JP2000141498A

JP2000141498A - 立体モデルの光学的造形方法

Info

Publication number: JP2000141498A
Application number: JP10325052A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Tanaka; 一彦田中; Mitsuo Uchiyama; 光夫内山; Teishiro Shibazaki; 貞四郎芝崎; Teruo Fukumura; 輝雄福村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2000-05-23

Abstract

(57)【要約】【課題】熱膨張により発生する応力を緩和して鋳型材の
亀裂を防止することができる立体モデルの光学的造形方
法を提供する。【解決手段】光硬化性樹脂に目的とする立体モデルの断
面形状を描くように光を移動させながら照射し、この光
が照射された部分を硬化させ、硬化層を順次積層して立
体モデルを造形する光学的造形方法であり、この立体モ
デルが、外皮部３２，３３，３４とこれを補強するサポ
ート部３５とを有する消失鋳造用樹脂モデル３１であ
り、硬化強度に強弱を設けて造形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光硬化性樹脂の液
面にレーザ光などの光を照射して硬化させ、順次積層す
ることで目的とする立体形状の樹脂モデルを造形する方
法に関し、特に消失鋳造用として用いられる立体モデル
を造形するのに適した立体モデルの光学的造形方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の立体モデルの光学的造形方法とし
ては、例えば図１０に示す方法が知られている。この方
法では、容器１内に光硬化性樹脂２が収容され、その液
面３に向けてレーザ光４が照射されるように、ミラー
５、ミラー駆動装置６、レンズ・シャッタ・レーザ装置
７が設けられている。また、容器１内にはエレベータ８
で支持されたテーブル９と、エレベータ８を上下移動す
るためのエレベータ駆動装置１０が設けられ、レンズ・
シャッタ・レーザ装置７及びミラー駆動装置６、エレベ
ータ駆動装置１０はコンピュータ１１により制御され
る。

【０００３】そして、目的とする立体モデルの断面形状
内を描くように、レーザ光を照射して樹脂液面３を硬化
させ、次いでエレベータ８を下方に移動して先ほど形成
された硬化層１２の上側に光硬化性樹脂を供給し、再び
レーザ光を照射して樹脂液面３を同じように硬化させる
ことにより、上下方向に対しても硬化層を連続させ、こ
れにより立体形状の樹脂モデル１３を造形する。

【０００４】図１１（Ａ）は、こうした樹脂モデル１３
の一例を示す断面図であり、樹脂モデルを消失鋳造用の
消失模型に適用した一例を示したものである。この種の
消失鋳造用消失模型１４は、鋳物の外表面に一致する外
表面を有し、大きなモデルにおいては、外皮部１５と、
この外皮部１５の形状の維持を目的として当該外皮部１
５を支持するサポート部１６とを有する、外皮状樹脂モ
デルで造形されることが少なくない。

【０００５】同図（Ｂ）に、同図（Ａ）の任意の一断面
である断面Ｍ−Ｍにおけるレーザ走査線の走査軌跡の一
例を示すが、外皮部１５では、複数の平行な直線状のレ
ーザ走査線１７と、断面の輪郭を示すレーザ走査線１８
とをレーザ走査することにより硬化層が形成される。ま
た同図（Ｃ）に、レーザ走査により硬化し、積層された
層の様子を示すが、連続した硬化層１９ａ，１９ｂ，１
９ｃ，１９ｄが造形されている。

【０００６】なお、この外皮状樹脂モデル１４の内部空
間は、液体樹脂が充填されたままの状態になっている
が、造形後に小さい孔を開けることにより液体樹脂が排
出される。この孔は、樹脂が排出されたのち、例えばワ
ックス材料などにより塞がれる。

【０００７】図１２（Ａ）〜（Ｄ）に、樹脂モデル１４
を用いた消失鋳造方法の一例を示す。まず、同図（Ａ）
に示すように、例えばワックスで製作された湯口２０と
押し湯２１とを外皮状樹脂モデル１４に接着したのち、
外皮状樹脂モデル１４を型枠２２内の所定の位置に設置
する。

【０００８】次に、使用する金属溶湯の温度において形
状の維持が可能な鋳型材２３を充填する。その後、同図
（Ｂ）に示すように、鋳型材２３がその形状の維持が可
能なまで硬化したのち型枠２２を取り外し、外皮状樹脂
モデル１４とワックス材２０，２１及び鋳型材２３を所
定の温度に加熱する。これにより鋳型材２３は乾燥し、
さらに硬化することになる。

【０００９】次に、同図（Ｃ）に示すように、これらを
さらに高温に加熱することで、外皮状樹脂モデル１４及
びワックス材２０，２１は消失し、これら外皮状樹脂モ
デル１４及びワックス材２０，２１と同じ形状の空間２
４が鋳型材２３に形成されることになる。最後に、同図
（Ｄ）に示すように、湯口２０から金属溶湯を注入する
ことにより、目的とする鋳物２５が製造される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の立体モデルの光学的造形方法にあっては、図
１１に示したように、外皮状樹脂モデル１４の一断面形
状内を照射するレーザ走査線において、複数の平行な直
線状のレーザ走査線を設定し、さらに上下に積層する断
面形状においても同様のレーザ光の走査方法となってい
たため、強度的には中実モデルより弱い外皮状樹脂モデ
ルであるが、鋳型材２３の乾燥工程、さらには樹脂モデ
ルを消失させるための高温加熱工程において、硬化樹脂
が熱膨張し、これにより発生する応力が原因で、鋳型材
２３に亀裂が生じるという問題があった。

【００１１】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、熱膨張により発生する応力
を緩和して鋳型材の亀裂を防止することができる立体モ
デルの光学的造形方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、請求項１記載の立体モデルの光学的造形方法
は、光硬化性樹脂に目的とする立体モデルの断面形状を
描くように光を移動させながら照射し、この光が照射さ
れた部分を硬化させ、硬化層を順次積層して立体モデル
を造形する光学的造形方法において、前記立体モデル
が、外皮部とこれを補強するサポート部とを有する消失
鋳造用樹脂モデルであり、硬化強度に強弱を設けて造形
することを特徴とする。

【００１３】この請求項１記載の発明では、樹脂の硬化
強度に強弱を設けて立体モデルを造形するので、得られ
た立体モデルには硬化強度の強弱が存在する。すなわ
ち、この立体モデルには、部分的に強度が弱い部分が存
在する。

【００１４】したがって、この立体モデルを消失鋳造用
として用いたとき、鋳型材の乾燥や加熱工程で熱負荷が
印加されても、当該立体モデルの熱膨張により発生する
応力は、硬化強度が弱い部位で緩和（吸収）されること
になる。この結果、立体モデルから、その周囲に存在す
る鋳型材に対して応力が作用することがなくなり、鋳型
材の亀裂を防止することができる。

【００１５】（２）上記請求項１記載の発明において、
硬化強度に強弱を設ける手段は特に限定されない。光硬
化性樹脂は照射される光エネルギにより硬化強度が制御
できるので、たとえば請求項２記載の立体モデルの光学
的造形方法では、単位時間および／または単位面積当た
りの前記光の照射エネルギを制御することにより、前記
硬化強度に強弱を設けることを特徴とする。

【００１６】（３）さらに、こうした硬化強度の強弱、
または単位時間および／または単位面積当たりの前記光
の照射エネルギを制御する具体的手段として、請求項３
記載の立体モデルの光学的造形方法は、前記立体モデル
の任意の一断面形状内に対して、複数の平行な光走査線
を照射する際に、当該光走査線の走査間隔を制御するこ
とにより、前記硬化強度に強弱を設けることを特徴とす
る。

【００１７】また、請求項４記載の立体モデルの光学的
造形方法は、前記立体モデルの任意の一断面形状内に対
して、複数の平行な光走査線を照射する際に、当該光走
査線の走査速度を制御することにより、前記硬化強度に
強弱を設けることを特徴とする。

【００１８】請求項５記載の立体モデルの光学的造形方
法は、前記立体モデルの任意の一断面形状内に対して、
複数の平行な光走査線を照射する際に、走査する光の強
度を制御することにより、前記硬化強度に強弱を設ける
ことを特徴とする。

【００１９】請求項６記載の立体モデルの光学的造形方
法は、前記立体モデルの任意の一断面形状内に対して、
複数の平行な光走査線を照射する際に、走査する光のス
ポット径を制御することにより、前記硬化強度に強弱を
設けることを特徴とする。

【００２０】また、請求項７記載の立体モデルの光学的
造形方法は、前記立体モデルの任意の一断面形状内に対
して、光走査線を照射する際に、前記光硬化性樹脂の液
面を振動させることを特徴とする。

【００２１】ちなみに、これら請求項３〜７記載の具体
的手段は、単独でも或いは何れか二以上を組み合わせて
も良い。

【００２２】（４）また、上記発明においては特に限定
されないが、請求項８記載の立体モデルの光学的造形方
法は、前記硬化層を積層する毎に、下層および上層の有
無を判別し、上下に層がある層に対して、前記硬化強度
に強弱を設けることを特徴とする。

【００２３】この請求項８記載の発明では、外皮部の最
下層及び最上層となる硬化層を判別することで、上下の
層は強度を維持する一方で、内側の層のみを部分的に強
度を弱く造形することができる。したがって、鋳造精度
に影響を及ぼす外皮状樹脂モデルの形状精度を維持した
状態で、鋳型材の亀裂防止のために部分的に強度が弱い
部位を造形することができる。

【００２４】（５）また、上記発明においては特に限定
されないが、請求項９記載の立体モデルの光学的造形方
法は、前記上下に層がある層のうち、下層および上層と
重なる領域に対して、前記硬化強度に強弱を設けること
を特徴とする。

【００２５】この請求項９記載の発明では、立体モデル
が傾斜して積層される場合に、各層は外皮最外面を有す
ることになる。したがって、外皮部の最外面を構成する
部位は強度を維持した状態で、鋳型材の亀裂防止のため
に部分的に強度が弱い部位を造形することができる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１〜７記載の発明によれば、樹脂
の硬化強度に強弱を設けて造形するので、得られた立体
モデルに硬化強度の強弱が存在する。したがって、この
立体モデルを消失鋳造用として用いたとき、鋳型材の乾
燥や加熱工程で熱負荷が印加されても、当該立体モデル
の熱膨張により発生する応力は、硬化強度が弱い部位で
緩和（吸収）されることになる。この結果、立体モデル
の周囲に存在する鋳型材の亀裂を防止することができ
る。

【００２７】これに加えて、請求項８記載の発明によれ
ば、外皮部の最下層及び最上層となる硬化層を判別し、
上下の層は強度を維持し、内側の層のみ部分的に強度を
弱く造形するので、鋳造精度に影響を及ぼす外皮状樹脂
モデルの形状精度を維持した状態で、鋳型材の亀裂防止
のために部分的に強度が弱い部位を造形することができ
る。

【００２８】また、請求項９記載の発明によれば、立体
モデルが傾斜して積層される場合に、各層は外皮最外面
を有することになるため、外皮部の最外面を構成する部
位は強度を維持した状態で、鋳型材の亀裂防止のために
部分的に強度が弱い部位を造形することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。第１実施形態図１は本発明の立体モデルの光学的造形方法の実施形態
を説明するための断面図であり、立体モデルとしての消
失鋳造用樹脂モデルを示す断面図である。なお、以下に
説明する各実施形態で用いられる光学的造形装置は、外
見的には図１０のものと同じであるため、同図を参照し
ながら説明する。

【００３０】本実施形態で造形される消失鋳造用樹脂モ
デル３１は、鋳物の外表面に一致する外表面を有し、外
皮部３２，３３，３４と、この外皮部３２，３３，３４
の形状の維持を目的として当該外皮部を支持するサポー
ト部３５とを有する。

【００３１】こうした消失鋳造用樹脂モデル３１は、図
１０に示すように、容器１に収容された光硬化性樹脂２
に対し、レーザ装置７から出射されたレーザ光をミラー
５およびミラー駆動装置６で走査しながら照射し、モデ
ル３１の一つの断面形状内を硬化させる。次いで、エレ
ベータ８を一段だけ下降させ、先ほど形成された硬化層
が光硬化性樹脂２に浸るように、換言すれば硬化層の上
面に光硬化性樹脂を供給し、再びレーザ光を照射する。
この操作を順次繰り返すことで、先ほど形成された硬化
層の上に硬化層が連続的に積層され、最終的に目的とす
る消失鋳造用樹脂モデル３１が得られる。

【００３２】このレーザ光の照射および走査過程におい
て、本実施形態では、図１に示す樹脂モデル３１の外皮
部３２，３３，３４やサポート部３５の、例えば任意の
層３６ａ，３６ｂ，３６ｃを造形する際に、その層が形
状を維持するのに最低必要な硬化強度となる範囲内で、
他の層より硬化強度を弱くしている。

【００３３】このように、一部の層３６ａ，３６ｂ，３
６ｃの硬化強度が、他の層の硬化強度より弱いと、図１
２に示す消失鋳造の鋳型材の乾燥工程や、さらには樹脂
モデルおよびワックス材を消失させるための高温加熱工
程において、この硬化強度が弱い層３６ａ，３６ｂ，３
６ｃが樹脂モデル３１の熱膨張によって発生する応力の
緩衝部位となり、樹脂モデル３１全体の応力が緩和さ
れ、その結果、鋳型材２３に対して応力が作用しなくな
るので、鋳型材２３に亀裂が生じたりすることを防止で
きる。

【００３４】こうした硬化強度の強弱を有する消失鋳造
用樹脂モデルは、以下の具体的実施形態により製造する
ことができる。第２実施形態図２は、本発明の立体モデルの光学的造形方法の、より
具体的な実施形態を説明するための（Ａ）断面図および
（Ｂ）Ｎ部拡大図（レーザ照射により硬化した状態を示
す図）である。本例では、硬化強度の強弱の具体的手法
として、レーザ走査線の走査間隔を変えることとしてい
る。

【００３５】つまり、同図（Ａ）に示す外皮状樹脂モデ
ル３１の外皮部３２，３３，３４やサポート部３５など
を造形する際において、同図（Ｂ）のように、順次積層
される層３７ａ〜３７ｊのうち、任意の層、ここでは３
７ｅおよび３７ｆの断面形状内を走査する複数の平行な
レーザ走査線の間隔を大きくしている。同図に示す例で
は、外皮部の内側につきレーザ走査線の間隔が広くされ
ている。

【００３６】また、レーザ走査線の間隔を変える他の実
施形態を図３に示す。同図（Ａ）は消失鋳造用樹脂モデ
ルを示す断面図、同図（Ｂ）は積層された面が水平な面
（たとえば（Ａ）の外皮部３４）の任意の層のレーザ走
査線を示す上面図である。本例では、複数の平行なレー
ザ走査線３８を分断することで不連続なレーザ走査線と
している。

【００３７】次に作用を説明する。図２（Ｂ）に示すよ
うに、積層された層の中でレーザ走査線の間隔が広い層
３７ｅ，３７ｆは、レーザ走査線が互いに隣接してい
る、つまりレーザ走査線の間隔が狭い層３７ａ〜３７
ｄ、３７ｇ〜３７ｊに比べて、上下の層と硬化している
面積が小さいため、この部分で硬化強度が弱くなる。ま
た、図３（Ｂ）に示すように、レーザ走査線が分断され
た層についても、上下の層と硬化している面積が小さい
ため、硬化強度が弱くなる。

【００３８】このため、鋳型材の乾燥工程や、さらには
樹脂モデルおよびワックス材を消失させるための高温加
熱工程において、この硬化強度が弱い部分が、外皮状樹
脂モデル３１の熱膨張によって発生する応力の緩衝部位
となり、その結果、全体の応力が緩和され、鋳型材２３
の亀裂を防止できる。

【００３９】第３実施形態図４は、本発明の立体モデルの光学的造形方法の他の具
体的な実施形態を説明するための図であり、（Ａ）は消
失鋳造用樹脂モデルの断面図、（Ｂ）は積層された面
（たとえば（Ａ）の外皮部３４）の任意の層のレーザ走
査線を示す平面図、（Ｃ）はレーザ走査線の速度を変化
させた場合の硬化層４０ａ〜４０ｅの断面の様子を示す
図である。

【００４０】本例では、断面形状内を走査する複数の平
行なレーザ走査線のうち、外周側のレーザ走査線３９ａ
のレーザ走査速度に対して、内周側のレーザ走査線３９
ｂのレーザ走査速度を高速にした。

【００４１】こうすることで、硬化層４０ｂ，４０ｃ，
４０ｄのうちの高速でレーザ走査された内周側の部位４
１は、単位時間当たりの照射エネルギが小さくなるた
め、硬化深度が小さくなり、上下の硬化強度が弱くな
る。

【００４２】これにより、鋳型材の乾燥工程や、さらに
樹脂モデルおよびワックス材を消失させるための高温加
熱工程において、こうした硬化強度が弱い部位が、外皮
状樹脂モデルの熱膨張によって発生する応力の緩衝部位
となり、その結果、全体の応力が緩和され、鋳型材の亀
裂を防止できる。

【００４３】第４実施形態図５は、本発明の立体モデルの光学的造形方法の他の具
体的な実施形態を説明するための図であり、（Ａ）は消
失鋳造用樹脂モデルの断面図、（Ｂ）は積層された面
（たとえば（Ａ）の外皮部３４）の任意の層のレーザ走
査線を示す平面図、（Ｃ）はレーザ走査線の強度を変化
させた場合の硬化層４３ａ〜４３ｅの断面の様子を示す
図である。

【００４４】本例では、断面形状内を走査する複数の平
行なレーザ走査線のうち、外周側のレーザ走査線４２ａ
のレーザ強度に対して、内周側のレーザ走査線４２ｂの
レーザ強度を小さくした。

【００４５】レーザ強度の調整は、例えば図１０にて参
照するレンズ・シャッター・レーザ装置７のシャッター
の透過率を変えることで行なうことができる。

【００４６】こうすることで、硬化層４３ｂ，４３ｃ，
４３ｄのうちのレーザ強度が小さい内周側の部位４４
は、単位時間当たりの照射エネルギが小さくなるため、
硬化深度が小さくなり、上下の硬化強度が弱くなる。

【００４７】これにより、鋳型材の乾燥工程や、さらに
樹脂モデルおよびワックス材を消失させるための高温加
熱工程において、こうした硬化強度が弱い部位が、外皮
状樹脂モデルの熱膨張によって発生する応力の緩衝部位
となり、その結果、全体の応力が緩和され、鋳型材の亀
裂を防止できる。

【００４８】第５実施形態図６は、本発明の立体モデルの光学的造形方法の他の具
体的な実施形態を説明するための図であり、（Ａ）は消
失鋳造用樹脂モデルの断面図、（Ｂ）は積層された面
（たとえば（Ａ）の外皮部３４）の任意の層のレーザ走
査線を示す平面図、（Ｃ）はレーザ走査線のレーザスポ
ット径を変化させた場合の硬化層４６ａ〜４６ｅの断面
の様子を示す図である。

【００４９】本例では、断面形状内を走査する複数の平
行なレーザ走査線のうち、外周側のレーザ走査線４５ａ
のレーザスポット径に対して、内周側のレーザ走査線４
５ｂのレーザスポット径を大きくした。

【００５０】レーザスポット径の調整は、例えば図１０
にて参照するレンズ・シャッター・レーザ装置７のレン
ズの位置を変えることで行なうことができる。

【００５１】こうすることで、硬化層４６ｂ，４６ｃ，
４６ｄのうちのレーザスポット径が大きい内周側の部位
４７は、単位面積当たりの照射エネルギが小さくなるた
め、硬化深度が小さくなり、上下の硬化強度が弱くな
る。

【００５２】これにより、鋳型材の乾燥工程や、さらに
樹脂モデルおよびワックス材を消失させるための高温加
熱工程において、こうした硬化強度が弱い部位が、外皮
状樹脂モデルの熱膨張によって発生する応力の緩衝部位
となり、その結果、全体の応力が緩和され、鋳型材の亀
裂を防止できる。

【００５３】第６実施形態図７は、本発明の立体モデルの光学的造形方法の他の具
体的な実施形態を説明するための図であり、（Ａ）は本
例で用いられる光学的造形装置を示す構成図、（Ｂ）は
消失鋳造用樹脂モデルの断面図、（Ｃ）は積層された面
（たとえば（Ｂ）の外皮部３４）の任意の層のレーザ走
査線を示す平面図、（Ｄ）は本例による硬化層５３ａ〜
５３ｅの断面の様子を示す図である。

【００５４】図７（Ａ）に示すように、本実施形態で
は、光硬化性樹脂２を収容する容器１の底面に、例えば
超音波振動装置４８を装着する。これに代えてまたはこ
れに加えて、容器１に空気送風装置４９を装着する。こ
の場合、空気は取入口５０から吸い込まれ、送風口５１
より光硬化性樹脂２の液面３に沿って送風される。

【００５５】そして、同図（Ｃ）に示すように、たとえ
ば硬化層３４の断面形状内を走査する複数の平行なレー
ザ走査線のうちの外周側のレーザ走査線５２ａをレーザ
照射した後、超音波振動装置４８および／または空気送
風装置４９を作動させ、光硬化性樹脂２の液面３を振動
させた状態で、内周側のレーザ走査線５２ｂをレーザ走
査する。

【００５６】こうすることにより、硬化層５３ｂ，５３
ｃ，５３ｄのうちの液面が振動した状態でレーザ走査さ
れた内周側の部位５４は、同図（Ｄ）に示すように硬化
位置が不揃いになると共に、硬化深度も不揃いになるた
め、上下の硬化強度が弱くなる。

【００５７】これにより、鋳型材の乾燥工程や、さらに
樹脂モデルおよびワックス材を消失させるための高温加
熱工程において、こうした硬化強度が弱い部位が、外皮
状樹脂モデルの熱膨張によって発生する応力の緩衝部位
となり、その結果、全体の応力が緩和され、鋳型材の亀
裂を防止できる。

【００５８】第７実施形態図８は、本発明の立体モデルの光学的造形方法の他の具
体的な実施形態を説明するための図であり、（Ａ）は消
失鋳造用樹脂モデルの断面図、（Ｂ）は積層された面の
一例（たとえば（Ａ）の水平面３４）を示す断面図あ
る。

【００５９】本例では、図８（Ａ）に示すように、外皮
状樹脂モデル３１の外皮部３２，３３，３４やサポート
部３５などの造形において、同図（Ｂ）のように、積層
される層が６０ａから６０ｅまである場合、各層６０ａ
〜６０ｅのそれぞれについて、下層の有無と上層の有無
をその都度判別し、上下に積層される層がある層、ここ
では６０ｂ，６０ｃ，６０ｄにおいてのみ、上述した第
１〜第６実施形態の何れかまたはこれらを組み合わせた
造形方法とする。すなわち、上下の何れか一方に積層さ
れる層がない層、ここでは６０ａ，６０ｅについては、
通常の造形方法を採用し、硬化強度に強弱をつけないこ
ととする。

【００６０】こうすると、外皮部３２，３３，３４の表
面については外皮状樹脂モデル３１の形状精度が維持さ
れるので鋳造精度に悪影響を及ぼすことはなくなり、こ
れに加えて内側の硬化層に強度が弱い部位を造形するこ
とができる。

【００６１】すなわち、消失鋳造の鋳型材を充填する工
程においては外皮樹脂モデルの形状精度を維持すること
ができる一方で、鋳型材の乾燥工程やさらに樹脂モデル
およびワックス材を消失させるための高温加熱工程にお
いては、強度が弱い部位が、外皮状樹脂モデルの熱膨張
によって発生する応力の緩衝部位となり、全体の応力が
緩和され、鋳型材の亀裂を防止できる。

【００６２】第８実施形態図９は、本発明の立体モデルの光学的造形方法の他の具
体的な実施形態を説明するための図であり、（Ａ）は消
失鋳造用樹脂モデルの断面図、（Ｂ）は積層された面の
一例（（Ａ）のＭ部）を示す拡大断面図ある。

【００６３】本例では、図９（Ａ）に示すように、外皮
状樹脂モデル３１の外皮部３２，３３，３４やサポート
部３５などの造形において、例えば同図（Ｂ）に示す傾
斜面３３のように積層される層が６１ａから６１ｉまで
ある場合に、各層６１ａ〜６１ｉのそれぞれについて下
層の有無と上層の有無をその都度判別し、上下に積層さ
れる層がある層（ここでは６１ａから６１ｈ）におい
て、下の層及び上の層のどちらにも重なりがある領域の
みに対して、上述した第１〜第６実施形態の何れかまた
はこれらを組み合わせた造形方法とする。すなわち、傾
斜面においては各層が外皮部の最外面６２ａ及び６２ｂ
を有することになるため、こうした外皮部の最外面とな
る部位については、通常の造形方法を採用し、硬化強度
の強弱は設けない。

【００６４】こうすると、外皮部３２，３３，３４の表
面については外皮状樹脂モデル３１の形状精度が維持さ
れるので鋳造精度に悪影響を及ぼすことはなくなり、こ
れに加えて内側の硬化層に強度が弱い部位を造形するこ
とができる。

【００６５】すなわち、消失鋳造の鋳型材を充填する工
程においては外皮樹脂モデルの形状精度を維持すること
ができる一方で、鋳型材の乾燥工程やさらに樹脂モデル
およびワックス材を消失させるための高温加熱工程にお
いては、強度が弱い部位が、外皮状樹脂モデルの熱膨張
によって発生する応力の緩衝部位となり、全体の応力が
緩和され、鋳型材の亀裂を防止できる。

【００６６】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の立体モデルの光学的造形方法の第１実
施形態を説明するための立体モデルの断面図である。

【図２】本発明の立体モデルの光学的造形方法の第２実
施形態を説明するための立体モデルの断面図およびＮ部
拡大図である。

【図３】本発明の立体モデルの光学的造形方法の第２実
施形態の他の形態を説明するための立体モデルの断面図
および詳細図である。

【図４】本発明の立体モデルの光学的造形方法の第３実
施形態を説明するための立体モデルの断面図および詳細
図である。

【図５】本発明の立体モデルの光学的造形方法の第４実
施形態を説明するための立体モデルの断面図および詳細
図である。

【図６】本発明の立体モデルの光学的造形方法の第５実
施形態を説明するための立体モデルの断面図および詳細
図である。

【図７】本発明の立体モデルの光学的造形方法の第６実
施形態を説明するための光学的造形装置の構成図、立体
モデルの断面図および詳細図である。

【図８】本発明の立体モデルの光学的造形方法の第７実
施形態を説明するための立体モデルの断面図および詳細
図である。

【図９】本発明の立体モデルの光学的造形方法の第８実
施形態を説明するための立体モデルの断面図および詳細
図である。

【図１０】一般的な光学的造形装置を示す構成図であ
る。

【図１１】従来の光学的造形方法を説明する図である。

【図１２】一般的な消失鋳造法を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１…容器２…光硬化性樹脂３…光硬化性樹脂液面４…レーザ５…ミラー６…ミラー駆動装置７…レンズ・シャッター・レーザ装置８…エレベータ９…テーブル１０…エレベータ駆動装置１１…コンピュータ３１…外皮状樹脂モデル３２〜３４…外皮部３５…サポート部４８…超音波振動装置４９…空気送風装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者芝崎貞四郎神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者福村輝雄神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内Ｆターム(参考） 4F213 AA44 AR20 WA25 WB01 WL05 WL13 WL44 WL46 WL49 WL62 WL67 WL96

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光硬化性樹脂に目的とする立体モデルの断
面形状を描くように光を移動させながら照射し、この光
が照射された部分を硬化させ、硬化層を順次積層して立
体モデルを造形する光学的造形方法において、前記立体モデルが、外皮部とこれを補強するサポート部
とを有する消失鋳造用樹脂モデルであり、硬化強度に強
弱を設けて造形することを特徴とする立体モデルの光学
的造形方法。
【請求項２】単位時間および／または単位面積当たりの
前記光の照射エネルギを制御することにより、前記硬化
強度に強弱を設けることを特徴とする請求項１記載の立
体モデルの光学的造形方法。
【請求項３】前記立体モデルの任意の一断面形状内に対
して、複数の平行な光走査線を照射する際に、当該光走
査線の走査間隔を制御することにより、前記硬化強度に
強弱を設けることを特徴とする請求項１または２記載の
立体モデルの光学的造形方法。
【請求項４】前記立体モデルの任意の一断面形状内に対
して、複数の平行な光走査線を照射する際に、当該光走
査線の走査速度を制御することにより、前記硬化強度に
強弱を設けることを特徴とする請求項１〜３の何れかに
記載の立体モデルの光学的造形方法。
【請求項５】前記立体モデルの任意の一断面形状内に対
して、複数の平行な光走査線を照射する際に、走査する
光の強度を制御することにより、前記硬化強度に強弱を
設けることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の
立体モデルの光学的造形方法。
【請求項６】前記立体モデルの任意の一断面形状内に対
して、複数の平行な光走査線を照射する際に、走査する
光のスポット径を制御することにより、前記硬化強度に
強弱を設けることを特徴とする請求項１〜５の何れかに
記載の立体モデルの光学的造形方法。
【請求項７】前記立体モデルの任意の一断面形状内に対
して、光走査線を照射する際に、前記光硬化性樹脂の液
面を振動させることを特徴とする請求項１〜６の何れか
に記載の立体モデルの光学的造形方法。
【請求項８】前記硬化層を積層する毎に、下層および上
層の有無を判別し、上下に層がある層に対して、前記硬
化強度に強弱を設けることを特徴とする請求項１〜７の
何れかに記載の立体モデルの光学的造形方法。
【請求項９】前記上下に層がある層のうち、下層および
上層と重なる領域に対して、前記硬化強度に強弱を設け
ることを特徴とする請求項８記載の立体モデルの光学的
造形方法。