JP2019150980A - Method for molding three-dimensional object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基材上に、印刷装置、特に、インクジェットプリンターによって、セラミックス粉体を分散させた液体材料を用いて、セラミックスの立体物を造形する立体物造形方法に関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional object modeling method for modeling a ceramic three-dimensional object on a substrate by using a liquid material in which ceramic powder is dispersed by a printing apparatus, particularly an ink jet printer.
３次元の立体形状を持つセラミックスを製造するための従来のプロセスとして、プレス成型または鋳型を用いる方法があるが、多品種少量生産に適さない。 As a conventional process for producing a ceramic having a three-dimensional solid shape, there is a method using press molding or a mold, but it is not suitable for high-mix low-volume production.
そこで、インクジェットプリンターを用いてセラミックス粉体と有機成分とを含む立体形状を製作し、これを焼結することで、セラミックス製の立体物を造形する方法が開発された（例えば、特許文献１を参照）。 Accordingly, a method has been developed in which a three-dimensional shape containing ceramic powder and organic components is manufactured using an ink jet printer, and this is sintered to form a ceramic three-dimensional object (for example, Patent Document 1). reference).
その他の、コンピューター制御を利用したラピッドプロトタイピングによるセラミックス立体物の造形方法として、選択的レーザー焼結法がある（例えば、特許文献２を参照）。 As another method for forming a ceramic three-dimensional object by rapid prototyping using computer control, there is a selective laser sintering method (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、従来例に示した特許文献１に記載の技術では、焼結工程において、有機成分を徐々に酸化及び気化させる必要があるため、焼結工程だけで数時間以上、場合によっては１００時間以上を要してしまい、完成までに多大な時間を要するという問題があった。
However, in the technique described in
また、従来例に示した特許文献２に記載の技術では、層ごとに焼結を行うため、短時間の造形が可能である一方、形状精度が悪いという問題があった。造形精度を上げようとしてレーザー光を絞りすぎると、大面積の走査に長時間を要することとなり、全体の造形時間が増加してしまう。
In addition, in the technique described in
本発明は、このような課題に鑑みなされたもので、セラミックスの立体物を造形するに際して、短時間で高精度に造形することができる立体物造形方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional object forming method that can form a ceramic three-dimensional object with high accuracy in a short time.
本発明の１つの態様の立体物造形方法は、
セラミックスの粉体を含む粉体層を基材に形成する第１ステップと、
前記第１ステップで形成した前記粉体層を熱処理して粉体を焼結し焼結層を形成する第２ステップと、
前記焼結層に発生したクラックを、セラミックスの粉体を含む粉体層で埋める第３ステップとを備え、
前記第１、第２、第３ステップを繰返し行う。
A three-dimensional object shaping method according to one aspect of the present invention includes:
A first step of forming a powder layer containing ceramic powder on a substrate;
A second step of heat-treating the powder layer formed in the first step to sinter powder to form a sintered layer;
A third step of filling cracks generated in the sintered layer with a powder layer containing ceramic powder;
The first, second and third steps are repeated.
本発明の前記態様によれば、高精度に１又は２つの粉体層を形成するごとに焼結を行うので、長時間の焼結工程が必要なく、短時間で立体物を造形することができる。また、焼結工程で発生するクラックも埋めて修正することができるため、複雑な形状を、より正確に造形することができる。つまり、短時間で高精度に立体物を造形することができる。 According to the above aspect of the present invention, sintering is performed each time one or two powder layers are formed with high accuracy, so that a long-time sintering step is not required, and a three-dimensional object can be formed in a short time. it can. Moreover, since the crack which generate | occur | produces in a sintering process can be filled and corrected, a complicated shape can be modeled more correctly. That is, a three-dimensional object can be formed with high accuracy in a short time.
以下、本発明の実施の形態における立体物造形方法について図面を用いて説明する。 Hereinafter, the three-dimensional object modeling method in the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１Ａ〜図１Ｆを参照して説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter,
図１Ａ〜図１Ｆは、本発明の実施の形態１における立体物造形方法の各工程での形成物の構成を示す断面図である。
1A to 1F are cross-sectional views illustrating the configuration of a formed product in each step of the three-dimensional object formation method according to
図１Ａにおいて、例えばイットリア安定化ジルコニア（以下、単に「ＹＳＺ」と称する。）粉体セラミックスからなる粉体を分散させた液体材料としての第１インクを、インクジェットヘッドから基材１の表面に向けて吐出することにより塗布する。このようにして、基材１の表面に、ＹＳＺを含む粉体層として第１インクの粉体層２をインクジェット法により形成する。この第１インクの粉体層２は、粉体と、バインダー（例えば樹脂製バインダー）と、溶剤と、界面活性剤となどで構成される。
In FIG. 1A, for example, a first ink as a liquid material in which powder made of yttria-stabilized zirconia (hereinafter simply referred to as “YSZ”) powder ceramic is dispersed is directed from the inkjet head to the surface of the
ジルコニア（ＺｒＯ２）に、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの酸化物を添加して固溶させたものをイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）といい、立方晶が広範囲の温度帯において安定して存在するようになる。ＹＳＺの焼結温度は、８００〜１６００℃程度であり、焼結によりセラミックス塊となる。ジルコニアに添加する酸化物量を安定化ジルコニアの量よりも少なくすると、単斜晶あるいは正方晶が分散した状態となる。この状態のものを、部分安定化ジルコニアという。本明細書においては、両者を区別せず、ともに安定化ジルコニア（ＹＳＺ）と呼ぶこととする。ＹＳＺは、義歯材料などとして広く実用化されている。 A solution obtained by adding an oxide such as yttrium oxide (Y 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO) to zirconia (ZrO 2 ) to form a solid solution is called yttria-stabilized zirconia (YSZ). Cubic crystals exist stably in a wide temperature range. The sintering temperature of YSZ is about 800 to 1600 ° C. and becomes a ceramic lump by sintering. If the amount of oxide added to zirconia is less than the amount of stabilized zirconia, monoclinic or tetragonal crystals are dispersed. This state is called partially stabilized zirconia. In the present specification, they are not distinguished from each other, and both are referred to as stabilized zirconia (YSZ). YSZ is widely used as a denture material.
次に、図１Ｂにおいて、ライン状の誘導結合型プラズマトーチ（ＩＣＰトーチプラズマ）を用いて、第１インクの粉体層２が形成された基材１の表面の平面状の部分全体を熱処理することにより、粉体層２の粉体を焼結し、ジルコニアセラミックスからなる第１インク焼結層４を焼結層として形成する。
Next, in FIG. 1B, the entire planar portion of the surface of the
第１インク焼結層４は、バインダー（例えば樹脂製バインダー）と、溶剤と、界面活性剤となどの大半が、第１インクの粉体層２から熱処理により揮発して失われており、その過程で体積収縮が起きる。したがって、第１インク焼結層４の厚さは、図１Ａにおける第１インクの粉体層２の厚さ（例えば５〜５０μｍ程度）の２５〜５０％程度と小さくなり、クラック６が発生する。
In the first ink sintered
ＩＣＰトーチによる熱処理は極めて短時間（数秒以下）で行われるため、基材１の温度は第１インクの粉体層２が焼結されている瞬間の温度よりも低く保たれる。よって、熱処理された基材１の最表面の温度は、急速に低下する。したがって、ごく僅か（例えば数秒〜数十秒）の冷却時間をあけて、次の塗布工程に進むことができる。
Since the heat treatment by the ICP torch is performed in an extremely short time (several seconds or less), the temperature of the
なお、特許文献３（特開２０１５−１８９０２４号公報）には、樹脂製の立体物を造形する方法として、インクジェットプリンターを用いて層を印刷するに際して、層を形成するごとに、造形物に対して低温プラズマを照射し、層間の密着性を向上させる方法が知られている。が、ここで開示されているプラズマ処理で用いられているのは、低温プラズマであり、セラミックスを焼結させることができるような高温を得ることは不可能である。 In addition, in patent document 3 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2015-189024), as a method of modeling a resin-made solid object, when printing a layer using an inkjet printer, whenever a layer is formed, A method of improving the adhesion between layers by irradiating with low temperature plasma is known. However, what is used in the plasma treatment disclosed here is low-temperature plasma, and it is impossible to obtain a high temperature at which ceramics can be sintered.
次に、図１Ｃにおいて、第１インク焼結層４に発生したクラック６の位置及び大きさをクラック検出手段７で検出する。この検出手段７としては、カメラと画像認識処理部とで構成される画像認識手段、又は、磁性材料を検出する磁気センサなどを利用することができる。
Next, in FIG. 1C, the position and size of the
第１インクの粉体層２として、磁性を持つセラミックス粉体を使用する場合、あるいは、第１インクに、磁性を持つセラミックス粉体又はその他の磁性材料を添加することが可能な場合は、磁気センサを用いる方法が好適である。画像認識による方法では、基材１の表面が鏡面になっていたり、又は傾きがあると、微小なクラック６を検出するのが困難になる。一方、クラック６のエッジ部では、物理的に磁性が強くなるため、磁気センサを用いる方法は、画像認識を用いる方法に比べて、クラック６の検出が容易になる。また、サイズ及び価格ともに磁気センサを用いる方法のほうが、画像認識を用いる方法に比べて、優位性がある。
When a ceramic powder having magnetism is used as the
次に、図１Ｄにおいて、第１インク焼結層４のクラック６の位置に、粉体を分散させた液体材料としての第１インクを、インクジェットヘッドから吐出して塗布することにより、クラック６を埋め、平な粉体層２ａを形成する。
Next, in FIG. 1D, the first ink as a liquid material in which powder is dispersed is ejected from the inkjet head and applied to the position of the
次に、図１Ｅにおいて、再び、第１インクをインクジェットヘッドから図１Ｄの第１インク焼結層４と粉体層２ａとの上に吐出して塗布することにより、図１Ｄの工程で得られた第１インク焼結層４と粉体層２ａとの上に、粉体層２ｂをインクジェット法により形成する。
Next, in FIG. 1E, the first ink is obtained again in the step of FIG. 1D by discharging and applying the first ink from the inkjet head onto the first ink sintered
なお、粉体層２，２ａ，２ｂは形成される場所が異なるだけで、材料は同じである。 Note that the powder layers 2, 2a and 2b are the same in the material except that the places where they are formed are different.
この後は、図１Ｂの熱処理を行ったのち、図１Ｃ〜図１Ｅまでの工程を繰り返すことによって、所望の形状の立体物１１を造形する。
After this, after performing the heat treatment of FIG. 1B, the three-
このようにして、少なくとも、図１Ｄ及び／又は図１Ｅなどの塗布工程と図１Ｆなどの熱処理工程とを適宜繰り返し行うことにより、図１Ｆに示すように、短時間で高精度に、白色で硬度の高いジルコニアセラミックス立体物１１を造形することができる。
In this way, at least by applying the coating process such as FIG. 1D and / or FIG. 1E and the heat treatment process such as FIG. 1F as appropriate, as shown in FIG. High zirconia ceramic three-
ここでは、熱処理においてＩＣＰトーチプラズマを照射する場合を例示したが、ＩＣＰトーチプラズマに代えて、短時間で熱処理が可能な強力な熱源を用いる他の熱処理方法を用いることも可能である。例えば、フラッシュランプによる閃光、又はレーザーなどのエネルギーを照射してもよい。レーザーを用いる場合は、パターンを直描する必要はないので、生産性を得るためにライン状に整形されたレーザービームを走査することが望ましい。 Here, the case where the ICP torch plasma is irradiated in the heat treatment has been illustrated, but instead of the ICP torch plasma, another heat treatment method using a powerful heat source capable of heat treatment in a short time can be used. For example, energy such as flash light from a flash lamp or laser may be irradiated. When a laser is used, it is not necessary to draw a pattern directly, so it is desirable to scan a laser beam shaped into a line in order to obtain productivity.
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図２Ａ〜図２Ｇを参照して説明する。
(Embodiment 2)
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2A to 2G.
図２Ａ〜図２Ｇは、本発明の実施の形態２における立体物造形方法の各工程での形成物の構成を示す断面図である。
2A to 2G are cross-sectional views illustrating the configuration of the formed product in each step of the three-dimensional object formation method according to
まず、図２Ａにおいて、例えばＹＳＺからなる粉体を分散させた液体材料としての第１インクを、インクジェットヘッドから基材１の表面に向けて吐出することにより塗布する。このようにして、基材１の表面に、ＹＳＺを含む粉体層として第１インクの粉体層２をインクジェット法により形成する。この第１インクの粉体層２は、粉体と、バインダー（例えば樹脂製バインダー）と、溶剤と、界面活性剤となどで構成される。
First, in FIG. 2A, the first ink as a liquid material in which, for example, a powder made of YSZ is dispersed is applied by being ejected from the inkjet head toward the surface of the
次に、図２Ｂにおいて、ライン状のＩＣＰトーチプラズマを用いて、第１インクの粉体層２が形成された基材１の表面の平面状の部分全体を熱処理することにより、粉体層２の粉体を焼結し、ジルコニアセラミックスからなる第１インク焼結層４を形成する。この際、インクの粉体層２の収縮によりクラック６が発生する。
Next, in FIG. 2B, the entire planar portion of the surface of the
次に、図２Ｃにおいて、第１インク焼結層４に発生したクラック６の位置及び大きさをクラック検出手段７で検出する。
Next, in FIG. 2C, the position and size of the
次に、図２Ｄにおいて、第１インク焼結層４のクラック６の位置に、粉体を分散させた液体材料としての第１インクを、インクジェットヘッドから吐出して塗布することにより、クラック６を埋め、平な粉体層２ａを形成する。
Next, in FIG. 2D, the first ink as the liquid material in which the powder is dispersed is ejected from the inkjet head and applied to the position of the
クラック６へ塗布する第１インクの粉体層２ａの量は、次工程での熱処理によるインクの収縮率を考慮して、クラック６の体積より多めにする。このため、一例として、第１インク焼結層４のクラック６において、粉体層２ａの厚みは第１インク焼結層４の厚みよりも大きくしている。より具体的な例としては、粉体層２ａの厚みは、第１インク焼結層４の厚みの２倍程度とすることができる。
The amount of the
次に、図２Ｅにおいて、再び、ライン状のＩＣＰトーチプラズマを用いて、熱処理することにより、粉体層２ａを焼結し、ジルコニアセラミックスからなる第１インク焼結層４ａをクラック６に形成する。この結果、クラック６内の第１インク焼結層４ａと、クラック６以外の第１インク焼結層４とが一体的になり、１つの第１インク焼結層４になる。
Next, in FIG. 2E, the
次に、図２Ｆにおいて、再び、第１インクを、インクジェットヘッドから図２Ｅの第１インク焼結層４の上に吐出して塗布することにより、図２Ｅの工程で得られた第１インク焼結層４の上に、粉体層２ｂをインクジェット法により形成する。
Next, in FIG. 2F, the first ink is again ejected from the ink jet head onto the first ink sintered
この後は、図２Ｂの熱処理を行ったのち、図２Ｃ〜図２Ｆまでの工程を繰り返すことによって、所望の形状の立体物１２を造形する。
After this, after performing the heat treatment of FIG. 2B, the desired three-
このようにして、少なくとも、図２Ｄ及び／又は図２Ｆなどの塗布工程と図２Ｅ及び／又は図２Ｇなどの熱処理工程とを適宜繰り返し行うことにより、図２Ｇに示すように、短時間で高精度に、白色で硬度の高いジルコニアセラミックス立体物１２を造形することができる。
In this way, at least as shown in FIG. 2G, high precision can be achieved in a short time by repeatedly performing at least the coating step such as FIG. 2D and / or FIG. 2F and the heat treatment step such as FIG. 2E and / or FIG. 2G. In addition, the zirconia ceramic three-
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図３Ａ〜図３Ｆを参照して説明する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A to 3F.
図３Ａ〜図３Ｆは、本発明の実施の形態３における立体物造形方法の各工程での形成物の構成を示す断面図である。 3A to 3F are cross-sectional views showing the configuration of the formed product in each step of the three-dimensional object formation method according to Embodiment 3 of the present invention.
まず、図３Ａにおいて、例えばＹＳＺからなる粉体を分散させた液体材料としての第１インクを、インクジェットヘッドから基材１の表面に向けて吐出することにより塗布する。このようにして、基材１の表面に、ＹＳＺを含む粉体層として第１インクの粉体層２をインクジェット法により形成する。この第１インクの粉体層２は、粉体と、バインダー（例えば樹脂製のバインダー）、溶剤と、界面活性剤となどで構成される。
First, in FIG. 3A, the first ink as a liquid material in which, for example, a powder made of YSZ is dispersed is applied by being ejected from the inkjet head toward the surface of the
次に、図３Ｂにおいて、ライン状のＩＣＰトーチプラズマを用いて、第１インクの粉体層２が形成された基材１の表面の平面状の部分全体を熱処理することにより、粉体層２の粉体を焼結し、ジルコニアセラミックスからなる第１インク焼結層４を形成する。この際、インクの粉体層２の収縮によりクラック６が発生する。
Next, in FIG. 3B, the entire planar portion of the surface of the
次に、図３Ｃにおいて、液体材料としての第２インクを、インクジェットヘッドから基材１の表面に向けて吐出して塗布することにより、基材１の表面に第２インク層をインクジェット法により形成する。その後、熱又はＵＶ（すなわち紫外線）によって第２インク層を硬化させて、第２インク硬化層５を形成する。この第２インク硬化層５は、樹脂材料と、溶剤と、界面活性剤となどで構成される。第２インク硬化層５は、造形中の立体物を支えるためのサポート層として機能する。このサポート層が無いと、２層目に塗布する第１インクの端部が垂れて基材１と直に接するような配置となってしまい、所望の立体形状が得られない。一般的に樹脂材料からなる立体物を造形する場合、サポート層としても樹脂材料が用いられる。樹脂材料の例としては、熱硬化材又はＵＶ硬化材などが用いられる。
Next, in FIG. 3C, the second ink as the liquid material is ejected from the inkjet head toward the surface of the
所望形状の立体物の造形が終了した後、サポート層のみが溶融する液体に浸すなどして、サポート層を造形物から分離することにより、所望形状の立体物を得ることもできる。 After the three-dimensional object having the desired shape is finished, the three-dimensional object having the desired shape can be obtained by separating the support layer from the three-dimensional object by, for example, immersing the support layer in a liquid in which only the support layer melts.
しかし、本実施形態では、セラミックスの焼結を行うため、各層が８００℃以上の高温になる。よって、従来の樹脂材料のサポート層を用いることができない。高温においても失われないサポート層として、第１インク中のセラミックス（ＹＳＺ）と異なるセラミックス材料を用いることが考えられるが、これが同時に焼結されてしまうと、造形が終了した後に、サポート層５と立体物１３とを分離することができない。こうしたことから、実施の形態３及び後述する実施の形態４においては、第１インク中のＹＳＺが焼結する温度において、第２インク中の耐熱性粉体が粉体のままの状態を維持するよう、焼結が起きないジルコニア粉体を第２インクの主成分として用いている。よって、第２インク硬化層５は、粉体層２の粉体とは材料特性が異なる樹脂を含むサポート層として機能する。
However, in this embodiment, since the ceramic is sintered, each layer is heated to a high temperature of 800 ° C. or higher. Therefore, the support layer of the conventional resin material cannot be used. As a support layer that is not lost even at a high temperature, it is conceivable to use a ceramic material different from the ceramic (YSZ) in the first ink, but if this is simultaneously sintered, the
この際、第２インク硬化層５の厚さは第１インク焼結層４より少し厚めに形成することが望ましい。
At this time, it is desirable that the thickness of the second ink cured
次に、図３Ｄにおいて、第１インクを図３Ｃの工程で得られた層の全面に塗布し、スキージ等を用いた印刷方法で、クラック６を第１インクで埋め、クラック６内に粉体層２ａを印刷形成する。
Next, in FIG. 3D, the first ink is applied to the entire surface of the layer obtained in the step of FIG. 3C, and the
次に、図３Ｅにおいて、再び、第１インクをインクジェットヘッドから、図３Ｄの工程で得られた層に吐出することにより塗布して、図３Ｄの工程で得られた層の上に、粉体層２ｂをインクジェット法により形成する。
Next, in FIG. 3E, the first ink is applied again by being ejected from the inkjet head onto the layer obtained in the step of FIG. 3D, and the powder is applied on the layer obtained in the step of FIG. 3D. The
この後は、図３Ｂの熱処理を行ったのち、図３Ｃ〜図３Ｆまでの工程を繰り返すことによって、所望の形状の立体物１３を造形する。
After this, after performing the heat treatment of FIG. 3B, the three-
このようにして、少なくとも、図３Ｄ及び／又は図３Ｅなどの塗布工程と図３Ｆなどの熱処理工程とを適宜繰り返し行うことにより、図３Ｆに示すように、短時間で高精度に、白色で硬度の高いジルコニアセラミックス立体物１３を造形することができる。
In this way, at least by applying the coating process such as FIG. 3D and / or FIG. 3E and the heat treatment process such as FIG. 3F as appropriate, as shown in FIG. High zirconia ceramic three-
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図４Ａ〜図４Ｇを参照して説明する。
(Embodiment 4)
図４Ａ〜図４Ｇは、本発明の実施の形態４における立体物造形方法の各工程での形成物の構成を示す断面図である。
4A to 4G are cross-sectional views illustrating the configuration of the formed product in each step of the three-dimensional object formation method according to
まず、図４Ａにおいて、例えばＹＳＺからなる粉体を分散させた液体材料としての第１インクを、インクジェットヘッドから基材１の表面に向けて吐出することにより塗布する。このようにして、基材１の表面に、ＹＳＺを含む粉体層として第１インクの粉体層２をインクジェット法により形成する。この第１インクの粉体層２は、粉体と、バインダー（例えば樹脂製のバインダー）、溶剤と、界面活性剤となどで構成される。
First, in FIG. 4A, for example, a first ink as a liquid material in which a powder made of YSZ is dispersed is applied by being discharged from the inkjet head toward the surface of the
次に、図４Ｂにおいて、ライン状のＩＣＰトーチプラズマを用いて、第１インクの粉体層２が形成された基材１の表面の平面状の部分全体を熱処理することにより、粉体層２の粉体を焼結し、ジルコニアセラミックスからなる第１インク焼結層４を形成する。この際、インクの粉体層２の収縮によりクラック６が発生する。
Next, in FIG. 4B, the entire planar portion of the surface of the
次に、図４Ｃにおいて、液体材料としての第２インクを、インクジェットヘッドから基材１の表面に向けて吐出して塗布することにより、基材１の表面に第２インク層をインクジェット法により形成する。その後、熱又はＵＶによって第２インク層を硬化させて、第２インク硬化層５を形成する。この第２インク硬化層５は、樹脂材料と、溶剤と、界面活性剤となどで構成される。樹脂材料の例としては、熱硬化材又はＵＶ硬化材などが用いられる。
Next, in FIG. 4C, the second ink as the liquid material is ejected from the ink jet head toward the surface of the
この際、第２インク硬化層５の厚さは第１インク焼結層４より少し厚めに形成することが望ましい。
At this time, it is desirable that the thickness of the second ink cured
次に、図４Ｄにおいて、第１インクを図４Ｃの工程で得られた層の全面に塗布し、スキージ等を用いた印刷方法で、クラック６を第１インクで埋め、クラック６内に粉体層２ａを印刷形成する。
Next, in FIG. 4D, the first ink is applied to the entire surface of the layer obtained in the step of FIG. 4C, and the
次に、図４Ｅにおいて、再び、ライン状のＩＣＰトーチプラズマを用いて、熱処理することにより、粉体層２ａを焼結し、ジルコニアセラミックスからなる第１インク焼結層４ａをクラック６に形成する。この結果、クラック６内の第１インク焼結層４ａと、クラック６以外の第１インク焼結層４とが一体的になり、１つの第１インク焼結層４になる。
Next, in FIG. 4E, the
次に、図４Ｆにおいて、再び、第１インクを、インクジェットヘッドから図４Ｅの第１インク焼結層４の上に吐出して塗布することにより、図４Ｅの工程で得られた第１インク焼結層４の上に、粉体層２ｂをインクジェット法により形成する。
Next, in FIG. 4F, the first ink is again ejected from the ink jet head onto the first ink sintered
この後は、図４Ｂの熱処理を行ったのち、図４Ｃ〜図４Ｇまでの工程を繰り返すことによって、所望の形状の立体物１４を造形する。
After this, after performing the heat treatment of FIG. 4B, the three-
このようにして、少なくとも、図４Ｃ及び／又は図４Ｄ及び／又は図４Ｆなどの塗布工程と図４Ｅ及び／又は図４Ｇなどの熱処理工程とを適宜繰り返し行うことにより、図４Ｇに示すように、短時間で高精度に、白色で硬度の高いジルコニアセラミックス立体物１４を造形することができる。
4G and / or FIG. 4D and / or FIG. 4F and the heat treatment step such as FIG. 4E and / or FIG. 4G are appropriately repeated at least as shown in FIG. The white and high hardness zirconia ceramic three-
以上述べた立体物造形方法は、本発明の適用範囲のうちの典型例を例示したに過ぎない。 The three-dimensional object modeling method described above is merely a typical example of the application range of the present invention.
例えば、ジルコニアセラミックスによる立体物を造形する場合を例示したが、他のセラミックス（アルミナ、シリコンカーバイド、又はチッ化珪素など）を造形する場合にも適用可能である。 For example, although the case where a three-dimensional object made of zirconia ceramics is modeled is illustrated, the present invention can also be applied to the case where other ceramics (such as alumina, silicon carbide, or silicon nitride) are modeled.
前記実施形態１〜４によれば、高精度に１又は２つの粉体層２，２ａ，２ｂを形成するごとに焼結を行うので、長時間の焼結工程が必要なく、短時間で立体物１１，１２，１３，１４を造形することができる。また、焼結工程で発生するクラック６も粉体層２ａで埋めて修正することができるため、複雑な形状を、より正確に造形することができる。つまり、短時間で高精度に立体物１１，１２，１３，１４を造形することができる。
According to the first to fourth embodiments, since the sintering is performed every time one or two
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。 In addition, it can be made to show the effect which each has by combining arbitrary embodiment or modification of the said various embodiment or modification suitably. In addition, combinations of the embodiments, combinations of the examples, or combinations of the embodiments and examples are possible, and combinations of features in different embodiments or examples are also possible.
以上のように、本発明の前記態様にかかる立体物造形方法は、セラミックスからなる立体物を造形するに際して、短時間で高精度に造形することができる立体物造形方法を提供することができ、例えば、ジルコニア製の義歯の製造、又は、ジルコニア、アルミナ、シリコンカーバイド、又はチッ化珪素などのエンジニアリングセラミックスの製造に利用できる。 As described above, the three-dimensional object modeling method according to the aspect of the present invention can provide a three-dimensional object modeling method capable of modeling with high accuracy in a short time when modeling a three-dimensional object made of ceramics. For example, it can be used for the manufacture of dentures made of zirconia, or the manufacture of engineering ceramics such as zirconia, alumina, silicon carbide, or silicon nitride.
１・・・基材
２，２ａ，２ｂ・・・第１インクの粉体層
４，４ａ・・・第１インク焼結層
５・・・第２インク硬化層
６・・・クラック
７・・・クラック検出手段
１１，１２，１３，１４・・・立体物
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第１ステップで形成した前記粉体層を熱処理して粉体を焼結し焼結層を形成する第２ステップと、
前記焼結層に発生したクラックを、セラミックスの粉体を含む粉体層で埋める第３ステップとを備え、
前記第１、第２、第３ステップを繰返し行う、
立体物造形方法。 A first step of forming a powder layer containing ceramic powder on a substrate;
A second step of heat-treating the powder layer formed in the first step to sinter powder to form a sintered layer;
A third step of filling cracks generated in the sintered layer with a powder layer containing ceramic powder;
Repeating the first, second and third steps;
Solid object modeling method.
請求項１に記載の立体物造形方法。 After the third step, comprising a fourth step of sintering the powder layer again.
The three-dimensional object modeling method according to claim 1.
請求項１または２に記載の立体物造形方法。 In the third step, before the crack is filled, the crack is detected by a crack detection means.
The three-dimensional object modeling method according to claim 1 or 2.
請求項１〜３のいずれか１項に記載の立体物造形方法。 Between the second step and the third step, a fifth step of forming a support layer containing a resin having a material characteristic different from that of the powder of the powder layer,
The three-dimensional object modeling method according to any one of claims 1 to 3.
請求項１〜４のいずれか１項に記載の立体物造形方法。 The third step is performed by printing using a squeegee.
The three-dimensional object modeling method according to any one of claims 1 to 4.
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