JP2000006251A - 光造形物の製造方法 - Google Patents
光造形物の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンピューター等で設計された三次元モデル
を上下多数層に平行スライスした際の各断面パターンに
基づいて、光硬化型樹脂をレーザー光で硬化させて各パ
ターンの硬化樹脂薄層を一層ずつ形成して積層すること
により、設計モデルを具象化した樹脂造形物を得る光造
形物の製造方法として、設計モデルが造形途上で互いに
独立した複数の脚部を構成するような形態や全体を支え
る支脚状のサポート部を付加した形態であっても、光造
形を安定した状態で確実に完了できる手段を提供する。 【解決手段】 昇降台座４上の造形領域に造形開始より
複数層の造形によってべた一面の基礎層７を形成し、基
礎層７上に設計モデルに対応する形態の造形を行ったの
ち、得られた樹脂造形物より基礎層７を除去する。
を上下多数層に平行スライスした際の各断面パターンに
基づいて、光硬化型樹脂をレーザー光で硬化させて各パ
ターンの硬化樹脂薄層を一層ずつ形成して積層すること
により、設計モデルを具象化した樹脂造形物を得る光造
形物の製造方法として、設計モデルが造形途上で互いに
独立した複数の脚部を構成するような形態や全体を支え
る支脚状のサポート部を付加した形態であっても、光造
形を安定した状態で確実に完了できる手段を提供する。 【解決手段】 昇降台座４上の造形領域に造形開始より
複数層の造形によってべた一面の基礎層７を形成し、基
礎層７上に設計モデルに対応する形態の造形を行ったの
ち、得られた樹脂造形物より基礎層７を除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピューター等
で設計された三次元モデルを上下多数層に平行スライス
した際の各断面パターンに基づいて、光硬化型樹脂をレ
ーザー光で硬化させて各パターンの硬化樹脂薄層を一層
ずつ形成して積層することにより、前記設計モデルを具
象化した樹脂造形品を得る光造形物の製造方法に関す
る。
で設計された三次元モデルを上下多数層に平行スライス
した際の各断面パターンに基づいて、光硬化型樹脂をレ
ーザー光で硬化させて各パターンの硬化樹脂薄層を一層
ずつ形成して積層することにより、前記設計モデルを具
象化した樹脂造形品を得る光造形物の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車、航空機、建造物、家電、
玩具、日用雑貨等の各種工業分野における製品や部品の
設計・デザイン構成をＣＡＤ、ＣＡＭ、ＣＡＥ等のコン
ピューター上で行う手法が広く普及しつつある。このよ
うな手法によれば、設計者やデザイナーのイメージ通り
に三次元モデルを画面上で視覚化して表現できると共
に、画像処理による部分的な形状変更や寸法の拡縮、デ
ータ入力による強度等の機械的特性の算出や検証も容易
であるため、製品開発の期間短縮、製品の品質向上、斬
新なデザインの選択等に繋がることが期待される。
玩具、日用雑貨等の各種工業分野における製品や部品の
設計・デザイン構成をＣＡＤ、ＣＡＭ、ＣＡＥ等のコン
ピューター上で行う手法が広く普及しつつある。このよ
うな手法によれば、設計者やデザイナーのイメージ通り
に三次元モデルを画面上で視覚化して表現できると共
に、画像処理による部分的な形状変更や寸法の拡縮、デ
ータ入力による強度等の機械的特性の算出や検証も容易
であるため、製品開発の期間短縮、製品の品質向上、斬
新なデザインの選択等に繋がることが期待される。
【０００３】しかるに、このようなコンピューター上で
設計された三次元モデルを具象化した実体モデルを製作
する場合、旧来のような職人的な手作り作業やＮＣ（数
値制御）工作機械による切削作業では、多大な手間と時
間がかかるため、コンピューターシステムの利用価値が
半減する上、外形を主体とした造形になることから、中
空部や複雑な内部構造を有するものは予め適当な分割形
態として設計して製作後に組み立てる必要があった。
設計された三次元モデルを具象化した実体モデルを製作
する場合、旧来のような職人的な手作り作業やＮＣ（数
値制御）工作機械による切削作業では、多大な手間と時
間がかかるため、コンピューターシステムの利用価値が
半減する上、外形を主体とした造形になることから、中
空部や複雑な内部構造を有するものは予め適当な分割形
態として設計して製作後に組み立てる必要があった。
【０００４】そこで、最新の技術として、三次元の設計
モデルのデータから直接に立体樹脂モデルを製作する光
造形法が登場している。この光造形法では、例えば図１
（イ）に示すようにコンピューター１にて三次元モデル
Ｍを設計し、この三次元モデルＭをコンピューター１上
で同図（ロ）に示すように厚さ数十〜数百μｍ単位の上
下多数層Ｐ1 〜Ｐn に平行スライスしたときの各断面パ
ターンのデータを作成する。そして、同図（ハ）に示す
ように、紫外線硬化型樹脂の如き光硬化型樹脂の溶液２
を収容した造形槽３内に、平板状の昇降台座４が昇降自
在に配置されると共に、この造形槽３の上方にＸ−Ｙス
キャナー付きのレーザヘッド５が配置された造形装置を
用い、このレーザヘッド５の制御装置（図示省略）に設
計モデルＭの前記断面パターンのデータを入力して自動
的に造形する。
モデルのデータから直接に立体樹脂モデルを製作する光
造形法が登場している。この光造形法では、例えば図１
（イ）に示すようにコンピューター１にて三次元モデル
Ｍを設計し、この三次元モデルＭをコンピューター１上
で同図（ロ）に示すように厚さ数十〜数百μｍ単位の上
下多数層Ｐ1 〜Ｐn に平行スライスしたときの各断面パ
ターンのデータを作成する。そして、同図（ハ）に示す
ように、紫外線硬化型樹脂の如き光硬化型樹脂の溶液２
を収容した造形槽３内に、平板状の昇降台座４が昇降自
在に配置されると共に、この造形槽３の上方にＸ−Ｙス
キャナー付きのレーザヘッド５が配置された造形装置を
用い、このレーザヘッド５の制御装置（図示省略）に設
計モデルＭの前記断面パターンのデータを入力して自動
的に造形する。
【０００５】この造形は、まず同図（ハ）の如く、昇降
台座４の上面位置を溶液２の液面２ａから前記スライス
した層Ｐ1 〜Ｐn の一層分の厚みに相当する深さに設定
し、液面２ａにレーザヘッド５からレーザビーム５ａを
照射して最下位の層Ｐ1 の断面パターンに沿って走査す
ることにより、該断面パターンの形状を有する硬化樹脂
薄層からなる層Ｐ1 を形成し、次いで昇降台座４を前記
一層分の厚みだけ下降させて層Ｐ1 上に溶液２を行き渡
らせ、この位置で同様にレーザビーム５ａの照射によっ
て硬化樹脂薄層からなる層Ｐ2 を層Ｐ1 上に形成し、以
降同様にして一層分ずつ昇降台座４を下降させながら層
Ｐ3 から最上位の層Ｐn まで順次形成し、最終的に同図
（ニ）の如く硬化樹脂薄層からなる層Ｐ1 〜Ｐn が積層
一体化した樹脂造形物Ｗを造形したのち、昇降台座４を
液面２ａ上へ上昇させて該樹脂造形物Ｗを取り出し、要
すれば研磨や塗装等の後処理を施して完成品とする。な
お、図では省略しているが、通常の光造形装置にはリコ
ーターが付設されており、このリコーターを昇降台座４
の下降毎に液面２ａに沿って往復させ、もって先に形成
した硬化樹脂薄層上に溶液２を確実に行き渡らせるよう
にしている。
台座４の上面位置を溶液２の液面２ａから前記スライス
した層Ｐ1 〜Ｐn の一層分の厚みに相当する深さに設定
し、液面２ａにレーザヘッド５からレーザビーム５ａを
照射して最下位の層Ｐ1 の断面パターンに沿って走査す
ることにより、該断面パターンの形状を有する硬化樹脂
薄層からなる層Ｐ1 を形成し、次いで昇降台座４を前記
一層分の厚みだけ下降させて層Ｐ1 上に溶液２を行き渡
らせ、この位置で同様にレーザビーム５ａの照射によっ
て硬化樹脂薄層からなる層Ｐ2 を層Ｐ1 上に形成し、以
降同様にして一層分ずつ昇降台座４を下降させながら層
Ｐ3 から最上位の層Ｐn まで順次形成し、最終的に同図
（ニ）の如く硬化樹脂薄層からなる層Ｐ1 〜Ｐn が積層
一体化した樹脂造形物Ｗを造形したのち、昇降台座４を
液面２ａ上へ上昇させて該樹脂造形物Ｗを取り出し、要
すれば研磨や塗装等の後処理を施して完成品とする。な
お、図では省略しているが、通常の光造形装置にはリコ
ーターが付設されており、このリコーターを昇降台座４
の下降毎に液面２ａに沿って往復させ、もって先に形成
した硬化樹脂薄層上に溶液２を確実に行き渡らせるよう
にしている。
【０００６】このような光造形法によれば、コンピュー
ター上の設計モデルのデータから自動的に樹脂製の実体
モデルを製作でき、しかも設計モデルを平行スライスし
た際の各層に相当する硬化樹脂薄層を下位側から順に形
成して積層一体化することから、中空部や複雑な内部構
造を有するモデルでも全く支障なく一体物として設計通
りに忠実に具象化できる。従って、得られる樹脂造形物
は、形状確認用や営業用のサンプルのみならず、試作品
として流体力学的特性等の特性試験に供したり、部品と
して機械装置に組み込んで実機テストを行ったり、更に
は型マスターとしてアルミニウム製品や合成樹脂製品等
の量産用成形型の製作に利用することが可能となる。
ター上の設計モデルのデータから自動的に樹脂製の実体
モデルを製作でき、しかも設計モデルを平行スライスし
た際の各層に相当する硬化樹脂薄層を下位側から順に形
成して積層一体化することから、中空部や複雑な内部構
造を有するモデルでも全く支障なく一体物として設計通
りに忠実に具象化できる。従って、得られる樹脂造形物
は、形状確認用や営業用のサンプルのみならず、試作品
として流体力学的特性等の特性試験に供したり、部品と
して機械装置に組み込んで実機テストを行ったり、更に
は型マスターとしてアルミニウム製品や合成樹脂製品等
の量産用成形型の製作に利用することが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光造形の手法においては、設計モデルの形態によっては
造形途上の樹脂造形物が倒れたり、サポート部がモデル
本体や昇降台座から剥がれたりして、造形不能になる事
態が往々にして発生するという問題があった。そして、
このような問題は、造形途上で互いに独立した複数の脚
部を構成するようなモデル形態や、底面が凸曲面状等で
自己保持性のない形態であるためにモデル全体を支える
複数本の支脚状サポートからなるサポート部を付加した
形態の場合に、特に顕著であった。
光造形の手法においては、設計モデルの形態によっては
造形途上の樹脂造形物が倒れたり、サポート部がモデル
本体や昇降台座から剥がれたりして、造形不能になる事
態が往々にして発生するという問題があった。そして、
このような問題は、造形途上で互いに独立した複数の脚
部を構成するようなモデル形態や、底面が凸曲面状等で
自己保持性のない形態であるためにモデル全体を支える
複数本の支脚状サポートからなるサポート部を付加した
形態の場合に、特に顕著であった。
【０００８】本発明は、上述の事情に鑑みて、光造形物
の製造方法として、設計モデルが造形途上で互いに独立
した複数の脚部を構成するような形態や全体を支える支
脚状のサポート部を付加した形態であっても、光造形を
安定した状態で確実に完了でき、従来に比較して光造形
物の製造の歩留りを大きく向上し得る手段を提供するこ
とを目的としている。
の製造方法として、設計モデルが造形途上で互いに独立
した複数の脚部を構成するような形態や全体を支える支
脚状のサポート部を付加した形態であっても、光造形を
安定した状態で確実に完了でき、従来に比較して光造形
物の製造の歩留りを大きく向上し得る手段を提供するこ
とを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る光造形物の製造方法は、図
面の参照符号を付して示せば、三次元の設計モデルＭ
１，Ｍ２を上下多数層Ｐ 1 〜Ｐn に平行スライスした際
の各断面パターンに基づいて、造形槽３に収容した光硬
化型樹脂溶液２の表面部をレーザー光５ａの照射によっ
て硬化させて各断面パターンの硬化樹脂薄層を下位側か
ら一層ずつ形成すると共に、この硬化樹脂薄層の形成毎
に該樹脂溶液２中に浸漬した昇降台座４を一層分ずつ下
降させることにより、該昇降台座４上で硬化樹脂薄層を
順次積層一体化して設計モデルＭ１，Ｍ２を具象化した
樹脂造形物Ｗを得るに当たり、前記昇降台座４上の造形
領域に造形開始より複数層の造形によってべた一面の基
礎層７を形成し、この基礎層上に前記設計モデルに対応
する形態の造形を行ったのち、得られた樹脂造形物より
該基礎層を除去することを特徴とするものである。
に、本発明の請求項１に係る光造形物の製造方法は、図
面の参照符号を付して示せば、三次元の設計モデルＭ
１，Ｍ２を上下多数層Ｐ 1 〜Ｐn に平行スライスした際
の各断面パターンに基づいて、造形槽３に収容した光硬
化型樹脂溶液２の表面部をレーザー光５ａの照射によっ
て硬化させて各断面パターンの硬化樹脂薄層を下位側か
ら一層ずつ形成すると共に、この硬化樹脂薄層の形成毎
に該樹脂溶液２中に浸漬した昇降台座４を一層分ずつ下
降させることにより、該昇降台座４上で硬化樹脂薄層を
順次積層一体化して設計モデルＭ１，Ｍ２を具象化した
樹脂造形物Ｗを得るに当たり、前記昇降台座４上の造形
領域に造形開始より複数層の造形によってべた一面の基
礎層７を形成し、この基礎層上に前記設計モデルに対応
する形態の造形を行ったのち、得られた樹脂造形物より
該基礎層を除去することを特徴とするものである。
【００１０】上記構成では、設計モデルＭ１，Ｍ２がそ
の造形途上で不安定な構造を経る形態であっても、この
不安定な構造部分が昇降台座４上に先に形成されるべた
一面の基礎層７に一体化することにより、昇降台座４上
で安定状態に保持されるため、該構造部分が倒れたり剥
がれたりして造形不能になるような事態は確実に回避さ
れる。
の造形途上で不安定な構造を経る形態であっても、この
不安定な構造部分が昇降台座４上に先に形成されるべた
一面の基礎層７に一体化することにより、昇降台座４上
で安定状態に保持されるため、該構造部分が倒れたり剥
がれたりして造形不能になるような事態は確実に回避さ
れる。
【００１１】しかして、請求項２の発明は、上記請求項
１の発明に係る光造形物の製造方法において、前記設計
モデルＭ１，Ｍ２が造形途上で互いに独立した複数の脚
部１１，１１、２１…を構成する形態であり、これら脚
部１１，１１、２１…を基礎層７上に積層形成する構成
としている。また、請求項３の発明は、同じく請求項１
の発明に係る光造形物の製造方法において、前記設計モ
デルに造形時の姿勢を安定化させるサボート部６…が付
加され、このサポート部６…が造形途上で互いに独立し
た複数の支脚を構成する形態であるとき、これら支脚を
基礎層７上に積層形成する構成としている。すなわち、
これら請求項２，３の設計モデルは、特に造形途上で脚
部１１，１１、２１…やサボート部６…が倒れたり昇降
台座４から剥がれたりし易い形態であるが、昇降台座４
上に先に形成されるべた一面の基礎層７との一体化によ
り、造形完了まで安定状態に保持されることになる。
１の発明に係る光造形物の製造方法において、前記設計
モデルＭ１，Ｍ２が造形途上で互いに独立した複数の脚
部１１，１１、２１…を構成する形態であり、これら脚
部１１，１１、２１…を基礎層７上に積層形成する構成
としている。また、請求項３の発明は、同じく請求項１
の発明に係る光造形物の製造方法において、前記設計モ
デルに造形時の姿勢を安定化させるサボート部６…が付
加され、このサポート部６…が造形途上で互いに独立し
た複数の支脚を構成する形態であるとき、これら支脚を
基礎層７上に積層形成する構成としている。すなわち、
これら請求項２，３の設計モデルは、特に造形途上で脚
部１１，１１、２１…やサボート部６…が倒れたり昇降
台座４から剥がれたりし易い形態であるが、昇降台座４
上に先に形成されるべた一面の基礎層７との一体化によ
り、造形完了まで安定状態に保持されることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明に係る光造形物の製造方法
で対象とする三次元モデルは、既述のようにＣＡＤ、Ｃ
ＡＭ、ＣＡＥ等のコンピューター上で直接に設計しても
よいし、旧来の図面等によって設計したものを立体モデ
ルとしてイメージ化して三次元ＣＡＤ等に入力してもよ
い。そして、このような設計モデルを光造形法にて実体
モデルとして具象化するために、まずコンピューター上
で処理して上下多数層に水平スライスした際の各断面パ
ターンのデータを作成し、このデータに基づいて、レー
ザー光による光硬化型樹脂の硬化によって前記の各断面
パターンの硬化樹脂薄層を下位側から一層ずつ形成し、
これら硬化樹脂薄層を昇降台座上で順次積層一体化する
ことによって設計モデルを具象化した樹脂造形物を得
る。設計モデルを水平スライスする際の層厚は、一般に
数十〜数百μｍの範囲である。
で対象とする三次元モデルは、既述のようにＣＡＤ、Ｃ
ＡＭ、ＣＡＥ等のコンピューター上で直接に設計しても
よいし、旧来の図面等によって設計したものを立体モデ
ルとしてイメージ化して三次元ＣＡＤ等に入力してもよ
い。そして、このような設計モデルを光造形法にて実体
モデルとして具象化するために、まずコンピューター上
で処理して上下多数層に水平スライスした際の各断面パ
ターンのデータを作成し、このデータに基づいて、レー
ザー光による光硬化型樹脂の硬化によって前記の各断面
パターンの硬化樹脂薄層を下位側から一層ずつ形成し、
これら硬化樹脂薄層を昇降台座上で順次積層一体化する
ことによって設計モデルを具象化した樹脂造形物を得
る。設計モデルを水平スライスする際の層厚は、一般に
数十〜数百μｍの範囲である。
【００１３】本発明において前記の設計モデルから光造
形法にて実体モデルを作製するには、通常の光造形装置
を使用して従来同様に操作すればよい。この光造形に用
いる光硬化型樹脂としては、一般に紫外線硬化型樹脂が
使用されるが、遮光等によって造形及び保存環境を適切
にすれば可視光域での硬化特性を有する樹脂も使用可能
となる。しかして、この光硬化型樹脂を前記の各断面パ
ターンで硬化させるレーザ装置としては、使用する光硬
化型樹脂を高感度で硬化させる波長域及び出力のレーザ
光を出射でき、且つＸ−Ｙスキャナーやガルバノメータ
ーミラー等による描画露光機能を具備するものであれば
よく、例えばＨｅ−Ｃｄレーザ、Ａｒレーザ、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧレーザ等の紫外線レーザが一般的に使用される。
形法にて実体モデルを作製するには、通常の光造形装置
を使用して従来同様に操作すればよい。この光造形に用
いる光硬化型樹脂としては、一般に紫外線硬化型樹脂が
使用されるが、遮光等によって造形及び保存環境を適切
にすれば可視光域での硬化特性を有する樹脂も使用可能
となる。しかして、この光硬化型樹脂を前記の各断面パ
ターンで硬化させるレーザ装置としては、使用する光硬
化型樹脂を高感度で硬化させる波長域及び出力のレーザ
光を出射でき、且つＸ−Ｙスキャナーやガルバノメータ
ーミラー等による描画露光機能を具備するものであれば
よく、例えばＨｅ−Ｃｄレーザ、Ａｒレーザ、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧレーザ等の紫外線レーザが一般的に使用される。
【００１４】以下、本発明に係る光造形物の製造方法の
実施例について、図面を参照して具体的に説明する。な
お、これら実施例における光造形の操作及び機構は前記
従来と同様であるため、その説明を省略する。
実施例について、図面を参照して具体的に説明する。な
お、これら実施例における光造形の操作及び機構は前記
従来と同様であるため、その説明を省略する。
【００１５】図２（イ）に示す第一実施例の設計モデル
Ｍ１は、横円筒状の本体部１０の両側に一対の縦板状の
脚部１１，１１を有する形態である。また、同図（ロ）
に示す第二実施例の設計モデルＭ２は、頂部が凸球面状
の本体部２０に多数の垂直ピン状の脚部２１…が垂設さ
れた形態である。これら設計モデルＭ１，Ｍ２の光造形
においては、形状的に上下逆の造形方向を採用できない
ため、脚部１１，１１あるいは脚部２１…側から造形す
る必要がある。
Ｍ１は、横円筒状の本体部１０の両側に一対の縦板状の
脚部１１，１１を有する形態である。また、同図（ロ）
に示す第二実施例の設計モデルＭ２は、頂部が凸球面状
の本体部２０に多数の垂直ピン状の脚部２１…が垂設さ
れた形態である。これら設計モデルＭ１，Ｍ２の光造形
においては、形状的に上下逆の造形方向を採用できない
ため、脚部１１，１１あるいは脚部２１…側から造形す
る必要がある。
【００１６】しかるに、従来の手法によると、これら脚
部１１，１１や脚部２１…は、本体部１０，２０の造形
に至るまでの造形途上では、各々を互いに独立した状態
で縦に長く成長させることになるから非常に不安定であ
り、各硬化樹脂薄層の形成毎に行われる昇降台座４の昇
降動作の際や何らかの要因で外部から振動が加わった際
等に簡単に倒れてしまい、以降の造形が不可能になる。
部１１，１１や脚部２１…は、本体部１０，２０の造形
に至るまでの造形途上では、各々を互いに独立した状態
で縦に長く成長させることになるから非常に不安定であ
り、各硬化樹脂薄層の形成毎に行われる昇降台座４の昇
降動作の際や何らかの要因で外部から振動が加わった際
等に簡単に倒れてしまい、以降の造形が不可能になる。
【００１７】そこで、本発明では、光造形に当たり、図
３に示すように昇降台座４上の造形領域に造形開始より
複数層の造形によってべた一面の基礎層７を形成する。
すなわち、第一実施例の設計モデルＭ１については同図
（イ），（ロ）の如く、また第二実施例の設計モデルＭ
１については同図（ハ），（ニ）の如く、昇降台座４上
に先にべた一面の基礎層７を設け、この基礎層７上に設
計モデルＭ１，Ｍ２に対応する樹脂造形物を造形する。
従って、脚部１１，１１、２１…は、本体部１０，２０
の造形に至るまでの造形途上でそれぞれ硬化樹脂薄層の
多数回の積層形成によって垂直に上方へ成長させるが、
各々の基部側が基礎層７に連結して互いに一体化してい
るから、その造形中の昇降台座４の昇降動作に伴う揺れ
や光硬化型樹脂溶液の液抵抗を受けたり、何らかの要因
で外部から振動が加わっても倒れる恐れはなく、設計高
さまで確実に造形できる。
３に示すように昇降台座４上の造形領域に造形開始より
複数層の造形によってべた一面の基礎層７を形成する。
すなわち、第一実施例の設計モデルＭ１については同図
（イ），（ロ）の如く、また第二実施例の設計モデルＭ
１については同図（ハ），（ニ）の如く、昇降台座４上
に先にべた一面の基礎層７を設け、この基礎層７上に設
計モデルＭ１，Ｍ２に対応する樹脂造形物を造形する。
従って、脚部１１，１１、２１…は、本体部１０，２０
の造形に至るまでの造形途上でそれぞれ硬化樹脂薄層の
多数回の積層形成によって垂直に上方へ成長させるが、
各々の基部側が基礎層７に連結して互いに一体化してい
るから、その造形中の昇降台座４の昇降動作に伴う揺れ
や光硬化型樹脂溶液の液抵抗を受けたり、何らかの要因
で外部から振動が加わっても倒れる恐れはなく、設計高
さまで確実に造形できる。
【００１８】そして、これら脚部１１，１１、２１…の
造形に引き続いて本体部１０，２０の造形を行うことに
より、設計モデルＭ１，Ｍ２を忠実に具象化した構造に
基礎層７が付加した樹脂造形物が得られる。しかして、
造形後の基礎層７は不要であるため、これを切除して本
来の設計モデルＭ１，Ｍ２通りの形態を有する光造形品
とする。
造形に引き続いて本体部１０，２０の造形を行うことに
より、設計モデルＭ１，Ｍ２を忠実に具象化した構造に
基礎層７が付加した樹脂造形物が得られる。しかして、
造形後の基礎層７は不要であるため、これを切除して本
来の設計モデルＭ１，Ｍ２通りの形態を有する光造形品
とする。
【００１９】第三実施例で対称とする設計モデルは、下
部が凸曲面状の底面外形を有する容器状形態であること
から、図４（イ）に示すように、その造形途上の樹脂造
形物Ｗ３を昇降台座４上で安定姿勢に保持するために、
設計段階でモデル本体３０の底部にサポート部６を付加
した構造としている。このサポート部６は、例えば同図
（ロ）に示すように、長短のリブ付き帯板状サポート６
ａ…，６ｂ…と横断面十字状サポート６ｃ…とが放射状
に配置したものからなる。
部が凸曲面状の底面外形を有する容器状形態であること
から、図４（イ）に示すように、その造形途上の樹脂造
形物Ｗ３を昇降台座４上で安定姿勢に保持するために、
設計段階でモデル本体３０の底部にサポート部６を付加
した構造としている。このサポート部６は、例えば同図
（ロ）に示すように、長短のリブ付き帯板状サポート６
ａ…，６ｂ…と横断面十字状サポート６ｃ…とが放射状
に配置したものからなる。
【００２０】このような設計モデルではサポート部６を
有する形で上下多数層に平行スライスした際の各断面パ
ターンによって光造形を行うことになるが、従来の手法
によると、サポート部６の各サポート６ａ…，６ｂ…，
６ｃ…は、造形途上で各々を互いに独立した状態で縦に
長く成長させることになるから非常に不安定である上、
互いに独立した状態でモデル本体３０及び昇降台座４に
対して接合しているだけであるから、各硬化樹脂薄層の
形成毎に行われる昇降台座４の昇降動作の際や何らかの
要因で外部から振動が加わった際等に、簡単に倒れたり
昇降台座４やモデル本体３０との接合が剥がれ、以降の
造形が不可能になる。
有する形で上下多数層に平行スライスした際の各断面パ
ターンによって光造形を行うことになるが、従来の手法
によると、サポート部６の各サポート６ａ…，６ｂ…，
６ｃ…は、造形途上で各々を互いに独立した状態で縦に
長く成長させることになるから非常に不安定である上、
互いに独立した状態でモデル本体３０及び昇降台座４に
対して接合しているだけであるから、各硬化樹脂薄層の
形成毎に行われる昇降台座４の昇降動作の際や何らかの
要因で外部から振動が加わった際等に、簡単に倒れたり
昇降台座４やモデル本体３０との接合が剥がれ、以降の
造形が不可能になる。
【００２１】これに対し、本発明では、前記第一及び第
二実施例と同様に、光造形に当たり、図５（イ）（ロ）
に示すように昇降台座４上の造形領域に造形開始より複
数層の造形によってべた一面の基礎層７を形成し、この
基礎層７上にサポート部６及びモデル本体３０を造形す
る。従って、サポート部６の各サポート６ａ…，６ｂ
…，６ｃ…は、モデル本体３０の造形に至るまでの造形
途上でそれぞれ硬化樹脂薄層の多数回の積層形成によっ
て垂直に上方へ成長させるが、各々の基部側が基礎層７
に連結して全体が安定した一体物となっているから、そ
の造形中ならびにモデル本体３０の造形段階で昇降台座
４の昇降動作に伴う揺れや光硬化型樹脂溶液の液抵抗を
受けたり、何らかの要因で外部から振動が加わっても、
倒れたり上下端が剥がれたりする恐れはない。
二実施例と同様に、光造形に当たり、図５（イ）（ロ）
に示すように昇降台座４上の造形領域に造形開始より複
数層の造形によってべた一面の基礎層７を形成し、この
基礎層７上にサポート部６及びモデル本体３０を造形す
る。従って、サポート部６の各サポート６ａ…，６ｂ
…，６ｃ…は、モデル本体３０の造形に至るまでの造形
途上でそれぞれ硬化樹脂薄層の多数回の積層形成によっ
て垂直に上方へ成長させるが、各々の基部側が基礎層７
に連結して全体が安定した一体物となっているから、そ
の造形中ならびにモデル本体３０の造形段階で昇降台座
４の昇降動作に伴う揺れや光硬化型樹脂溶液の液抵抗を
受けたり、何らかの要因で外部から振動が加わっても、
倒れたり上下端が剥がれたりする恐れはない。
【００２２】かくしてサポート部６及びモデル本体３０
の造形を行って得られる樹脂造形物Ｗ３は、設計モデル
を忠実に具象化した構造にサポート部６及び基礎層７が
付加した樹脂造形物が得られる。しかして、造形後のサ
ポート部６及び基礎層７は不要であるため、これを切除
して本来の設計モデル通りの形態を有する光造形品とす
る。
の造形を行って得られる樹脂造形物Ｗ３は、設計モデル
を忠実に具象化した構造にサポート部６及び基礎層７が
付加した樹脂造形物が得られる。しかして、造形後のサ
ポート部６及び基礎層７は不要であるため、これを切除
して本来の設計モデル通りの形態を有する光造形品とす
る。
【００２３】なお、基礎層７は、通常は樹脂硬化層の２
〜３回程度の積層にて形成するが、設計モデルの形態に
よっては例えば同５〜６回程度まで厚く設定してもよ
い。しかして、本発明は、上記第一〜第三実施例で例示
したものに限らず、様々なモデル形態に適用でき、複数
の支脚やサポート部を有しなくとも、例えば下部が細い
形状であるもの等の造形途上で不安定なモデル形態には
好ましく適用できる。また、サポート部６は、図４，５
に例示したものに限らず、モデル本体の形状や樹脂造形
物としての重量等に応じて様々な形態及び配置構成に設
定できる。
〜３回程度の積層にて形成するが、設計モデルの形態に
よっては例えば同５〜６回程度まで厚く設定してもよ
い。しかして、本発明は、上記第一〜第三実施例で例示
したものに限らず、様々なモデル形態に適用でき、複数
の支脚やサポート部を有しなくとも、例えば下部が細い
形状であるもの等の造形途上で不安定なモデル形態には
好ましく適用できる。また、サポート部６は、図４，５
に例示したものに限らず、モデル本体の形状や樹脂造形
物としての重量等に応じて様々な形態及び配置構成に設
定できる。
【００２４】
【発明の効果】本発明の請求項１に係る光造形物の製造
方法によれば、コンピューター上等で設計された三次元
モデルを上下多数層に平行スライスした際の各断面パタ
ーンに基づいて、光硬化型樹脂溶液の表面部をレーザー
光の照射によって硬化させて各断面パターンの硬化樹脂
薄層を下位側から一層ずつ形成して設計モデルを具象化
した樹脂造形物を得る光造形において、設計モデルが造
形途上で互いに独立した複数の脚部を構成するような形
態や全体を支える支脚状のサポート部を付加した形態で
あっても、光造形を安定した状態で確実に完了でき、従
来に比較して光造形物の製造の歩留りを大きく向上し得
るという利点がある。
方法によれば、コンピューター上等で設計された三次元
モデルを上下多数層に平行スライスした際の各断面パタ
ーンに基づいて、光硬化型樹脂溶液の表面部をレーザー
光の照射によって硬化させて各断面パターンの硬化樹脂
薄層を下位側から一層ずつ形成して設計モデルを具象化
した樹脂造形物を得る光造形において、設計モデルが造
形途上で互いに独立した複数の脚部を構成するような形
態や全体を支える支脚状のサポート部を付加した形態で
あっても、光造形を安定した状態で確実に完了でき、従
来に比較して光造形物の製造の歩留りを大きく向上し得
るという利点がある。
【００２５】請求項２及び請求項３の発明によれば、設
計モデルとして特に造形途上で脚部やサボート部が倒れ
たり昇降台座から剥がれたりし易い形態を対象とするに
も関わらず、光造形を安定した状態で確実に完了できる
という利点がある。
計モデルとして特に造形途上で脚部やサボート部が倒れ
たり昇降台座から剥がれたりし易い形態を対象とするに
も関わらず、光造形を安定した状態で確実に完了できる
という利点がある。
【図１】 光造形法の基本原理を説明するものであっ
て、（イ）図は設計した三次元モデルの画像を表示した
コンピューターの正面図、（ロ）図は該三次元モデルを
上下多数層に平行スライスする状態を示す模式図、
（ハ）図は光造形装置による光造形の初期段階を示す概
略縦断側面図、（ニ）図は同光造形装置による光造形の
最終段階を示す概略縦断側面図である。
て、（イ）図は設計した三次元モデルの画像を表示した
コンピューターの正面図、（ロ）図は該三次元モデルを
上下多数層に平行スライスする状態を示す模式図、
（ハ）図は光造形装置による光造形の初期段階を示す概
略縦断側面図、（ニ）図は同光造形装置による光造形の
最終段階を示す概略縦断側面図である。
【図２】 本発明の実施例に適用する設計モデルを示す
ものであって、（イ）図は第一実施例の設計モデルの斜
視図、（ロ）図は第一実施例の設計モデルの斜視図であ
る。
ものであって、（イ）図は第一実施例の設計モデルの斜
視図、（ロ）図は第一実施例の設計モデルの斜視図であ
る。
【図３】 本発明の実施例における造形状態を示すもの
であって、（イ）図は第一実施例の設計モデルにおける
脚部の造形状態を示す斜視図、（ロ）図は同造形状態の
概略縦断正面図、（ハ）図は第二実施例の設計モデルに
おける脚部の造形状態を示す斜視図、（ニ）図は同造形
状態の概略縦断正面図である。
であって、（イ）図は第一実施例の設計モデルにおける
脚部の造形状態を示す斜視図、（ロ）図は同造形状態の
概略縦断正面図、（ハ）図は第二実施例の設計モデルに
おける脚部の造形状態を示す斜視図、（ニ）図は同造形
状態の概略縦断正面図である。
【図４】 サポート部を付加した設計モデルの従来の手
法による造形状態を示し、（イ）図は概略縦断側面図、
（ロ）図は（イ）図のロ−ロ線の断面矢視図である。
法による造形状態を示し、（イ）図は概略縦断側面図、
（ロ）図は（イ）図のロ−ロ線の断面矢視図である。
【図５】 本発明の第三実施例における造形状態を示
し、（イ）図は概略縦断側面図、（ロ）図は（イ）図の
ロ−ロ線の断面矢視図である。
し、（イ）図は概略縦断側面図、（ロ）図は（イ）図の
ロ−ロ線の断面矢視図である。
１ コンピューター ２ 光硬化型樹脂溶液 ２ａ 液面 ２ｂ 容器状部の内側の液面 ３ 造形槽 ４ 昇降台座 ５ レーザヘッド ５ａ レーザ光 ６ サポート部 ７ 基礎層 １０，２０ 本体部 １１，２１ 脚部 ３０ モデル本体 Ｍ 設計モデル Ｍ１，Ｍ２ 設計モデル Ｗ，Ｗ３ 樹脂造形物 Ｐ1 〜Ｐn 平行スライスした層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 尚子 大阪府枚方市春日北町２丁目10番５号 株 式会社ナカキン春日工場内 Ｆターム(参考） 4F213 AA44 AG21 WA25 WL03 WL12 WL31 WL62 WL96
Claims (3)
- 【請求項１】 三次元の設計モデルを上下多数層に平行
スライスした際の各断面パターンに基づいて、造形槽に
収容した光硬化型樹脂溶液の表面部をレーザー光の照射
によって硬化させて各断面パターンの硬化樹脂薄層を下
位側から一層ずつ形成すると共に、この硬化樹脂薄層の
形成毎に該樹脂溶液中に浸漬した昇降台座を一層分ずつ
下降させることにより、該昇降台座上で硬化樹脂薄層を
順次積層一体化して設計モデルを具象化した樹脂造形物
を得るに当たり、 前記昇降台座上の造形領域に造形開始より複数層の造形
によってべた一面の基礎層を形成し、この基礎層上に前
記設計モデルに対応する形態の造形を行ったのち、得ら
れた樹脂造形物より該基礎層を除去することを特徴とす
る光造形物の製造方法。 - 【請求項２】 前記設計モデルが造形途上で互いに独立
した複数の脚部を構成する形態であり、これら脚部を基
礎層上に積層形成することを特徴とする請求項１記載の
光造形物の製造方法。 - 【請求項３】 前記設計モデルに造形時の姿勢を安定化
させるサボート部が付加され、このサポート部が造形途
上で互いに独立した複数の支脚を構成する形態であると
き、これら支脚を基礎層上に積層形成することを特徴と
する請求項１記載の光造形物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10179359A JP2000006251A (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | 光造形物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10179359A JP2000006251A (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | 光造形物の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000006251A true JP2000006251A (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=16064480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10179359A Pending JP2000006251A (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | 光造形物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000006251A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003057477A (ja) * | 2001-08-21 | 2003-02-26 | Seiko Instruments Inc | ３次元構造体の製作方法およびその方法で作製された３次元構造体 |
| CN103144306A (zh) * | 2013-02-27 | 2013-06-12 | 深圳诚一信科技有限公司 | 一种3d激光快速成型机 |
-
1998
- 1998-06-25 JP JP10179359A patent/JP2000006251A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003057477A (ja) * | 2001-08-21 | 2003-02-26 | Seiko Instruments Inc | ３次元構造体の製作方法およびその方法で作製された３次元構造体 |
| CN103144306A (zh) * | 2013-02-27 | 2013-06-12 | 深圳诚一信科技有限公司 | 一种3d激光快速成型机 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010627 |