JP2007021922A

JP2007021922A - 積層造形方法および装置

Info

Publication number: JP2007021922A
Application number: JP2005208108A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Yoshizumi; 嘉之吉住; Yoshimasa Shimokouchi; 芳真下河内; Keiji Shintani; 啓司新谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2005-07-19
Publication date: 2007-02-01

Abstract

【課題】複数の異なる形状の立体物を造形するときに、造形物の配置が適当に配置されてしまうため、高さが高い部分の造形時に積層層の距離が離れてしまうため、レーザー照射域が広範に渡り走査時間がかかるという課題を有していた。
【解決手段】高さの高い造形物を限られた領域に集め、造形域を限定することを特徴とする。この構成により、積層が進むにつれ、造形領域を狭くすることができ、ミラーの可動域を小さくすることができるため走査時間を短縮することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は，立体造形物を製造する積層造形方法および装置に関する。

従来の立体物を造形する方法としては、例えば特許文献1に示されている。これは立体物のCADデータを一定高さ毎に切断した断面データを生成する断面データ生成工程と、前記断面データに基づいて光硬化性樹脂に光を照射して立体物を形成する造形工程とを備えた立体物造形方法において、前記断面データ生成工程は、前記立体物の外壁部分のみに光を照射する断面データを生成することによって、内部の造形を不要にすることにより、レーザー光の走査時間を短縮化するというものである。

図４に従来の積層造形装置の構成図を示す。光源１００から照射されたレーザー光は角度が制御可能なミラー１０１に反射されて光硬化性樹脂で満たされた造形浴１０４の表面に投射される。造形用の断面データは予めコンピュータで計算処理され用意されている。1回の断面データの硬化が終了すると、造形テーブル１０５は下方に移動して次の断面データの硬化を行い、前回の断面データの上に積層するように造形物１０３を形成する。

また、図３に従来の積層造形装置の構成を示すフローチャートを示す。複数の造形物を一度に作成する場合において、まず、同時に造形する造形物のCADデータを収集する（Ｓ１）。次に、異なる造形物どうしが接触してくっつかないように、必要な間隔を計算する（Ｓ３）。そして、造形テーブル上に造形物ＣＡＤデータを配置し決定する（Ｓ４）。この時の造形断面図の例をＳ４−Ｃに示す。最後に、造形用断面データを計算する（Ｓ５）。

また、造形時間を短縮する別の方法としては、特許文献２に示されるように、複数の光源を持つことにより、硬化能力を高め、生産性を向上するものがある。
特開２００１−０６２９２９号公報特開２０００−３１３０６７号公報

しかしながら、上記従来の造形方法および装置においては、複数の異なる形状の立体物を造形するときに、造形物の配置が適当に配置されてしまうため、造形用断面データのレベルで見たときに離れてしまうことになり、レーザー照射域が広範に渡り走査時間がかかるという課題を有していた。

また、複数の光源を持つのは装置が複雑になり、コストが増大するという課題を有していた。

本発明は、上記従来技術の課題を解決するものであり、複数の異なる形状の造形物の最適配置を得た造形用断面データを得る積層造形方法および装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の請求項1記載の積層造形方法は、立体物のCADデータを一定高さ毎に切断した断面データを生成する断面データ生成工程と、前記断面データに基づいて立体物を形成する造形工程とを備えた複数の立体造形物を同時に形成する積層造形方法において、高さの高い造形物を限られた領域に集め、造形域を限定することを特徴とする。

この構成により、積層が進むにつれ、造形領域を狭くすることができ、ミラーの可動域を小さくすることが可能となる。

上記課題を解決するために本発明の請求項２記載の積層造形方法は、高さの高い造形物は、造形テーブルの中心部から配置されることを特徴とする。

この構成により、積層が進むにつれ、造形領域を光源の中心軸を中心に狭くすることができ、ミラーの可動域を小さくすることが可能となる。

上記課題を解決するために本発明の請求項３記載の積層造形方法は、少なくとも一つの造形物の配置方向は、最も高さの高い部分が造形テーブルの中心軸に近づくように配置することを特徴とする。

この構成により、造形時の造形領域の間隔を狭めることができ、ミラーの可動域を小さくすることが可能となる。

上記課題を解決するために本発明の請求項４記載の積層造形装置は、立体物のCADデータを一定高さ毎に切断した断面データを生成する断面データ生成工程と、前記断面データに基づいて立体物を形成する造形工程とを備えた複数の立体造形物を同時に形成する積層造形装置において、高さの高い造形物を限られた領域に集め、造形域を限定する装置を有することを特徴とする。

この構成により、造形テーブル上の積層造形が進むにつれて、造形領域を狭くすることができ、ミラーの可動域を小さくすることが可能となる。

上記課題を解決するために本発明の請求項５記載の積層造形装置は、高さの高い造形物は、造形テーブルの中心部から配置される手段を有することを特徴とする。

この構成により、造形テーブル上の積層造形が進むにつれて、造形領域を光源の中心軸を中心に狭くすることができ、ミラーの可動域を小さくすることが可能となる。

上記課題を解決するために本発明の請求項６記載の積層造形装置は、少なくとも一つの造形物の配置方向は、最も高さの高い部分が造形テーブルの中心軸に近づくように配置する手段を有することを特徴とする。

以上のように本発明によれば、積層がすすむにつれて造形領域を狭くできミラーの可動域を小さくでき、走査時間を短縮化することが可能となる。さらに、造形物の配置レイアウトが決定された後、造形用断面データは作成されるので、造型装置が複雑になることがなく従来のものが使用可能であるため、経済的にも有利であり、その効果は大きい。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
図1は、本発明の第1の実施形態の構成を示すフローチャートを示すものである。

複数の造形物を一度に作成する場合において、まず、同時に造形する造形物のCADデータを収集する（Ｓ１）。ここで、集められた造形物のCADデータの高さ情報から高さの高いものを選別し、造形テーブル上の少なくとも一つの領域に集中させる（Ｓ２）。さらに、異なる造形物どうしが接触してくっつかないように、必要な間隔を計算する（Ｓ３）。そして、造形テーブル上に造形物ＣＡＤデータを配置し決定する（Ｓ４）。この時の造形断面図の例をＳ４ｂに示す。最後に、造形用断面データを計算する（Ｓ５）。

このように、高さの高い造形物をある造形テーブル上の限られた領域に集めることで、最初は造形テーブル全体に広がっている積層造形物の第１層を生成するために、造形領域が広く、ミラーの可動域も広いが、高さの低い造形物は高さの高い造形物よりも先に造形が完了してしまうため、積層が進むにつれ、造形領域を狭め、ミラーの可動域を小さくすることができる。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態の構成を示すフローチャートを示すものである。

集められた造形物のCADデータの高さ情報から高さの高いものを選別し、造形テーブル上の同じ領域に集中させる工程において（Ｓ２−１）、造形物の配置方向は高さの高い部分が造形テーブルの中心に近くなるように配置向きを決定する（Ｓ２−２）。このときの状態を造形の断面図を用いて説明する。Ｓ２−１に示すような配置で異なる高さの造形物を作成した場合、破線で示した部分の断面図はＳ２−１ｂのようになる。このとき、対象となる個々の造形物はＳ２−２に示すように高さの高い部分がテーブルの中心に近くなるように配置方向が決められるので、高さの高い部分の積層造形時の断面はＳ２−２ｂに示すとおりになる。

このように、配置することで、造形時の造形領域の間隔を狭めることができるので、ミラーの可動域を小さくすることができる。

なお、上記第１、第２の実施形態で示した工程は、制御装置としてのコンピューター上でソフトウェアで容易に実現できるし、専用の演算装置を持った装置を構成しても良い。また、高さの高い造形物を選択して、テーブル上の造形領域を一つの領域に集中させたが、高さの低いものを選択して領域集中させても良い。

また、本発明について、光硬化性樹脂にレーザー光を照射して立体物を形成する造形法を例として説明したが、この造形法に限らず、樹脂粉末を利用した造形法や溶融樹脂を可動ノズルで積層していく造形法など一般に知られている種々の積層造形法について適用可能であることは自明である。

本発明にかかる積層造形方法および装置は走査時間を短縮化と造型装置が複雑になることがないため立体造形物を製造する積層造形方法および装置として有用である。

本発明の第1の実施形態の構成を示すフローチャート本発明の第２の実施形態の構成を示すフローチャート従来の積層造形装置の構成を示すフローチャート積層造形装置の構成図

符号の説明

100 光源
101 ミラー
102 光ビーム
103 造形物
104 造形浴
105 造形テーブル

Claims

立体物のCADデータを一定高さ毎に切断した断面データを生成する断面データ生成工程と、前記断面データに基づいて立体物を形成する造形工程とを備えた複数の立体造形物を同時に形成する積層造形方法において、高さの高い造形物を限られた領域に集め、造形域を限定することを特徴とする立体造形物の積層造形方法。
高さの高い造形物は、造形テーブルの中心部から配置されることを特徴とする請求項１記載の立体造形物の積層造形方法。
少なくとも一つの造形物の配置方向は、最も高さの高い部分が造形テーブルの中心軸に近づくように配置することを特徴とする請求項１または２に記載の立体造形物の積層造形方法。
立体物のCADデータを一定高さ毎に切断した断面データを生成する断面データ生成工程と、前記断面データに基づいて立体物を形成する造形工程とを備えた複数の立体造形物を同時に形成する積層造形装置において、高さの高い造形物を限られた領域に集め、造形域を限定する装置を有することを特徴とする積層造形装置。
高さの高い造形物は、造形テーブルの中心部から配置される手段を有することを特徴とする請求項４記載の積層造形装置。
少なくとも一つの造形物の配置方向は、最も高さの高い部分が造形テーブルの中心軸に近づくように配置する手段を有することを特徴とする請求項４または５に記載の積層造形装置。