JP2017024260A - Method for manufacturing three-dimensional molded object and apparatus for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a three-dimensional molded object, by which a complicated and precise three-dimensional molded object represented by an organic model or the like can be easily and efficiently manufactured.SOLUTION: The method for manufacturing a three-dimensional molded object includes a step of imparting a first liquid comprising at least water and a hydrogel precursor to form a film and a second step of curing the film formed in the first step by use of a UV light-emitting diode, wherein these steps are repeated a plurality of times.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、立体造形物の製造方法及びその製造装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional structure and an apparatus for manufacturing the same.

従来より、立体造形方法として液状の光硬化性樹脂に、レーザー光、特に紫外線の光を1層ずつ照射して3次元の立体造形物を作製する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、この提案の方法では、液状の光硬化性樹脂を大量に蓄えておく必要があり、装置の大型化が必要である。また、液状の光硬化性樹脂の品質を安定化するための温度等の管理が必要となるという課題がある。
また近年、インクジェット方式により液状の光硬化性樹脂を造形物の必要箇所に像形成し、これを多層化することで3次元造形物を形成する、インクジェット光造形方式が開示されている。このようなインクジェット光造形方式において、立体造形物とは異なる部材支持体を同時に形成し、立体造形中における、立体造形物の変形や落下を防止する方法が提案されている(例えば、特許文献2及び3参照)。
Conventionally, as a three-dimensional modeling method, a method of producing a three-dimensional three-dimensional model by irradiating a liquid photocurable resin with laser light, particularly ultraviolet light, layer by layer has been proposed (for example, Patent Document 1). reference). However, in this proposed method, it is necessary to store a large amount of liquid photocurable resin, and it is necessary to increase the size of the apparatus. In addition, there is a problem that it is necessary to manage the temperature and the like for stabilizing the quality of the liquid photocurable resin.
In recent years, there has been disclosed an inkjet optical modeling method in which a liquid photocurable resin is imaged at a necessary portion of a modeled object by an inkjet method, and a three-dimensional modeled object is formed by multilayering this. In such an inkjet optical modeling method, a method has been proposed in which a member support different from the three-dimensional model is formed at the same time to prevent deformation or dropping of the three-dimensional model during the three-dimensional modeling (for example, Patent Document 2). And 3).

最近、医療用の臓器モデルや再生医療に用いる細胞の足場材料などの立体的かつ精細な構造を持つゲル状乃至軟質な立体造形物に対するニーズが増えつつあるが、複雑かつ精細な構造を三次元データから再現できる立体造形物の製造方法は、未だ提供されていない。   Recently, there is an increasing need for gel-like or soft three-dimensional objects with three-dimensional and fine structures such as medical organ models and cell scaffold materials used in regenerative medicine. A method for manufacturing a three-dimensional structure that can be reproduced from data has not yet been provided.

本発明は、臓器モデル等に代表される複雑かつ精細な立体造形物を簡便に効率よく製造可能な立体造形物の製造方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the manufacturing method of the three-dimensional molded item which can manufacture the complicated and fine three-dimensional molded item represented by the organ model etc. simply and efficiently.

前記課題を解決するための手段としての本発明の立体造形物の製造方法は、水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の工程と、
前記第一の工程で形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第二の工程と、を複数回繰り返す。
The method for producing a three-dimensional structure of the present invention as a means for solving the above problems includes a first step of forming a film by applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor,
The second step of curing the film formed in the first step with an ultraviolet light emitting diode is repeated a plurality of times.

本発明によると、臓器モデル等に代表される複雑かつ精細な立体造形物を簡便に効率よく製造可能な立体造形物の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the three-dimensional molded item which can manufacture the complicated and fine three-dimensional molded item represented by the organ model etc. simply and efficiently can be provided.

図1は、層状鉱物、及び層状鉱物を水中で分散させた状態の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a layered mineral and a state in which the layered mineral is dispersed in water. 図2は、本発明の立体造形物の製造装置の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a manufacturing apparatus for a three-dimensional structure according to the present invention. 図3は、本発明の立体造形物の製造装置の他の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating another example of the manufacturing apparatus for a three-dimensional structure according to the present invention. 図4は、本発明の立体造形物の製造装置の更に他の一例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing still another example of the three-dimensional object manufacturing apparatus of the present invention. 図5は、立体造形物の製造方法により製造された中間体(支持体剥離前)の状態を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a state of an intermediate body (before support peeling) manufactured by the manufacturing method of a three-dimensional structure. 図6は、立体造形物の製造方法により製造された剥離後の状態を示す図である。Drawing 6 is a figure showing the state after exfoliation manufactured by the manufacturing method of a solid fabrication thing. 図7は、剥離後の造形体の垂直方向の誤差と水平方向の誤差の測定を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the measurement of the error in the vertical direction and the error in the horizontal direction of the shaped body after peeling.

(立体造形物の製造方法及び立体造形物の製造装置)
本発明の第1の形態に係る立体造形物の製造方法は、第一の工程と、第二の工程とを含み、第五の工程を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の第1の形態に係る立体造形物の製造装置は、第一の手段と、第二の手段とを有し、第五の手段を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
(Manufacturing method of three-dimensional structure and manufacturing apparatus of three-dimensional structure)
The manufacturing method of the three-dimensional structure according to the first embodiment of the present invention includes the first step and the second step, preferably includes the fifth step, and further includes other steps as necessary. Comprising.
The manufacturing apparatus for a three-dimensional structure according to the first aspect of the present invention preferably includes a first means and a second means, preferably a fifth means, and further means as required. It has.

<第一の工程及び第一の手段>
前記第一の工程は、水及びハイドロゲル前駆体を含む第一の液体を付与して成膜する工程であり、第一の手段により実施することができる。
<First step and first means>
The first step is a step of forming a film by applying a first liquid containing water and a hydrogel precursor, and can be performed by a first means.

前記第一の手段としての第一の液体を付与する手段としては、液滴が適切な精度で目的の場所に塗布できる方式であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディスペンサー方式、スプレー方式、インクジェット方式などが挙げられる。なお、これらの方式を実施するには公知の装置を好適に使用することができる。
これらの中でも、前記ディスペンサー方式は、液滴の定量性に優れるが、塗布面積が狭くなり、前記スプレー方式は、簡便に微細な吐出物を形成でき、塗布面積が広く、塗布性に優れるが、液滴の定量性が悪く、スプレー流による飛散が発生する。このため、本発明においては、前記インクジェット方式が特に好ましい。前記インクジェット方式は、前記スプレー方式に比べ、液滴の定量性が良く、前記ディスペンサー方式に比べ、塗布面積が広くできる利点があり、複雑な立体形状を精度良くかつ効率よく形成し得る点で好ましい。
The means for applying the first liquid as the first means is not particularly limited as long as the droplet can be applied to the target location with appropriate accuracy, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include a dispenser method, a spray method, and an ink jet method. In order to carry out these methods, a known apparatus can be suitably used.
Among these, the dispenser method is excellent in the quantitative property of droplets, but the application area is narrowed, and the spray method can easily form a fine discharge, the application area is wide, and the application property is excellent. The quantitative property of the droplets is poor and scattering due to the spray flow occurs. For this reason, in the present invention, the ink jet method is particularly preferable. The ink jet method is advantageous in that the quantitative property of droplets is better than the spray method, and there is an advantage that the coating area can be widened compared to the dispenser method, and a complicated three-dimensional shape can be formed accurately and efficiently. .

前記インクジェット法による場合、前記第一の液体を吐出可能なノズルを有する。なお、該ノズルとしては、公知のインクジェットプリンターにおけるノズルを好適に使用することができ、前記インクジェットノズルとしては、例えば、リコーインダストリー株式会社製のGEN4などが好適に挙げられる。このインクジェットノズルは、ヘッド部から一度に滴下できる液体量が多く、塗布面積が広いため、塗布の高速化を図ることができる点から好ましい。   In the case of the ink jet method, a nozzle capable of discharging the first liquid is provided. In addition, the nozzle in a well-known inkjet printer can be used suitably as this nozzle, As a said inkjet nozzle, GEN4 by Ricoh Industry Co., Ltd. etc. are mentioned suitably, for example. This ink jet nozzle is preferable in that the amount of liquid that can be dropped from the head portion at a time is large and the coating area is large, so that the coating speed can be increased.

<<第一の液体>>
前記第一の液体は、水、及びハイドロゲル前駆体を含み、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。前記第一の液体は、「軟質成形体用液体材料」とも呼ばれる。
<< first liquid >>
The first liquid contains water and a hydrogel precursor, and further contains other components as necessary. The first liquid is also referred to as “a liquid material for a soft molded body”.

−水−
前記水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水を用いることができる。
前記水には、保湿性付与、抗菌性付与、導電性付与、硬度調整などの目的に応じて有機溶媒等のその他の成分を溶解ないし分散させてもよい。
前記水の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
-Water-
As said water, pure water, such as ion-exchange water, ultrafiltration water, reverse osmosis water, distilled water, or ultrapure water can be used, for example.
In the water, other components such as an organic solvent may be dissolved or dispersed in accordance with purposes such as imparting moisture retention, imparting antibacterial properties, imparting conductivity, and adjusting hardness.
There is no restriction | limiting in particular as content of the said water, According to the objective, it can select suitably.

−ハイドロゲル前駆体−
前記ハイドロゲル前駆体は、水に分散可能な鉱物及び重合性モノマーを含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
-Hydrogel precursor-
The hydrogel precursor contains a mineral dispersible in water and a polymerizable monomer, and further contains other components as necessary.

−−水に分散可能な鉱物−−
前記水に分散可能な鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、層状鉱物などが挙げられる。
前記層状鉱物は、単一層の状態で水に分散した層状鉱物であることが好ましい。
ここで、図1の上図に示すように、前記層状鉱物は、単位格子を結晶内に持つ二次元円盤状の結晶が積み重なった状態を呈しており、前記層状鉱物を水中で分散させると、図1の下図に示すように、各単一層状態で分離して円盤状の結晶となる。
前記層状鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水膨潤性層状粘土鉱物などが挙げられる。
前記水膨潤性層状粘土鉱物としては、例えば、水膨潤性スメクタイト、水膨潤性雲母などが挙げられる。より具体的には、ナトリウムを層間イオンとして含む水膨潤性ヘクトライト、水膨潤性モンモリナイト、水膨潤性サポナイト、水膨潤性合成雲母などが挙げられる。
前記水膨潤性とは、図1に示すように層状鉱物の層間に水分子が挿入され、水中に分散されることを意味する。
前記水膨潤性層状粘土鉱物としては、前記例示したものを、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、また、適宜合成したものであってもよいし、市販品であってもよい。
前記市販品としては、例えば、合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)、SWN(Coop Chemical Ltd.製)、フッ素化ヘクトライト SWF(Coop Chemical Ltd.製)などが挙げられる。これらの中でも、合成ヘクトライトが好ましい。
前記層状鉱物の含有量は、第一の液体の全量に対して、1質量%以上40質量%以下が好ましく、1質量%以上15質量%以下がより好ましい。前記含有量が、1質量%以上40質量%以下の範囲において、第一の液体の粘度が適正であり、インクジェットノズルでの吐出性及び立体造形物の硬度が良好となる。
-Minerals that can be dispersed in water-
There is no restriction | limiting in particular as a mineral dispersible in the said water, According to the objective, it can select suitably, For example, a layered mineral etc. are mentioned.
The layered mineral is preferably a layered mineral dispersed in water in a single layer state.
Here, as shown in the upper diagram of FIG. 1, the layered mineral presents a state in which two-dimensional disk-shaped crystals having a unit cell in the crystal are stacked, and when the layered mineral is dispersed in water, As shown in the lower diagram of FIG. 1, each single layer is separated into a disk-like crystal.
There is no restriction | limiting in particular as said layered mineral, According to the objective, it can select suitably, For example, a water swelling layered clay mineral etc. are mentioned.
Examples of the water-swellable layered clay mineral include water-swellable smectite and water-swellable mica. More specifically, water-swellable hectorite containing sodium as an interlayer ion, water-swellable montmorillonite, water-swellable saponite, water-swellable synthetic mica and the like can be mentioned.
The water swellability means that water molecules are inserted between layers of a layered mineral and dispersed in water as shown in FIG.
As the water-swellable layered clay mineral, those exemplified above may be used singly or in combination of two or more, or may be appropriately synthesized, Commercial products may be used.
Examples of the commercially available products include synthetic hectorite (Laponite XLG, manufactured by Rockwood), SWN (manufactured by Coop Chemical Ltd.), and fluorinated hectorite SWF (manufactured by Coop Chemical Ltd.). Among these, synthetic hectorite is preferable.
1 mass% or more and 40 mass% or less are preferable with respect to the whole quantity of a 1st liquid, and, as for content of the said layered mineral, 1 mass% or more and 15 mass% or less are more preferable. When the content is in the range of 1% by mass or more and 40% by mass or less, the viscosity of the first liquid is appropriate, and the ejectability at the inkjet nozzle and the hardness of the three-dimensional modeled object are good.

−−重合性モノマー−−
前記重合性モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、N−置換アクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換アクリルアミド誘導体、N−置換メタクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換メタクリルアミド誘導体、などが挙げられ、具体的には、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−アクリロイルモルホリンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記重合性モノマーを重合させることにより、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有するポリマーが得られる。
前記アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有するポリマーは、ハイドロゲルの強度を保つために有利な構成成分である。
前記重合性モノマーの含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、第一の液体の全量に対して、0.5質量%以上20質量%以下が好ましい。
--Polymerizable monomer--
Examples of the polymerizable monomer include acrylamide, N-substituted acrylamide derivatives, N, N-disubstituted acrylamide derivatives, N-substituted methacrylamide derivatives, N, N-disubstituted methacrylamide derivatives, and the like. Examples include acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, N-acryloylmorpholine and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
By polymerizing the polymerizable monomer, a polymer having an amide group, an amino group, a hydroxyl group, a tetramethylammonium group, a silanol group, an epoxy group, or the like is obtained.
The polymer having an amide group, amino group, hydroxyl group, tetramethylammonium group, silanol group, epoxy group or the like is an advantageous component for maintaining the strength of the hydrogel.
The content of the polymerizable monomer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less with respect to the total amount of the first liquid.

−その他の成分−
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、
例えば、界面活性剤、安定化剤、表面処理剤、重合開始剤、着色剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、有機溶剤、分散剤などが挙げられる。
-Other ingredients-
The other components are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
For example, surfactants, stabilizers, surface treatment agents, polymerization initiators, colorants, viscosity modifiers, adhesion promoters, antioxidants, anti-aging agents, crosslinking accelerators, UV absorbers, plasticizers, antiseptics Agents, organic solvents, dispersants and the like.

−第一の液体の物性−
前記第一の液体の表面張力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、20mN/m以上45mN/m以下が好ましく、25mN/m以上34mN/m以下がより好ましい。
前記表面張力が、20mN/m以上45mN/m以下であると、立体造形の際に第一の液体の良好な吐出を行うことができる。
前記表面張力は、例えば、表面張力計(自動接触角計DM−701、協和界面科学株式会社製)などを用いて測定することができる。
-Physical properties of the first liquid-
There is no restriction | limiting in particular as surface tension of said 1st liquid, Although it can select suitably according to the objective, For example, 20 mN / m or more and 45 mN / m or less are preferable, and 25 mN / m or more and 34 mN / m or less are preferable. More preferred.
When the surface tension is 20 mN / m or more and 45 mN / m or less, good discharge of the first liquid can be performed during three-dimensional modeling.
The surface tension can be measured using, for example, a surface tension meter (automatic contact angle meter DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).

前記第一の液体の粘度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、25℃で、3mPa・s以上20mPa・s以下が好ましく、6mPa・s以上12mPa・s以下がより好ましい。
前記粘度が、3mPa・s以上20mPa・s以下であると、立体造形の際に第一の液体の良好な吐出を行うことができる。
前記粘度は、例えば、回転粘度計(VISCOMATE VM−150III、東機産業株式会社製)などを用いて25℃の環境下で測定することができる。
The viscosity of the first liquid is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. It is preferably 3 mPa · s or more and 20 mPa · s or less at 25 ° C., and 6 mPa · s or more and 12 mPa · s or less. Is more preferable.
When the viscosity is 3 mPa · s or more and 20 mPa · s or less, the first liquid can be favorably ejected during three-dimensional modeling.
The viscosity can be measured in a 25 ° C. environment using, for example, a rotational viscometer (VISCOMATE VM-150III, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).

<第二の工程及び第二の手段>
前記第二の工程は、前記第一の工程で形成された膜を紫外線発光ダイオード(UV−LED)により硬化させる工程であり、第二の手段により実施することができる。
<Second step and second means>
The second step is a step of curing the film formed in the first step with an ultraviolet light emitting diode (UV-LED), and can be performed by a second means.

前記第二の手段としての膜を硬化する手段としては、紫外線発光ダイオード(UV−LED)が用いられる。
前記紫外線発光ダイオードの発光波長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一般的には365nm、375nm、385nm、395nm、405nmのものがあるが、立体造形物への色の影響を考慮すると、重合開始剤の吸収が大きくなるように、短波長発光の方が有利である。
前記紫外線発光ダイオード(UV−LED)は、一般的に用いられる紫外線照射ランプ(例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ)、電子線などに比べて、硬化時に膜に与える熱エネルギーが小さく、膜の熱損傷が小さくなる。
特に、本発明で造形するハイドロゲルは、水を蓄えた状態で存在することで、その特徴を発現するため、その効果は顕著である。
前記紫外線発光ダイオード(UV−LED)の膜硬化における光量は、100mJ/cm以上1,000mJ/cmが好ましい。
As a means for curing the film as the second means, an ultraviolet light emitting diode (UV-LED) is used.
There is no restriction | limiting in particular as the light emission wavelength of the said ultraviolet light emitting diode, Although it can select suitably according to the objective, Generally there exists a thing of 365nm, 375nm, 385nm, 395nm, 405nm, In consideration of the influence of color, it is advantageous to emit light at a short wavelength so that the absorption of the polymerization initiator is increased.
The ultraviolet light emitting diode (UV-LED) has a smaller thermal energy applied to the film during curing than a commonly used ultraviolet irradiation lamp (for example, a high pressure mercury lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a metal halide lamp), an electron beam, and the like. Thermal damage to the film is reduced.
In particular, since the hydrogel modeled by the present invention is present in a state where water is stored, its characteristics are manifested, so that the effect is remarkable.
Amount of film hardening of the ultraviolet light emitting diode (UV-LED) may, 100 mJ / cm 2 or more 1,000 mJ / cm 2 is preferred.

硬化後の膜は、水溶性有機ポリマーと、層状鉱物とが複合化して形成された三次元網目構造の中に、水及び該水に溶解する成分が包含されている、有機−無機複合ハイドロゲルであることが好ましい。
前記有機−無機複合ハイドロゲルは、伸張性が向上し、破断なく一体で剥離されることができ、造形後の処理が格段に簡略化される。
The cured film is an organic-inorganic composite hydrogel in which water and a component dissolved in the water are included in a three-dimensional network structure formed by combining a water-soluble organic polymer and a layered mineral. It is preferable that
The organic-inorganic composite hydrogel has improved extensibility, can be peeled off without breaking, and the processing after modeling is greatly simplified.

<第五の工程及び第五の手段>
前記第五の工程は、前記第二の工程で硬化された膜を平滑化処理する工程であり、第五の手段により実施することができる。
前記第五の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ローラー、ブレードなどが挙げられる。
<Fifth step and fifth means>
The fifth step is a step of smoothing the film cured in the second step, and can be performed by a fifth means.
There is no restriction | limiting in particular as said 5th means, According to the objective, it can select suitably, For example, a roller, a blade, etc. are mentioned.

−ローラー−
前記ローラーとしては、その形状、構造、大きさ、材質等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記形状としては、例えば、円柱状の中実体、内部が中空の円筒状などが挙げられ、前記構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、前記大きさとしては、前記立体造形物の大きさ等に応じて適宜選択することができる。前記材質としては、樹脂、ゴム、金属、又はこれらの組み合わせなどが挙げられる。
前記ローラーとしては、芯金と、該芯金上にゴム層とを有するゴムローラー、芯金のないゴムのみからなるゴムローラー、芯材と、該芯材の外周に形成された発泡体層とを有する発泡ローラー、金属ローラーなどが挙げられる。
-Roller-
The shape, structure, size, material and the like of the roller are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the shape include a cylindrical solid body and a hollow inside. The structure may be a single-layer structure or a laminated structure, and the size is appropriately selected depending on the size of the three-dimensional object. can do. Examples of the material include resin, rubber, metal, or a combination thereof.
Examples of the roller include a cored bar, a rubber roller having a rubber layer on the cored bar, a rubber roller made only of rubber without a cored bar, a core material, and a foam layer formed on the outer periphery of the core material. Examples thereof include a foam roller and a metal roller.

−ブレード−
前記ブレードとしては、その形状、構造、大きさ、材質等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記形状としては、例えば、平板状、短冊状、シート状などが挙げられ、前記構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、前記大きさとしては、前記立体造形物の大きさ等に応じて適宜選択することができる。前記材質としては、金属、プラスチック、ゴム、又はこれらの組み合わせなどが挙げられる。
前記ブレードとしては、支持部材と、支持部材に一部が固定されて自由端を有する弾性部材とからなるもの、弾性部材のみからなるもの、ドクターブレードなどが挙げられる。
-Blade-
The shape, structure, size, material and the like of the blade are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the shape include a flat plate shape, a strip shape, and a sheet shape. The structure may be a single-layer structure or a laminated structure, and the size may be appropriately selected according to the size of the three-dimensional structure. . Examples of the material include metal, plastic, rubber, or a combination thereof.
Examples of the blade include a support member and an elastic member partially fixed to the support member and having a free end, a blade made of only an elastic member, a doctor blade, and the like.

前記第一の工程で成膜され、第二の工程で硬化された膜は、全ての領域が狙いの膜厚(層厚)になっているとは限らない。即ち、インクジェット方式の場合は不吐出があったり、インクジェット方式及びディスペンサー方式共に、ドット間段差などが生じることがあり、高精度な立体造形物を形成するためには、不十分な場合がある。
これを補償するためには、例えば、層を形成した直後に機械的に平滑化する(均す)、機械的に削り取る、平滑度を検知して次の層の積層時に成膜量をドットレベルで調整する、などの方法が考えられる。
本発明で使用するハイドロゲルは、対象とする立体造形物が内臓等の臓器モデルであるため、その硬度は比較的柔らかい。このため、平滑化に際しては、層を形成した直後に機械的に均す平滑化方法を有効に使用することができる。
前記機械的に平滑化する方法としては、例えば、ブレード形状の平滑化部材で均す方法、ローラー形状の平滑化部材で均す方法などが挙げられる。
前記ローラー形状の平滑化部材を使用する場合、操作方向に対して、ローラーを逆転させる方向で回転させると平滑化の効果がより有効に発揮される。
前記ブレード状の平滑化部材は、前記ローラー形状の平滑化部材に比べて、造形体の表面を削って平滑化するような場合に有効である。
The film formed in the first step and cured in the second step does not necessarily have a target film thickness (layer thickness) in all regions. That is, in the case of the ink jet method, there may be non-ejection, and a step between dots may occur in both the ink jet method and the dispenser method, which may be insufficient to form a highly accurate three-dimensional object.
In order to compensate for this, for example, the layer is mechanically smoothed (equalized) immediately after the layer is formed, mechanically scraped off, the smoothness is detected, and the film formation amount is set to the dot level when the next layer is laminated. It is possible to make adjustments using the
The hydrogel used in the present invention has a relatively soft hardness because the target three-dimensional model is an organ model such as an internal organ. For this reason, in smoothing, a smoothing method of mechanically leveling immediately after forming the layer can be used effectively.
Examples of the mechanical smoothing method include a method of leveling with a blade-shaped smoothing member, a method of leveling with a roller-shaped smoothing member, and the like.
When the roller-shaped smoothing member is used, the effect of smoothing is more effectively exhibited when the roller is rotated in the direction of reversing the operation direction.
The blade-shaped smoothing member is more effective when the surface of the shaped body is smoothed than the roller-shaped smoothing member.

<その他の工程及びその他の手段>
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、剥離工程、造形体の研磨工程、造形体の清浄工程などが挙げられ、その他の手段により実施することができる。
<Other processes and other means>
There is no restriction | limiting in particular as said other process, According to the objective, it can select suitably, For example, a peeling process, the grinding | polishing process of a molded object, the cleaning process of a molded object, etc. are mentioned, It implements by other means. be able to.

前記第1の形態の立体造形物の製造方法においては、前記各工程を複数回繰り返すものである。前記繰り返し回数としては、作製する立体造形物の大きさ、形状、構造などに応じて異なり一概には規定できないが、1層あたりの厚みが10μm以上50μm以下の範囲であれば、精度よく、剥離することもなく造形することが可能であるため、作製する立体造形物の高さ分だけ繰り返して積層することが必要である。   In the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the first aspect, the steps are repeated a plurality of times. The number of repetitions varies depending on the size, shape, structure, etc. of the three-dimensional structure to be manufactured, and cannot be specified unconditionally. However, if the thickness per layer is in the range of 10 μm or more and 50 μm or less, the peeling can be performed accurately. Therefore, it is necessary to repeat the stacking by the height of the three-dimensional model to be produced.

本発明の第2の形態に係る立体造形物の製造方法は、前記第一の工程と、第三の工程と、第四の工程とを含み、第六の工程及び第七の工程を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の第2の形態に係る立体造形物の製造装置は、前記第一の手段と、第三の手段と、第四の手段とを有し、第六の手段及び第七の手段を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
The manufacturing method of the three-dimensional structure according to the second aspect of the present invention includes the first step, the third step, and the fourth step, and includes the sixth step and the seventh step. Is preferable, and further includes other steps as necessary.
An apparatus for manufacturing a three-dimensional structure according to the second aspect of the present invention includes the first means, the third means, and the fourth means, and includes sixth means and seventh means. It is preferable to have other means as required.

<第三の工程及び第三の手段>
前記第三の工程は、硬化性材料を少なくとも含む第二の液体を前記第一の液体とは異なる位置に付与して成膜する工程であり、第三の手段により実施することができる。
前記第三の手段としての第二の液体を付与する手段としては、前記第1の形態の立体造形物の製造装置における前記第一の手段と同様であるため、その説明を省略する。
<Third step and third means>
The third step is a step of forming a film by applying a second liquid containing at least a curable material to a position different from the first liquid, and can be performed by a third means.
The means for applying the second liquid as the third means is the same as the first means in the three-dimensional structure manufacturing apparatus of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted.

前記「第一の液体とは異なる位置」とは、第二の液体の付与位置と第一の液体の付与位置とが重ならないことを意味し、前記第二の液体の付与位置と前記第一の液体の付与位置とが隣接していても構わない。前記第二の液体は、前記第一の液体と組成が異なり混和しにくいため、前記第二の液体と前記第一の液体とが隣接する場合でも、硬化後の両者の境界は明瞭となる。   The “position different from the first liquid” means that the application position of the second liquid and the application position of the first liquid do not overlap, and the application position of the second liquid and the first liquid The liquid application position may be adjacent. Since the second liquid has a composition different from that of the first liquid and is difficult to mix, even when the second liquid and the first liquid are adjacent to each other, the boundary between the two after the curing becomes clear.

<<第二の液体>>
前記第二の液体は、ハイドロゲル(軟質体)で構成される立体造形物を支持するための硬質成形体となる液体である(「硬質成形体用液体材料」ともいう)。
前記第二の液体は、硬化性材料を少なくとも含み、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。
<< Second liquid >>
Said 2nd liquid is a liquid used as the hard molded object for supporting the three-dimensional molded item comprised with hydrogel (soft body) (it is also called "the liquid material for hard molded bodies").
The second liquid contains at least a curable material, and further contains other components as necessary.

−硬化性材料−
前記硬化性材料としては、紫外線発光ダイオード(UV−LED)光により重合反応を生起し硬化する化合物であることが好ましく、例えば、活性エネルギー線硬化性化合物、光重合性プレポリマー、エマルジョンタイプの光硬化型樹脂、熱硬化性化合物などが挙げられる。これらの中でも、ノズル詰まりを防止する点から、常温で液体の材料が好ましい。
-Curable material-
The curable material is preferably a compound that undergoes a polymerization reaction by UV light-emitting diode (UV-LED) light and is cured, for example, an active energy ray-curable compound, a photopolymerizable prepolymer, or an emulsion type light. Examples thereof include curable resins and thermosetting compounds. Among these, a liquid material at room temperature is preferable from the viewpoint of preventing nozzle clogging.

前記活性エネルギー線硬化性化合物とは、活性エネルギー線を照射することによりラジカル重合又はカチオン重合する化合物である。
前記ラジカル重合する化合物としては、例えば、エチレン性不飽和基を有する化合物などが挙げられる。
前記カチオン重合する化合物としては、例えば、脂環式エポキシ基又はオキセタン環を有する化合物などが挙げられる。
The active energy ray-curable compound is a compound that undergoes radical polymerization or cationic polymerization upon irradiation with active energy rays.
Examples of the radical polymerizing compound include compounds having an ethylenically unsaturated group.
Examples of the compound that undergoes cationic polymerization include compounds having an alicyclic epoxy group or an oxetane ring.

前記活性エネルギー線硬化性化合物は、分子構造中にラジカル重合可能な不飽和二重結合を有する比較的低粘度のモノマーであり、例えば、単官能基の2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート(EHA)、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(HEA)、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート(HPA)、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、エトキシ化ノニルフェノール(メタ)アクリレート、二官能基のトリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート,テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート,ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート(MANDA)、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート(HPNDA)、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート(BGDA)、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート(BUDA)、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート(HDDA)、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート(DEGDA)、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート(NPGDA)、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート(TPGDA)、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化オペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール200ジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール400ジ(メタ)アクリレート、多官能基のトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(TMPTA)、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート(PETA)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(DPHA)、トリアリルイソシアネート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールの(メタ)アクリレート、トリス(2ーヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート,プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート,プロポキシ化グリセリルトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタ(メタ)アクリレートエステルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   The active energy ray-curable compound is a relatively low-viscosity monomer having an unsaturated double bond capable of radical polymerization in the molecular structure, such as monofunctional 2-ethylhexyl (meth) acrylate (EHA), 2-hydroxyethyl (meth) acrylate (HEA), 2-hydroxypropyl (meth) acrylate (HPA), caprolactone-modified tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, 3-methoxybutyl (meth) acrylate, tetrahydro Furfuryl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, 2-phenoxyethyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, caprolactone (meth) acrylate Rate, ethoxylated nonylphenol (meth) acrylate, bifunctional tripropylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, neo Pentyl glycol hydroxypivalate ester di (meth) acrylate (MANDA), hydroxypivalate neopentyl glycol ester di (meth) acrylate (HPNDA), 1,3-butanediol di (meth) acrylate (BGDA), 1,4-butane Diol di (meth) acrylate (BUDA), 1,6-hexanediol di (meth) acrylate (HDDA), 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, diethylene Recall di (meth) acrylate (DEGDA), neopentyl glycol di (meth) acrylate (NPGDA), tripropylene glycol di (meth) acrylate (TPGDA), caprolactone-modified hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester di (meth) acrylate, propoxylation Opentyl glycol di (meth) acrylate, ethoxy modified bisphenol A di (meth) acrylate, polyethylene glycol 200 di (meth) acrylate, polyethylene glycol 400 di (meth) acrylate, polyfunctional trimethylolpropane tri (meth) acrylate ( TMPTA), pentaerythritol tri (meth) acrylate (PETA), dipentaerythritol hexa (meth) acrylate (DPHA), Real alkyl isocyanate, (meth) acrylate of ε-caprolactone modified dipentaerythritol, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate tri (meth) acrylate, ethoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate, propoxylated trimethylolpropane tri ( (Meth) acrylate, propoxylated glyceryl tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hydroxypenta (meth) acrylate, ethoxylated pentaerythritol tetra (meth) acrylate, Examples include penta (meth) acrylate esters. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記活性エネルギー線硬化性化合物の市販品としては、例えば、KAYARAD TC−110S、KAYARAD R−128H、KAYARAD R−526、KAYARAD NPGDA、KAYARAD PEG400DA、KAYARAD MANDA、KAYARAD R−167、KAYARAD HX−220、KAYARAD HX−620、KAYARAD R−551、KAYARAD R−712、KAYARAD R−604、KAYARAD R−684、KAYARAD GPO、KAYARAD TMPTA、KAYARAD THE−330、KAYARAD TPA−320、KAYARAD TPA−330、KAYARAD PET−30、KAYARADRP−1040、KAYARAD T−1420、KAYARAD DPHA、KAYARAD DPHA−2C、KAYARAD D−310、KAYARAD D−330、KAYARAD DPCA−20、KAYARAD DPCA−30、KAYARAD DPCA−60、KAYARAD DPCA−120、KAYARAD DN−0075、KAYARAD DN−2475、KAYAMER PM−2、KAYAMER PM−21、KSシリーズHDDA、TPGDA、TMPTA、SRシリーズ256、257、285、335、339A、395、440、495、504、111、212、213、230、259、268、272、344、349、601、602、610、9003、368、415、444、454、492、499、502、9020、9035、295、355、399E494、9041203、208、242、313、604、205、206、209、210、214、231E239、248、252、297、348、365C、480、9036、350(以上、日本化薬株式会社製)、ビームセット770(荒川化学工業株式会社製)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Commercially available products of the active energy ray-curable compound include, for example, KAYARAD TC-110S, KAYARAD R-128H, KAYARAD R-526, KAYARAD NPGDA, KAYARAD PEG400DA, KAYARAD MANDA, KAYARAD R-167, KAYARAD HAR-AD, HX-620, KAYARAD R-551, KAYARAD R-712, KAYARAD R-604, KAYARAD R-684, KAYARAD GPO, KAYARAD TMPTA, KAYARAD THE-330, KAYARAD TPA-320, KAYARAD TPA-330, KAYARAD TPA-330 KAYARADRP-1040, KAYARAD T-1420, KA YARAD DPHA, KAYARAD DPHA-2C, KAYARAD D-310, KAYARAD D-330, KAYARAD DPCA-20, KAYARAD DPCA-30, KAYAARAD DPCA-60, KAYAARAD DPCA-120, KAYARAD DNAR 24AM, KAYARAD DNAR -2, KAYAMER PM-21, KS series HDDA, TPGDA, TMPTA, SR series 256, 257, 285, 335, 339A, 395, 440, 495, 504, 111, 212, 213, 230, 259, 268, 272, 344, 349, 601, 602, 610, 9003, 368, 415, 444, 454, 492, 499, 502, 9020, 9035, 2 5, 355, 399E494, 9041203, 208, 242, 313, 604, 205, 206, 209, 210, 214, 231E239, 248, 252, 297, 348, 365C, 480, 9036, 350 Company-made), beam set 770 (made by Arakawa Chemical Industries, Ltd.), and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記光重合性プレポリマーとしては、紫外線硬化樹脂の製造に使用される光重合性プレポリマーを使用することができる。前記光重合性プレポリマーとしては、例えば、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、アルキッド樹脂、エーテル系樹脂、多価アルコール等のアクリレート又はメタアクリレートなどが挙げられる。   As said photopolymerizable prepolymer, the photopolymerizable prepolymer used for manufacture of an ultraviolet curable resin can be used. Examples of the photopolymerizable prepolymer include polyester resins, acrylic resins, epoxy resins, urethane resins, alkyd resins, ether resins, and acrylates or methacrylates such as polyhydric alcohols.

前記エマルジョンタイプの光硬化型樹脂としては、例えば、ポリエステル(メタ)アクリレート、ビスフェノール系エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA系エポキシ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性ビスフェノールA系エポキシ(メタ)アクリレート、アルカリ可溶エポキシ(メタ)アクリレート、アクリル変性エポキシ(メタ)アクリレート、リン酸変性エポキシ(メタ)アクリレート、ポリカーボネート系ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル系ウレタン(メタ)アクリレート、脂環式ウレタン(メタ)アクリレート、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレート、ポリブタジエン(メタ)アクリレート、ポリスチリル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。   Examples of the emulsion-type photocurable resin include polyester (meth) acrylate, bisphenol epoxy (meth) acrylate, bisphenol A epoxy (meth) acrylate, propylene oxide modified bisphenol A epoxy (meth) acrylate, and alkali. Soluble epoxy (meth) acrylate, acrylic modified epoxy (meth) acrylate, phosphoric acid modified epoxy (meth) acrylate, polycarbonate urethane (meth) acrylate, polyester urethane (meth) acrylate, alicyclic urethane (meth) acrylate, fat Group urethane (meth) acrylate, polybutadiene (meth) acrylate, polystyryl (meth) acrylate and the like.

前記エマルジョンタイプの光硬化型樹脂の市販品としては、例えば、ダイヤビームUK6105、ダイヤビームUK6038、ダイヤビームUK6055、ダイヤビームUK6063、ダイヤビームUK4203(以上、三菱レイヨン株式会社製)、オレスターRa1574(三井化学株式会社製)、KAYARAD UXシリーズ2201、2301、3204、3301、4101、6101、7101、8101、KAYARAD R&EXシリーズ、011、300、130、190、2320、205、131、146、280、KAYARAD MAXシリーズ、1100、2100、2101、2102、2203、2104、3100、3101、3510、3661(以上、日本化薬株式会社製)、ビームセット700、710、720、750、502H、504H、505A−6、510、550B、551B、575、261、265、267、259、255、271、243、101、102、115、207TS、575CB、AQ−7、AQ−9、AQ−11、EM−90、EM−92(以上、荒川化学工業株式会社製)、0304TB、0401TA、0403KA、0404EA、0404TB、0502TI0502TC、102A、103A、103B、104A、1312MA、1403EA、1422TM、1428TA、1438MG、1551MB、IBR−305、1FC−507、1SM−012、1AN−202、1ST−307、1AP−201、1PA−202、1XV−003、1KW−430、1KW−501、4501TA、4502MA、4503MX、4517MB、4512MA、4523TI、4537MA、4557MB、6501MA、6508MG、6513MG、6416MA、6421MA、6560MA、6614MA,717−1、856−5、QT701−45、6522MA、6479MA、6519MB、6535MA、724−65A、824−65、6540MA、6RI−350、6TH−419、6HB−601、6543MB、6AZ−162、6AZ−309、6AZ−215、6544MA、6AT−203B、6BF−203、6AT−113、6HY316、6RL−505、7408MA、7501TE、7511MA、7505TC、7529MA、MT408−13、MT408−15、MT408−42、7CJ−601、7PN−302、7541MB、7RZ−011、7613MA、8DL−100、8AZ−103、5YD−420、9504MNS、アクリットWEM−202U、030U、321U、306U、162、WBR−183U、601U、401U、3DR−057、829、828(以上、大成化工株式会社製)などが挙げられる。   Commercially available products of the emulsion-type photocurable resin include, for example, Diamond Beam UK6105, Diamond Beam UK6038, Diamond Beam UK6055, Diamond Beam UK6063, Diamond Beam UK4203 (above, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), Olestar Ra1574 (Mitsui). KAYARAD UX series 2201, 2301, 3204, 3301, 4101, 6101, 7101, 8101, KAYARAD R & EX series, 011, 300, 130, 190, 2320, 205, 131, 146, 280, KAYARAD MAX series 1100, 2100, 2101, 2102, 2203, 2104, 3100, 3101, 3510, 3661 (Nippon Kayaku Co., Ltd.), beam set 700, 7 0, 720, 750, 502H, 504H, 505A-6, 510, 550B, 551B, 575, 261, 265, 267, 259, 255, 271, 243, 101, 102, 115, 207TS, 575CB, AQ-7, AQ-9, AQ-11, EM-90, EM-92 (manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd.), 0304TB, 0401TA, 0403KA, 0404EA, 0404TB, 0502TI0502TC, 102A, 103A, 103B, 104A, 1312MA, 1403EA, 1422TM, 1428TA, 1438MG, 1551MB, IBR-305, 1FC-507, 1SM-012, 1AN-202, 1ST-307, 1AP-201, 1PA-202, 1XV-003, 1KW-430, 1KW-501, 4 01TA, 4502MA, 4503MX, 4517MB, 4512MA, 4523TI, 4537MA, 4557MB, 6501MA, 6508MG, 6513MG, 6416MA, 6421MA, 6560MA, 6614MA, 717-1, 856-5, QT701-45, 6522MA, 6479MA, 6519MB, 6535MA, 724-65A, 824-65, 6540MA, 6RI-350, 6TH-419, 6HB-601, 6543MB, 6AZ-162, 6AZ-309, 6AZ-215, 6544MA, 6AT-203B, 6BF-203, 6AT-113, 6HY316, 6RL-505, 7408MA, 7501TE, 7511MA, 7505TC, 7529MA, MT408-13, MT408-15, MT40 8-42, 7CJ-601, 7PN-302, 7541MB, 7RZ-011, 7613MA, 8DL-100, 8AZ-103, 5YD-420, 9504MNS, Acryt WEM-202U, 030U, 321U, 306U, 162, WBR-183U 601U, 401U, 3DR-057, 829, 828 (manufactured by Taisei Kako Co., Ltd.).

前記硬化性材料の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、第二の液体の全量に対して、0.001質量%以上1質量%以下が好ましい。   The content of the curable material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.001% by mass or more and 1% by mass or less with respect to the total amount of the second liquid.

−その他の成分−
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、重合開始剤、着色剤、水溶性樹脂、水、低沸点アルコール、界面活性剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、分散剤などが挙げられる。
-Other ingredients-
The other components are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, a polymerization initiator, a colorant, a water-soluble resin, water, a low-boiling alcohol, a surfactant, a viscosity modifier, Adhesiveness imparting agents, antioxidants, anti-aging agents, crosslinking accelerators, ultraviolet absorbers, plasticizers, preservatives, dispersants and the like can be mentioned.

−−重合開始剤−−
前記重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤が挙げられる。
--Polymerization initiator--
Examples of the polymerization initiator include a thermal polymerization initiator and a photopolymerization initiator.

−−−熱重合開始剤−−−
前記熱重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アゾ系開始剤、過酸化物開始剤、過硫酸塩開始剤、レドックス(酸化還元)開始剤などが挙げられる。
--- Thermal polymerization initiator ---
The thermal polymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, an azo initiator, a peroxide initiator, a persulfate initiator, or a redox (oxidation reduction) initiator. Etc.

−−−光重合開始剤−−−
前記光重合開始剤としては、紫外線発光ダイオード(UV−LED)光の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることができる。
前記光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2、2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p’−ジクロロベンゾフェノン、p,p−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、メチルベンゾイルフォーメート、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--- Photopolymerization initiator ---
As said photoinitiator, the arbitrary substances which produce | generate a radical by irradiation of ultraviolet light emitting diode (UV-LED) light can be used.
Examples of the photopolymerization initiator include acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, p, p′-dichlorobenzophenone, p, p-bisdiethylaminobenzophenone, Michler's ketone , Benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-propyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzyl methyl ketal, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-hydroxy-2 -Methyl-1-phenyl-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) 2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, methylbenzoylfo Formate, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, and di -tert- butyl peroxide. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記重合開始剤の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、硬化性材料の全量に対して、0.01質量%以上3質量%以下が好ましい。   There is no restriction | limiting in particular in content of the said polymerization initiator, Although it can select suitably according to the objective, 0.01 mass% or more and 3 mass% or less are preferable with respect to the whole quantity of curable material.

なお、紫外線発光ダイオード(UV−LED)光を照射する際に、前記第二の液体の顔料によって、紫外線発光ダイオード(UV−LED)光が吸収又は隠蔽されることによる硬化速度の低下を防止する目的で、増感剤を使用することもできる。
前記増感剤としては、例えば、脂肪族アミン、芳香族基を有するアミン、ピペリジン等の環状アミン系化合物;o−トリルチオ尿素等の尿素系化合物;ナトリウムジエチルチオホスフェート、芳香族スルフィン酸の可溶性塩等のイオウ化合物;N,N’−ジ置換−p−アミノベンゾニトリル等のニトリル化合物;トリ−n−ブチルホスフィン、ナトリウムジエチルジチオホスフィード等のリン化合物;ミヒラーケトン、N−ニトロソヒドロキシルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物、テトラヒドロ−1,3−オキサジン化合物、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドとジアミンとの縮合物等の窒素化合物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
In addition, when irradiating ultraviolet light emitting diode (UV-LED) light, the second liquid pigment prevents the ultraviolet light emitting diode (UV-LED) light from being absorbed or concealed, thereby preventing a decrease in curing speed. For the purpose, a sensitizer can also be used.
Examples of the sensitizer include aliphatic amines, amines having aromatic groups, cyclic amine compounds such as piperidine; urea compounds such as o-tolylthiourea; sodium diethyl thiophosphate, soluble salts of aromatic sulfinic acid Sulfur compounds such as N, N′-disubstituted-p-aminobenzonitrile, etc .; phosphorus compounds such as tri-n-butylphosphine and sodium diethyldithiophosphide; Michler's ketone, N-nitrosohydroxylamine derivative, oxazolidine And nitrogen compounds such as compounds, tetrahydro-1,3-oxazine compounds, formaldehyde, condensates of acetaldehyde and diamines, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

−−着色剤−−
前記着色剤としては、前記第二の液体中に溶解又は安定に分散し、更に熱安定性に優れた染料及び顔料が適している。これらの中でも、溶解性染料(Solvent Dye)が好ましい。また、色の調整等の目的で2種類以上の着色剤を適時混合することが可能である。
--Colorant--
As the colorant, dyes and pigments that are dissolved or stably dispersed in the second liquid and further excellent in thermal stability are suitable. Among these, a soluble dye (Solvent Dye) is preferable. In addition, two or more kinds of colorants can be mixed in a timely manner for the purpose of color adjustment and the like.

−第二の液体の物性−
前記第二の液体の表面張力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、20mN/m以上45mN/m以下が好ましく、25mN/m以上34mN/m以下がより好ましい。
前記表面張力が、20mN/m以上45mN/m以下であると、立体造形の際に第二の液体の良好な吐出を行うことができる。
前記表面張力は、例えば、表面張力計(自動接触角計DM−701、協和界面科学株式会社製)などを用いて測定することができる。
前記第二の液体の粘度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、25℃で、3mPa・s以上20mPa・s以下が好ましく、6mPa・s以上12mPa・s以下がより好ましい。
前記粘度が、3mPa・s以上20mPa・s以下であると、立体造形の際に第二の液体の良好な吐出を行うことができる。
前記粘度は、例えば、回転粘度計(VISCOMATE VM−150III、東機産業株式会社製)などを用いて25℃の環境下で測定することができる。
-Physical properties of the second liquid-
There is no restriction | limiting in particular as surface tension of said 2nd liquid, Although it can select suitably according to the objective, For example, 20 mN / m or more and 45 mN / m or less are preferable, and 25 mN / m or more and 34 mN / m or less are preferable. More preferred.
When the surface tension is 20 mN / m or more and 45 mN / m or less, the second liquid can be favorably discharged during three-dimensional modeling.
The surface tension can be measured using, for example, a surface tension meter (automatic contact angle meter DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
The viscosity of the second liquid is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 3 mPa · s or more and 20 mPa · s or less at 25 ° C., and 6 mPa · s or more and 12 mPa · s or less. Is more preferable.
When the viscosity is 3 mPa · s or more and 20 mPa · s or less, the second liquid can be favorably discharged during the three-dimensional modeling.
The viscosity can be measured in a 25 ° C. environment using, for example, a rotational viscometer (VISCOMATE VM-150III, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).

<第四の工程及び第四の手段>
前記四の工程は、前記第一の工程及び前記第三の工程でそれぞれ形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる工程であり、第四の手段により実施できる。
前記第四の工程及び前記第四の手段は、前記第1の形態の立体造形物の製造方法及びその製造装置における前記第二の工程及び前記第二の手段と同様であるため、その説明を省略する。
前記第一の工程で形成された膜の硬化と、前記第四の工程で形成された膜の硬化とは、同時に行ってもよいし、別々に行ってもよい。
硬化後の膜は、水溶性有機ポリマーと、層状鉱物とが複合化して形成された三次元網目構造の中に、水及び該水に溶解する成分が包含されている、有機−無機複合ハイドロゲルであることが、支持体を造形後に除去する際に、支持体を乾燥収縮させるだけで自然剥離するために好適に用いられる。
前記有機−無機複合ハイドロゲルは、伸張性が向上し、破断なく一体で剥離されることができ、立体造形後の処理が格段に簡略化される。
<Fourth step and fourth means>
The fourth step is a step of curing the films formed in the first step and the third step with an ultraviolet light emitting diode, and can be performed by a fourth means.
Since the fourth step and the fourth means are the same as the second step and the second means in the manufacturing method and manufacturing apparatus of the three-dimensional structure according to the first embodiment, the description thereof is omitted. Omitted.
The curing of the film formed in the first step and the curing of the film formed in the fourth step may be performed simultaneously or separately.
The cured film is an organic-inorganic composite hydrogel in which water and a component dissolved in the water are included in a three-dimensional network structure formed by combining a water-soluble organic polymer and a layered mineral. When the support is removed after modeling, it is suitably used for natural peeling simply by drying and shrinking the support.
The organic-inorganic composite hydrogel has improved extensibility, can be peeled off without breaking, and the processing after three-dimensional modeling is greatly simplified.

<第六の工程及び第六の手段>
前記第六の工程は、前記第四の工程で硬化された膜を平滑化処理する工程であり、第六の手段により実施することができる。
前記第六の工程及び前記第六の手段は、前記第1の形態の立体造形物の製造方法及びその製造装置における前記第五の工程及び前記第五の手段と同様であるため、その説明を省略する。
<Sixth step and sixth means>
The sixth step is a step of smoothing the film cured in the fourth step, and can be performed by a sixth means.
Since the sixth step and the sixth means are the same as the fifth step and the fifth means in the manufacturing method and manufacturing apparatus of the three-dimensional structure of the first embodiment, the description thereof is omitted. Omitted.

<第七の工程及び第七の手段>
前記第七の工程は、前記ハイドロゲル前駆体から形成されたハイドロゲルからなる部分と、前記硬化性材料から形成されたポリマーからなる部分とを剥離する工程であり、第七の手段により実施することができる。
前記第七の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、各種剥離装置などが挙げられる。
<Seventh step and seventh means>
The seventh step is a step of peeling a portion made of the hydrogel formed from the hydrogel precursor and a portion made of the polymer formed of the curable material, and is performed by the seventh means. be able to.
There is no restriction | limiting in particular as said 7th means, According to the objective, it can select suitably, For example, various peeling apparatuses etc. are mentioned.

前記ハイドロゲルからなる部分のゴム硬度は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、6以上60以下が好ましく、8以上20以下がより好ましい。
前記ゴム硬度が6以上60以下であると、立体造形中に形崩れが生じることなく、また立体造形後の剥離を良好に行うことができる。
なお、前記ゴム硬度は、ISO7691(タイプA)に準拠した方法で測定することができ、例えば、デュロメータ(テクロック社製、GS−718N)などを用いて測定することができる。
前記ハイドロゲルからなる部分と、前記ポリマーからなる部分とは、乾燥収縮により剥離することができる。
前記乾燥収縮としては、例えば、50℃の雰囲気下に放置する方法、減圧する方法等の各種方法により行うことができる。
There is no restriction | limiting in particular in the rubber hardness of the part which consists of said hydrogel, Although it can select suitably according to the objective, 6 or more and 60 or less are preferable, and 8 or more and 20 or less are more preferable.
When the rubber hardness is 6 or more and 60 or less, the shape is not lost during the three-dimensional modeling, and the peeling after the three-dimensional modeling can be performed satisfactorily.
In addition, the said rubber hardness can be measured by the method based on ISO7691 (type A), for example, can be measured using a durometer (the TC-718N made from a teclock company) etc.
The portion made of the hydrogel and the portion made of the polymer can be separated by drying shrinkage.
The drying shrinkage can be performed by various methods such as a method of leaving in an atmosphere of 50 ° C. and a method of reducing the pressure.

<その他の工程及びその他の手段>
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、吐出安定化工程、造形体の清浄工程、造形体の研磨工程などが挙げられ、吐出安定化手段、造形体の清浄手段、造形体の研磨手段などにより、実施することができる。
<Other processes and other means>
The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a discharge stabilization step, a shaped body cleaning step, a shaped body polishing step, and the like, and a discharge stabilization means. It can be carried out by means for cleaning the shaped body, polishing means for the shaped body, and the like.

−吐出安定化工程及び吐出安定化手段−
液体を吐出する手段としてインクジェットヘッドを用いる場合には、非吐出時のノズルの乾燥が安定動作に対しては大きな課題になる。
このため、吐出安定化工程及び吐出安定化手段は、インクジェットヘッドから長時間連続吐出をしない場合には、少なくともヘッド先端を覆う形状の部材により、(1)吐出口を覆う(キャッピングする)ことにより、吐出口先端の乾燥を防ぐこと、(2)吐出口近傍の内部液体が乾燥により粘度が増大、
又は乾燥することにより形成された皮膜を、吸引作用により排出すること、(3)吐出口、又は吐出口及びその周辺を払拭することにより、吐出安定状態が長時間保持できる。
これらのことは、24時間以上の長時間連続吐出を必要とするような立体造形物を造形する工程、特に軟質材料を造形する際に水等の低沸点溶媒を含む液体を使用する場合に極めて重要である。
−Discharge stabilization process and discharge stabilization means−
When an inkjet head is used as a means for ejecting liquid, drying of the nozzles during non-ejection becomes a major issue for stable operation.
For this reason, the discharge stabilization step and the discharge stabilization means are (1) by covering (capping) the discharge port with a member having a shape covering at least the tip of the head when the inkjet head does not continuously discharge for a long time. , Preventing drying of the discharge port tip, (2) the viscosity of the internal liquid near the discharge port is increased by drying,
Alternatively, the discharge formed state can be maintained for a long time by discharging the film formed by drying by suction, and (3) wiping the discharge port or the discharge port and its periphery.
These are extremely difficult when using a liquid containing a low-boiling solvent such as water when modeling a three-dimensional model that requires continuous discharge for 24 hours or longer, especially when modeling a soft material. is important.

−−キャッピング工程−−
前記キャッピング工程は、吐出動作終了後に、吸引指示があると、インクジェットヘッドはキャップ部へ移動し、キャップに当接する。キャップ当接完了後にポンプが吸引動作を開始し、吐出不良の部分を含め全ての吐出口より液体を排出する。吸引動作完了後、インクジェットヘッドは払拭部材に沿うように移動し、キャッピング工程が完了する。
--Capping process--
In the capping step, when a suction instruction is issued after the discharge operation is completed, the inkjet head moves to the cap portion and comes into contact with the cap. After completion of the cap contact, the pump starts a suction operation, and discharges liquid from all the discharge ports including the defective discharge portion. After completion of the suction operation, the inkjet head moves along the wiping member, and the capping process is completed.

−−吐出不良回復工程−−
前記吐出不良回復工程は、その後吐出動作を再開するために吐出位置にインクジェットヘッドを移動する。吐出を終了し、造形を終える場合には、再びキャップ当接位置に移動し、吐出不良回復工程が完了する。
大きな立体造形物を製造する場合には、長期間連続吐出をする必要があるため、吐出不良回復工程は定期的に実施されることが好ましい。
吐出不良回復のタイミングは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選定することができるが、吐出不良の回復性の観点から、2時間以内の連続動作毎に、定期的に実施することが好ましい。
--- Discharge failure recovery process--
In the ejection failure recovery step, the inkjet head is then moved to the ejection position in order to resume the ejection operation. When the ejection is finished and the modeling is finished, the nozzle moves again to the cap contact position, and the ejection failure recovery process is completed.
When manufacturing a large three-dimensional object, it is necessary to perform continuous discharge for a long period of time, and therefore it is preferable that the discharge failure recovery step is periodically performed.
There is no particular limitation on the timing of ejection failure recovery, and it can be appropriately selected according to the purpose. However, from the viewpoint of ejection failure recovery, it is preferable to perform it periodically every continuous operation within 2 hours. .

前記第2の形態の立体造形物の製造方法においては、前記各工程を複数回繰り返すものである。前記繰り返し回数としては、作製する立体造形物の大きさ、形状、構造などに応じて異なり一概には規定できないが、1層あたりの厚みが10μm〜50μmの範囲であれば、精度よく、剥離することもなく造形することが可能であるため、作製する立体造形物の高さ分だけ繰り返して積層することが必要である。   In the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the second aspect, the above steps are repeated a plurality of times. The number of repetitions varies depending on the size, shape, structure, etc. of the three-dimensional structure to be produced, and cannot be specified unconditionally. However, if the thickness per layer is in the range of 10 μm to 50 μm, the separation is performed with high accuracy. Since it is possible to form without any problem, it is necessary to repeat the stacking for the height of the three-dimensional structure to be manufactured.

前記第2の形態の立体造形物の製造方法においては、ハイドロゲル前駆体から形成されるハイドロゲルの軟質な造形体を製作する場合には、軟質な造形体を形成する液体として、水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を用い、支持体を形成する液体として、硬化性材料を少なくとも含有する第二の液体を用いる。
逆に、硬質な造形体を製作したい場合には、立体造形物を形成する液体として、硬化性材料を少なくとも含有する第二の液体を用い、支持体を形成する液体として、水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を用いる。
したがって、前記第2の形態の立体造形物の製造方法においては、所望の造形体の硬さによって、適用する液体を変更するだけで作り分けが可能である。また、いずれの場合にも、支持体と造形体の硬度の差異により非常に容易に剥離することが可能となる。
また、前記第一の工程と前記第三の工程とは、どちらを先に行っても構わないか、前記第三の工程を先に行う方が先に支持体を形成できる点から好ましい。
In the manufacturing method of the three-dimensional modeled object of the second form, when producing a soft modeled body of a hydrogel formed from a hydrogel precursor, as a liquid that forms a soft modeled body, water, and A first liquid containing at least a hydrogel precursor is used, and a second liquid containing at least a curable material is used as the liquid forming the support.
On the contrary, when it is desired to manufacture a hard modeled body, a second liquid containing at least a curable material is used as the liquid for forming the three-dimensional modeled object, and water and hydrogel are used as the liquid for forming the support. A first liquid containing at least a precursor is used.
Therefore, in the manufacturing method of the three-dimensional molded item of the said 2nd form, it can be made separately only by changing the liquid to apply with the hardness of the desired molded object. Moreover, in any case, it becomes possible to peel off very easily due to the difference in hardness between the support and the shaped body.
Further, which of the first step and the third step may be performed first, it is preferable that the third step is performed first because the support can be formed first.

以上説明したように、本発明の立体造形物の製造方法においては、インクジェット法、ディスペンサー法などの細孔より液体を吐出することにより、1層ずつの像を形成できるように塗布され、硬化する前の第一の液体と第二の液体とが、接する部分が明瞭に分離され、混和しない非相溶状態にある。
従来の造形方法においては、第一の液体と第二の液体の接触部分が相溶し、光硬化時に境界が不鮮明になる。その結果、造形体の表面に微小な凹凸が残留するが、本発明の立体造形物の製造方法においては、第一の液体と第二の液体が非相溶状態であることにより、光硬化後の境界が鮮明になる。更に、得られた造形体と支持体との硬度の差により、剥離性が向上する。これにより、造形体の表面平滑性が向上し、立体造形後の研磨工程を省略又は大幅に軽減することが可能となる。
As described above, in the method for producing a three-dimensional structure according to the present invention, the liquid is ejected from the pores such as the ink jet method and the dispenser method, and applied and cured so that an image of each layer can be formed. The previous first liquid and the second liquid are in an incompatible state where the contact portions are clearly separated and are immiscible.
In the conventional modeling method, the contact portion between the first liquid and the second liquid is compatible, and the boundary becomes unclear during photocuring. As a result, fine irregularities remain on the surface of the modeled body. However, in the method of manufacturing a three-dimensional modeled object of the present invention, the first liquid and the second liquid are incompatible with each other, and thus after photocuring. The boundary of becomes clear. Furthermore, peelability is improved by the difference in hardness between the obtained shaped body and the support. Thereby, the surface smoothness of a modeling body improves and it becomes possible to abbreviate | omit or reduce significantly the grinding | polishing process after three-dimensional modeling.

以下、本発明の立体造形物の製造方法及び立体造形物の製造装置の具体的な実施形態について説明する。
第一の液体として軟質成形体用液体材料を用い、第二の液体として硬質成形体用液体材料を用い、軟質ハイドロゲルの造形物を得た。
上述のとおり、軟質な立体造形物を得るためには、造形体部分には軟質成形体用液体材料を配置し、支持体部分には、硬質成形体用液体材料を配置する。硬質な立体造形物を得るためには、逆に造形体部分には硬質成形体用液体材料を配置し、支持体部分に軟質成形体用液体材料を配置する。
前記液体を付与する方法としては、インクジェット法又はディスペンサー法でも、液滴が適切な精度で目的の場所に塗布できる方式であれば適用することが可能である。実施の形態はいずれの場合もほぼ同様であるため、以下では液体の付与方法としてインクジェット法を用いた形態を主体に説明する。
Hereinafter, specific embodiment of the manufacturing method of the three-dimensional molded item of this invention and the manufacturing apparatus of a three-dimensional molded item is described.
A liquid material for a soft molded body was used as the first liquid, and a liquid material for a hard molded body was used as the second liquid to obtain a modeled product of a soft hydrogel.
As described above, in order to obtain a soft three-dimensional modeled object, the liquid material for the soft molded body is disposed in the molded body portion, and the liquid material for the hard molded body is disposed in the support body portion. In order to obtain a hard three-dimensional modeled object, conversely, a liquid material for a hard molded body is disposed in the molded body portion, and a liquid material for a soft molded body is disposed in the support body portion.
As a method for applying the liquid, an inkjet method or a dispenser method can be applied as long as the droplets can be applied to a target place with appropriate accuracy. Since the embodiments are almost the same in any case, the following description will mainly focus on an embodiment using an ink jet method as a method for applying a liquid.

まず、三次元CADで設計された三次元形状あるいは三次元スキャナやディジタイザで取り込んだ三次元形状のサーフェイスデータあるいはソリッドデータを、STLフォーマットに変換して立体造形物の製造装置に入力する。   First, a three-dimensional shape designed by three-dimensional CAD, or three-dimensional surface data or solid data captured by a three-dimensional scanner or digitizer is converted into an STL format and input to a three-dimensional structure manufacturing apparatus.

この入力されたデータに基づいて、造形しようとする三次元形状の造形方向を決める。造形方向は特に制約ないが、通常はZ方向(高さ方向)が最も低くなる方向を選ぶ。   Based on this input data, the modeling direction of the three-dimensional shape to be modeled is determined. The modeling direction is not particularly limited, but usually the direction in which the Z direction (height direction) is the lowest is selected.

造形方向を確定したら、その三次元形状のX−Y面、X−Z面、Y−Z面への投影面積を求める。得られたブロック形状に補強のため、X−Y面の上面を除いて、その他の各面を適当量外側に移動させる。移動させる量については、特に制限はなく、形状や大きさや使用液体材料で異なるが、およそ1mm〜10mm程度である。これで造形しようとする形状を閉じ込めた(上面は開放されている)ブロック形状が特定される。   When the modeling direction is determined, the projection area of the three-dimensional shape on the XY plane, XZ plane, and YZ plane is obtained. In order to reinforce the obtained block shape, the other surfaces are moved outward by an appropriate amount except for the upper surface of the XY plane. There is no restriction | limiting in particular about the quantity to move, Although it changes with shapes, magnitude | sizes, and liquid materials to be used, it is about 1 mm-about 10 mm. With this, the block shape in which the shape to be shaped is confined (the upper surface is opened) is specified.

このブロック形状を一層の厚みでZ方向に輪切り(スライス)にする。前記一層の厚みは使用する材料により異なり一概には規定できないが、10μm以上50μm以下が好ましい。
造形しようとする立体造形物が1個の場合はこのブロック形状がZステージ(一層造形毎に一層分ずつ下降する造形物を載せるテーブル)の真中に来るように配置される。また、複数個同時に造形する場合はブロック形状がZステージに配置されるが、ブロック形状を積み重ねることも可能である。これらブロック形状化や輪切りデータ(スライスデータ:等高線データ)やZステージへの配置は、使用する液体材料を指定すれば自動的に作成することも可能である。
This block shape is cut into slices (slices) in the Z direction with a single layer thickness. The thickness of the one layer varies depending on the material used and cannot be defined unconditionally, but is preferably 10 μm or more and 50 μm or less.
When there is one three-dimensional model to be modeled, this block shape is arranged so as to be in the middle of the Z stage (a table on which a model that descends one layer at a time for each model). In addition, when a plurality of models are formed simultaneously, the block shape is arranged on the Z stage, but the block shapes can be stacked. These block shaping, circular cut data (slice data: contour data), and arrangement on the Z stage can be automatically created by designating the liquid material to be used.

次に、造形工程となる。輪切りデータの最外郭の輪郭線を基準に、内外判定(輪郭線上の位置に、軟質成形体用液体材料及び硬質成形体用液体材料のいずれかを噴射するかを判定すること)で、軟質成形体用液体材料を噴射する位置と硬質成形体用液体材料を噴射する位置が制御される。   Next, it becomes a modeling process. Soft molding based on the contour of the outermost contour of the loop cutting data, by determining whether it is inside or outside (determining whether liquid material for soft molding or liquid material for hard molding is injected at a position on the contour) The position for injecting the body liquid material and the position for injecting the rigid molded body liquid material are controlled.

噴射の順序としては、支持体層を形成する硬質成形体用液体材料を噴射してから、造形体層を形成する軟質成形体用液体材料を噴射させる。   As the order of injection, the liquid material for the hard molded body forming the support layer is sprayed, and then the liquid material for the soft molded body forming the shaped body layer is sprayed.

このような順序で噴射させると、先に支持体で溝や堰などの溜部ができて、その中に軟質成形体用液体材料を噴射することになり、軟質成形体用液体材料として常温で液体の材料を使っても「たれ」の心配がなく、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等を幅広く用いることができる。   When sprayed in this order, a reservoir such as a groove or a weir is first formed in the support, and the liquid material for the soft molded body is injected into the reservoir, and the liquid material for the soft molded body is injected at room temperature. Even if a liquid material is used, there is no fear of dripping, and a wide range of photo-curing resins, thermosetting resins, and the like can be used.

また、造形時間をより短縮させるには、一体化したインクジェットヘッドの往路及び復路のそれぞれで軟質成形体用液体材料及び硬質成形体用液体材料を噴射して積層する方法が好ましい。   In order to further shorten the modeling time, a method of laminating the liquid material for the soft molded body and the liquid material for the hard molded body in each of the forward path and the return path of the integrated inkjet head is preferable.

更に、軟質成形体用液体材料を噴射するインクジェットヘッドに紫外線発光ダイオード(UV−LED)光照射機を隣接させることにより、高速造形が可能である。
また、立体造形した層を平滑化するために、硬化処理を行った直後に、平滑化処理を行う。
前記平滑化処理は、例えば、ローラー、ブレード等の平滑化部材を用い、硬化膜の表面を平滑化するものである。これにより、層ごとの精度が向上し、立体造形物全体を精密に作製することができる。
この際、積層時間を短縮するため、また層の平滑性を向上させるために、前記平滑化部材をUV−LED光照射機に隣接して配置することが好ましい。
Furthermore, high-speed modeling is possible by placing an ultraviolet light emitting diode (UV-LED) light irradiator adjacent to an inkjet head that ejects a liquid material for a soft molded body.
Moreover, in order to smooth the three-dimensionally modeled layer, the smoothing process is performed immediately after performing the curing process.
In the smoothing process, for example, a smoothing member such as a roller or a blade is used to smooth the surface of the cured film. Thereby, the precision for every layer improves and the whole three-dimensional molded item can be produced precisely.
At this time, in order to shorten the lamination time and to improve the smoothness of the layer, the smoothing member is preferably disposed adjacent to the UV-LED light irradiator.

図2は、本発明の立体造形物の製造装置を用いた本発明の立体造形物の製造方法における造形体製造工程の一例を示す概略図である。
立体造形物の製造装置10は、インクジェットヘッドを配列したヘッドユニットを用いて、造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11から軟質成形体用液体材料を、支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、13から硬質成形体用液体材料を噴射し、隣接した紫外線発光ダイオード(UV−LED)光照射機14、15で軟質成形体用液体材料を硬化しながら積層する。
即ち、硬質成形体用液体材料をインクジェットヘッド(支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、13)から噴射し固化させて溜部を有する第1の支持体層を形成し、その第1の支持体層の溜部に軟質成形体用液体材料をインクジェットヘッド(造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11)から噴射し、その軟質成形体用液体材料にUV−LED光を照射して硬化させ、第1の造形体層を形成する。
次いで、前記第1の支持体層の上に溶融した硬質成形体用液体材料を噴射し固化させて溜部を有する第2の支持体層を積層し、その第2の支持体層の溜部に軟質成形体用液体材料を噴射し、その軟質成形体用液体材料にUV−LED光を照射して第1の造形体層の上に第2の造形体層を積層し、三次元立体造形物19を製作する。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a molded body manufacturing process in the method for manufacturing a three-dimensional object according to the present invention using the manufacturing apparatus for a three-dimensional object according to the present invention.
The three-dimensional structure manufacturing apparatus 10 uses the head unit in which the inkjet heads are arranged, the liquid material for the soft molded body from the liquid material ejection head unit 11 for the shaped body, and the liquid material ejection head units 12 and 13 for the support. The liquid material for hard molded bodies is ejected and laminated while curing the liquid material for soft molded bodies with the adjacent ultraviolet light emitting diode (UV-LED) light irradiators 14 and 15.
That is, the liquid material for the hard molded body is ejected from the ink jet head (the liquid material ejecting head units 12 and 13 for the support body) and solidified to form the first support layer having the reservoir, and the first support body. The liquid material for the soft molded body is ejected from the inkjet head (the liquid material ejecting head unit 11 for the molded body) to the reservoir of the layer, and the soft material for liquid material is irradiated with UV-LED light to be cured. Forming a model body layer.
Next, a molten liquid material for a hard molded body is sprayed and solidified on the first support layer to laminate a second support layer having a reservoir, and the reservoir of the second support layer A liquid material for a soft molded body is sprayed onto the liquid material, and the liquid material for the soft molded body is irradiated with UV-LED light, and a second modeling body layer is laminated on the first modeling body layer, and three-dimensional three-dimensional modeling is performed. An object 19 is produced.

マルチヘッドユニットが矢印A方向に移動する時は、基本的に支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11、UV−LED光照射機15を用いて、支持体18及び造形体19を造形体支持基板16上に形成する。なお、支持体用液体材料噴射ヘッドユニット13、及びUV−LED光照射機14を補助的に用いてもよい。   When the multi-head unit moves in the direction of the arrow A, the support 18 is basically formed by using the support liquid material ejection head unit 12, the shaped body liquid material ejection head unit 11, and the UV-LED light irradiator 15. Then, the model body 19 is formed on the model body support substrate 16. The support liquid material ejecting head unit 13 and the UV-LED light irradiator 14 may be used supplementarily.

また、マルチヘッドユニットが矢印B方向に移動する時は、基本的に支持体用液体材料噴射ヘッドユニット13、造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11、UV−LED光照射機14を用いて、支持体18、造形体19を造形体支持基板16上に形成する。なお、支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、及びUV−LED光照射機15を補助的に用いてもよい。   When the multi-head unit moves in the direction of arrow B, it is basically supported using the liquid material ejecting head unit 13 for supporting body, the liquid material ejecting head unit 11 for modeling body, and the UV-LED light irradiator 14. The body 18 and the modeling body 19 are formed on the modeling body support substrate 16. The support liquid material jet head unit 12 and the UV-LED light irradiator 15 may be used supplementarily.

更に、液体材料噴射ヘッドユニット11、12、13及びUV−LED光照射機14、15と、造形体19及び支持体18とのギャップを一定に保つため、積層回数に合わせて、ステージ17を下げながら積層する。   Furthermore, in order to keep the gap between the liquid material ejection head units 11, 12, 13 and the UV-LED light irradiators 14, 15, the shaped body 19, and the support body 18, the stage 17 is lowered according to the number of laminations. Laminate while.

図3は、本発明の立体造形物の製造装置を用いた本発明の立体造形物の製造方法における立体造形物製造工程の他の一例を示す概略図である。基本的な工程は図2と同じであるが、UV−LED光照射機14、15を造形体用液体材料噴射ヘッド11と支持体用液体材料噴射ヘッド12、13との間に配置している点が異なる。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating another example of the three-dimensional structure manufacturing process in the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present invention using the three-dimensional structure manufacturing apparatus according to the present invention. The basic process is the same as that in FIG. 2, but the UV-LED light irradiators 14 and 15 are arranged between the liquid material ejecting head 11 for forming body and the liquid material ejecting heads 12 and 13 for support. The point is different.

図4は、平滑化部材を備えた立体造形物の製造装置を用いた本発明の立体造形物の製造方法における造形物製造工程の他の一例を示す概略図である。
図4におけるUV−LED光照射機14、15の両端に、硬化後の膜表面を平滑化させることのできる平滑化部材20、21を配置してなる。この平滑化部材としては、ローラー形状やブレード形状のものが使用される。
マルチヘッドユニットが矢印A方向に移動する時は、基本的に支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11、UV−LED光照射機14を用いて、支持体18、及び造形体19を造形体支持基板16上に形成する。同時に平滑化部材20で、支持体18、及び造形体19を平滑化する。なお、支持体用液体材料噴射ヘッドユニット13、及びUV−LED光照射機15を補助的に用いてもよい。
また、マルチヘッドユニットが矢印B方向に移動する時は、基本的に支持体用液体材料噴射ヘッドユニット13、造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11、UV−LED光照射機14を用いて、支持体18、及び造形体19を造形体支持基板16上に形成する。同時に平滑化部材20で、支持体18、及び造形体19を平滑化する。支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、及びUV−LED光照射機15を補助的に用いてもよい。
FIG. 4 is a schematic view showing another example of a three-dimensional object manufacturing process in the three-dimensional object manufacturing method of the present invention using the three-dimensional object manufacturing apparatus provided with the smoothing member.
Smoothing members 20 and 21 capable of smoothing the cured film surfaces are disposed at both ends of the UV-LED light irradiators 14 and 15 in FIG. As the smoothing member, a roller shape or a blade shape is used.
When the multi-head unit moves in the direction of arrow A, the support 18 is basically formed by using the support liquid material jet head unit 12, the shaped body liquid material jet head unit 11, and the UV-LED light irradiator 14. And the modeling body 19 are formed on the modeling body support substrate 16. At the same time, the support 18 and the model 19 are smoothed by the smoothing member 20. The support liquid material ejection head unit 13 and the UV-LED light irradiator 15 may be used supplementarily.
When the multi-head unit moves in the direction of arrow B, it is basically supported using the liquid material ejecting head unit 13 for supporting body, the liquid material ejecting head unit 11 for modeling body, and the UV-LED light irradiator 14. The body 18 and the model body 19 are formed on the model body support substrate 16. At the same time, the support 18 and the model 19 are smoothed by the smoothing member 20. The support liquid material ejecting head unit 12 and the UV-LED light irradiator 15 may be used supplementarily.

また、立体造形物装置10としては、液体回収機構、リサイクル機構などを付加することも可能である。ノズル面に付着した液体材料を除去するブレードや不吐出ノズルの検出機構を具備していてもよい。更に、立体造形時の立体造形物の製造装置内の環境温度を制御することも好ましい。   In addition, as the three-dimensional structure device 10, a liquid recovery mechanism, a recycling mechanism, and the like can be added. A blade for removing the liquid material adhering to the nozzle surface and a non-ejection nozzle detection mechanism may be provided. Furthermore, it is also preferable to control the environmental temperature in the manufacturing apparatus of the three-dimensional molded item at the time of three-dimensional modeling.

<立体造形用液体セット>
本発明で用いられる立体造形用液体セットは、前記第一の液体と、前記第二の液体とを含んでなり、更に必要に応じてその他の成分等を含んでなる。
前記立体造形用液体セットは、各種立体造形物の製造に好適に用いることができ、特に臓器モデル等に代表される複雑かつ精細な立体造形物の製造に好適に用いることができる。
<Solid modeling liquid set>
The three-dimensional modeling liquid set used in the present invention includes the first liquid and the second liquid, and further includes other components as necessary.
The liquid set for three-dimensional modeling can be suitably used for manufacturing various three-dimensional models, and can be particularly preferably used for manufacturing complicated and fine three-dimensional models represented by organ models and the like.

<立体造形物>
本発明で用いられる立体造形物は、ハイドロゲル前駆体から形成されたハイドロゲルからなり、前記ハイドロゲルのゴム硬度が6以上60以下である。前記ゴム硬度が6以上60以下であると、臓器モデルに必要とされる弾性及び強度が得られる。
前記ゴム硬度は、例えば、ISO7691(タイプA)に準拠した方法で測定することができる。
<3D objects>
The three-dimensional structure used in the present invention is composed of a hydrogel formed from a hydrogel precursor, and the rubber hardness of the hydrogel is 6 or more and 60 or less. When the rubber hardness is 6 or more and 60 or less, elasticity and strength required for the organ model can be obtained.
The rubber hardness can be measured, for example, by a method based on ISO7691 (type A).

前記ハイドロゲルは、水溶性有機ポリマーと、層状鉱物の単一層分散体とが複合化して形成された三次元網目構造中に水が包含されているハイドロゲルであることが好ましい。
前記水溶性有機ポリマーとしては、例えば、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有する有機ポリマーが挙げられる。
前記水溶性有機ポリマーは、水系のゲルの強度を保つために有利な構成成分である。
前記有機ポリマーは、水溶性を示す限りにおいて、ホモポリマー(単独重合体)であってもよいし、ヘテロポリマー(共重合体)であってもよく、また、変性されていてもよいし、公知の官能基が導入されていてもよく、また塩の形態であってもよいが、ホモポリマーが好ましい。
前記水溶性有機ポリマーの水溶性とは、例えば、30℃の水100gに前記有機ポリマーを1g混合して撹拌したとき、その90質量%以上が溶解するものを意味する。
前記立体造形物は、臓器モデルとして用いられることが好ましい。前記臓器モデルは、臓器の触感及び切れ味が所望の臓器に極めて近く、更に手術用メスでの切開が可能であるため、手技練習用臓器モデルとして特に好適である。
The hydrogel is preferably a hydrogel in which water is contained in a three-dimensional network structure formed by combining a water-soluble organic polymer and a single layer dispersion of a layered mineral.
Examples of the water-soluble organic polymer include organic polymers having an amide group, amino group, hydroxyl group, tetramethylammonium group, silanol group, epoxy group, and the like.
The water-soluble organic polymer is an advantageous component for maintaining the strength of the aqueous gel.
The organic polymer may be a homopolymer (homopolymer), a heteropolymer (copolymer), or may be modified as long as it exhibits water solubility. These functional groups may be introduced, and may be in the form of a salt, but a homopolymer is preferred.
The water solubility of the water-soluble organic polymer means that, for example, when 1 g of the organic polymer is mixed with 100 g of water at 30 ° C. and stirred, 90% by mass or more thereof is dissolved.
The three-dimensional model is preferably used as an organ model. The organ model is particularly suitable as an organ model for practicing a technique because the tactile sensation and sharpness of the organ are very close to the desired organ and can be opened with a scalpel.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
第一の液体としての軟質成形体用液体材料と、第二の液体としての硬質成形体用液体材料とを1層ずつ積層する立体造形についての具体的な実施例について以下に説明する。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
Specific examples of the three-dimensional modeling in which the liquid material for the soft molded body as the first liquid and the liquid material for the hard molded body as the second liquid are laminated one layer at a time will be described below.

(実施例1)
<第二の液体(硬質成形体用液体材料)の調製>
硬化性材料としてウレタンアクリレート(三菱レイヨン株式会社製、商品名:ダイヤビームUK6038)10質量部、硬化性材料としてネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート(日本化薬株式会社製、商品名:KAYARAD MANDA)90質量部、光重合開始剤(BASF社製、商品名:イルガキュア184)3質量部、及び着色剤として青顔料(東洋インキ株式会社製、商品名:Lionol Blue 7400G)2質量部の合計300gを、ホモジナイザー(日立工機株式会社製、HG30)を用いて、回転数2,000rpmで均質な混合物が得られるまで分散した。続いて、ろ過を行い、不純物等を除去し、最後に真空脱気を10分間実施し、均質な硬質成形体用液体材料を得た。
得られた硬質成形体用液体材料について、以下のようにして、表面張力及び粘度を測定した。表面張力は27.1mN/m、粘度は25℃で10.1mPa・sであった。
Example 1
<Preparation of second liquid (liquid material for rigid molded body)>
10 parts by mass of urethane acrylate (Made by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., trade name: Diabeam UK6038) as a curable material, and neopentyl glycol hydroxypivalate ester di (meth) acrylate (made by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: 90 parts by mass of KAYARAD MANDA), 3 parts by mass of a photopolymerization initiator (manufactured by BASF, trade name: Irgacure 184), and 2 parts by mass of a blue pigment (manufactured by Toyo Ink Co., Ltd., trade name: Lionol Blue 7400G) as a colorant A total of 300 g was dispersed using a homogenizer (manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd., HG30) at a rotational speed of 2,000 rpm until a homogeneous mixture was obtained. Subsequently, filtration was performed to remove impurities and the like, and finally vacuum deaeration was performed for 10 minutes to obtain a uniform liquid material for a hard molded body.
About the obtained liquid material for hard molded bodies, the surface tension and the viscosity were measured as follows. The surface tension was 27.1 mN / m and the viscosity was 10.1 mPa · s at 25 ° C.

[表面張力の測定]
得られた硬質成形体用液体材料について、表面張力計(自動接触角計DM−701、協和界面科学株式会社製)を用いて、懸滴法により表面張力を測定した。
[Measurement of surface tension]
About the obtained liquid material for hard molded bodies, surface tension was measured by a hanging drop method using a surface tension meter (automatic contact angle meter DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).

[粘度の測定]
得られた硬質成形体用液体材料について、回転粘度計(VISCOMATE VM−150III、東機産業株式会社製)で25.0℃の環境で測定した。
[Measurement of viscosity]
About the obtained liquid material for hard molded objects, it measured in the environment of 25.0 degreeC with the rotational viscometer (VISCOMATE VM-150III, the Toki Sangyo Co., Ltd. make).

<第一の液体(軟質成形体用液体材料)の調製>
減圧脱気を10分間実施したイオン交換水を純水として用いた。
<Preparation of first liquid (liquid material for soft molded body)>
Ion-exchanged water subjected to vacuum degassing for 10 minutes was used as pure water.

−開始剤液の調製−
(A)開始剤液1として、メタノール98質量部に対して光重合開始剤(イルガキュア184、BASF社製)を2質量部の割合で溶解させ、溶液として準備した。
-Preparation of initiator solution-
(A) As initiator solution 1, a photopolymerization initiator (Irgacure 184, manufactured by BASF) was dissolved at a ratio of 2 parts by mass with respect to 98 parts by mass of methanol, and prepared as a solution.

(B)開始剤液2として、純水98質量部に対してペルオキソ二硫酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)を2質量部の割合で溶解させ、水溶液として準備した。 (B) As initiator solution 2, sodium peroxodisulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved at a ratio of 2 parts by mass with respect to 98 parts by mass of pure water to prepare an aqueous solution.

−軟質成形体用液体材料の調製−
まず、純水195質量部を攪拌させながら、水膨潤性層状粘土鉱物として[Mg5.34Li0.66Si20(OH)]Na 0.66の組成を有する合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)8質量部を少しずつ添加し、攪拌して分散液を作製した。
次に、得られた分散液に、重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したN,N−ジメチルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)を20質量部添加した。更に、界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)を0.2質量部添加して混合した。
次に、氷浴で冷却しながら、前記(A)開始剤液1を0.5質量部添加し、前記(B)開始剤液2を5質量部添加し攪拌混合の後減圧脱気を10分間実施した。続いて、ろ過を行い、不純物等を除去し、均質な軟質成形体用液体材料を得た。
得られた軟質成形体用液体材料について、前記硬質成形体用液体材料と同様にして測定した表面張力は34.4mN/mであり、前記硬質成形体用液体材料と同様にして測定した粘度は25.0℃で10.1mPa・sであった。
-Preparation of liquid material for flexible molded body-
First, a synthetic hectorite having a composition of [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4 ] Na 0.66 as a water-swellable layered clay mineral while stirring 195 parts by mass of pure water ( 8 parts by mass of Laponite XLG (manufactured by Rockwood) was added little by little and stirred to prepare a dispersion.
Next, 20 parts by mass of N, N-dimethylacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which was passed through an activated alumina column and removed the polymerization inhibitor, was added as a polymerizable monomer to the obtained dispersion. Further, 0.2 part by mass of sodium dodecyl sulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as a surfactant and mixed.
Next, while cooling in an ice bath, 0.5 part by mass of the (A) initiator liquid 1 is added, 5 parts by mass of the (B) initiator liquid 2 is added, and after stirring and mixing, degassing under reduced pressure is performed 10 times. Conducted for a minute. Subsequently, filtration was performed to remove impurities and the like to obtain a uniform liquid material for a flexible molded body.
About the obtained liquid material for flexible molded bodies, the surface tension measured in the same manner as the liquid material for hard molded bodies was 34.4 mN / m, and the viscosity measured in the same manner as the liquid material for hard molded bodies was It was 10.1 mPa · s at 25.0 ° C.

<立体造形>
前記硬質成形体用液体材料及び前記軟質成形体用液体材料を、図2に示す立体造形物の製造装置10のインクジェットヘッド(リコーインダストリー株式会社製、GEN4)に通じる2つのタンクに充填し、前記インクジェットヘッドから前記硬質成形体用液体材料及び前記軟質成形体用液体材料をそれぞれ噴射させ、膜を成膜した。なお、前記硬質成形体用液体材料と前記軟質成形体用液体材料とは異なる位置に噴射されていた。
次に、前記膜に、UV−LED(Integration社製、SubZero-LED、波長:365nm)光照射機で350mJ/cmの光量を照射して、前記硬質成形体用液体材料及び前記軟質成形体用液体材料を硬化させながら、立体造形物としての造形体及び支持体の形成を行った。
<3D modeling>
Fill the two tanks leading to the inkjet head (GEN4, manufactured by Ricoh Industry Co., Ltd.) of the three-dimensional structure manufacturing apparatus 10 shown in FIG. 2 with the liquid material for the hard molded body and the liquid material for the soft molded body, The liquid material for a hard molded body and the liquid material for a soft molded body were respectively ejected from an inkjet head to form a film. In addition, the liquid material for hard molded bodies and the liquid material for soft molded bodies were sprayed at different positions.
Next, the film is irradiated with a light amount of 350 mJ / cm 2 with a UV-LED (Integration, SubZero-LED, wavelength: 365 nm) light irradiator, so that the liquid material for the hard molded body and the soft molded body are irradiated. While the liquid material for use was cured, a modeled body and a support were formed as a three-dimensional modeled object.

次に、得られた立体造形物について、以下のようにして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。   Next, about the obtained three-dimensional molded item, various characteristics were evaluated as follows. The results are shown in Table 3.

<立体造形物の成型性>
図5に示すように階段状の造形体30と、これを覆う支持体31、32を、図2に示す立体造形物の製造装置を用いて立体造形した。このときの立体造形物の成型性について、下記基準に基づき、評価した。
[評価基準]
○:狙いの造形が可能であった(良好)
×:狙いの造形ができなかった(不良)
<Moldability of 3D objects>
As shown in FIG. 5, the stepped shaped body 30 and the supports 31 and 32 covering the stepped shaped body 30 were three-dimensionally shaped using the three-dimensionally shaped manufacturing apparatus shown in FIG. 2. The moldability of the three-dimensional structure at this time was evaluated based on the following criteria.
[Evaluation criteria]
○: Target modeling was possible (good)
×: The target modeling was not possible (defect)

<造形体の「水平方向の誤差」及び「垂直方向の誤差」の測定>
得られた造形体30の「水平方向の誤差」及び「垂直方向の誤差」について、図7に示すように、造形体30における水平方向及び垂直方向の寸法をノギスによりそれぞれ10箇所測定し、この10箇所のバラツキを以下のようにして求め、下記基準で評価した。
−10箇所のバラツキ−
図7に示す造形体30における水平方向及び垂直方向の長さをノギスで10箇所測定し、得られた10箇所の測定値と、造形のための入力信号(水平方向の目標長さ又は垂直方向の目標長さ)との誤差の最大値及び最小値を求めた。得られた誤差の最大値及び最小値のうち絶対値の大きい方を選択し、選択された誤差の絶対値を前記入力信号(水平方向の目標長さ又は垂直方向の目標長さ)で除して100倍した比率(%)を求め、10箇所のバラツキとした。
[評価基準]
◎:10箇所のバラツキが2%未満である(良好)
○:10箇所のバラツキが2%以上5%未満である(普通)
×:10箇所のバラツキが5%以上である(不良)
<Measurement of “horizontal error” and “vertical error” of the model>
Regarding the “horizontal error” and “vertical error” of the shaped body 30, as shown in FIG. 7, the horizontal and vertical dimensions of the shaped body 30 were measured at 10 locations respectively using calipers. Ten variations were determined as follows and evaluated according to the following criteria.
-10 variations
The horizontal and vertical lengths of the shaped body 30 shown in FIG. 7 are measured at 10 places with calipers, and the obtained measurement values at 10 places and input signals for shaping (the target length in the horizontal direction or the vertical direction). The maximum value and the minimum value of the error were obtained. Select the larger of the maximum and minimum values of the obtained error and divide the selected absolute value of the error by the input signal (target length in the horizontal direction or target length in the vertical direction). The ratio (%) multiplied by 100 was obtained, and the variation was 10 locations.
[Evaluation criteria]
A: Variation at 10 locations is less than 2% (good)
○: Variation at 10 locations is 2% or more and less than 5% (normal)
X: Variation at 10 locations is 5% or more (defect)

<引っ張り剥離>
立体造形物を造形後直ちに、図6に示すように水平方向に支持体31を引っ張り剥離することにより、造形体30を得た。下記基準に基づき、引っ張り剥離を評価した。
[評価基準]
◎:支持体が一体として剥離され、それ以降処理する必要なく造形体が得られた(良好)
○:殆どの支持体が剥離でき、一部残留した支持体はブラシで簡単にこするだけで完全に剥離できた(普通)
×:支持体が剥離できない(不良)
<Tensile peeling>
Immediately after modeling the three-dimensional model, the model body 30 was obtained by pulling and peeling the support 31 in the horizontal direction as shown in FIG. Based on the following criteria, tensile peeling was evaluated.
[Evaluation criteria]
A: The support was peeled off as a unit, and a molded body was obtained without further processing (good)
○: Most of the support could be peeled off, and the remaining support could be completely peeled off by simply rubbing with a brush (normal)
X: The support cannot be peeled off (defective)

<乾燥後剥離>
図6に示す一方の支持体31について前記引っ張り剥離試験を行った後、他方の支持体32を、室温(25℃)で5時間放置した後、支持体32を剥離する試験を実施し、下記基準に基づき、乾燥後剥離を評価した。
[評価基準]
◎:剥離後は造形体と乾燥収縮した支持体は完全に分離し、支持体も一体として剥離できた(良好)
○:殆どの支持体が剥離でき、一部残留した支持体はブラシで簡単にこするだけで完全に剥離できた(普通)
×:支持体が剥離できない(不良)
<Peeling after drying>
After performing the tensile peeling test on one support 31 shown in FIG. 6, the other support 32 was allowed to stand at room temperature (25 ° C.) for 5 hours, and then a test was performed to peel the support 32. Based on the criteria, peeling after drying was evaluated.
[Evaluation criteria]
A: After peeling, the shaped body and the dried and contracted support were completely separated, and the support was also able to peel as a single piece (good)
○: Most of the support could be peeled off, and the remaining support could be completely peeled off by simply rubbing with a brush (normal)
X: The support cannot be peeled off (defective)

<剥離後の造形体の表面性>
前記引っ張り剥離試験後の造形体表面(支持体との界面)33を観察し、下記基準に基づき、剥離後の造形体の表面性を評価した。
[評価基準]
○:造形体の表面に微小な支持体の残留がなく、平滑な面が得られた(良好)
×:支持体が残留し、平滑な面が得られないである(不良)
<Surface property of the molded body after peeling>
The surface of the shaped body (interface with the support) 33 after the tensile peel test was observed, and the surface property of the shaped body after peeling was evaluated based on the following criteria.
[Evaluation criteria]
○: A smooth surface was obtained with no residual microscopic support on the surface of the modeled body (good)
X: The support remains and a smooth surface cannot be obtained (defect).

<造形体のゴム硬度>
別途、前記軟質成形体用液体材料を型に流し込み、ガラスで蓋をして密閉状態として、紫外線照射機(ウシオ電機株式会社製、SPOT CURE SP5−250DB)14、15で350mJ/cmの光量を照射して硬化させ、直径20mm×厚み4mmの円柱状のペレット状サンプル片(ハイドロゲル、造形体)を作製した。
得られたサンプル片を、デュロメータ(テクロック社製、GS−718N)を用いて直径20mm面中心部にプローブ押し込み後、15秒間後のゴム硬度をISO7691(タイプA)に準拠した方法で測定したところ、ゴム硬度は16であった。
<Rubber hardness of the model>
Separately, the liquid material for the soft molded body is poured into a mold, covered with glass and sealed, and irradiated with ultraviolet rays (USHIO Corporation, SPOT CURE SP5-250DB) 14 and 15 with a light intensity of 350 mJ / cm 2 . Was irradiated and cured to produce a columnar pellet-shaped sample piece (hydrogel, shaped body) having a diameter of 20 mm and a thickness of 4 mm.
The obtained sample piece was measured with a durometer (GS-718N, manufactured by Teclock Co., Ltd.) by pressing the probe into the center of the 20 mm diameter surface and measuring the rubber hardness after 15 seconds by a method based on ISO 7691 (type A). The rubber hardness was 16.

(実施例2)
実施例1において、軟質成形体用液体材料における合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、日本シリカ株式会社製)の含有量を、4質量部に変更して分散液を作製した以外は、実施例1と同様にして軟質成形体用液体材料を作製し、実施例1と同様にして立体造形を行った。
得られた軟質成形体用液体材料について、前記実施例1の硬質成形体用液体材料と同様にして測定した粘度は25.0℃で6.8mPa・s、表面張力は実施例1と同じ34.4mN/mであった。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Example 2)
In Example 1, the content of the synthetic hectorite (Laponite XLG, manufactured by Nippon Silica Co., Ltd.) in the liquid material for the flexible molded body was changed to 4 parts by mass, and the dispersion was prepared. Then, a liquid material for a soft molded body was produced, and three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1.
About the obtained liquid material for flexible molded objects, the viscosity measured in the same manner as the liquid material for hard molded bodies of Example 1 was 6.8 mPa · s at 25.0 ° C., and the surface tension was the same as Example 1. .4 mN / m.
Next, about the obtained three-dimensional molded item, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 3.

(実施例3)
実施例1において、軟質成形体用液体材料における合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、日本シリカ株式会社製)の含有量を、12質量部に変更して分散液を作製した以外は、実施例1と同様にして軟質成形体用液体材料を作製し、実施例1と同様にして立体造形を行った。
得られた軟質成形体用液体材料について、前記実施例1の硬質成形体用液体材料と同様にして測定した粘度は25.0℃で17.6mPa・s、表面張力は実施例1と同じ34.4mN/mであった。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Example 3)
In Example 1, the content of the synthetic hectorite (Laponite XLG, manufactured by Nippon Silica Co., Ltd.) in the liquid material for the flexible molded body was changed to 12 parts by mass, and a dispersion was produced. Then, a liquid material for a soft molded body was produced, and three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1.
About the obtained liquid material for flexible molded objects, the viscosity measured in the same manner as the liquid material for hard molded bodies of Example 1 was 17.6 mPa · s at 25.0 ° C., and the surface tension was the same as in Example 1. .4 mN / m.
Next, about the obtained three-dimensional molded item, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 3.

(実施例4)
実施例1において、軟質成形体用液体材料における重合性モノマーをN−イソプロピルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして軟質成形体用液体材料を作製し、実施例1と同様にして立体造形を行った。
得られた軟質成形体用液体材料について、前記実施例1の硬質成形体用液体材料と同様にして測定した粘度は25.0℃で10.3mPa・s、表面張力は実施例1と同じ34.4mN/mであった。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
Example 4
A liquid material for a soft molded body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the polymerizable monomer in the liquid material for a soft molded body was changed to N-isopropylacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Then, three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1.
About the obtained liquid material for flexible molded objects, the viscosity measured in the same manner as the liquid material for hard molded bodies of Example 1 was 10.3 mPa · s at 25.0 ° C., and the surface tension was the same as in Example 1. .4 mN / m.
Next, about the obtained three-dimensional molded item, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 3.

(実施例5)
実施例1と同じ軟質成形体用液体材料及び硬質成形体用液体材料を用い、実施例1と同様にして立体造形を行った。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
なお、実施例5の乾燥後剥離については、50℃で2時間加熱乾燥して剥離させたところ、10分間程度で支持体は完全に剥離され、良好であった。
(Example 5)
Three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1 using the same liquid material for soft molded bodies and liquid material for hard molded bodies as in Example 1.
Next, about the obtained three-dimensional molded item, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 3.
In addition, about the peeling after drying of Example 5, when it dried by heating and drying at 50 degreeC for 2 hours, the support body peeled completely in about 10 minutes, and was favorable.

(比較例1)
実施例1において、軟質成形体用液体材料における合成ヘクトライトを添加せず、合成ヘクトライトの代わりに等量のN,N’−メチレンビスアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)を添加した以外は、実施例1と同様にして、軟質成形体用液体材料を作製し、実施例1と同様にして立体造形を行った。なお、比較例1では、ハイドロゲル前駆体は得られず、ハイドロゲルも得られなかった。
得られた軟質成形体用液体材料について、前記実施例1の硬質成形体用液体材料と同様にして測定した粘度は25.0℃で8.0mPa・s、表面張力は実施例1と同じ34.4mN/mであった。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
なお、比較例1では、造形体の一部が、支持体の重さに耐えられずに、立体造形途中で潰れていることがわかり、目的の造形体を得ることができなかった。
(Comparative Example 1)
In Example 1, the synthetic hectorite in the liquid material for soft molded bodies was not added, but an equivalent amount of N, N′-methylenebisacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added instead of the synthetic hectorite. Produced a liquid material for a soft molded body in the same manner as in Example 1, and three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1. In Comparative Example 1, no hydrogel precursor was obtained, and no hydrogel was obtained.
About the obtained liquid material for flexible molded objects, the viscosity measured in the same manner as the liquid material for hard molded bodies of Example 1 was 8.0 mPa · s at 25.0 ° C., and the surface tension was the same as Example 1. .4 mN / m.
Next, about the obtained three-dimensional molded item, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 3.
In Comparative Example 1, it was found that a part of the modeling body could not withstand the weight of the support and was crushed during the three-dimensional modeling, and the target modeling body could not be obtained.

(比較例2)
実施例1において、立体造形の際に、UV−LED光照射機に換えて、紫外線照射機(ウシオ電機株式会社製、SPOT CURE SP5−250DB)を用い、350mJ/cmの光量を照射した以外は、実施例1と同様にして、立体造形を行った。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Comparative Example 2)
In Example 1, in the case of the three-dimensional modeling, instead of using the UV-LED light irradiation machine, an ultraviolet irradiation machine (USHIO Corporation, SPOT CURE SP5-250DB) was used, and a light amount of 350 mJ / cm 2 was irradiated. The three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1.
Next, about the obtained three-dimensional molded item, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 3.

(実施例6)
実施例1において、立体造形の際に、図3に示す立体造形物の製造装置を用いた以外は、実施例1と同様にして立体造形を行った。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Example 6)
In Example 1, three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1 except that the three-dimensional model manufacturing apparatus shown in FIG.
Next, about the obtained three-dimensional molded item, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 3.

(実施例7)
実施例1において、立体造形成の際に、図4に示す立体造形物の製造装置を用いた以外は、実施例1と同様にして、立体造形を行った。
具体的には、前記硬質成形体用液体材料及び前記軟質成形体用液体材料を、図4に示す立体造形物の製造装置10のインクジェットヘッド(リコーインダストリー株式会社製、GEN4)に通じる2つのタンクに充填し、前記インクジェットヘッドから前記硬質成形体用液体材料及び前記軟質成形体用液体材料をそれぞれ噴射させ、膜を成膜した。なお、前記硬質成形体用液体材料と前記軟質成形体用液体材料とは異なる位置に噴射されていた。
次に、前記膜に、UV−LED(Integration社製、SubZero-LED、波長:365nm)光照射機で350mJ/cmの光量を照射して、前記膜を硬化させた後、硬化膜に対してローラー20、21で平滑化処理を行い、立体造形物としての造形体及び支持体の形成を行った。
前記ローラーとしては、表面をアルマイト処理した直径25mmのアルミニウム合金からなる金属ローラーを用いた。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Example 7)
In Example 1, three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1 except that the three-dimensional model manufacturing apparatus shown in FIG.
Specifically, two tanks that lead the liquid material for the hard molded body and the liquid material for the soft molded body to the inkjet head (GEN4, manufactured by Ricoh Industry Co., Ltd.) of the three-dimensional structure manufacturing apparatus 10 shown in FIG. And the liquid material for the hard molded body and the liquid material for the soft molded body were respectively ejected from the inkjet head to form a film. In addition, the liquid material for hard molded bodies and the liquid material for soft molded bodies were sprayed at different positions.
Next, the film was irradiated with a light amount of 350 mJ / cm 2 with a UV-LED (Integration, SubZero-LED, wavelength: 365 nm) light irradiation machine to cure the film, and then the cured film was applied to the film. Then, a smoothing process was performed with the rollers 20 and 21 to form a modeled body and a support as a three-dimensional modeled object.
As the roller, a metal roller made of an aluminum alloy with a diameter of 25 mm whose surface was anodized was used.
Next, about the obtained three-dimensional molded item, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 3.

次に、軟質成形体用液体材料及び硬質成形体用液体材料の詳細について、表1及び表2にまとめて示す。   Next, details of the liquid material for the soft molded body and the liquid material for the hard molded body are summarized in Tables 1 and 2.

Figure 2017024260
Figure 2017024260

Figure 2017024260
Figure 2017024260

表1及び表2に示す軟質成形体用液体材料及び硬質成形体用液体材料の詳細については、以下のとおりである。
*層状鉱物XLG:[Mg5.34Li0.66Si20(OH)]Na 0.66の組成を有する合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)
*重合性モノマーDMA:N,N−ジメチルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)
*重合性モノマーIPAM:N−イソプロピルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)
*硬化性材料UK6038:ウレタンアクリレート(三菱レイヨン株式会社製、商品名:ダイヤビームUK6038)
*硬化性材料MANDA:ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート(日本化薬株式会社製、商品名:KAYARAD MANDA)
*光重合開始剤(BASF社製、イルガキュア184)
*青色顔料:東洋インキ株式会社製、商品名:Lionol Blue 7400G
The details of the liquid material for soft moldings and the liquid material for hard moldings shown in Tables 1 and 2 are as follows.
* Layered Mineral XLG: [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4] Na - 0.66 synthetic hectorite having a composition of (Laponite XLG, manufactured by RockWood Co.)
* Polymerizable monomer DMA: N, N-dimethylacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
* Polymerizable monomer IPAM: N-isopropylacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
* Curable material UK6038: Urethane acrylate (Made by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., trade name: Diabeam UK6038)
* Curable material MANDA: Neopentyl glycol hydroxypivalate ester di (meth) acrylate (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: KAYARAD MANDA)
* Photopolymerization initiator (BASF, Irgacure 184)
* Blue pigment: Toyo Ink Co., Ltd., trade name: Lionol Blue 7400G

Figure 2017024260
表3の結果から、実施例1から7は、比較例1と比べて造形体の成型性に優れ、比較例1及び2と比べて造形体の「水平方向の誤差」及び「垂直方向の誤差」のバラツキが小さいことがわかった。
Figure 2017024260
From the results of Table 3, Examples 1 to 7 are superior in moldability of the shaped body compared to Comparative Example 1, and the “horizontal error” and “vertical direction error” of the shaped body compared to Comparative Examples 1 and 2. "It was found that there was little variation.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の工程と、
前記第一の工程で形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第二の工程と、を複数回繰り返すことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
<2> 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の工程と、
硬化性材料を少なくとも含む第二の液体を前記第一の液体とは異なる位置に付与して成膜する第三の工程と、
前記第一の工程及び前記第三の工程でそれぞれ形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第四の工程と、
を複数回繰り返すことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
<3> 前記ハイドロゲル前駆体が、水に分散可能な鉱物及び重合性モノマーを含有する前記<1>から<2>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<4> 前記水に分散可能な鉱物が、水に単一層の状態で分散した層状鉱物である前記<3>に記載の立体造形物の製造方法である。
<5> 前記第二の工程で硬化された膜を平滑化処理する第五の工程を更に含む前記<1>、及び<3>から<4>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<6> 前記第四の工程で硬化された膜を平滑化処理する第六の工程を更に含む前記<2>から<4>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<7> 前記層状鉱物が、合成ヘクトライトである前記<4>から<6>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<8> 前記重合性モノマーが、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、及びN−アクリロイルモルホリンから選択される少なくとも1種である前記<3>から<7>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<9> 前記ハイドロゲル前駆体から形成したハイドロゲルからなる部分と、硬化性材料から形成したポリマーからなる部分とを剥離する第七の工程を更に含む前記<2>から<4>、及び<6>から<8>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<10> 前記ハイドロゲルからなる部分のゴム硬度が、6以上60以下である前記<9>に記載の立体造形物の製造方法である。
<11> 前記ハイドロゲルからなる部分と、前記ポリマーからなる部分とが乾燥収縮により剥離する前記<9>から<10>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<12> 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の手段と、
前記第一の部材で形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第二の手段と、を有することを特徴とする立体造形物の製造装置である。
<13> 前記第二の手段で硬化された膜を平滑化処理する第五の手段を更に有する前記<12>に記載の立体造形物の製造装置である。
<14> 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の手段と、
硬化性材料を少なくとも含む第二の液体を前記第一の液体とは異なる位置に付与して成膜する第三の手段と、
前記第一の部材及び前記第三の部材でそれぞれ形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第四の手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置である。
<15> 前記第四の手段で硬化された膜を平滑化処理する第六の手段を更に含む前記<14>に記載の立体造形物の製造装置である。
<16> 前記ハイドロゲル前駆体が、水に分散可能な鉱物及び重合性モノマーを含有する前記<12>から<15>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<17> 前記水に分散可能な鉱物が、水に単一層の状態で分散した層状鉱物である前記<16>に記載の立体造形物の製造装置である。
<18> 前記層状鉱物が、合成ヘクトライトである前記<17>に記載の立体造形物の製造装置である。
<19> 前記重合性モノマーが、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、及びN−アクリロイルモルホリンから選択される少なくとも1種である前記<16>から<18>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<20> 前記ハイドロゲル前駆体から形成したハイドロゲルからなる部分と、硬化性材料から形成したポリマーからなる部分とを剥離する第七の手段を更に含む前記<14>から<19>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
As an aspect of this invention, it is as follows, for example.
<1> a first step of forming a film by applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor;
The method for producing a three-dimensional object characterized by repeating the second step of curing the film formed in the first step with an ultraviolet light emitting diode a plurality of times.
<2> a first step of forming a film by applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor;
A third step of forming a film by applying a second liquid containing at least a curable material to a position different from the first liquid;
A fourth step of curing the films respectively formed in the first step and the third step with an ultraviolet light emitting diode;
Is a method for producing a three-dimensional modeled object characterized by repeating a plurality of times.
<3> The method for producing a three-dimensional structure according to any one of <1> to <2>, wherein the hydrogel precursor contains a mineral dispersible in water and a polymerizable monomer.
<4> The method for producing a three-dimensional structure according to <3>, wherein the mineral dispersible in water is a layered mineral dispersed in a single layer in water.
<5> The method for producing a three-dimensional structure according to any one of <1> and <3> to <4>, further including a fifth step of smoothing the film cured in the second step. It is.
<6> The method for producing a three-dimensional structure according to any one of <2> to <4>, further including a sixth step of smoothing the film cured in the fourth step.
<7> The method for producing a three-dimensional structure according to any one of <4> to <6>, wherein the layered mineral is synthetic hectorite.
<8> The <3> to <7>, wherein the polymerizable monomer is at least one selected from acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, and N-acryloylmorpholine. It is the manufacturing method of three-dimensional molded item.
<9> The above <2> to <4>, further including a seventh step of peeling a portion made of a hydrogel formed from the hydrogel precursor and a portion made of a polymer formed from a curable material, and <4> It is a manufacturing method of the three-dimensional molded item in any one of <6> to <8>.
<10> The method for producing a three-dimensional structure according to <9>, wherein the rubber hardness of the portion made of the hydrogel is 6 or more and 60 or less.
<11> The method for producing a three-dimensional structure according to any one of <9> to <10>, wherein the portion made of the hydrogel and the portion made of the polymer are separated by drying shrinkage.
<12> First means for forming a film by applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor;
And a second means for curing the film formed of the first member with an ultraviolet light-emitting diode.
<13> The three-dimensional structure manufacturing apparatus according to <12>, further including fifth means for smoothing the film cured by the second means.
<14> first means for forming a film by applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor;
A third means for forming a film by applying a second liquid containing at least a curable material to a position different from the first liquid;
A fourth means for curing the film respectively formed by the first member and the third member with an ultraviolet light emitting diode;
It is the manufacturing apparatus of the three-dimensional molded item characterized by having.
<15> The three-dimensional structure manufacturing apparatus according to <14>, further including sixth means for smoothing the film cured by the fourth means.
<16> The apparatus for producing a three-dimensional structure according to any one of <12> to <15>, wherein the hydrogel precursor contains a mineral dispersible in water and a polymerizable monomer.
<17> The three-dimensional structure manufacturing apparatus according to <16>, wherein the mineral dispersible in water is a layered mineral dispersed in water in a single layer state.
<18> The three-dimensional structure manufacturing apparatus according to <17>, wherein the layered mineral is synthetic hectorite.
<19> The <16> to <18>, wherein the polymerizable monomer is at least one selected from acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, and N-acryloylmorpholine. It is a manufacturing apparatus of three-dimensional molded item.
<20> Any one of the items <14> to <19>, further including a seventh means for peeling the portion made of the hydrogel formed from the hydrogel precursor and the portion made of the polymer formed from the curable material. It is a manufacturing apparatus of the three-dimensional molded item of description.

前記<1>から<11>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法、及び前記<12>から<20>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、前記立体造形物の製造方法、及び前記立体造形物の製造装置は、臓器モデル等に代表される複雑かつ精細な立体造形物を簡便に効率よく製造可能な立体造形物の製造方法、及び立体造形物の製造装置を提供することを目的とする。   The manufacturing method for a three-dimensional structure according to any one of <1> to <11> and the manufacturing apparatus for a three-dimensional structure according to any one of <12> to <20> The problem is to solve and achieve the following objectives. That is, the manufacturing method of the three-dimensional structure, and the manufacturing apparatus of the three-dimensional structure, a manufacturing method of a three-dimensional structure that can easily and efficiently manufacture a complicated and fine three-dimensional structure represented by an organ model, and the like, and It aims at providing the manufacturing apparatus of a three-dimensional molded item.

特表2009−519143号公報Special table 2009-519143 gazette 特許第4366538号公報Japanese Patent No. 4366538 特許第4908679号公報Japanese Patent No. 4908679

10 立体造形物の製造装置
11 造形体用液体材料噴射ヘッドユニット
12、13 支持体用液体材料噴射ヘッドユニット
14、15 UV−LED光照射機
16 造形体支持基板
17 ステージ
18 支持体
19 造形体
20、21 平滑化部材
30 造形体
31、32 支持体
33 造形体表面(支持体との界面)

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Manufacturing apparatus of three-dimensional molded item 11 Liquid material injection head unit 12 for modeling objects 12, 13 Liquid material injection head unit 14 for support bodies UV-LED light irradiation machine 16 Modeling object support substrate 17 Stage 18 Support body 19 Modeling object 20 , 21 Smoothing member 30 Model body 31, 32 Support body 33 Model body surface (interface with support body)

Claims (14)

水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の工程と、
前記第一の工程で形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第二の工程と、を複数回繰り返すことを特徴とする立体造形物の製造方法。
A first step of forming a film by applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor;
A method for producing a three-dimensional structure, characterized in that the second step of curing the film formed in the first step with an ultraviolet light emitting diode is repeated a plurality of times.
水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の工程と、
硬化性材料を少なくとも含む第二の液体を前記第一の液体とは異なる位置に付与して成膜する第三の工程と、
前記第一の工程及び前記第三の工程でそれぞれ形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第四の工程と、
を複数回繰り返すことを特徴とする立体造形物の製造方法。
A first step of forming a film by applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor;
A third step of forming a film by applying a second liquid containing at least a curable material to a position different from the first liquid;
A fourth step of curing the films respectively formed in the first step and the third step with an ultraviolet light emitting diode;
A method for producing a three-dimensional modeled object characterized by repeating a plurality of times.
前記ハイドロゲル前駆体が、水に分散可能な鉱物及び重合性モノマーを含有する請求項1から2のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。   The manufacturing method of the three-dimensional molded item in any one of Claim 1 to 2 in which the said hydrogel precursor contains the mineral and polymerizable monomer which can be disperse | distributed to water. 前記水に分散可能な鉱物が、水に単一層の状態で分散した層状鉱物である請求項3に記載の立体造形物の製造方法。   The method for producing a three-dimensional structure according to claim 3, wherein the mineral dispersible in water is a layered mineral dispersed in a single layer in water. 前記第二の工程で硬化された膜を平滑化処理する第五の工程を更に含む請求項1、及び3から4のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。   The manufacturing method of the three-dimensional molded item in any one of Claim 1 and 3 to 4 which further includes the 5th process of smoothing the film | membrane hardened | cured by said 2nd process. 前記第四の工程で硬化された膜を平滑化処理する第六の工程を更に含む請求項2から4のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。   The manufacturing method of the three-dimensional molded item in any one of Claim 2 to 4 which further includes the 6th process of smoothing the film | membrane hardened | cured at the said 4th process. 前記ハイドロゲル前駆体から形成したハイドロゲルからなる部分と、硬化性材料から形成したポリマーからなる部分とを剥離する第七の工程を更に含む請求項2から4、及び6のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。   7. The method according to claim 2, further comprising a seventh step of peeling a portion made of a hydrogel formed from the hydrogel precursor and a portion made of a polymer formed from a curable material. Manufacturing method of a three-dimensional molded item. 前記ハイドロゲルからなる部分のゴム硬度が、6以上60以下である請求項7に記載の立体造形物の製造方法。   The method for producing a three-dimensional structure according to claim 7, wherein a rubber hardness of a portion made of the hydrogel is 6 or more and 60 or less. 前記ハイドロゲルからなる部分と、前記ポリマーからなる部分とが乾燥収縮により剥離する請求項7から8のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。   The manufacturing method of the three-dimensional molded item in any one of Claim 7 to 8 from which the part which consists of the said hydrogel, and the part which consists of the said polymer peels by dry shrinkage. 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の手段と、
前記第一の部材で形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第二の手段と、を有することを特徴とする立体造形物の製造装置。
A first means for forming a film by applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor;
And a second means for curing the film formed of the first member with an ultraviolet light emitting diode.
前記第二の手段で硬化された膜を平滑化処理する第五の手段を更に有する請求項10に記載の立体造形物の製造装置。   The apparatus for producing a three-dimensional structure according to claim 10, further comprising fifth means for smoothing the film cured by the second means. 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の手段と、
硬化性材料を少なくとも含む第二の液体を前記第一の液体とは異なる位置に付与して成膜する第三の手段と、
前記第一の部材及び前記第三の部材でそれぞれ形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第四の手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置。
A first means for forming a film by applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor;
A third means for forming a film by applying a second liquid containing at least a curable material to a position different from the first liquid;
A fourth means for curing the film respectively formed by the first member and the third member with an ultraviolet light emitting diode;
An apparatus for producing a three-dimensional structure, characterized by comprising:
前記第四の手段で硬化された膜を平滑化処理する第六の手段を更に含む請求項12に記載の立体造形物の製造装置。   The manufacturing apparatus of the three-dimensional molded item of Claim 12 which further contains the 6th means which smoothes the film | membrane hardened | cured by the said 4th means. 前記ハイドロゲル前駆体から形成したハイドロゲルからなる部分と、硬化性材料から形成したポリマーからなる部分とを剥離する第七の手段を更に含む請求項12から13のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。

The three-dimensional structure according to any one of claims 12 to 13, further comprising a seventh means for peeling a portion made of a hydrogel formed from the hydrogel precursor and a portion made of a polymer formed from a curable material. Manufacturing equipment.

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