JPH0224126A - 光学的造形法 - Google Patents
光学的造形法Info
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- JPH0224126A JPH0224126A JP63172688A JP17268888A JPH0224126A JP H0224126 A JPH0224126 A JP H0224126A JP 63172688 A JP63172688 A JP 63172688A JP 17268888 A JP17268888 A JP 17268888A JP H0224126 A JPH0224126 A JP H0224126A
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- 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
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- B29C41/003—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor characterised by the choice of material
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- 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
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
- B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
- B29C64/135—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
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- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は光硬化性樹脂に光束を照射して目的形状の硬化
体を製造する光学的造形法に関する。また、本発明はノ
ズルから流出された光硬化性樹脂に光を照射して該樹脂
を硬化させつつ積み重ねるようにして３次元模型を製造
する光学的造形法に関する。
体を製造する光学的造形法に関する。また、本発明はノ
ズルから流出された光硬化性樹脂に光を照射して該樹脂
を硬化させつつ積み重ねるようにして３次元模型を製造
する光学的造形法に関する。
［従来の技術］
光硬化性樹脂に光束を照射して、該照射部分を硬化させ
、この硬化部分を水平方向に連続させると共に、さらに
その上側に光硬化性樹脂を供給して同様にして硬化させ
ることにより上下方向にも硬化体を連続させ、これを繰
り返すことにより目的形状の硬化体を製造する光学的造
形法は特開昭６０−２４７５１５号、６２−３５９６６
号、６２−１０１４０８号などにより公知である。光束
を走査する代りにマスクを用いる方法も公知である。
、この硬化部分を水平方向に連続させると共に、さらに
その上側に光硬化性樹脂を供給して同様にして硬化させ
ることにより上下方向にも硬化体を連続させ、これを繰
り返すことにより目的形状の硬化体を製造する光学的造
形法は特開昭６０−２４７５１５号、６２−３５９６６
号、６２−１０１４０８号などにより公知である。光束
を走査する代りにマスクを用いる方法も公知である。
また、光硬化性樹脂をノズルの先端から流出させると共
に、流出された樹脂に光を照射して樹脂を硬化させ、か
つノズルを３次元模型の断面に沿って移動させ、硬化樹
脂を積み重ねることにより３次元模型を製造する方法も
近年開発されつつある。
に、流出された樹脂に光を照射して樹脂を硬化させ、か
つノズルを３次元模型の断面に沿って移動させ、硬化樹
脂を積み重ねることにより３次元模型を製造する方法も
近年開発されつつある。
［発明が解決しようとする課題］
光硬化性樹脂は硬化時に約５〜２０％もの収縮を伴うの
で、上記従来法により創生された立体には歪みや亀裂が
発生し易かった。また、この立体は、その寸法精度も劣
るものとなっていた。
で、上記従来法により創生された立体には歪みや亀裂が
発生し易かった。また、この立体は、その寸法精度も劣
るものとなっていた。
［課題を解決するための手段］
本発明の光学的造形法は光硬化性樹脂に、光を照射する
と発泡する光発泡性物質を含有させたことを特徴とする
。
と発泡する光発泡性物質を含有させたことを特徴とする
。
［作 用］
本発明では、光硬化性樹脂に、光発泡性物質を含有させ
たので、この光発泡性物質が光照射時に小気泡を発生し
て光硬化性樹脂の硬化部分に膨張力を付与する。そして
、この膨張力が、前記光硬化性樹脂の硬化時の収縮力を
相殺し、硬化体全体として収縮を防止し、歪や応力の発
生を防ぎ、亀裂等を防止する。
たので、この光発泡性物質が光照射時に小気泡を発生し
て光硬化性樹脂の硬化部分に膨張力を付与する。そして
、この膨張力が、前記光硬化性樹脂の硬化時の収縮力を
相殺し、硬化体全体として収縮を防止し、歪や応力の発
生を防ぎ、亀裂等を防止する。
［実施例］
第１図〜第４図は各々第１の発明を実施するための装置
の一例を示す断面図である。
の一例を示す断面図である。
第１図の装置においては、攪拌機１０を備えた容器１１
内には光発泡性物質を含有する光硬化性樹脂１２が収容
されている。容器１１の底面にはガラス等の透光板より
なる透光窓１３が設けられており、該透光窓１３に向け
て光束１４を照射するように、レンズを内蔵した光出射
部１５、光ファイバー１６、光出射部１５を水平面内の
Ｘ−Ｙ方向（Ｘ、Ｙは直交する２方向）に移動させるｘ
−ｙｇ勤装置１７、光源２０等よりなる光学系が設けら
れている。
内には光発泡性物質を含有する光硬化性樹脂１２が収容
されている。容器１１の底面にはガラス等の透光板より
なる透光窓１３が設けられており、該透光窓１３に向け
て光束１４を照射するように、レンズを内蔵した光出射
部１５、光ファイバー１６、光出射部１５を水平面内の
Ｘ−Ｙ方向（Ｘ、Ｙは直交する２方向）に移動させるｘ
−ｙｇ勤装置１７、光源２０等よりなる光学系が設けら
れている。
容器１１内にはベース２１が設置され、該ベース２１は
エレベータ２２により昇降可能とされている。これらＸ
−Ｙ移動装置１７、エレベータ２２はコンピュータ２３
により制御される。
エレベータ２２により昇降可能とされている。これらＸ
−Ｙ移動装置１７、エレベータ２２はコンピュータ２３
により制御される。
上記装置により硬化体を製造する場合、まずベース２１
を透光窓１３よりもわずか下方に位置させ、光束１４を
目的形状物の水平断面に倣って走査させる。この走査は
コンピュータ制御されたＸ−Ｙ移動装置１７により行な
われる。
を透光窓１３よりもわずか下方に位置させ、光束１４を
目的形状物の水平断面に倣って走査させる。この走査は
コンピュータ制御されたＸ−Ｙ移動装置１７により行な
われる。
目的形状物の一つの水平断面（この場合は底面又は上面
に相当する部分）のすべてに光を照射した後、ベース２
１をわずかに上昇させ、硬化物２４とベース２１との間
に光発泡性物質を含む未硬化の光硬化性樹脂を流入させ
た後、上記と同様の光照射を行う。この手順を繰り返す
ことにより、目的形状の硬化体が多層積層体として得ら
れる。
に相当する部分）のすべてに光を照射した後、ベース２
１をわずかに上昇させ、硬化物２４とベース２１との間
に光発泡性物質を含む未硬化の光硬化性樹脂を流入させ
た後、上記と同様の光照射を行う。この手順を繰り返す
ことにより、目的形状の硬化体が多層積層体として得ら
れる。
上記実施例は、透光窓を容器底面に設け、光を容器の下
方から照射するようにしているが、本発明においては容
器１１の側面に透光窓を設け、該容器１１の側面から光
を照射するようにしても良い。この場合、ベースは成形
過程において徐々に、側方に移動させれば良い。
方から照射するようにしているが、本発明においては容
器１１の側面に透光窓を設け、該容器１１の側面から光
を照射するようにしても良い。この場合、ベースは成形
過程において徐々に、側方に移動させれば良い。
上記実施例では、光ファイバーをＸ−Ｙ方向に移動させ
ることにより光を走査しているが、後述の第３図に示す
如く、光源からの光をミラーで反射させた後、レンズで
収束させて光硬化性樹脂に照射する光学系を採用しても
良い。この場合はミラーを回転させることにより光束を
走査できる。
ることにより光を走査しているが、後述の第３図に示す
如く、光源からの光をミラーで反射させた後、レンズで
収束させて光硬化性樹脂に照射する光学系を採用しても
良い。この場合はミラーを回転させることにより光束を
走査できる。
また、本発明を公知のマスク法に適用し、例えば第２図
に示す如く目的形状物の断面に相当するスリット２５を
有したマスク２６を用いても良い。符号２７は平行光束
を示す、第２図のその他の符号は第１図と同一部材を示
している。
に示す如く目的形状物の断面に相当するスリット２５を
有したマスク２６を用いても良い。符号２７は平行光束
を示す、第２図のその他の符号は第１図と同一部材を示
している。
第１図及び第２図に示す装置は、容器の下方から光を照
射するように構成されているが、本発明においては、容
器の上部開口から光を照射するようにしても良い、第３
図及び第４図に示す装置は容器上方から光を照射する形
式の装置である。
射するように構成されているが、本発明においては、容
器の上部開口から光を照射するようにしても良い、第３
図及び第４図に示す装置は容器上方から光を照射する形
式の装置である。
第３図の装置においては、光硬化性樹脂１２の液面１２
ａに向けて光束１４を照射するようにレンズ２８、ミラ
ー２９、ミラー回転駆動装置２９ａ、光源２０等よりな
る光学系が設けられている。容器１１内にはベース２１
が設置され、該ベース２１はエレベータ２２により昇降
可能とされている。これら駆動装置２９ａ１エレベータ
２２はコンピュータ２３により制御される。
ａに向けて光束１４を照射するようにレンズ２８、ミラ
ー２９、ミラー回転駆動装置２９ａ、光源２０等よりな
る光学系が設けられている。容器１１内にはベース２１
が設置され、該ベース２１はエレベータ２２により昇降
可能とされている。これら駆動装置２９ａ１エレベータ
２２はコンピュータ２３により制御される。
上記装置により硬化体を製造する場合、まずベース２１
上の基板２１ａを液面１２ａよりもわずか下方に位置さ
せ、光束１４を目的形状物の水平断面に倣って走査させ
る。この走査はコンピュータ制御されたミラー２９０回
転により行われる。
上の基板２１ａを液面１２ａよりもわずか下方に位置さ
せ、光束１４を目的形状物の水平断面に倣って走査させ
る。この走査はコンピュータ制御されたミラー２９０回
転により行われる。
目的形状物の一つの水平断面（この場合は底面に相当す
る部分）のすべてに光を照射した後、ベース２１をわず
かに下降させ、硬化物２４の上に光発電性物質を含む未
硬化の光硬化性樹脂を流入させた後、上記と同様の光照
射を行う。この手順を繰り返すことにより、目的形状の
硬化体が得られる。
る部分）のすべてに光を照射した後、ベース２１をわず
かに下降させ、硬化物２４の上に光発電性物質を含む未
硬化の光硬化性樹脂を流入させた後、上記と同様の光照
射を行う。この手順を繰り返すことにより、目的形状の
硬化体が得られる。
上記実施例では、ベース２１を徐々に下降させているが
、逆に硬化性樹脂を注ぎ足すことにより、液面１２ａを
徐々に上昇させても良い。
、逆に硬化性樹脂を注ぎ足すことにより、液面１２ａを
徐々に上昇させても良い。
第４図に示す装置は、目的形状物の断面に相当するスリ
ット２５を有したマスク２６を用いたものである。符号
２フは平行光束を示す、第４図のその他の符号は第３図
と同一部材を示している。
ット２５を有したマスク２６を用いたものである。符号
２フは平行光束を示す、第４図のその他の符号は第３図
と同一部材を示している。
第５図は第２の本発明方法を説明する斜視図である。符
号３０，３１はそれぞれ未硬化の光硬化性樹脂及び光発
電性物質を貯蔵する貯槽であり、定量フィーダ３２．３
３を介して混合槽へ光硬化性樹脂及び光発電性物質を供
給可能としている。
号３０，３１はそれぞれ未硬化の光硬化性樹脂及び光発
電性物質を貯蔵する貯槽であり、定量フィーダ３２．３
３を介して混合槽へ光硬化性樹脂及び光発電性物質を供
給可能としている。
この混合槽３４は攪拌機３５を備えている。該混合槽３
４は配管３６及びポンプ３７を介してノズル３８に接続
されており、光発泡性物質含有光硬化性樹脂が該ノズル
３８へ供給可能とされている。該ノズル３８はロボット
装置３９のロボットアーム４０の先端に取り付けられて
おり、Ｘ１Ｙ、Ｚ方向にそれぞれ８動自在とされている
。なお、Ｘ、Ｙ％Ｚは直交する３次元座標軸を示してい
る。
４は配管３６及びポンプ３７を介してノズル３８に接続
されており、光発泡性物質含有光硬化性樹脂が該ノズル
３８へ供給可能とされている。該ノズル３８はロボット
装置３９のロボットアーム４０の先端に取り付けられて
おり、Ｘ１Ｙ、Ｚ方向にそれぞれ８動自在とされている
。なお、Ｘ、Ｙ％Ｚは直交する３次元座標軸を示してい
る。
符号４１は光源であり、光ファイバー４２を介してノズ
ル３８に接続され、該ノズル３Ｂの先端から流出される
光硬化性樹脂に光を照射可能としている。符号４３は定
量フィーダ３２，３３、ポンプ３７、ロボット装置３９
及び光源４１を制御するコンピュータである。
ル３８に接続され、該ノズル３Ｂの先端から流出される
光硬化性樹脂に光を照射可能としている。符号４３は定
量フィーダ３２，３３、ポンプ３７、ロボット装置３９
及び光源４１を制御するコンピュータである。
このように構成された装置を用いた３次元模型の製造方
法について次に説明する。
法について次に説明する。
まず、コンピュータ４３に製造しようとする３次元模型
４４の水平断面データを入力しておく。
４４の水平断面データを入力しておく。
水平断面データとは、３次元模型４４を所要の高さ方向
（Ｚ方向）の厚みごとにいわゆる輪切りを行うように水
平方向に沿ってとった断面における形状である。第１図
の３次元模型４４は自動車のモデルであり、その車体の
ルーフ近傍付近における所要の厚さをもった断面４５の
形状が一つの水平断面データとなる。この自動車モデル
としての３次元模型４４は、多数の薄い肉厚の断面の積
み重ね体として形成され、全ての断面の形状がコンピュ
ータ４３に入力される。
（Ｚ方向）の厚みごとにいわゆる輪切りを行うように水
平方向に沿ってとった断面における形状である。第１図
の３次元模型４４は自動車のモデルであり、その車体の
ルーフ近傍付近における所要の厚さをもった断面４５の
形状が一つの水平断面データとなる。この自動車モデル
としての３次元模型４４は、多数の薄い肉厚の断面の積
み重ね体として形成され、全ての断面の形状がコンピュ
ータ４３に入力される。
コンピュータ４３に入力された水平断面データに基いて
、コンピュータ４３はポンプ３フ及びロボット装置３９
の制御を行う。（なお、定量フィーダ３２．３３は常に
設定された割合で混合槽３４へ材料を併給するように制
御される。）第５図の実施例では、成形用基板４６の上
にまずタイヤ４７の最低部が形成され、順次その上にタ
イヤ４７の中央部から上部並びに車体４８の底部が形成
され、順次上方の部分が積み重ねられる。
、コンピュータ４３はポンプ３フ及びロボット装置３９
の制御を行う。（なお、定量フィーダ３２．３３は常に
設定された割合で混合槽３４へ材料を併給するように制
御される。）第５図の実施例では、成形用基板４６の上
にまずタイヤ４７の最低部が形成され、順次その上にタ
イヤ４７の中央部から上部並びに車体４８の底部が形成
され、順次上方の部分が積み重ねられる。
符号４５で示す閉じたループ形状の断面を形成する場合
、ノズル３８はループ状の軌跡を描くように８勤される
。
、ノズル３８はループ状の軌跡を描くように８勤される
。
ノズル３８から流出した樹脂にはノズル３８の先端の投
光部から光が照射される。これにより、流出した樹脂は
直ち−に硬化を開始し、既に積層されかつ所要の硬度に
まで硬化している模型４４の断面４５上に積み重ねられ
る。
光部から光が照射される。これにより、流出した樹脂は
直ち−に硬化を開始し、既に積層されかつ所要の硬度に
まで硬化している模型４４の断面４５上に積み重ねられ
る。
本発明において、前記光硬化性樹脂としては、光照射に
より硬化する種々の物質を用いることができ、例えば変
性ポリウレタンメタクリレート、オリゴエステルアクリ
レート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート
、感光性ポリイミド、アミノアルキドを挙げることがで
きる。
より硬化する種々の物質を用いることができ、例えば変
性ポリウレタンメタクリレート、オリゴエステルアクリ
レート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート
、感光性ポリイミド、アミノアルキドを挙げることがで
きる。
前記光としては、使用する光硬化性樹脂に応じ、可視光
、紫外光等積々の光を用いることができる。照光は通常
の光としてもよいが、レーザ光とすることにより、エネ
ルギーレベルを高めて造形時間を短縮し、良好な集光性
を利用して造形精度を向上させ得るという利点を得るこ
とができる。
、紫外光等積々の光を用いることができる。照光は通常
の光としてもよいが、レーザ光とすることにより、エネ
ルギーレベルを高めて造形時間を短縮し、良好な集光性
を利用して造形精度を向上させ得るという利点を得るこ
とができる。
光発泡性物質としては、光の照射により発泡して小気泡
を発生するものであれば良く、特に制限はないが、例え
ば、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、飽和ポリエステル
等の光発泡性液体が好適である。これらの光発泡性物質
は２種以上併用して用いても良い。
を発生するものであれば良く、特に制限はないが、例え
ば、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、飽和ポリエステル
等の光発泡性液体が好適である。これらの光発泡性物質
は２種以上併用して用いても良い。
このような光発泡性物質は、これを光硬化性樹脂に混合
することにより、光硬化性樹脂の硬化時の収縮を、該光
発泡性物質から発生する小気泡による膨張力により相殺
する作用を奏する。勿論、光発泡性物質は、増量剤とし
ての作用も有し、光硬化性樹脂の使用量を低減させるも
のであるから、それらが安価であるときには、材料コス
トの低減が図れる。
することにより、光硬化性樹脂の硬化時の収縮を、該光
発泡性物質から発生する小気泡による膨張力により相殺
する作用を奏する。勿論、光発泡性物質は、増量剤とし
ての作用も有し、光硬化性樹脂の使用量を低減させるも
のであるから、それらが安価であるときには、材料コス
トの低減が図れる。
光発泡性物質の混合割合は、光硬化性樹脂の硬化時の収
縮力を相殺し、これを殆どゼロに等しくすることができ
るような膨張力を発泡により発生させるような量とする
のが好ましく、用いる光硬化性樹脂や光発泡性物質の種
類や硬化条件等によっても異なるが、通常の場合、光硬
化性樹脂１００！ｉ量部に対し例えば１〜３０ｆｉ量部
の割合とりわけ１〜１０！！量部の割合で添加するのが
好適である。
縮力を相殺し、これを殆どゼロに等しくすることができ
るような膨張力を発泡により発生させるような量とする
のが好ましく、用いる光硬化性樹脂や光発泡性物質の種
類や硬化条件等によっても異なるが、通常の場合、光硬
化性樹脂１００！ｉ量部に対し例えば１〜３０ｆｉ量部
の割合とりわけ１〜１０！！量部の割合で添加するのが
好適である。
なお、本発明においては、光発泡性物質を用いることに
より、−ａには気泡により白濁した立体が製造される。
より、−ａには気泡により白濁した立体が製造される。
［発明の効果］
以上の通り、本発明によれば硬化収縮が低減ないし相殺
され、歪や亀裂が防止され、寸法精度、形状精度の良好
な立体を製造することができる。
され、歪や亀裂が防止され、寸法精度、形状精度の良好
な立体を製造することができる。
第１図、第２図、第３図及び第４図は各々本発明の第１
の発明に係る方法を実３ｆｌｉするための装置の断面図
、第５図は第２の発明に係る方法を実施するための装置
の斜視図である。 ２・・・光硬化性樹脂、 ６・・・光ファイパー ト・・ベース、 ４・・・混合イａ、 １４・・・光束、 ２０・・・光源、 ２２・・・エレベータ、 ３８・・・ノズル。
の発明に係る方法を実３ｆｌｉするための装置の断面図
、第５図は第２の発明に係る方法を実施するための装置
の斜視図である。 ２・・・光硬化性樹脂、 ６・・・光ファイパー ト・・ベース、 ４・・・混合イａ、 １４・・・光束、 ２０・・・光源、 ２２・・・エレベータ、 ３８・・・ノズル。
Claims (2)
- （１）光硬化性樹脂に光を照射し、該光の照射された部
分を硬化させると共に硬化物を積み重ねる工程を有する
光学的造形法において、 該光硬化性樹脂に光発泡性物質を含有させたことを特徴
とする光学的造形法。 - （２）光硬化性樹脂をノズルの先端から流出させると共
に、流出された該樹脂に光を照射して樹脂を硬化させ、
かつ該ノズルを３次元模型の断面に沿って移動させ、硬
化樹脂を積み重ねることにより３次元模型を製造する方
法において、 光発泡性物質を含有した光硬化性樹脂を用いることを特
徴とする光学的造形法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172688A JPH0224126A (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 光学的造形法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172688A JPH0224126A (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 光学的造形法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0224126A true JPH0224126A (ja) | 1990-01-26 |
Family
ID=15946515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63172688A Pending JPH0224126A (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 光学的造形法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0224126A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02116537A (ja) * | 1988-10-26 | 1990-05-01 | Matsushita Electric Works Ltd | 光硬化性樹脂および三次元形状の形成方法 |
| JPH0341126A (ja) * | 1989-04-21 | 1991-02-21 | E I Du Pont De Nemours & Co | 三次元物体を造形する方法 |
| EP1184156A1 (fr) * | 2000-09-01 | 2002-03-06 | Optoform Sarl Procedes de Prototypage Rapide | Composition de mousse photopolymérisable, procédé d'obtention de pieces tridimensionnelles par prototypage rapide, dispositif de mise en oeuvre, piece obtenue et utilisation |
| CN112622265A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-04-09 | 陇东学院 | 基于sla快速成型构件的力学性能调控的制造方法 |
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1988
- 1988-07-13 JP JP63172688A patent/JPH0224126A/ja active Pending
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