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JPH11314276A - Device and method for forming three-dimensional object - Google Patents

Device and method for forming three-dimensional object

Info

Publication number
JPH11314276A
JPH11314276A JP11075627A JP7562799A JPH11314276A JP H11314276 A JPH11314276 A JP H11314276A JP 11075627 A JP11075627 A JP 11075627A JP 7562799 A JP7562799 A JP 7562799A JP H11314276 A JPH11314276 A JP H11314276A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
layers
dimensional object
thin
forming
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
Application number
JP11075627A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
W Hull Charles
チャールズ、ダブリュ、ハル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3D Systems Inc
Original Assignee
3D Systems Inc
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 3D Systems Inc filed Critical 3D Systems Inc
Priority to JP11075627A priority Critical patent/JPH11314276A/en
Publication of JPH11314276A publication Critical patent/JPH11314276A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To rapidly and economically perform molding of a complex and elaborate shape in formation of a three-dimensional object. SOLUTION: The surface layer of a fluid medium 22 cured by a curing means is selectively cured in order to form a three-dimensional object 30 of a plurality of superposed and cured thin layers 30a, 30b, 30c. Coating of desired thickness is formed on the previously cured thin layer and the curing means 26 is selectively applied to height of the working face 23 of the fluid medium 22 and thereby a cured thin layer fitted to the previously cured thin layer is formed. The three- dimensional object 30 is formed of a plurality of fitted thin layers by repeating this formation and application in a plurality of times. In the forming process, coating of excess thickness is formed on at least a part of one thin layer and thereafter the excess thickness is decreased to desired thickness.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は硬化し得る流体媒質
から三次元の物体を形成する方法と装置、特に高精度の
三次元物体を光造形法により正確に形成する三次元物体
の形成方法および装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for forming a three-dimensional object from a curable fluid medium, and more particularly to a method for forming a three-dimensional object with high precision by stereolithography and a method for forming the three-dimensional object. It concerns the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラスチックからなる部品等を製造する
場合、まず部品を設計した後、苦労してこの部品の原型
を作るのが普通である。これにはかなりの時間、労力お
よび費用がかかる。その後、この設計を検討し、設計が
最適になるまで、この手間のかかる過程を何回も繰返す
場合が多い。設計が最適になった後に、次の工程として
生産に入る。大抵の生産では、プラスチック部品は射出
成形される。設計の時間および型のコストが非常に高い
から、射出プラスチック部品は大量生産した場合にしか
実用的にならないのが普通である。プラスチック部品を
製造するために、直接的な機械加工、真空成形および直
接成形のような他の方法を利用することもできる。しか
し、これらの方法は、短期間に生産したい場合にだけコ
スト効果があるのが普通であり、製造された部品は射出
成形部品よりも品質が劣る。
2. Description of the Related Art In the case of manufacturing a part made of plastic, it is common practice to design a part first and then to make a prototype of this part with difficulty. This requires considerable time, effort and expense. The design is then considered, and this tedious process is often repeated many times until the design is optimal. After the design is optimized, it enters production as the next step. In most productions, plastic parts are injection molded. Due to the very high design time and cost of the mold, injection plastic parts are usually only practical in large quantities. Other methods, such as direct machining, vacuum forming and direct forming, can also be used to produce plastic parts. However, these methods are usually cost-effective only if they want to be produced in a short period of time, and the parts produced are of lower quality than injection molded parts.

【0003】最近、流体媒質の中で三次元の物体を作成
する非常に良い方法が開発された。流体媒質の三次元の
容積内で選択的に焦点を結ぶ放射ビームにより、流体媒
質が選択的に硬化させられる。このような三次元の物体
を形成する装置の典型が米国特許第2,775,785 号、第4,
041,476 号、同第4,078,229 号、同第4,238,840 号、同
第4,288,861 号、特開昭56−144478号公報に記載されて
いる。
Recently, very good methods have been developed for creating three-dimensional objects in a fluid medium. The radiation medium that is selectively focused within the three-dimensional volume of the fluid medium selectively cures the fluid medium. A typical example of an apparatus for forming such a three-dimensional object is disclosed in U.S. Pat.
Nos. 4,041,476, 4,078,229, 4,238,840, 4,288,861 and JP-A-56-144478.

【0004】また、作成する三次元物体の多数の断面を
表すデータに応答して硬化用照射を発生させ、その硬化
用照射への露出により硬化し得る流体媒質の層を硬化用
照射に順次露出することにより流体媒質を硬化させて断
面層を順次形成し、これにより複数の順次接着された断
面層から三次元物体を形成する方法が、小玉秀男「3次
元情報の表示法としての立体形状自動作成法」(電子通
信学会論文誌、VOL. J64-C No.4,1981年4月)、および
Alan J. Herbert, Solid Object Generation,Journal o
f Applied Photographic Engineering, VOL 8. No. 4,
August 1982に記載されている。
Further, curing irradiation is generated in response to data representing a large number of cross sections of a three-dimensional object to be created, and a layer of a fluid medium which can be cured by exposure to the curing irradiation is sequentially exposed to the curing irradiation. The method of forming a three-dimensional object from a plurality of sequentially adhered cross-sectional layers by curing a fluid medium by sequentially curing a fluid medium is described in Hideo Kodama, “Automatic three-dimensional shape as a method of displaying three-dimensional information. Creation Method ”(Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, VOL. J64-C No. 4, April 1981), and
Alan J. Herbert, Solid Object Generation, Journal o
f Applied Photographic Engineering, VOL 8. No. 4,
August 1982.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような三
次元成形装置は、分解能および露出制御の点で多くの問
題がある。放射ビームの焦点が流体媒質の中に一層深く
移動するときに放射強度が低下すること、集束されたス
ポットの像を形成する分解能が低下することにより、当
然ながら複雑な制御状態が生ずる。吸収、拡散、分散な
らびに解析のいずれの方法も、経済的にかつ信頼性をも
って、流体媒質の中の深い所で加工することを難しくす
る。そのため、極めて薄い層の形成が困難であるととも
に、自動的な積層もまた困難であった。
However, such a three-dimensional molding apparatus has many problems in terms of resolution and exposure control. The reduced control of the radiation intensity as the focal point of the radiation beam travels deeper into the fluid medium and the reduced resolution of the image of the focused spot naturally creates complex control situations. Both absorption, diffusion, dispersion and analysis methods make it difficult to machine deep in a fluid medium economically and reliably. Therefore, it is difficult to form an extremely thin layer, and it is also difficult to automatically laminate the layers.

【0006】しかし、設計段階から型形成段階へ、そし
て最終的な生産へ速やかにかつ信頼性をもって移ること
ができるようにすること、特に、この様なプラスチック
部品に対する計算機による設計から事実上即座に型形成
に直接的に移ること、ならびに経済的にかつ自動的に強
固に大量生産する設備に対する長い間の要望が、その設
計および製造の分野に依然としてある。
However, to be able to move quickly and reliably from the design stage to the mold forming stage and back to final production, in particular from the computerized design of such plastic parts virtually instantaneously. There is still a long-felt need in the field of design and manufacture to move directly to mold formation, as well as to robustly mass-produce equipment economically and automatically.

【0007】従って、三次元のプラスチックの物体等の
開発および製造に携わる者は、従来の三次元製造装置の
複雑な焦点合せ、整合および露出の問題を避けながら、
設計段階から原型段階へ、そして製造へと速やかに移さ
れるようにする、さらに敏速で、信頼性があって経済的
で自動的な手段を一層改良するのが望ましいことを知っ
ている。この発明は、これら全ての要望に十分応えるも
のである。
[0007] Thus, those involved in the development and manufacture of three-dimensional plastic objects, etc., need to avoid the complex focusing, alignment and exposure problems of conventional three-dimensional manufacturing equipment.
We know that it would be desirable to further improve a more agile, reliable, economical and automatic means of moving quickly from the design stage to the prototype stage and back to manufacturing. The present invention satisfies all of these needs.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段および作用】本発明による
三次元物体の作成方法は、重畳された硬化された複数の
薄層から三次元物体を形成するために、硬化手段により
硬化可能な流体媒質の表面層を選択的に硬化させること
により、該物体を作成する方法であって、先に硬化され
た薄層の上に所望の厚さのコーティングを形成し、前記
流体媒質の作業面の高さに前記硬化手段を選択的に適用
して、該先に硬化された薄層に付着した硬化薄層を形成
し、前記形成工程および前記適用工程を複数回繰り返し
て、複数の付着した薄層から前記三次元物体を形成する
各工程からなり、前記形成工程が、一つの薄層の少なく
とも一部の上に過剰の厚さのコーティングを形成し、そ
の後該過剰の厚さを前記所望の厚さに減少させる工程を
含むことを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A method for producing a three-dimensional object according to the present invention is directed to a fluid medium curable by curing means for forming a three-dimensional object from a plurality of superposed cured thin layers. Selectively curing the surface layer of the fluid medium, wherein a coating of a desired thickness is formed on the previously cured thin layer, and the height of the working surface of the fluid medium is increased. Then, the curing means is selectively applied to form a cured thin layer attached to the previously cured thin layer, and the forming step and the applying step are repeated a plurality of times to form a plurality of attached thin layers. Forming the three-dimensional object from at least one thin layer, wherein the forming step forms an excess thickness coating on at least a portion of one thin layer, and then reduces the excess thickness to the desired thickness. Characterized by including a step of reducing Is shall.

【0009】また本発明による三次元物体の作成装置
は、重畳された硬化された複数の薄層から三次元物体を
形成するために、硬化手段により硬化可能な流体媒質の
表面層を選択的に硬化させることにより、該物体を作成
する装置であって、最初に硬化された薄層の上に所望の
厚さのコーティングを形成する手段、前記流体媒質の作
業面の高さに前記硬化手段を選択的に適用して、前記先
に硬化された薄層に付着した硬化薄層を形成する手段、
および前記形成手段および前記適用手段の操作を複数回
繰り返して、複数の付着した薄層を形成することにより
前記三次元物体を形成する手段からなり、前記形成手段
が、薄層の少なくとも一部の上に過剰な厚さのコーティ
ングを形成し、その後該過剰の厚さを前記所望の厚さに
減少させる手段を含むことを特徴とするものである。
Further, the apparatus for producing a three-dimensional object according to the present invention selectively forms a surface layer of a fluid medium curable by a curing means in order to form a three-dimensional object from a plurality of superposed cured thin layers. An apparatus for producing said object by curing, said means for forming a coating of a desired thickness on said first cured thin layer, said curing means at the working surface of said fluid medium. Means for selectively applying to form a cured lamina attached to said previously cured lamina;
And forming the three-dimensional object by repeating the operations of the forming means and the applying means a plurality of times to form a plurality of attached thin layers, wherein the forming means comprises at least a portion of the thin layer. Forming an excess thickness coating thereon and thereafter reducing the excess thickness to the desired thickness.

【0010】さらに、本発明による装置は、三次元物体
を設計し、直接的に作成する装置であって、該三次元物
体を設計し、図で表示する手段と、該三次元物体の薄い
断面を定義する図形像出力を発生する手段と、反応性流
体媒質の薄い最初の層を自動的に提供し、該反応性流体
媒質の最初の層を作業面に位置させる手段と、該最初の
層を、前記図形像出力に応答して発せられる硬化用放射
線に自動的に露出し、それによって、該図形像出力に対
応する、反応した媒質の薄い断面を形成する手段と、反
応性媒質の複数の薄い層を自動的に提供し、複数の層か
ら前記三次元物体を自動的に作成できるように、各層を
続けて露出する間に各層が直前の層に付着して複数の層
を続けて自動的に形成する手段と、前記物体の異なる面
を、前記複数の層を続けて提供している最中に硬化用放
射線に露出する手段とからなることを特徴とするもので
ある。
Further, the apparatus according to the present invention is an apparatus for designing and directly creating a three-dimensional object, comprising means for designing and displaying the three-dimensional object and a thin section of the three-dimensional object. Means for generating a graphical image output defining the first layer; means for automatically providing a thin first layer of the reactive fluid medium; and positioning the first layer of the reactive fluid medium on the work surface; and Automatically exposing to curing radiation emitted in response to said graphical image output, thereby forming a thin cross-section of the reacted medium corresponding to said graphical image output; and a plurality of reactive media. In order to automatically provide a thin layer of a plurality of layers and to automatically create the three-dimensional object from a plurality of layers, each layer adheres to a previous layer while successively exposing each layer, and successive layers are formed. Means for automatically forming, and different faces of the object, the plurality of layers And it is characterized in that and means for exposing the curing radiation while offering continuously.

【0011】また、本発明による方法は、三次元物体を
設計し、直接的に作成する方法であって、前記三次元物
体を設計し、図に表示し、コンピュータにより設計され
た該三次元物体の薄い断面を定義する図形像出力データ
を作成し、反応性流体媒質の薄い最初の層を作業面に提
供し、該最初の層を、前記図形像出力データに応答して
発生する硬化用放射線に露出し、それによって、該図形
像出力データに対応する、反応した媒質の薄い断面を形
成し、反応性媒質の複数の薄い層を提供し、複数の層か
ら前記三次元物体の自動作成を可能にするように次々の
層を露出する間に、直前の層に付着する反応した媒質の
複数の層を続けて形成し、前記物体の異なる面を、前記
複数の層を続けて提供する最中に硬化用放射線に露出す
る各工程からなることを特徴とするものである。
A method according to the present invention is a method for designing and directly creating a three-dimensional object, wherein the three-dimensional object is designed, displayed on a diagram, and designed by a computer. Generating graphical image output data defining a thin cross-section of the reactive fluid medium, providing a thin first layer of a reactive fluid medium to a work surface, and curing the first layer with curing radiation generated in response to the graphical image output data. Forming a thin section of the reacted medium corresponding to the graphic image output data, providing a plurality of thin layers of the reactive medium, and automatically creating the three-dimensional object from the plurality of layers. While exposing successive layers to allow, successive layers of reacted medium attached to the immediately preceding layer are formed in succession, providing different faces of the object in succession of the plurality of layers. Consists of each step exposed to curing radiation during And it is characterized in and.

【0012】この発明は適当な相乗的なエネルギーに応
答して、その物理的な状態を変えることができる流体媒
質の表面に、この物体の一つずつ隣接した断面積層板を
形成することにより、三次元の物体を作成する新規で改
良された装置を提供する。一つずつ積層される層は、そ
れらが形成されたときに自動的に強固に一体化され、所
望の三次元の物体を形成する。
[0012] The present invention provides a method of forming a cross-section laminate of adjacent objects one by one on a surface of a fluid medium capable of changing its physical state in response to appropriate synergistic energy. A new and improved apparatus for creating three-dimensional objects is provided. The layers that are stacked one by one are automatically tightly integrated when they are formed, forming the desired three-dimensional object.

【0013】例えば、好ましいと考えられる実施例で
は、この発明は計算機によって発生されたグラフィック
の考えをリトグラフィーと組合せて活用する。すなわ
ち、リトグラフィー(造形)技術を三次元の物体の製造
に応用し、計算機の命令から直接的に三次元の物体を製
造するには、計算機に支援された設計(CAD)および
計算機に支援された製造(CAM)を同時に実行する。
この発明は製品開発の設計段階で雛形および型を形成す
るため、または製造装置として、または純粋な芸術的な
物体の形成のために用いることができる。
For example, in a preferred embodiment, the present invention utilizes computer generated graphic ideas in combination with lithography. That is, in order to apply lithography technology to the production of three-dimensional objects and to produce three-dimensional objects directly from computer instructions, computer-aided design (CAD) and computer-aided (CAM) at the same time.
The invention can be used to form templates and molds during the design phase of product development, or as a manufacturing device, or for the formation of pure artistic objects.

【0014】ここで「立体造形」とは、硬化し得る材
料、例えば紫外線で硬化し得る材料の薄い層を互いに上
下に「プリント」することにより、物体を作る方法およ
び装置である。UV(紫外線)で硬化し得る液体の面ま
たは層を照らすプログラムされたUV光の可動スポット
・ビームを使って、液体の表面に物体の固体断面を形成
する。その後、物体をプログラムされた形で、一層の厚
さだけ液体の表面から遠ざけ、その後、次の断面を形成
し、その直前の層に接着して物体の部分をを構成する。
物体全体が形成されるまで、この工程を続ける。
"Three-dimensional modeling" as used herein is a method and apparatus for making objects by "printing" thin layers of a curable material, for example, a material that can be cured by ultraviolet light, one above the other. A solid cross section of an object is formed on the surface of the liquid using a moving spot beam of programmed UV light that illuminates a surface or layer of the liquid that can be cured by UV (ultraviolet). Thereafter, the object is moved away from the surface of the liquid in a programmed manner by one thickness, after which the next cross-section is formed and adhered to the layer immediately before it to form part of the object.
This process is continued until the entire object is formed.

【0015】この発明の方法により、ほぼあらゆる形の
物体を作ることができる。複雑な形は、計算機を使うこ
とによって作ることが一層容易になる。
With the method according to the invention, objects of almost any shape can be produced. Complex shapes are easier to make by using a computer.

【0016】勿論、硬化し得る流体媒質を硬化させるた
めの照射は、粒子の照射(電子ビーム等)、マスクを介
して材料を吹付けること、またはインク・ジェットによ
る化学反応、または紫外線以外の放射のように、硬化し
得る流体媒質に対する他の種類の好適な相乗的な(照射
と材料との相互作用により硬化するような)エネルギー
であれば、どのようなものの照射でもよい。
Of course, the radiation for curing the curable fluid medium may be irradiation of particles (such as an electron beam), spraying the material through a mask, or chemical reaction by ink jet, or radiation other than ultraviolet light. Irradiation may be of any other type of suitable, synergistic energy (such as curing by interaction of the radiation with the material) to the curable fluid medium, such as.

【0017】本発明の実施に際しては、所定のエネルギ
ーに応答して硬化し得る流体媒質を最初に任意の適当な
容器の中に収容して、その流体媒質に断面層を一層ずつ
作成することのできるような所定の作業面を規定する。
その後、紫外線のスポット等のような適当な種類の相乗
的なエネルギーをグラフィック・パターンとして流体媒
質のその特定された作業面に適用し、この面に薄い固体
の層を形成する。各層が作ろうとする三次元の物体の隣
接する断面を表す隣接した多数の層を、それらが形成さ
れたときに、互いに重畳することが自動的に行なわれ
て、層を一体化し、所望の三次元の物体を形成する。こ
こで流体媒質が硬化し、固体材料が作業面で薄い積層板
として形成されるとき、最初の積層板が固定されている
適当な台を任意の適当な作動装置により、典型的には全
てマイクロコンピュータ等の制御の下に、プログラムさ
れた形で作業面から遠ざける。このようにして、最初に
作業面に形成された固体材料がこの面から遠ざけられ、
新しい液体が作業面の位置に流れ込む。この新しい液体
の一部分がプログラムされたUV光スポットによって固
体材料に変換されて新しい積層板(層)を形成し、この
新しい層がそれに隣接する材料、すなわち、直前に形成
された層に接着によって接合される。三次元の物体全体
が形成されるまで、この工程が続けられる。その後、形
成された物体を容器から取り出し、最初の物体と同一の
別の物体、または計算機によって創造された全く新しい
物体を作ることができる。
In practicing the present invention, a fluid medium that can be cured in response to a predetermined energy is first contained in any suitable container, and a layer of a cross section is formed in the fluid medium. Define a defined work surface that can be used.
Thereafter, an appropriate type of synergistic energy, such as a spot of ultraviolet light, is applied as a graphic pattern to the identified working surface of the fluid medium to form a thin solid layer on this surface. Each layer automatically represents a number of adjacent layers that represent adjacent cross-sections of the three-dimensional object to be made, as they are formed, and are automatically overlapped with one another to integrate the layers and to achieve the desired tertiary order. Form the original object. Here, when the fluid medium is cured and the solid material is formed as a thin laminate on the work surface, the appropriate platform to which the first laminate is secured is typically mounted by any suitable actuator, typically all micro Move away from the work surface in a programmed manner under the control of a computer or the like. In this way, the solid material initially formed on the working surface is moved away from this surface,
New liquid flows into the work surface. A portion of this new liquid is converted to a solid material by the programmed UV light spot to form a new laminate (layer), which is bonded to the adjacent material, ie, the previously formed layer, by adhesion. Is done. This process continues until the entire three-dimensional object is formed. The formed object can then be removed from the container and another object identical to the original object, or an entirely new object created by a computer, created.

【0018】この発明の立体造形方法および装置は、プ
ラスチックの物体を作成するために現在使われている方
法に比べて、多くの利点がある。すなわちこの発明の方
法は、設計したり図面を作成したり、加工のための図面
および工具を作る必要がない。設計者は直接的に計算機
および立体造形装置において作業することができ、計算
機の出力スクリーンに図形で表示された設計に満足した
とき、直接的に検査するために部品を製造することがで
きる。設計を修正しなければならない場合、これは計算
機を通じて容易に行なうことができ、その後、設計変更
が正しかったことを確かめるために、もう1つの部品を
作ることができる。設計において相互作用する設計パラ
メータをもつ幾つかの部品が必要になる場合、部品の全
ての設計を迅速に変更して再び作成し、その組立体全体
を、必要があれば繰返し作って検査することができるの
で、この発明の方法はさらに有用である。
The stereolithographic method and apparatus of the present invention have many advantages over currently used methods for making plastic objects. That is, the method of the present invention does not need to design, create drawings, or create drawings and tools for machining. Designers can work directly on computers and 3D modeling equipment, and when satisfied with the design graphically displayed on the computer's output screen, can produce parts for direct inspection. If the design has to be modified, this can easily be done through the calculator, and then another part can be made to make sure that the design change was correct. If a design requires several parts with interacting design parameters, the entire design of the part must be quickly changed and recreated, and the entire assembly repeatedly inspected, if necessary. Therefore, the method of the present invention is more useful.

【0019】設計が完了した後、部品の製造を直ちに開
始することができるので、設計と製造の間の何週間も何
ヶ月もの所要期間が避けられる。最終的な生産速度およ
び部品のコストは、短期の生産の現在の射出成形のコス
トと同様にすべきであり、射出成形の場合より労働のコ
ストは一層低くなる。射出成形は、多数の同一の部品を
必要とするときだけ経済的である。工具の必要がなく、
生産の設定時間がごく短いことから、立体造形は短期の
生産に有用である。同様に、この方法を用いると、設計
の変更および注文部品の製造が容易になる。部品を製造
するのが容易であるため、この立体造形により、現在金
属または他の材料の部品が使われている多くの箇所に、
プラスチックの部品を使うことができるようになる。さ
らに、高価な金属品またはその他の材料の製品を作るこ
とを決定する前に、プラスチックのモデルを素早くかつ
経済的に作ることができる。
After the design is complete, the production of the part can begin immediately, avoiding the weeks and months required between design and production. The final production speed and cost of parts should be similar to the cost of current injection molding for short-term production, with lower labor costs than with injection molding. Injection molding is economical only when a large number of identical parts are required. No tools needed,
Since the set-up time for production is very short, three-dimensional modeling is useful for short-term production. Similarly, this method facilitates design changes and the manufacture of custom parts. Due to the ease with which parts can be manufactured, this 3D modeling allows many parts where metal or other material parts are currently used,
You will be able to use plastic parts. In addition, plastic models can be made quickly and economically before deciding to make an expensive metal or other material product.

【0020】従って、この発明の立体造形方法および装
置は三次元のプラスチックの部品等を速やかに、確実
に、正確にかつ経済的に設計して製造することができる
CADまたはCAMシステムに対する長い間存在した要
望に応えるものである。
Accordingly, the stereolithography method and apparatus of the present invention has long existed for CAD or CAM systems that can rapidly, reliably, accurately and economically design and manufacture three-dimensional plastic parts and the like. It responds to the requests made.

【0021】この発明の上記並びにその他の目的および
利点は、以下図面について詳しく説明するところからさ
らに明らかになろう。
The above and other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the drawings.

【0022】[0022]

【実施例】次に図面について本発明の実施例を説明す
る。図1および図2は、立体造形によって三次元の物体
を作成するこの発明の基本的な方法と装置を示すフロー
チャートである。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 and 2 are flowcharts showing a basic method and apparatus of the present invention for creating a three-dimensional object by three-dimensional printing.

【0023】紫外線(UV)の照射、電子ビーム、可視
光、非可視光の照射、インク・ジェットまたは適当なマ
スクを介して適用する反応性化学剤のような他の種類の
相乗的なエネルギーにより、固定重合体プラスチックに
変化するように誘発することができる数多くの液体状態
の化学材料が知られている。UV硬化性化学材料は現在
高速印刷のインクとして、紙およびその他の材料の被覆
プロセスに接着剤として、並びにその他の特殊な分野に
現在使われている。
With other types of synergistic energy, such as ultraviolet (UV) radiation, electron beam, visible, non-visible radiation, ink jet or reactive chemicals applied through a suitable mask Numerous liquid state chemical materials are known that can be induced to change into fixed polymeric plastics. UV curable chemicals are currently used as inks for high speed printing, as adhesives in the coating process of paper and other materials, and in other specialized fields.

【0024】立体造形は種々の方式を用いて、グラフィ
ックな物体を再生する技術である。現在、例としては、
微小電子回路の製造に使われるような写真の複製、ゼロ
グラフィおよびマイクロ製版がある。プロッタまたは陰
極線管に表示された計算機で発生されたグラフィックも
リトグラフィー形式であり、像は計算機で符号化された
物体の映像である。
3D modeling is a technique for reproducing a graphic object by using various methods. Currently, for example,
There are photo reproduction, xerography and microengraving as used in the manufacture of microelectronic circuits. Computer generated graphics displayed on a plotter or cathode ray tube are also in lithographic form, and the image is a computer encoded image of the object.

【0025】計算機の助けを借りる設計(CAD)およ
び計算機の助けを借りる製造(CAM)は、計算機の能
力を設計および製造の工程に応用する技術である。CA
Dの典型的な例は、電子プリント配線の設計の分野であ
る。計算機およびプロッタに設計パラメータがデータと
して入力されると印刷配線板の設計を描くCAMの典型
的な例として、数値制御のフライス盤が知られている。
適当なプログラミング命令が与えられると、計算機およ
びフライス盤が金属部品を加工する。CADもCAMも
急速に成長している技術である。
Computer-aided design (CAD) and computer-aided manufacturing (CAM) are techniques that apply the power of computers to the design and manufacturing process. CA
A typical example of D is in the field of electronic printed wiring design. A numerically controlled milling machine is known as a typical example of a CAM that draws a design of a printed wiring board when design parameters are input as data to a computer and a plotter.
Given the appropriate programming instructions, the calculator and the milling machine machine the metal parts. Both CAD and CAM are rapidly growing technologies.

【0026】この発明の主な目的は、コンピュータで発
生されたグラフィックの考えをUV硬化性プラスチック
と組合せて活用して、CADおよびCAMを同時に実行
し、計算機の命令から直接的に三次元の物体を作ること
である。この発明は、立体造形と呼ばれ、製品開発の設
計段階で雛形および原型を形どるため、または製造装置
として、あるいは美術的な形どりとして使うことができ
る。
It is a primary object of the present invention to utilize computer-generated graphic ideas in combination with UV-curable plastics to simultaneously execute CAD and CAM, and to direct three-dimensional objects directly from computer instructions. It is to make. The present invention is called three-dimensional modeling, and can be used for forming a model and a prototype in a design stage of product development, or as a manufacturing device, or as an artistic shape.

【0027】図1には、この発明の立体造形方法が広く
説明されている。図1の工程10は、形成しようとする
三次元の物体の断面を表す個別の層を作成することを表
す。工程11は、工程10が正しく行なわれた場合にだ
け行なわれるのが普通であるが、相次いで形成された隣
接する薄層を組み合せて、装置のプログラムされた所望
の三次元の物体を形成し、選択的に硬化を行なわせる。
このため、この発明の立体造形装置は、入射する放射、
電子ビーム、その他の粒子の照射、インク・ジェット
か、あるいは流体の表面に隣接するマスクを介しての吹
付けによって適用された化学剤のような適当な相乗的な
エネルギーに応答して、それぞれ物理的な状態を変える
ことができる流体媒質、例えばUV硬化性液体等の選ば
れた面に、形成しようとする物体の断面パターンを作る
ことにより、三次元の物体を作成する。物体の相次ぐ隣
接した断面を表す相次ぐ隣接した層が自動的に形成さ
れ、一体化されて、物体の段階的な層状のすなわち薄層
形の構成を作り、このような形成工程の間、流体媒質の
略平面状またはシート面から三次元の物体が形成されか
つ引き上げられる。
FIG. 1 broadly describes the three-dimensional molding method of the present invention. Step 10 of FIG. 1 represents the creation of individual layers representing a cross section of the three-dimensional object to be formed. Step 11 is usually performed only if step 10 is performed correctly, but the successively formed adjacent laminae are combined to form the desired three-dimensional programmed object of the apparatus. And selectively cure.
For this reason, the three-dimensional modeling apparatus of the present invention has the following features:
In response to appropriate synergistic energies, such as electron beams, other particle irradiation, ink jets, or chemicals applied by spraying through a mask adjacent to the surface of the fluid, the physical A three-dimensional object is created by creating a cross-sectional pattern of the object to be formed on a selected surface of a fluid medium, such as a UV-curable liquid, which can change the physical state. Successive adjacent layers representing successive adjacent cross-sections of the object are automatically formed and integrated to create a stepwise layered or laminar configuration of the object, and during such forming process, the fluid medium A three-dimensional object is formed and lifted from the substantially planar or sheet surface.

【0028】上述した方法が図2にさらに詳しく述べら
れている。図2では、工程12で、所定の反応性エネル
ギーに応答して凝固し得る流体媒質を収容することが要
求される。工程13は、このエネルギーを選定された流
体表面にグラフィック・パターンとして適用して、その
表面に薄い固体の個別の層を形成する。各層が作ろうと
する三次元の物体の隣接する断面を表す。このような各
々の層は、形成される三次元の物体の分解能を最大にす
るとともに正確に再現しさらに作成時間を短縮するため
に、この発明を実施する間、できるだけ薄く作ることが
望ましい。このため、理想的な理論的な状態は、流体媒
質の選定された作業面だけで物体が作られて、無限の数
の層が得られるようにし、各々の層の厚さがゼロよりも
極く僅かしか大きくない硬化した深さ(例えば、1mm以
下)をもつようにすることである。このように薄い層と
することにより形成される物体の精度を向上させること
ができるとともに、面に支持体のない成形部の形成が可
能となる。勿論、この発明を実際に用いるとき、各々の
層は薄い層ではあるが、断面を形成して形成される物体
の他の断面を限定する隣接する積層版に接着する際に適
当な結合性をもつ位の厚さとする。
The method described above is described in more detail in FIG. In FIG. 2, step 12 calls for containing a fluid medium that can solidify in response to a predetermined reactive energy. Step 13 applies this energy as a graphic pattern to the selected fluid surface to form a thin solid discrete layer on that surface. Each layer represents an adjacent cross section of the three-dimensional object to be created. It is desirable that each such layer be made as thin as possible during the practice of the present invention in order to maximize the resolution of the three-dimensional object being formed, to reproduce accurately and to reduce fabrication time. For this reason, the ideal theoretical state is that the object is created only on the selected working surface of the fluid medium, resulting in an infinite number of layers, each layer having a thickness greater than zero. The goal is to have a hardened depth that is only slightly greater (eg, less than 1 mm). With such a thin layer, the accuracy of the formed object can be improved, and a molded portion having no support on the surface can be formed. Of course, in actual use of the present invention, each layer is a thin layer, but forms a cross-section to provide adequate bonding when adhering to an adjacent laminate that defines the other cross-section of the formed object. It should be as thick as it can hold.

【0029】図2の工程14では、相次ぐ隣接した層を
それらが形成されたときに互いに重畳して、種々の層を
一体化して、所望の三次元の物体を形成する。この発明
を普通に実施するとき、流体媒質が硬化し、固体材料が
形成されて、1つの層を構成するとき、その層を流体媒
質の作業面から遠ざけ、前に形成された層に代わる新し
い液体の中に次の層が形成され、このため、各々の相次
ぐ層が他の全ての断面層と重畳されて(硬化した流体媒
質の自然の接着性によって)一体となる。このため、こ
のような断面層を製造する工程は、三次元の物体全体が
形成されるまで何回も繰り返される。その後、物体を液
の中から取り出し、装置は別の物体を製造する用意がで
きる。この物体は、前の物体と同一であってもよいし、
あるいは立体造形装置を制御するプログラムを取り替え
ることにより、全く新しい物体にすることができる。
In step 14 of FIG. 2, successive layers are superimposed upon each other as they are formed, and the various layers are integrated to form the desired three-dimensional object. In the normal practice of the invention, when the fluid medium cures and a solid material is formed to form one layer, the layer is moved away from the working surface of the fluid medium and a new alternative to the previously formed layer is formed. The next layer is formed in the liquid, so that each successive layer is superimposed (by the natural adhesion of the cured fluid medium) with all other cross-sectional layers. Thus, the process of manufacturing such a cross-sectional layer is repeated many times until the entire three-dimensional object is formed. Thereafter, the object is removed from the liquid and the device is ready to produce another object. This object may be the same as the previous object,
Alternatively, a completely new object can be obtained by replacing the program for controlling the three-dimensional printing apparatus.

【0030】図3から図8は、図1と図2のフローチャ
ートで示した立体造形方法を実施するのに適した種々の
装置を示している。
FIGS. 3 to 8 show various apparatuses suitable for carrying out the three-dimensional printing method shown in the flow charts of FIGS. 1 and 2. FIG.

【0031】前に述べたように、「立体造形」は、硬化
性材料、例えばUV硬化性材料の薄い層を互いに上下に
相次いで「プリント」することによって、固体の物体を
作る方法および装置である。UV硬化性液体の表面また
は層を照らすUV光のプログラムされた可動スポット・
ビームを使って、液体の表面に物体の固体断面を形成す
る。この後、プログラムされた形で、一層の厚さだけ物
体を液体の表面から遠ざけ、次の断面を形成し、直前の
層と接着して物体を形成する。物体全体が形成されるま
で、この工程を続ける。
As previously mentioned, "stereolithography" is a method and apparatus for making solid objects by successively "printing" thin layers of curable material, eg, UV curable material, one above the other. is there. A programmable moving spot of UV light illuminating the surface or layer of the UV curable liquid
The beam is used to form a solid cross section of the object on the surface of the liquid. Thereafter, in a programmed manner, the object is moved away from the surface of the liquid by one thickness to form the next cross-section and adhere to the immediately preceding layer to form the object. This process is continued until the entire object is formed.

【0032】この発明の方法により、ほぼあらゆる形式
の物体の形を作ることができる。プログラム命令を発生
して、このプログラム信号を立体造形装置に送るのに計
算機を使うことにより、複雑な形を一層容易に作ること
ができる。
With the method according to the invention, almost any type of object shape can be produced. Complex shapes can be more easily created by using a computer to generate program instructions and send this program signal to the 3D modeling device.

【0033】現在、好ましいと考えられる実施例の立体
造形装置が図3に側断面図で示されている。容器21に
UV硬化性液体22等を充填し、選定された作業面23
を定める。紫外線26等の制御可能な照射源が面23の
平面内に紫外線スポット27を作る。光源26の一部分
である鏡、その他の光学または機械的な素子(図示せ
ず)の移動により、スポット27は面23にわたって移
動し得る。面23上のスポット27の位置が計算機28
によって制御される。容器21の内側にある可動の昇降
台29は選択的に昇降することができる。台29の位置
は計算機28によって制御される。この装置が動作する
とき、30a,30b,30cに示すような一体化した
層を段階的に積み上げることにより三次元の物体30が
形成される。
A three-dimensional shaping apparatus of an embodiment which is presently considered to be preferred is shown in a side sectional view in FIG. A container 21 is filled with a UV curable liquid 22 and the like, and a selected work surface 23 is selected.
Is determined. A controllable radiation source, such as ultraviolet light 26, creates an ultraviolet spot 27 in the plane of surface 23. Movement of a mirror or other optical or mechanical element (not shown) that is part of light source 26 may cause spot 27 to move across surface 23. The position of the spot 27 on the surface 23 is
Is controlled by A movable lifting table 29 inside the container 21 can be selectively raised and lowered. The position of the table 29 is controlled by the computer 28. In operation of this device, a three-dimensional object 30 is formed by stepwise stacking the integrated layers as shown at 30a, 30b, 30c.

【0034】UV硬化性液体22の表面は容器21内の
一定の高さの所に保たれ、この液体を硬化させ固体材料
に変換する強度をもつUV光のスポット27またはその
他の適当な種類の反応性エネルギーを作業面23にわた
って移動する。液体22が硬化して固体材料が形成され
るとき、最初は作業面23の直ぐ下にあった昇降台29
を適当な作動装置によって、プログラムされた形でこの
作業面から下に降げる。このようにして、最初に形成さ
れた固体材料は面23の下に来るようになり、新しい液
体22が面23に流れ込む。この新しい液体の一部分が
プログラムされたUV光スポット27によって固体材料
に変換され、この新しい材料がその下にある材料と接着
によって接合される。三次元の物体30の全体が形成さ
れるまで、この工程を続ける。その後、物体30を容器
21から取出し、装置は別の物体を作る用意ができる。
その後、もう1つの物体が作ることができ、あるいは計
算機28のプログラムを取り替えることにより、新しい
物体を作ることができる。
The surface of the UV curable liquid 22 is maintained at a constant height within the container 21 and has a spot 27 of UV light or other suitable type of intensity that has the strength to cure and convert the liquid to a solid material. The reactive energy travels across the work surface 23. When the liquid 22 cures to form a solid material, the lift 29 initially located just below the work surface 23
Is lowered from this work surface in a programmed manner by a suitable actuator. In this way, the initially formed solid material will be below the surface 23 and fresh liquid 22 will flow into the surface 23. A portion of this new liquid is converted to a solid material by the programmed UV light spot 27, and the new material is bonded to the underlying material by adhesion. This process is continued until the entire three-dimensional object 30 is formed. Thereafter, the object 30 is removed from the container 21 and the apparatus is ready to make another object.
Thereafter, another object can be created, or a new object can be created by replacing the computer 28 program.

【0035】硬化性液体22、例えばUV硬化性液体
は、次のような幾つかの重要な性質を持っていなければ
ならない。 (A)物体を形成する時間が実用的な長さに(短く)な
るように、利用し得るUV光源で早く硬化しなければな
らない。 (B)接着性があって、相次ぐ層が互いに接着しなけれ
ばならない。 (C)粘度が十分低く、昇降台が物体を動かしたとき、
新鮮な液体材料が面に素早く流れ込まなければならな
い。 (D)UVを吸収して形成された層が適度に薄くならな
ければならない。 (E)液体状態である溶媒に適度に可溶性であり、固体
状態では同じ溶媒に対して適度に不溶性であって、物体
が形成された後、物体からUV硬化性液体および途中ま
で硬化した液体を洗い落とすことができなければならな
い。 (F)できるだけ無毒性で非刺激性でなければならな
い。
The curable liquid 22, such as a UV curable liquid, must have several important properties, such as: (A) It must cure quickly with available UV light sources so that the time to form the object is (short) to a practical length. (B) Adhesive, successive layers must adhere to each other. (C) When the viscosity is sufficiently low and the platform moves the object,
Fresh liquid material must flow quickly to the surface. (D) The layer formed by absorbing UV must be appropriately thin. (E) a solvent which is moderately soluble in a liquid state solvent, is moderately insoluble in the same solvent in a solid state, and after an object is formed, a UV-curable liquid and a liquid partially cured from the object Must be able to be washed off. (F) It should be as non-toxic and non-irritating as possible.

【0036】硬化した材料は一旦それが固体状態になっ
たとき、所望の性質をもっていなければならない。すな
わち、他のプラスチック材料を普通に使う場合と同じ
で、用途に関係する。色、生地、強度、電気的な性質、
可燃性および可撓性を考慮すべきである。さらに、多く
の場合、材料のコストも重要である。
The cured material must have the desired properties once it is in the solid state. In other words, it is the same as when other plastic materials are used normally, and is related to the application. Color, fabric, strength, electrical properties,
Flammability and flexibility should be considered. In addition, the cost of the material is often also important.

【0037】実用的な立体造形装置(例を図3に示す)
の現在好ましいと考えられる実施例で使われたUV硬化
性材料は、ロックタイト・リミテッド(Loctite Ltd.)
によって製造される変性アクリレートであるポッティン
グ・コンパウンド(PottingCompound)363である。
この典型的なUV硬化性材料を作る方法は、米国特許第
4,100,141号に記載されている。
Practical three-dimensional modeling device (example is shown in FIG. 3)
UV curable materials used in currently preferred embodiments of Loctite Ltd.
Potting Compound 363, which is a modified acrylate manufactured by the Company.
A method of making this typical UV curable material is described in U.S. Pat.
No. 4,100,141.

【0038】すなわち、前記したUV硬化性材料は、無
数の公知の開始剤を遊離基として使った遊離基共重合に
より硬化できる。このような開始剤として、過酸化水素
のような過酸化物;過酸化ペンゾイルメチルケトン過酸
化物のような有機過酸化物;2,2´−アゾビス(イソ
ブチロニトリル)のようなアゾ化合物;クメンヒドロペ
ルオキシド、t−ブチルハイドロペルオキシド、メチル
エチルケトンハイドロペルオキシドのようなハイドロペ
ルオキシド;t−ブチルパーベンゾエート、t−ブチル
パーアセテートのような加水分解して過酸化合物になる
パーエステル;ベンゾフェノン、ベンゾインエーテルの
ような感光化合物があげられる。光源26は、物体の所
望の細部を形成することができる位に小さく、かつ使わ
れるUV硬化性液体を実用的になる位に敏速に硬化させ
る位の強さをもつUV光のスポット27を発生する。源
26はオンおよびオフに転ずるとともに、集束スポット
27が液体22の面23を横切って移動するようにプロ
グラムすることができるように構成される。このため、
スポット27が移動するとき、それが液体22を固体に
硬化させ、チャート式記録装置または製図装置がペンを
使って紙の上にパターンを描くのとほぼ同じように、面
の上に固体パターンを描く。
That is, the above-mentioned UV curable material can be cured by free radical copolymerization using countless known initiators as free radicals. Examples of such initiators include peroxides such as hydrogen peroxide; organic peroxides such as benzoyl methyl ketone peroxide; azo compounds such as 2,2'-azobis (isobutyronitrile) Hydroperoxides such as cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide and methyl ethyl ketone hydroperoxide; peresters such as t-butyl perbenzoate and t-butyl peracetate that hydrolyze to peracid compounds; benzophenone, benzoin ether And the like. The light source 26 produces a spot 27 of UV light that is small enough to form the desired details of the object and strong enough to quickly cure the UV curable liquid used to a practical extent. I do. The source 26 is configured to turn on and off, and that the focusing spot 27 can be programmed to move across the surface 23 of the liquid 22. For this reason,
As the spot 27 moves, it hardens the liquid 22 to a solid and creates a solid pattern on the surface, much as a chart recorder or drafter draws a pattern on paper using a pen. Draw.

【0039】現在好ましいと考えられる実施例の立体造
形装置の光源26は、ハウジング内にある350ワット
の短アーク水銀灯で、ハウジングの光出力を直径1mmの
UV透過性光学繊維束(図に示してない)の端に集束し
た。水銀灯に近い方の束の端を水冷し、灯と束の端の間
に電子的に制御されるシャッタ・プレートを設け、束を
通る光をオンおよびオフに転ずることができるようにし
た。束の長さ1mであり、光出力は、UVをスポットに
集束するために石英レンズをもつレンズ管に送り込ん
だ。光源26は直径1mmより若干小さいスポットを発生
することができ、約1ワット/cm3 の長波UV強度をも
っている。
The light source 26 of the stereolithographic apparatus of the presently preferred embodiment is a short arc mercury lamp of 350 watts in the housing, and the light output of the housing is a 1 mm diameter UV transparent optical fiber bundle (shown in the figure). No) focused on the edge. The bundle end closer to the mercury lamp was water cooled and an electronically controlled shutter plate was provided between the lamp and the bundle end so that light passing through the bundle could be turned on and off. The bundle was 1 m long and the light output was fed into a lens tube with a quartz lens to focus the UV into a spot. Light source 26 is capable of producing a spot slightly smaller than 1 mm in diameter and has a long wave UV intensity of about 1 watt / cm 3 .

【0040】図3の装置では、面23を一定の高さに保
ち、物体を取り去った後、この材料を補給する手段を設
けて、焦点スポット27が一定の焦点平面に鮮鋭に合焦
点状態に停止し、作業面に沿って薄い層を形成する際の
分解能を最大になるようにする。この場合、作業面23
に強度の大きい領域が得られるように焦点を形成し、急
速に低い強度に発散して、硬化工程の深さを制限して、
形成する物体に対して適当な最も薄い断面層が得られる
ようにするのが望ましい。これは、焦点距離の短いレン
ズを使い、源26をできるだけ作業面に近づけて、流体
媒質に入る焦点コーンにおける発散が最大になるように
して達成するのが最もよい。その結果、分解能が実質的
に高くなる。
In the apparatus of FIG. 3, the surface 23 is maintained at a constant height, and after the object is removed, means for replenishing the material is provided so that the focal spot 27 is sharply focused on a constant focal plane. Stop and maximize resolution in forming thin layers along the work surface. In this case, the work surface 23
The focus is formed such that a high intensity area is obtained, diverging rapidly to low intensity, limiting the depth of the curing process,
It is desirable to have the thinnest cross-section layer appropriate for the object to be formed. This is best achieved using a short focal length lens, with the source 26 as close to the working surface as possible, to maximize divergence at the focal cone entering the fluid medium. As a result, the resolution is substantially increased.

【0041】ヒューレット・パッカード社によって製造
されるH−P9872型ディジタル・プロッタ(図示せ
ず)を用いて、光源26を移動する。レンズ管をプロッ
タのペン・カートリッジに取付け、普通のグラフィック
指令を用いて、計算機28によってプロッタを駆動す
る。シャッタは、計算機の指令を使って、H−P349
7型データ収集/制御装置によって制御する。
The light source 26 is moved using an HP-9872 digital plotter (not shown) manufactured by Hewlett-Packard Company. The lens tube is mounted on the pen cartridge of the plotter and the plotter is driven by the computer 28 using normal graphics instructions. The shutter is operated using a computer command,
Controlled by a Type 7 data acquisition / control device.

【0042】物理的にこの他の形の光源26またはその
均等物を用いることができる。走査は光走査器を用いて
行なうことができ、こうすれば光学繊維束およびディジ
タル・プロッタが不要となる。最終的には、UVレーザ
が短アーク灯よりも一層良い光源になる。立体造形工程
の速度は主に光源の強度とUV硬化性液体の応答とによ
って制限される。
Physically other forms of light source 26 or their equivalents can be used. Scanning can be performed using an optical scanner, which eliminates the need for optical fiber bundles and digital plotters. Ultimately, UV lasers are better light sources than short arc lamps. The speed of the stereolithography process is mainly limited by the intensity of the light source and the response of the UV curable liquid.

【0043】昇降台29を使って形成する物体30を支
持しかつ保持するとともに、上下に動かす。典型的に
は、1つの層が形成された後、物体30を次の層のレベ
ルを超えて移動(液体媒質内にオーバディップする)し
て、固体が形成された所で面23に形成された一時的な
空所に液体22が流れ込むことができるようにし、その
後、次の層に対する正しい高さに戻す。これにより空所
に流れ込んだ液体22が潮が引くごとく退いて所定の厚
さの層となる。これにより極めて薄い層の自動積層が可
能となる。昇降台29に対する条件は、適当な速度かつ
精度でプログラムされた通りに動かすことができるこ
と、形成する物体の重量に耐えるように丈夫であること
である。さらに、設定時並びに物体を取り外すとき、昇
降台の位置を手動で微調節できるようにするのがよい。
The object 30 to be formed is supported and held by the lifting table 29 and is moved up and down. Typically, after one layer has been formed, the object 30 is moved beyond the level of the next layer (overdip into the liquid medium) to form a solid on the surface 23 where the solid has formed. To allow the liquid 22 to flow into the temporary space, and then return to the correct height for the next layer. As a result, the liquid 22 that has flowed into the void retreats as the tide rises, forming a layer having a predetermined thickness. This allows automatic lamination of very thin layers. The requirements for the lift 29 are that it can be moved as programmed at the appropriate speed and accuracy, and that it be robust to withstand the weight of the object to be formed. Further, it is preferable that the position of the elevator can be finely adjusted manually at the time of setting and when removing the object.

【0044】図3の実施例の昇降台29は、アナログ・
プロッタ(図示せず)に取り付けた台である。このプロ
ッタが、計算機28のプログラム制御の下に、内部にデ
ィジタル・アナログ変換器をもつH−P3497型デー
タ収集/制御装置によって駆動される。
The lifting platform 29 of the embodiment shown in FIG.
A table attached to a plotter (not shown). This plotter is driven under the program control of the computer 28 by an HP-34797 data acquisition / control device with an internal digital-to-analog converter.

【0045】この発明の立体造形装置の計算機28は基
本的に2つの作用をもつ。第1に、オペレータが三次元
の物体を設計するのを、それを作ることができるような
形で助けることである。第2に、この設計を、立体造形
に対する適切な指令に変換し、その指令を物体が形成さ
れるように送り出すことである。ある用途では、物体の
設計が存在しており、計算機の作用は適当な命令や司令
を送り出すことだけになる。
The computer 28 of the three-dimensional printing apparatus of the present invention basically has two functions. First, it helps the operator design a three-dimensional object in such a way that it can be created. Second, it translates the design into appropriate commands for 3D modeling and sends the commands to form the object. In some applications, there is an object design, and the only action of the calculator is to issue the appropriate command or command.

【0046】理想的な場合、オペレータは物体を設計し
て、それを計算機28のCRTスクリーンに三次元画像
で見ることができる。オペレータが設計を終了したと
き、計算機28に物体を作るように命令し、計算機が立
体造形に対して適当な命令を出す。
In the ideal case, the operator can design the object and view it on the CRT screen of the computer 28 in a three-dimensional image. When the operator has finished the design, he instructs the computer 28 to create the object, and the computer issues appropriate instructions for the three-dimensional fabrication.

【0047】この発明の実施例に用いられた例では、計
算機28はH−P9816であって、ベーシック・オペ
レーション・システムを用いる。このシステムでは、オ
ペレータがH−Pグラフィック・ランゲージ(3497
Aに対する指令構造)およびベーシック・ランゲージの
指令を用いてプログラムする。オペレータはUV硬化時
間に対する適当な露出時間および速度をも設定しなけれ
ばならない。この装置を動作させるため、物体の像を作
り、立体造形装置をこの物体を作るように駆動するため
のプログラムを作成する。
In the example used in the embodiment of the present invention, the computer 28 is an HP-P9816 and uses the basic operation system. In this system, the operator uses the HP Graphic Language (3497).
A) and the basic language commands. The operator must also set an appropriate exposure time and speed for the UV cure time. In order to operate this apparatus, an image of an object is created, and a program for driving a three-dimensional modeling apparatus to create the object is created.

【0048】昇降台29の駆動は、機械式、空気圧式、
流体圧または電気式のいずれでもよく、その位置を精密
に制御するために光または電子回路のフィードバック制
御を用いることができる。昇降台29は典型的にはガラ
スまたはアルミニウムで作られるが、硬化したプラスチ
ック材料が接着するものであっれば任意の材料を使用す
ることができる。
The lifting table 29 is driven by a mechanical system, a pneumatic system,
Either hydraulic or electrical, and optical or electronic feedback control can be used to precisely control its position. The elevator 29 is typically made of glass or aluminum, but any material can be used as long as the cured plastic material adheres.

【0049】ある場合には、計算機28が不要になり、
特に簡単な形しか造形しない場合、一層簡単な専用のプ
ログラミング装置を使うことができる。その代わりに、
計算機28が、別のさらに複雑な計算機によって発生さ
れた命令を単に実行するだけであってもよい。例えば、
幾つかの立体造形装置を使って物体を作り、別の装置を
用いて形成すべき物体を最初に設計することができる。
In some cases, the computer 28 becomes unnecessary,
If only a simple shape is to be produced, a simpler dedicated programming device can be used. Instead,
Calculator 28 may simply execute instructions generated by another more complex calculator. For example,
An object can be created using some solid modeling equipment, and the object to be formed can be designed first using another equipment.

【0050】計算機によって制御されるポンプ(図に示
してない)を使って、作業面23の位置に液体22の一
定の液位を保つことができる。その必要性は、次の理由
による。すなわち、液体が露光されるとその容量変化の
ために収縮し液位が変化する。また、昇降台29が液体
内に移動すると、液体の容積が変化し、それにより液位
が変化する。液体の層の厚さは、液位下に形成された直
前の層の深さによって決まるので、もし、液位が一定に
保たれていないと、実際に形成される層の厚さは、所望
の層の厚さより異なってしまい正確な厚さの層が形成さ
れないからである。周知の適当な液位検出装置およびフ
ィードバック回路を用いて、流体ポンプを駆動するか、
あるいは液体変位装置を駆動し、昇降台を流体媒質の中
に一層深く移動するときに流体媒質の外へ移動する中実
な棒(図示せず)を駆動し、流体容積の変化量をならし
て、面23に一定の流体の液位を保つことができる。こ
の代わりに、光源26からの光を検出した液位22に対
して移動し、作業面23に鮮鋭な焦点を自動的に保つよ
うにしてもよい。これらの全ての代案は、計算機28と
ともに作用する普通のソフトウェアにより容易に達成す
ることができる。
A computer controlled pump (not shown) can be used to maintain a constant level of liquid 22 at work surface 23. The necessity is for the following reasons. That is, when the liquid is exposed, the liquid contracts due to a change in its volume, and the liquid level changes. In addition, when the lift 29 moves into the liquid, the volume of the liquid changes, thereby changing the liquid level. The thickness of the liquid layer is determined by the depth of the layer immediately before it is formed below the liquid level, so if the liquid level is not kept constant, the thickness of the actually formed layer will be the desired thickness. This is because the thickness of the layer is different from that of the first layer, and a layer having an accurate thickness cannot be formed. Drive the fluid pump using a well-known suitable liquid level detection device and feedback circuit, or
Alternatively, the liquid displacement device is driven to drive a solid rod (not shown) which moves out of the fluid medium when the lift platform is moved deeper into the fluid medium, thereby smoothing the amount of change in the fluid volume. Thus, a constant fluid level can be maintained on the surface 23. Alternatively, the light from the light source 26 may be moved with respect to the detected liquid level 22 to automatically maintain a sharp focus on the work surface 23. All of these alternatives can be easily achieved with ordinary software working with the calculator 28.

【0051】三次元の物体30が形成された後、昇降台
29を高くし、物体を台から取外す。典型的には、この
後、物体をアセトンのように、硬化した固体の媒質は溶
解しないが、未硬化の流体媒質の液体状態を溶解する溶
媒の中で、超音波で洗浄する。その後、物体30を強い
紫外線、典型的には、200ワット/インチ(約78.
7ワット/cm)のUV硬化灯の下に置き、硬化工程を完
了する。
After the three-dimensional object 30 is formed, the elevating platform 29 is raised, and the object is removed from the platform. Typically, this is followed by ultrasonic cleaning of the object in a solvent, such as acetone, which does not dissolve the hardened solid medium but dissolves the liquid state of the uncured fluid medium. Thereafter, the object 30 is exposed to intense ultraviolet light, typically 200 watts / inch (about 78.10 m).
(7 watts / cm) under a UV curing lamp to complete the curing process.

【0052】さらに、この発明を実施するとき、複数の
容器21を用いることができる。各々の容器は、互いに
異なる種類の硬化性材料を保有していて、立体造形装置
によって自動的に選択することができる。この場合、種
々の材料は違う色のプラスチックであってもよいし、あ
るいは電子部品の種々の層に利用し得る絶縁材料および
導電材料の両方をもっていてよい。
Further, when practicing the present invention, a plurality of containers 21 can be used. Each container holds a different type of curable material and can be automatically selected by the three-dimensional modeling device. In this case, the various materials may be different colored plastics or may have both insulating and conductive materials available for the various layers of the electronic component.

【0053】他の図面により本発明の他の実施例を説明
するが、図面全体にわたり、発明の好ましい例について
説明した図3と同様な部分には同じ参照数字を用いてい
る。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to other drawings, and the same reference numerals are used throughout the drawings for the same parts as those in FIG. 3 which describes the preferred embodiment of the present invention.

【0054】図4には、別の形の立体造形装置が示され
ている。この場合、UV硬化性液体22等が一層重いU
V透過性液体32の上に浮いている。液体32は硬化性
液体22と非混和性であってかつそれをぬらさない。一
例として、中間の液体層32としては、エチレン、グリ
コールまたは重水が適している。図4の装置では、図3
の装置に示すように流体媒質の中に物体を沈めていく代
わりに、物体30が液体22から引き上げられるように
なっている。
FIG. 4 shows another three-dimensional printing apparatus. In this case, the UV curable liquid 22 or the like
Floating above the V-permeable liquid 32. The liquid 32 is immiscible with the curable liquid 22 and does not wet it. As an example, for the intermediate liquid layer 32, ethylene, glycol or heavy water is suitable. In the device of FIG.
Instead of submerging the object in the fluid medium as shown in the apparatus of the above, the object 30 is pulled up from the liquid 22.

【0055】図4のUV光源26が液体22と非混和性
の中間液体層(離型液剤)32との間の境界面にスポッ
ト27を集束する。UV放射は、容器21の底に支持さ
れた石英等で作られた適当なUV透過性の窓33を通過
する。硬化性液体22は非混和性の層32の上に極く薄
い層として設けられ、このため、理想的には極く薄い層
を作るべきであるから、硬化の深さを制限するために吸
着等だけに頼る代わりに、層の厚さを直接的に制限する
という利点がある。このため、形成領域がさらに鮮鋭に
限定され、図4の装置を用いれば、図3の装置よりも、
ある面は一層なめらかに形成される。さらに、UV硬化
性液体22は一層少ない容積ですみ、ある硬化性材料と
別の硬化性材料との取り替えが一層容易である。
The UV light source 26 of FIG. 4 focuses the spot 27 on the interface between the liquid 22 and the immiscible intermediate liquid layer (release liquid) 32. The UV radiation passes through a suitable UV transparent window 33 made of quartz or the like supported on the bottom of the container 21. The curable liquid 22 is provided as a very thin layer on top of the immiscible layer 32, and thus should ideally be made a very thin layer, so as to limit the depth of cure, Instead of relying solely on the like, there is the advantage of directly limiting the layer thickness. For this reason, the formation area is further sharply limited, and the apparatus of FIG.
Certain surfaces are formed more smoothly. Further, the UV curable liquid 22 requires less volume, making it easier to replace one curable material with another.

【0056】図5の装置は図3の装置と同様であるが、
可動のUV光源26がなく、プログラムされた源26お
よび集束スポット27の代わりに、コリメートされた幅
の広いUV光源35と適当な開口マスク36とを用いて
いる。開口マスク36は作業面23にできるだけ近づ
け、UV源35からのコリメートされた光がマスク36
を通過して、作業面23を露出し、図3および図4の実
施例と同じように、続けて隣接した層を作る。しかし、
形成する物体の断面の形を表わす固定マスク36を使う
ことにより、三次元の物体は一定の断面の形のものが得
られる。この断面の形を変えるときには、その特定の断
面の形に対応する新しいマスク36に取り替えて、正し
く整合させなければならない。勿論、面23と整合する
ように相次いで移動させられるマスクのウェブ(図示せ
ず)を設けることにより、マスクを自動的に交換するこ
とができる。
The device of FIG. 5 is similar to the device of FIG.
There is no movable UV light source 26, and instead of a programmed source 26 and focusing spot 27, a collimated wide UV light source 35 and a suitable aperture mask 36 are used. The aperture mask 36 is brought as close as possible to the work surface 23 so that the collimated light from the UV source 35
To expose the work surface 23 and continue to create adjacent layers, as in the embodiment of FIGS. But,
By using the fixed mask 36, which represents the shape of the cross section of the object to be formed, the three-dimensional object can be of a constant cross section. When changing this cross-sectional shape, a new mask 36 corresponding to that particular cross-sectional shape must be replaced and properly aligned. Of course, the mask can be changed automatically by providing a web of mask (not shown) that is successively moved to align with surface 23.

【0057】図6も上記図3について述べたものと同様
な立体造形装置を示している。しかし、光源26および
焦点スポット27の代わりとして、陰極線管(CRT)
38、光学繊維のフェースプレート39および水または
その他の雛形層40を設ける。このため、計算機28か
らCRT38に出力された画像が管のUV放出発光体面
に形成像を作り、そこで光学繊維層39および雛形層4
0を通過して、流体媒質22の作業面23に入る。他の
全ての点で、図6の装置は、これまで説明した実施例と
全く同じように、形成しようとする所望の三次元の物体
を画定する相次ぐ断面層を形成する。
FIG. 6 also shows a three-dimensional printing apparatus similar to that described with reference to FIG. However, instead of the light source 26 and the focal spot 27, a cathode ray tube (CRT)
38, an optical fiber faceplate 39 and a water or other template layer 40. For this reason, the image output from the computer 28 to the CRT 38 forms a formed image on the surface of the UV emission luminous body of the tube, where the optical fiber layer 39 and the template layer 4
0 and enters the working surface 23 of the fluid medium 22. In all other respects, the apparatus of FIG. 6 forms successive cross-sectional layers that define the desired three-dimensional object to be formed, exactly as in the previously described embodiments.

【0058】図7および図8は、昇降台29が付加的な
自由度をもち、物体30の異なる面を他の構成方法のた
めに露出することができるようにした立体造形装置を示
している。同様に、この立体造形方法は物体にある部分
を「つけ加える」方法として用いることができ、昇降台
29を使って、補助的な立体造形処理のために、別の部
分を拾い、かつ位置決めすることができる。この点、図
7および図8に示す装置は図3と同一であるが、図7お
よび図8の装置では、昇降台29が枢軸ピンまたは丁番
部材42の周りに手動でまたは自動的に制御されて回転
する2番目の自由度をもっている点が異なる。この点、
図7は普通の位置にある調節自在の昇降台29aを示し
ており、図8は90°回転した台29aを示しており、
このため、三次元の物体30の片側に追加として立体造
形によって形成された補助的な構造41を選択的に形成
することができる。実用的な立体造形装置は、図3から
図8に略図で示した装置についてこれまで説明したもの
以外に、追加の部品およびサブシステムをもっている。
例えば、実用的な装置は枠およびハウジングと制御パネ
ルとをもっている。さらに、オペレータを過剰のUV光
および可視光から遮蔽する手段ももっており、形成中に
物体30を見ることができるようにする手段をもってい
てもよい。実用的な装置は、オゾンおよび有害な煙を制
御する安全手段や高圧安全保護および連動装置を有して
いる。このような実用的な装置は、影響を受け易い電子
回路を雑音源から有効に遮蔽する手段をももっている。
FIGS. 7 and 8 show a three-dimensional shaping device in which the lift 29 has additional degrees of freedom so that different surfaces of the object 30 can be exposed for other construction methods. . Similarly, this stereolithography method can be used as a method of "adding" one part to an object, using a lift 29 to pick up and position another part for auxiliary stereolithography processing. Can be. In this regard, the apparatus shown in FIGS. 7 and 8 is the same as FIG. 3, but in the apparatus of FIGS. 7 and 8 the elevator 29 is manually or automatically controlled about a pivot pin or hinge member 42. The difference is that it has a second degree of freedom to rotate. In this regard,
FIG. 7 shows the adjustable platform 29a in a normal position, FIG. 8 shows the platform 29a rotated 90 °,
For this reason, the auxiliary structure 41 additionally formed by three-dimensional modeling can be selectively formed on one side of the three-dimensional object 30. Practical three-dimensional modeling devices have additional components and subsystems beyond those previously described for the devices schematically illustrated in FIGS.
For example, a practical device has a frame and a housing and a control panel. Additionally, there may be means to shield the operator from excess UV and visible light, and may have means to allow the object 30 to be seen during formation. Practical devices include safety measures to control ozone and harmful smoke and high pressure safety protection and interlocking devices. Such practical devices also have means for effectively shielding sensitive electronic circuits from noise sources.

【0059】すでに説明したように、この他の多数の装
置を利用して本発明の立体造形方法を実施することがで
きる。例えばUV光源26の代わりに、電子源、可視光
源、レーザ光源、ショートアーク光源、高エネルギー粒
子光源、X線源またはその他の放射線源を使うことがで
き、特定の種類の反応性エネルギーに応答して硬化する
適当な流体媒質、例えば光重合材料を用いることができ
る。例えば、UV光を用いて若干予め重合させたアルフ
ァオクタデシルアクリル酸を電子ビームを用いて重合さ
せることができる。同様に、ポリ(2,3−ジクロロ−
1−プロピル・アクリレート) をX線ビームを用いて
重合させることもできる。
As described above, the solid modeling method of the present invention can be carried out by using many other devices. For example, instead of the UV light source 26, an electron source, a visible light source, a laser light source, a short arc light source, a high energy particle light source, an X-ray source or other radiation source can be used, which responds to a specific type of reactive energy. Any suitable fluid medium that cures, such as a photopolymerizable material, can be used. For example, alpha octadecyl acrylic acid, which has been slightly polymerized using UV light, can be polymerized using an electron beam. Similarly, poly (2,3-dichloro-
1-propyl acrylate) can be polymerized using an X-ray beam.

【0060】[0060]

【発明の効果】この発明の立体造形方法および装置は、
プラスチックの物体を製造するために現在使われている
方法に比べて多くの利点がある。この発明の方法は、設
計の配置および図面を作る必要がなく、加工図面および
工具を作る必要もない。設計者は直接的に計算機および
立体造形装置を相手として作業することができ、計算機
の出力スクリーンに表示された設計に満足したとき、直
接的に検討するために、部品を製造することができる。
設計を変更しなければならないとき、計算機を通じてそ
の変更を容易に行うことができ、その後、もう1つの部
品を作って、その変更が正しかったことを検証すること
ができる。設計が相互作用をする設計パラメータをもつ
幾つかの部分を必要とする場合、すべての部分の設計を
素早く変更しかつ再び作ることができる。このため全体
の集成体を、必要であれば、反復的に作って検査するこ
とができるので、この発明の方法はさらに役立つ。
According to the present invention, there is provided a three-dimensional molding method and apparatus.
There are many advantages over currently used methods for manufacturing plastic objects. The method of the present invention does not require the creation of design layouts and drawings, nor does it require the creation of working drawings and tools. The designer can work directly with the computer and the 3D modeling device, and when satisfied with the design displayed on the output screen of the computer, can manufacture the part for direct consideration.
When a design must be changed, the change can be easily made through a computer, and then another part can be made to verify that the change was correct. If a design requires several parts with interacting design parameters, the design of all parts can be quickly changed and recreated. The method of the present invention is further useful because the entire assembly can be made and inspected iteratively, if necessary.

【0061】設計が完成した後、部品の製造を直ちに始
めることができ、このため、設計と製造の間に何週間も
何ヶ月もかかることが避けられる。最終的な生産速度お
よび部品のコストは、短期的な生産用の現在の射出成形
のコストと同様にすべきであり、射出成形よりも労賃は
一層低くすることができる。射出成形は、多数の同一の
部品を必要とするときにだけ経済的である。立体造形は
短期的な生産に有用である。これは、工具の必要がな
く、また生産の設定時間が極く短いからである。同様
に、この方法を使うと、設計の変更および注文製の部品
が容易に得られる。部品を作るのが容易であるため、立
体造形は、現在では金属またはその他の材料の部品が使
われている多くの場所で、プラスチックの部品を使うこ
とができるようにする。さらに、一層高価な金属または
その他の材料の部品を製造する決定を下す前に、物体の
プラスチックのモデルを敏速かつ経済的に作ることがで
きる。
After the design is complete, production of the part can begin immediately, thus avoiding weeks and months between design and production. The final production speed and cost of parts should be similar to the cost of current injection molding for short-term production, and labor can be lower than with injection molding. Injection molding is economical only when many identical parts are required. Stereolithography is useful for short-term production. This is because no tools are required and the set-up time for production is very short. Similarly, with this method, design changes and custom parts are easily obtained. Because of the ease with which parts can be made, 3D modeling allows plastic parts to be used in many places where metal or other material parts are now used. Further, a plastic model of the object can be quickly and economically made before deciding to manufacture more expensive metal or other material parts.

【0062】以上、この発明を実施するための種々の立
体造形装置を説明したが、それらがほぼ二次元の面を描
き、この面から三次元の物体を引き上げるという考えを
共通にもっていることが明らかである。この発明は、三
次元のプラスチックの部品等を敏速に、確実に、正確に
かつ経済的に設計して、製造することができるCADお
よびCAM装置に対する従来長い間あった要望に応え
る。
Although the various three-dimensional modeling devices for carrying out the present invention have been described above, they have a common idea of drawing a substantially two-dimensional surface and pulling up a three-dimensional object from this surface. it is obvious. The present invention addresses a long-felt need for CAD and CAM devices that can rapidly and reliably, accurately, and economically design and manufacture three-dimensional plastic parts and the like.

【0063】以上、この発明の特定の形式を図示し、か
つ説明したが、この発明の範囲内で種々の変更を加える
ことができることは明らかである。従って、この発明は
本願の特許請求の範囲の記載のみに限定されることはな
い。
While the specific form of the invention has been illustrated and described, it will be clear that various changes can be made within the scope of the invention. Therefore, the present invention is not limited only to the description of the claims of the present application.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の立体造形方法を実施するのに用いら
れる基本的な考えを示すフローチャート
FIG. 1 is a flowchart showing the basic idea used to carry out the three-dimensional printing method of the present invention.

【図2】図1と同様なフローチャートFIG. 2 is a flowchart similar to FIG. 1;

【図3】この発明を実施する装置の現在好ましいと考え
れる実施例の断面図と組み合わせたブロック図
FIG. 3 is a block diagram combined with a cross-sectional view of a presently preferred embodiment of an apparatus embodying the invention.

【図4】この発明を実施するための2番目の実施例の断
面図
FIG. 4 is a sectional view of a second embodiment for carrying out the present invention;

【図5】この発明の3番目の実施例の断面図FIG. 5 is a sectional view of a third embodiment of the present invention.

【図6】この発明のさらに別の実施例の断面図FIG. 6 is a sectional view of still another embodiment of the present invention.

【図7】多数の自由度をもつ昇降台を取り入れるように
図3の立体造形装置を変更した場合の部分的な断面図
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of a case where the three-dimensional printing apparatus of FIG. 3 is modified so as to incorporate a lift having many degrees of freedom.

【図8】図7と同様な断面図FIG. 8 is a sectional view similar to FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 容器 22 UV硬化性液体 23 作業面 26 光源 28 計算機 29 昇降台 30 物体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Container 22 UV curable liquid 23 Work surface 26 Light source 28 Computer 29 Lifting table 30 Object

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重畳された硬化された複数の薄層(30a,3
0b,30c)から三次元物体(30)を形成するため、硬化手段
により硬化可能な流体媒質(22)の表面層を選択的に硬化
させることにより、該物体(30)を作成する方法であっ
て、 先に硬化された薄層の上に所望の厚さのコーティングを
形成し、 前記流体媒質(22)の作業面(23)の高さに前記硬化手段(2
6)を選択的に適用して前記先に硬化された薄層に付着し
た硬化薄層を形成し、 前記形成工程および前記適用工程を複数回繰り返して、
複数の付着した薄層から前記三次元物体(30)を形成する
各工程からなり、 前記形成工程が、一つの薄層の少なくとも一部の上に過
剰の厚さのコーティングを形成し、その後該過剰の厚さ
を前記所望の厚さに減少させる工程を含むことを特徴と
する方法。
A plurality of superposed cured thin layers (30a, 3a).
0b, 30c) to form a three-dimensional object (30) by selectively curing the surface layer of the fluid medium (22) curable by the curing means. Forming a coating of a desired thickness on the previously cured thin layer, and setting the curing means (2) at the height of the working surface (23) of the fluid medium (22).
6) selectively applying to form a cured thin layer attached to the previously cured thin layer, repeating the forming step and the applying step a plurality of times,
Forming the three-dimensional object (30) from a plurality of deposited thin layers, wherein the forming step forms an excess thickness coating on at least a portion of one thin layer, Reducing the excess thickness to the desired thickness.
【請求項2】 重畳された硬化された複数の薄層(30a,3
0b,30c)から三次元物体(30)を形成するため、硬化手段
により硬化可能な流体媒質(22)の表面層を選択的に硬化
させることにより、該物体(30)を作成する装置であっ
て、 最初に硬化された薄層の上に所望の厚さのコーティング
を形成する手段、 前記流体媒質(22)の作業面(23)の高さに前記硬化手段(2
6)を選択的に適用して前記先に硬化された薄層に付着し
た硬化薄層を形成する手段、および前記形成手段および
前記適用手段の操作を複数回繰り返して、複数の付着し
た薄層を形成することにより前記三次元物体(30)を形成
する手段からなり、 前記形成手段が、薄層の少なくとも一部の上に過剰な厚
さのコーティングを形成し、その後該過剰の厚さを前記
所望の厚さに減少させる手段を含むことを特徴とする装
置。
2. A plurality of superposed cured thin layers (30a, 3a).
0b, 30c) to form a three-dimensional object (30) by selectively curing the surface layer of the fluid medium (22) curable by the curing means. Means for forming a coating of a desired thickness on the thin layer which has been first hardened, the hardening means (2) at the height of the working surface (23) of the fluid medium (22).
Means for selectively applying 6) to form a cured thin layer adhered to said previously cured thin layer, and repeating the operations of said forming means and said applying means a plurality of times to produce a plurality of adhered thin layers Forming said three-dimensional object (30) by forming a coating having an excessive thickness on at least a portion of the thin layer, and then forming the excess thickness. An apparatus comprising means for reducing said desired thickness.
【請求項3】 三次元物体を設計し、直接的に作成する
装置であって、 該三次元物体を設計し、図で表示する手段と、 該三次元物体の薄い断面を定義する図形像出力を発生す
る手段と、 反応性流体媒質の薄い最初の層を自動的に提供し、該反
応性流体媒質の最初の層を作業面に位置させる手段と、 該最初の層を、前記図形像出力に応答して発せられる硬
化用放射線に自動的に露出し、それによって、該図形像
出力に対応する、反応した媒質の薄い断面を形成する手
段と、 反応性媒質の複数の薄い層を自動的に提供し、複数の層
から前記三次元物体を自動的に作成できるように、各層
を続けて露出する間に各層が直前の層に付着して複数の
層を続けて自動的に形成する手段と、 前記物体の異なる面を、前記複数の層を続けて提供して
いる最中に硬化用放射線に露出する手段とからなること
を特徴とする装置。
3. An apparatus for designing and directly creating a three-dimensional object, comprising: means for designing and displaying the three-dimensional object in a diagram; and outputting a graphic image defining a thin cross section of the three-dimensional object. Means for automatically providing a thin first layer of the reactive fluid medium and positioning the first layer of the reactive fluid medium on a work surface; and outputting the first layer to the graphical image output. Means for automatically exposing to the curing radiation emitted in response to the light, thereby forming a thin cross section of the reacted medium corresponding to the graphical output; and automatically forming a plurality of thin layers of the reactive medium. Means for automatically forming a plurality of layers by adhering each layer to a previous layer while successively exposing each layer so that the three-dimensional object can be automatically created from the plurality of layers. And during providing the different layers of the object sequentially with the plurality of layers. Means for exposing to curing radiation.
【請求項4】 三次元物体を設計し、直接的に作成する
方法であって、 前記三次元物体を設計し、図に表示し、 コンピュータにより設計された該三次元物体の薄い断面
を定義する図形像出力データを作成し、 反応性流体媒質の薄い最初の層を作業面に提供し、 該最初の層を、前記図形像出力データに応答して発生す
る硬化用放射線に露出し、それによって、該図形像出力
データに対応する、反応した媒質の薄い断面を形成し、 反応性媒質の複数の薄い層を提供し、複数の層から前記
三次元物体の自動作成を可能にするように次々の層を露
出する間に、直前の層に付着する反応した媒質の複数の
層を続けて形成し、 前記物体の異なる面を、前記複数の層を続けて提供する
最中に硬化用放射線に露出する各工程からなることを特
徴とする方法。
4. A method of designing and directly creating a three-dimensional object, wherein the three-dimensional object is designed, displayed on a diagram, and defines a thin section of the three-dimensional object designed by a computer. Creating graphical output data, providing a thin first layer of a reactive fluid medium to a work surface, exposing the first layer to curing radiation generated in response to the graphical output data, Forming a thin cross section of the reacted medium corresponding to the graphic image output data, providing a plurality of thin layers of the reactive medium, and enabling automatic creation of the three-dimensional object from the plurality of layers. Successively forming a plurality of layers of reacted medium adhered to the immediately preceding layer while exposing the layers of the same, exposing different surfaces of the object to curing radiation during the successive provision of the plurality of layers. A method comprising the steps of exposing.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020121569A (en) * 2013-11-14 2020-08-13 ストラクト ピーティーイー.エルティーディーStructo Pte. Ltd Additive manufacturing device and method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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