JP2006183134A - ラピッドプロトタイピングモデル、グリーンコンパクト、セラミック物体、金属被膜を有するモデルおよび金属成分の製法および3dプリンタの使用 - Google Patents
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Abstract
【課題】電解または電気泳動析出用のラピッドプロトタイプモデルの製法を提供すること。
【解決手段】製造工程が、流動性があり固化可能な材料と導電性物質を準備する工程と、その混合物を用いてラピッドプロトタイピングによりラピッドプロトタイピングモデルを作製し、その結果、その表面の1以上の領域で導電性であり、かつ、その内部において多孔質構造を有するようにする工程とからなる電解または電気泳動析出用のラピッドプロトタイピングモデルの製造方法。セラミックグリーンコンパクトの製造方法、セラミック成分の製造方法、金属被膜を有するラピッドプロトタイピングモデルの製造方法、金属成分の製造方法および3Dプリンタの使用に関する。
【選択図】図1
【解決手段】製造工程が、流動性があり固化可能な材料と導電性物質を準備する工程と、その混合物を用いてラピッドプロトタイピングによりラピッドプロトタイピングモデルを作製し、その結果、その表面の1以上の領域で導電性であり、かつ、その内部において多孔質構造を有するようにする工程とからなる電解または電気泳動析出用のラピッドプロトタイピングモデルの製造方法。セラミックグリーンコンパクトの製造方法、セラミック成分の製造方法、金属被膜を有するラピッドプロトタイピングモデルの製造方法、金属成分の製造方法および3Dプリンタの使用に関する。
【選択図】図1
Description
本発明は電解または電気泳動析出用のラピッドプロトタイピングモデルの製造方法に関する。別の観点によれば、本発明はセラミックグリーンコンパクトの製造方法に関する。本発明は更にセラミック成分の製造方法、金属被膜を有するラピッドプロトタイピングモデルの製造方法および金属成分の製造方法に関する。最後に本発明は3Dプリンタの使用に関する。
例えばワックスまたはプラスチックのラピッドプロトタイピングモデルの製造は知られている。例えばインクジェット技術がこれに用いられる。この方法において、液体材料の小さなビーズが1またはそれ以上のプリントヘッドから放出され、形成されるラピッドプロトタイピングモデル上にあたってかつ固化する。従って、ラピッドプロトタイピングモデルが「ポイント的に(point-wise)」形成される。
ラピッドプロトタイピングモデルの別の形成方法は立体平版印刷である。この方法では、樹脂が層状に適用され、選択的に光照射される。光照射された樹脂領域が架橋する。局部固化が起こる。過剰の非架橋樹脂成分は容易に除去される。三次元のラピッドプロトタイピングモデルが残る。
特に大変複雑なラピッドプロトタイピングモデルが上記二つの方法によって高い精度で製造されうる。それらは、例えば歯科または宝石工業におけるモデルキャスト用モデルとして利用される。しかしながら、それらはまた電解もしくは電気泳動析出用のベース物体またはモールドとしても利用される。この場合、電気泳動および電解析出は小さな構造的詳細および優れた表面の具現によって区別される。
これまで、ラピッドプロトタイピングモデルの表面を電気泳動もしくは電解析出の前に導電性ラッカー(例えば銀導電性ラッカー)を用いて、またはスパッタリングすることにより導電性にした。
ついで、ラピッドプロトタイピングモデルは例えば電解的に被覆される。また、スリップが導電性ラッカーで被覆されたラピッドプロトタイピングモデル上に電気泳動方法において析出される。この操作の間においてセラミック層が析出され、グリーンコンパクトおよび最終的にセラミック成分が更なる方法において製造される。
ラピッドプロトタイピング方法とモデルを導電性にすることおよびスリップの被覆および析出との組合せからもたらせる使用の例が金属またはセラミック被覆若しくは成型の製造に存在する。個々のパーツおよび小さなシリーズが費用および時間を節約して最終材料から得られる。しかしながら、三次元のミクロ構造またはミクロ構造化された表面の製造がミクロシステムおよびミクロプロセス技術において新規な使用領域となる。
導電性ラッカーの適用の欠点は、正確にあらかじめ決定することができない幾何学的変化がその使用に際して起こることである。ラピッドプロトタイピングモデル用のスパッタリング方法において、より薄い膜厚がスパッタ流に対して水平に存在する構造領域上よりもスパッタ流に対して垂直な構造領域上に形成される。後者の場合において形成された薄い層はより高い電気抵抗を有する。二つのモデルを導電性にする方法、導電ラッカーの塗布およびスパッタリングは、労力集中型であり、より複雑な成分の場合には特に機械的に実施されえない。
導電性物質の添加により導電性にする固化しうる材料のある種のキャストモデルはモデル上へのセラミック層の電気泳動または電解析出のために用いられてきた。von H., Dauscher、M,.Hausselt、J.(Materials Process Technology)Elektrophoretische Herstellung keramischer Mikrostrukturen(セラミックミクロ構造の電気泳動的製造)、Keramische Zeitschrift、 56、 2004、 298-303.参照。
WO02/064335A1には、3D印刷の方法が開示されている。DE10332802A1には、負荷に付される酸化セラミック構造の製造方法を開示する。DE10311446A1には、選択的抑制(selective inhibition)による成形体の製造のための材料の結合方法を開示する。EP0420614A1には、立体平版部分を被覆する方法を開示する。
本発明は、従来技術における欠点を克服することを目的とする。
本発明は、以下の工程、すなわち、
1以上の流動性で固化可能な材料と、1以上の導電性物質を準備する工程と、
前記混合物を用いてラピッドプロトタイピングによりラピッドプロトタイピングモデルを製造し、製造されたラピッドプロトタイピングモデルがその表面の1以上の領域で電気導電性材料の存在により導電性であり、かつその内部において多孔質構造を有するようにする工程と、
を用いたラピッドプロトタイピングモデル、特に電解または電気泳動析出用のラピッドプロトタイピングモデルの製造方法を提供する。
1以上の流動性で固化可能な材料と、1以上の導電性物質を準備する工程と、
前記混合物を用いてラピッドプロトタイピングによりラピッドプロトタイピングモデルを製造し、製造されたラピッドプロトタイピングモデルがその表面の1以上の領域で電気導電性材料の存在により導電性であり、かつその内部において多孔質構造を有するようにする工程と、
を用いたラピッドプロトタイピングモデル、特に電解または電気泳動析出用のラピッドプロトタイピングモデルの製造方法を提供する。
本発明は更に以下の工程、すなわち、
本発明による方法(好ましくは以下に記載する好ましい態様)によるラピッドプロトタイピングモデルの製造工程と、要すればラピッドプロトタイピングモデルの表面の不完全性を、特に材料の除去による再処理、特にサンドブラスティングにより、減少する工程と、ラピッドプロトタイピングモデルの上にスリップを電解的および/または電気泳動的に付着して、セラミック層を形成する工程と、要すれば析出したセラミック層を乾燥する工程と、要すればセラミック層および/またはラピッドプロトタイピングモデルの材料の除去による処理、セラミック層にセラミック材の更なる適用および/または固化剤の適用する工程と、モデルの除去、特に溶融除去、燃焼除去または溶解除去する工程、
を有する、セラミックグリーンコンパクトの製造方法を提供する。
本発明による方法(好ましくは以下に記載する好ましい態様)によるラピッドプロトタイピングモデルの製造工程と、要すればラピッドプロトタイピングモデルの表面の不完全性を、特に材料の除去による再処理、特にサンドブラスティングにより、減少する工程と、ラピッドプロトタイピングモデルの上にスリップを電解的および/または電気泳動的に付着して、セラミック層を形成する工程と、要すれば析出したセラミック層を乾燥する工程と、要すればセラミック層および/またはラピッドプロトタイピングモデルの材料の除去による処理、セラミック層にセラミック材の更なる適用および/または固化剤の適用する工程と、モデルの除去、特に溶融除去、燃焼除去または溶解除去する工程、
を有する、セラミックグリーンコンパクトの製造方法を提供する。
本発明は更に、以下の工程、即ち
グリーンコンパクトの製造のための本発明による方法によってセラミックグリーンコンパクトの製造工程、要すれば上記グリーンコンパクトの表面の材料除去による再処理工程、および上記グリーンコンパクトの再処理工程にセラミック成分を形成する、セラミック成分の製造方法を提供する。
グリーンコンパクトの製造のための本発明による方法によってセラミックグリーンコンパクトの製造工程、要すれば上記グリーンコンパクトの表面の材料除去による再処理工程、および上記グリーンコンパクトの再処理工程にセラミック成分を形成する、セラミック成分の製造方法を提供する。
本発明はまた、以下の工程、即ち
ラピッドプロトタイピングモデルの製造のための本発明による方法(好ましくは以下の好ましい態様)によってラピッドプロトタイピングモデルの製造工程と、要すれば表面不完全性の減少、好ましくは材料の除去による再処理、好ましくはサンドブラスティングする工程と、ラピッドプロトタイピングモデル上への金属層の電解または電気泳動析出により、金属被膜を有するモデルを形成する工程と、および要すれば金属被膜および/またはラピッドプロトタイピングモデルの再処理、好ましくはミリングおよび/またはポリッシングする工程、
を有する金属被膜を有するラピッドプロトタイピングモデルを製造する方法を提供する。
ラピッドプロトタイピングモデルの製造のための本発明による方法(好ましくは以下の好ましい態様)によってラピッドプロトタイピングモデルの製造工程と、要すれば表面不完全性の減少、好ましくは材料の除去による再処理、好ましくはサンドブラスティングする工程と、ラピッドプロトタイピングモデル上への金属層の電解または電気泳動析出により、金属被膜を有するモデルを形成する工程と、および要すれば金属被膜および/またはラピッドプロトタイピングモデルの再処理、好ましくはミリングおよび/またはポリッシングする工程、
を有する金属被膜を有するラピッドプロトタイピングモデルを製造する方法を提供する。
本発明は、更に以下の工程、即ち
金属層が自立性である、請求項15記載の金属層を有するラピッドプロトタイピングモデルの製造工程と、ラピッドプロトタイピングモデルの除去、特に特に溶融除去、燃焼除去または溶解除去して自立性金属層を金属成分として残す工程、要すれば金属成分の再処理、好ましくはミリングおよび/またはポリッシングする工程、
を有する金属成分の製造方法を提供する。
金属層が自立性である、請求項15記載の金属層を有するラピッドプロトタイピングモデルの製造工程と、ラピッドプロトタイピングモデルの除去、特に特に溶融除去、燃焼除去または溶解除去して自立性金属層を金属成分として残す工程、要すれば金属成分の再処理、好ましくはミリングおよび/またはポリッシングする工程、
を有する金属成分の製造方法を提供する。
最後には、本発明は、1以上の固化した材料を含有し、かつその表面の1以上の領域に1以上の導電性材料を含有するラピッドプロトタイピングモデルをプリントアウトするための1以上の印刷システムおよび/または印刷ヘッドを有する3Dプリンタの使用によって目的を達成する。
以下において、ラピッドプロトタイピングは成分の幾何学的構造を記載するコンピューターに蓄積されたデータから、必要な形状形成に関して人の介在なしに同じ幾何学的寸法を有する成分を製造する処理方法として理解される。実際にラピッドプロトタイピングする前に、コンピューター中の幾何学データにより記載された成分をソフトウェアツールの使用によりその後の物理的特性に関して有利に試験される。従って、例えば得られた成分の機械的安定性および重量を計算することおよびそれらを明細と比較するために好適である。
削減または付加ラピッドプロトタイピングの間に区別をしてもよい。削減ラピッドプロトタイピングにおいて、材料が固体材料から取り除かれる。一方、付加ラピッドプロトタイピング(それは本発明による方法を実行するのに特に好適である)において、材料が形成されるラピッドプロトタイピングモデルに析出され、ラピッドプロトタイピングモデルがこの方法により形成される。
液体材料は所定の温度および所定の圧力で1,000Pa・sより低い粘度を有する材料を意味するものとして理解される。液状材料は、特にそれらが冷却、揮発成分の蒸発、重合、光重合、沈澱または架橋によって固体状態へ変化しうるならば、固化可能である。特に、20℃で1,013hPaで固体であり、昇温(例えば50〜250℃の範囲)で1,013hPaで粘度10Pa・sより小さいを有する物質はこの温度およびこの圧力で液体でかつ固化しうる材料に属する。それらは冷却時に(再)固化する。
定まった融点を有さない材料(たとえば、多相物質)の場合には、1,013hPa下での材料の粘度が10Pa・s未満に下がる温度を融点と見なす。1または複数の流動性で固化可能な材料を提供する場合に、再固化可能な材料を、流動化させる出発材料として使用することができることは言うまでもない。
混合物は例えば、サスペンション、エマルションまたは溶液である。
本発明による方法において用いられる混合物は有利には1または2以上の添加剤を含有する。混合物は、有利には、例えば、存在する粒子との静電的および/または立体的相互作用を通してその均質化および安定化の効果を有する分散助剤を含有する。高い表面張力を有する1種以上の導電性パウダーの添加を可能にする湿潤剤の存在は更に予想される。混合物の濃縮剤または希釈剤として作用する材料も更に用いてもよい。
電解析出は直流の電場におけるイオンの移行および電極でのその放電により放出されたイオンを原料とする物質の被覆を形成する。電解析出の工業的利用方法はエレクトロプラスティー(また電鋳と呼ばれる)および電気メッキに分類される。エレクトロプラスティーにおいて、金属物体は電解方法によって製造される。電気メッキは金属被膜を形成するのに利用される。電気メッキは、機能性および装飾性電気メッキに分類されうる。
機能性電気メッキは触媒特性の改良や電気導電性の改良のために、機能性被膜、例えば腐食防止、摩耗保護の製造として作用する。機能性電気メッキの例としては、ネジの亜鉛メッキ、金属部品のハードクロムメッキ、電気接触体の金メッキまたは銀メッキおよび化学工業用の触媒の調製用または燃料セルの製造用の触媒活性金属層を有する支持材料の被覆が挙げられる。装飾的電気メッキは金属装飾層の製造用である。その例としては、プラスチックの電気メッキ、チューブ状スチール家具のクロムメッキおよび宝石および刃物類の金メッキが挙げられる。
電気泳動析出は直流電場中に分散粒子の液体中での移行であって、その間に、これらの粒子の析出が電極のまわりにおいて起こることを意味する。分散粒子は概してしゃく解剤の存在下に水性または有機分散剤中にスラリー化する。はっきりした電気的二重層を有する粒子がこの方法で形成される。電極の近接環境において十分な強い電場中で、分散粒子が凝集し、電極の表面構造の正確な形状を有する密接にパックされた粒子配列を形成する。続く処理工程、例えば乾燥および/または焼結は低い内部応力、密度勾配および組成の変化を有するセラミック成分になり、それはその寿命および摩耗特性に関して有利である。
表面の導電領域は特に固有抵抗が500Ωmより小さい空間部分の表面領域を意味するものと理解される。本発明の場合において表面の導電領域の導電性は概してこの領域を含む空間部分がラピッドプロトタイピングモデルの製造中に1以上の流動性、固化性材料および1以上の導電性物質の混合から得られる材料を含む事実から得られる。導電性材料は特に固有電気抵抗500Ωm以下を有する物質を意味する。
セラミックグリーンコンパクトはそれがそれ自体の重さを永久的に支持する範囲で機械的に安定であるセラミック体を意味し、その結果機械的に安定であるが、水中に貯蔵することによって再び機械的に不安定になる。セラミックグリーンコンパクトは焼結することによりセラミック成分に変化しうる。セラミック成分は水中でも永久的に機械的に安定である。
本発明の利点はまずは、導電層の塗布による電気的接触にする作業工程が例えば相互に排除されるので、人的労働力の節約である。接触することは、もし適当な接触がラピッドプロトタイピング中にすでに確立されているならば、電極により特に容易に可能である。別の利点は、本発明の方法においてはラピッドプロトタイピングモデルの表面に別の層が適用されるべきではないので、高い寸法正確性を有する。正確な成分の製造は高い寸法安定性の故に更に可能である。
本発明の好ましい方法において、グラファイト、カーボンブラック、炭素ベースの他の導電性物質(好ましくは炭素6員環層)および/または金属粒子、好ましくは銀粒子を導電性材料として使用する。これらの材料を用いて、機械的に安定でかつ導電性物質の存在のために表面の1以上の領域において特に良好な導電性を同時に有するラピッドプロトタイピングモデルを製造することが可能であることが分かった。グラファイト、カーボンブラックおよび他の炭素ベースの導電性材料(好ましくは炭素6員環層)の使用が特に好ましい。
本発明の更に別の利点は、本発明によって提供されるモデル内部の多孔質性(即ち、電気泳動的にまたは電解的に被覆されるべき上面もしくは外表面の下部)により、モデルの析出層またはグリーンコンパクトまたは成分(セラミックおよび/または金属)からの除去がコンパクトモデルの使用と比べてかなり容易に行われることである。
導電性領域の固有抵抗は500オームΩm以下である。このことはセラミックまたは金属層が層の厚さにおいてあまり異ならないで析出されることに寄与する。
導電性材料の大変低い濃度では、混合物の導電性は流動性で、固化しうる材料の導電性とほとんど違わない。導電性材料の添加において、混合物の導電性が導電性材料の濃度に比例して増大する。混合物中の導電性材料の濃度の連続的な増加中に導電性における顕著な比例しない増加がある濃度から観察される。この理由は材料内でいわゆる導電パスの形成される連続ネットワークの形成に基づく。導電性における増加が増加に比例しなくなる濃度はパーコレーション濃度である。
もし混合物中で導電性材料の濃度を導電性に対してプロットする(導電性カーブ)ならば、パーコレーション濃度は導電性カーブが凸から凹のカーブに変わる最初の変曲点での濃度より高い濃度で特に超える。
導電性材料のあまりに高い濃度を選ぶならば、ラピッドプロトタイピングモデルの機械的不安定性が起こるかもしれない。
また、混合物中での導電性材料のそのような高い含有量が選択されたら、ラピッドプロトタイピングによって製造されたラピッドプロトタイピングモデルがその表面の1以上の領域で導電性であり、同時に混合物は混合物にラピッドプロトタイピング方法における使用に関して良好な可能性を与える材料特性を有する。導電性材料の含有量は、ラピッドプロトタイピング方法によって決定される形成もしくは取り除かれる材料の特性によって上限がある。この目的のために、予備的実験において混合物の導電性材料の含有量を広い限界内で変化させて使用の可能性が最適である濃度を決定する。特に、導電性材料の濃度は、混合物の粘度がラピッドプロトタイピング方法を行うのに最適であるように選択される。
小さな粒子、特に平均粒径5nm〜50μm、特に10nm〜10μmを有する粒子を含む導電性材料を用いることが有利である。多様な粒子分布を有する導電性材料を用いることも好ましい。このことはバイモダル(bimodal)またはトリモダル(trimodal)分布でありうる。材料の粘度および導電性は好ましくは影響を受けうる。
塩化銅の添加、好ましくは混合物の3〜6mol/gの添加は、特に流動性で固化材料がカーボンブラックを導電性材料として添加するエポキシ樹脂である場合に、有効であることがわかった。
特に好ましい本発明の方法はラピッドプロトタイピングモデルの製造中に、1以上の流動性で固化しうる材料を固化して、1以上の導電性材料が埋設されたマトリックスを形成し、その結果マトリックスと共に、これらが固化した混合物を形成し、その固有抵抗が500オームΩm以下であるものである。
更に好ましい本発明の方法は、表面の導電性領域における導電性材料の含有量が、導電性材料の同じ相対濃度で測定して、パーコレーション濃度の1倍以上、好ましくは1.5倍以上である方法である。この結果、電解もしくは電気泳動析出のための本発明による方法の処理段階において適用されるべき電圧はあまり高くあってはならないことになる。
導電性材料の同じ相対濃度でのパーコレーション濃度は、この場合以下の様に決定される:1若しくはそれ以上の導電性材料を同時に導電性材料でない1若しくはそれ以上の流動性で固化しうる材料に添加する。混合物中の導電性材料のお互いの割合はここでは一定に保たれる。混合物の導電性が導電性材料の添加の前後で測定される。添加を数回繰り返し、混合物の導電性の導電性材料の濃度に対する依存性を比較的広い濃度範囲で決定する。
好ましくは、流動性で固化しうる材料は、ワックスおよびプラスチック、特に熱可塑性および光硬化性樹脂からなる群から選択される。
本発明による好ましい態様では、少なくとも1つの導電性材料が同時に流動性で固化しうる材料でもある。
特に好ましい本発明の方法は、ラピッドプロトタイピングモデルが付加的ラピッドプロトタイピング、特に溶融析出模型および/または立体平版印刷および/または3D印刷、例えばインクジェット模型により製造される。
溶融析出模型において、プラスチックまたはワックスの連続フィラメントは軟化/溶融して、位置決め(再固化)される。立体平版印刷による成分の製造は例えば、層中におけるフォトポリマーの適用およびUV光によるポリマーの選択的架橋によって行われる。インクジェット方法において、材料の小さなビーズはプリントヘッドから液状形状で放出され、形成される模型上に付着して、そこで固化する。
3D印刷の別の形態、インクジェット印刷はあらかじめ加熱したワックスまたはプラスチック(熱可塑性プラスチック)またはフォトポリマー樹脂が3Dプリンターを液状形状で離れ、成分上で固化する方法である。インクジェット印刷は材料が放出されるジェットの数およびプリントヘッドの数によって異なり得る。
従って、例えば米国のSolidscape Inc.およびBPM Technologyからの装置が1つのジェット(シングルジェット、製造する弾道粒子)および材料としてワックスおよび熱可塑性プラスチックをもって操作するが、3DシステムおよびObject Geometries Ltd.からのインクジェットプリンタはいくつかのジェット(マルチジェット型、ポリジェット)を備えており、材料としてワックスおよび/またはフォトポリマーで操作する。いくつかのジェットで動くシステムは模型の非常に早い製造をもたらす。
上記会社は2以上のプリントヘッドを備える装置を提供する。このことはラピッドプロトタイピングモデルをいくつかの材料から同時もしくは連続的に層に形成するのを可能にする。従って、実際にはアンダーカット中で支える支持構造が別途用いられる材料から物理的特性において異なる別の材料で形成される。
特に好ましい本発明の方法は、固化された状態で電気絶縁性である流動性で固化可能な材料を提供し、ラピッドプロトタイピングモデル(内部多孔質)がこの材料および混合物を用いてラピッドプロトタイピングによりラピッドプロトタイピングモデル(内部多孔質)を製造し、その表面の少なくとも2の導電性領域が電気絶縁材料からおのおの分離して、それらが互いに電気絶縁されている工程を付加するものである。
電気絶縁性材料はここでは固有抵抗5,000Ωm以上の材料を意味する。例えば、ワックスがこの性能を満足する。
この結果は少なくとも2つの導電性領域が異なる電位でセットされ得ることである。このことは、ラピッドプロトタイピングモデルの表面の異なる箇所に電解析出または電気泳動析出によって異なる膜厚を析出することを可能にする。
特に好ましい本発明の方法はラピッドプロトタイピングモデルがその体積の部分で導電性で、その表面の導電性領域がその体積の導電性部分を通して接触されるように製造される方法である。ラピッドプロトタイピングモデルの低い内部抵抗がこの方法で達成される。
好ましくは、ラピッドプロトタイピングモデルは、流動性で固化しうる材料が好ましくは光硬化性であり、光硬化性樹脂および光硬化性ワックスからなる群から選択される立体平版印刷によって製造される。この場合において、モデルはまた、多孔質性に加えて材料が未硬化または不完全硬化である内部領域をも有する。これらの領域は密閉されており、液状材料がモデルを形成した後除去され得ない。
特に好ましい本発明の方法は混合物を提供し、混合物を固化した後、予備成形した物体を、特にブロックの形態に、成形する工程、およびミリングによりラピッドプロトタイピングモデルを製造する工程、を付加する方法である。
これは削減ラピッドプロトタイピング方法である。製造されたブロックは好ましくは内部において深くで多孔質であり、多孔質構造はミリングの間妨害されず、平滑表面(電気泳動または電解析出が起こるべき表面)が達成される。セラミックグリーンコンパクトまたはセラミック成分または金属被膜もしくは金属成分を有するラピッドプロトタイピングモデルの製造に関して本発明の好ましい方法は、ラピッドプロトタイピングモデルがその表面の少なくとも二つの領域で導電性であり、その領域は互いに絶縁性であり、ラピッドプロトタイピングモデル上への金属層の電解若しくは電気泳動析出またはスリップの電気泳動析出の間に、互いに絶縁された少なくとも二つのこれらの領域を、(a)時間的に異なる時点で出ある電圧下に置くおよび/または電圧無しで接続する、および/または(b)互いに異なる電圧下に置いて、金属層および/またはスリップを互いに絶縁性である少なくとも二つの領域上に異なる膜厚で析出させる方法である。
この結果は、異なる膜厚が表面上の種々の場所に電解的にまたは電気泳動的に析出され得る。
セラミック成分の製造に関して本発明の好ましい方法は、グリーンコンパクトの熱処理が焼結であり、多孔質もしくは密なセラミック成分を提供するものである。
本発明による好ましい方法は金属層がラピッドプロトタイピングモデル上に析出されたセラミック層上に電解的に若しくは電気泳動的に析出し、および/またはセラミック層がラピッドプロトタイピングモデル上に析出された金属層上に電気泳動的に析出される方法である。
この場合、ラピッドプロトタイピングモデル上に析出されたセラミック層はまたラピッドプロトタイピングモデル上に析出した金属上に析出したセラミック層を意味する。
対応して、ラピッドプロトタイピングモデル上に析出した金属層はまた、上記セラミック上に析出したそのような金属層を意味する。従って、複層がセラミックおよび金属層の別々の析出により製造される。
本発明は、添付の図面かつ5つの実施の形態の例によって、以下により詳細に説明される。
本発明をまず、歯科用モデルの形態におけるラピッドプロトタイピングモデルの製造に関して図1〜5を用いて説明する。
発明は3部材ブリッジ修復物用の歯の成形体(セラミック成分)の製造によって説明される。ブリッジ修復物は、もはや存在しない歯に置き換える中間部材と、橋脚歯、すなわち第1および第2の橋脚歯にそれぞれ取り付けられる2つの部材を含む。
まず、患者の口腔の印象を採取する。このために、シリコン、アルジネートまたはポリエーテル印象組成物が一般的に用いられる。印象組成物が硬化した後、形成されたネガ型を石膏でキャスティングする。主模型をこのポジ型から製造する。主模型(示さない)は、患者の口の中で印象の精度で完全にその状況を再製する。
歯の模型をこの主模型からスキャニングによって形成する。BEGO GmbH&Co.KGからのスピードスキャンタイプのラインスキャナーが、たとえばこのために用いられる。このようにして得られたスキャンデータをコンピュータに送信し、スクリーンに表示する。義歯を、適当なソフトウェアを利用してこのデータ模型に基づいて作る。これはBEGO GmbH&Co.KGからの標準的ソフトウェア(ソフトシェイプ・キャド(SOFTSHAPE CAD)ソフトウェア)を用いて行われる。次に、データ模型の幾何学形状を拡大して、さらなる処理で生じる(たとえば、セラミックキャップの)焼結縮みを補正するようにする。さらに、調製ラインをデータ模型に基づいてこの中に調製エッジとして作る。セメントギャップもデータ模型に基づいてこの中に作る。セメントギャップは歯の残根上にキャップをセメント付けするのに必要な空間のことである。
次に、歯の模型の細孔率を特定する。これに関連して、歯の模型の内側について選択された細孔率はより大きく、一方で外側領域は0またはより低い細孔率を有する。
セラミックブリッジの幾何学的形状および患者の口腔におけるその位置をここで計算し、中間部材の位置と性質は計算によって特定され得る。対応するセラミックブリッジを口腔内で使用する場合に予想される力をここでシミュレートする。このために、シミュレーションでは、典型的な圧縮力とせん断力を表面に適用し、セラミックブリッジとその表面に与えられる力を有限要素法を利用して同定する。最も大きい力が予想されるセラミックブリッジの場所をこれによって同定する。キャップに加えて、次にこの方法を中間部材に適用する。次に、中間部材およびコネクタさらにはキャップにおける材料厚さが、同定された力に充分適応することができるか否かを計算する。否の場合には、このポイントにはより大きい材料強度を選択するように、キャップのデータ模型を変更する。次に、上記シミュレーション計算を再度変更されたデータ模型を用いて実行する。所定の強度を有するセラミックブリッジの幾何学形状が見出されるまで、この反復処理を実行する。
計画上の歯の成形体10(図1)の幾何学形状を上記(計算)工程によって特定した後、STLデータに基づいて存在する計画上の歯の成形体のデータ模型、すなわち、ラピッドプロトタイピング法で製造される歯の模型のデータ模型を、焼結縮みを補正するように、さらなる計算工程で変更する。後の歯の模型の表面上の(本実施の形態の例では)3つの導電性領域とその特定の接合を、次に特定する。
次に、データ模型を、ソリッドスケープ社、メリーマック、USAからのT66タイプの3Dプリンタで、3次元に印刷する。インクジェット印刷時には、液体材料の小さいビードが、プリントヘッドによって、形成されるワークピース上に放出され、そこで固化して歯の模型を形成する。歯の模型の細孔率は、データ模型に従って放出されたビードの濃度によって調節される。
(a)絶縁性ワックスおよび(b)カーボンブラック粒子を用いて導電性とされたワックスを、歯の模型の製造に使用する。実施の形態の例では、製造元ソリッドスケープからの絶縁性ワックスを第1の印刷材料として用いる。このワックスは54〜76℃の融点を有し、導電性物質を有さない。10:1の重量比でカーボンブラック(600m2/gのCTAB表示領域を有するプリンテックス(Printex)XE2、デグッサ(Degussa)AG))と混合した製造元ソリッドスケープからのワックスを、カーボンブラック粒子を用いて導電性とされたワックスとして用いる。これは約1Ωmの特定の電気抵抗を有するワックス/グラファイト混合物となる。導電性ワックスが、最終の歯の模型の導電性領域を規定することは言うまでもない。
図1は、縦断面で見た3部材ブリッジの最終の歯の成形体10を示している。歯の成形体10はマトリックス12とベニヤ14を有する。中間部材16はここでは第1の端部部材18(図面の左)と第2の端部部材20(図面の右)との間にあり、この2つにコネクタ11a、11bによって接続されている。端部部材18は、ここでは点線で描かれた橋脚歯(左)に取り付けられ、端部部材20は、同様に点線で描かれた橋脚歯(右)に取り付けられている。中間部材16はもはや存在しない歯と置き換わっている。歯の成形体を以下に記載する方法で製造した。
図2は最終の歯の模型24の説明図を示し、歯の模型24は左手端部部材18(図1)の領域に第1の橋脚構造要素25を有する。橋脚構造要素25は、順に第1の絶縁部21および導電部22を有する。絶縁部21は絶縁性ワックスから印刷され、導電部22は導電性ワックスから印刷される。導電性領域26は導電部22の表面に沿って広がっている。橋脚構造要素は、図1で点線で示された橋脚歯の残根に少なくとも実質的に比例して対応している。模型内の孔は図には示されていない。
さらに、歯の模型24は中間部材16(図1)の領域に中間構造要素19を有する。導電性領域28は中間構造要素19の表面にわたって広がっている。
最後に歯の模型24は右手端部部材20(図1)の領域に第2の橋脚構造要素17を有し、橋脚構造要素17は、導電部27および絶縁部15を有する。導電性領域30は導電部27の表面にわたって広がっている。
導電性領域26、28および30は、特に関係する導電部22、23および27の表面の領域のことであり、この場合には導電部22、23および27自身が導電性であるために導電性である。別の実施の形態では、部22、23および27は絶縁性であり、その表面に導電性物質の薄層を有するだけのものである。導電性表面領域26、28、30の厚さはこの場合には約0.2mm〜1mmである。両方の場合において導電性領域26、28、30は製造精度との関連で細孔性を有さない。
3つの導電性領域26、28および30(図2では異なるハッチングで示される)は互いに絶縁されている。導電性領域26と導電性領域28の間には絶縁体29があり、導電性領域28と30の間にはさらに絶縁体31がある。
歯の模型24を印刷する場合には、調製エッジ35aおよび35bを、前の作業工程で作られたデータ模型からの対応する設定に基づいて提供する。さらに、穴32、33、34を絶縁部15、21内に窪ませ、その中にだぼまたは電極が係合する。図2に示される歯の模型24では、第1の電極36が提供され、これが穴32に係合して、コンダクタ37を介して橋脚構造要素25の導電性領域26と接続している。第2の電極38は穴33に係合して、コンダクタ39を介して中間構造要素19の導電性領域28と接続し、第3の電極40はコンダクタ41を介して橋脚構造要素17の導電性領域30と接続している。
歯の模型は、ここでは図示しないだぼ(dowel)を介して、その1つは窪み48に係合し、さらに、1つは窪み50に係合して、同様にここでは図示しない模型支持体に固定される。このようにして歯の模型の形のラピッドプロトタイピングモデルの製造は完了する。
歯の成形体の製造のために、模型支持体に固定された歯の模型24をスリップ浴に浸漬し、ここで電極36、38,40はスリップに接触しないようにする。
電圧を、第2の電極38とスリップ浴(ここでは図示しない)に接触するスリップ浴電極54の間に印加して、規定の電流が流れるようにする。この場合には、スリップ浴として、エタノールと酸化アルミニウム粉末の安定化混合物を用いている。酸化アルミニウム用の好適な液化剤はポリアクリル酸であり、これは粒子の高充電性をもたらすとともに、バインダの機能も持つ。
電圧の印加によって、スリップ層が導電性領域28(図3)上に析出する。ここで層厚は特に流した電荷、選択したスリップ材料および導電性領域28の表面の大きさに依存する。スリップ層の層厚はここでは導電性領域28の各ポイントで同じ寸法である。表面の大きさをデータ模型から計算する。流した電荷は、測定された電流と、電流が流れた際に測定された時間の積である。表面積と電流とが解れば、所望の厚さのセラミック層が析出する時間をこれにより計算し、少なくとも推測することができる。この時間は2、3分までである。その後、電流を流すことを中断する。このようなセラミック層46を有する歯の模型を図3に示す。
次に、別の2つの導電性領域26、30を同時に接触させ、セラミック層を同様にその上に析出させる。均一なセラミック層(主に後のマトリックス)は、特定のセラミック層を一体化することによって形成される。
場合によっては、まず、セラミックを全ての導電性領域26、28、30上に同時に析出させ、特に厚いセラミック層を製造するために、たとえば、領域28ではより長く電圧を印加し続けることができる。
次に、セラミック層の層厚および形状をさらに増加させるまたは変更するために、さらなるスリップを手作業で塗布することができる。よって、歯の成形体は所望の独自の形状を得ると同時に耐えられる伝達力が増加する。
ブリッジを支持する歯が中間部材の領域には存在しないので、通常の場合、噛むときにブリッジ修復物のこの領域にはより大きい弾性変形が生じる。これを排除するために、コネクタ11a、11bについては何処よりも厚いセラミック層を(示すように)選択し、これによって変形を低減する。故に最後に析出させた2つのセラミック層は最初に析出させたセラミック層より低い層厚を有する。
セラミックキャップはしばしば、端部部材18および20の領域では<0.8mmの層厚を有するのだが、いくつかの場合には、中間部材16の領域におけるセラミックは数ミリメートルの厚さである。図5はセラミック層52を示し、セラミック層52は歯の模型24上で一体化しており、これから以後の作業工程の過程でキャップが形成される。一体化したセラミック層52は、図で示したものとは異なり、全てのポイントで同じ層厚を有する。
析出し、一体化したセラミック層52を備えた歯の模型24を電気泳動装置から取り出す。一体化したセラミック層52からのグリーンコンパクトを、次にミルによって再加工する。この作業時、セラミックのグリーンコンパクトは、ミリングカッターまたは研磨装置を用いてその調製エッジに対して規定の方法で研磨される。図4はその上にセラミック層52を析出させた歯の模型24の説明図を示し、セラミック層52は調製エッジ35で終わっている。突起43は最終的に取り除かれる。
図2および3は、そこに示される歯の模型の部材についての調製エッジ35a、35b、を示している。調製エッジ(調製境界)は規定の方法で明瞭に肩部として描くことができる。垂直方向における歯の成形体(たとえば、キャップ)の境界も、したがって、コーティング後に黙視で検知される。肩部の下部は図4に示されるように、残根の足である。残根の足は非常に太いので、たとえば、その伸長は層の厚さおよび残根から生じる表面領域に対応することができない。肩部を調製エッジ35aの下側表面まで研磨する場合には、水平方向におけるキャップの規定加工は同時に実施される。
歯の成形体(キャップまたはブリッジ)を、歯の模型(たとえば、ワックス模型)とともに求められる調製ラインに機械加工することができる。このために、好ましくは、たとえばだぼ用のたとえば穴を歯の模型の下側側面の規定ポイントに形成するように、データファイルを処理し、または下側側面が規定の方法で模型を収容する型に収まるように、下側側面を形成する。次に、このようにして製造された歯の模型をセラミック層とともにミルカッターを備える装置内に固定し、次に既にあるデータによってその輪郭を追尾する。この方法によって、たとえば、セラミック橋脚を製造することができ、これをインプラントに固定することができる。このために、ベニヤ表面は、正確に規定された幾何学形状に従って、ミルを利用して形成される。
このようにして仕上げられたグリーンコンパクトを、オーブン中で歯の模型上で150℃に加熱する。これはパウダーベッドの中で実施される。この処理の際、グリーンコンパクトは乾燥し(54〜76℃の融点を有する)ワックスは融解する。グリーンコンパクト内の初期のひび割れは、ラピッドプロトタイピング時に歯の模型の内部に導入した細孔と、パウダーベッドとの組み合わせによって、大部分は排除され得る。次に、グリーンコンパクトに1,300〜1,700℃での最終焼結を施して、最終の歯の成形体を形成するようにする。これによって生じる焼結縮みは、上記のように、歯の模型の形成時に考慮されており、形成された歯の成形体は高い精度で主模型に合うようになっている。
好ましくは、模型の燃焼および次の焼結はパウダーベッド中で実施される。コートされたワックス模型を燃焼ベースに置いただけの場合には、模型の不均一な融解と燃焼の結果、孔の存在にかかわらず、まれにストレスがグリーンコンパクト内で高まる可能性がある。しかし、これは、セラミック層が最低の強度を有する状態であるので、ひび割れにつながり得る。これは、電気泳動的にコートされた模型をパウダーベッドに入れることによって防止することができる。その結果、重力と模型の不均一な燃焼によるストレスおよびそれゆえの破損は生じない。したがって、パウダーベッドは以下の機能を有する。a)パウダーベッドは部品を均一に支持する。b)パウダーベッドはワックスを吸い上げ、これをより良好に取り除く。
模型の熱溶解処理工程を損傷なく行うことができるように、セラミック層の強度を増す1つの方法は、バインダの使用である。これを予めスリップに添加してもよく、または好ましくは、乾燥したマトリックス上に導入する。
(実施例2:キャップまたはクラウン(歯の成形体)形態における本発明の方法によるセラミック成分の製造)
個別の歯の調製品である主模型を提供する。これをスキャンし、得られたデータをPCで処理する。この作業時、製造される模型の体積は、焼結時の体積減少に応じて増加させる、すなわち、焼結縮みを補正する。求められる幾何学形状を設計する場合には、歯の残根にキャップをセメント付けするのに必要なセメントギャップを考慮する。さらに、調製ラインを調製エッジとして明確に描く。
個別の歯の調製品である主模型を提供する。これをスキャンし、得られたデータをPCで処理する。この作業時、製造される模型の体積は、焼結時の体積減少に応じて増加させる、すなわち、焼結縮みを補正する。求められる幾何学形状を設計する場合には、歯の残根にキャップをセメント付けするのに必要なセメントギャップを考慮する。さらに、調製ラインを調製エッジとして明確に描く。
歯の模型に、密度の高い0.2mmの厚さの表面をラピッドプロトタイピング時に形成し、一方で、歯の模型の内側体積を細孔性支持構造として形成するように、データ模型を設計する。次に、STLデータに基づくデータ模型をラピッドプロトタイピング(印刷)法を介して歯の模型に変換する。このために、上記のように、(a)絶縁性ワックスおよび(b)カーボンブラック粒子を用いて導電性としたワックスを用いる。領域は調製エッジによって区切られる。
場合によっては、歯の模型をデータ模型から立体平板印刷によって製造する。これに関連して、各場合、導電性ポリマーを層内に適用し、UV光を利用して硬化する。たとえば、SLA7000タイプの3D−システムからの装置をこのために用いる。
最終的な歯の模型の導電性領域を、対向電極とともに、上記のスリップを含むスリップ浴に接触させ浸漬する。
電圧印加後、所望の層厚および電流フローセットおよび電圧に依存して、数秒〜数分後に、セラミック層は最終形体にまで析出する。
このようにして製造されたセラミックのグリーンコンパクトを歯の模型とともに乾燥する。キャップのセラミックグリーンコンパクトは、ミルカッターまたは研磨装置を用いて、その調製エッジに対して規定の方法で研磨される。任意に追加のスリップを塗布して、その輪郭を変更することができる。次に、模型を熱的に分離する。これは54〜76℃の温度で行われる。なぜなら、この温度で既にワックスは融解に達しているからである。液体となって流れ落ちなかったワックスの残渣はさらなる温度上昇時に残渣なく燃焼する。場合によっては、模型を化学的に溶解することができる。UV照射により硬化されたポリマーから製造された場合によって用いられるラピッドプロトタイピングモデルは550℃以上の温度で完全に焼失する。
存在する孔のために、ラピッドプロトタイピングモデルの除去は被膜に対するダメージを伴わない。
グリーンコンパクトの焼結は1,300〜1,700℃の温度で行われる。グリーンコンパクトのセラミック粒子は焼結とともに、体積減少を生じる。上で示すように、体積減少は予め考慮されている。セラミックマトリックスに、たとえば、密(dense)焼結または表面焼結を施す。さらに、ガラスを浸透させて、強度を増加させる。
得られたセラミックキャップまたは得られたクラウン(歯の成形体)は、高い精度で主模型および歯の調製物に合う。これは90%以上の高密度を有し、したがって、高い強度を有する。これにガラスが浸透することはできず、その結果ガラスは浸透しない。
実施例3:セラミックマイクロ成分の形態におけるセラミック成分の製造
この実施例はスパーホイール(spur wheel)の形態における歯状ホイール(toothed wheel)(マイクロ成分)に関する。このスパーホイールの作動半径(参照半径)は500μmであり、歯の数はz=10である。このことはm=50μmのモジュラスになる。歯状ホイールは150μmの内部孔を有する。
歯状ホイールの製造用のラピッドプロトタイピング方法にとってのデータモデルをコンピューター上に作り出す。ここで、データモデルにより製造されたセラミックグリーンコンパクトが焼結時に縮小することを考慮に入れる。データモデルの大きさはこの体積減少により拡大する。歯状ホイールのセラミックグリーンコンパクトのこれらのCADデータ(データモデル)を用いて焼結収縮によって拡大した歯状ホイールのネガは、その軸が水平に対して垂直になるように配置し、コンピューター上で製造される。加えて、このネガは同じ厚さの水平層に分割される。このネガは立体平版印刷のラピッドプロトタイピング方法によって製造される。カーボンブラックの添加により導電性にされた光硬化性樹脂を製造に用いる。光硬化性樹脂およびカーボンブラックの混合物の第1層を立体平版印刷によって非導電性材料に塗布し、完全に硬化する。次いで、層の塗布を行い、得られたデータのセットによって選択的露光を行う。
最後の層の形成および選択的硬化の後、基材をラピッドプロトタイピングモデルと共に立体平版印刷装置から取り出す。ついで、ラピッドプロトタイピングモデルを過剰な液状樹脂から取り除く。ラピッドプロトタイピングモデルは非導電性基材上で焼結収縮により拡大されて歯状ホイール用の導電性ネガモールドの形に残る。ネガモールドを電気的に接続し、セラミックスリップ中に浸漬する。スリップの組成は第1実施例のそれに対応する。
電圧をかけた後、ラピッドプロトタイピングモデル(ネガ)はスリップで満たされ、スリップがラピッドプロトタイピングモデルの導電性表面上に電気泳動的にセラミック層として析出する。ラピッドプロトタイピングモデル(ネガ)がセラミック層で満たされた時ラピッドプロトタイピングモデルがスリップ浴から取り出される。ラピッドプロトタイピングモデルは、そのラピッドプロトタイピングモデルが接続する基材と共に、モルタイザー(mortizer)中にクランプされる。析出した過剰のスリップを次いでミリングによって上に面するモールド表面から取り除く。このミリング方法において、後の歯状ホイールのスルーホールが形成され、歯状ホイール側の優れた平面平行関係が確立される。続く熱処理(上述)において、モデルがモールドから取り出され、歯状ホイールの形でセラミックマイクロ成分が濃縮焼結される。
実施例4:本発明による方法によって金属成分の製造
図6は波線で表される成分56の製造のための電解析出用の本発明のラピッドプロトタイピングモデル55を示す。モデルの内部の孔は図には示されない。
成分56はフラットでありその側面の1つ上にレリーフ表面を有し、それが図6において下側を向いている。
成分のデジタルデータモデルをまずコンピューターによって形成する。次いで、レリーフ表面のネガを形成する。ラピッドプロトタイピングモデル55をこれらの幾何学的データによって製造する弾丸粒子によって製造する。上記ワックスおよびこのワックスと前述のカーボンブラックとの混合物をこれに用いる。
ラピッドプロトタイピングモデル55は断面円形であり、垂直のラピッドプロトタイピングモデル55の長軸に平行な断面を図6に示す。ラピッドプロトタイピングモデル55は3つの断面60、62、64を包含する。断面60は非導電性ワックスから製造され、二つの断面62および64は導電性ワックスから製造される。断面60は周辺突起66につながり、それはモデル支持体上にラピッドプロトタイピングモデル55を固定する。2つの断面62および64はペグ状突起68、70に下に向かってつながり、2つの領域62および64のそれぞれの電気的接触を行う。断面62はその上方表面上に導電性領域72を有する。断面64は対応的に上面上に導電性領域74を有する。
ラピッドプロトタイピングモデル55の製造後、これをまず導電性領域72、74を研磨することによって材料の除去により再処理する。次いで、ラピッドプロトタイピングモデル55を銀塩の溶液76で満たす。電流源80に電気的に接続された電極78をこの溶液に浸漬する。次いで、電流源80を断面64のペグ状突起70に電気的に接続し、電圧を電極78と断面64との間に印加する。この結果、銀が断面64の導電性領域74上に析出する。電流は、所望の厚さの銀層が導電性領域74上に析出されるまで維持される。銀層の厚さは流れる電荷によって決定され、それは電流の強さおよび時間並びに導電性領域74の面積のかけ算となり、それはラピッドプロトタイピングモデル55の製造の基本となる幾何学データから計算される。
次に、溶液76を取り除き、モデルを銅塩溶液で満たし、突起70および68を互いに電気的に接続する。次いで、銅層が電極78および断面62および64の間に電圧をかけることによって導電性領域72および導電性領域74上に析出した銀層上に析出する。電気分解は、銅層の所望の厚さに達成したら遮断する。層の厚さが、成分56が自立するように選択される。続く処理段階において、ラピッドプロトタイピングモデル55が金属を攻撃しない酸でワックスを溶解することにより取り除かれる。成分56、コンピューター上のモデル化されたレリーフ化した正確なイメージが存在するレリーフが残る。
実施例5:金属被膜を有するラピッドプロトタイピングモデルの製造
この実施例はメッキ化もしくは電解被覆されたプラスチック部分の製造に関する。金属被膜は機能的もしくは視覚的目的を果たす。プラスチック部分はCADによってコンピューター上でデザインされる。プラスチックのベースボディが溶融析出モデルのラピッドプロトタイピング方法を用いてCADデータで形成される。ラピッドプロトタイピング方法において用いられる材料は銀のフィラー顔料を有する熱可塑性プラスチックである。製造されたプラスチックのベースボディを電気的に接続し、対極が存在しニッケルスルファメートを含有する電解液中に浸漬する。対極とラピッドプロトタイピングモデルとの間に電圧をかけた後、ニッケルの析出がラピッドプロトタイピングモデルの表面の導電性領域で起こる。約100μmのニッケル層が形成される。この方法において製造された新しい表面の後処理が使用の場合に基づいて、例えば研磨によって可能である。
他の成分、例えば射出成形モールド、ダイ、鏡、歯科用金マトリックス、人工皮革およびセラミック分離部分の製造におけるグレイン適用用プレスメッキが対応する方法においても製造され得る。本発明による方法を複雑な幾何学物体の成分の小さなシリーズの製造のために特に有利に用いられる。
Claims (18)
- 以下の工程、すなわち、
1以上の流動性で固化可能な材料と、1以上の導電性物質を準備する工程と、
前記混合物を用いてラピッドプロトタイピングによりラピッドプロトタイピングモデルを製造し、製造されたラピッドプロトタイピングモデルがその表面の1以上の領域(26、28、30;72、74)で電気導電性材料の存在により導電性であり、かつその内部において多孔質構造を有するようにする工程と、
を用いたラピッドプロトタイピングモデル(24;55)、特に電解または電気泳動析出用のラピッドプロトタイピングモデル(24;55)の製造方法。 - グラファイト、カーボンブラック、炭素に基づく他の導電性物質(好ましくは炭素六員環層)および/または金属粒子、特に銀粒子を導電性材料として使用する請求項1記載の製造方法。
- ラピッドプロトタイピングモデル(24;55)の製法において、1または複数の流動性で固化可能な材料が固化してマトリックスを形成し、その中に1または複数の導電性材料が埋設され、その結果これらがマトリックスと共に固化混合物を形成し、その固有抵抗が500オームΩm以下である請求項1または2記載の製造方法。
- 表面の導電性領域中の導電性材料の含有量が、導電性材料の同じ相対濃度測定して、パーコレーション濃度の1倍以上、好ましくは1.5倍以上である前記請求項いずれかに記載の製造方法。
- 少なくとも1つの導電性物質がワックスおよびプラスチック、特に光り硬化性樹脂からなる群から選択されることを特徴とする前出の請求項の1つによる製造方法。
- 少なくとも1つの導電性物質が流動性で固化可能な材料であることを特徴とする前出の請求項の1つによる製造方法。
- ラピッドプロトタイピングモデルは、加法ラピッドプロトタイピングによって、特に溶融沈着模型製造および/または立体平板印刷および/または3D印刷、たとえば、インクジェット模型製造および/または弾道粒子製造によって製造されることを特徴とする前記請求項いずれかに記載の製造方法。
- 固化された状態で電気絶縁性である流動性で固化可能な材料を提供し、ラピッドプロトタイピングモデルがこの材料および混合物を用いてラピッドプロトタイピングにより製造し、その表面の少なくとも2の導電性領域が電気絶縁材料からおのおの分離して、それらが互いに電気絶縁されている工程を付加する前記請求項いずれかに記載の製造方法。
- ラピッドプロトタイピングモデルがその体積の部分で導電性で、その表面の導電性領域(26、28、30;72、74)がその体積の導電性部分を通して接触されるように製造される前出の請求項の1つによる方法。
- ラピッドプロトタイピングモデル(24;55)が立体平版印刷により製造され、流動性で固化可能な材料は光硬化可能であり、好ましくは光硬化性樹脂および光硬化可能なワックスからなる群から選択されることを特徴とする前出の請求項の1つによる方法。
- 混合物を提供し、その後混合物を固化して、予備成形した物体を、特にブロックの形態に、成形する工程、およびミリングによりラピッドプロトタイピングモデルを製造する工程、を付加する前記請求項いずれかに記載の製造方法。
- 以下の工程、すなわち、
前記請求項のいずれかに従うラピッドプロトタイピングモデル(24;55)の製造工程と、要すればラピッドプロトタイピングモデルの表面の不完全性を、特に材料の除去による再処理、特にサンドブラスティングにより、減少する工程と、ラピッドプロトタイピングモデルの上にスリップを電気泳動的に析出して、セラミック層を形成する工程と、要すれば析出したセラミック層を乾燥する工程と、要すればセラミック層および/またはラピッドプロトタイピングモデルの、材料の除去、セラミック層にセラミック材の更なる適用および/または固化剤の適用による処理工程と、モデルの除去、特に溶融除去、燃焼除去または溶解除去する工程、
を有する、セラミックグリーンコンパクトの製造方法。 - 以下の工程、即ち
請求項12記載のセラミックグリーンコンパクトの製造工程、要すれば上記グリーンコンパクトの表面の材料除去による再処理工程、および上記グリーンコンパクトの熱処理してセラミック成分を形成する工程を有する、セラミック成分の製造方法。 - グリーンコンパクトの熱処理が焼結であり、多孔質または緻密セラミック成分を与える請求項13記載の製造方法。
- 以下の工程、即ち
請求項1〜11いずれかに記載のラピッドプロトタイピングモデル(24;55)の製造工程と、要すれば表面不完全性の、好ましくは材料の除去による再処理、好ましくはサンドブラスティングによる減少工程と、ラピッドプロトタイピングモデル上への金属層の電解または電気泳動析出により、金属被膜を有するモデルを形成する工程と、および要すれば金属被膜および/またはラピッドプロトタイピングモデルの、好ましくはミリングおよび/またはポリッシングによる再処理工程、
を有する金属被膜を有するラピッドプロトタイピングモデル(24;55)を製造する方法。 - 以下の工程、即ち
金属層が自立性である、請求項15記載の金属層を有するラピッドプロトタイピングモデル(24;55)の製造工程と、ラピッドプロトタイピングモデル(24;55)の、特に溶融除去、燃焼除去または溶解除去による除去して自立性金属層を金属成分(55)として残す工程、
を有する金属成分(55)の製造方法。 - ラピッドプロトタイピングモデルを互いに絶縁性である表面の少なくとも二つの領域で導電性であり、ラピッドプロトタイピングモデル上への金属層の電解若しくは電気泳動析出またはスリップの電気泳動析出の間に、互いに絶縁された少なくとも二つのこれらの領域を、(a)時間的に異なる時点で出ある電圧下に置くおよび/または電圧無しで接続する、および/または(b)互いに異なる電圧下に置いて、金属層および/またはスリップを互いに絶縁性である少なくとも二つの領域上に異なる膜厚で析出させる、請求項12〜16のいずれかに記載の製造方法。
- 金属層がラピッドプロトタイピングモデル上に析出されたセラミック層上に電解的に若しくは電気泳動的に析出し、および/またはセラミック層がラピッドプロトタイピングモデル上に析出された金属層上に電気泳動的に析出される、請求項12〜15のいずれかに記載の製造方法。
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