JP2017154447A - Resin joint product and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、高い寸法精度の部分と複雑な形状部分とが一体に形成された樹脂接合品及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a resin bonded product in which a portion with high dimensional accuracy and a complicated shape portion are integrally formed, and a manufacturing method thereof.
近年、粉末焼結積層法を使用して3次元造形物を形成する装置(粉末焼結積層装置)が広く普及している。この粉末焼結積層装置は、粉末材料タンクに収容してある粉末材料をブレードで造形テーブル上に運び、ブレードで造形テーブル上に所定の厚さの粉末層を形成した後、レーザー光照射手段から造形テーブル上の粉末層の所定箇所にレーザー光を照射し、レーザー光が照射された部分の粉末層を焼き固める(固化させる)という工程を繰り返し行うことにより、複数の固化層が積層一体化した3次元造形物を造形テーブル上に形成するようになっている(特許文献1参照)。 In recent years, an apparatus (powder sintered laminating apparatus) that forms a three-dimensional structure using a powder sintered laminating method has been widely used. This powder sintering and laminating apparatus carries a powder material contained in a powder material tank onto a modeling table with a blade, forms a powder layer of a predetermined thickness on the modeling table with a blade, and then uses laser light irradiation means. A plurality of solidified layers are laminated and integrated by repeating the process of irradiating a predetermined portion of the powder layer on the modeling table with laser light and baking (solidifying) the powder layer of the portion irradiated with the laser light. A three-dimensional structure is formed on a modeling table (see Patent Document 1).
このような粉末焼結積層法を使用して形成された3次元造形物は、レーザー光照射手段の操作に3次元CADソフトが使用されて、従来の射出成形や切削加工では作ることができなかった複雑な形状部分が容易に成形される。 A three-dimensional structure formed using such a powder sinter lamination method cannot be made by conventional injection molding or cutting because three-dimensional CAD software is used to operate the laser light irradiation means. Intricately shaped parts are easily formed.
しかしながら、粉末焼結積層法を使用して形成された3次元造形物は、形状の自由度が大きいものの、形状精度や表面粗さが射出成形品や切削加工品よりも劣り、高い寸法精度が求められる係合箇所等への適用が困難であった。 However, although the three-dimensional structure formed using the powder sintering lamination method has a large degree of freedom in shape, the shape accuracy and surface roughness are inferior to those of injection molded products and machined products, and high dimensional accuracy is obtained. It was difficult to apply to the required engagement location.
そこで、本発明は、高い寸法精度の部分と複雑な形状部分とが一体に形成された樹脂接合品及びその製造方法の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a resin bonded product in which a portion with high dimensional accuracy and a complicated shape portion are integrally formed, and a method for manufacturing the same.
本発明は、第1樹脂製部材2の接合面3に第2樹脂製部材4を接合し、前記第1樹脂製部材2と前記第2樹脂製部材4を前記接合面3で一体化する樹脂接合品1の製造方法に関するものである。この発明において、前記第1樹脂製部材2を粉末焼結積層装置5の造形テーブル6上に配置し、前記第1樹脂製部材2の前記接合面3上に樹脂粉末層10を形成する粉末層形成工程と、前記樹脂粉末層10にレーザー光12を照射し、レーザー光12が照射された部分の樹脂粉末層10を焼き固めて固化層13を形成する固化層形成工程と、を繰り返し行うことにより、複数の固化層13が積層一体化してなる3次元造形物としての前記第2樹脂製部材4を形成すると共に、前記第2樹脂製部材4を前記第1樹脂製部材2の前記接合面3に接合する。
In the present invention, the
また、本発明は、第1樹脂製部材2の接合面3に、3次元造形物である第2樹脂製部材4が粉末焼結積層法によって接合された樹脂接合品1に関するものである。
The present invention also relates to a resin bonded
本発明によれば、高い寸法精度の部分(第1樹脂製部材)と複雑な形状部分(第2樹脂製部材)とが一体に形成された樹脂接合品を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a resin bonded product in which a high dimensional accuracy portion (first resin member) and a complicated shape portion (second resin member) are integrally formed.
[第1実施形態]
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法を説明するための図である。図1(a)に示す樹脂接合品1は、射出成形された第1樹脂製部材2の接合面3に第2樹脂製部材4が接合されている。第1樹脂製部材2は、予め射出成形によって高精度に形成された円柱状の部材である。また、第2樹脂製部材4は、第1樹脂製部材2よりも小径で且つ円柱状の部材であり、図1(b)〜(h)の各工程を経て第1樹脂製部材2に接合・一体化される。なお、第1樹脂製部材2は、例えば、結晶性樹脂であるPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PA(ポリアミド)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PP(ポリプロピレン)が使用される。また、第1樹脂製部材2は、第2樹脂製部材4と接合可能な非晶性樹脂を使用してもよい。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Drawing 1 is a figure for explaining the manufacturing method of resin joined
先ず、図1(b)に示すように、射出成形された第1樹脂製部材2は、粉末樹脂材料7(例えば、結晶性樹脂であるPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PA(ポリアミド)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PP(ポリプロピレン))を使用して3次元造形物を形成する粉末焼結積層装置5の造形テーブル6上に、接合面3を上にした状態で配置される。
First, as shown in FIG.1 (b), the injection-molded
次に、図1(c)に示すように、粉末焼結積層装置5は、造形テーブル6上の第1樹脂製部材2が粉末樹脂材料7で覆われるまで粉末樹脂材料7を造形テーブル6上に供給し、第1樹脂製部材2の接合面3上の粉末樹脂材料7を水平方向(図1(c)のX軸に沿った方向)に移動するブレード8(又はローラ)によって均し、第1樹脂製部材2の接合面3上に所望厚さの樹脂粉末層10を形成する(粉末層形成工程)。
Next, as shown in FIG. 1 (c), the powder sintering and laminating
次に、図1(c)に示すように、第1樹脂製部材2の接合面3上の樹脂粉末層10には、レーザー光照射手段11からレーザー光12が照射される。そして、第1樹脂製部材2の接合面3と樹脂粉末層10との境界部分は、レーザー光12で溶かされて一体化させられる。また、図1(d)に示すように、第1樹脂製部材2の接合面3上の樹脂粉末層10は、レーザー光12で焼き固められて、固化層13になる(固化層形成工程)。なお、レーザー光照射手段11は、3次元CADデータ等の入力データに基づいて作動制御され、造形テーブル6に対して移動できるようになっている。また、造形テーブル6は、図1(c)のY軸方向に沿って昇降できるように構成されており、第1樹脂製部材2の接合面3上に形成される樹脂粉末層10の厚さ分だけ順次降下するようになっている。
Next, as shown in FIG. 1C, the
次に、図1(e)〜(h)に示すように、第1樹脂製部材2の接合面3上に樹脂粉末層10を形成する粉末層形成工程と、樹脂粉末層10にレーザー光12を照射し、レーザー光12が照射された部分の樹脂粉末層10を焼き固めて固化層13を形成する固化層形成工程と、を繰り返し行う。これによって、複数の固化層13を積層一体化してなる3次元造形物としての第2樹脂製部材4が形成されると共に、この第2樹脂製部材4が第1樹脂製部材2の接合面3に接合され、第1樹脂製部材2と第2樹脂製部材4が一体化される。
Next, as shown in FIGS. 1E to 1H, a powder layer forming step of forming a
以上のような本実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法によれば、高い寸法精度の部分(射出成形された第1樹脂製部材2)と複雑な形状部分(3次元造形物としての第2樹脂製部材4)とが一体に形成された樹脂接合品1を提供できる。
According to the manufacturing method of the resin bonded
また、以上のような本実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法は、別々に形成した第1成形品(第1樹脂製部材)と第2成形品(第2樹脂製部材)を別工程で接合(例えば、熱板溶着、超音波溶着)して一体化する場合と比較して、樹脂接合品1の製造コストを低減することができる。すなわち、形状精度や表面粗さが求められる部分を第1成形品(射出成形品又は切削加工品)とし、粉末焼結積層法で形成された複雑形状の3次元造形物を第2成形品として別々に形成した後、第1成形品と第2成形品とを別工程で接合して樹脂接合品を製造する他の第1の(本実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法とは別の第1の)製造方法は、本実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法と比較した場合、工程数が増加し、生産効率が悪くなり、製品コストが嵩むという問題を生じる。
Moreover, the manufacturing method of the resin bonded
また、全体を粉末焼結積層法を使用して形成した後、高い寸法精度が求められている部分を切削加工等の後加工を施して高精度に仕上げる他の第2の(本実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法とは別の第2の)製造方法は、加工のための治具へのチャッキングが困難であり、後加工ができないという問題を生じる場合がある。しかしながら、本実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法によれば、高い寸法精度の第1樹脂製部材2の接合面3に3次元造形物としての第2樹脂製部材4を粉末焼結積層法で形成するようになっているため、前述した他の第2の製造方法のような問題を生じない。
In addition, after the whole is formed using the powder sintering lamination method, the other second (this embodiment is finished with high accuracy by performing post-processing such as cutting on a portion where high dimensional accuracy is required. The second manufacturing method different from the method for manufacturing the resin bonded
[第2実施形態]
図2は、本発明の第2実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法を説明するための図である。図2(a)に示す樹脂接合品1は、射出成形された一対の第1樹脂製部材2,2の接合面3,3に、アーチ状の第2樹脂製部材4の一端又は他端が接合されることにより、一対の第1樹脂製部材2,2が第2樹脂製部材4で接続されている(一体化されている)。第1樹脂製部材2は、上記第1実施形態の第1樹脂製部材2と同様に、予め射出成形によって高精度に形成された円柱状の部材である。また、第2樹脂製部材4は、図2(b)〜(h)の各工程を経てアーチ状に形成され、一端が一対の第1樹脂製部材2,2の一方に接合・一体化され、他端が一対の第1樹脂製部材2,2の他方に接合・一体化されている。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a view for explaining a method of manufacturing the resin bonded
先ず、図2(b)に示すように、一対の射出成形された第1樹脂製部材2,2は、粉末焼結積層装置5の造形テーブル6上に、接合面3を上にした状態で配置される。なお、粉末焼結積層装置5は、第1実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法で使用された粉末焼結積層装置5と同一の構成のものが使用されるが、3次元CADデータ等の入力データが樹脂接合品の形状に合致したものが使用される。
First, as shown in FIG. 2 (b), the pair of injection-molded
次に、図2(c)に示すように、粉末焼結積層装置5は、造形テーブル6上の一対の第1樹脂製部材2,2が粉末樹脂材料7で覆われるまで粉末樹脂材料7を造形テーブル6上に供給し、一対の第1樹脂製部材2,2の接合面3,3上の粉末樹脂材料7を水平方向(図のX軸に沿った方向)に移動するブレード8(又はローラ)によって均し、一対の第1樹脂製部材2,2の接合面3,3上に所望厚さの樹脂粉末層10を形成する(粉末層形成工程)。
Next, as shown in FIG. 2 (c), the powder
次に、図2(c)に示すように、一対の第1樹脂製部材2,2の接合面3,3上の樹脂粉末層10,10には、レーザー光照射手段11からレーザー光12が照射される。そして、一対の第1樹脂製部材2,2のそれぞれの接合面3,3と樹脂粉末層10,10との境界部分は、レーザー光12で溶かされて一体化させられる。また、図2(d)に示すように、一対の第1樹脂製部材2,2の接合面3,3上の樹脂粉末層10,10は、レーザー光12で焼き固められて、固化層13,13が形成される(固化層形成工程)。なお、レーザー光照射手段10は、3次元CADデータ等の入力データに基づいて作動制御され、レーザー光を照射する箇所に応じて移動できるようになっている。
Next, as shown in FIG. 2C, the
次に、図2(e)〜(h)に示すように、固化層13の上に樹脂粉末層10を形成する粉末層形成工程と、樹脂粉末層10にレーザー光12を照射し、レーザー光12が照射された部分の樹脂粉末層10を焼き固めて固化層13を形成する固化層形成工程と、を繰り返し行う。これによって、複数の固化層13を積層一体化してなる3次元造形物としての第2樹脂製部材4がアーチ状に形成されると共に、この第2樹脂製部材4の一端が一対の第1樹脂製部材2,2の一方の接合面3に接合され、第2樹脂製部材4の他端が一対の第1樹脂製部材2,2の他方の接合面3に接合される。
Next, as shown in FIGS. 2E to 2H, a powder layer forming step of forming the
以上のような本実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法によれば、高い寸法精度の複数の部分(第1樹脂製部材2)を複雑な形状部分(第2樹脂製部材4)で一体に接続してなる樹脂接合品1を提供できる。
According to the manufacturing method of the resin bonded
[第3実施形態]
図3は、本発明の第3実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法を説明するための図である。本実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法は、複数の同一形状(円柱状)の第1樹脂製部材2を造形テーブル6上に間隔をあけて配置し(図3(a−1)及び(b−1)参照)、第1実施形態において説明した粉末層形成工程と固化層形成工程とを交互に繰り返し行うことにより、各第1樹脂製部材2の接合面3にそれぞれ異なる形状(又は同一形状)の3次元造形物としての第2樹脂製部材4を接合・一体化することができる(図3(a−2)及び(b−2)参照)。なお、第2樹脂製部材4は、レーザー光照射手段11の作動制御用入力データ(3次元CADデータ等)を適宜変更することにより、射出成形や切削加工が困難な形状(所望の複雑な形状)に形作られる。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of manufacturing the resin bonded
このように、本実施形態によれば、同一の形状で且つ高精度に形作られた複数の第1樹脂製部材2のそれぞれに、異なる形状(又は同一形状)の第2樹脂製部材4を接合でき、複数種の樹脂接合品1を同一の工程で製造できる。
Thus, according to this embodiment, the
[第4実施形態]
図4は、本発明の第4実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法を説明するための図である。この図4に示すように、本実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法は、粉末焼結積層装置5を使用して3次元造形物としての第2樹脂製部材4を第1樹脂製部材2の接合面3に形成するため、各第1樹脂製部材2の接合面3を同一水平面に維持する造形用治具14が使用される。造形用治具14は、粉末焼結積層装置5の造形テーブル6上に設置され、各第1樹脂製部材2を収容し、各第1樹脂製部材2の接合面3を同一水平面に揃えることができる形状の凹部15が形成されている(図4(a)参照)。
[Fourth Embodiment]
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of manufacturing the resin bonded
図4(a)に示すように、本実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法によれば、先ず、各第1樹脂製部材2は、粉末焼結積層装置5の造形テーブル6上に設置された造形用治具14の対応する凹部15にそれぞれ収容され、接合面3が同一水平面に揃えられる。次に、本実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法は、第1実施形態において説明した粉末層形成工程と固化層形成工程とを交互に繰り返し行うことにより、各第1樹脂製部材2の接合面3にそれぞれ異なる形状(又は同一形状)の3次元造形物としての第2樹脂製部材4を接合・一体化する。
As shown in FIG. 4 (a), according to the method for manufacturing the resin bonded
このように、本実施形態によれば、大きさや形状の異なる複数の第1樹脂製部材2の接合面3を同一水平面に造形用治具14で揃えることにより、大きさや形状の異なる複数の第1樹脂製部材2の接合面3にそれぞれ異なる形状(又は同一形状)の3次元造形物としての第2樹脂製部材4を接合でき、複数種の樹脂接合品1を同一の工程で製造できる。
As described above, according to the present embodiment, by aligning the
なお、本実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法は、第2樹脂製部材4の接合部17側の面積が第1樹脂製部材2の接合面3の面積よりも小さい場合(図4に示す場合)に限定されず、図5に示すように、第2樹脂製部材4の接合部17側の面積が第1樹脂製部材2の接合面3の面積よりも大きい場合にも適用できる。すなわち、本実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法は、図5に示すように、第1樹脂製部材2の接合面3に、第1樹脂製部材2の接合面3からはみ出すような大きさの第2樹脂製部材4を造形することができる。
In addition, in the manufacturing method of the resin bonded
[その他の実施形態]
上記第1乃至第4実施形態に係る樹脂接合品1の製造方法によって製造された樹脂接合品1は、樹脂材料が冷却される過程で生じた内部歪みを取り除くために、アニール処理が適宜施される。
[Other Embodiments]
The resin-bonded
また、上記第1乃至第4実施形態に係る樹脂接合品1及びその製造方法は、高精度に射出成形された第1樹脂製部材2を例示したが、これに限られず、切削加工、研削加工、押出加工等で高精度に成形された第1樹脂製部材2を使用してもよい。
In addition, the resin bonded
また、上記第1乃至第4実施形態に係る樹脂接合品1及びその製造方法において、第1樹脂製部材2は、図6に示すように、金属製土台部材16の上部に一体的に設けられ、その上面(表面)が接合面3になるように形成されたものでもよい。なお、この場合、第1樹脂製部材2は、金属製土台部材16を介して造形テーブル6上に置かれることになる。
Further, in the resin bonded
また、上記第2実施形態に係る樹脂接合品1及びその製造方法は、一対の第1樹脂製部材2を第2樹脂製部材4で接続する態様を例示したが、これに限られず、3個以上の第1樹脂製部材2を第2樹脂製部材4で接続するようにしてもよい。
Moreover, although the resin bonded
また、上記第1乃至第4実施形態に係る樹脂接合品1は、接合面3を平坦な水平面で表しているが、これに限られず、樹脂粉末層10を形成することができる限り、接合面3を傾斜面,ステップ状面,凹凸面等にしてもよい。
In addition, the resin bonded
また、本発明に係る樹脂接合品1は、上記第1乃至第4実施形態に係る樹脂接合品1に限定されず、第1樹脂製部材2を円柱状のもの以外の三角柱、四角柱、六角柱等の様々な形状のものにしてもよい。また、本発明に係る樹脂接合品1は、上記第1乃至第4実施形態に係る樹脂接合品1に限定されず、第2樹脂製部材4を射出成形や切削加工で加工できないような複雑な形状(例えば、鷲等の鳥を3次元的に表した形状)にすることができる。
Further, the resin bonded
1……樹脂接合品、2……第1樹脂製部材、3……接合面、4……第2樹脂製部材、5……粉末焼結積層装置、6……造形テーブル、10……樹脂粉末層、12……レーザー光、13……固化層
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1樹脂製部材を粉末焼結積層装置の造形テーブル上に配置し、
前記第1樹脂製部材の前記接合面上に樹脂粉末層を形成する粉末層形成工程と、前記樹脂粉末層にレーザー光を照射し、レーザー光が照射された部分の樹脂粉末層を焼き固めて固化層を形成する固化層形成工程と、を繰り返し行うことにより、
複数の固化層が積層一体化してなる3次元造形物としての前記第2樹脂製部材を形成すると共に、前記第2樹脂製部材を前記第1樹脂製部材の前記接合面に接合する、
ことを特徴とする樹脂接合品の製造方法。 In the method for manufacturing a resin bonded product, the second resin member is bonded to the bonding surface of the first resin member, and the first resin member and the second resin member are integrated on the bonding surface.
The first resin member is placed on a modeling table of a powder sintering lamination apparatus,
A powder layer forming step of forming a resin powder layer on the joining surface of the first resin member, and irradiating the resin powder layer with laser light, and baking and solidifying the resin powder layer of the portion irradiated with the laser light By repeating the solidified layer forming step of forming the solidified layer,
Forming the second resin member as a three-dimensional structure formed by stacking and integrating a plurality of solidified layers, and joining the second resin member to the joining surface of the first resin member;
A method for producing a resin-bonded product.
前記第1樹脂製部材を粉末焼結積層装置の造形テーブル上に複数配置し、
前記複数の第1樹脂製部材の前記接合面上に樹脂粉末層を形成する粉末層形成工程と、前記樹脂粉末層にレーザー光を照射し、レーザー光が照射された部分の樹脂粉末層を焼き固めて固化層を形成する固化層形成工程と、を繰り返し行うことにより、
複数の固化層が積層一体化してなる3次元造形物としての前記第2樹脂製部材を形成すると共に、前記第2樹脂製部材を前記複数の第1樹脂製部材の前記接合面に接合し、前記複数の第1樹脂製部材を前記第2樹脂製部材で一体に接続する、
ことを特徴とする樹脂接合品の製造方法。 In the method for manufacturing a resin bonded product, the second resin member is bonded to the bonding surface of the first resin member, and the first resin member and the second resin member are integrated on the bonding surface.
Arranging a plurality of the first resin members on the shaping table of the powder sinter lamination apparatus,
A powder layer forming step of forming a resin powder layer on the joint surfaces of the plurality of first resin members, and irradiating the resin powder layer with laser light and baking the resin powder layer of the portion irradiated with the laser light By repeatedly performing a solidified layer forming step of solidifying and forming a solidified layer,
While forming the second resin member as a three-dimensional structure formed by laminating and integrating a plurality of solidified layers, the second resin member is joined to the joining surfaces of the plurality of first resin members, Connecting the plurality of first resin members integrally with the second resin member;
A method for producing a resin-bonded product.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の樹脂接合品の製造方法。 The first resin member is supported by a modeling jig so that the bonding surface is parallel to the upper surface of the modeling table, and the resin powder layer having a uniform thickness is formed on the bonding surface.
The method for producing a resin-bonded product according to claim 1 or 2, wherein:
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の樹脂接合品の製造方法。 The first resin member is formed by injection molding or cutting,
The method for producing a resin-bonded product according to any one of claims 1 to 3.
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- 2017-02-22 WO PCT/JP2017/006481 patent/WO2017150289A1/en active Application Filing
Cited By (3)
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