JP2013500888A - 改良されたステレオリソグラフィ機 - Google Patents

Abstract

本発明は、以下を備えるステレオリソグラフィ機（１）である：流体物質を含むのに適し、透明底部（３ａ）を備えた容器（３）、穴（２ａ）が設けられ、透明底部（３ａ）が穴（２ａ）に面するように容器（３）を収容するように設計された支持プレート（２）、支持プレート（２）の下に配置され、放射ビームを穴（２ａ）を通して透明底部（３ａ）に向けて伝達するのに適した放射源（４）、支持プレート（２）を所定の温度に維持するのに適した温度制御ユニット（５）。
【選択図】図２

Description

本発明は、三次元物体のひな形を高速で作成するために特に適したステレオリソグラフィ機に関する。

既知の種類のステレオリソグラフィ機は、中央開口部が設けられたプレートにより支持された透明容器を備え、中央開口部の下側に、発光器がある。

容器は、好ましくはレーザ発光器である上記発光器により発せられる放射線に露出した場合、ポリマー化し、ひいては凝固するプラスチック樹脂を含む。

容器の上には、支持要素があり、三次元物体は、その形成中、支持要素に係留された状態を保つ。

既知のように、三次元物体の製造プロセスは、容器の底部に隣接する薄い樹脂層を、プレートに存在する穴及び透明底部を通して上記樹脂層に達するレーザビームの動作を通して、選択的に凝固させることにより行われる。

支持要素は、連続的に持ち上げられて、凝固した層を容器の底部から切り離し、他の液体樹脂が容器の底部に向かって流れるようにする。

上述の動作は、三次元物体の製造が完了するまで、複数の連続した層に向けて繰り返される。

本特許の出願人は、上述した種類の既知の機械が、例えば、セラミック、ワックス、又は別の非プラスチック成分が混合されたプラスチック成分のような異なる種類の様々な成分を含むいわゆる「ハイブリッド」樹脂の使用に適合しないという欠点を課すことを見出した。

したがって、上述したハイブリッド樹脂を既知の種類の機械に使用することは、得られる物体の品質に悪影響を及ぼし、不合格になる製品数が増大するという不都合がある。

本発明は、上述した既知の分野の欠点を解消することを目的とする。

特に、本発明の目的は、容器の下側に配置された放射線放出体を備え、いわゆるハイブリッド樹脂を含め、あらゆる種類の樹脂で最適な凝固結果を得られるようにするステレオリソグラフィ機を提供することである。

この目的は、主請求項により構築されるステレオリソグラフィ機により達成される。

いくつかの実際のテスト後、本発明の出願人は、いわゆるハイブリッド樹脂において、上述した種類の既知のステレオリソグラフィ機の使用中、異なる成分が分離し、樹脂混合物内に凝集塊を形成し、不均質になり、正しい凝固を妨げることを見出した。

本出願人は、樹脂を適した所定の温度に維持することにより、樹脂の分離を回避することが可能であり、それと同時に、均質性が維持され、最適な凝固が得られることを発見した。

上記所定の温度を維持するために、本発明の主題であるステレオリソグラフィ機は、樹脂容器を支持するプレートの温度制御に適した装置を備える。

有利なことに、プレートを所定の温度に維持することは、容器ひいては容器内に含まれる樹脂も、熱伝導により上記所定の温度に維持することを意味する。

本発明の主題であるステレオリソグラフィ機のさらなる詳細が、従属請求項に記載される。

上記目的及び利点は、以下に強調される他の目的及び利点と共に、添付図面を参照して、非限定的な例として提供される本発明の好ましい実施形態の説明において詳細に説明される。

本発明の主題であるステレオリソグラフィ機の不等角投影図を示す。 異なる角度からの図１の機械の不等角投影図を示す。 図１に示される機械の部分断面の正面図を示す。 図３に示される機械の部分拡大詳細を示す。

本発明のステレオリソグラフィ機は、図１において全体的に１で示され、流体物質、特に液体樹脂９を含むのに適し、透明底部３ａが設けられた容器３に関連付けられた支持プレート２を備える。

さらに、図２に示されるように、支持プレート２の下に配置される放射源４があり、放射源４の放射は、樹脂９又は別の均等な流体物質の凝固に適する。

放射源４は、支持プレート２に設けられた穴２ａを通して放射ビームを容器３に向けて伝達し、それにより、容器３の底部に隣接する樹脂層９を凝固させる。

放射源４は、レーザビーム４ａを発することが好ましいが、そうである必要はなく、２つの相互に直交する軸に関して容器３へのレーザビーム４ａの入射点をシフトさせるのに適する動作ユニット１１に関連付けられる。

その一方で、本発明の構造変形において、放射源４が他の任意の既知の種類のものであることができ、例えば、容器３上に二次元画像を投影するミラーマトリックスであることができることが明らかである。

形成される三次元物体１０は、移動手段１３に関連付けられた支持要素１２により支持されて、支持要素１２を垂直方向に移動させる。

上述した構成要素は、図示されないが、それ自体が既知である、地面に置かれたフレームにより支持される。

本発明によれば、ステレオリソグラフィ機１は、支持プレート２を所定の温度に維持するのに適した、図２に見られる温度制御ユニット５を備える。

熱の伝導により、プレート２は、容器３ひいては容器内に含まれる樹脂９も同じ所定の温度に維持することができる。

上述した温度は、樹脂９の異なる成分の分離を回避するように選ぶことができる。

制御ユニット５は、好ましくは、プレート２を選ばれた任意の温度に所定の間隔内で維持するように構成され、それにより、異なる種類の樹脂に最も適した条件に設定することが可能である。

こうして、本発明は、凝固プロセスに影響を及ぼすことなく、あらゆる種類の樹脂９の使用が可能なステレオリソグラフィ機を提供するという目的を達成する。

温度制御ユニット５は、好ましくは、穴２ａの両側において、上記支持プレート２に熱的に結合された一対の加熱要素６を備える。

有利なことに、２つの加熱要素６は、プレート２全体ひいては容器３全体への均質な熱分布を保証する。

したがって、本発明の構造変形において、加熱要素６の数が、製造業者の必要性に応じて１つのみでもよく、又は３つ以上であってもよいことが明らかである。

温度制御ユニット５は、好ましくは、プレート２に熱的に結合された温度センサ７も備える。

上述した温度センサ７及び加熱要素６は、本明細書では図示されていないが、それ自体が既知である、プレート２を一定温度に維持するのに適した制御ユニットに動作可能に接続される。

温度センサ７は、好ましくは、２つの加熱要素６の中間位置に配置されて、プレート２の平均温度を測定し、それにより、調整制度を向上させる。

加熱要素６は、電気抵抗６ａであることが好ましいが、そうである必要はなく、図３に示されるように、プレート２に接触して配置されて、最適な熱交換が得られる。

上記接触は、好ましくは、有利なことに、加熱要素６とプレート２とのあらゆる接触不完全性も補償できるようにする導電性プレートを使用することにより、より効率的にすることができる。

加熱要素６は、好ましくは、図４の詳細では開かれた状態で示される、プレート２に属する溝１４内に収容される。

上述した溝１４には、好ましくは、プレート２に着脱可能に関連付けられて、加熱要素６の組み立て及び／又は交換を容易に行えるようにするカバー８が設けられる。

支持プレート２に使用される材料は、好ましくは、アルミニウム又は同様の機械抵抗及び熱伝導性を有する別の金属である。

動作可能に、容器３には液体樹脂９が充填され、その後、三次元物体１０が、上述した説明により、既知の方法を使用して製造される。

しかし、既知の種類の機械で行われることとは異なり、本発明によれば、物体１０の形成中、温度制御ユニット５が、プレート２の温度を所定値に維持する。

上述した所定の温度は、凝固を保証するために必要な均質性を維持するように、使用される樹脂９の種類に従って選択される。

上記は、上述したステレオリソグラフィ機が設定された目的を達成することを明らかに示す。

特に、温度制御装置は、樹脂を最適な状態に維持し、樹脂の成分の分離を回避し、ひいては正しい凝固プロセスを保証することができる。

構築中、本発明の主題である機械は、図面に示されず、又は本明細書に説明されないが、変更することが可能であり、それにも関わらず、変更が以下の特許請求の範囲内にある場合、本発明により包含されるものとする。

任意の請求項に記される技術的な特徴の後に参照符号が続く場合、それらの参照符号は、特許請求の範囲の理解容易性を増大することのみを目的として含まれており、したがって、そのような参照符号は、そのような参照符号により例として識別される各要素の保護に対するいかなる限定効果もない。

Claims (11)

1. −流体物質を含むのに適し、透明底部（３ａ）が設けられた容器（３）と、
   −穴（２ａ）が設けられ、前記容器（３）を収容するように設計された支持プレート（２）であって、前記透明底部（３ａ）は前記穴（２ａ）に面する、支持プレート（２）と、
   −前記支持プレート（２）の下に配置され、放射ビームを前記穴（２ａ）を通して前記透明底部（３ａ）に伝達するのに適した放射源（４）と
   を備えるステレオリソグラフィ機（１）であって、
   前記支持プレート（２）を所定の温度に維持するのに適した温度制御ユニット（５）を備えることを特徴とする、ステレオリソグラフィ機（１）。
2. 前記温度制御ユニット（５）が、前記支持プレート（２）に熱的に結合された少なくとも１つの加熱要素（６）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のステレオリソグラフィ機（１）。
3. 前記温度制御ユニット（５）が、前記支持プレート（２）に熱的に結合された温度センサー（７）を備えることを特徴とする、請求項２に記載のステレオリソグラフィ機（１）。
4. 前記加熱要素（６）及び前記温度センサ（７）が、前記支持プレート（２）の温度を一定値に保つのに適した制御ユニットに動作可能に接続されることを特徴とする、請求項２に記載のステレオリソグラフィ機（１）。
5. 前記加熱要素（６）が電気抵抗（６ａ）であることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載のステレオリソグラフィ機（１）。
6. 前記穴（２ａ）の両側において、前記支持プレート（２）に熱的に結合された前記加熱要素（６）を２つ備えることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載のステレオリソグラフィ機（１）。
7. 前記加熱要素（６）が前記支持プレート（２）に接触して配置されることを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一項に記載のステレオリソグラフィ機（１）。
8. 前記支持プレート（２）が、前記加熱要素（６）を収容する溝（１４）を備えることを特徴とする、請求項７に記載のステレオリソグラフィ機（１）。
9. 前記溝（１４）に、前記支持プレート（２）に着脱可能に取り付けられたカバー（８）が設けられることを特徴とする、請求項８に記載のステレオリソグラフィ機（１）。
10. 前記放射ビームはレーザビーム（４ａ）であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のステレオリソグラフィ機（１）。
11. 以下の動作：
    −所定の放射ビームに露出した場合、凝固するのに適した流体物質を準備すること、
    −透明底部（３ａ）が設けられた容器（３）を準備すること、
    −前記流体物質を前記容器（３）に充填すること、
    −前記容器（３）を、前記放射ビームを通過させるための穴（２ａ）が設けられた支持プレート（２）に関連付けることであって、前記容器（３）の前記透明底部（３ａ）は前記穴（２ａ）に面する、関連付けること、
    −前記放射ビームを前記穴（２ａ）を通して前記透明底部（３ａ）に向けて伝達すること
    を含むステレオリソグラフィ方法であって、
    前記流体物質が、室温で分離しがちな異なる成分の混合物であること、及び前記方法が、前記容器（３）を加熱して、前記流体物質を、前記成分の前記分離を回避するのに適した所定の温度に維持する動作を含むことを特徴とする、ステレオリソグラフィ方法。

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