JP2017088992A - ３ｄ造形用のベースプレート - Google Patents

Abstract

【課題】三次元造形物の作製時に用いる造形物を簡単に切り離すことができるベースプレートの提供。
【解決手段】３Ｄプリンターを用いて金属粉から所定形状の造形物を作製するに際し、当該造形物が、その上に形成される３Ｄ造形用のベースプレート１。熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の金属で作製されているベースプレート１。前記３Ｄプリンターが、ベースプレート上１ａに所定厚さで塗布した金属粉をレーザで所定のパターンに焼き固める工程を繰り返すことで前記造形物を作製するタイプの３Ｄプリンターである、３Ｄ造形用のベースプレート１。熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の金属であり、酸化し難くく、融点の高い、銅が好ましい３Ｄ造形用ベースプレート１。
【選択図】図１

Description

本発明は３Ｄ造形用のベースプレートに関する。さらに詳しくは、３Ｄプリンターを用いて金属粉から所定形状の三次元造形物を作製する際に用いられる３Ｄ造形用のベースプレートに関する。

複雑な形状を有する機械部品などを製造するに際し、通常の機械加工により製造する場合に比べて、ＣＡＤデータから直接変換したデータを用いて速く加工ができることから、近年、３Ｄプリンターを用いることが種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１記載の技術を含む従来の方法では、金属製のベースプレート上に所定厚さの金属粉を積層し、積層した金属粉層をレーザで溶融して所定のパターンに焼き固める工程を繰り返すことで三次元の造形物を作製している。

特開２００８−１０１２５６号公報

しかし、従来の方法では、作製しようとする造形物と同じであるか、又は実質的に同じ材質のベースプレート上に当該造形物を作製していた。その際、レーザの熱によってベースプレートの表面が溶融し、当該ベースプレートの表面と造形物の最下層部分とがくっついて両者が一体化していた。

このため、造形が完了した後にワイヤーカットなどの手段を用いて造形物とベースプレートとを切り離す必要があり、工数がかかるという問題があった。
また、ワイヤーカットにより溶かしながら造形物をベースプレートから切り離しているので、造形物の表層部が溶けて当該造形物の組織が変質したり、熱によって変形したりするという問題もあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、造形物を簡単に切り離すことができる３Ｄ造形用のベースプレートを提供することを目的としている。

本発明の一態様に係る３Ｄ造形用のベースプレート（以下、単に「ベースプレート」ともいう）は、３Ｄプリンターを用いて金属粉から所定形状の造形物を作製するに際し、当該造形物が、その上に形成されるベースプレートであって、
熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の金属で作製されている。

上記発明によれば、造形物を簡単に切り離すことができることができる。

本発明の一実施形態に係るベースプレートの斜視説明図である。 ベースプレート上に形成された造形物の断面の写真である。 （ａ）は造形物の平面の写真であり、（ｂ）は造形物の底面の写真である。

〔本発明の実施形態の説明〕
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係るベースプレートは、
（１）３Ｄプリンターを用いて金属粉から所定形状の造形物を作製するに際し、当該造形物が、その上に形成される３Ｄ造形用のベースプレートであって、
熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の金属で作製されている。

本態様に係るベースプレートは、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の金属で作製されており、熱伝導性がよいので、造形物が当該ベースプレートに完全に金属結合することがない。すなわち、レーザによる熱がベースプレートに伝達されたとしても、熱伝導性がよいので、かかる熱はすぐにベースプレートから放散される。このため、従来のようにレーザの熱によってベースプレートの表面が溶融し、当該ベースプレートの表面と造形物の最下層部分とがくっついて両者が一体化することがない。したがって、ワイヤーカットなどによる切り離し作業が不要になるので、工数を削減させることができる。また、切り離し時に造形物を加熱することがないので、当該造形物の組織が変質したり、熱によって変形したりすることがない。

（２）上記（１）のベースプレートにおいて、前記３Ｄプリンターを、ベースプレート上に所定厚さで塗布した金属粉をレーザで所定のパターンに焼き固める工程を繰り返すことで前記造形物を作製するタイプの３Ｄプリンターとすることができる。この場合、汎用の３Ｄプリンターに本発明のベースプレートを適用することができる。

（３）上記（１）又は（２）のベースプレートにおいて、前記金属が銅であることが望ましい。この場合、ベースプレートが銅で作製されているので、酸化しにくく、また融点が高いので溶融しにくい。

〔本発明の実施形態の詳細〕
以下、本発明のベースプレートを詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１に示されるように、本実施形態に係るベースプレート１は矩形形状を呈しており、その厚さｔは、本発明において特に限定されるものではないが、通常、５〜２０ｍｍ程度である。ベースプレート１の大きさ（縦×横のサイズ）は、当該ベースプレートが配設される３Ｄプリンターに応じて適宜選定される。

ベースプレート１は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の金属で作製されている。
熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の金属としては、例えば銅、アルミニウム、銀などを例示することができるが、酸化しにくく、また融点が高いので溶融しにくいという点から、銅を用いることが望ましい。銅の熱伝導率は３９８Ｗ／ｍＫであり、８４Ｗ／ｍＫである鉄に比べて十分に大きな熱伝導率を有している。

ベースプレート１の表面１ａ上に所望の三次元形状の造形物２（図２参照）が形成される。造形物２は、例えば鉄系金属粉や銅粉をベースプレート１の表面１ａ上に積層し、積層した金属粉層をレーザで溶融して所定のパターンに焼き固める工程を繰り返すことで形成することができる。一層の金属粉の厚さは、例えば５０μｍ程度である。金属粉層は、例えばブレードを用いた常法にしたがってベースプレート１の表面１ａ上に積層することができる。

本実施形態に係るベースプレート１を用いて作製した造形物２は、前述したように、当該ベースプレート１の表面１ａと完全に金属結合することがないので、ワイヤーカットなどの手段を用いることなく簡単に、例えば人力によりベースプレート１から引き剥がすことができる。

図２は、ベースプレート上に形成された造形物の断面の写真であり、図３の（ａ）は造形物の平面の写真であり、（ｂ）は造形物の底面の写真である。この例では、銅製のベースプレート１上に銅粉を用いて造形物２を形成したが、人力により簡単に造形物２をベースプレート１の表面から引き剥がすことができた。また、造形物２の底面（ベースプレート１と当接していた面）に金属組織の変質などの不具合は観察されなかった。

〔その他の変形例〕
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、ベースプレート１の材質として銅を用いているが、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の金属である限り、アルミニウムや銀など他の金属を用いることもできる。

また、前述した実施形態では、積層した金属粉をレーザで所定のパターンに焼き固める工程を繰り返すことで三次元形状の造形物を形成しているが、他の方法、例えばノズルから金属粉をベースプレート上に投射するとともに投射した金属粉にレーザを照射して所定パターンの焼き固められた一層の金属層を形成する工程を繰り返すことにより造形物を形成することもできる。この場合においても、本発明のベースプレートを用いることで、造形物を簡単にベースプレートから切り離すことができる。

１ ：ベースプレート
１ａ：表面
２ ：造形物

Claims (3)

1. ３Ｄプリンターを用いて金属粉から所定形状の造形物を作製するに際し、当該造形物が、その上に形成される３Ｄ造形用のベースプレートであって、
   熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の金属で作製されている、３Ｄ造形用のベースプレート。
2. 前記３Ｄプリンターが、ベースプレート上に所定厚さで塗布した金属粉をレーザで所定のパターンに焼き固める工程を繰り返すことで前記造形物を作製するタイプの３Ｄプリンターである、請求項１に記載の３Ｄ造形用のベースプレート。
3. 前記金属が銅である、請求項１又は請求項２に記載の３Ｄ造形用のベースプレート。