JP2001162687A - 光造形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複雑な形状を造形する際に、サポート処理をす
る必要のない光造形方法を提案する。 【解決手段】光硬化樹脂に対して光ビームを照射するこ
とにより、光硬化樹脂を硬化させて所定形状の立体造形
品を成形する光造形装置において、造形治具を中心に光
硬化樹脂吐出装置により光硬化樹脂を吹き付けると共
に、紫外線照射装置により光ビームを照射することで光
硬化樹脂を硬化させて立体造形品を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紫外線等の光ビームの
照射によって硬化する光硬化樹脂を使用して、立体造形
品を成形する光造形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気機器等の各種商品の開発過程におい
ては、商品の立体モデルを作製して、デザインや機構に
ついてのチェックが行なわれるが、近年の商品のライフ
サイクルの短縮化に応じて、立体モデルを迅速に作製す
る必要が生じている。

【０００３】そこで、樹脂槽内の光硬化樹脂へ光ビーム
を照射して、光硬化樹脂を硬化させることによって立体
造形品を成形する光造形装置が開発されている(雑誌
「型技術」1989年第４巻７号、あるいは特開昭62-35966
号を参照)。

【０００４】光造形装置は図２に示す如く、樹脂槽２内
の光硬化樹脂３中に、昇降制御装置９によって駆動され
る昇降テーブル１を配置すると共に、光硬化樹脂３の液
面へ向けて光ビームを照射すべきプロジェクター６を具
え、該プロジェクター６は、移動制御装置５によって水
平面内をＸ−Ｙ方向に移動制御される。

【０００５】プロジェクター６には、光フィルター２を
介してＵＶレーザ装置８からの紫外線レーザ光が供給さ
れる。上記昇降制御装置９、移動制御装置５及び光フィ
ルター７は制御コンピュータ１０によって動作が制御さ
れている。

【０００６】上記装置においては、ＣＡＤシステムによ
り設計された立体造形物の形状データをスライスして等
高線データを作成し、該等高線データを制御コンピュー
タ１０へ供給することにより、昇降テーブル１が一定ピ
ッチ(０.１〜０.３ｍｍ程度)で樹脂槽２内を降下すると
共にプロジェクター６からの紫外線レーザビームが昇降
テーブル１上の光硬化樹脂３を前記等高線データに応じ
てＸ−Ｙ方向に走査するのである。この結果、昇降テー
ブル１上には、硬化した樹脂層が前記等高線データに応
じた形状に順次堆積し、最終的に所定形状の立体造形物
４が成形される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述の光
造形装置では、例えば球形状を造形する時には図３の通
りに造形物４にサポート１１付け処理をする必要があっ
た。このサポート１１の位置決めをコンピュータで行う
が、完全に自動化することは困難であり、作業者による
手入力を必要としていた。また造形時のサポート１１作
成の立体造形４は造形時間延長につながると共に、材料
費を増大させていた。これらの理由のため、手間と時間
がかかると共に、それに伴うコストも上昇していた。本
発明は、かかる課題を解決するためのものである。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】光硬化樹脂に対して光ビー
ムを照射することにより、光硬化樹脂を硬化させて所定
形状の立体造形品を成形する光造形装置において、造形
治具を中心に光硬化樹脂吐出装置により光硬化樹脂を吹
き付けると共に、紫外線照射装置により光ビームを照射
することで光硬化樹脂を硬化させて立体造形品を成形す
るような造形方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明の実施形態を図面を用い
て説明する。図１はこの発明を適用した光造形装置であ
り、ノズル１８を含む光硬化樹脂吐出装置１２、プロジ
ェクタ６を含むUVレーザ装置８、移動制御装置５、制御
コンピュータ１０で構成される。

【００１０】この装置のデータ作成は、例えば数字デー
タの手入力、接触型形状測定装置による座標入力、非接
触型形状測定装置による座標入力等によって、ＥＷＳ
（エンジニアリングワークステーション）やパーソナル
コンピュータ等のコンピュータに、形成すべき立体成形
物の３次元データを入力し、演算処理によって、３次元
ＣＡＤデータを作製する。

【００１１】尚、このようにして得られた３次元ＣＡＤ
データは、コンピュータ上で試作品を完成する等のフィ
ードバック作業が可能であるため、形成すべき立体成形
物の３次元形状のチェックを行ない、適宜演算処理を繰
り返して、精度の良い３次元ＣＡＤデータないしは３次
元モデルを得ることができる。

【００１２】次に、得られた３次元ＣＡＤデータから２
次元データへの展開は、例えば３次元ＣＡＤデータによ
る立体面を、まず多数の３角形の面を張り合わせたもの
に変換し、ソフトウェアを使用して、このＣＡＤデータ
を円筒座標（ｘ、ｒ、θ）系のデータに変換後、所定の
厚さでＸ方向に切断して２次元スライスデータを作製す
ることで行う。

【００１３】実際の造形は、例えば球形状を造形する場
合にはこの各層のスライスデータに基づいて２次元制御
及び１軸制御可能な移動制御装置５により造形治具１６
をＸ軸モーター１３及びｒ軸モーター１４を駆動してｘ
ｒ方向移動及びθ軸モーター１５を駆動してθ回転させ
て移動させると同時に、光硬化樹脂吐出装置１２付随す
るノズル１８固定して造形治具１６に取り付けられた造
形芯１７に光硬化樹脂３を吹き付けると共に、UVレーザ
装置８付随のプロジェクタ６を固定し、光ビームを照射
して光硬化樹脂３を硬化させて立体造形品４を成形する
ものである。

【００１４】尚、本実施の形態では光硬化樹脂吐出装置
１２付随のノズル１８及びUVレーザ装置８付随のプロジ
ェクタ６を固定し、造形治具１６に取り付けられた造形
芯１７を移動させることで造形を行っているが、逆に造
形治具１６に取り付けられた造形芯１７を固定させ、光
硬化樹脂吐出装置１２付随のノズル１８及びUVレーザ装
置８付随のプロジェクタ６を移動せることで造形を行う
場合でも良い。

【００１５】この吹き付けに使用される光硬化樹脂３と
しては、例えば変性ポリウレタン（メタ）アクリレー
ト、オリゴエステル（メタ）アクリレート、ウレタン
（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレー
ト、感光性ポリイミド、アミノアルキド、エポキシ化合
物、ビニルエーテル、オキセタン、スピロオルソエステ
ル化合物、ビニルエーテル−マレイン酸、チオール−エ
ンなどのモノマーおよびオリゴマーを挙げることがで
き、これらは単独でまたは２種以上組み合わせて使用す
ることができる。さらに、光が照射されることにより分
解してラジカルまたはカチオンを発生する光重合開始
剤、保存安定性、その他の特性を向上させるものが含有
されていてもよい。

【００１６】また添加物としては、粉末状および繊維状
の無機添加物などを挙げることができ、具体的には、ガ
ラス粉、シリカ粉、アルミナ、アルミナ水和物、酸化マ
グネシウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸
カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ
酸塩鉱物、ケイソウ土、ケイ砂、ケイ石粉、酸化チタ
ン、アルミ粉、ブロンズ、亜鉛粉、銅粉、鉛粉、金粉、
銀粉、ガラス繊維、チタン酸カリウムウィスカー、カー
ボンウィスカー、サファイアウィスカー、ベリリアウィ
スカー、炭化ホウ素ウィスカー、炭化ケイ素ウィスカ
ー、窒化ケイ素ウィスカーなどを使用することができ
る。

【００１７】

【発明の効果】この発明によれば、サポート処理を必要
としない光造形の立体造形品を成形できると共に、それ
に要する時間も短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態における光造形方法を用い
る光造形装置の概念図である。

【図２】 従来の光造形装置の概略図である。

【図３】 従来の光造形装置におけるサポート処理の説
明図である。

【符号の説明】

３ 光硬化樹脂 ４ 立体造形品 ８ UVレーザ装置 １２ 光硬化樹脂吐出装置 １６ 造形治具 １７ 造形芯

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光硬化樹脂に対して光ビームを照射する
   ことにより、光硬化樹脂を硬化させて所定形状の立体造
   形品を成形する光造形方法において、造形治具を中心に
   光硬化樹脂吐出装置により光硬化樹脂を吹き付けると共
   に、紫外線照射装置により光ビームを照射することで光
   硬化樹脂を硬化させて立体造形品を成形することを特徴
   とする光造形方法。
2. 【請求項２】 前記立体造形品は、円筒座標系に基づい
   て作成されたことを特徴とする請求項１に記載の光造形
   方法。