JP2018015972A - Three-dimensional molding method, molded article and three-dimensional molding apparatus - Google Patents

Three-dimensional molding method, molded article and three-dimensional molding apparatus Download PDF

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紀一 鴨田
Kiichi KAMODA
紀一 鴨田
康之 山下
Yasuyuki Yamashita
康之 山下
啓 斎藤
Hiroshi Saito
啓 斎藤
谷口 重徳
Shigenori Taniguchi
重徳 谷口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a shaped article having high density and high strength using excess powder generated in molding.SOLUTION: A three-dimensional molding method includes: a step of forming a layer formed from powder for three-dimensional molding formed from a thermoplastic resin composition, and selectively solidifying the powder by selective irradiation of the layer with electromagnetic irradiation rays, and includes the following (a) to (c) steps: (a) setting loose bulk density of the excess powder which is not solidified in molding to a range of more than 20% with respect to true density; (b) mixing the excess powder and unused powder to obtain mixed powder; and (c) forming the layer from the mixed powder.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、立体造形方法、造形物及び立体造形装置に関する。   The present invention relates to a three-dimensional modeling method, a three-dimensional object, and a three-dimensional modeling apparatus.

近年、三次元造形技術は、3Dプリンターとも呼ばれ多くの注目を集めている。
造形方式には数種類の方式があり、方式ごとに使える材料や造形物の特性は異なる。
いくつかある造形方式の中の一つとして高強度で高精度な造形が可能なPBF(powder bed fusion)方式がある。
In recent years, the three-dimensional modeling technique is also called a 3D printer and has attracted much attention.
There are several types of modeling methods, and the characteristics of materials and modeling objects that can be used differ depending on the method.
As one of several modeling methods, there is a PBF (powder bed fusion) method capable of high strength and high accuracy modeling.

PBF(Powder Bed Fusion:粉末床溶融結合)方式としては、選択的にレーザーを照射して造形物を形成するSLS(Selective Laser Sintering:選択式レーザー焼結)方式や、マスクを使い平面状にレーザーを当てるSMS(Selective Mask Sintering:選択式マスク焼結)方式がある。PBF方式の造形方法は、レーザー光線を金属やセラミック又は樹脂の薄層に選択的にレーザーを選択的に照射することにより概粉末を選択的に溶融接着させた後、該層の上にリコータと呼ばれるローラによって別の前述した材料を敷くことで薄層を形成し(積層工程)、同様の操作を繰り返すことにより造形物を得ている。このPBF方式を利用した装置は日本を始め様々な国でも既に市販されている。PBF方式の詳細な説明は、特許文献1〜4に見出すことができる。   PBF (Powder Bed Fusion) methods include SLS (Selective Laser Sintering) method that forms a model by selectively irradiating a laser, or a planar laser using a mask. There is an SMS (Selective Mask Sintering) system that applies the above. The PBF molding method is called a recoater on the layer after selectively melting and bonding the powder by selectively irradiating a laser beam to a thin layer of metal, ceramic or resin. A thin layer is formed by laying another above-mentioned material with a roller (lamination process), and the same operation is repeated to obtain a shaped object. Devices using this PBF method are already commercially available in various countries including Japan. A detailed description of the PBF method can be found in Patent Documents 1 to 4.

PBF方式において樹脂粉末を材料として使用する場合は、溶融させた樹脂の結晶化を抑制させることを目的として、供給された樹脂粉末の層を加熱して造形が行われる。前記造形時の温度は、樹脂粉末材料の結晶化温度以上かつ融点以下の温度である必要がある。その温度に保たれることで、レーザー照射により融解した樹脂は、過冷却状態となり結晶化が進行しない。そのため結晶化に伴う体積収縮が急激に進行せず、造形物の造形中の反り発生が抑制される。   When resin powder is used as a material in the PBF method, modeling is performed by heating the supplied resin powder layer for the purpose of suppressing crystallization of the molten resin. The temperature at the time of modeling needs to be not less than the crystallization temperature of the resin powder material and not more than the melting point. By being kept at that temperature, the resin melted by laser irradiation becomes supercooled and crystallization does not proceed. Therefore, volume shrinkage accompanying crystallization does not proceed rapidly, and the occurrence of warpage during modeling of the modeled object is suppressed.

上記PBF方式の造形において、前記積層工程で溶融・焼結されずに余った一定量の余剰粉末を生じうる。ここで余剰粉末は、造形による熱および/または熱酸化によるダメージを受けており、未使用粉末と比べて異なる材料物性や製造パラメーターを有することになる。   In the PBF modeling, a certain amount of surplus powder remaining without being melted and sintered in the laminating step can be generated. Here, the surplus powder is damaged by heat and / or thermal oxidation due to modeling, and has different material properties and manufacturing parameters compared to the unused powder.

公知の方法においては、前述の余剰粉末は未使用粉末と所定の質量の割合で混合され再利用される。その混合比率は、余剰粉末と未使用粉末の前記材料物性や造形品質の差により決定されるものであって、原材料のリサイクル性を示す指標である。すなわち、未使用粉末の混合比率が低いほど、粉末材料のリサイクル性が高いことを示している。また、未使用粉末の使用によるコスト上昇を抑制するため、未使用粉末の混合比率は低い方が望ましい。   In the known method, the above-mentioned surplus powder is mixed with unused powder at a predetermined mass ratio and reused. The mixing ratio is determined by a difference in the material properties and modeling quality between the surplus powder and the unused powder, and is an index indicating the recyclability of the raw materials. That is, the lower the mixing ratio of the unused powder, the higher the recyclability of the powder material. Moreover, in order to suppress an increase in cost due to the use of unused powder, it is desirable that the mixing ratio of unused powder is low.

特許文献5には、前記余剰粉末の特性を意図的に変化させてリサイクル性を向上させる手法として、前記余剰粉末を水または水蒸気によって処理して樹脂の分子量を前記処理前よりも低下させることにより、造形時の熱による後縮合による分子量増加の影響を低減させてリサイクル性を向上させることが記載されている。
特許文献6には、積層工程時の粉末のかさ密度を密にすることにより造形品質を向上させる手法として、層状構造の形成中に粉末を機械的に圧縮することにより造形物の表面欠陥の発生を低減することが記載されている。
In Patent Document 5, as a technique for intentionally changing the characteristics of the surplus powder to improve recyclability, the surplus powder is treated with water or steam to lower the molecular weight of the resin than before the treatment. It describes that the recyclability is improved by reducing the influence of an increase in molecular weight due to post-condensation due to heat during modeling.
In Patent Document 6, as a technique for improving the modeling quality by increasing the bulk density of the powder during the lamination process, surface defects of the modeled object are generated by mechanically compressing the powder during the formation of the layered structure. Is described.

余剰粉末の粉末流動性は、前記材料物性の変化により、未使用粉末と比べ劣ることが多い。そのため、前記積層工程において平滑な粉末層が形成されず、位置によって粉のつまり具合にムラが生じ、空隙を多く含む粉末層を局所的に形成することがある。それらの空隙は、レーザーを照射して造形する際に、造形物中の空孔を形成することにつながる。それら空孔は、造形物の機械的特性を低下させることにつながる。   The powder flowability of the surplus powder is often inferior to that of unused powder due to the change in physical properties of the material. For this reason, a smooth powder layer is not formed in the laminating step, and powder clogging may be uneven depending on the position, and a powder layer containing many voids may be locally formed. These voids lead to the formation of holes in the modeled object when the laser beam is used for modeling. These holes lead to a decrease in the mechanical properties of the shaped object.

本発明の目的は、造形時に発生した余剰粉末を利用して、高密度で高強度な造形物を製造することが可能であり、かつより効率的な余剰粉末利用方法を提供することによって、製造プロセス及び造形物の質を高めると共に経済的効率を向上させることを可能にすることである。   The object of the present invention is to produce a high-density and high-strength shaped article using surplus powder generated during shaping, and to provide a more efficient method for utilizing surplus powder. It is possible to improve the quality of the process and the shaped object and improve the economic efficiency.

本発明の目的は、下記の構成を備えた立体造形方法によって達成することができる。
熱可塑性樹脂組成物よりなる立体造形用粉末からなる層を形成する工程と、前記層に選択的に電磁照射線を照射することにより、前記粉末を選択的に固化する工程とを有する、立体造形方法であって、下記(a)〜(c)の各工程を含むことを特徴とする立体造形方法。
(a)造形時に固化されなかった余剰粉末のゆるみかさ密度を、真密度に対して20%超の範囲とする工程
(b)前記余剰粉末と未使用粉末とを混合して混合粉末とする工程
(c)前記混合粉末により前記層を形成する工程
The object of the present invention can be achieved by a three-dimensional modeling method having the following configuration.
Three-dimensional modeling having a step of forming a layer made of a three-dimensional modeling powder made of a thermoplastic resin composition and a step of selectively solidifying the powder by selectively irradiating the layer with electromagnetic radiation. It is a method, Comprising: Each three-dimensional modeling method characterized by including each process of following (a)-(c).
(A) The process which makes loose bulk density of the surplus powder which was not solidified at the time of shaping | molding more than 20% with respect to a true density (b) The process which mixes the said surplus powder and unused powder and makes it mixed powder (C) forming the layer with the mixed powder

本発明により、造形後に発生した余剰粉末を原料とした造形物が、密度や強度、精度といった機械的特性等の品質を、一定以上に保つことが可能となる。また、本発明により余剰粉末に添加する未使用粉末の混合比率を低減できることから、低コスト化が可能となるだけでなく廃棄する粉末を0または極めて少量とすることが出来る。   According to the present invention, it becomes possible for a modeled object made of surplus powder generated after modeling to maintain quality such as mechanical properties such as density, strength, and accuracy above a certain level. Moreover, since the mixing ratio of the unused powder added to the surplus powder can be reduced according to the present invention, not only the cost can be reduced, but also the discarded powder can be reduced to 0 or an extremely small amount.

立体造形物の製造方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the manufacturing method of a three-dimensional molded item.

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
本発明は、PBFによる焼結法、例えば、SLS(選択式レーザー焼結)方式またはSMS(選択式マスク焼結)方式を利用する、高品質な立体造形物の造形方法において生じる造形されなかった粉末を再利用する点に特徴がある。
Hereinafter, although embodiment of this invention is described, this invention is not limited to embodiment described below.
The present invention was not formed in a method for forming a high-quality three-dimensional structure using a PBF sintering method, for example, an SLS (selective laser sintering) method or an SMS (selective mask sintering) method. It is characterized by reusing powder.

PBFにおける、造形されなかった粉末(以下、「余剰粉末」ともいう)の再利用方法としては、余剰粉末と、未使用粉末とを所定の割合で混合し、混合粉末として再利用する方法が一般的に用いられている。余剰粉末は、造形モデルの形状や造形温度によっては、凝集、一部の融解・凝固、熱による縮合などが発生し、未使用粉末と材料特性が変化する可能性がある。
しかし、本発明によれば、余剰粉末の再利用率(未使用粉末に対する混合割合)を高めた立体造形用粉末を提供することが可能であり、例えば、余剰粉末と未使用粉末の質量混合比率を5:5から10:0の範囲とした立体造形用粉末により、高強度の立体造形物を得ることが可能となる。
なお、上記混合比率は、粉末の樹脂種、再利用回数、所望強度、生産効率、コスト等に応じて適宜決定すればよい。
As a method of reusing powder that has not been shaped (hereinafter also referred to as “surplus powder”) in PBF, a method of mixing surplus powder and unused powder at a predetermined ratio and reusing it as a mixed powder is common. Has been used. Depending on the shape of the modeling model and the modeling temperature, the surplus powder may agglomerate, partially melt / solidify, condense due to heat, and the like, and may change the material characteristics of the unused powder.
However, according to the present invention, it is possible to provide a three-dimensional modeling powder with an increased recycling rate of excess powder (mixing ratio with respect to unused powder), for example, a mass mixing ratio of excess powder and unused powder. It is possible to obtain a high-strength three-dimensional structure by using the three-dimensional structure forming powder in a range of 5: 5 to 10: 0.
The mixing ratio may be determined as appropriate according to the resin type of the powder, the number of reuses, desired strength, production efficiency, cost, and the like.

上記のような立体造形用粉末を得るためには、造形に供されずに回収された余剰粉末について、そのゆるみかさ密度(ルーズ・デンシティ)を向上させたものを用いる。余剰粉末のゆるみかさ密度を、真密度に対して20%超の範囲とすることが好ましく、25%以上とすることがより好ましく、35%〜70%とすることが特に好ましい。
具体的な処理としては、外添材を再添加して混合を行う方法や、乾燥機や乾燥剤を用いて粉末表面の水分を脱水し流動性を向上させる処理、粉末表面の電荷を除電することにより静電気力の影響を除く処理を行うことにより、余剰粉末を含有した粉末のゆるみかさ密度を向上させることができる。
また前記の余剰粉末の処理方法は、特殊な化学物質を用いる訳ではないため、環境に優しい処理方法である。
In order to obtain the powder for three-dimensional modeling as described above, an excess powder recovered without being subjected to modeling is used in which the loose bulk density (loose density) is improved. The loose bulk density of the excess powder is preferably in the range of more than 20% with respect to the true density, more preferably 25% or more, and particularly preferably 35% to 70%.
Specific treatments include a method of re-adding external additives and mixing, a treatment for dehydrating the powder surface using a dryer or desiccant to improve fluidity, and removing the charge on the powder surface. In this way, the loose bulk density of the powder containing the surplus powder can be improved by performing the treatment for removing the influence of the electrostatic force.
Further, the above-mentioned surplus powder treatment method is an environment-friendly treatment method because a special chemical substance is not used.

ゆるみかさ密度とは、粉末の自重による粉の詰まり具合であり、粉末の見かけ密度(かさ密度)の一つである。リコータによって供給されるとき、粉面に対して圧力を負荷することが無い場合、積層工程時の粉の詰まり具合はゆるみかさ密度の状況に近い。良く知られているかさ密度として、固めかさ密度(タップ・デンシティ)があるが、これは積層時の粉の詰まる状況とは異なる。造形に使用する粉末のゆるみかさ密度が高いと、積層工程時に粉が密かつ均一に敷き詰められる。密につまった粉面にレーザーが照射されると、粗に詰まった粉面よりも密な造形物を形成しやすい。また、造形物密度のばらつきも低減される。造形物の密度が高くなることで、強度等の機械的特性が向上する。また、ゆるみかさ密度が高いことで、レーザー照射部の粉末が精度良く融解・焼結するため、造形精度が向上する。   The loose bulk density is the degree of powder clogging due to its own weight, and is one of the apparent density (bulk density) of the powder. When no pressure is applied to the powder surface when supplied by the recoater, the degree of powder clogging during the laminating process is close to a loose bulk density. As a well-known bulk density, there is a hard bulk density (tap density), which is different from the situation where powder is clogged during lamination. When the loose bulk density of the powder used for modeling is high, the powder is spread densely and uniformly during the lamination process. When a densely packed powder surface is irradiated with a laser, it is easier to form a densely shaped object than a coarsely packed powder surface. In addition, variations in the density of the modeled object are also reduced. By increasing the density of the modeled object, mechanical properties such as strength are improved. In addition, since the loose bulk density is high, the powder in the laser irradiation part is melted and sintered with high accuracy, so that the modeling accuracy is improved.

余剰粉末のゆるみかさ密度を向上させる方法として、乾燥機や乾燥剤を用いて粉末表面の水分を脱水し流動性を向上させる処理が挙げられる(J.Jpn.Soc.Colour Mater.,78(7),315−329(2005)参照)。上記処理を行った場合、含水率が2.0質量%以下、さらに好ましくは1.3質量%以下、特に好ましくは、0.9質量%以下となるのが好ましい。   As a method for improving the loose bulk density of the surplus powder, there is a process for improving the fluidity by dehydrating moisture on the surface of the powder using a drier or a desiccant (J. Jpn. Soc. Color Mater., 78 (7 ), 315-329 (2005)). When the above treatment is performed, the water content is preferably 2.0% by mass or less, more preferably 1.3% by mass or less, and particularly preferably 0.9% by mass or less.

本発明で使用される、熱可塑性樹脂組成物よりなる立体造形用粉末(以下「粉末組成物」ともいう)を構成する熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリアリールケトン、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー(LCP)、ポリアセタール、ポリイミド、フッ素樹脂等の適切ないずれかのポリマーもしくはポリマー類の組合せを挙げることができ、粉末組成物はこれらの樹脂の1種類以上を適当量で含むことができる。
粉末組成物は、ポリマー以外に、1種類以上の追加の材料(難燃化剤や可塑剤、熱安定性添加剤や結晶核剤等の添加剤)を含有することができる。これらの追加の材料は、当該材料をポリマー粒子とブレンドするか、ポリマー粒子表面に付着若しくは吸収させることによって粉末組成物に含有させることができる。
Examples of the thermoplastic resin constituting the three-dimensional modeling powder (hereinafter also referred to as “powder composition”) made of the thermoplastic resin composition used in the present invention include polyolefin, polyamide, polyester, polyaryl ketone, polyphenylene sulfide, Any suitable polymer or combination of polymers such as liquid crystal polymer (LCP), polyacetal, polyimide, fluororesin, etc. can be mentioned, and the powder composition can contain one or more of these resins in an appropriate amount. .
In addition to the polymer, the powder composition may contain one or more additional materials (additives such as flame retardants, plasticizers, heat-stable additives, crystal nucleating agents, etc.). These additional materials can be included in the powder composition by blending the material with the polymer particles or by adhering or absorbing to the surface of the polymer particles.

ポリオレフィンとしては、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)が含まれる。ポリアミドとしては、PA410、PA6、PA66、PA610、PA612、PA11、PA12、といったものに加え半芳香族性のPA4T、PAMXD6、PA6T、PA9T、PA10T等が含まれ、全芳香族としてp−フェニレンジアミンとテレフタル酸モノマーからできるアラミドと呼ばれるものも含まれる。   Polyolefin includes polyethylene (PE) and polypropylene (PP). Polyamide includes PA410, PA6, PA66, PA610, PA612, PA11, PA12, and semi-aromatic PA4T, PAMXD6, PA6T, PA9T, PA10T, etc. Also included are so-called aramids made from terephthalic acid monomers.

ポリエステルとしては、PET(ポリエチレンテレフタレート)やPBT(ポリブタジエンテレフタレート)が含まれる。ポリアリールケトンとしては、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PEK(ポリエーテルケトン)、PEKK(ポリエーテルケトンケトン)が含まれる。その他にも結晶性ポリマーであればよく、ポリアセタール(POM)、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン等でもよく。PA9Tのように融点ピークが2つあるものでもよい(完全に溶融させるには2つ目の融点ピーク以上に樹脂温度を上げる必要がある。)。   Examples of the polyester include PET (polyethylene terephthalate) and PBT (polybutadiene terephthalate). Examples of the polyaryl ketone include PEEK (polyether ether ketone), PEK (polyether ketone), and PEKK (polyether ketone ketone). In addition, any crystalline polymer may be used, and polyacetal (POM), polyimide, polyether sulfone, or the like may be used. There may be two melting point peaks such as PA9T (in order to melt completely, it is necessary to raise the resin temperature above the second melting point peak).

好適な実施様態では、本発明における粉末組成物は任意の流動化剤を含有しても良い。添加量としては粒子表面を覆うのに十分な量であればよく、総量は好ましくは、約0.1質量%〜10質量%の範囲である。流動化剤は、好ましくは約10μm未満の体積平均粒径を有する粒状無機材料が利用される。適切な粒度化剤の例には、アルミナ、チタニア、タルク、ガラス様シリカ、水和シリカ、シリカ表面上にシランカップリング剤で変性させたもの、ケイ酸マグネシウムを1種類以上用いる。   In a preferred embodiment, the powder composition in the present invention may contain any fluidizing agent. The amount added may be sufficient to cover the particle surface, and the total amount is preferably in the range of about 0.1% by mass to 10% by mass. The fluidizing agent is preferably a particulate inorganic material having a volume average particle size of less than about 10 μm. Examples of suitable granulating agents include alumina, titania, talc, glass-like silica, hydrated silica, those modified on the silica surface with a silane coupling agent, and one or more kinds of magnesium silicate.

今回の発明に供される粉末を使用してレーザー焼結により形成される立体造形物は、好ましくは焼結中から焼結後の冷却時の間に、発生する相変化による反りや歪み、発煙したりするような不適切なプロセス特性を示さない。
いくつかの実施様態では、強度向上の強化剤として、ガラスフィラーやガラスビーズ、カーボンファイバー、アルミボール等を含有させてもよい(国際公開第2008/057844号を参照の事)。
The three-dimensional structure formed by laser sintering using the powder provided for the present invention is preferably warped or distorted due to a phase change that occurs during sintering and during cooling after sintering, smoke generation, etc. Does not exhibit inappropriate process characteristics.
In some embodiments, glass fillers, glass beads, carbon fibers, aluminum balls, and the like may be included as reinforcing agents for improving strength (see International Publication No. 2008/057844).

本発明の別の態様は、新規層をローラ等により引くごとに焼結処理をおこない粉末組成物から立体造形物を造形する方法であり、当該焼結処理では粉末層部分を選択的(部分的)に溶融させる。新たな粉末層を、先行して形成した層に施用し、再度選択的に溶融させ、これが繰り返され、所望の立体造形物が製造されるまで前記処理を継続する。粉末組成物の溶融は、典型的には、電磁照射により行われるが、溶融の選択性は、例えば、抑制剤、吸収剤、または電磁照射(例、マスクしたもしくは直接レーザービームによる)の選択的施用により達成される。いずれの適切な電磁照射源でも使用でき、例えば、レーザー光源、赤外照射源、マイクロウエーブ発生器、放射加熱器、LEDランプ等を挙げることができる。またはこれらを組み合わせても良い。   Another aspect of the present invention is a method of forming a three-dimensional structure from a powder composition by performing a sintering process each time a new layer is drawn by a roller or the like, and the powder layer portion is selectively (partially selected) in the sintering process. ). A new powder layer is applied to the previously formed layer, selectively melted again, and this process is repeated until the desired three-dimensional object is manufactured. Melting of the powder composition is typically performed by electromagnetic irradiation, although the selectivity of melting is selective, for example, by inhibitors, absorbers, or electromagnetic irradiation (eg, masked or by direct laser beam). Achieved by application. Any suitable electromagnetic radiation source can be used, and examples thereof include a laser light source, an infrared radiation source, a microwave generator, a radiation heater, and an LED lamp. Or these may be combined.

幾つかの実施態様では、選択的マスク焼結(SMS)技術を使用して、本発明の立体造形物を製造できる。SMSプロセスについては、例えば、米国特許第6,531,086号明細書等に記載されている。SMSプロセスは遮蔽マスクを使用して選択的に赤外放射を遮断し、粉末層の一部の選択的照射をもたらす。本発明の粉末組成物から物品を製造する方法ためにSMSプロセスを使用する場合、粉末組成物中に、粉末組成物の赤外吸収特性を増強させる物質を1種以上含有させることが好ましい。粉末組成物の赤外吸収特性を増強させる物質としては熱吸収剤および/または暗色物質(カーボンファイバー、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、もしくはカーボンファイバー、セルロースナノファイバー)を挙げることができる。   In some embodiments, selective mask sintering (SMS) technology can be used to produce the three-dimensional object of the present invention. The SMS process is described in, for example, US Pat. No. 6,531,086. The SMS process uses a shielding mask to selectively block infrared radiation, resulting in selective irradiation of a portion of the powder layer. When the SMS process is used for the method for producing an article from the powder composition of the present invention, it is preferable that the powder composition contains one or more substances that enhance the infrared absorption characteristics of the powder composition. Examples of the substance that enhances the infrared absorption characteristics of the powder composition include a heat absorbent and / or a dark substance (carbon fiber, carbon black, carbon nanotube, or carbon fiber, cellulose nanofiber).

本発明の粉末組成物を用いてPBF方式により立体造形物を製造するのに、好適な方法であるが、この方式を利用した立体造形物は、好ましくは、ポリマーマトリックスを含有する複数の積層しかつ接着した焼結層を含む。焼結層は、造形プロセスに適した厚さを有しうる。複数の焼結層は、各々、平均して、好ましくは、少なくとも約10μm厚さ、より好ましくは、少なくとも約50μm厚さ、そして、さらにより好ましくは、少なくとも約100μm厚さである。   Although it is a suitable method for producing a three-dimensional structure by the PBF method using the powder composition of the present invention, a three-dimensional structure using this method is preferably a plurality of laminated layers containing a polymer matrix. And includes a bonded sintered layer. The sintered layer can have a thickness suitable for the shaping process. Each of the plurality of sintered layers is preferably, on average, preferably at least about 10 μm thick, more preferably at least about 50 μm thick, and even more preferably at least about 100 μm thick.

本発明で使用される樹脂粉末の粒度分布は、PBF方式の装置に起因するが、一般的に1層に対し100μmが一般的である。その為、50%体積平均粒径が5〜100μmで結晶制御された結晶性熱可塑性樹脂組成物からなる粉体が望ましいが、より寸法安定性を達成するには50%体積平均粒径が5〜50μmがより好ましい。   The particle size distribution of the resin powder used in the present invention is attributable to the PBF system, but is generally 100 μm per layer. Therefore, a powder composed of a crystalline thermoplastic resin composition whose crystal is controlled to have a 50% volume average particle diameter of 5 to 100 μm is desirable, but in order to achieve more dimensional stability, the 50% volume average particle diameter is 5 -50 μm is more preferable.

上記粉末組成物は、好ましくは、1種類以上の結晶性熱可塑性樹脂を含有する。熱可塑性樹脂としては、結晶制御された結晶性熱可塑性樹脂が好ましい。本発明における結晶性熱可塑性樹脂とは、熱可塑性を有する結晶性樹脂を意味し、JISL7121(プラスチック転移温度測定方法:ISO 3146)の測定を実施した場合に、融解ピークが存在するものをいう。上記、結晶制御された結晶性熱可塑性樹脂とは、熱処理、延伸、外部刺激等の方法により、結晶サイズや結晶配向が制御されることを意味しており、具体的には、粉末に対して各樹脂のガラス転移点以上の温度で加熱し結晶性を高めるアニーリング処理や、超音波を当てることにより結晶性を高めること、溶媒に溶解しゆっくりと揮発させることで結晶性を高める方法、外部電場印加処理による結晶性成長等の工程を経ること、もしくは、延伸することで高配向、高結晶にしたものを粉砕等で粉化することで高結晶性の樹脂粉末を得ることができる。   The powder composition preferably contains one or more crystalline thermoplastic resins. As the thermoplastic resin, a crystalline thermoplastic resin whose crystal is controlled is preferable. The crystalline thermoplastic resin in the present invention means a crystalline resin having thermoplasticity, and means a resin having a melting peak when measured according to JISL7121 (plastic transition temperature measurement method: ISO 3146). The above crystal-controlled crystalline thermoplastic resin means that the crystal size and crystal orientation are controlled by a method such as heat treatment, stretching, external stimulation, and the like. An annealing process to increase the crystallinity by heating at a temperature above the glass transition point of each resin, a method to increase crystallinity by applying ultrasonic waves, a method to increase crystallinity by dissolving in a solvent and volatilizing slowly, an external electric field A highly crystalline resin powder can be obtained by passing through steps such as crystal growth by application treatment, or by pulverizing a highly oriented and highly crystallized material by stretching.

本発明における粉末組成物を使用して、電子機器パーツのプロトタイプや強度試験用の試作品、エアロスペースや自動車産業のドレスアップツール等に使われる少量製品などの用途に使用するための物品を形成できる。PBF他の方式については、FDMやインクジェット方式と比較し強度が優れることが期待されるため、実用の製品としても使用に耐える。生産スピードは、射出成型のような大量に生産する方法にはかなわないが、例えば小さい部品を平面状に大量に作ることで必要な生産量を達成することができる。また、射出成型のような金型を必要としないため、試作およびプロトタイプの作成においては、圧倒的なコスト削減と納期削減を達成できる。   Using the powder composition of the present invention to form articles for use in applications such as prototypes of electronic equipment parts, prototypes for strength tests, small-volume products used in aerospace and automotive industry dress-up tools, etc. it can. The PBF and other systems are expected to be superior in strength compared to the FDM and inkjet systems, so that they can be used as practical products. The production speed is not suitable for a mass production method such as injection molding. For example, a necessary production amount can be achieved by making a large number of small parts in a flat shape. Further, since a mold such as injection molding is not required, overwhelming cost reduction and delivery time reduction can be achieved in trial production and prototype production.

図1に本発明の立体造形方法を実施するための装置の一例を示す概略図である。
図1に示すように、粉末の供給槽5に粉末を貯蔵し、使用量に応じて、ローラ4を用いてレーザー走査スペース6に供給する。供給槽5は、ヒーター3により温度を調節されていることが好ましい。電磁照射源1から出力したレーザーを反射鏡2を用いて、レーザー走査スペース6に照射する。前記レーザーによる熱により、粉末を焼結して立体造形物を得ることができる。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an apparatus for carrying out the three-dimensional modeling method of the present invention.
As shown in FIG. 1, the powder is stored in a powder supply tank 5 and supplied to the laser scanning space 6 using a roller 4 according to the amount of use. The temperature of the supply tank 5 is preferably adjusted by the heater 3. The laser output from the electromagnetic irradiation source 1 is irradiated to the laser scanning space 6 using the reflecting mirror 2. The three-dimensional structure can be obtained by sintering the powder by the heat of the laser.

以下、実施例および比較例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited at all by these Examples.

実施例および比較例では、以下の各材料を用いた。
PA12粉末については、上市されているSLS用グレードの粉末を用いた。
PA12以外の粉末については、押し出し成形用の標準グレード各社から発売されている熱可塑性樹脂ペレットを−200℃で凍結粉砕することで得られる粉末を使用した。粉砕後の粉末は5〜100μmの幅になるようにした。50%体積平均粒径は20μm〜90μmであった。
粉末の流動性を改善するため、上記粉末に1質量%のヒュームドシリカ(エアロゾル社製 RA200H)と0.5質量%のステアリン酸亜鉛(川村化成工業品)をブレンドし均質コンパウンドパウダーを得た。前記パウダーを未使用粉末とした。
表1に原料とした熱可塑性樹について記載した。
In the examples and comparative examples, the following materials were used.
Regarding PA12 powder, commercially available SLS grade powder was used.
For powders other than PA12, powders obtained by freeze-pulverizing thermoplastic resin pellets sold by standard grade companies for extrusion molding at −200 ° C. were used. The pulverized powder was made to have a width of 5 to 100 μm. The 50% volume average particle size was 20 μm to 90 μm.
In order to improve the fluidity of the powder, 1% by mass of fumed silica (RA200H manufactured by Aerosol) and 0.5% by mass of zinc stearate (Kawamura Kasei Kogyo Co., Ltd.) were blended with the above powder to obtain a homogeneous compound powder. . The powder was an unused powder.
Table 1 describes the thermoplastic trees used as raw materials.

また、上記粉末に対して後述する条件で一回造形を行い、造形されなかった粉末を余剰粉末として回収した。余剰粉末に対して、筒井理化学器機械株式会社製 VSS−P300Sにより振るいがけを施し、固化した樹脂粉末を除去した。その後に、下記各実施例のとおり、ゆるみかさ密度の向上処理を施した余剰粉末に対して、所定の割合で未使用粉末を追加し、3h乾式混合した。それを混合粉末とし、造形に用いた。   Moreover, it modeled once on the conditions mentioned later with respect to the said powder, and the powder which was not modeled was collect | recovered as an excess powder. The surplus powder was subjected to shaking with VSS-P300S manufactured by Tsutsui Rikaki Machine Co., Ltd., and the solidified resin powder was removed. Thereafter, as in each of the following examples, the unused powder was added at a predetermined ratio to the surplus powder subjected to the loose bulk density improvement treatment, and dry mixed for 3 hours. This was mixed powder and used for modeling.

(余剰粉末の水分率測定およびゆるみかさ密度測定)
余剰粉末の水分率の測定は、A&D社製MD50を用いて行った。温度は、測定対象材料の融点よりも10℃低い温度で測定した。水分が、0.05%/min以上の速度で検出されなくなった時間が30s継続した時点で計測終了とした。
余剰粉末に対するゆるみかさ密度の測定を、株式会社セイシン企業社製、多機能型粉体物性測定器(MT−02)を使用して行った。同様の粉末に対して3回測定を行い、平均値を測定値とした。
(Measurement of moisture content of excess powder and measurement of loose bulk density)
The moisture content of the surplus powder was measured using MD50 manufactured by A & D. The temperature was measured at a temperature 10 ° C. lower than the melting point of the material to be measured. The measurement was terminated when the time when moisture was not detected at a rate of 0.05% / min or more continued for 30 seconds.
The loose bulk density of the excess powder was measured using a multifunctional powder physical property measuring instrument (MT-02) manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd. The same powder was measured three times, and the average value was taken as the measured value.

(SLS方式による立体造形物の製造)
SLS製造装置である[RICOH社製 AM S5500P]を使用し、立体造形物の製造を行った。設定条件は、層厚さを0.1mmとし、レーザー出力を約10〜150ワット、レーザー走査間隔を0.48mmとし、造形温度(造形槽の粉末表面温度)を樹脂粉末の融点より3〜20℃低い温度で設定した。これら条件は樹脂粉末の熱物性や装置の設置環境(温度および湿度)の影響を受けるため、SLS装置ごとに各パラメーターを適切に調整する必要がある。レーザー照射中は特に発煙はなく、良好な解像度を示し、反りについては観察されなかった為、上記の条件を各実施例および比較例において共に適切な造形条件と判断した。さらに、それら適切なレーザー造形条件にて造形できたことから、各粉体についてもSLS造形用の粉末に適しているといえる。
(Manufacture of 3D objects by SLS method)
Using a SLS manufacturing apparatus [AM S5500P manufactured by RICOH], a three-dimensional model was manufactured. The setting conditions are as follows: the layer thickness is 0.1 mm, the laser output is about 10 to 150 watts, the laser scanning interval is 0.48 mm, and the modeling temperature (powder surface temperature of the modeling tank) is 3 to 20 from the melting point of the resin powder. The temperature was set at a lower temperature. Since these conditions are affected by the thermal properties of the resin powder and the installation environment (temperature and humidity) of the apparatus, it is necessary to appropriately adjust each parameter for each SLS apparatus. During the laser irradiation, there was no particular smoke generation and good resolution was exhibited, and no warping was observed. Therefore, the above conditions were determined as appropriate modeling conditions in each of the examples and comparative examples. Furthermore, it can be said that each powder is suitable as a powder for SLS modeling because it can be modeled under these appropriate laser modeling conditions.

(造形物の密度および曲げ強度測定)
造形物の密度を、アルキメデス法により測定にした。アルキメデス法による密度測定は、A&D社製 比重測定キット AD−1653を用いて実施した。造形物を沈める液体は、純水とした。
造形物の曲げ強度評価を、ISO 527に準じた曲げ試験にて、島津社製AGS−5kNを使用し実施した。試験速度は、5mm/分で一定とした。最大応力を曲げ強度とした。3回測定を行い、平均値を測定値とした。
表2に、実施例及び比較例の造形物についての評価結果を示す。
(Measurement of density and bending strength of shaped objects)
The density of the shaped object was measured by the Archimedes method. Density measurement by the Archimedes method was carried out using a specific gravity measurement kit AD-1653 manufactured by A & D. The liquid that sinks the model was pure water.
The bending strength of the modeled object was evaluated by using an AGS-5kN manufactured by Shimadzu Corporation in a bending test according to ISO 527. The test speed was constant at 5 mm / min. The maximum stress was the bending strength. Three measurements were taken and the average value was taken as the measured value.
In Table 2, the evaluation result about the molded object of an Example and a comparative example is shown.

[実施例1]
前記PA12粉末の余剰粉末を真空下において乾燥した。真空乾燥に用いた装置は、エスペック株式会社製真空ポンプ付真空乾燥器LCV−233Pとした。真空乾燥は、30℃、5h実施した。粉末の水分率を測定したところ、0.9質量%であった。その余剰粉末のゆるみかさ密度を測定したところ、PA12の真密度1.02g/cmに対して36%の値であった。その余剰粉末と、未使用粉末を質量比で5:5の比率で3h乾式混合し、前述した条件で造形を行った。造形物の密度をアルキメデス法による密度測定したところ、91%と高密度であった。そのような造形物の曲げ強度を測定したところ、60MPaであった。
[Example 1]
The surplus powder of the PA12 powder was dried under vacuum. The apparatus used for the vacuum drying was a vacuum dryer LCV-233P with a vacuum pump manufactured by Espec Corporation. Vacuum drying was performed at 30 ° C. for 5 hours. It was 0.9 mass% when the moisture content of the powder was measured. When the loose bulk density of the excess powder was measured, it was 36% of the true density of PA12 of 1.02 g / cm 3 . The surplus powder and the unused powder were dry-mixed at a mass ratio of 5: 5 for 3 h, and modeling was performed under the conditions described above. When the density of the modeled object was measured by the Archimedes method, the density was 91%. When the bending strength of such a shaped article was measured, it was 60 MPa.

[実施例2]
実施例2では、実施例1において、真空乾燥を行う時間を10hに変更した点以外は、実施例1と同様の方法で、水分率およびゆるみかさ密度を測定した。水分率は0.7質量%、ゆるみかさ密度は、真密度に対して48%であった。上記振るいがけを行った後、未使用粉末と混合せずに、造形を行った。実施例1と同様の方法で、造形物密度測定、造形物強度評価を実施した。
余剰粉末の水分率、ゆるみかさ密度、混合率および造形物の評価結果等を表2に示す。
[Example 2]
In Example 2, the moisture content and loose bulk density were measured in the same manner as in Example 1 except that the time for vacuum drying in Example 1 was changed to 10 h. The moisture content was 0.7% by mass, and the loose bulk density was 48% with respect to the true density. After performing the above-mentioned shaking, modeling was performed without mixing with unused powder. In the same manner as in Example 1, the density measurement of the modeled object and the strength evaluation of the modeled object were performed.
Table 2 shows the moisture content of the excess powder, the loose bulk density, the mixing rate, and the evaluation result of the shaped article.

[実施例3]
実施例3では、実施例1において、真空乾燥を行う時間を50hに変更した点以外は、実施例1と同様にして、余剰粉末の水分率の測定、ゆるみかさ密度の測定、造形物の製造及び造形物の評価を行った。
余剰粉末の水分率、ゆるみかさ密度、混合率および造形物の評価結果等を表2に示す。
[Example 3]
In Example 3, the measurement of the moisture content of the surplus powder, the measurement of the loose bulk density, and the production of the molded product are performed in the same manner as in Example 1 except that the time for performing vacuum drying in Example 1 is changed to 50 h. And the modeled object was evaluated.
Table 2 shows the moisture content of the excess powder, the loose bulk density, the mixing rate, and the evaluation result of the shaped article.

[実施例4]
実施例4では、実施例1において、真空乾燥のかわりに23℃50%の温湿度環境にてシリカゲルを内包したアルミラミジップ内で一週間保管する方法を用いた点以外は、実施例1と同様にして、余剰粉末の水分率の測定、ゆるみかさ密度の測定、造形物の製造及び造形物の評価を行った。余剰粉末の水分率、ゆるみかさ密度、混合率および造形物の評価結果等を表2に示す。
[Example 4]
Example 4 is the same as Example 1 except that in Example 1, instead of vacuum drying, a method of storing for one week in an aluminum lamb zip containing silica gel in a temperature and humidity environment of 23 ° C. and 50% was used. Then, measurement of the moisture content of the surplus powder, measurement of loose bulk density, production of the modeled article and evaluation of the modeled article were performed. Table 2 shows the moisture content of the excess powder, the loose bulk density, the mixing rate, and the evaluation result of the shaped article.

[実施例5]
実施例5では、実施例4において、PA12の代わりに、PBTを原料とした他は、実施例4と同様にして、余剰粉末の水分率の測定、ゆるみかさ密度の測定、造形物の製造及び造形物の評価を行った。
余剰粉末の水分率、ゆるみかさ密度、混合率および造形物の評価結果等を表2に示す。
[Example 5]
In Example 5, in the same manner as in Example 4 except that PBT was used as a raw material in place of PA12 in Example 4, measurement of the moisture content of excess powder, measurement of loose bulk density, The model was evaluated.
Table 2 shows the moisture content of the excess powder, the loose bulk density, the mixing rate, and the evaluation result of the shaped article.

[実施例6]
実施例6では、実施例4において、PA12の代わりに、PA9Tを原料とした他は、実施例4と同様にして、余剰粉末の水分率の測定、ゆるみかさ密度の測定、造形物の製造及び造形物の評価を行った。
余剰粉末の水分率、ゆるみかさ密度、混合率および造形物の評価結果等を表2に示す。
[Example 6]
In Example 6, in the same manner as in Example 4 except that PA9T was used as a raw material instead of PA12 in Example 4, the measurement of the moisture content of the excess powder, the measurement of the loose bulk density, the production of the shaped article, and The model was evaluated.
Table 2 shows the moisture content of the excess powder, the loose bulk density, the mixing rate, and the evaluation result of the shaped article.

[実施例7]
実施例7では、実施例4において、PA12の代わりに、POMを原料とした他は、実施例4と同様にして、余剰粉末の水分率の測定、ゆるみかさ密度の測定、造形物の製造及び造形物の評価を行った。
余剰粉末の水分率、ゆるみかさ密度、混合率および造形物の評価結果等を表2に示す。
[Example 7]
In Example 7, in the same manner as in Example 4 except that POM was used as a raw material instead of PA12 in Example 4, the measurement of the moisture content of the surplus powder, the measurement of the loose bulk density, The model was evaluated.
Table 2 shows the moisture content of the excess powder, the loose bulk density, the mixing rate, and the evaluation result of the shaped article.

[実施例8]
実施例8では、実施例4において、PA12の代わりに、PPを原料とした他は、実施例4と同様にして、余剰粉末の水分率の測定、ゆるみかさ密度の測定、造形物の製造及び造形物の評価を行った。
余剰粉末の水分率、ゆるみかさ密度、混合率および造形物の評価結果等を表2に示す。
[Example 8]
In Example 8, in the same manner as in Example 4 except that PP was used as a raw material in place of PA 12, the measurement of the moisture content of the surplus powder, the measurement of the loose bulk density, the production of the shaped article, and The model was evaluated.
Table 2 shows the moisture content of the excess powder, the loose bulk density, the mixing rate, and the evaluation result of the shaped article.

[実施例9]
実施例9では、実施例4において、アルミラミジップ内の保管期間を50hと変更した点以外は、実施例4と同様にして、余剰粉末の水分率の測定、ゆるみかさ密度の測定、造形物の製造及び造形物の評価を行った。
余剰粉末の水分率、ゆるみかさ密度、混合率および造形物の評価結果等を表2に示す。
[Example 9]
In Example 9, in Example 4, except that the storage period in the aluminum laminated zip was changed to 50 h, in the same manner as in Example 4, the measurement of the moisture content of the surplus powder, the measurement of the loose bulk density, Manufacturing and modeling were evaluated.
Table 2 shows the moisture content of the excess powder, the loose bulk density, the mixing rate, and the evaluation result of the shaped article.

[実施例10]
実施例10では、実施例4において、アルミラミジップ内の保管期間を10hと変更した点以外は、実施例4と同様にして、余剰粉末の水分率の測定、ゆるみかさ密度の測定、造形物の製造及び造形物の評価を行った。
余剰粉末の水分率、ゆるみかさ密度、混合率および造形物の評価結果等を表2に示す。
[Example 10]
In Example 10, in the same manner as in Example 4 except that the storage period in the aluminum laminated zip was changed to 10h in Example 4, the measurement of the moisture content of the surplus powder, the measurement of the loose bulk density, Manufacturing and modeling were evaluated.
Table 2 shows the moisture content of the excess powder, the loose bulk density, the mixing rate, and the evaluation result of the shaped article.

[実施例11]
実施例11では、実施例4において、アルミラミジップ内の保管期間を1hと変更した。また未使用粉末の混合率を60%とした。それら以外は、実施例4と同様の方法で、保管、水分率の測定、粉末混合を行った。
余剰粉末の水分率、ゆるみかさ密度、混合率および造形物の評価結果等を表2に示す。
[Example 11]
In Example 11, in Example 4, the storage period in the aluminum laminated zip was changed to 1h. The mixing ratio of unused powder was 60%. Except for these, storage, measurement of moisture content, and powder mixing were performed in the same manner as in Example 4.
Table 2 shows the moisture content of the excess powder, the loose bulk density, the mixing rate, and the evaluation result of the shaped article.

[比較例1]
比較例1では、実施例4において、保管方法を23℃50%の温湿度下に暴露する環境下で50h放置する点を変更した以外は、実施例4と同様の方法で、保管、水分率の測定、粉末混合を行った。余剰粉末の水分率、ゆるみ密度、混合率および造形物の評価結果等は、表2に記載した。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, in the same manner as in Example 4 except that the storage method was left for 50 hours in an environment exposed to 23 ° C. and 50% temperature and humidity, the storage and moisture content was the same as in Example 4. Measurement and powder mixing were performed. The moisture content of the surplus powder, loose density, mixing rate, and the evaluation results of the shaped product are shown in Table 2.

[比較例2]
比較例2では、実施例4において、保管方法を23℃50%の温湿度下に暴露する環境下で50h放置し、未使用粉末の混合率を50%と変更した。それ以外は、実施例4と同様にして、余剰粉末の水分率の測定、ゆるみかさ密度の測定、造形物の製造及び造形物の評価を行った。
余剰粉末の水分率、ゆるみかさ密度、混合率および造形物の評価結果等を表2に示す。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 2, in Example 4, the storage method was left for 50 hours in an environment exposed to 23 ° C. and 50% temperature and humidity, and the mixing ratio of unused powder was changed to 50%. Other than that was carried out similarly to Example 4, and measured the moisture content of the surplus powder, the measurement of loose bulk density, manufacture of a molded article, and evaluation of the molded article.
Table 2 shows the moisture content of the excess powder, the loose bulk density, the mixing rate, and the evaluation result of the shaped article.

[比較例3]
比較例3では、実施例4において、PA12の代わりに、PPを原料とした点以外は、実施例4と同様にして、余剰粉末の水分率の測定、ゆるみかさ密度の測定、造形物の製造及び造形物の評価を行った。
余剰粉末の水分率、ゆるみかさ密度、混合率および造形物の評価結果等を表2に示す。
た。
[Comparative Example 3]
In Comparative Example 3, in the same manner as in Example 4 except that PP was used as a raw material instead of PA12 in Example 4, the measurement of the moisture content of the surplus powder, the measurement of the loose bulk density, and the production of the molded article And the modeled object was evaluated.
Table 2 shows the moisture content of the excess powder, the loose bulk density, the mixing rate, and the evaluation result of the shaped article.
It was.

1 電磁照射源
2 反射鏡
3 ヒーター
4 ローラ
5 供給槽
6 レーザー走査スペース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electromagnetic irradiation source 2 Reflector 3 Heater 4 Roller 5 Supply tank 6 Laser scanning space

米国特許第4,247,508号明細書US Pat. No. 4,247,508 米国特許第4,863,538号明細書US Pat. No. 4,863,538 米国特許第5,017,753号明細書US Pat. No. 5,017,753 米国特許第6,110,411号明細書US Pat. No. 6,110,411 特許第4,964,990号公報Japanese Patent No. 4,964,990 独国特許出願公開第102006023484号明細書German Patent Application No. 102006023484

Claims (9)

熱可塑性樹脂組成物よりなる立体造形用粉末からなる層を形成する工程と、前記層に選択的に電磁照射線を照射することにより、前記粉末を選択的に固化する工程とを有する、立体造形方法であって、下記(a)〜(c)の各工程を含むことを特徴とする立体造形方法。
(a)造形時に固化されなかった余剰粉末のゆるみかさ密度を、真密度に対して20%超の範囲とする工程
(b)前記余剰粉末と未使用粉末とを混合して混合粉末とする工程
(c)前記混合粉末により前記層を形成する工程
Three-dimensional modeling having a step of forming a layer made of a three-dimensional modeling powder made of a thermoplastic resin composition and a step of selectively solidifying the powder by selectively irradiating the layer with electromagnetic radiation. It is a method, Comprising: Each three-dimensional modeling method characterized by including each process of following (a)-(c).
(A) The process which makes loose bulk density of the surplus powder which was not solidified at the time of shaping | molding more than 20% with respect to a true density (b) The process which mixes the said surplus powder and unused powder and makes it mixed powder (C) forming the layer with the mixed powder
前記(b)の工程において、混合粉末における余剰粉末と未使用粉末との質量混合比を、5:5から10:0の範囲とする、請求項1に記載の立体造形方法。   The three-dimensional modeling method according to claim 1, wherein in the step (b), a mass mixing ratio of surplus powder and unused powder in the mixed powder is set in a range of 5: 5 to 10: 0. 前記(a)の工程において、余剰粉末のゆるみかさ密度を、真密度に対して35%〜70%の範囲の密度とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の立体造形方法。   The three-dimensional modeling method according to any one of claims 1 to 3, wherein in the step (a), a loose bulk density of the surplus powder is set to a density in a range of 35% to 70% with respect to a true density. 前記余剰粉末および未使用粉末として、結晶性の熱可塑性樹脂組成物粉末を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の立体造形方法。   The three-dimensional modeling method according to any one of claims 1 to 3, wherein a crystalline thermoplastic resin composition powder is used as the surplus powder and the unused powder. 前記余剰粉末および未使用粉末として、ポリアミドを含有する結晶性熱可塑性樹脂組成物粉末を用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の立体造形方法。   The three-dimensional modeling method according to any one of claims 1 to 4, wherein a crystalline thermoplastic resin composition powder containing polyamide is used as the surplus powder and the unused powder. 前記立体造形用粉末の50%体積平均粒径が5〜100μmである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の立体造形方法。   The three-dimensional modeling method according to any one of claims 1 to 5, wherein a 50% volume average particle size of the three-dimensional modeling powder is 5 to 100 µm. 前記(a)の工程が、余剰粉末の含水率を2質量%以下にする工程である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の立体造形方法。   The three-dimensional modeling method according to any one of claims 1 to 6, wherein the step (a) is a step of setting the moisture content of the surplus powder to 2% by mass or less. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の立体造形方法により形成された立体造形物。   The three-dimensional molded item formed by the three-dimensional modeling method of any one of Claims 1-7. 熱可塑性樹脂組成物よりなる立体造形用粉末からなる層を形成する手段と、
前記層に選択的に電磁照射線を照射することにより、前記粉末を選択的に固化する手段と、
造形時に固化されなかった余剰粉末のゆるみかさ密度を調整する手段と、
前記余剰粉末と未使用粉末とを混合して混合粉末とする手段と
を備えた立体造形装置。
Means for forming a layer made of a three-dimensional modeling powder made of a thermoplastic resin composition;
Means for selectively solidifying the powder by selectively irradiating the layer with electromagnetic radiation;
Means for adjusting the loose bulk density of the surplus powder that was not solidified at the time of modeling;
Means for mixing the surplus powder and unused powder to form a mixed powder.
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