JP2018030323A - Three-dimensional molding apparatus and method for manufacturing three-dimensional molded object - Google Patents

Three-dimensional molding apparatus and method for manufacturing three-dimensional molded object Download PDF

Info

Publication number
JP2018030323A
JP2018030323A JP2016164835A JP2016164835A JP2018030323A JP 2018030323 A JP2018030323 A JP 2018030323A JP 2016164835 A JP2016164835 A JP 2016164835A JP 2016164835 A JP2016164835 A JP 2016164835A JP 2018030323 A JP2018030323 A JP 2018030323A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
photocurable resin
gas permeable
light
light irradiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016164835A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6896388B2 (en
Inventor
新井 隆
Takashi Arai
隆 新井
関根 康弘
Yasuhiro Sekine
康弘 関根
柏崎 昭夫
Akio Kashiwazaki
昭夫 柏崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2016164835A priority Critical patent/JP6896388B2/en
Priority to KR1020170102078A priority patent/KR102233625B1/en
Priority to US15/677,160 priority patent/US20180056587A1/en
Priority to CN201710709428.7A priority patent/CN107756785B/en
Publication of JP2018030323A publication Critical patent/JP2018030323A/en
Priority to US17/242,698 priority patent/US11951677B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6896388B2 publication Critical patent/JP6896388B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase a filling rate for a space for the subsequent layer with an uncured photocurable resin and thereby to increase a molding rate in a configuration of manufacturing a three-dimensional molded object by repeating irradiating a photocurable resin accommodated in a vessel with light and moving a molding stage.SOLUTION: One surface of a vessel 5 accommodating a photocurable resin 1 is constituted by a gas permeable sheet 7 that opposes the photocurable resin 1 and transmits irradiation light from a light irradiation device (8 to 10), and a light-transmitting plate 6 disposed outside the vessel over the gas permeable member. A pressure chamber 11 in which pressure can be controlled by a pressure controller 12 is segmented between the gas permeable sheet 7 and the light-transmitting plate 6. Upon moving a molding stage 3, the pressure in the pressure chamber 11 is reduced to deform the gas permeable sheet 7 into a concave shape, and upon irradiating the resin with light, gas in the pressure chamber 11 is permeated into the photocurable resin 1 by pressurizing.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、容器中に収容した光硬化性樹脂に光照射を行い、3次元造形物を製造する3次元造形装置および3次元造形物の製造方法に関する。   The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus for manufacturing a three-dimensional structure by irradiating a photocurable resin accommodated in a container with light, and a method for manufacturing the three-dimensional structure.

近年、未硬化状態の光硬化性樹脂を露光し、固化(硬化)させる工程を繰り返して造形物を形成する3次元造形技術の開発が進められている。この種の3次元造形装置では、造形ステージないし固化済みの造形物(ワーク)上に1層ずつ塗布ローラなどにより材料の光硬化性樹脂を塗布し、光照射を繰り返す構成が知られている。また、容器に収容した光硬化性樹脂中に造形ステージ(ないし造形物の造形済み部分)を浸漬し、下方または上方から光照射を行って層造形を行い、次層の造形のために造形ステージを上方または下方に移動させる構成も知られている。   In recent years, development of a three-dimensional modeling technique for forming a modeled object by repeating a process of exposing and solidifying (curing) an uncured photocurable resin has been advanced. In this type of three-dimensional modeling apparatus, a configuration is known in which a photocurable resin of a material is applied to a modeling stage or a solidified modeled object (work) one by one with an application roller or the like, and light irradiation is repeated. In addition, a modeling stage (or a modeled part of a modeled object) is immersed in a photocurable resin contained in a container, and light irradiation is performed from below or above to perform layer modeling, and a modeling stage for modeling the next layer There is also known a configuration for moving the upper or lower side.

後者の構成では、前者の構成のような塗布機構を用いないため、例えば造形装置の機械的な構成や制御が簡単である利点があるが、積層方向の造形速度が遅いことが問題とされている(特許文献1)。この造形速度を低下させる要因の1つは、造形条件によっては樹脂の容器、例えば硬化光を透過させる光透過部材の部位で光硬化性樹脂の固着(ないし粘度上昇)が起きる問題である。この場合には、例えば1層を造形した後、次層のためにステージを昇降させる場合に、固着ないし粘度上昇の起きている部位を強制的に引き剥す工程が必要となり、このために造形速度が低下する。また、造形ステージの移動装置に大きな駆動力が必要となる問題もある。また、造形速度を低下させる他の要因は、1層の造形後に造形ステージを移動させた時、これも造形条件にもよるが、次の造形層を形成する空間への光硬化性樹脂の供給が迅速に行われない問題である。   The latter configuration does not use a coating mechanism like the former configuration, so there is an advantage that, for example, the mechanical configuration and control of the modeling apparatus is simple, but the modeling speed in the stacking direction is a problem. (Patent Document 1). One of the factors that reduce the modeling speed is a problem that the photocurable resin is fixed (or increased in viscosity) in a resin container, for example, a portion of a light transmitting member that transmits cured light, depending on modeling conditions. In this case, for example, when one stage is formed and then the stage is moved up and down for the next layer, it is necessary to forcibly peel off the part where sticking or viscosity increase has occurred. Decreases. There is also a problem that a large driving force is required for the moving device of the modeling stage. Another factor that reduces the modeling speed is that when the modeling stage is moved after modeling one layer, the photocurable resin is supplied to the space that forms the next modeling layer, depending on the modeling conditions. Is a problem that does not happen quickly.

そこで、容器の特定部位、例えば硬化光を透過させる光透過部材の近傍の空間領域において、光硬化性樹脂の硬化(重合)を阻害する状態を形成する手法が提案されている(特許文献2)。この構成では、例えば容器中の光硬化性樹脂に臨む光透過部材をガス透過部材から構成し、その外側から光硬化性樹脂中に光硬化性樹脂の硬化(重合)を阻害する気体(例えば酸素原子を含むもの)を透過させる。この構成によれば、ガス透過部材を透過した気体によって光透過部材の近傍の空間において光硬化性樹脂の硬化(重合)が阻止される。従って、光透過部材に対する固着や、ステージ移動速度を低下させ、次層のための溶融樹脂の供給速度の低下が抑制される。このような構成によって、例えば動画像として硬化光を照射するとともに連続的なステージ移動を行うことなどによって、連続的かつ高速な積層造形動作を行えるようになる可能性がある。   Therefore, a method has been proposed in which a state that inhibits the curing (polymerization) of the photocurable resin is formed in a specific portion of the container, for example, a spatial region in the vicinity of the light transmitting member that transmits the curing light (Patent Document 2). . In this configuration, for example, a light transmissive member facing the photocurable resin in the container is formed of a gas permeable member, and a gas (for example, oxygen) that inhibits the curing (polymerization) of the photocurable resin into the photocurable resin from the outside. Permeate those containing atoms). According to this configuration, curing (polymerization) of the photocurable resin is prevented in the space near the light transmitting member by the gas that has passed through the gas transmitting member. Therefore, the fixing to the light transmission member and the stage moving speed are reduced, and the decrease in the supply speed of the molten resin for the next layer is suppressed. With such a configuration, there is a possibility that continuous and high-speed layered modeling operation can be performed by, for example, irradiating curing light as a moving image and performing continuous stage movement.

米国特許出願公開第2015/54198号US Patent Application Publication No. 2015/54198 米国特許第9216546号U.S. Patent No. 9216546

ここで、光硬化性樹脂の光硬化と造形ステージの移動を繰り返す造形手法において、各種の造形条件と造形速度の関係について考える。   Here, in the modeling technique which repeats the photocuring of the photocurable resin and the movement of the modeling stage, the relationship between various modeling conditions and the modeling speed will be considered.

例えば、動画像照射のような手法により、露光画像を連続的に照射し固化層を連続的に積層する場合、固化層の厚みが0.02mm〜0.2mm程度と非常に薄くなる。そして、1フレーム(例えば1造形層に相当)照射ごとに上記の固化層の厚みに相当する量、ステージを移動させる。ステージ移動により、例えば容器の透過窓近傍との間の密度が低下した空間に樹脂が供給されるが、このような狭い(薄い)空間に対して、未硬化の光硬化性樹脂を供給には時間がかかる。   For example, when a solidified layer is continuously laminated by continuously irradiating an exposure image by a technique such as moving image irradiation, the thickness of the solidified layer is as thin as about 0.02 mm to 0.2 mm. Then, the stage is moved by an amount corresponding to the thickness of the solidified layer for each irradiation of one frame (for example, one modeling layer). By moving the stage, for example, resin is supplied to a space where the density between the vicinity of the transmission window of the container has decreased, but for supplying such uncured photocurable resin to such a narrow (thin) space. take time.

そこで、光硬化性樹脂の供給速度を上げるため、造形物の各層での断面積を小さくすることや、造形物を複数ブロックに分割して造形するような工夫が行われる。また、光硬化性樹脂に粘度の低い材料を使用する対策なども取られることがある。造形物の各層での断面積を小さくするために、例えばラティス構造のように造形層を小さくまたは小分けにすると、造形物の強度が低くなる問題が生じる。そもそも、ラティス形態のような構造は、必ずしも製造したい所期の造形物の構造に一致しない場合がある。   Therefore, in order to increase the supply speed of the photo-curing resin, a technique for reducing the cross-sectional area in each layer of the modeled object or dividing the modeled object into a plurality of blocks is performed. In addition, measures to use a low viscosity material for the photocurable resin may be taken. In order to reduce the cross-sectional area in each layer of the modeled object, for example, if the modeled layer is made small or divided like a lattice structure, there arises a problem that the strength of the modeled product is lowered. In the first place, a structure such as a lattice shape may not necessarily match the structure of an intended model to be manufactured.

また、光硬化性樹脂に粘度が低い材料を使用した場合には、固化時の収縮が大きくなり造形物の変形が起きる問題や、光硬化時の重合度が上がらずに強度低下を招いたり、耐熱性が低くなる、といった問題が生じる可能性がある。   In addition, when using a material with low viscosity for the photocurable resin, there is a problem that the shrinkage at the time of solidification increases and deformation of the molded article, or the degree of polymerization at the time of photocuring does not increase, resulting in a decrease in strength, There is a possibility that problems such as low heat resistance may occur.

そこで、粘度の低い材料を使用し固化層への材料供給を早めるため、動画投影などにより光硬化を行う造形フェーズを急速に実行し、造形フェーズ後に後処理工程としてポストキュア法を実行する手法も考えられている。このポストキュア法では、樹脂の強度を上げるため、光や熱を加えることにより未硬化部分を硬化する工程が行われる。しかし、ポストキュアにより2次硬化を行う場合には、硬化時の寸法変化や変形などの問題が生じる可能性がある。   Therefore, in order to speed up the material supply to the solidified layer using a material with low viscosity, there is also a method of rapidly executing the modeling phase that performs photocuring by moving image projection etc. and performing the post cure method as a post-processing step after the modeling phase It is considered. In this post-cure method, in order to increase the strength of the resin, a step of curing the uncured portion by applying light or heat is performed. However, when secondary curing is performed by post-cure, problems such as dimensional changes and deformation during curing may occur.

上記のように、光硬化性樹脂の供給速度を考慮して、造形物(固化層)を小分けにしたり、光硬化性樹脂の粘度を低下させたりすることは、本質的な解決とはいえず、しかも他の好ましくない副作用が種々生じる問題がある。そのため、光硬化性樹脂の粘度を徒らに低下させることなく、肉抜き部分の少ない、ソリッドな造形を行う場合には、従来では、ステージを移動させた後の次層のための狭い空間に精度良く未硬化の材料を充填する時間が増大しがちであった。   As described above, taking into consideration the supply rate of the photocurable resin, it is not an essential solution to subdivide the shaped article (solidified layer) or reduce the viscosity of the photocurable resin. In addition, there are problems that various other undesirable side effects occur. For this reason, when performing solid modeling with a small amount of lightening parts without reducing the viscosity of the photo-curing resin, it has conventionally been in a narrow space for the next layer after moving the stage. The time for filling the uncured material with high accuracy tends to increase.

上記の特許文献2のように硬化阻害性の気体を透過させる手法によっても、粘度の高い樹脂や1層の照射(硬化)面積の大きな形状の造形物では、例えば25〜35μmの厚みの次層のための空間に材料を充填する時間を短縮するのはそれ程容易ではない。   Even in the case of a method of permeating a curing-inhibiting gas as in Patent Document 2 described above, in the case of a resin having a high viscosity or a shaped object having a large irradiation (curing) area of one layer, for example, a next layer having a thickness of 25 to 35 μm. It is not so easy to shorten the time for filling the space for the material.

本発明の課題は、上記の諸問題に鑑み、光硬化性樹脂の光硬化と造形ステージの移動を繰り返す3次元造形において、次層のための空間に未硬化の光硬化性樹脂を充填する速度を向上させることにある。また、硬化阻害性を有する気体を利用し、例えば硬化光(造形光)の透過窓の付近などにおける光硬化性樹脂の固化、固着や粘度低下を抑制することにある。   In view of the above-described problems, an object of the present invention is a speed at which a space for a next layer is filled with an uncured photocurable resin in three-dimensional modeling that repeats photocuring of a photocurable resin and movement of a modeling stage. Is to improve. Another object of the present invention is to suppress the solidification, fixation, and viscosity reduction of the photocurable resin in the vicinity of the transmission window of the curing light (modeling light), for example, by using a gas having curing inhibition.

上記課題を解決するため、本発明においては、光硬化性樹脂を収容する容器と、前記容器に収容された前記光硬化性樹脂に光照射を行う光照射装置と、前記容器の内部の前記光硬化性樹脂に面し、前記光照射装置の照射光を透過させるガス透過部材と、前記ガス透過部材よりも前記容器の外側に配置された光透過部材と、前記光照射装置の光照射により硬化させた造形済み部位を前記ガス透過部材から離間する方向に移動させる移動装置と、前記ガス透過部材と、前記光透過部材と、によって画成された圧力室と、前記圧力室の内部の気体の圧力を制御する圧力制御装置と、前記光照射装置、前記移動装置、および前記圧力制御装置を制御する制御部と、を備えた構成を採用した。   In order to solve the above problems, in the present invention, a container for storing a photocurable resin, a light irradiation device for irradiating light to the photocurable resin stored in the container, and the light inside the container. A gas permeable member that faces the curable resin and transmits the irradiation light of the light irradiation device, a light transmission member that is disposed outside the container with respect to the gas transmission member, and is cured by light irradiation of the light irradiation device A pressure chamber defined by a moving device that moves the shaped part that is made to move away from the gas permeable member, the gas permeable member, and the light transmissive member; and a gas inside the pressure chamber. The structure provided with the pressure control apparatus which controls a pressure, the said light irradiation apparatus, the said moving apparatus, and the control part which controls the said pressure control apparatus was employ | adopted.

あるいは、光硬化性樹脂を収容する容器と、前記容器に収容された前記光硬化性樹脂に光照射を行う光照射装置と、前記容器の内部の前記光硬化性樹脂に面し、前記光照射装置の照射光を透過させるガス透過部材と、前記ガス透過部材よりも前記容器の外側に配置された光透過部材と、前記光照射装置の光照射により硬化させた造形済み部位を前記ガス透過部材から離間する方向に移動させる移動装置と、前記ガス透過部材と、前記光透過部材と、によって画成された圧力室と、前記圧力室の内部の気体の圧力を制御する圧力制御装置と、前記光照射装置、前記移動装置、および前記圧力制御装置を制御する制御部と、を備えた製造装置によって造形物を製造する3次元造形物の製造方法において、前記制御部が、前記光照射装置の光照射により前記光硬化性樹脂を硬化させる光照射工程と、前記光照射工程の後、前記制御部が、前記移動装置により当該の造形済み部位を前記ガス透過部材から離間する方向に移動させる際、前記圧力制御装置によって、前記圧力室の内部の気体を減圧して前記ガス透過部材を前記造形済み部位から離間する方向に変形させる減圧工程と、前記制御部が、前記移動装置による前記造形済み部位の移動が終了した後、前記圧力制御装置によって、前記圧力室の内部の気体を加圧して前記ガス透過部材を介して前記圧力室の内部の気体を前記光硬化性樹脂へと透過させる加圧工程と、を含む構成を採用した。   Alternatively, a container that stores a photocurable resin, a light irradiation device that performs light irradiation on the photocurable resin stored in the container, and the light irradiation that faces the photocurable resin inside the container. A gas permeable member that transmits the irradiation light of the apparatus; a light transmissive member that is disposed outside the container with respect to the gas permeable member; and a molded part that is cured by light irradiation of the light irradiation apparatus. A pressure device defined by a moving device, a gas permeable member, and a light transmissive member, a pressure control device that controls a pressure of a gas inside the pressure chamber, and In the manufacturing method of the three-dimensional structure manufactured by the manufacturing apparatus including the light irradiation device, the moving device, and the control unit that controls the pressure control device, the control unit includes the light irradiation device. For light irradiation After the light irradiation step of curing the photocurable resin, and after the light irradiation step, the control unit moves the shaped part in a direction away from the gas permeable member by the moving device. The pressure control device reduces the gas inside the pressure chamber and deforms the gas permeable member in a direction away from the shaped part, and the control unit is configured to remove the shaped part by the moving device. After the movement is completed, the pressure control device pressurizes the gas inside the pressure chamber and allows the gas inside the pressure chamber to permeate the photocurable resin through the gas permeable member. And the structure including was adopted.

上記構成によれば、光照射の後、例えば造形ステージ移動を行う時、圧力室を減圧することにより、ガス透過部材を造形済み部位から離間する方向に変形させ、造形領域の容積を拡大する。これにより、次層のための空間に未硬化の光硬化性樹脂を充填する速度を向上できる。また、例えば造形済み部位の移動が終了し、光照射を行う時には、圧力室の内部の硬化阻害性のある気体を加圧することによりガス透過部材を介して光硬化性樹脂に透過させる。これにより、例えば光透過部材の付近などにおける光硬化性樹脂の固化、固着や粘度低下を抑制し、これによっても照射後の光硬化性樹脂の充填速度向上を期待でき、造形ステージをスムーズに行うことができる。以上のようにして、3次元造形速度を大きく向上させることができる。   According to the above configuration, when the modeling stage is moved after light irradiation, for example, by depressurizing the pressure chamber, the gas permeable member is deformed in a direction away from the modeled site, and the volume of the modeling region is increased. Thereby, the speed | rate which fills the space for next layers with uncured photocurable resin can be improved. Further, for example, when the movement of the shaped part is completed and light irradiation is performed, the photocurable resin is allowed to permeate through the gas permeable member by pressurizing the gas having curing inhibition inside the pressure chamber. As a result, for example, the photocuring resin can be prevented from solidifying, adhering or lowering in viscosity in the vicinity of the light transmitting member, etc., which can also be expected to improve the filling speed of the photocurable resin after irradiation, thereby smoothly performing the modeling stage. be able to. As described above, the three-dimensional modeling speed can be greatly improved.

本発明の実施形態1に係る3次元造形装置の構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the three-dimensional modeling apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1の装置の要部を拡大して示した説明図である。It is explanatory drawing which expanded and showed the principal part of the apparatus of FIG. 本発明の実施形態2に係る3次元造形装置の構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the three-dimensional modeling apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明に係る3次元造形制御手順を示したフローチャート図である。It is the flowchart figure which showed the three-dimensional modeling control procedure which concerns on this invention. 本発明に係る3次元造形装置の制御系の構成例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structural example of the control system of the three-dimensional modeling apparatus which concerns on this invention.

以下、添付図面に示す実施例を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す実施例はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to embodiments shown in the accompanying drawings. The following embodiment is merely an example, and for example, a detailed configuration can be appropriately changed by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention. Moreover, the numerical value taken up by this embodiment is a reference numerical value, Comprising: This invention is not limited.

<実施形態1>
図1は本実施形態1において、3次元造形物を製造するための3次元造形装置の構成を断面構造として示したものである。図1において、容器5中には、溶融(未硬化)状態の光硬化性樹脂1が収容されている。
<Embodiment 1>
FIG. 1 shows a configuration of a three-dimensional modeling apparatus for manufacturing a three-dimensional modeled object as a cross-sectional structure in the first embodiment. In FIG. 1, a photocurable resin 1 in a molten (uncured) state is accommodated in a container 5.

光硬化性樹脂1は、例えばラジカル重合系樹脂材料としては、アクリレート系の材料である。特にその場合、光硬化性樹脂1の材質は、オリゴマーとしてはウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、アクリルアクリレート系などから選ばれる。   The photocurable resin 1 is, for example, an acrylate material as a radical polymerization resin material. Particularly in that case, the material of the photocurable resin 1 is selected from urethane acrylate, epoxy acrylate, polyester acrylate, acrylic acrylate, and the like as the oligomer.

本実施形態では、造形ステージ3(ベースプレート)を光硬化性樹脂1に浸漬(ないしは少なくとも接触した)状態から、容器5の底部方向より光照射を行い、1層の造形を行う。その後、次層の造形のために昇降装置4によって、図の上方に造形ステージ3を移動させて、造形ステージ3下面に生成された造形物の下方に光硬化性樹脂1を供給した後、次層の造形のための光照射を行う。   In this embodiment, from the state in which the modeling stage 3 (base plate) is immersed (or at least in contact) with the photocurable resin 1, light irradiation is performed from the bottom direction of the container 5 to perform one-layer modeling. After that, the modeling stage 3 is moved upward in the figure by the lifting device 4 for modeling of the next layer, and the photocurable resin 1 is supplied below the modeled object generated on the lower surface of the modeling stage 3. Light irradiation for layer formation.

図1では昇降装置4の詳細図示は省略されているが、昇降装置4は、モータのような回転駆動源と、ラック&ピニオンのような伝達(ないし変速)系から構成することができる。昇降装置4は、後述の制御装置(例えばCPU601)の制御に基づき、造形ステージ3を図の上下方向に沿う任意の高さに移動させることができる。   Although the detailed illustration of the lifting device 4 is omitted in FIG. 1, the lifting device 4 can be composed of a rotational drive source such as a motor and a transmission (or transmission) system such as a rack and pinion. The elevating device 4 can move the modeling stage 3 to an arbitrary height along the vertical direction of the drawing based on the control of a control device (for example, the CPU 601) described later.

本実施形態では、光硬化性樹脂1を硬化させるための光照射は容器5の底部方向から行うため、容器5の底部は、光透過性の材質から構成する。また、容器5の側壁部も、造形の進行を視認(あるいは不図示のカメラなどにより撮影)する、などの目的で光透過性の材質から構成することができる。特に本実施形態では、容器5の底部は、以下で詳述するように光透過板6(光透過部材)、およびガス透過性シート7(ガス透過部材)によって構成する。   In the present embodiment, light irradiation for curing the photocurable resin 1 is performed from the bottom direction of the container 5, and therefore the bottom of the container 5 is made of a light transmissive material. Further, the side wall portion of the container 5 can also be made of a light transmissive material for the purpose of visually recognizing the progress of modeling (or photographing with a camera not shown). In particular, in this embodiment, the bottom of the container 5 is constituted by a light transmission plate 6 (light transmission member) and a gas permeable sheet 7 (gas transmission member) as described in detail below.

硬化光は、例えば光源8、ミラーユニット9、レンズユニット10から成る光照射部から照射する。光源8は、例えばレーザ光源などであり、光硬化性樹脂1が例えば紫外線硬化型である場合には、光源8の照射光の波長は、例えば光硬化性樹脂1の材質などの条件に適した200〜450nm程度の範囲で選択される。この種の樹脂硬化用途に用いられる典型的な紫外線波長としては、254nm、365nm、420nmなどがある。ただし、光源8の照射光の波長は必ずしも紫外線領域に限定されるものではなく、光硬化性樹脂1の材質によっては他の波長領域の照射光を用いてもよい。ミラーユニット9は、ガルバノミラーユニットなどから構成され、レンズユニット10を介してXY方向に光源8の照射スポットを走査する。これにより、光硬化性樹脂1の造形物2の特定の高さに対応する1層分の形状に相当する部位を硬化させることができる。   The curing light is irradiated from a light irradiation unit including a light source 8, a mirror unit 9, and a lens unit 10, for example. The light source 8 is, for example, a laser light source, and when the photocurable resin 1 is, for example, an ultraviolet curable type, the wavelength of the irradiation light of the light source 8 is suitable for conditions such as the material of the photocurable resin 1, for example. It is selected in the range of about 200 to 450 nm. Typical ultraviolet wavelengths used for this type of resin curing include 254 nm, 365 nm, 420 nm, and the like. However, the wavelength of the irradiation light of the light source 8 is not necessarily limited to the ultraviolet region, and irradiation light in other wavelength regions may be used depending on the material of the photocurable resin 1. The mirror unit 9 is constituted by a galvanometer mirror unit or the like, and scans the irradiation spot of the light source 8 in the XY directions via the lens unit 10. Thereby, the site | part corresponding to the shape for one layer corresponding to the specific height of the molded article 2 of the photocurable resin 1 can be hardened.

なお、上記のようなレーザスポットの平面走査による光照射方式に限定されることなく、光硬化性樹脂1の材質や粘度のような特性によっては、光照射部は動画像を面照射するようなプロジェクタとして構成してもよい。ただし、動画投影方式の場合は、後述のガス透過性シート7を変形させる動作が追従できる程度のフレームレートを用いる、などの措置が必要になる。例えば、後述のガス透過性シート7の変形動作の所要時間が仮に0.5sec〜2.0secとすれば、光源8で投影する動画のフレームはこのような変形動作の所要時間に相当するフレーム投影間隔を採用する。   Note that the light irradiation unit is not limited to the light irradiation method by plane scanning of the laser spot as described above, and the light irradiation unit may irradiate a moving image according to characteristics such as the material and viscosity of the photocurable resin 1. You may comprise as a projector. However, in the case of the moving image projection method, measures such as using a frame rate that can follow the operation of deforming the gas permeable sheet 7 described later are required. For example, if the time required for the deformation operation of the gas permeable sheet 7 described later is 0.5 sec to 2.0 sec, the frame of the moving image projected by the light source 8 is a frame projection corresponding to the time required for such a deformation operation. Adopt spacing.

容器5の底部の光透過部と、造形ステージ3の下部の造形物2の下面との間の空間は、造形ステージ3を上方へ移動させつつ、造形物2の各層に対応する部位の光硬化性樹脂1を次々に硬化させていく造形領域14(造形空間)に相当する。   The space between the light transmission part at the bottom of the container 5 and the lower surface of the model 2 below the modeling stage 3 moves the modeling stage 3 upward, while photocuring the parts corresponding to the layers of the model 2. This corresponds to the modeling area 14 (modeling space) where the resin 1 is cured one after another.

本実施形態では、容器5の底部の光透過部は、容器5の最外部を構成する光透過板6と、容器5内の光硬化性樹脂1に面し、かつ光透過板6と所定距離、離間してほぼ平行に配置されたガス透過性シート7から構成する。ガス透過性シート7は、硬化(重合)阻害材を含む気体(ガス)を容器5内の光硬化性樹脂1の方向に透過させる性質を有するガス透過部材である。このようなガス透過性シート7のための材質としては、PFA、PTFE、PPまたはPEのような材質が考えられる。なお、ガス透過性シート7は特に光源8の発光波長の光に対する光透過性を有している必要がある。一般には、ガス透過性シート7には上記のような材質の着色されていない透明材料を用いる。   In the present embodiment, the light transmitting portion at the bottom of the container 5 faces the light transmitting plate 6 that constitutes the outermost part of the container 5 and the photocurable resin 1 in the container 5, and is a predetermined distance from the light transmitting plate 6. The gas permeable sheet 7 is disposed so as to be spaced apart and substantially parallel to each other. The gas permeable sheet 7 is a gas permeable member having a property of transmitting a gas (gas) containing a curing (polymerization) inhibitor in the direction of the photocurable resin 1 in the container 5. As a material for such a gas permeable sheet 7, materials such as PFA, PTFE, PP or PE are conceivable. In addition, the gas permeable sheet 7 needs to have the light transmittance especially with respect to the light of the emission wavelength of the light source 8. In general, the gas permeable sheet 7 is made of an uncolored transparent material as described above.

また、ガス透過性シート7は、後述する圧力室11の減圧制御によって容易に変形させることができるように選ばれる。例えば、上記のような材質の樹脂類であれば、ガス透過性シート7の厚みは、1.0mm〜10mm程度が考えられる。   The gas permeable sheet 7 is selected so that it can be easily deformed by pressure reduction control of the pressure chamber 11 described later. For example, if it is resin of the above materials, the thickness of the gas-permeable sheet 7 can be about 1.0 mm to 10 mm.

一方、光透過板6の材質には、ガラスもしくは石英板が考えられる。本実施形態では、光透過板6はむしろ高剛性である方が好ましく、このため、光透過板6の厚みとしては10mm〜30mmが考えられる。   On the other hand, the material of the light transmission plate 6 may be a glass or a quartz plate. In the present embodiment, it is preferable that the light transmission plate 6 is rather rigid. For this reason, the thickness of the light transmission plate 6 can be 10 mm to 30 mm.

さらに、本実施形態では、所定距離(例えばmmオーダ)離間して配置された光透過板6とガス透過性シート7とによって、これら両者の間に圧力室11を画成する。圧力室11の内部には、圧力制御装置12によって、硬化(重合)阻害材としての気体(ガス)を供給できるよう構成する。また、圧力制御装置12は、後述のように造形処理の進行に応じて圧力室11に充填した気体(ガス)の圧力を(加圧/減圧)制御することができるよう構成する。   Further, in the present embodiment, the light transmissive plate 6 and the gas permeable sheet 7 which are spaced apart from each other by a predetermined distance (for example, on the order of mm) define the pressure chamber 11 therebetween. The pressure chamber 11 is configured so that a gas (gas) as a curing (polymerization) inhibitor can be supplied by the pressure control device 12. Moreover, the pressure control device 12 is configured to control (pressurization / decompression) the pressure of the gas (gas) filled in the pressure chamber 11 as the modeling process proceeds as described later.

圧力室11内からガス透過性シート7を介して容器5の内側の光硬化性樹脂1に硬化(重合)阻害材としての気体(ガス)を透過させるのは、造形領域14、特にその下方の領域において、光硬化性樹脂1の硬化を抑制するためである。これにより、光硬化性樹脂1が容器5の底部、特にガス透過性シート7に固着して造形物2の移動を困難にしたり、次層のための光硬化性樹脂1の供給がスムーズに行われなくなる問題を回避できる。   The gas (gas) as a curing (polymerization) inhibitor is allowed to permeate from the pressure chamber 11 through the gas permeable sheet 7 to the photocurable resin 1 inside the container 5. This is for suppressing the curing of the photocurable resin 1 in the region. As a result, the photocurable resin 1 adheres to the bottom of the container 5, particularly the gas permeable sheet 7, making it difficult to move the shaped object 2, or the photocurable resin 1 for the next layer can be supplied smoothly. You can avoid the problem of being lost.

圧力室11に充填する気体としては、光硬化性樹脂1の材質によっても異なるが酸素、オゾン、空気、窒素、アルゴンなどを含む気体が考えられる。例えば、光硬化性樹脂1として一般によく用いられるラジカル重合タイプの材料を使用する際には、酸素もしくはオゾンなど、単体としての酸素を含有する気体が考えられる。この場合、圧力室11に充填する気体としては、例えば空気(大気)などの他、純酸素や、オゾン発生器などで発生したオゾンを用いてオゾン濃度を高めた空気、などを用いることができる。   A gas that fills the pressure chamber 11 may be a gas containing oxygen, ozone, air, nitrogen, argon, or the like, depending on the material of the photocurable resin 1. For example, when a radical polymerization type material that is generally used as the photocurable resin 1 is used, a gas containing oxygen as a simple substance, such as oxygen or ozone, can be considered. In this case, as the gas filled in the pressure chamber 11, for example, air (atmosphere) or the like, pure oxygen, air whose ozone concentration is increased using ozone generated by an ozone generator, or the like can be used. .

圧力室11に充填する気体が空気であれば、圧力制御装置12は、加減圧のためのコンプレッサおよび真空ポンプ、制御バルブなどから構成することができる(詳細図示省略)。純酸素などの気体を用いる場合には、圧力制御装置12には、さらにその気体を貯蔵、供給するタンクなどが追加される。また、オゾンを用いる場合には、圧力制御装置12の気体流路にはオゾン発生器などを追加することができる。   If the gas filled in the pressure chamber 11 is air, the pressure control device 12 can be composed of a compressor, a vacuum pump, a control valve, and the like for pressure increase / decrease (detailed illustration is omitted). In the case of using a gas such as pure oxygen, the pressure controller 12 further includes a tank for storing and supplying the gas. When ozone is used, an ozone generator or the like can be added to the gas flow path of the pressure control device 12.

図2に示すように、圧力室11の内部には、圧力室11の内圧を測定するための圧力センサ31を配置することができる。後述の圧力制御装置12による加圧ないし減圧制御において、CPU601または圧力制御部606は、圧力センサ31の出力する圧力測定値を用いて、圧力室11の内圧を目標圧力値に制御することができる。   As shown in FIG. 2, a pressure sensor 31 for measuring the internal pressure of the pressure chamber 11 can be disposed inside the pressure chamber 11. In pressurization or depressurization control by the pressure control device 12 described later, the CPU 601 or the pressure control unit 606 can control the internal pressure of the pressure chamber 11 to the target pressure value using the pressure measurement value output from the pressure sensor 31. .

図1に示すように、圧力制御装置12と圧力室11の間は気体流路13によって連通されており、圧力制御装置12は気体流路13を介して圧力室11の内圧を制御する。例えば、後述の造形制御において、硬化光を照射する時には、圧力制御装置12は好ましくは例えば100〜150PSI(ないし10気圧前後)程度の陽圧を発生する。これにより、光硬化性樹脂1の造形領域14のガス透過性シート7に面する部位に必要量の硬化(重合)阻害材としての気体を供給し、例えば光透過部材の付近などにおける不要な光硬化性樹脂の固化、固着や粘度低下を抑制する。   As shown in FIG. 1, the pressure control device 12 and the pressure chamber 11 are communicated with each other by a gas flow path 13, and the pressure control device 12 controls the internal pressure of the pressure chamber 11 through the gas flow path 13. For example, in the modeling control described later, when the curing light is irradiated, the pressure control device 12 preferably generates a positive pressure of about 100 to 150 PSI (or about 10 atm). Accordingly, a necessary amount of gas as a curing (polymerization) inhibitor is supplied to a portion of the modeling region 14 of the photocurable resin 1 facing the gas permeable sheet 7, for example, unnecessary light near the light transmissive member. Suppresses solidification, fixation and viscosity reduction of the curable resin.

また、本実施形態では、圧力制御装置12は、圧力室11内を負圧(陰圧)に制御して、図2に示すようにガス透過性シート7を造形領域14、ないしは造形物2の造形済み部位からから避退、離間する方向に変形させる。この減圧動作によって、ガス透過性シート7を介して造形領域14の光硬化性樹脂1に陰圧を生じさせ、この陰圧の部位に、造形物2の造形済み部位の周囲から急速かつスムーズに次層のための材料となる光硬化性樹脂1を供給することができる。   Moreover, in this embodiment, the pressure control apparatus 12 controls the inside of the pressure chamber 11 to a negative pressure (negative pressure), and the gas-permeable sheet 7 is formed in the modeling region 14 or the modeling object 2 as shown in FIG. Retract from the shaped part and deform in the direction away. By this depressurization operation, a negative pressure is generated in the photocurable resin 1 in the modeling region 14 via the gas permeable sheet 7, and the negative pressure portion is rapidly and smoothly from the periphery of the molded portion of the molded article 2. The photocurable resin 1 which becomes a material for the next layer can be supplied.

図5は、図1(後述の図3の実施形態2の構成においても同様)の造形装置の制御系の構成を示している。   FIG. 5 shows the configuration of the control system of the modeling apparatus of FIG. 1 (the same applies to the configuration of Embodiment 2 in FIG. 3 described later).

図5の構成は、制御装置の主体的機能を受け持つCPU601を中心にROM602、RAM603、インターフェース604、608、ネットワークインターフェース609などを配置したものである。   In the configuration of FIG. 5, a ROM 602, a RAM 603, interfaces 604 and 608, a network interface 609, and the like are arranged around a CPU 601 responsible for the main function of the control device.

CPU601には、ROM602、RAM603、および各種のインターフェース604、608、609が接続される。ROM602には、BIOS等の基本プログラムが格納される。ROM602の記憶領域には、書き換え可能な例えばE(E)PROMのようなデバイスが含まれていてよい。RAM603は、CPU601の演算処理結果を一時的に記憶するワークエリアとして用いられる。CPU601は、ROM602に記録(格納)されたプログラムを実行することにより、後述の造形制御手順を実行する。   Connected to the CPU 601 are a ROM 602, a RAM 603, and various interfaces 604, 608, and 609. The ROM 602 stores basic programs such as BIOS. The storage area of the ROM 602 may include a rewritable device such as E (E) PROM. The RAM 603 is used as a work area for temporarily storing the calculation processing result of the CPU 601. The CPU 601 executes a later-described modeling control procedure by executing a program recorded (stored) in the ROM 602.

後述の造形制御手順を実行させるプログラムをROM602に記録(格納)する場合、この記録媒体は本発明を実施するための制御手順を格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を構成する。なお、後述の制御手順を実行させるプログラムは、ROM602のような固定的な記録媒体に格納する他、各種フラッシュメモリや光(磁気)ディスクのような着脱可能なコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよい。このような格納形態は、本発明を実施する制御手順を実行させるプログラムをインストールしたり更新したりする場合に利用できる。また、このような制御プログラムをインストールしたり更新したりする場合、上記のような着脱可能な記録媒体を用いる他、ネットワークインターフェース609を介してネットワーク611からプログラムをダウンロードする方式を利用できる。   When a program for executing the modeling control procedure described later is recorded (stored) in the ROM 602, this recording medium constitutes a computer-readable recording medium storing a control procedure for carrying out the present invention. Note that a program for executing the control procedure described later is stored in a fixed recording medium such as the ROM 602 or a removable computer-readable recording medium such as various flash memories or optical (magnetic) disks. May be. Such a storage form can be used when a program for executing a control procedure for carrying out the present invention is installed or updated. Further, when installing or updating such a control program, a method of downloading a program from the network 611 via the network interface 609 can be used in addition to using the removable recording medium as described above.

CPU601は、ネットワークインターフェース609を介して、例えばTCP/IPのようなプロトコルを用いて通信を行うネットワーク611上の他の資源と通信することができる。ネットワークインターフェース609は、例えば有線接続(IEEE802.3など)、無線接続(IEEE802.xxなど)などの各種のネットワーク通信方式によって構成することができる。また、ネットワーク611に配置されたサーバから後述の造形制御プログラムをダウンロードしてROM602などのプログラムメモリにインストールしたり、あるいは既にインストールされているプログラムを新版に更新したりすることもできる。   The CPU 601 can communicate with other resources on the network 611 that perform communication using a protocol such as TCP / IP, for example, via the network interface 609. The network interface 609 can be configured by various network communication methods such as a wired connection (such as IEEE802.3) and a wireless connection (such as IEEE802.xx). Further, a modeling control program described later can be downloaded from a server arranged in the network 611 and installed in a program memory such as the ROM 602, or an already installed program can be updated to a new version.

造形物2を積層的に3次元(3D)造形するための3次元(3D)データは、例えば3DCADのようなデータ形式で、上位のホスト装置610からインターフェース608を介して送信される。インターフェース608は各種の例えば各種のシリアルないしパラレルインターフェース規格に基づき構成することができる。また、ホスト装置610は、ネットワーク端末としてネットワーク611に接続されていても同様に本造形装置に対して造形データを供給することができる。   Three-dimensional (3D) data for three-dimensionally (3D) modeling the modeling object 2 is transmitted from the host device 610 via the interface 608 in a data format such as 3DCAD, for example. The interface 608 can be configured based on various serial or parallel interface standards, for example. The host device 610 can supply modeling data to the modeling device in the same manner even when connected to the network 611 as a network terminal.

CPU601は、インターフェース604を介して、光源8を制御する光照射制御部605、圧力センサ31の検出値を入力するとともに圧力制御装置12を制御する圧力制御部606、昇降装置4の昇降を制御するステージ制御部607と通信する。CPU601は、これらの各部を所期の造形シーケンスに応じて制御することにより、全体の造形工程を進行させる。   The CPU 601 inputs a light irradiation control unit 605 that controls the light source 8 through the interface 604, inputs a detection value of the pressure sensor 31, controls a pressure control unit 606 that controls the pressure control device 12, and controls elevation of the lifting device 4. It communicates with the stage control unit 607. CPU601 advances the whole modeling process by controlling these each part according to a predetermined modeling sequence.

インターフェース604は、例えば各種のシリアルないしパラレルインターフェース規格に基づき構成できる。なお、図5では簡略化のためインターフェース604は1ブロックで示しているが、インターフェース604の右側に図示した各部の通信仕様などに応じてそれぞれ異なる通信方式を持つインターフェース回路によって構成されていてよい。   The interface 604 can be configured based on various serial or parallel interface standards, for example. In FIG. 5, the interface 604 is shown as one block for simplification. However, the interface 604 may be configured by interface circuits having different communication schemes according to the communication specifications of each unit illustrated on the right side of the interface 604.

次に図1、図2、図4を参照しつつ上記構成における動作につき説明する。図4は、図1の装置における造形制御手順の流れを示している。図4の手順は例えばCPU601(制御装置:コンピュータ)が読み取り、かつ実行可能な制御プログラムとして記述され、例えばROM602(あるいは不図示の外部記憶装置)に格納しておくことができる。なお、図4の左列のフロー(S10〜S15)は造形制御の主な制御手順を、また図4の右列のフロー(S20〜S23)は、圧力制御装置12、あるいはさらに圧力センサ31を用いた圧力室11内の圧力(加圧/減圧)制御をそれぞれ示している。   Next, the operation in the above configuration will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. FIG. 4 shows the flow of the modeling control procedure in the apparatus of FIG. The procedure in FIG. 4 is described as a control program that can be read and executed by the CPU 601 (control device: computer), for example, and can be stored in, for example, the ROM 602 (or an external storage device not shown). The flow in the left column (S10 to S15) in FIG. 4 shows the main control procedure of modeling control, and the flow in the right column (S20 to S23) in FIG. 4 includes the pressure control device 12 or further the pressure sensor 31. The pressure (pressure / decompression) control in the pressure chamber 11 used is shown.

造形に先立ち、容器5中に液状(未硬化)状態の光硬化性樹脂1を供給する。この手続きは作業者の手動操作によって行うか、あるいは不図示の樹脂供給装置を介して容器5に注入されるような構成でもよい。また樹脂供給装置により光硬化性樹脂1を供給する構成においては、光硬化性樹脂1の液面レベルを検出する適当な液位検出手段の出力に応じて、容器5中の光硬化性樹脂1の量が自動的に適量に制御されるような自動制御を行ってもよい。また、樹脂供給装置を配置する場合は、容器5中から光硬化性樹脂1を吸入、排出させるような樹脂回収装置を追加し、樹脂回収装置から樹脂供給装置、さらに再度、容器5へと光硬化性樹脂1を循環させるような構成を取ってもよい。   Prior to modeling, a photocurable resin 1 in a liquid (uncured) state is supplied into the container 5. This procedure may be performed manually by an operator or may be injected into the container 5 via a resin supply device (not shown). Moreover, in the structure which supplies the photocurable resin 1 with a resin supply apparatus, according to the output of the suitable liquid level detection means which detects the liquid level of the photocurable resin 1, the photocurable resin 1 in the container 5 is used. Automatic control may be performed so that the amount is automatically controlled to an appropriate amount. Further, in the case of arranging the resin supply device, a resin recovery device that sucks and discharges the photocurable resin 1 from the container 5 is added, and the resin recovery device further transmits the light to the resin supply device and again to the container 5. A configuration in which the curable resin 1 is circulated may be employed.

図4にステップS10〜S15として示した工程は、造形物2の1層分を造形する時の制御手順に相当する。このステップS10〜S15を繰り返し実行することにより、積層的に造形物2を造形することができる。   The steps shown as steps S <b> 10 to S <b> 15 in FIG. 4 correspond to a control procedure for modeling one layer of the modeled object 2. By repeatedly executing these steps S10 to S15, the model 2 can be modeled in a stacked manner.

図4のステップS10に先立ち、ステップS20において、CPU601は、圧力制御装置12、および圧力センサ31を制御して圧力室11内の気体を加圧する制御を行う(初期加圧)。ここでは、圧力センサ31により検出した圧力室11の内圧に基づき、CPU601は圧力制御装置12による気体供給を制御する。この加圧制御による圧力室11内の目標圧力は好ましくは例えば100〜150PSI(10気圧前後)が考えられる。圧力センサ31で検出した圧力値がこの目標圧力に到達した場合は、CPU601は圧力制御装置12による気体供給を停止させ、気体流路13の上流に配置したバルブを閉じて加圧制御を完了する。この加圧制御の完了処理は、後述の加圧制御(S22)に係る加圧完了処理(S23)に相当するが、図4ではスペースの関係上、ステップS20については図示を省略している。   Prior to step S10 in FIG. 4, in step S20, the CPU 601 controls the pressure controller 12 and the pressure sensor 31 to pressurize the gas in the pressure chamber 11 (initial pressurization). Here, based on the internal pressure of the pressure chamber 11 detected by the pressure sensor 31, the CPU 601 controls gas supply by the pressure control device 12. The target pressure in the pressure chamber 11 by this pressurization control is preferably 100 to 150 PSI (around 10 atm), for example. When the pressure value detected by the pressure sensor 31 reaches this target pressure, the CPU 601 stops the gas supply by the pressure control device 12 and closes the valve arranged upstream of the gas flow path 13 to complete the pressurization control. . This pressurization control completion process corresponds to a pressurization completion process (S23) related to the pressurization control (S22) described later, but in FIG. 4, illustration of step S20 is omitted because of space.

図4のステップS10では、CPU601は光源8を点灯させ、ミラーユニット9によって当該の造形層の形状に応じて光源8の照射光を走査させる。これにより、光源8からの硬化光はミラーユニット9、レンズユニット10から光透過板6、圧力室11、ガス透過性シート7を透過し、造形領域14付近の光硬化性樹脂1に照射され、その部位を硬化させる。なお、造形物2の3D造形データは予めホスト装置610などから送信されており、この3D造形データを例えば複数の造形層の(断面)形状データへと変換することにより、1層分の造形データが生成される。   In step S <b> 10 of FIG. 4, the CPU 601 turns on the light source 8 and causes the mirror unit 9 to scan the irradiation light of the light source 8 according to the shape of the modeling layer. Thereby, the curing light from the light source 8 is transmitted from the mirror unit 9 and the lens unit 10 through the light transmission plate 6, the pressure chamber 11, and the gas permeable sheet 7, and is irradiated to the photocurable resin 1 near the modeling region 14, The part is cured. The 3D modeling data of the model 2 is transmitted in advance from the host device 610 or the like. By converting the 3D modeling data into, for example, (cross-sectional) shape data of a plurality of modeling layers, modeling data for one layer is obtained. Is generated.

この光照射工程の間、上記のように圧力室11内の(硬化阻害性の)気体が加圧されており、ガス透過性シート7を介して造形領域14の下方に透過(浸透)し、その部位の光硬化性樹脂1が硬化、あるいは好ましくない粘度上昇を生じるのを抑制する。なお、圧力室11を加圧する加圧期間では、容器5内の樹脂量が多い場合には圧力室11の内部の圧力を高め、ガス透過性シート7の樹脂荷重による変形を防止するような制御を行ってもよい。例えば、光硬化性樹脂1の液面レベルを検出する液位検出手段(不図示)が配置されている場合には、その検出値に応じて圧力制御装置12により圧力室11の内圧を増減させる制御を行う。   During this light irradiation step, the gas in the pressure chamber 11 (curing-inhibiting) is pressurized as described above, and permeates (permeates) below the modeling region 14 through the gas permeable sheet 7. It suppresses that the photocurable resin 1 of the site | part hardens | cures or raises an undesirable viscosity rise. In the pressurization period in which the pressure chamber 11 is pressurized, when the amount of resin in the container 5 is large, the pressure inside the pressure chamber 11 is increased to prevent deformation of the gas permeable sheet 7 due to the resin load. May be performed. For example, when liquid level detection means (not shown) for detecting the liquid level of the photocurable resin 1 is arranged, the pressure control device 12 increases or decreases the internal pressure of the pressure chamber 11 according to the detected value. Take control.

1層の造形層を硬化させる照射光走査が終了すると、ステップS11において、CPU601は光源8の光照射を停止させる(光照射停止)。その後、ステップS21において、CPU601は圧力センサ31の圧力検出値を監視しつつ、圧力制御装置12の減圧機構を作動させ、圧力室11の内を減圧する。本実施形態において、この減圧は、図2に示すようにガス透過性シート7を造形領域14、特に造形物2の造形済み部位から離間する方向に変形させるために行うものである。このため、この減圧時の圧力室11内の圧力は、ガス透過性シート7の材質、剛性、厚みなどに応じて、例えば大気圧以下の適当な値に選ばれる。この減圧時の圧力室11内の圧力値は、例えば予め容器5に適量の光硬化性樹脂1を収容した状態でガス透過性シート7が所期の凹面変形を生じる陰圧値を求めるような実験を行うことにより求めることができる。圧力センサ31を介して検出した圧力値がこの所定の陰圧値となった時、CPU601はステップS12において圧力制御装置12の減圧(吸引)機構を停止させる(ガス透過性シート位置移動完了)。   When the irradiation light scanning for curing one modeling layer is completed, in step S11, the CPU 601 stops the light irradiation of the light source 8 (light irradiation stop). Thereafter, in step S <b> 21, the CPU 601 operates the decompression mechanism of the pressure control device 12 while monitoring the pressure detection value of the pressure sensor 31 to decompress the pressure chamber 11. In the present embodiment, this decompression is performed in order to deform the gas permeable sheet 7 in a direction away from the modeling region 14, in particular, the molded part of the model 2 as shown in FIG. 2. For this reason, the pressure in the pressure chamber 11 at the time of decompression is selected to an appropriate value, for example, equal to or lower than atmospheric pressure, depending on the material, rigidity, thickness, and the like of the gas permeable sheet 7. The pressure value in the pressure chamber 11 at the time of decompression is such that, for example, a negative pressure value at which the gas permeable sheet 7 causes the desired concave deformation in a state where an appropriate amount of the photocurable resin 1 is accommodated in the container 5 in advance is obtained. It can be obtained by conducting an experiment. When the pressure value detected via the pressure sensor 31 becomes the predetermined negative pressure value, the CPU 601 stops the pressure reduction (suction) mechanism of the pressure control device 12 in step S12 (gas permeable sheet position movement completion).

その後、ステップS13、S14において、CPU601は、昇降装置4を制御して造形ステージ3を次層の造形に必要な高さだけ上昇させる(ステージ移動およびステージ移動完了)。この時、次層の造形のために造形ステージ3を移動(上昇)させる距離は、造形物2の形状や造形仕様によっても異なるが15μm〜0.1mm程度の比較的微少な距離である。ステージ移動により生じる空間への光硬化性樹脂1の供給は、樹脂自身が持つ粘度と大気圧、自重及び引き上げに伴う負圧により行われる。しかし、上記のように樹脂が進入しようとするスペースは小さなもので、また、樹脂の進入する力はそれ程大きくない。このため、このような「薄い」空間にその周囲や下方から溶融状態の光硬化性樹脂1を供給するには、従来では10〜数10秒オーダの比較的長時間を要していた。   Thereafter, in steps S13 and S14, the CPU 601 controls the lifting device 4 to raise the modeling stage 3 by a height necessary for modeling the next layer (stage movement and stage movement completion). At this time, the distance for moving (raising) the modeling stage 3 for modeling the next layer is a relatively small distance of about 15 μm to 0.1 mm, although it varies depending on the shape of the model 2 and modeling specifications. Supply of the photocurable resin 1 to the space generated by the stage movement is performed by the viscosity of the resin itself, the atmospheric pressure, its own weight, and the negative pressure accompanying the pulling. However, as described above, the space for the resin to enter is small, and the force for the resin to enter is not so large. For this reason, it has conventionally required a relatively long time on the order of 10 to several tens of seconds to supply the melted photocurable resin 1 from the periphery or below to such a “thin” space.

これに対して本実施形態では、造形ステージ3の移動制御工程(S13、S14)の間、上記減圧工程(ステップS21、S12)によって、図2のようにガス透過性シート7が凹面変形させる。即ち、ガス透過性シート7を造形領域14、特に造形物2の造形済み部位から離間する方向に変形させている。これにより、造形ステージ3の移動制御工程(S13、S14)の間、例えば造形領域14の実質的な容積が拡大されている。即ち、造形ステージ3ないしその下部の造形物2の造形済み部位の下方の空間が拡大され、その部位の光硬化性樹脂1の圧力(ないし密度)は他の部位の光硬化性樹脂1の圧力(ないし密度)よりも低下する。これにより、造形ステージ3の上方への移動に伴ない、造形領域14、特に造形物2の造形済み部位の下方の空間に、次層の造形のための溶融状態の光硬化性樹脂1をスムーズかつ急速に供給することができる。   On the other hand, in this embodiment, during the movement control process (S13, S14) of the modeling stage 3, the gas permeable sheet 7 is deformed into a concave surface as shown in FIG. 2 by the pressure reducing process (steps S21, S12). That is, the gas permeable sheet 7 is deformed in a direction away from the modeling region 14, in particular, from the molded part of the modeled object 2. Thereby, the substantial volume of the modeling area | region 14 is expanded during the movement control process (S13, S14) of the modeling stage 3, for example. That is, the space below the shaped part of the modeling stage 3 or the modeled object 2 below it is enlarged, and the pressure (or density) of the photocurable resin 1 at that part is the pressure of the photocurable resin 1 at other parts. It is lower than (or density). Thereby, as the modeling stage 3 moves upward, the molten photocurable resin 1 for modeling the next layer is smoothly applied to the modeling region 14, particularly the space below the modeled portion of the modeled object 2. And can be supplied rapidly.

圧力室11の減圧によってガス透過性シート7が凹面変形させるような制御を行わない従来構成では、造形物2の移動(上昇)のみによって次層の造形のための樹脂を造形領域14に供給するのみであるから、本実施形態ほどの樹脂供給速度は望めない。本実施形態によれば、上記のように圧力室11の減圧によってガス透過性シート7が凹面変形させ、造形領域14の容積を拡大する事で、光硬化性樹脂1が造形領域14へ進入し易くなり、光硬化性樹脂1は従来に比べよりスムーズかつ急速に供給される。光硬化性樹脂1の供給速度は使用される樹脂の種類、粘度や造形物2(の下面の)の形状などにより異なるが、本実施形態の減圧制御により、0.3ml/sec〜30ml/sec程度の速度を達成することができる。   In the conventional configuration in which the gas permeable sheet 7 is not controlled to be concavely deformed by the pressure reduction in the pressure chamber 11, the resin for modeling the next layer is supplied to the modeling region 14 only by the movement (rise) of the model 2. Therefore, the resin supply rate as high as that of the present embodiment cannot be expected. According to the present embodiment, as described above, the gas permeable sheet 7 is concavely deformed by the pressure reduction of the pressure chamber 11, and the volume of the modeling region 14 is expanded, so that the photocurable resin 1 enters the modeling region 14. It becomes easy, and the photocurable resin 1 is supplied more smoothly and rapidly than in the past. The supply rate of the photocurable resin 1 varies depending on the type of resin used, the viscosity, the shape of the molded object 2 (on the lower surface thereof), and the like, but it is 0.3 ml / sec to 30 ml / sec depending on the decompression control of this embodiment. A degree of speed can be achieved.

ステップS14(ステージ移動完了)で、所定量、造形ステージ3を移動(本実施形態の場合、上昇)させた後、CPU601は、圧力制御装置12および圧力センサ31を用いて圧力室11内を加圧する加圧制御工程(S22、S23)を実行する。この時の制御内容は、上記の初期加圧(S20)において説明したものと同様であり、目標圧力の決め方についても上記同様である。これにより、ガス透過性シート7の位置の移動が完了(ステップS15)となり、ステップS10にループして次層の造形に移行することができる。なお、この時の加圧圧力は、主に、圧力室11からガス透過性シート7を介して容器5内に不要な固着(ないし粘度上昇)を抑制できる程度とする。この時の圧力値は例えば上記の10気圧前後が考えられるが、同時に、少なくともガス透過性シート7を図2のような凹面変形状態よりは上方に凸な形状に変形できる程度に選ぶ。このような陽圧値制御は、上記のようにガス透過性シート7をいわばダイヤフラム動作させて、造形ステージ3の移動時の減圧を効果的に行うために必要である。   In step S14 (stage movement completion), after moving the modeling stage 3 by a predetermined amount (in the case of this embodiment, it is raised), the CPU 601 adds the pressure chamber 11 using the pressure control device 12 and the pressure sensor 31. The pressurization control process (S22, S23) to press is performed. The control content at this time is the same as that described in the initial pressurization (S20), and the method for determining the target pressure is the same as described above. Thereby, the movement of the position of the gas permeable sheet 7 is completed (step S15), and it is possible to loop to step S10 and shift to modeling of the next layer. The pressurizing pressure at this time is set to such an extent that unnecessary sticking (or increase in viscosity) can be suppressed from the pressure chamber 11 through the gas permeable sheet 7 into the container 5. The pressure value at this time may be, for example, about 10 atm. However, at the same time, at least the gas permeable sheet 7 is selected so that it can be deformed to a convex shape upward from the concave deformation state as shown in FIG. Such positive pressure value control is necessary to effectively perform pressure reduction during movement of the modeling stage 3 by operating the gas permeable sheet 7 as a diaphragm as described above.

以上のように、本実施形態1によれば、光照射の後、例えば造形ステージ3の移動を行う時、圧力室11を減圧することにより、ガス透過性シート7をステージないしは造形済み部位から離間する方向に変形させ、造形領域14の容積を拡大することができる。これにより、次層のための空間に未硬化の光硬化性樹脂を充填する速度を向上できる。また、例えば造形ステージ3(造形済み部位)の移動が終了し、光照射を行なう時には、圧力室内の硬化阻害性のある気体を加圧することによりガス透過部材を介して光硬化性樹脂に透過させることができる。これにより、例えば硬化光(造形光)の透過窓の付近などにおける光硬化性樹脂の固化、固着や粘度低下を抑制し、これによっても照射後の光硬化性樹脂の充填速度向上を気体でき、造形ステージをスムーズに行うことができる。以上のようにして、本実施形態1によれば、造形層間の造形制御に必要な所要時間を短縮でき、3次元造形速度を大きく向上させることができる。   As described above, according to the first embodiment, after the light irradiation, for example, when the modeling stage 3 is moved, the pressure-permeable chamber 11 is depressurized to separate the gas permeable sheet 7 from the stage or the modeled part. The volume of the modeling area | region 14 can be expanded by making it deform | transform to the direction to do. Thereby, the speed | rate which fills the space for next layers with uncured photocurable resin can be improved. In addition, for example, when the movement of the modeling stage 3 (the molded part) is completed and light irradiation is performed, the photocurable resin is transmitted through the gas permeable member by pressurizing the gas having a curing inhibition property in the pressure chamber. be able to. Thereby, for example, the hardening of the photocurable resin in the vicinity of the transmission window of the curing light (modeling light), the fixation and the decrease in viscosity can be suppressed, and the filling rate improvement of the photocurable resin after irradiation can be gasified by this, The modeling stage can be performed smoothly. As described above, according to the first embodiment, the time required for the modeling control between the modeling layers can be shortened, and the three-dimensional modeling speed can be greatly improved.

また、本実施形態によれば、ガス透過性シート7の下面に圧力室11を配置して、圧力制御装置12によりその内圧を加減圧するハードウェア構成を採用している。このため、加圧期間ではガス透過性シート7のガス透過性を効率よく発揮させることができ、例えば、装置全体を収容した大きなチャンバーの圧力を高圧に制御するような大がかりな装置構成を必要としない利点がある。   Further, according to the present embodiment, a hardware configuration is adopted in which the pressure chamber 11 is arranged on the lower surface of the gas permeable sheet 7 and the internal pressure is increased or decreased by the pressure control device 12. For this reason, the gas permeability of the gas permeable sheet 7 can be efficiently exhibited during the pressurization period, and, for example, a large-scale apparatus configuration is required to control the pressure of a large chamber containing the entire apparatus to a high pressure. There is no advantage.

<実施形態2>
実施形態1では、図1、図2などに示したように容器5の下方から光硬化性樹脂1を硬化させるための光照射を行い、層形成ごとに昇降装置4によって造形ステージ3を上方に移動させる構成を例示した。しかしながら、光硬化性樹脂1を硬化させるための光照射の方向、造形ステージ3の移動方向は必ずしも上記のような方向に限定されるものではない。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, light irradiation for curing the photocurable resin 1 is performed from below the container 5, and the modeling stage 3 is moved upward by the lifting device 4 for each layer formation. The structure to move was illustrated. However, the direction of light irradiation for curing the photocurable resin 1 and the moving direction of the modeling stage 3 are not necessarily limited to the above directions.

例えば、図3に示すように、容器5の上方から光硬化性樹脂1を硬化させるための光照射を行い、層形成ごとに昇降装置4によって造形ステージ3を下方に移動させるような構成においても、実施形態1と同等の作用効果を発揮する構成が考えられる。   For example, as shown in FIG. 3, even in a configuration in which light irradiation for curing the photocurable resin 1 is performed from above the container 5 and the modeling stage 3 is moved downward by the lifting device 4 for each layer formation. A configuration that exhibits the same effects as those of the first embodiment is conceivable.

図3に示した造形装置は、図1、図2のものと同一符号を付した各部材から構成されており、造形動作に関する実施形態1との差異は上記のように主に光照射方向と、層造形ごとに行う造形ステージ3の移動方向のみである。この図3の構成は図1の構成とはちょうど天地が逆になった構成と考えてよい。図3において、図1、図2のものと同一符号を付した各部材の材質は実施形態1と同一ないし同等であるものとする。   The modeling apparatus shown in FIG. 3 is composed of members having the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2, and the difference from the first embodiment regarding the modeling operation is mainly the light irradiation direction as described above. , Only the moving direction of the modeling stage 3 performed for each layer modeling. The configuration of FIG. 3 may be considered as a configuration in which the top and bottom of the configuration of FIG. In FIG. 3, the material of each member given the same reference numeral as that in FIGS. 1 and 2 is the same as or equivalent to that in the first embodiment.

図3の構成では、ガス透過性シート7、光透過板6は、光硬化性樹脂1で満たされた容器5の上部を覆うように配置されている。これらは、光硬化性樹脂1側から見て、ガス透過性シート7、光透過板6の順で配置され、ガス透過性シート7および光透過板6の間の空間が圧力室11となっている。気体流路13を介して圧力制御装置12により圧力室11の内部の硬化阻害性の気体を加減圧する機能は実施形態1と同等であるものとする。   In the configuration of FIG. 3, the gas permeable sheet 7 and the light transmissive plate 6 are arranged so as to cover the upper part of the container 5 filled with the photocurable resin 1. These are arranged in the order of the gas permeable sheet 7 and the light transmissive plate 6 when viewed from the photocurable resin 1 side, and the space between the gas permeable sheet 7 and the light transmissive plate 6 becomes the pressure chamber 11. Yes. It is assumed that the function of pressurizing and depressurizing the curing-inhibiting gas inside the pressure chamber 11 by the pressure control device 12 through the gas flow path 13 is the same as that of the first embodiment.

図3の造形装置の制御系は、実施形態1の図5と同様に構成でき、また、その造形制御、およびそれに伴う加減圧制御は、CPU601によって概ね図4のフローチャートに示した通り、実行することができる。ただしその場合、実施形態1における図4の説明は、例えば1層造形後の造形ステージ3の移動方向が実施形態1の「上方」ではなく「下方」である点のみ読み換える必要があるのはいうまでもない。   The control system of the modeling apparatus of FIG. 3 can be configured in the same manner as in FIG. 5 of the first embodiment, and the modeling control and the accompanying pressure increase / decrease control are executed by the CPU 601 as generally shown in the flowchart of FIG. be able to. However, in that case, the description of FIG. 4 in the first embodiment only needs to be read, for example, only in that the moving direction of the modeling stage 3 after the one-layer modeling is “downward” instead of “upward” in the first embodiment. Needless to say.

図3のような構成においても、主に光源8からの硬化光の照射期間においては圧力室11の内部を加圧して、ガス透過性シート7を介して容器5上部の造形領域14の上部付近に硬化阻害性の気体を透過(浸透)させることができる。また、1層硬化後の造形ステージ3の移動期間においては、圧力室11の内部を減圧して、次層のための材料となる光硬化性樹脂1を急速かつスムーズに造形領域14付近に供給することができる。   Even in the configuration as shown in FIG. 3, mainly in the curing light irradiation period from the light source 8, the inside of the pressure chamber 11 is pressurized, and the vicinity of the upper portion of the modeling region 14 above the container 5 through the gas permeable sheet 7. It is possible to permeate (penetrate) a curing-inhibiting gas. In addition, during the movement period of the modeling stage 3 after one layer curing, the inside of the pressure chamber 11 is depressurized, and the photocurable resin 1 as a material for the next layer is rapidly and smoothly supplied near the modeling region 14. can do.

以上のようにして、造形時の硬化光の照射方向と、造形進行に伴う造形ステージの移動方向が異なる構成においても、上述の実施形態1と同様の構成を実現でき、実施形態1と同様の作用効果を期待できる。なお、造形時の硬化光の照射方向と、造形進行に伴う造形ステージの移動方向が実施形態1および本実施形態2のいずれとも異なる場合であっても、本発明は実施可能である。例えば、容器5の側方からの光照射、逆の側方へのステージ移動を行う構成においても容器5の一部をガス透過性シートとし、その外側に圧力室11を配置する構成は実施可能であるのはいうまでもない。   As described above, even in a configuration in which the irradiation direction of the curing light at the time of modeling and the moving direction of the modeling stage with the progress of modeling are different, the same configuration as that of the above-described first embodiment can be realized. Expected effects. In addition, even if it is a case where the irradiation direction of the hardening light at the time of modeling and the moving direction of the modeling stage accompanying modeling progress differ from both of Embodiment 1 and this Embodiment 2, this invention can be implemented. For example, even in a configuration in which light irradiation from the side of the container 5 and stage movement to the opposite side are performed, a configuration in which a part of the container 5 is a gas permeable sheet and the pressure chamber 11 is disposed outside thereof can be implemented. Needless to say.

本発明は、上述の実施例の1以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。   The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program. It can also be realized by processing. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

1…光硬化性樹脂、2…造形物、3…造形ステージ、4…昇降装置、5…容器、6…光透過板、7…ガス透過性シート、8…光源、9…ミラーユニット、10…レンズユニット、11…圧力室、12…圧力制御装置、13…気体流路、14…造形領域。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photocurable resin, 2 ... Modeling object, 3 ... Modeling stage, 4 ... Elevating device, 5 ... Container, 6 ... Light transmission board, 7 ... Gas-permeable sheet, 8 ... Light source, 9 ... Mirror unit, 10 ... Lens unit, 11 ... pressure chamber, 12 ... pressure control device, 13 ... gas flow path, 14 ... modeling area.

Claims (14)

光硬化性樹脂を収容する容器と、
前記容器に収容された前記光硬化性樹脂に光照射を行う光照射装置と、
前記容器の内部の前記光硬化性樹脂に面し、前記光照射装置の照射光を透過させるガス透過部材と、
前記ガス透過部材よりも前記容器の外側に配置された光透過部材と、
前記光照射装置の光照射により硬化させた造形済み部位を前記ガス透過部材から離間する方向に移動させる移動装置と、
前記ガス透過部材と、前記光透過部材と、によって画成された圧力室と、
前記圧力室の内部の気体の圧力を制御する圧力制御装置と、
前記光照射装置、前記移動装置、および前記圧力制御装置を制御する制御部と、
を備えた3次元造形装置。
A container containing a photocurable resin;
A light irradiation device for performing light irradiation on the photocurable resin contained in the container;
A gas permeable member facing the photocurable resin inside the container and transmitting the irradiation light of the light irradiation device;
A light transmissive member disposed outside the container relative to the gas permeable member;
A moving device for moving a shaped part cured by light irradiation of the light irradiation device in a direction away from the gas permeable member;
A pressure chamber defined by the gas permeable member and the light transmissive member;
A pressure control device for controlling the pressure of the gas inside the pressure chamber;
A control unit for controlling the light irradiation device, the moving device, and the pressure control device;
3D modeling device.
請求項1に記載の3次元造形装置において、
前記制御部は、
前記光照射装置の光照射により前記光硬化性樹脂を硬化させた後、前記移動装置により当該の造形済み部位を前記ガス透過部材から離間する方向に移動させる際、前記圧力制御装置によって、前記圧力室の内部の気体を減圧して前記ガス透過部材を前記造形済み部位から離間する方向に変形させ、
前記移動装置による前記造形済み部位の移動が終了した後、前記圧力制御装置によって、前記圧力室の内部の気体を加圧して前記ガス透過部材を介して前記圧力室の内部の気体を前記光硬化性樹脂へと透過させる3次元造形装置。
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1,
The controller is
After the photocurable resin is cured by light irradiation of the light irradiation device, the pressure controller controls the pressure when moving the shaped part in a direction away from the gas permeable member by the moving device. Depressurize the gas inside the chamber and deform the gas permeable member in a direction away from the shaped part,
After the movement of the shaped part by the moving device is finished, the pressure inside the pressure chamber is pressurized by the pressure control device, and the gas inside the pressure chamber is photocured through the gas permeable member. 3D modeling device that allows permeation into a functional resin.
請求項1または2に記載の3次元造形装置において、前記気体が酸素またはオゾンを含む3次元造形装置。   The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1 or 2, wherein the gas contains oxygen or ozone. 請求項1から3のいずれか1項に記載の3次元造形装置において、前記光硬化性樹脂がアクリレート系のラジカル重合系樹脂材料である3次元造形装置。   The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the photocurable resin is an acrylate radical polymerization resin material. 請求項4に記載の3次元造形装置において、前記アクリレート系の前記光硬化性樹脂がオリゴマーとしてはウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、またはアクリルアクリレート系、もしくはそれらの複合系である3次元造形装置。   5. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 4, wherein the acrylate-based photocurable resin is an urethane acrylate-based, epoxy acrylate-based, polyester acrylate-based, acrylic acrylate-based, or a composite system thereof as an oligomer 3. Dimensional modeling device. 請求項1から5のいずれか1項に記載の3次元造形装置において、前記ガス透過部材の材質がPFA、PTFE、PPまたはPEである3次元造形装置。   The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a material of the gas permeable member is PFA, PTFE, PP, or PE. 光硬化性樹脂を収容する容器と、前記容器に収容された前記光硬化性樹脂に光照射を行う光照射装置と、前記容器の内部の前記光硬化性樹脂に面し、前記光照射装置の照射光を透過させるガス透過部材と、前記ガス透過部材よりも前記容器の外側に配置された光透過部材と、前記光照射装置の光照射により硬化させた造形済み部位を前記ガス透過部材から離間する方向に移動させる移動装置と、前記ガス透過部材と、前記光透過部材と、によって構成された圧力室と、前記圧力室の内部の気体の圧力を制御する圧力制御装置と、前記光照射装置、前記移動装置、および前記圧力制御装置を制御する制御部と、を備えた製造装置によって造形物を製造する3次元造形物の製造方法において、
前記制御部が、前記光照射装置の光照射により前記光硬化性樹脂を硬化させる光照射工程と、
前記光照射工程の後、前記制御部が、前記移動装置により当該の造形済み部位を前記ガス透過部材から離間する方向に移動させる際、前記圧力制御装置によって、前記圧力室の内部の気体を減圧して前記ガス透過部材を前記造形済み部位から離間する方向に変形させる減圧工程と、
前記制御部が、前記移動装置による前記造形済み部位の移動が終了した後、前記圧力制御装置によって、前記圧力室の内部の気体を加圧して前記ガス透過部材を介して前記圧力室の内部の気体を前記光硬化性樹脂へと透過させる加圧工程と、
を含む3次元造形物の製造方法。
A container containing a photocurable resin, a light irradiation device for irradiating light to the photocurable resin stored in the container, and facing the photocurable resin inside the container; A gas permeable member that transmits irradiation light, a light transmissive member that is disposed outside the container with respect to the gas permeable member, and a shaped part that is cured by light irradiation of the light irradiating device is separated from the gas permeable member. A pressure device configured to move in a moving direction, the gas permeable member, and the light transmissive member, a pressure control device that controls the pressure of the gas inside the pressure chamber, and the light irradiation device In the manufacturing method of a three-dimensional structure, the manufacturing apparatus includes the moving device, and a control unit that controls the pressure control device.
A light irradiation step in which the control unit cures the photocurable resin by light irradiation of the light irradiation device;
After the light irradiation step, when the controller moves the shaped part in a direction away from the gas permeable member by the moving device, the pressure inside the pressure chamber is reduced by the pressure control device. And a pressure reducing step for deforming the gas permeable member in a direction away from the shaped part,
After the movement of the shaped part by the moving device is finished, the control unit pressurizes the gas inside the pressure chamber by the pressure control device, and the inside of the pressure chamber through the gas permeable member. A pressurizing step for allowing gas to pass through the photocurable resin;
A method for producing a three-dimensional structure including
請求項7に記載の3次元造形物の製造方法において、前記光照射工程、前記移動装置による造形済み部位の移動を含む前記減圧工程、および前記加圧工程を繰り返し実行することにより、3次元造形物を積層的に造形する3次元造形物の製造方法。   The method for manufacturing a three-dimensional structure according to claim 7, wherein the three-dimensional structure is formed by repeatedly executing the light irradiation step, the decompression step including movement of a shaped part by the moving device, and the pressurization step. A manufacturing method of a three-dimensional structure that forms an object in a stacked manner. 請求項7または8に記載の3次元造形物の製造方法において、前記気体が酸素またはオゾンを含む3次元造形物の製造方法。   The method for manufacturing a three-dimensional structure according to claim 7 or 8, wherein the gas contains oxygen or ozone. 請求項7から9のいずれか1項に記載の3次元造形物の製造方法において、前記光硬化性樹脂がアクリレート系のラジカル重合系樹脂材料である3次元造形物の製造方法。   The manufacturing method of the three-dimensional structure according to any one of claims 7 to 9, wherein the photocurable resin is an acrylate radical polymerization resin material. 請求項10に記載の3次元造形物の製造方法において、前記アクリレート系の前記光硬化性樹脂がオリゴマーとしてはウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、またはアクリルアクリレート系、もしくはそれらの複合系である3次元造形物の製造方法。   The method of manufacturing a three-dimensional structure according to claim 10, wherein the acrylate-based photocurable resin is an urethane acrylate-based, epoxy acrylate-based, polyester acrylate-based, acrylic acrylate-based, or a composite system thereof as an oligomer. A method for manufacturing a three-dimensional structure. 請求項7から11のいずれか1項に記載の3次元造形物の製造方法において、前記ガス透過部材の材質がPFA、PTFE、PPまたはPEである3次元造形物の製造方法。   The method for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of claims 7 to 11, wherein the material of the gas permeable member is PFA, PTFE, PP, or PE. 請求項7から12のいずれか1項に記載の3次元造形物の製造方法の各工程を前記制御部に実行させるための制御プログラム。   The control program for making the said control part perform each process of the manufacturing method of the three-dimensional structure according to any one of claims 7 to 12. 請求項13に記載の制御プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium storing the control program according to claim 13.
JP2016164835A 2016-08-23 2016-08-25 Manufacturing method of 3D modeling equipment and 3D modeled objects Active JP6896388B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016164835A JP6896388B2 (en) 2016-08-25 2016-08-25 Manufacturing method of 3D modeling equipment and 3D modeled objects
KR1020170102078A KR102233625B1 (en) 2016-08-23 2017-08-11 Three dimensional manufacturing apparatus and method for manufacturing three dimensional manufactured product
US15/677,160 US20180056587A1 (en) 2016-08-23 2017-08-15 Three dimensional manufacturing apparatus and method for manufacturing three dimensional manufactured product
CN201710709428.7A CN107756785B (en) 2016-08-23 2017-08-18 Three-dimensional manufacturing apparatus and method for manufacturing three-dimensional article
US17/242,698 US11951677B2 (en) 2016-08-23 2021-04-28 Three dimensional manufacturing apparatus and method for manufacturing three dimensional manufactured product

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016164835A JP6896388B2 (en) 2016-08-25 2016-08-25 Manufacturing method of 3D modeling equipment and 3D modeled objects

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018030323A true JP2018030323A (en) 2018-03-01
JP6896388B2 JP6896388B2 (en) 2021-06-30

Family

ID=61304199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016164835A Active JP6896388B2 (en) 2016-08-23 2016-08-25 Manufacturing method of 3D modeling equipment and 3D modeled objects

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6896388B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019155641A (en) * 2018-03-08 2019-09-19 キヤノン株式会社 Three-dimensional molding device and three-dimensional molding method
CN112789157A (en) * 2018-10-01 2021-05-11 登士柏希罗纳有限公司 Detection of groove deformation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05503257A (en) * 1990-10-29 1993-06-03 帝人製機株式会社 Solid image semi-transparent film coating
JPH06246838A (en) * 1993-02-26 1994-09-06 Teijin Seiki Co Ltd Optically shaping device
JP2001047521A (en) * 1999-08-12 2001-02-20 Teijin Seiki Co Ltd Method and apparatus for optically three dimensional modeling
JP2002370286A (en) * 2001-04-23 2002-12-24 Envision Technologies Gmbh Apparatus and method for separating material layer
US20150072293A1 (en) * 2013-08-14 2015-03-12 Eipi Systems, Inc. Continuous liquid interphase printing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05503257A (en) * 1990-10-29 1993-06-03 帝人製機株式会社 Solid image semi-transparent film coating
JPH06246838A (en) * 1993-02-26 1994-09-06 Teijin Seiki Co Ltd Optically shaping device
JP2001047521A (en) * 1999-08-12 2001-02-20 Teijin Seiki Co Ltd Method and apparatus for optically three dimensional modeling
JP2002370286A (en) * 2001-04-23 2002-12-24 Envision Technologies Gmbh Apparatus and method for separating material layer
US20150072293A1 (en) * 2013-08-14 2015-03-12 Eipi Systems, Inc. Continuous liquid interphase printing

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019155641A (en) * 2018-03-08 2019-09-19 キヤノン株式会社 Three-dimensional molding device and three-dimensional molding method
JP7066459B2 (en) 2018-03-08 2022-05-13 キヤノン株式会社 3D modeling device and 3D modeling method
CN112789157A (en) * 2018-10-01 2021-05-11 登士柏希罗纳有限公司 Detection of groove deformation
CN112789157B (en) * 2018-10-01 2023-08-04 登士柏希罗纳有限公司 Device for a device for layer-by-layer construction of a body from a substance curable by radiation
JP7391952B2 (en) 2018-10-01 2023-12-05 デンツプライ・シロナ・インコーポレイテッド Detection of tank deformation

Also Published As

Publication number Publication date
JP6896388B2 (en) 2021-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107756785B (en) Three-dimensional manufacturing apparatus and method for manufacturing three-dimensional article
KR102225135B1 (en) Three-dimensional manufacturing apparatus, three-dimensional manufactured object producing method, and container for three-dimensional manufacturing apparatus
JP6058819B2 (en) 3D object production
WO2012150497A1 (en) Perfected method for manufacturing three-dimensional objects in layers and perfected stereolithography machine using said method
JP2002036373A (en) Stereo lithographic apparatus
JP2020037247A (en) Method for improving flatness of surface of 3d printing
CN112265262A (en) Photocuring type 3D printing device
JP6896388B2 (en) Manufacturing method of 3D modeling equipment and 3D modeled objects
US20210260819A1 (en) Systems, apparatuses, and methods for manufacturing three dimensional objects via continuously curing photopolymers, utilising a vessel containing an interface fluid
JP2019142197A (en) Molding apparatus, container, and manufacturing method of molding
JP3392177B2 (en) Photocurable resin supply device
JP2018051996A (en) Three-dimensional modeling apparatus and method for manufacturing three-dimensional object
US11351723B2 (en) Systems, devices, and methods for manufacturing three dimensional objects via oxygen permeation of a gas permeable membrane
US11123920B2 (en) 3D printing apparatus and method
CN106976232B (en) Semipermeable element, application and preparation method thereof and 3D printing equipment
CN113601846A (en) DMD-based piezoelectric vibration type rapid photocuring 3D printing system and application thereof
JP6783586B2 (en) Manufacturing method of 3D modeling equipment and 3D modeled objects
JP6866152B2 (en) 3D modeling device and 3D modeling method
JP2000202915A (en) Sqeegee device for stereo lithographing apparatus, and method therefor
JP7287663B2 (en) Three-dimensional modeling apparatus, three-dimensional modeling method, recoater device, and method for leveling liquid surface
JP4072568B2 (en) High-precision stereolithography with optimal irradiation and lamination conditions
US20190016051A1 (en) Semi-permeable element, use thereof and preparation method therefor and 3d printing device
JP3721477B2 (en) Stereolithography
JP2017209820A (en) Light molding device and light molding method
JP2020059237A (en) Three dimentional modeling device and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190820

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20200206

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20200207

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200825

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200826

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201023

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210119

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210318

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210511

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210609

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6896388

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151