JP2019098744A - 三次元造形物の製造方法、三次元造形装置及び造形物 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1実施形態に係る三次元造形装置100を示す模式図である。三次元造形装置100は、光造形法により三次元造形物Wを製造する3Dプリンタである。三次元造形装置100は、造形材の一例である液状の光硬化性樹脂Rを貯留する容器101と、造形テーブル102と、造形テーブル102を駆動する駆動部103と、駆動部103を制御する駆動制御部104とを備えている。また、三次元造形装置100は、硬化手段の一例である露光ユニット105と、露光ユニット105を制御する露光制御部106と、を備えている。更に、三次元造形装置100は、装置全体を統括的に制御する装置制御部107を備えている。駆動制御部104、露光制御部106及び装置制御部107により、制御手段の一例である制御システム120が構成されている。本実施形態の三次元造形装置100は、造形テーブル102を下降させて造形物を造形する沈降方式を採用している。
以下、第2実施形態について説明する。上述の第1実施形態では、工程S1において、領域A1に位置する光硬化性樹脂Rを未硬化状態とし、工程S2において一括で硬化させる場合について説明したが、これに限定するものではない。第2実施形態では、工程S1において、領域A1に位置する光硬化性樹脂Rを未硬化状態ではなく、半硬化状態にする。例えば工程S1において領域A1を画成するのに光硬化性樹脂Rを一層分硬化させる度に、同じ層の領域A1に位置する光硬化性樹脂Rに、領域A1を画成するときに硬化物H1〜H6を形成するときの強度よりも弱い強度の光を照射すればよい。即ち、シームレス部431は、工程S2では複数の層に亘って一括して硬化させて形成されるが、特にUV硬化型の樹脂の場合、弱照射であっても暗反応が進み、徐々に硬化していくことがある。このため、工程S1において材料の特性に合わせて露光強度を制限して光を照射すればよい。なお、シームレス部431を例に説明したが、他のシームレス部432〜436についても同様である。
以下、第3実施形態について説明する。上述の第2実施形態では、工程S1において、領域Aに位置する光硬化性樹脂Rを半硬化させる場合に、光硬化性樹脂Rに照射するUV光Lの強度を、XY方向で均一とする場合について説明した。第3実施形態では、工程S1において、領域Aに位置する光硬化性樹脂Rに照射するUV光の強度を、XY方向に領域Aの境界に近づくに連れて、段階的(又は連続的)に強くするよう調整する。
以下、第4実施形態について説明する。上述の第1〜第3実施形態では、工程S1において、複数の層に跨る領域A1〜A3を画成する度に、工程S2において、各領域A1〜A3に位置する光硬化性樹脂Rを個別に硬化させる場合について説明したが、これに限定するものではない。
以下、第5実施形態について説明する。上述の第1〜第4実施形態では、三次元造形装置100が造形テーブル102を下降させて造形物を造形する沈降方式の場合について説明したが、これに限定するものではない。図9は、第5実施形態に係る三次元造形装置100Aを示す模式図である。第5実施形態の三次元造形装置100Aは、造形テーブル102を上昇させて造形物を造形する吊り下げ方式のものである。なお、図9において、図1に示す三次元造形装置100と同様の構成については、同一符号を付しており、詳細な説明は省略する。
以下、図面を用いて実施例1〜3について説明する。
図10(a)は、実施例1において作製した試験片WAの斜視図、図10(b)は、試験片WAの平面図、図10(c)は、試験片WAの断面図である。試験片WAの引張強度を計測するために、試験片WAを薄い板状とした。試験片WAの造形材には、武藤工業製の光硬化性樹脂であるMR−FG12を用いた。試験片WAは、図8に示す三次元造形装置100Aを用いて作製した。
図11は、実施例2において作製した試験片WBの一部を示す平面図である。実施例2として、外形形状とシームレス部431Bの位置関係は実施例1と同様として、シームレス部431Bの露光方法を変化させて試験片WBを作製した。
図12(a)は、実施例3において作製した試験片WCの斜視図、図12(b)は、実施例3において作製した試験片WCの断面図である。
Claims (12)
- 造形材を固化させて三次元造形物を製造する製造方法であって、
前記造形材を硬化させて、第n層(nは2以上の自然数)の硬化部を形成するとともに、前記第n層の硬化部と接する領域であって前記造形材の未硬化部である第一部分と、前記第n層の硬化部と接する領域であって前記造形材の未硬化部であり第n−1層の未硬化部と連通する第二部分と、を形成する第n層形成工程と、
前記造形材を硬化させて、前記第二部分と接する領域に第n+1層の硬化部を形成するとともに、前記第n+1層の硬化部と接する領域であって前記造形材の未硬化部である前記第一部分と連通した第三部分を形成する第n+1層形成工程と、
前記第n+1層形成工程前に前記第二部分を硬化させ、第n+1層形成工程後に前記第一部分および前記第三部分を硬化させる、または、第n+1層形成工程後に前記第一部分、前記第二部分、および前記第三部分を硬化させる硬化工程と、を備えることを特徴とする三次元造形物の製造方法。 - 前記第一部分は、前記第n層の硬化部に囲まれた部分に形成されることを特徴とする請求項1に記載の三次元造形物の製造方法。
- 前記第n層の第二部分は、積層方向から視て、面積比で25[%]以上100[%]以下の範囲で前記第n−1層の未硬化部と連通していることを特徴とする請求項1又は2に記載の三次元造形物の製造方法。
- 前記造形材が液状の光硬化性樹脂であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の三次元造形物の製造方法。
- 前記硬化工程において、少なくとも前記第二部分と、前記第一部分および前記第三部分との一方は、前記第n層形成工程および前記第n+1層形成工程よりも強い光を用いて前記造形材を硬化させることを特徴とする請求項4に記載の三次元造形物の製造方法。
- 前記n層形成工程において、少なくとも前記第一部分および前記第二部分の一方に、前記n層を形成するための光の強度よりも弱い強度の光を照射することを特徴とする請求項4に記載の三次元造形物の製造方法。
- 前記n層形成工程において、前記第一部分および前記第二部分に前記n層を形成するための光の強度よりも弱い強度の光を照射し、
前記n層形成工程において、前記第一部分および前記第二部分に照射される光を、前記n層の硬化部に近いほど、段階的又は連続的に強くすることを特徴とする請求項6に記載の三次元造形物の製造方法。 - 前記n層形成工程において、前記第二部分に照射される光は、前記第n−1層の未硬化部から離れるほど、段階的又は連続的に強くなることを特徴とする請求項6に記載の三次元造形物の製造方法。
- 前記硬化工程において、前記造形材に照射する光の方向を調整することを特徴とする請求項5に記載の三次元造形物の製造方法。
- 造形材を用いて三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
制御手段と、
前記制御手段の制御に従って前記造形材を硬化させる硬化手段と、を備え、
前記制御手段は、前記硬化手段を制御して、
第n層(nは2以上の自然数)の硬化部を形成するとともに、前記第n層の硬化部と接する領域であって前記造形材の未硬化部である第一部分と、前記第n層の硬化部と接する領域であって前記造形材の未硬化部であり第n−1層の未硬化部と連通する第二部分と、を形成する第n層形成処理と、
前記造形材を硬化させて、前記第二部分と接する領域に第n+1層の硬化部を形成するとともに、前記第n+1層の硬化部と接する領域であって前記造形材の未硬化部である前記第一部分と連通した第三部分を形成する第n+1層形成処理と、
前記第n+1層形成処理前に前記第二部分を硬化させ、第n+1層形成処理後に前記第一部分および前記第三部分を硬化させる、または、第n+1層形成処理後に前記第一部分、前記第二部分、および前記第三部分を硬化させる硬化処理と、を実行させることを特徴とする三次元造形装置。 - 複数の層を有する造形物であって、
前記複数の層のうちの一つの層である第n層(nは2以上の自然数)は、第n+1層と境界がない第一部分と、第n−1層と境界がなく第n+1層と境界のある第二部分とを有することを特徴とする造形物。 - 複数の層を積み重ねて造形物を造形するための三次元造形装置に用いるデータが記載された非一過性の記録媒体であって、
前記データは、前記複数の層のそれぞれの硬化部分と未硬化部分とを示し、
前記複数の層のうちの一つである第n層(nは2以上の自然数)の未硬化部分は、第n+1層の未硬化部分と少なくとも一部が積層方向において重なる第一部分と、第n−1層の未硬化部分と少なくとも一部が前記積層方向において重なり、かつ第n+1層の硬化部分と前記積層方向において重なる第二部分と、を有することを特徴とする非一過性の記録媒体。
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