JP2002514527A - 模型の製造方法及び装置 - Google Patents

模型の製造方法及び装置

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JP2002514527A
JP2002514527A JP2000548144A JP2000548144A JP2002514527A JP 2002514527 A JP2002514527 A JP 2002514527A JP 2000548144 A JP2000548144 A JP 2000548144A JP 2000548144 A JP2000548144 A JP 2000548144A JP 2002514527 A JP2002514527 A JP 2002514527A
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acrylate
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copolymer
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ポズツン，ボルフガング
ハリソン，デイビツド・ブライアン
アルシヤー，ガブリーレ
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    • B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
    • B29C41/003—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 本発明はレーザー光による選択的焼結によってプラスチック材料、特に選ばれた粒状ポリマーを使用して所望の三次元構造を得ることができる模型要素を製造する方法に関する。本発明はまた、レーザー焼結に特によく適した特定の材料にも関する。２〜２００μｍの平均粒子径を有するモノエチレン系不飽和化合物のホモポリマー又はコポリマーから成る粒状ポリマーがプラスチック粉末として使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、選ばれた粒状ポリマー（ｂｅａｄ ｐｏｌｙｍｅｒｓ）の形態にあ
るプラスチックを使用することにより、レーザー光を使用する選択的焼結により
所望の三次元構造を形成することができる、模型（ｍｏｄｅｌｓ）の製造方法に
関する。本発明は更に、レーザー焼結に特に好適な特定の材料に関する。
【０００２】 本発明は、特定的には、原型（ｐｒｏｔｏｔｙｐｅｓ）及び模型の直接製造の
ためのレーザービームで操作するコンピューター支援ユニット（ｃｏｍｐｕｔｅ
ｒ−ａｉｄｅｄ ｕｎｉｔ）（迅速原型製造ユニット（ｒａｐｉｄ ｐｒｏｔｏ
ｔｙｐｉｎｇ ｕｎｉｔ））によって、記憶された幾何学的データに従ってプラ
スチックから三次元模型を製造する方法に関する。
【０００３】 迅速原型製造という用語は、現在知られているコンピューター制御された付加
的自動化模型製造方法を包含する。レーザー焼結は、或る(certain)粉末材料の
床が好ましくはソフトウエア制御されたレーザービームの作用下に或る空間的座
標で加熱されそして溶融又は焼結される迅速原型製造法（ｒａｐｉｄ ｐｒｏｔ
ｏｔｙｐｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）を示す。
【０００４】 このような方法は、例えば特許ＤＥ１９７０１０７８Ｃｌに記載されている。
該特許では、低融点金属が、熱可塑性プラスチックを成形するための三次元用具
の製造方法において迅速原型製造ユニットによって焼結される。２００℃以下の
融点を有する低融点金属及び／又は金属合金は、プラスチック結合剤も金属結合
剤も含まない金属粉末又は金属フォイルの形態で使用される。使用されるレーザ
ー放射のパワーは使用される金属及び／又は金属合金の融点に従って調節される
。この方法はプラスチック模型を製造するのに使用することはできないし、金属
模型は高融点金属から製造できない。
【０００５】 レーザー焼結のためにプラスチック粉末を使用することも知られている（Ａ．
Ｇｅｂｈａｒｄｔ，Ｒａｐｉｄ Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ，Ｃａｒｌ Ｈａｎｓ
ｅｒ Ｖｅｒｌａｇ，Ｍｕｎｉｃｈ，Ｖｉｅｎｎａ，１９９６，ｐｐ．１１５−
１１６）。この方法は、プラスチック模型を製造するため及びセラミック鋳造モ
ールド（ｃｅｒａｍｉｃ ｃａｓｔｉｎｇ ｍｏｕｌｄｓ）のための陽性プレホ
ーム（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｐｒｅｆｏｒｍｓ）を製造するための両方に使用する
ことができる。
【０００６】 既知のプラスチック粉末の１つの欠点は、その不十分な流動性であり、これは
流れ助剤を使用することにより部分的にしか改善されない。不十分な流動性はレ
ーザー焼結ユニット内での搬送を複雑にする。
【０００７】 セラミックのための陽性プレフォームを製造する際には下記の追加の問題が起
こる。粉砕されたポリマー、例えば、ポリスチレンは実際に焼結させてプレフォ
ームを生成させることはできるが、このプレフォームの表面性質は完全に満足で
きるものではない。次いでポリマープレフォームをセラミックス材料内に囲み込
み（ｅｎｃｌｏｓｅｄ）、これを高められた温度で焼成してそれを固める（ｓｏ
ｌｉｄｉｆｉｅｄ）。ポリマー材料をこの操作において揮発させる。完全な揮発
が望まれる。しかしながら、流れ助剤の使用により、大抵のポリマー粉末は残留
物を残すことなく焼成により除去することはできない。
【０００８】 従って本発明の目的は、焼結後に微細粒状（ｆｉｎｅ−ｇｒａｉｎｅｄ）表面
となるように滑らかな（ｓｍｏｏｔｈ）面を形成し、そして場合により、セラミ
ックを焼成するための慣用の焼成温度、特に１１００℃より高い温度で実質的に
完全に灰化される（ａｓｈｅｄ）ことができるレーザー焼結法に適した材料を提
供することであった。
【０００９】 この目的は、レーザー焼結のための焼結材料として、モノエチレン系不飽和化
合物のホモポリマー又はコポリマー、好ましくはメチルメタクリレート又はスチ
レン単位を有するコポリマーから製造された２〜２００μｍの平均粒子径（ａｖ
ｅｒａｇｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ）を有する粒状ポリマーの形
態にある特定のプラスチック粉末の使用により達成される。
【００１０】 本発明は、記憶された幾何学的データに従って制御された２００〜２００００
ｎｍ、好ましくは５００〜１００００ｎｍの波長のレーザービームによって該記
憶された幾何学的データに従ってプラスチックから三次元模型を製造する際に、
該幾何学的データに従ってレーザービームを微細に分割されたプラスチック粉末
の床の或る空間ゾーンに向けてこの材料を溶融又は焼結させる方法であって、使
用されるプラスチック粉末が２〜２００μｍの平均粒子径を有するモノエチレン
系不飽和化合物のホモポリマー又はコポリマー、好ましくはメチルメタクリレー
ト又はスチレンのコポリマーから製造された粒状ポリマーであることを特徴とす
る方法を提供する。
【００１１】 所定の粒子径（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ）［粒径（ｐａｒｔｉｃ
ｌｅ ｓｉｚｅ）］は本明細書では重量平均として述べられている。
【００１２】 ５〜１００μｍの平均粒子径を有する粒状ポリマーは本発明に従う方法に特に
好適である。
【００１３】 本発明に従って使用されるべき粒状ポリマーは他の粉砕されたプラスチックよ
りもはるかに好ましい流動性を有し、かくしてその流動性を改良するのに流れ助
剤を必要としない。
【００１４】 粒状ポリマーの更なる実質的な利点は、それらが例えば中空セラミックモール
ドのコアとして灰化時に破壊的残留物（ｄｉｓｒｕｐｔｉｖｅ ｒｅｓｉｄｕｅ
ｓ）を残さないということである。流れ助剤と組み合わせた粉砕された（ｇｒｏ
ｕｎｄ）プラスチック粒子は残留物を残すことなしに灰化しないことが見いださ
れた。
【００１５】 これは、レーザー焼結により製造された一次プラスチック模型が精密鋳造（ｐ
ｒｅｃｉｓｉｏｎ ｃａｓｔｉｎｇ）のために更に加工されるべき場合に特に問
題である。このために、例えば、本発明に従う方法を使用して製造された模型を
ワックスでコーティングして模型の表面を更に改良した後、模型をセラミックス
リップ組成物（ｃｅｒａｍｉｃ ｓｌｉｐ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）中に浸漬
しそしてセラミックでコーティングされた模型をキルンで焼成する。模型を焼成
時に完全に燃焼させて空のセラミック中空モールドを後に残すことを意図する。
慣用の粉砕されたプラスチックは流れ助剤により完全には燃焼しないので、セラ
ミックモールド中でその後に鋳造された金属模型はしばしば表面の不正確（ｉｎ
ａｃｃｕｒａｃｉｅｓ）を示す。
【００１６】 粒状ポリマーを使用することの更なる利点が、本発明に従う方法を使用して製
造された模型の表面の正確さ（ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｃｕｒａｃｙ）及び表面粗
さに関して達成される。粒状ポリマーの丸い形状及び良好な流動性により、好ま
しい粒状ポリマーを使用して製造された模型はより滑らかであり、従ってより正
確である。
【００１７】 本発明の目的の粒状ポリマーは、おおむね球形のポリマー粒子である。球形粒
子の製造のための種々の方法、例えば、懸濁重合又は粒状重合（ｂｅａｄ ｐｏ
ｌｙｍｅｒｉｓａｔｉｏｎ）、分散重合、播種／フィード重合（ｓｅｅｄ／ｆｅ
ｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）の如き重合法、並びに微粒化法（ａｔｏ
ｍｉｓａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）及び沈殿法（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ
ｐｒｏｃｅｓｓ）が知られている。従って約１０〜２００μｍの粒径の粒状ポ
リマーは懸濁重合又は粒状重合により得ることができる。懸濁重合は、モノマー
に可溶な開始剤を含有するモノマー又はモノマー含有混合物を、分散剤を含有す
る実質的にモノマーと非混和性の相において、場合により小さな固体粒子と混合
された、少滴形態（ｄｒｏｐｌｅｔ ｆｏｒｍ）で分散させ、そして撹拌しなが
ら温度を増加させることにより硬化させる（ｃｕｒｅｄ）方法を意味するものと
みなされる。懸濁重合の更なる詳細は刊行物、Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓ
ｅｓ，ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｃ．Ｅ．Ｓｃｈｉｌｄｋｎｅｃｈｔ，ｐｕｂｌｉｓ
ｈｅｄ １９５６ ｂｙ Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ
Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ｉｎ ｔｈｅ ｃｈａｐｔｅｒ“Ｐｏｌｙｍｅｒ
ｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ” ｏｎ ｐａｇｅｓ ６９〜１
０９に記載されている。
【００１８】 ２〜１０μｍの粒径を有する粒状ポリマーはいわゆる分散重合により製造する
ことができる、適当な方法は、例えば、公開された特許出願ＥＰ−Ａ−６１０５
２２に記載されている。分散重合においては、使用されるモノマーは可溶である
が得られるポリマーは不溶性である溶媒が使用される。分散重合は一般に狭い粒
径分布を有する粒状ポリマーを生成させる。
【００１９】 本発明に従って使用されるべき粒状ポリマーは、好ましくは、モノエチレン系
不飽和化合物（モノマー）のホモポリマー又はコポリマーから成る。本発明の目
的には、コポリマーは２種以上の異なるモノマーから合成されたポリマーを意味
するものとみなされる。適当なモノマーは、例えば、スチレン、α−メチルスチ
レン、クロロスチレン、アクリル酸エステル、例えばエチルアクリレート、ブチ
ルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、デシルアクリレート、ドデ
シルアクリレート、メタクリル酸エステル、例えばメチルメタクリレート、エチ
ルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、
イソブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタ
クリレート、デシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、ステアリルメタ
クリレート、並びにアクリロニトリル、メタクリロニトリル、メタクリルアミド
及び酢酸ビニルである。
【００２０】 メタクリル酸エステル及び／又はアクリル酸エステルのホモポリマー又はコポ
リマーが特に好ましい。ポリメチルメタクリレート又は６０重量％より多くのメ
チルメタクリレート単位を含有するコポリマーが特に好ましい。極めて好適なコ
ポリマーは、例えば、メチルメタクリレート単位６０〜９８重量％及びアルコー
ル部分に４〜１８個のＣ原子を有するアクリル酸エステル及び／又はメタクリル
酸エステルの単位２〜４０重量％を含有するコポリマー、特に、メチルメタクリ
レートと、下記の群：ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、２−
エチルヘキシルアクリレート、デシルアクリレート、ドデシルアクリレート、ｎ
−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート
、２−エチルヘキシルメタクリレート、デシルメタクリレート、ドデシルメタク
リレート、ステアリルメタクリレートからの１種以上のモノマーとのコポリマー
である。
【００２１】 粒状ポリマーの分子量は、本発明に従う方法に対する好適性にとって重要であ
りうることが見いだされた。分子量（重量平均、Ｍw）は特に、１００００〜１
００００００、好ましくは１００００〜５０００００、特に好ましくは２０００
０〜２５００００ｇ／モルであるべきである。所望の分子量は、粒状ポリマーの
製造中に連鎖移動剤を使用することにより確立されうる。適当な連鎖移動剤は特
に硫黄化合物、例えば、ｎ−ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、チオ
グリコール酸エチルエステル、及びジイソプロピルキサントゲンジスルフィドで
ある。ＤＥ３０１０３７３に記載の硫黄を含まない連鎖移動剤、例えば式Ｉのエ
ノールエーテルも分子量を確立するのに極めて好適である。
【００２２】
【化１】
【００２３】 適当なタイプのレーザーは、粒状ポリマーを焼結させ、溶融させ又は架橋させ
るいかなるレーザーも包含し、特にＣＯ2レーザー（１０μｍ）、Ｎｄ−ＹＡＧ
レーザー（１０６０ｎｍ）、Ｈｅ−Ｎｅレーザー（６３３ｎｍ）又は色素レーザ
ー（３５０〜１０００ｎｍ）を包含する。好ましくはＣＯ2レーザーが使用され
る。
【００２４】 照射時の床におけるエネルギー密度は好ましくは０．１〜１０Ｊ／ｍｍ3であ
る。
【００２５】 用途に依存して、レーザービームの有効直径は好ましくは０．０１〜０．５ｎ
ｍ、好ましくは０．１〜０．５ｎｍである。
【００２６】 好ましくはパルス式レーザーが使用され、特に１〜１００ｋＨｚの高められた
パルス周波数は特に好適であることが証明された。
【００２７】 本方法を行うための好ましい方法は、下記の如く述べることができる。
【００２８】 レーザービームは本発明に従って使用されるべき材料の床の最上層に当たり、
そうして材料を特定の層厚さに焼結する。この層厚さは０．０１〜１ｍｍ、好ま
しくは０．０５〜０．５ｍｍである。このようにして、所望の部品（ｃｏｍｐｏ
ｎｅｎｔ）の第１の層が生成される。次いで加工室（ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｈａｍ
ｂｅｒ）を焼結された層の厚さより少ない量降下させる。加工室は追加のポリマ
ー材料で元の深さに充填される。レーザーの更新された照射が部品の第２の層を
焼結しそしてそれを先の層に結合する。残りの層は部品が完成するまでこのシー
ケンスを繰り返すことにより生成される。
【００２９】 レーザーの走査中の暴露の速度は好ましくは１〜１０００ｍｍ／ｓである。約
１００ｍｍ／ｓの速度が典型的には使用される。
【００３０】 本発明は、本発明に従う方法を使用して得られる模型も提供する。
【００３１】 本発明は更に金属の精密鋳造のための、特にセラミックのプレホームの製造の
ための、本発明に従う方法を使用して製造された模型の使用も提供する。
【００３２】 図１は本発明を更に詳細に以下に説明するが、本発明をこれらの特定の詳細に
限定するものではない。
【００３３】 実施例 下記実施例１〜６はレーザー焼結に適当な微細に分割されたプラスチック材料
の製造を示す。
【００３４】 模型を製造するのに使用される迅速原型製造ユニットは下記の基本的構造であ
る（図１）。
【００３５】 ＩＲレーザー１からのビームは、スキャナーユニット（示されていない）から
の指示に従って偏向ミラー２によって粒状ポリマーの床４の表面に向けられる。
粒状ポリマーは可動性底部ラム６により丸いモールド５内に保持されている。
【００３６】 焼結されたプラスチック材料の層３ａ、３ｂがレーザー光への暴露により形成
される。各暴露及び層の生成（例えば３ｂ）の後、ラム６を層厚さだけ降下させ
そして床４を新しいプラスチック材料で補充し、新しいプラスチック材料は次の
段階でレーザー光に暴露され、そうして模型の次の層３ａを生成する。
【００３７】 実施例１ 分散重合による５．３μｍの粒径を有する粒状ポリマーの製造 ポリビニルピロリドン５６０ｇ、メチルトリカプリルアンモニウムクロリド８
０ｇ、アゾジイソブチロニトリル６．４ｇ及びドデシルメルカプタン０．６４ｇ
を、還流コンデンサー、撹拌器及び温度計を備えた反応器中のメタノール１４ｌ
及びエタノール２ｌを含んで成る溶媒混合物に溶解させた。メチルメタクリレー
ト９５０ｇ及びｎ−ブチルアクリレート５０ｇを溶液に加えた。得られる混合物
を５時間撹拌しながら還流させ、次いで２５℃に冷却した。形成された粒状ポリ
マーを遠心分離により単離し、メタノールで洗浄しそして５０℃で乾燥した。５
．３μｍの平均粒径を有する粒状ポリマー７８０ｇが得られた。平均分子量Ｍw
は１１００００ｇ／モルであった。
【００３８】 実施例２ 粒状重合による４５μｍの粒径を有する粒状ポリマーの製造 メチルメタクリレート４５０ｇ、エチルヘキシルアクリレート５０ｇ、ジベン
ゾイルペルオキシド５ｇ及び式Ｉのエノールエーテル１ｇを一緒に混合して均一
な溶液を生成させた。溶液を管状反応器に移した。管状反応器は、メタクリル酸
５０重量％及びメチルメタクリレート５０重量％を含んで成るコポリマーの、水
酸化ナトリウム溶液で８のｐＨ値に調節された１重量％水性アルカリ溶液１．５
リットルを予め充填されていた。撹拌速度を４２０回転／分にセットした。温度
を７８℃に８時間維持し、次いで８５℃で１時間維持した。次いで混合物を室温
に冷却し、得られる粒状ポリマーをデカンテーションすることにより単離し、水
で繰り返して洗浄しそして６０℃で乾燥した。４５μｍの平均粒径を有する粒状
ポリマー４６５ｇを得た。平均分子量Ｍwは１２５０００ｇ／モルであった。
【００３９】 実施例３ 粒状重合による５０μｍの粒径を有する粒状ポリマーの製造 メチルメタクリレート６００ｇ、ジベンゾイルペルオキシド９ｇ（水中７５％
）及び式Ｉのエノールエーテル１２ｇを一緒に混合して均一な溶液を得た。溶液
を管状反応器に移した。管状反応器は、水２．０リットル及び８ｇのポリビニル
ピロリドンＫ９０から成る溶液を予め充填されていた。パドル撹拌器の速度を６
００回転／分にセットした。温度を５５℃に１時間維持し、次いで７５℃に１２
時間維持し、次いで９０℃に４時間維持した。次いで混合物を室温に冷却し、得
られる粒状ポリマーを３２μｍのろ布を通すろ過により単離し、水で繰り返して
洗浄しそして２０ミリバールの真空下に３５℃で乾燥した。１２５μｍのスクリ
ーンを通してふるい分けした後、１１００００ｇ／モルの分子量Ｍwに相当する
０．５０ｄｌ／ｇの固有粘度（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）［η
］（２５℃におけるクロロホルム中ウッベローデ毛管粘度計）を有する粒状ポリ
マーを得た。
【００４０】 実施例４ 粒状重合による４０μｍの粒径を有する粒状ポリマーの製造 メチルメタクリレート５１０ｇ、ｎ−ブチルメタクリレート９０ｇ、ジベンゾ
イルペルオキシド９ｇ（水中７５％）及び式Ｉのエノールエーテル１２ｇを一緒
に混合して均一な溶液を得た。溶液を管状反応器に移した。管状反応器は水２．
０リットル及び８ｇのポリビニルピロリドンＫ９０から成る溶液を予め充填され
ていた。パドル撹拌器の速度を６００回転／分にセットした。温度を５５℃に１
時間維持し、次いで７５℃に１２時間維持し、次いで９０℃に４時間維持した。
次いで混合物を室温に冷却し、得られる粒状ポリマーを３２μｍのろ布を通すろ
過により単離し、水で繰り返して洗浄しそして２０ミリバールの真空下に３５℃
で乾燥した。１２５μｍのスクリーンを通してふるい分けした後、１０００００
ｇ／モルの分子量Ｍwに相当する０．４８ｄｌ／ｇの固有粘度［η］（２５℃に
おけるクロロホルム中ウッベローデ毛管粘度計）を有する粒状ポリマーを得た。
【００４１】 実施例５ 粒状重合による４０μｍの粒径を有する粒状ポリマーの製造 メチルメタクリレート６００ｇ、ジベンゾイルペルオキシド６ｇ（水中７５％
）及び式Ｉのエノールエーテル３ｇを一緒に混合して均一な溶液を得た。溶液を
管状反応器に移した。管状反応器は水２．０リットル及び２０ｇのポリビニルピ
ロリドンＫ９０から成る溶液を予め充填されていた。パドル撹拌器の速度を６０
０回転／分にセットした。温度を５５℃に１時間維持し、次いで７５℃に１２時
間維持し、次いで９０℃に４時間維持した。次いで混合物を室温に冷却し、得ら
れる粒状ポリマーを３２μｍのろ布を通すろ過により単離し、水で繰り返して洗
浄しそして２０ミリバールの真空下に３５℃で乾燥した。１２５μｍのスクリー
ンを通してふるい分けした後、２５００００ｇ／モルの分子量Ｍwに相当する１
．０１ｄｌ／ｇの固有粘度［η］（２５℃におけるクロロホルム中ウッベローデ
毛管粘度計）を有する粒状ポリマーを得た。
【００４２】 実施例６ 粒状重合による４０μｍの粒径を有する粒状ポリマーの製造 メチルメタクリレート５１０ｇ、ｎ−ブチルアクリレート９０ｇ、ジベンゾイ
ルペルオキシド６ｇ（水中７５％）及び式Ｉのエノールエーテル３ｇを一緒に混
合して均一な溶液を得た。溶液を管状反応器に移した。管状反応器は水２．０リ
ットル及び２０ｇのポリビニルピロリドンＫ９０から成る溶液を予め充填されて
いた。パドル撹拌器の速度を６００回転／分にセットした。温度を５５℃に１時
間維持し、次いで７５℃に１２時間維持し、次いで９０℃に４時間維持した。次
いで混合物を室温に冷却し、得られる粒状ポリマーを３２μｍのろ布を通すろ過
により単離し、水で繰り返して洗浄しそして２０ミリバールの真空下に３５℃で
乾燥した。１２５μｍのスクリーンを通してふるい分けした後、２３００００ｇ
／モルの分子量Ｍwに相当する０．９６ｄｌ／ｇの固有粘度［η］（２５℃にお
けるクロロホルム中ウッベローデ毛管粘度計）を有する粒状ポリマーを得た。
【００４３】 実施例７ 安息角（ａｎｇｌｅ ｏｆ ｒｅｐｏｓｅ）及び流れ角（ａｎｇｌｅ ｏｆ
ｆｌｏｗ）を決定することによりいくつかのポリマーの流動性を定量した。安息
角は、粉末ポリマーのコーンの側部とコーンの基部に対する直角の線との間の角
度を意味するものとここではみなされる。コーンは狭い出口を有するホッパーか
ら水平な表面にばら材料（ｂｕｌｋ ｍａｔｅｒｉａｌ）を排出することにより
生成される。
【００４４】 流れ角は、表面に広げられたばら材料が重力の作用下に流れ始めるときの水平
線に対する傾斜した表面のなす角度を示す。
【００４５】 表１から明らかなとおり、実施例４に従う粒状ポリマーはポリカーボネート及
びポリスチレンのような無定形の粉砕された材料に勝る利点を有する。
【００４６】 丸い形状によって、粉砕された材料に加えられる如き流れ助剤の添加を省くこ
とが可能である。安息角測定は焼結プラントにおける良好な加工性を確かめる。
かくして、粒状ポリマーは、その形状により、流れ助剤を加えられた粉砕された
ポリマーペレットより大きい流動性を有することが見いだされた。
【００４７】
【表１】
【００４８】 流れ角及び安息角が小さければ小さい程、材料の流動性は大きい。流動性はコ
ーンの増加する直径と共に増加する。
【００４９】 実施例８ いくらかのポリマーの灰化も調べた（結果については表２参照）。
【００５０】 材料の灰化は、実施例４の粒状ポリマーが使用されるとき残留物が残らないこ
とを示した。添加剤を含有する粉砕されたポリマー材料の場合に示されるとおり
、流れ助剤を含有するプラスチックは残留物なしに完全に灰化はしないことを示
した。
【００５１】
【表２】
【００５２】 実施例９ 模型の製造。模型製造ユニット（ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ｕｎｉｔ）でプラスチ
ック粉末を焼結することにより寸法５０×１０×４ｍｍ3の模型を製造する。こ
のために、プラスチック粉末を５００℃の最大温度で１００００ｎｍの波長の赤
外線レーザー（ＣＯ2レーザー）下に１ｍｍ／ｓの速度で層において光に暴露さ
せる。実施例７及び８で試験したプラスチック粉末を焼結させた。
【００５３】 実施例１０ 実施例９からの模型の品質を追加的に試験した。
【００５４】 一般に適当なポリカーボネート及びポリスチレンは実際に満足な結果を生じる
（表３参照）。
【００５５】 しかしながら、粒状ポリマーを使用すると、表面の正確さ及び粗さに関して特
定の利点を生じる。丸い形状によって、模型の表面は下記のペルスメーター（Ｐ
ｅｒｔｈｅｍｅｔｅｒ）の結果により示されるとおり、より滑らかである。これ
は、より正確なプラスチック模型（プレホーム）を製造することができるという
利点を有するのみならず、プレホームから製造された精密鋳造品がより正確であ
るという利点も有する。
【００５６】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【図１】 迅速原型製造ユニットの単純化された線図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (71)出願人 Ｂａｙｅｒｗｒｋ，Ｌｅｖｅｒｋｕｓｅ ｎ，ＢＲＤ Ｆターム(参考） 4F070 AA18 AA32 AA34 AA36 AB22 BA02 HA07 HB15 4F213 AA04 AA04E AA13 AA18 AA20 AA21 AC04 WA22 WA25 WB01 WL02 WL12 WL23 WL26 WL96

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 記憶された幾何学的データに従って制御された２００〜１０
    ０００ｎｍの波長のレーザービームにより該記憶された幾何学的データに従って
    プラスチックから三次元模型を製造する際に、該幾何学的データに従って１つ以
    上のレーザービームを微細に分割されたプラスチック粉末の床の或る空間ゾーン
    に向けてこの材料を溶融又は焼結させる方法であって、使用されるプラスチック
    粉末が２〜２００μｍの平均粒子径を有するモノエチレン系不飽和化合物のホモ
    ポリマー又はコポリマーから製造された粒状ポリマーであることを特徴とする方
    法。
  2. 【請求項２】 使用されるプラスチック材料が５〜１００μｍの平均粒子径
    を有する粒状ポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 使用される粒状ポリマーが、モノエチレン系不飽和化合物、
    特に、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、アクリル酸エステル、
    例えばエチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレ
    ート、デシルアクリレート、ドデシルアクリレート、メタクリル酸エステル、例
    えばメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレー
    ト、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリ
    レート、２−エチルヘキシルメタクリレート、デシルメタクリレート、ドデシル
    メタクリレート、ステアリルメタクリレート、並びにアクリロニトリル、メタク
    リロニトリル、メタクリルアミド及び酢酸ビニル、のホモポリマー又はコポリマ
    ーであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 粒状ポリマーがメタクリル酸エステル及び／又はアクリル酸
    エステルのホモポリマー又はコポリマー、好ましくは、ポリメチルメタクリレー
    ト又は６０重量％より多くのメチルメタクリレート単位を含有するコポリマーで
    あることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 粒状ポリマーがメチルメタクリレート単位６０〜９８重量％
    及びアルコール部分に４〜１８個のＣ原子を有するアクリル酸エステル及び／又
    はメタクリル酸エステルの単位２〜４０重量％を含んで成るコポリマー、特に、
    メチルメタクリレートと、下記の群：ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルアク
    リレート、２−エチルヘキシルアクリレート、デシルアクリレート、ドデシルア
    クリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ヘキシル
    メタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、デシルメタクリレート、
    ドデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレートからの１種以上のモノマー
    とのコポリマーであることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  6. 【請求項６】 粒状ポリマーの分子量（重量平均、Ｍw）が１００００〜１
    ００００００、好ましくは１００００〜５０００００、特に好ましくは２０００
    ０〜２５００００ｇ／モルであることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記
    載の方法。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の本発明に従う方法を用いて
    得られる三次元模型。
  8. 【請求項８】 金属の精密鋳造のための、特にセラミックスのプレフォーム
    の製造のための請求項７に記載の模型の使用。
  9. 【請求項９】 レーザー焼結用材料としての２〜２００μｍ、好ましくは５
    〜１００μｍの平均粒子径を有する粒状ポリマーの使用。
  10. 【請求項１０】 使用される粒状ポリマーが、モノエチレン系不飽和化合物
    、特に、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、アクリル酸エステル
    、例えばエチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリ
    レート、デシルアクリレート、ドデシルアクリレート、メタクリル酸エステル、
    例えばメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレ
    ート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ヘキシルメタク
    リレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、デシルメタクリレート、ドデシ
    ルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、並びにアクリロニトリル、メタ
    クリロニトリル、メタクリルアミド及び酢酸ビニル、のホモポリマー又はコポリ
    マーであることを特徴とする請求項９に記載の使用。
  11. 【請求項１１】 粒状ポリマーがメタクリル酸エステル及び／又はアクリル
    酸エステルのホモポリマー又はコポリマー、好ましくは、ポリメチルメタクリレ
    ート又は６０重量％より多くのメチルメタクリレート単位を含有するコポリマー
    であることを特徴とする請求項１０に記載の使用。
  12. 【請求項１２】 粒状ポリマーがメチルメタクリレート単位６０〜９８重量
    ％及びアルコール部分に４〜１８個のＣ原子を有するアクリル酸エステル及び／
    又はメタクリル酸エステルの単位２〜４０重量％を含んで成るコポリマー、特に
    、メチルメタクリレートと、下記の群：ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルア
    クリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、デシルアクリレート、ドデシル
    アクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ヘキシ
    ルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、デシルメタクリレート
    、ドデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレートからの１種以上のモノマ
    ーとのコポリマーであることを特徴とする請求項１０に記載の使用。
  13. 【請求項１３】 粒状ポリマーの分子量（重量平均、Ｍw）が１００００〜
    １００００００、好ましくは１００００〜５０００００、特に好ましくは２００
    ００〜２５００００ｇ／モルであることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか
    に記載の使用。
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