JP2009190291A - Method of forming support and method of manufacturing three dimensional shaped article - Google Patents

Method of forming support and method of manufacturing three dimensional shaped article Download PDF

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茂樹 菊池
Shigeo Uchiyama
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a support capable of shaping and manufacturing the three dimensional shape article with excellent shape precision by suppressing deformation of a part forming a hollow part in the three dimensional shape article when manufacturing the three dimensional article having the hollow part by the laser beam lithography, and a method of manufacturing the three dimensional article by the laser beam lithography applying the method of forming the support. <P>SOLUTION: A ring body R having the hollow part composing the three dimensional article is equipped with the support S in the inner side of the ring body R. The support part S is a film having the thickness of approximately 0.2 mm formed in the hollow part in a state connected to an inner peripheral surface R1 in a ring body R composing the three dimensional article. The film shaped support part S is formed along with the shaping of the ring body R in a process for shaping the ring body R, and prevents the part forming the hollow part by contracting the ring body R in the middle of being shaped from being deformed toward the inner side of the ring body R. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光を照射することにより硬化する光硬化性樹脂を用いて所望する立体造形物を製作する際に立体造形物を支持するサポートの形成方法、および同サポートの形成方法を適用した光造形法による立体造形物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for forming a support that supports a three-dimensional object when a desired three-dimensional object is manufactured using a photocurable resin that is cured by irradiating light, and light to which the support forming method is applied. The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional structure by a modeling method.

従来から、紫外線などの光を照射することにより硬化する光硬化性樹脂を用いて、所望する立体(三次元)状の造形物(以下、「立体造形物」という)を製作する所謂光造形法が知られている。例えば、下記特許文献1および特許文献2には、光造形法を用いて所望する立体造形物を製作するための光造形装置が開示されている。
特開2003−39564号公報 特開2007−331118号公報
Conventionally, a so-called stereolithography method for producing a desired three-dimensional (three-dimensional) modeled object (hereinafter referred to as “three-dimensional modeled object”) using a photocurable resin that is cured by irradiation with light such as ultraviolet rays. It has been known. For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 below disclose an optical modeling apparatus for manufacturing a desired three-dimensional model using an optical modeling method.
JP 2003-39564 A JP 2007-331118 A

これらの光造形装置は、主として、ガラスなどからなる透明基板と、透明基板上で液体の光硬化性樹脂を貯留する樹脂槽と、立体造形物を上下動可能な状態で保持するテーブルと、所望する立体造形物を水平方向に分割した各分割層を表す画像を透明基板に投影するプロジェクタとを備えて構成されている。そして、透明基板上の樹脂槽内に光硬化性樹脂を貯留した状態でテーブルを透明基板から所定の高さ位置(約30μm)の位置に位置決めし、透明基板の下方からプロジェクタにより各分割層ごとの画像を順次投影する。この場合、テーブルは、一つの分割層を投影するごとに上方に所定量(約30μm)だけ上昇される。これにより、テーブルの下面から下方に向って立体造形物が順次造形される。   These optical modeling apparatuses mainly include a transparent substrate made of glass or the like, a resin tank for storing a liquid photocurable resin on the transparent substrate, a table for holding a three-dimensional modeled object in a vertically movable state, and a desired And a projector that projects an image representing each divided layer obtained by dividing the three-dimensional object to be formed in the horizontal direction onto a transparent substrate. Then, with the photocurable resin stored in the resin tank on the transparent substrate, the table is positioned at a predetermined height position (about 30 μm) from the transparent substrate, and each divided layer is projected from the lower side of the transparent substrate by the projector. Are sequentially projected. In this case, the table is raised upward by a predetermined amount (about 30 μm) every time one divided layer is projected. Thereby, a three-dimensional molded item is sequentially modeled downward from the lower surface of the table.

このような光造形法による立体造形物の造形過程においては、造形途中の立体造形物の変形や傾倒を防止するため立体造形物を支持するサポートを造形物とともに光造形法によって形成しながら造形物を製作する。例えば、下記特許文献3および特許文献4には、起立姿勢が不安定な立体造形物や、オーバハングした部分(軒状に張り出した部分)を有する立体造形物に対して、これらの立体造形物の周囲に格子状のサポートを立体造形物とともに光造形法によって形成しながら立体造形物を製作するサポートの形成方法が開示されている。
特開平05−301293号公報 特開平08−25487号公報
In the modeling process of a three-dimensional modeled object by such an optical modeling method, a modeled object is formed while forming a support that supports the three-dimensional modeled object together with the modeled object by the optical modeling method in order to prevent deformation and tilting of the three-dimensional modeled object in the middle of modeling. Is produced. For example, in the following Patent Document 3 and Patent Document 4, for a three-dimensional object with an unstable standing posture or a three-dimensional object having an overhanged part (a part protruding in an eave shape), A support forming method for manufacturing a three-dimensional structure while forming a lattice-shaped support around the three-dimensional structure together with the three-dimensional structure is disclosed.
Japanese Patent Laid-Open No. 05-301293 Japanese Patent Laid-Open No. 08-25487

ところで、光造形法を用いて製作する立体造形物の中には、図10(A),図11(A)に示すように、中空部を有したリング状の立体造形物10,20がある。このような中空部を有したリング状の立体造形物10,20を光造形法を用いて造形した場合、図10(B)に示すように、リング体11の内周面12の上部(矢印で示す)が図示上方に凹んだ形状に変形することがある。また、図11(B)に示すように、リング体21の上部に形成された台座22の側面23(楕円で囲む)が弓状に反った形状に変形したりすることがある。なお、図10(A)においてリング体11の下方に延びる支柱13は、リング体11を造形する過程においてリング体11を支持するための柱であり、リング体11の造形後にリング体11から取り除かれるものである。   By the way, as shown in FIG. 10 (A) and FIG. 11 (A), there are ring-shaped three-dimensional objects 10 and 20 having hollow portions in the three-dimensional objects manufactured using the optical modeling method. . When the ring-shaped three-dimensional shaped objects 10 and 20 having such hollow portions are formed using the optical modeling method, as shown in FIG. 10B, the upper part of the inner peripheral surface 12 of the ring body 11 (arrow May be deformed into a shape recessed upward in the figure. In addition, as shown in FIG. 11B, the side surface 23 (enclosed by an ellipse) of the base 22 formed on the upper portion of the ring body 21 may be deformed into a bow-shaped shape. 10A, the column 13 extending below the ring body 11 is a column for supporting the ring body 11 in the process of forming the ring body 11, and is removed from the ring body 11 after the ring body 11 is formed. It is what

これらの変形は、立体造形物を図示下方から上方に向かって造形する過程において、光硬化性樹脂が硬化する際の収縮により造形途中のリング体11,21が内側に変形するためと考えられる。したがって、上記特許文献3および特許文献4に示されたサポート、すなわち、起立姿勢が不安定な立体造形物や、オーバハングした部分を有する立体造形物を支持するためなどの従来のサポートでは、立体造形物における中空部を形成する部分の変形を防止してリング状の立体造形物10,20を精度良く造形することができないという問題があった。   These deformations are considered to be because the ring bodies 11 and 21 in the middle of modeling are deformed inward due to shrinkage when the photocurable resin is cured in the process of modeling the three-dimensional modeled object from the lower side to the upper side in the figure. Therefore, in the conventional support such as the support shown in the above-mentioned Patent Document 3 and Patent Document 4, that is, for supporting a three-dimensional object having an unstable standing posture or a three-dimensional object having an overhang portion, There was a problem that the ring-shaped three-dimensional objects 10 and 20 could not be accurately modeled by preventing deformation of the part forming the hollow part of the object.

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、中空部を有する立体造形物を光造形法によって製作する際、立体造形物における中空部を形成する部分の変形を抑えて形成精度良く立体造形物を造形して製作することができるサポートの形成方法、および同サポートの形成方法を適用した光造形法による立体造形物の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made to address the above problems, and its purpose is to form a three-dimensional object having a hollow portion by suppressing deformation of the portion forming the hollow part in the three-dimensional object when the three-dimensional object is manufactured by an optical modeling method. It is an object of the present invention to provide a support forming method capable of modeling and manufacturing a three-dimensional object with high accuracy, and a method for manufacturing a three-dimensional object by an optical modeling method to which the support forming method is applied.

上記目的を達成するため、請求項1に係る発明の特徴は、光を照射することにより硬化する光硬化性樹脂を用いて所望する立体造形物を製作する際に立体造形物を支持するサポートの形成方法であって、中空部を有する立体造形物を造形する際、立体造形物における中空部を形成する部分の変形を規制するためのサポート部を立体造形物の造形とともに形成することにある。   In order to achieve the above object, the feature of the invention according to claim 1 is that a support for supporting a three-dimensional object is produced when a desired three-dimensional object is manufactured using a photocurable resin that is cured by irradiating light. It is a formation method, Comprising: When modeling the three-dimensional molded item which has a hollow part, it exists in forming the support part for regulating the deformation | transformation of the part which forms the hollow part in a three-dimensional molded item with modeling of a three-dimensional molded item.

このように構成した請求項1に係る発明の特徴によれば、中空部を有する立体造形物を造形する際、立体造形物における中空部を形成する部分の変形を規制するサポート部を形成しつつ立体造形物の造形が行われる。これにより、立体造形物の造形途中において立体造形物における中空部を形成する部分の変形が抑えられる。この結果、立体造形物における中空部を形成する部分を精度良く造形でき、立体造形物全体を精度良く製作することができる。   According to the feature of the invention according to claim 1 configured as described above, when forming a three-dimensional object having a hollow portion, while forming a support part that restricts deformation of a part forming the hollow part in the three-dimensional object. A three-dimensional model is modeled. Thereby, the deformation | transformation of the part which forms the hollow part in a three-dimensional molded item in the middle of modeling of a three-dimensional molded item is suppressed. As a result, the part which forms the hollow part in a three-dimensional molded item can be modeled accurately, and the whole three-dimensional molded item can be manufactured accurately.

また、請求項2に係る発明の特徴は、前記サポートの形成方法において、サポート部は、立体造形物の両側にそれぞれ形成され、中空部を形成する部分の変形に抗する板状の外側支持部を備えることにある。このように構成した請求項2に係る発明の特徴によれば、立体造形物の外側にサポート部が形成されるため、比較的自由な大きさ、数、および配置でサポート部を形成することができる。   Further, the invention according to claim 2 is characterized in that, in the support forming method, the support portions are formed on both sides of the three-dimensional structure, respectively, and a plate-like outer support portion that resists deformation of the portion forming the hollow portion. It is in having. According to the feature of the invention according to claim 2 configured as described above, since the support portion is formed outside the three-dimensional structure, the support portion can be formed with a relatively free size, number, and arrangement. it can.

また、請求項3に係る発明の特徴は、前記サポートの形成方法において、サポート部は、立体造形物における中空部を形成する内周面に形成され、同中空部を形成する部分の変形に抗する板状の内側支持部を備えることにある。このように構成した請求項3に係る発明の特徴によれば、立体造形物の外周面にサポート部を形成した跡が残ることがないため、立体造形物の外周面からサポートの跡を消す作業が不要となるとともに、立体造形物の外観の美観を維持した状態で立体造形物を製作することができる。なお、立体造形物の外側にサポート部を形成した場合であっても、立体造形物の外周面からサポートの跡を消すことは可能である。   According to a third aspect of the present invention, in the method for forming a support, the support portion is formed on an inner peripheral surface that forms a hollow portion in the three-dimensional structure, and resists deformation of a portion that forms the hollow portion. It is in providing the plate-shaped inner side support part to do. According to the feature of the invention according to claim 3 configured as described above, since the trace of forming the support portion does not remain on the outer peripheral surface of the three-dimensional structure, the work of erasing the support marks from the outer peripheral surface of the three-dimensional structure Is not necessary, and the three-dimensional object can be manufactured in a state where the appearance of the three-dimensional object is maintained. In addition, even if it is a case where a support part is formed in the outer side of a three-dimensional molded item, it is possible to erase the trace of a support from the outer peripheral surface of a three-dimensional molded item.

また、請求項4に係る発明の特徴は、前記サポートの形成方法において、さらに、サポート部の変形を規制するための補強部をサポート部とともに形成することにある。このように構成した請求項4に係る発明の特徴によれば、サポート部をより強固に形成することができ、より精度の良い立体造形物の製作が可能となる。   The invention according to claim 4 is characterized in that, in the support forming method, a reinforcing portion for restricting deformation of the support portion is formed together with the support portion. According to the characteristic of the invention which concerns on Claim 4 comprised in this way, a support part can be formed more firmly, and manufacture of a more accurate three-dimensional molded item is attained.

また、本発明は、サポートの形成方法として実施できるばかりでなく、同サポートの形成方法を適用した光造形法による立体造形物の製造方法(請求項5に係る発明)としても実施できるものである。   Further, the present invention can be implemented not only as a support forming method but also as a method for manufacturing a three-dimensional object by an optical modeling method to which the support forming method is applied (invention according to claim 5). .

以下、本発明に係るサポートの形成方法、および同サポートの形成方法を適用した光造形法による立体造形物の製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係るサポートの形成方法を用いてサポートを形成しながら立体造形物を製作する際に用いる光造形装置100の全体構成を模式的に示す一部破断概略構成図である。光造形装置100は、光(紫外線)を照射することにより硬化する性質を備える光硬化性樹脂に選択的に光を照射することにより、作業者が所望する立体造形物を製作する造形装置である。なお、本発明に係るサポートの形成方法が適用される立体造形物の形状は、中空部を有する立体造形物である。したがって、本実施形態において光造形装置100によって製作される立体造形物は、中空部を有する立体造形物であることを前提とする。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a method for forming a support according to the present invention and a method for producing a three-dimensional structure by an optical modeling method to which the support forming method is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially broken schematic configuration diagram schematically showing an overall configuration of an optical modeling apparatus 100 used when a three-dimensional model is manufactured while forming a support using the support forming method according to the present invention. The optical modeling apparatus 100 is a modeling apparatus that manufactures a three-dimensional model desired by an operator by selectively irradiating light to a photocurable resin having a property of being cured by irradiation with light (ultraviolet rays). . The shape of the three-dimensional structure to which the support forming method according to the present invention is applied is a three-dimensional structure having a hollow portion. Therefore, it is assumed that the three-dimensional structure manufactured by the optical modeling apparatus 100 in the present embodiment is a three-dimensional structure having a hollow portion.

(光造形装置100の構成)
光造形装置100は、透明基板101を備えている。透明基板101は、光を透過可能な方形板状の薄板材によって構成されており、光造形装置100における図示しない支持台上に水平な状態で配置され固定されている。本実施形態においては、厚さが約5mmのガラス材によって構成されている。透明基板101の上面には、フィルム102が配置されている。フィルム102は、透明基板101上で硬化させる光硬化性樹脂が透明基板101の上面に固着することを防止するためのものであり、光を透過可能な樹脂製のフィルム材で構成されている。本実施形態においては、厚さが約100μmのポリエチレンテレフタラート(所謂PET)製のフィルムを用いている。また、フィルム102の上面には、フィルム102の上面にて硬化した光硬化性樹脂を容易に剥離させるための離型材(本実施形態においては、フルオロシリコン)がコーティングされている。なお、このフィルム102は、透明基板101上に置かれた状態で配置されているが、両面テープなどで固定して配置してもよい。
(Configuration of stereolithography apparatus 100)
The optical modeling apparatus 100 includes a transparent substrate 101. The transparent substrate 101 is formed of a rectangular plate-like thin plate material that can transmit light, and is disposed and fixed in a horizontal state on a support base (not shown) in the optical modeling apparatus 100. In the present embodiment, it is made of a glass material having a thickness of about 5 mm. A film 102 is disposed on the upper surface of the transparent substrate 101. The film 102 is for preventing the photocurable resin to be cured on the transparent substrate 101 from adhering to the upper surface of the transparent substrate 101, and is made of a resin film material that can transmit light. In this embodiment, a film made of polyethylene terephthalate (so-called PET) having a thickness of about 100 μm is used. Further, the upper surface of the film 102 is coated with a release material (in this embodiment, fluorosilicone) for easily peeling the photocurable resin cured on the upper surface of the film 102. In addition, although this film 102 is arrange | positioned in the state set | placed on the transparent substrate 101, you may arrange | position by fixing with a double-sided tape etc.

フィルム102の上面には、壁体103が配置されている。壁体103は、フィルム102上で液体状の光硬化性樹脂104を保持するための円筒状の壁であり、内径が約50mm〜200mmのゴム材を立体造形物の大きさに応じて用いている。これらの透明基板101、フィルム102および壁体103によって液体状の光硬化性樹脂104を保持する樹脂槽105が形成される。この樹脂槽105内には、液体ポンプ106によって貯留槽107内に貯留されている光硬化性樹脂104が供給されるようになっている。   A wall body 103 is arranged on the upper surface of the film 102. The wall body 103 is a cylindrical wall for holding the liquid photocurable resin 104 on the film 102, and a rubber material having an inner diameter of about 50 mm to 200 mm is used according to the size of the three-dimensional structure. Yes. The transparent substrate 101, the film 102, and the wall body 103 form a resin tank 105 that holds the liquid photocurable resin 104. The photocurable resin 104 stored in the storage tank 107 is supplied into the resin tank 105 by the liquid pump 106.

透明基板101の上方には、テーブル108が配置されている。テーブル108は、光を照射することにより硬化させた光硬化性樹脂104、すなわち、立体造形物を保持するための方形板状の部材であり、可撓性を有する樹脂材によって構成されている。本実施形態においては、厚さが約2mmのポリアセタール製の板材で構成されている。このテーブル108は、透明基板101の上方において水平な状態で昇降装置109に対して着脱自在に保持されている。昇降装置109は、電動モータ109aの回転駆動力を用いてテーブル108を水平な姿勢に保った状態で図示上下方向に変位させる。   A table 108 is disposed above the transparent substrate 101. The table 108 is a photocurable resin 104 cured by irradiating light, that is, a rectangular plate-like member for holding a three-dimensional model, and is made of a flexible resin material. In the present embodiment, the plate is made of a plate material made of polyacetal having a thickness of about 2 mm. The table 108 is detachably held with respect to the lifting device 109 in a horizontal state above the transparent substrate 101. The elevating device 109 displaces the table 108 in the vertical direction in the figure while maintaining the table 108 in a horizontal posture using the rotational driving force of the electric motor 109a.

透明基板101の下方には、反射ミラー110が配置されている。反射ミラー110は、プロジェクタ111から出射され対物レンズ112を介して入射する光を入射方向に直交する方向(図示上側)に反射させるとこにより、反射光を透明基板101の下面に導く光学素子である。プロジェクタ111は、コントローラ113から出力される画像信号によって表わされる画像を樹脂槽105内に貯留された光硬化性樹脂104に投影するための光を照射する投影機である。また、対物レンズ112は、プロジェクタ111から出力されて樹脂槽105内に貯留された光硬化性樹脂104に投影される画像の大きさを調整するための光学レンズである。   A reflection mirror 110 is disposed below the transparent substrate 101. The reflection mirror 110 is an optical element that guides reflected light to the lower surface of the transparent substrate 101 by reflecting light emitted from the projector 111 and incident through the objective lens 112 in a direction (upper side in the drawing) perpendicular to the incident direction. . The projector 111 is a projector that emits light for projecting the image represented by the image signal output from the controller 113 onto the photocurable resin 104 stored in the resin tank 105. The objective lens 112 is an optical lens for adjusting the size of an image output from the projector 111 and projected onto the photocurable resin 104 stored in the resin tank 105.

コントローラ113は、CPU、ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、インターフェース114を介して接続される外部コンピュータ装置120からの指示に従って、液体ポンプ106、電動モータ109aおよびプロジェクタ111の作動をそれぞれ制御する。   The controller 113 is constituted by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and operates the liquid pump 106, the electric motor 109a, and the projector 111 in accordance with instructions from the external computer device 120 connected via the interface 114. Control each one.

外部コンピュータ装置120は、CPU、ROM、RAM、ハードディスクなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、キーボードおよびマウスからなる入力装置121からの指示に従って、図示しない加工プログラムを実行することにより光造形装置100(コントローラ113)の作動を制御する。この場合、加工プログラムは、作業者により予め前記ハードディスクに記憶されている。また、外部コンピュータ装置120は、液晶ディスプレイからなる表示装置122に、光造形装置100の作動状態および加工プログラムの実行状態などを適宜表示させる。すなわち、本実施形態において外部コンピュータ装置120は、個人向けパーソナルコンピュータ(所謂パソコン)を想定している。なお、外部コンピュータ装置120は、光造形装置100の作動を制御することができれば、どのような形式のコンピュータ装置であってもよい。   The external computer device 120 is configured by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, a hard disk, and the like, and by executing a machining program (not shown) according to instructions from the input device 121 including a keyboard and a mouse, the optical modeling device 100. The operation of the (controller 113) is controlled. In this case, the machining program is stored in advance in the hard disk by the operator. In addition, the external computer device 120 causes the display device 122 formed of a liquid crystal display to appropriately display the operating state of the optical modeling device 100, the execution state of the machining program, and the like. That is, in the present embodiment, the external computer device 120 is assumed to be a personal computer for personal use (so-called personal computer). The external computer device 120 may be any type of computer device as long as it can control the operation of the stereolithography device 100.

(光造形装置100の作動)
次に、本発明に係るサポートの形成方法を、上記のように構成した光造形装置100を用いて立体造形物を製作する過程において説明する。また、本発明に係るサポートの形成方法が適用される立体造形物の形状は、中空部が形成された立体造形物である。したがって、本実施形態においては、一例として、図2(A),(B)に示すようなリング体Rを立体造形物とする。
(Operation of stereolithography apparatus 100)
Next, a method for forming a support according to the present invention will be described in the process of manufacturing a three-dimensional model using the optical modeling apparatus 100 configured as described above. Moreover, the shape of the three-dimensional molded item to which the support forming method according to the present invention is applied is a three-dimensional molded item in which a hollow portion is formed. Therefore, in this embodiment, the ring body R as shown to FIG. 2 (A) and (B) is made into a three-dimensional molded item as an example.

まず、作業者は光造形装置100と外部コンピュータ装置120とをインターフェース114を介して接続し、光造形装置100および外部コンピュータ装置120の電源をそれぞれ投入する。これにより、光造形装置100および外部コンピュータ装置120は、図示しない所定のプログラムを実行することにより作業者からの指令の入力を待つ待機状態となる。   First, the operator connects the optical modeling apparatus 100 and the external computer apparatus 120 via the interface 114, and turns on the optical modeling apparatus 100 and the external computer apparatus 120, respectively. Thereby, the stereolithography apparatus 100 and the external computer apparatus 120 will be in the standby state which waits for the input of the command from an operator by executing the predetermined program which is not illustrated.

次に、作業者は、外部コンピュータ装置120を操作して、製作対象となる立体造形物の形状を表わす画像データを生成する。この場合、画像データには、図3に示すように、製作対象であるリング体Rの他に、リング体Rをテーブル108に固定するためのベース部B、およびリング体Rを造形する過程においてリング体Rの変形を防止するためのサポート部Sを含む。ベース部Bは、テーブル108の下面に固着して形成される平面部B1と、同平面部B1の中央部から突出して形成される柱状の支柱部B2とで構成されている。すなわち、立体造形物は、テーブル108の下面から下方に向って形成される。   Next, the operator operates the external computer device 120 to generate image data representing the shape of the three-dimensional structure to be manufactured. In this case, as shown in FIG. 3, in the image data, in addition to the ring body R to be manufactured, the base part B for fixing the ring body R to the table 108 and the process of modeling the ring body R A support portion S for preventing deformation of the ring body R is included. The base part B includes a flat part B1 formed by being fixed to the lower surface of the table 108, and a columnar column part B2 formed by protruding from the central part of the flat part B1. That is, the three-dimensional structure is formed downward from the lower surface of the table 108.

サポート部Sは、立体造形物を構成するリング体Rにおける内周面R1の全周に亘って接続された状態で中空部内に形成された厚さ約0.2mmの板状の膜である。この膜状のサポート部Sは、リング体Rを造形する過程において、造形途中のリング体Rが収縮して中空部を形成する部分がリング体Rの内側に向って変形することを防止するためのものである。換言すれば、サポートSは、造形途中のリング体Rにおける中空部を形成する部分(本実施形態においてはリング体R自体)がリング体Rの内側に変形することを規制するためのものである。これらのベース部BおよびサポートSは、立体造形物の形状に応じて作業者によって設定される。   The support part S is a plate-like film having a thickness of about 0.2 mm formed in the hollow part in a state where it is connected over the entire circumference of the inner peripheral surface R1 of the ring body R constituting the three-dimensional structure. This film-like support portion S prevents the portion of the ring body R that is in the process of shrinking from shrinking and forming a hollow portion from deforming toward the inside of the ring body R in the process of forming the ring body R. belongs to. In other words, the support S is for restricting deformation of the portion (the ring body R itself in the present embodiment) forming the hollow portion in the ring body R in the middle of modeling to be deformed inside the ring body R. . These base part B and support S are set by the operator according to the shape of the three-dimensional structure.

次に、作業者は、外部コンピュータ装置120を操作して光造形装置100によって立体造形物を製作するための加工データを生成する。具体的には、作業者は、入力装置121を介して外部コンピュータ装置120に加工データの生成を指示する。これにより、外部コンピュータ装置120は、図示しないプログラムを実行することにより前記生成した画像データに基づいて加工データを生成する。この場合、加工データは、画像データによって表わされたリング体R、ベース部Bおよびサポート部Sを1つの立体造形物として、同立体造形物を水平方向に複数の層に分割した各層ごとの断面形状を表わすデータである。本実施形態においては、立体造形物Wを水平方向に約30μmの厚さの層に分割する。   Next, the operator operates the external computer device 120 to generate processing data for producing a three-dimensional object by the optical modeling apparatus 100. Specifically, the operator instructs the external computer device 120 to generate machining data via the input device 121. As a result, the external computer device 120 generates processed data based on the generated image data by executing a program (not shown). In this case, the processing data includes the ring body R, the base portion B, and the support portion S represented by the image data as one three-dimensional structure, and the three-dimensional structure is divided into a plurality of layers in the horizontal direction. This is data representing the cross-sectional shape. In the present embodiment, the three-dimensional structure W is divided into layers having a thickness of about 30 μm in the horizontal direction.

次に、作業者は、外部コンピュータ装置120を操作して光造形装置100による立体造形物の製作を指示する。この指示に応答して外部コンピュータ装置120は、生成した加工データを光造形装置100のコントローラ113に出力する。これにより、光造形装置100は、立体造形物の製作を開始する。具体的には、図4(A)に示すように、光造形装置100のコントローラ113は、液体ポンプ106の作動を制御して樹脂槽105内に光硬化性樹脂104を供給するとともに、昇降装置109における電動モータ109aの作動を制御してテーブル108をフィルム102の上面から所定の高さの位置に位置決めする。本実施形態においては、フィルム102の上面から約30μmの高さの位置にテーブル108の下面が位置するように位置決めする。なお、樹脂槽105内に供給される光硬化性樹脂104の量は、立体造形物を構成する一層分の厚さ(本実施形態においては約30μm)より深い深さとなる量である。   Next, the operator operates the external computer device 120 and instructs the stereolithography device 100 to produce a three-dimensionally shaped object. In response to this instruction, the external computer device 120 outputs the generated machining data to the controller 113 of the optical modeling device 100. Thereby, the optical modeling apparatus 100 starts manufacture of a three-dimensional molded item. Specifically, as shown in FIG. 4A, the controller 113 of the optical modeling apparatus 100 controls the operation of the liquid pump 106 to supply the photocurable resin 104 into the resin tank 105, and the lifting device The operation of the electric motor 109a at 109 is controlled to position the table 108 at a predetermined height from the upper surface of the film 102. In the present embodiment, positioning is performed such that the lower surface of the table 108 is positioned at a height of about 30 μm from the upper surface of the film 102. In addition, the quantity of the photocurable resin 104 supplied in the resin tank 105 is the quantity used as the depth deeper than the thickness (in this embodiment about 30 micrometers) for one layer which comprises a three-dimensional molded item.

次に、コントローラ113は、プロジェクタ111の作動を制御してテーブル108の下面に向けて立体造形物を構成する一つ目の層の断面形状を表わす画像を照射させる。これにより、フィルム102とテーブル108との間に存在する光硬化性樹脂104に選択的に光が照射されて、図4(B)に示すように、テーブル108の下面には立体造形物を構成する第一層目F1が形成される。この場合、テーブル108の下面に形成された第一層目F1は、透明基板101上のフィルム102の上面にも固着した状態で形成される。このため、コントローラ113は、図4(C)に示すように、昇降装置109における電動モータ109aの作動を制御してテーブル108を上方に変位させることにより、テーブル108の下面に形成された第一層目F1をフィルム102の上面から剥がす。そしてコントローラ130は、再度テーブル108を下降させてテーブル108の下面に形成された立体造形物の最下部の位置をフィルム102の上面から所定の高さの位置(本実施形態においては約30μm)に位置決めする。   Next, the controller 113 controls the operation of the projector 111 to irradiate an image representing the cross-sectional shape of the first layer constituting the three-dimensional structure toward the lower surface of the table 108. As a result, the light curable resin 104 existing between the film 102 and the table 108 is selectively irradiated with light, and a three-dimensionally shaped object is formed on the lower surface of the table 108 as shown in FIG. The first layer F1 is formed. In this case, the first layer F <b> 1 formed on the lower surface of the table 108 is formed in a state where it is also fixed to the upper surface of the film 102 on the transparent substrate 101. Therefore, as shown in FIG. 4C, the controller 113 controls the operation of the electric motor 109a in the elevating device 109 to displace the table 108 upward, thereby forming the first formed on the lower surface of the table 108. The layer F1 is peeled off from the upper surface of the film 102. Then, the controller 130 lowers the table 108 again so that the lowermost position of the three-dimensional structure formed on the lower surface of the table 108 is set to a predetermined height position (about 30 μm in this embodiment) from the upper surface of the film 102. Position.

次に、コントローラ113は、プロジェクタ111の作動を制御してテーブル108の下面に向けて立体造形物を構成する二つ目の層の断面形状を表わす画像を照射させる。これにより、図4(D)に示すように、テーブル108の下面には、立体造形物を構成する第二層目F2が形成される。このような、テーブル108の位置決め、プロジェクタ111による画像の照射、および造形された立体造形物の引き剥がしを繰り返し実行することによってテーブル108の下面にリング体R、ベース部Bおよびサポート部Sからなる立体造形物が下方に向って順次形成される。   Next, the controller 113 controls the operation of the projector 111 to irradiate an image representing the cross-sectional shape of the second layer constituting the three-dimensional structure toward the lower surface of the table 108. As a result, as shown in FIG. 4D, the second layer F <b> 2 constituting the three-dimensional structure is formed on the lower surface of the table 108. By repeatedly performing such positioning of the table 108, irradiation of the image by the projector 111, and peeling off the three-dimensional modeled object, the lower surface of the table 108 includes the ring body R, the base part B, and the support part S. The three-dimensional model is sequentially formed downward.

図5(A)は、光造形装置100により立体造形物を構成するリング体Rが約半分形成された状態を示している。このようなリング体Rの造形途中においては、リング体Rが収縮してリング体R自身を内側に向って変形させる力が生じる。しかし、リング体Rの内側における中空部内には、リング体Rの内周面R1を支持してリング体Rの内側に向う変形に抗する状態でサポートSがリング体Rとともに形成されている。このため、リング体Rの内側に向う変形が規制される。これにより、図5(B)に示すように、リング体Rの内周面は変形することなく円形に形成されリング体Rが正確に造形される。   FIG. 5A shows a state in which approximately half of the ring body R constituting the three-dimensional structure is formed by the optical modeling apparatus 100. During the formation of such a ring body R, a force is generated that causes the ring body R to contract and deform the ring body R inward. However, in the hollow portion inside the ring body R, a support S is formed together with the ring body R so as to support the inner peripheral surface R1 of the ring body R and resist deformation toward the inside of the ring body R. For this reason, the deformation | transformation toward the inner side of the ring body R is controlled. As a result, as shown in FIG. 5B, the inner peripheral surface of the ring body R is formed in a circular shape without deformation, and the ring body R is accurately shaped.

そして、立体造形物の造形が完了した場合、作業者は、テーブル108を昇降装置109から取り外した後、テーブル108から立体造形物を引き剥がす。これにより、光造形装置100による立体造形物の製作が終了する。一方、作業者は、造形された立体造形物からベース部Bを除去するとともに、立体造形物におけるリング体Rの内周面R1に形成されたサポート部Sを除去する。これにより、リング体Rのみからなる立体造形物が完成する。なお、図6は、本発明者により実際に製作された本実施形態に係る立体造形物(テーブル108から取り外した状態)を示す。図6に示す通り、本発明に係るサポートの形成方法によれば、リング状の立体造形物における内周部は正確な円形状に形成されている。   When the modeling of the three-dimensional model is completed, the operator removes the three-dimensional model from the table 108 after removing the table 108 from the lifting device 109. Thereby, the production of the three-dimensional structure by the optical modeling apparatus 100 is completed. On the other hand, an operator removes the support part S formed in the internal peripheral surface R1 of the ring body R in a three-dimensional molded item while removing the base part B from the molded three-dimensional molded item. Thereby, the three-dimensional molded item which consists only of the ring body R is completed. FIG. 6 shows a three-dimensionally shaped object (in a state where it is detached from the table 108) according to this embodiment actually manufactured by the present inventor. As shown in FIG. 6, according to the support forming method of the present invention, the inner peripheral portion of the ring-shaped three-dimensionally shaped object is formed in an accurate circular shape.

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、中空部を有して形成されたリング体Rを造形する際、リング体Rにおける中空部を形成する部分(すなわち、リング体R自身)の変形を規制するサポート部Sを形成しつつリング体Rの造形が行われる。これにより、リング体Rの造形途中においてリング体Rにおける中空部を形成する部分の変形が抑えられる。この結果、リング体Rにおける中空部を形成する部分を精度良く円形に造形でき、リング体R全体を精度良く製作することができる。また、サポートSは、リング体Rの内周面に形成されているため、リング体Rの外観の美観を維持した状態で製作することができる。   As can be understood from the above description of the operation, according to the above embodiment, when the ring body R formed with the hollow portion is formed, the portion forming the hollow portion in the ring body R (that is, the ring body R). The ring body R is formed while forming the support portion S that restricts its own deformation. Thereby, the deformation | transformation of the part which forms the hollow part in the ring body R in the middle of modeling of the ring body R is suppressed. As a result, the part which forms the hollow part in the ring body R can be accurately shaped into a circle, and the entire ring body R can be manufactured with high accuracy. Further, since the support S is formed on the inner peripheral surface of the ring body R, the support S can be manufactured in a state where the appearance of the ring body R is maintained.

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。   Furthermore, in carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

例えば、上記実施形態においては、立体造形物を構成するリング体Rの内周面R1に接続した状態で同リング体Rの中空部内にサポートSを形成した。しかし、サポートSは、リング体Rにおける中空部を形成する部分の変形を規制できるものであれば、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図7(A)に示すように、立体造形物を構成するリング体R’の両側に板状のサポートSを形成するように構成してもよい。この場合、同図に示すように、サポートSの変形を規制、すなわち、サポートSを補強するための補強部SSを設けてもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できるとともに、補強部SSを設けたことにより、サポート部Sをより強固に形成することができ、より精度の良い立体造形物の製作が可能となる。なお、図7(B)は、本発明者により実際に製作された本変形例に係る立体造形物(テーブル108から取り外した状態)を示す。図7(B)に示す通り、本変形例に係るサポートの形成方法によれば、リング体R’の上部に形成された台座R’1の側面(楕円で囲まれた部分)は垂直に形成されている。   For example, in the said embodiment, the support S was formed in the hollow part of the ring body R in the state connected to the internal peripheral surface R1 of the ring body R which comprises a three-dimensional molded item. However, the support S is not limited to the above embodiment as long as the deformation of the portion forming the hollow portion in the ring body R can be regulated. For example, as shown in FIG. 7A, a plate-like support S may be formed on both sides of the ring body R ′ constituting the three-dimensional structure. In this case, as shown in the figure, a deformation of the support S may be restricted, that is, a reinforcing portion SS for reinforcing the support S may be provided. Also by this, while being able to expect the same effect as the said embodiment, by providing the reinforcement part SS, the support part S can be formed more firmly and manufacture of a more accurate three-dimensional molded item is possible. Become. FIG. 7B shows a three-dimensional modeled object (in a state where it is detached from the table 108) according to this modification actually manufactured by the present inventors. As shown in FIG. 7B, according to the support forming method according to this modification, the side surface (portion surrounded by an ellipse) of the base R′1 formed on the upper portion of the ring body R ′ is formed vertically. Has been.

また、図8に示すように、立体造形物を構成するリング体R’’の両側に板状のサポートSをそれぞれ2枚ずつ形成するように構成してもよい。これによれば、より強固にリング体R’’を支持することができるため、より精度の良い立体造形物の製作が可能となる。   Further, as shown in FIG. 8, two plate-like supports S may be formed on both sides of the ring body R ″ constituting the three-dimensional structure. According to this, since the ring body R ″ can be supported more firmly, it is possible to manufacture a three-dimensional model with higher accuracy.

また、上記実施形態においては、サポートSを厚さ約0.2mmの板状に形成したが、当然、これに限定されるものではない。サポートSの厚さや形状は、製作する立体造形物の大きさや形状に応じて適宜決定されるものである。例えば、サポートSを水平方向に延びる棒体の集合によって形成してもよい。また、図9に示すように、リング体R’’’の中空部において円板状に形成されるとともに、同円板の外周面に放射状に延びる軸体を内周面R’’’1に接続した形状に形成してもよい。すなわち、リング体Rの内周面R1にサポートSが断続的に接続されているものであってもよい。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。   Moreover, in the said embodiment, although the support S was formed in plate shape about 0.2 mm thick, naturally it is not limited to this. The thickness and shape of the support S are appropriately determined according to the size and shape of the three-dimensional structure to be manufactured. For example, the support S may be formed by a set of bars extending in the horizontal direction. Further, as shown in FIG. 9, a shaft body that is formed in a disc shape in the hollow portion of the ring body R ′ ″ and that radially extends on the outer peripheral surface of the disc is formed on the inner peripheral surface R ′ ″ 1. You may form in the connected shape. That is, the support S may be intermittently connected to the inner peripheral surface R1 of the ring body R. Also by these, the same effect as the above embodiment can be expected.

なお、立体造形物の外側にサポートSを設ける場合には、立体造形物の外周面における最も外側となる部分に沿ってサポートSを設けることにより立体造形物の造形後におけるサポートSの除去作業が容易となる。また、同様に、立体造形物の内側にサポートSを設ける場合には、立体造形物の内周面における最も内側となる部分に沿ってサポートSを設けることにより立体造形物の造形後におけるサポートSの除去作業が容易となる。   In addition, when providing the support S on the outer side of the three-dimensional structure, the support S is removed after the three-dimensional structure is formed by providing the support S along the outermost portion of the outer peripheral surface of the three-dimensional structure. It becomes easy. Similarly, when the support S is provided inside the three-dimensional object, the support S after the three-dimensional object is formed by providing the support S along the innermost part of the inner peripheral surface of the three-dimensional object. The removal work becomes easier.

また、上記実施形態においては、テーブル108の下面から下方に向って立体造形物を造形するように構成したが、当然、これに限定されるものではない。本発明は、光を照射することにより硬化する光硬化性樹脂を用いて所望する立体造形物を製作する所謂光造形法に広く適用できるものである。したがって、例えば、テーブル108の上面から上方に向って立体造形物を造形するように構成した光造形装置であってもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。   Moreover, in the said embodiment, although comprised so that a three-dimensional molded item might be modeled toward the downward direction from the lower surface of the table 108, naturally it is not limited to this. The present invention can be widely applied to a so-called stereolithography method for producing a desired three-dimensional model using a photocurable resin that is cured by irradiating light. Therefore, for example, it may be an optical modeling apparatus configured to model a three-dimensional modeled object from the upper surface of the table 108 upward. Also by this, the same effect as the above-mentioned embodiment can be expected.

本発明の一実施形態に係るサポートの形成方法に適用される光造形装置の全体構成を模式的に示す一部破断構成外略図である。1 is a schematic diagram of a partially broken configuration schematically showing an overall configuration of an optical modeling apparatus applied to a support forming method according to an embodiment of the present invention. (A)は立体造形物を構成するリング体を示す平面図であり、(B)は同リング体の側面図である。(A) is a top view which shows the ring body which comprises a three-dimensional molded item, (B) is a side view of the ring body. 画像データによって表わされるリング体、ベース部、およびサポート部からなる立体造形物の形状を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the shape of the three-dimensional molded item which consists of a ring body represented by image data, a base part, and a support part. (A)〜(D)は図1に示す光造形装置によって立体造形物が造形される過程を模式的に示した説明図である。(A)-(D) is explanatory drawing which showed typically the process in which a three-dimensional molded item is modeled with the optical modeling apparatus shown in FIG. (A)は図1に示す光造形装置によってリング体の約半分が造形された状態を模式的に示す説明図であり、(B)は図1に示す光造形装置によってリング体の全体が造形された状態を模式的に示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows typically the state by which about half of the ring body was modeled by the optical modeling apparatus shown in FIG. 1, (B) is the whole ring body modeled by the optical modeling apparatus shown in FIG. It is explanatory drawing which shows typically the state performed. 本発明者により実際に造形された立体造形物を示す斜視画像である。It is a perspective image which shows the three-dimensional molded item actually modeled by this inventor. (A)は本発明者により実際に造形された他の立体造形物を示す斜視画像であり、(B)は同他の立体造形物の部分拡大斜視画像である。(A) is a perspective image which shows the other three-dimensional molded item actually modeled by this inventor, (B) is a partial expansion perspective image of the other three-dimensional molded item. 本発明者により実際に造形された他の立体造形物を示す斜視画像である。It is a perspective image which shows the other three-dimensional molded item actually modeled by this inventor. (A)は本発明者により実際に造形された他の立体造形物を示す斜視画像であり、(B)は同他の立体造形物の部分拡大斜視画像である。(A) is a perspective image which shows the other three-dimensional molded item actually modeled by this inventor, (B) is a partial expansion perspective image of the other three-dimensional molded item. (A)は画像データによって表わされるリング体、ベース部、およびサポート部からなる立体造形物の形状を説明するための説明図であり、(B)は本発明者により実際に造形された従来例による立体造形物の一部を示す部分拡大斜視画像である。(A) is explanatory drawing for demonstrating the shape of the three-dimensional molded item which consists of a ring body represented by image data, a base part, and a support part, (B) is the prior art example actually modeled by this inventor. It is a partial expansion perspective image which shows a part of three-dimensional molded item by. (A)は画像データによって表わされるリング体からなる立体造形物の形状を説明するための説明図であり、(B)は本発明者により実際に造形された従来例による立体造形物の一部を示す部分拡大斜視画像である。(A) is explanatory drawing for demonstrating the shape of the three-dimensional molded item which consists of a ring body represented by image data, (B) is a part of the three-dimensional molded item by the prior art actually shape | molded by this inventor. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

R,R’,R’’…リング体、R1…内周面、B…ベース部、S…サポート部、SS…補強部、100…光造形装置、101…透明基板、102…フィルム、103…壁体、104…光硬化性樹脂、105…樹脂槽、106…液体ポンプ、107…貯留槽、108…テーブル、109…昇降装置、109a…電動モータ、110…反射ミラー、111…プロジェクタ、112…対物レンズ、113…コントローラ、114…インターフェース、120…外部コンピュータ装置。 R, R ', R' '... ring body, R1 ... inner peripheral surface, B ... base part, S ... support part, SS ... reinforcing part, 100 ... stereolithography apparatus, 101 ... transparent substrate, 102 ... film, 103 ... Wall body 104: Photocurable resin 105: Resin tank 106 Liquid tank 107 Storage tank 108 Table 109 Lifting device 109a Electric motor 110 Reflecting mirror 111 Projector 112 Objective lens 113 ... Controller 114 ... Interface 120 ... External computer device.

Claims (5)

光を照射することにより硬化する光硬化性樹脂を用いて所望する立体造形物を製作する際に前記立体造形物を支持するサポートの形成方法であって、
中空部を有する前記立体造形物を造形する際、
前記立体造形物における前記中空部を形成する部分の変形を規制するためのサポート部を前記立体造形物の造形とともに形成することを特徴とするサポートの形成方法。
A method of forming a support that supports the three-dimensional object when producing a desired three-dimensional object using a photocurable resin that is cured by irradiation with light,
When modeling the three-dimensional model having a hollow part,
A support forming method comprising: forming a support portion for restricting deformation of a portion forming the hollow portion in the three-dimensional modeled object together with modeling of the three-dimensional modeled object.
請求項1に記載したサポートの形成方法において、
前記サポート部は、前記立体造形物の両側にそれぞれ形成され、前記中空部を形成する部分の変形に抗する板状の外側支持部を備えるサポートの形成方法。
The method of forming a support according to claim 1,
The said support part is formed in the both sides of the said three-dimensional molded item, respectively, The formation method of a support provided with the plate-shaped outer side support part resisting a deformation | transformation of the part which forms the said hollow part.
請求項1または請求項2に記載したサポートの形成方法において、
前記サポート部は、前記立体造形物における前記中空部を形成する内周面に形成され、同中空部を形成する部分の変形に抗する板状の内側支持部を備えるサポートの形成方法。
In the formation method of the support according to claim 1 or 2,
The said support part is a formation method of a support provided with the plate-shaped inner side support part which resists a deformation | transformation of the part which is formed in the internal peripheral surface which forms the said hollow part in the said three-dimensional molded item, and forms the said hollow part.
請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載したサポートの形成方法において、さらに、
前記サポート部の変形を規制するための補強部を前記サポート部とともに形成するサポートの形成方法。
The method of forming a support according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
A support forming method for forming a reinforcing portion for restricting deformation of the support portion together with the support portion.
光を照射することにより硬化する光硬化性樹脂を用いて所望する立体造形物を製作する光造形法による立体造形物の製造方法において、
中空部を有する前記立体造形物を造形する際、
前記立体造形物における前記中空部を形成する部分の変形を規制するためのサポート部を前記立体造形物の造形とともに形成することを特徴とする立体造形物の製造方法。
In the manufacturing method of the three-dimensional modeled object by the optical modeling method of manufacturing a desired three-dimensional modeled object using a photocurable resin that is cured by irradiating light,
When modeling the three-dimensional model having a hollow part,
The manufacturing method of the three-dimensional molded item characterized by forming the support part for controlling the deformation | transformation of the part which forms the said hollow part in the said three-dimensional molded item with modeling of the said three-dimensional molded item.
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