一体になる。
　＜剥離工程＞
　図６に示すように、剥離工程では、第１アクチュエータ２８のピストン３１がシリンダ２９に没入される。受け治具２５が上昇位置から下降位置まで下降される。造形物１０と、その造形物１０の表面１３を覆った主要部５３ａとによって構成される中間製品７１が、上記受け治具２５と一緒に下降し、基材シート５２から剥離されてゆく。また、受け治具２５の上記下降に伴い、積層体５１を押し上げようとする力が弱くなっていく。基材シート５２が、自身の弾性復元力により弾性変形前の形状に戻ろうとする。受け治具２５が主要部５３ａを押し上げようとする力がなくなったときには、基材シート５２は、弾性変形前の平らな状態に戻る。そして、受け治具２５が下降位置まで下降したときには、同図６に示すように、中間製品７１が基材シート５２から下方へ離間する。このとき、残部５３ｂは、基材シート５２に付着したまま残る。なお、図示しないが、残部５３ｂは、基板部２６に付着したまま残ってもよい。
　＜取り出し工程＞
　取り出し工程では、図６の状態から、第２アクチュエータ４１のピストン４３がシリンダ４２に没入される。図示はしないが、可動ボックス３５が上昇されて固定ボックス２１から上方へ離間する。可動ボックス３５及び固定ボックス２１の間に隙間が生じ、この隙間を通して、残部５３ｂの付着した基材シート５２が真空圧空成形機２０の外部へ取り出される。さらに、中間製品７１が受け本体部２７から取り外され、上記隙間を通して真空圧空成形機２０の外部へ取り出される。
　図１Ｂの実線部分は、取り出された中間製品７１を示している。中間製品７１では、造形物１０の微小凹凸部１２を含む表面１３が主要部５３ａによって覆われていて、微小凹凸部１２が隠されている。しかも、主要部５３ａの表面が平滑な面になっている。従って、中間製品７１は、微小凹凸部１２（積層痕）が目立たず、しかも表面が滑らかな外観の良好なものとなる。
　上記のように、第１実施形態では、基材シート５２を用いることで、充填材５３によって微小凹凸部１２を埋めつつ造形物１０の表面１３を覆うようにしている。そのため、特許文献１とは異なり、造形物１０の外形形状毎に異なる装置を用いなくても造形物１０の表面１３を平滑な面となるように処理できる。造形物１０の表面処理に要するコスト、ひいては中間製品７１のコストを低減できる。
　また、基材シート５２は、造形物１０の意匠形状における意匠凹凸部１１に対応した形状に追従して弾性変形する。従って、１種類の基材シート５２によって、外形形状の異なる種々の造形物１０の表面１３を処理できる。この点において、第１実施形態では上記コストの一層の低減を図ることができる。
　なお、図１Ｂにおいて二点鎖線で示すように、上記中間製品７１における充填材５３の表面に対し、さらに、表層部６１が積層された状態で形成されることにより、製品７０が得られる。この表層部６１は、例えば、塗装、めっき、印刷、シート（フィルム）の貼付け等によって形成される。上述した表面処理により、中間製品７１の表面が平滑であるため、表層部６１の表面、すなわち、製品７０の意匠面７０ａも平滑な面にすることが容易である。
　また、真空圧空成形機２０から取り出された上記基材シート５２は、同基材シート５２から残部５３ｂが除去されることにより、「別の造形物」の表面を処理する際に再び使用される。この場合、「別の造形物」は、先に表面処理の対象となった造形物と同一形状を有するものであってもよいし、異なる形状を有するものであってもよい。
　なお、上記剥離工程で、残部５３ｂが基板部２６に付着したまま残った場合には、上記取り出し工程又はその後の工程で、残部５３ｂが基板部２６から除去される。
　第１実施形態によると、上記以外にも、次の効果が得られる。
　（１）第１実施形態では、充填材５３として紫外線硬化型のパテを用い、この充填材５３に対し、紫外線照射ランプ４４から紫外線を照射している。そのため、充填材５３を短時間で硬化させ、造形物１０の表面１３の処理時間を短縮できる。
　（２）第１実施形態の処理方法によって、造形物１０の表面１３を平滑化できるため、平滑化のための一般的な方法を採らなくてもすむ。すなわち、造形物１０の表面１３の微小凹凸部１２（積層痕）を研磨したり、同表面１３にサーフェイサーを塗布したりしなくてすむ。そのため、平滑な意匠面７０ａを有する製品７０を低コストで製造できる。
　（３）積層ピッチが大きく、積層痕が大きい場合にも、基材シート５２の硬度及び厚さ、充填材５３の厚さＴ１等を適切に設定することで、造形物１０の表面１３の平滑化に対応できる。この場合、積層ピッチが大きいことから、３次元プリンタを用いた造形物１０自体の製造時間を短縮できるため、造形物１０の造形開始から表面処理完了までに要する全体の時間を短縮できる。その結果、意匠部品、この場合、中間製品７１及び製品７０を一層低コストで製造することが可能になる。また、意匠性を求められる少量生産部品や補給部品に３次元プリンタ技術を適用しやすくなる。
　（４）充填材５３によって造形物１０の表面１３が覆われる。そのため、充填材５３によって造形物１０の表面１３が覆われない場合に比べ、３次元プリンタによって形成される樹脂層の積層部分を補強し、層間の機械的強度を向上させることができる。
　（５）仮に、充填材５３と微小凹凸部１２との間に空気が残ると、その空気によって充填材５３の表面が凸凹になるおそれがある。また、表面処理の後に空気が膨張して、充填材５３のうち微小凹凸部１２を覆っている部分が膨れたり、造形物１０から剥離したりするおそれがある。これに対し、第１実施形態では、差圧の発生に先立ち、減圧が行なわれることで、充填材５３と微小凹凸部１２との間に空気が残らないか、残ったとしても僅かである。そのため、空気が残ることに起因する外観低下を抑制できる。
　（６）第１実施形態では、基材シート５２として、高い弾性復元力を有するゴムシートが用いられている。そのため、基材シート５２を繰り返し使用することができる。ただし、基材シート５２を使用する毎に充填材５３を再配置することが必要となる。
　（第２実施形態）
　次に、造形物の表面処理方法の第２実施形態について、図７～図１２を参照して説明する。
　なお、第２実施形態において、上記第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すとともに、対応する構成については、それぞれ「１００」を加算した符号を付すことにより、重複した説明を省略する。
　図７は、第２実施形態の製品１７０を示している。製品１７０は、第１実施形態と同様、造形物１０、充填材１５３及び表層部１６１を備えている。造形物１０は、第１実施形態と同様の構成を有している。充填材１５３として、上記パテに代えて、接着機能を有する材料が用いられている。表層部１６１は、熱可塑性を有する材料によって形成された基材シート１５２からなる。表層部１６１の表面は、製品１７０の意匠面１７０ａを構成している。
　次に、上記造形物１０の表面１３を処理する際に使用される装置について説明する。
　図８に示すように、第２実施形態では、この装置として、第１実施形態と同様の構成を有する真空圧空成形機１２０が用いられる。真空圧空成形機１２０は、次の点で、第１実施形態の真空圧空成形機２０と相違している。
　図１０に示すように、受け治具２５が上昇位置にあるときには、基板部２６が固定ボックス２１内の上端部に位置し、受け本体部２７の全体が側壁部２２の上端部よりも上方に位置する。
　図９に示すように、可動ボックス３５が下降位置にあるときには、側壁部３６の下端部が、固定ボックス２１における側壁部２２の上端部に対し、同側壁部２２との間で、基材シート１５２及び充填材１５３の両者を気密状態で挟み込むことのできる高さに位置する。
　図８及び図１１に示すように、可動ボックス３５が上昇位置にあるときには、側壁部３６の下端部が、側壁部２２の上端部から大きく上方に離間し、同上端部との間に次の条件を満たす隙間を生ずる。その条件とは、造形物１０と、後述する中間製品１７２とが通過できることである。なお、図８及び図１１では、図示の都合上、上記隙間が、上記条件を満たす大きさよりも小さく図示されている。
　可動ボックス３５には、第１実施形態における紫外線照射ランプ４４に代えてヒータ１４５が取り付けられている。第２実施形態では、ヒータ１４５が天壁部３７の内壁面の複数箇所に取り付けられているが、天壁部３７に加え、又は代えて側壁部３６の内壁面に取り付けられてもよい。また、ヒータ１４５としては、例えば、赤外線ヒータ、近赤外線ヒータ、抵抗加熱ヒータ、マイクロ波ヒータ、燃焼加熱ヒータ等を用いることができる。
　次に、第２実施形態の作用として、上記真空圧空成形機１２０を用いて上記造形物１０の表面１３を処理する方法について説明する。また、作用に伴い生ずる効果についても併せて説明する。
　この方法は、造形物配置工程、表面処理工程、硬化工程、取り出し工程及びトリミング工程を備えており、この順で各工程が行なわれる。次に、各工程について説明する。
　＜造形物配置工程＞
　造形物配置工程は、第１実施形態と同様に行なわれる。すなわち、図８に示すように、可動ボックス３５が上昇位置に保持され、受け治具２５が下降位置に保持される。表面１３が未だ処理されていない造形物１０が、受け本体部２７に対し上方から被せられることで受け治具２５に装着される。
　＜表面処理工程＞
　表面処理工程では、基材シート１５２及び充填材１５３の積層体１５１が準備され、固定ボックス２１と可動ボックス３５との間に積層体１５１が配置される。積層体１５１は、基材シート１５２の厚さ方向における一方の面（図８では下面）の全面に対し充填材１５３を、厚さＴ１が略均一となるように層状に塗布することにより形成されたものである。
　基材シート１５２としては、上記条件（Ａ）に加え、次の条件（Ｅ）を満たす材料が用いられる。
　（Ｅ）熱可塑性を有する。
　第２実施形態では、熱可塑性樹脂材料からなり、かつ着色されたシート又はフィルムが基材シート１５２として用いられる。該当する樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等が挙げられる。基材シート１５２は、単一の色に着色されていてもよいし、複数の色に着色されていてもよい。基材シート１５２の厚さ方向における両面は、ともに平滑な面に形成されている。
　また、充填材１５３としては、次の条件（ｄ）及び（ｅ）を満たす材料が用いられる。
　（ｄ）熱により溶融して接着機能を発揮し、冷却されると硬化する。
　（ｅ）軟化状態で圧力が加えられると変形する。
　第２実施形態では、充填材１５３としてホットメルト接着剤が用いられる。
　表面処理工程では、充填材１５３を基材シート１５２の下側に位置させ、かつ平らな状態の積層体１５１が側壁部２２の上に載置される。
　図９に示すように、可動ボックス３５が下降位置まで下降される。すると、積層体１５１の周縁部が、側壁部２２，３６によって挟み込まれる。この挟み込みにより、第１圧力室２４及び第２圧力室３８がともに気密状態にされる。第１圧力室２４及び第２圧力室３８がそれぞれ減圧されて、真空状態にされる。また、ヒータ１４５により積層体１５１が加熱され、基材シート１５２が軟化し、充填材１５３が溶融する。
　図１０に示すように、造形物１０の装着された受け治具２５が上昇位置まで上昇される。基材シート１５２が、造形物１０の意匠凹凸部１１に追従するように変形させられる。また、充填材１５３の一部が変形して造形物１０の微小凹凸部１２に入り込む。
　積層体１５１の一部は、造形物１０の表面１３を覆う主要部１５１ａとなり、積層体１５１のうち主要部１５１ａの周辺部分は、上記表面１３を覆わない残部１５１ｂとなる。
　また、受け治具２５の上記上昇に伴い、基板部２６が残部１５１ｂに接触する。
　その後、第１圧力室２４が真空状態に維持されつつ、第２圧力室３８が大気開放又は加圧される。このようにして、積層体１５１を造形物１０の表面１３に沿わせた状態で、充填材１５３に加えられる第１圧力室２４内の圧力と、基材シート１５２に加えられる第２圧力室３８内の圧力との間に差圧が発生される。この差圧により、基材シート１５２が、より一層意匠凹凸部１１の形状に追従するように変形させられる。また、充填材１５３がさらに変形して微小凹凸部１２に入り込む。この充填材１５３によって微小凹凸部１２が埋められつつ、造形物１０の表面１３が覆われる。充填材１５３の表面は、基材シート１５２の充填材１５３側の面が転写されて、平滑な面となる。
　基材シート１５２の表面は、もともと平滑な面に形成されている。しかも、基材シート１５２は、意匠凹凸部１１には追従するが、微小凹凸部１２には追従しない、又は追従しにくい。そのため、充填材１５３を介して造形物１０に積層された状態の基材シート１５２の表面は、平滑な面を維持する。
　＜硬化工程＞
　硬化工程では、ヒータ１４５による積層体１５１の加熱が停止される。また、積層体１５１が冷却される。例えば、可動ボックス３５が上昇されて、図示しない冷却ファンにより、真空圧空成形機１２０の外部の空気が積層体１５１に吹付けられて、同積層体１５１が冷却されてもよい。この冷却により、基材シート１５２及び充填材１５３が硬化する。充填材１５３のうち表面１３を覆っている部分は、造形物１０に一体になる。また、基材シート１５２の一部は、充填材１５３の上記部分とともに造形物１０に一体になる。造形物１０と、その造形物１０の表面１３を覆った主要部１５１ａとによって中間製品１７２が構成される。主要部１５１ａにおける基材シート１５２は、中間製品１７２の表層部１６１として機能する。
　＜取り出し工程＞
　図１０及び図１１に示すように、取り出し工程では、受け治具２５が上昇位置から下降位置まで下降される。一方で、中間製品１７２の残部１５１ｂは、側壁部２２，３６によって挟み込まれたままである。中間製品１７２は、上下方向の動きを側壁部２２，３６によって規制される。そのため、上記受け治具２５の下降に伴い、受け本体部２７が中間製品１７２から下方へ抜け出す。
　その後、可動ボックス３５が下降位置から上昇位置まで上昇される。この上昇に伴い、図１１に示すように、側壁部２２の上端部と側壁部３６の下端部との間に隙間が生ずる。中間製品１７２が、上記隙間を通して真空圧空成形機１２０の外部へ取り出される。
　＜トリミング工程＞
　図１１及び図１２に示すように、トリミング工程では、中間製品１７２の主要部１５１ａから残部１５１ｂが、刃物等の切断具１４６によってトリミング（切除）される。すると、造形物１０に対し、充填材１５３を介して表層部１６１が積層されてなる、製品１７０が得られる。
　製品１７０では、上述したように、主要部１５１ａにおける基材シート１５２の表面が平滑になっていて、この表面が製品１７０の意匠面１７０ａを構成する。従って、製品７０は、微小凹凸部１２が目立たず、しかも外観の良好なものとなる。
　第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、充填材１５３によって微小凹凸部１２を埋めつつ造形物１０の表面１３を覆うようにしている。そのため、特許文献１とは異なり、造形物１０の外形形状毎に異なる装置を用いなくても造形物１０の表面１３を平滑な面となるように処理し、微小凹凸部１２を目立ちにくくすることができる。
　また、基材シート１５２は、造形物１０の意匠形状における意匠凹凸部１１に対応した形状に追従して変形する。従って、１種類の基材シート１５２によって、外形形状の異なる種々の造形物１０の表面１３を処理することが可能である。
　第２実施形態は、充填材１５３によって造形物１０の表面１３を平滑な面に処理する点で第１実施形態と共通している。そのため、上記（２）～（５）と同様の効果が得られる。さらに、第２実施形態では、次の効果も得られる。
　（７）第２実施形態では、上述したように、基材シート１５２が製品１７０の表層部１６１として利用されている。表層部１６１は、充填材１５３によって造形物１０の表面１３を平滑な面に処理する際に形成される。そのため、造形物１０の表面１３を処理した後に、別途、表層部１６１を形成する工程が不要となり、その分、製品１７０を簡単に、しかも低コストで製造できる。
　なお、上記実施形態は、これを以下のように変更した変形例として実施することもできる。上記実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
　＜造形物１０について＞
　・上記表面処理方法は、３次元プリンタによって積層造形した造形物であることを条件に、上記第１及び第２実施形態とは異なる形状を有する造形物にも適用可能である。
　・造形物１０は、意匠形状における意匠凹凸部１１と、意匠凹凸部１１よりも小さな微小凹凸部１２とを表面１３に有する造形物１０であることを条件に、３次元プリンタによって積層造形した造形物とは異なる造形物であってもよい。該当する造形物としては、例えば、切削加工により形成された粗削り品、ＣＦＲＰ成形品等が挙げられる。これらの造形物は、従来、表面の平滑化が必要な場合は、３次元プリンタの場合と同様に研磨加工等が必要であったが、第１及び第２実施形態の表面処理方法を適用することで、微小凹凸部が目立たなくなるように造形物の表面を処理できる。
　＜基材シート５２，１５２について＞
　・基材シート５２として、第１実施形態におけるゴムシートほど弾性復元力が高くなく、廉価なゴムシートが用いられてもよい。この場合には、基材シート５２が、繰り返し使用されず、造形物１０の表面１３を処理する毎に交換されてもよい。
　・第１実施形態で用いられる基材シート５２として、充填材５３側の面に、テクスチャ等のパターンが形成され、かつそのパターンが、上記微小凹凸部１２とは異なる凹凸状の面によって構成されているものが用いられてもよい。このようにすると、充填材５３の表面には上記凹凸状の面が転写される。転写された凸凹状の面によって、テクスチャ等のパターンを表現でき、充填材５３及び中間製品７１の外観を良好にすることができる。
　・第１実施形態において、基材シート５２として、ゴムシートに代えて、第２実施形態と同様に、熱可塑性樹脂材料からなるシートが用いられてもよい。ただし、熱可塑性樹脂材料からなるシートは、ゴムシートに比べ弾性復元力が低いため、繰り返し使用することができない。
　反面、賦形された基材シート５２が固化されれば、充填材５３は、硬化していなくても造形物１０及び基材シート５２に保持された状態になる。そのため、基材シート５２の固化後、造形物１０に対し充填材５３及び基材シート５２が形成されたものを、真空圧空成形機２０から取り出し、硬化工程で、加熱、紫外線照射等により充填材５３を硬化させることが可能である。この場合、基材シート５２は、造形物１０の表面処理が行なわれる毎に交換されることになる。
　・第２実施形態における基材シートとして、熱可塑性を有する材料によって形成されたものであることを条件に、熱可塑性樹脂層１６２からなる基材シート１５２とは異なる構成を有するものが用いられてもよい。図１３～図１５は、基材シートの第１～第３変形例を、充填材１５３とともに示している。
　なお、第１～第３変形例において、上記第２実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すとともに、対応する構成については、それぞれ「１００」，「２００」，「３００」を加算した符号を付すことにより、重複した説明を省略する。
　図１３に示す第１変形例の基材シート２５２は、透明な熱可塑性樹脂層１６２と、熱可塑性樹脂層１６２の充填材１５３側の面に積層され、かつ熱可塑性を有する材料によって形成された加飾層１６３とからなる。なお、ここでの透明には、無色透明のほか、着色透明（有色透明）も含まれる。加飾層１６３は、例えば、印刷、蒸着等によって形成されてもよい。
　基材シート２５２は、表層部１６１として機能する。そして、基材シート２５２及び充填材１５３によって積層体２５１が構成される。
　図１４に示す第２変形例の基材シート３５２は、上記図１３の基材シート２５２の構成に加え、ハードコート層１６４を備えている。図１５に示す第３変形例の基材シート４５２は、上記図１３の基材シート２５２の構成に加え、ハードコート層１６５を備えている。基材シート３５２，４５２は、いずれも熱可塑性を有する材料によって形成されており、表層部１６１として機能する。そして、基材シート３５２及び充填材１５３によって積層体３５１が構成され、基材シート４５２及び充填材１５３によって積層体４５１が構成される。
　図１４のハードコート層１６４、及び図１５に示すハードコート層１６５は、いずれも熱可塑性樹脂層１６２の加飾層１６３とは反対側の面に積層されている。ハードコート層１６４，１６５は、熱可塑性樹脂層１６２よりも硬度の高い樹脂材料によって形成されており、同熱可塑性樹脂層１６２を保護し、同熱可塑性樹脂層１６２に傷が付くのを抑制する。また、ハードコート層１６４，１６５は、太陽光、風雨、温度変化等が原因で、熱可塑性樹脂層１６２が変質や劣化を起こすのを抑制する。
　図１４において、ハードコート層１６４の熱可塑性樹脂層１６２とは反対側の面は、平滑な面１６４ａによって構成されている。
　これに対し、図１５において、ハードコート層１６５の熱可塑性樹脂層１６２とは反対側の面には、テクスチャ等のパターンが形成されている。このパターンは、凹凸状の面１６５ａによって構成されている。
　＜充填材５３について＞
　・第１実施形態で用いられる充填材５３としては、短時間で硬化させることのできるものであることが望ましい。この条件を満たす充填材５３としては、上述した紫外線硬化型充填材以外にも、熱硬化型充填材、２液硬化型充填材等が用いられてもよい。
　・第１実施形態において、表層部６１が設けられず、充填材５３によって製品の表層部が構成されてもよい。この場合には、充填材５３の表面が製品の意匠面となる。
　また、この場合、充填材５３として、着色されたものが用いられてもよい。このようにすると、充填材５３の色を、製品の意匠面の色とすることができる。
　・第１実施形態において、微小凹凸部１２を有する造形物１０の表面１３に対し、均一な厚さの層状となるように、充填材５３をスプレー塗布等の塗布方法によって塗布する。塗布後の充填材５３に基材シート５２を重ねて貼付けるようにしてもよい。こうすることは、充填材５３を層状に形成して、造形物１０の表面１３に対し接触させた状態で配置することに該当する。
　＜表面処理工程での差圧の発生について＞
　・第１及び第２実施形態では、表面処理工程において、第１圧力室２４及び第２圧力室３８の間で差圧を発生させるために、第２圧力室３８が大気開放され、第１圧力室２４が大気圧よりも低い圧力に減圧されてもよい。また、第１圧力室２４が大気開放され、第２圧力室３８が大気圧よりも高い圧力となるように加圧されてもよい。また、真空吸引により差圧を発生できる場合には、第２圧力室３８の無い装置が用いられて表面処理工程が実施されてもよい。この場合には、装置の簡素化を図ることができる。
　＜その他＞
　・第１及び第２実施形態における表面処理方法は、空気とは異なる気体の雰囲気下で行なわれてもよい。

Claims (7)

  1. 　意匠形状における意匠凹凸部と、前記意匠凹凸部よりも小さな微小凹凸部とを表面に有する造形物を対象とし、前記造形物の前記表面を処理する方法であって、
    　表面処理工程及び硬化工程を備え、
    　前記表面処理工程は、
    　圧力が加えられると変形する充填材を、前記微小凹凸部の凹凸高さの５０％以上の厚さとなるように層状に形成して、前記造形物の前記表面に対し接触又は離間した状態で配置することと、
    　前記充填材に対し前記造形物とは反対側に基材シートを配置することと、
    　前記充填材に対し前記基材シートとは反対側から圧力を加えるとともに、前記基材シートに対し前記充填材とは反対側から、前記充填材に対するよりも高い圧力を加えることで、前記基材シートを、前記意匠凹凸部の形状に追従するように変形させるとともに、前記充填材を変形させて前記微小凹凸部を前記充填材で埋めつつ前記造形物の前記表面を覆い、それにより前記充填材の表面を、平滑な面、又は前記微小凹凸部とは異なる凹凸状の面にすることと、
    　を備え、
    　前記硬化工程は、前記表面処理工程により前記造形物の前記表面を覆った前記充填材を硬化させて、前記充填材を前記造形物に一体にすることを備える
    　造形物の表面処理方法。
  2. 　隣接した状態で並設された第１圧力室及び第２圧力室を有する装置が用いられて前記造形物の前記表面を処理する方法であって、
    　造形物配置工程をさらに備え、前記造形物配置工程は、前記表面処理工程に先立ち、前記造形物を前記第１圧力室に配置することを備え、
    　前記表面処理工程では、前記基材シートの厚さ方向における一方の面に充填材を層状に配置してなる積層体を準備し、前記充填材が前記第１圧力室に面し、かつ前記基材シートが前記第２圧力室に面するように、前記第１圧力室及び前記第２圧力室の間に前記積層体を配置することで、前記充填材を前記造形物の前記表面に対し離間した状態で配置し、
    　前記表面処理工程では、さらに前記積層体を前記造形物の前記表面に沿わせた状態で、前記第２圧力室内の圧力が前記第１圧力室内の圧力よりも高くなるように、前記第１圧力室及び前記第２圧力室の間で差圧を発生させる請求項１に記載の造形物の表面処理方法。
  3. 　前記表面処理工程は、前記差圧の発生に先立ち、前記第１圧力室及び前記第２圧力室をともに減圧して真空状態にする処理を行うことを備える請求項２に記載の造形物の表面処理方法。
  4. 　前記造形物は製品の骨格部分を構成するものであり、
    　前記製品は、前記充填材を介して前記造形物に積層される表層部をさらに備え、
    　前記充填材として接着剤が用いられ、
    　前記硬化工程では、前記充填材が硬化されることで、前記基材シートが前記表層部として前記充填材を介して前記造形物に接着されて、前記基材シートが前記充填材とともに前記造形物に一体にされ、
    　前記表層部の表面が前記製品の意匠面とされる請求項１～３のいずれか１項に記載の造形物の表面処理方法。
  5. 　前記充填材としてホットメルト接着剤が用いられ、
    　前記基材シートとして、熱可塑性を有する材料により形成されたものが用いられ、
    　前記表面処理工程は、前記基材シート及び前記充填材を加熱することを備え、
    　前記硬化工程は、前記基材シート及び前記充填材を冷却することを備える請求項４に記載の造形物の表面処理方法。
  6. 　剥離工程をさらに備え、前記剥離工程は、前記硬化工程により硬化された前記充填材から前記基材シートを剥離することを備える請求項１～３のいずれか１項に記載の造形物の表面処理方法。
  7. 　前記基材シートとして、紫外線の透過性を有する基材シートが用いられ、
    　前記充填材として、前記紫外線の照射により硬化する充填材が用いられ、
    　前記硬化工程は、前記基材シートを通じて前記充填材に前記紫外線を照射することを備える請求項６に記載の造形物の表面処理方法。
PCT/JP2021/020555 2020-09-09 2021-05-28 造形物の表面処理方法 WO2022054350A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022547400A JPWO2022054350A1 (ja) 2020-09-09 2021-05-28

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020151450 2020-09-09
JP2020-151450 2020-09-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022054350A1 true WO2022054350A1 (ja) 2022-03-17

Family

ID=80631485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/020555 WO2022054350A1 (ja) 2020-09-09 2021-05-28 造形物の表面処理方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2022054350A1 (ja)
WO (1) WO2022054350A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04163126A (ja) * 1990-10-26 1992-06-08 Dainippon Printing Co Ltd 凹凸模様を有する化粧材の製造方法
JP2015196289A (ja) * 2014-03-31 2015-11-09 リンテック株式会社 積層成形品の製造方法
JP2018167511A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 バンドー化学株式会社 加飾成形品の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04163126A (ja) * 1990-10-26 1992-06-08 Dainippon Printing Co Ltd 凹凸模様を有する化粧材の製造方法
JP2015196289A (ja) * 2014-03-31 2015-11-09 リンテック株式会社 積層成形品の製造方法
JP2018167511A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 バンドー化学株式会社 加飾成形品の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022054350A1 (ja) 2022-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2886311B1 (en) Three-dimensional reuseable curing caul for use in curing integrated composite components and method of making the same
US20100156007A1 (en) Method of combining laser-engraving and in-mold decoration techniques to laser-engrave pattern on plastic product
US20130068376A1 (en) Method and apparatus for producing three-dimensional decoration piece made of thermoplastic synthetic resin
KR20180061599A (ko) 차량용 내장재 제조장치 및 방법
JP2007050645A (ja) 立体加飾品の製造方法
JP2006039450A (ja) 反射防止膜の形成方法、反射防止膜の形成装置、反射防止膜および光学部品
KR101294422B1 (ko) 데코레이션 시트를 이용한 표면 마감 처리 방법
WO2022054350A1 (ja) 造形物の表面処理方法
CN107031264A (zh) 图案制作方法
JP4031305B2 (ja) 微細凹凸模様を有するインサートシートの製造方法、及び微細凹凸模様を有するインサート成形品の製造方法
JP7121285B2 (ja) 加飾パネル製造方法
JP5984382B2 (ja) 転写用フィルムによる加飾方法及び転写用フィルム
JP6242677B2 (ja) 立体エンブレムの製造方法
WO2021024763A1 (ja) 加飾部材製造方法
CN102658707B (zh) 三维立体覆膜板及其生产方法
EP3427919B1 (en) Method and device of forming a three-dimensional object
JP2018176643A (ja) ２トーン加飾部品の製造方法
CN109591123B (zh) 木质装饰板及其制法以及使用它的嵌件成型品及其制法
TWI433738B (zh) Method of manufacturing decorative board for progressive stamping
JP5088860B2 (ja) 成形同時加飾用シート及びこれを用いた加飾成形品の製法
JP5915980B2 (ja) 意匠部材の製造方法
JPWO2022054350A5 (ja)
KR101643933B1 (ko) 수지계 시트의 코팅방법 및 이를 이용한 코팅장치
JP2006082463A (ja) 加飾フィルム、加飾フィルム成形品、複合積層体、反射鏡、加飾フィルム成形方法、及び、複合積層体製造方法
WO2002043946A1 (en) Method and apparatus for decorating products

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21866311

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022547400

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21866311

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1