JP2019162846A - 立体造形用粉末、立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法及び粉末 - Google Patents
立体造形用粉末、立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法及び粉末 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019162846A JP2019162846A JP2018149986A JP2018149986A JP2019162846A JP 2019162846 A JP2019162846 A JP 2019162846A JP 2018149986 A JP2018149986 A JP 2018149986A JP 2018149986 A JP2018149986 A JP 2018149986A JP 2019162846 A JP2019162846 A JP 2019162846A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- less
- resin
- dimensional
- resin powder
- 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
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Abstract
Description
本発明の立体造形用粉末は、樹脂を含み、電磁線が照射されて立体造形物を形成する立体造形用粉末であって、50%累積体積粒径が5μm以上100μm以下であり、体積平均粒径/個数平均粒径が2.50以下であり、前記電磁線に対する反射率が10%以下であることを特徴とする。また、必要に応じて立体造形用粉末中にその他の成分を含んでいてもよく、樹脂の内部又は外部に任意のその他の成分を含んでいてもよい。
なお、以下の説明では立体造形用粉末を単に樹脂粉末と表すことがある。
なお、本発明の立体造形用粉末は本発明の粉末に包含され、特に明記しない限り、本発明の立体造形用粉末についての説明は本発明の粉末についてもあてはまる。
樹脂成分としては熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂は、熱を加えると可塑化し、溶融する樹脂である。熱可塑性樹脂は、結晶性樹脂であることが好ましい。結晶性樹脂は、ISO3146(プラスチック転移温度測定方法、JIS K7121)に準拠した測定において、融点ピークが検出される樹脂である。
樹脂粉末におけるその他の成分としては、反射防止剤、劣化防止剤、流動化剤、強化剤、難燃剤、可塑剤及び結晶核剤などの添加剤、並びに、非結晶性樹脂などが例示される。その他の成分は、樹脂粉末における粒子に混合して使用しても、粒子の表面に被覆して使用してもよい。樹脂粉末にその他の成分を含める場合に、その他の成分は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
反射防止剤としては、黒色顔料、黒色染料等が挙げられ、黒色顔料及び黒色染料から選ばれる少なくとも1つ以上であることが好ましい。
黒色顔料としては、カーボンブラック、黒鉛、黒色酸化鉄、チタンブラック、フタロシアニン、アゾ系顔料等が挙げられる。分散粒径としては、0.01〜50μmが好ましく、細かいほど分散性が良くなるため、0.01〜10μmがより好ましい。
黒色染料としては、アゾ染料やアニリンブラックやニグロシン系黒色染料としてアジン系染料、スクアリウム系染料等が好適に用いられる。
分子の熱安定性を維持し、架橋、又は分解などの樹脂劣化を抑制するために、樹脂粉末は、劣化防止剤を含有してもよい。劣化防止剤としては、金属キレート材、紫外線吸収剤、重合禁止剤、及び酸化防止剤などが例示される。
紫外線吸収剤としては、トリアジン系の化合物が例示される。
重合禁止剤としては、酢酸銅などが例示される。
ヒンダードフェノール系の酸化防止剤として、ラジカル捕捉剤など各種の添加剤が用いられる。ヒンダードフェノール系の酸化防止剤として、具体的には、α−トコフェロール、ブチルヒドロキシトルエン、シナピルアルコール、ビタミンE、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2−tert−ブチル−6−(3’−tert−ブチル−5’−メチル−2’−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2,6−ジ−tert−ブチル−4−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホネートジエチルエステル、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、2,2’−ジメチレン−ビス(6−α−メチル−ベンジル−p−クレゾール)、2,2’−エチリデン−ビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−ブチリデン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、トリエチレングリコール−N−ビス−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、1,6−へキサンジオールビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ビス[2−tert−ブチル−4−メチル6−(3−tert−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシベンジル)フェニル]テレフタレート、3,9−ビス{2−[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,1,−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、4,4’−チオビス(6−tert−ブチル−m−クレゾール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)スルフィド、4,4’−ジ−チオビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−トリ−チオビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2−チオジエチレンビス−[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,4−ビス(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、N,N’−ヘキサメチレンビス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナミド)、N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)イソシアヌレート、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(4−tert−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス2[3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]エチルイソシアヌレート、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、トリエチレングリコール−N−ビス−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、トリエチレングリコール−N−ビス−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)アセテート、3,9−ビス[2−{3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)アセチルオキシ}−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、テトラキス[メチレン−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート]メタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)ベンゼン、及びトリス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)イソシアヌレートなどが例示される。
ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイトの市販品としては、アデカスタブPEP−8(ADEKA社製)、及びJPP681S(城北化学工業社製)が例示される。ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトの市販品としては、アデカスタブPEP−24G(ADEKA社製)、Alkanox P−24(Great Lakes社製)、Ultranox P626(GE Specialty Chemicals社製)、Doverphos S−9432(Dover Chemical社製)、並びにIrgaofos126、及び126FF(CIBA SPECIALTY CHEMICALS社製)などが例示される。
2価フェノール類と反応し、環状構造を有する化合物としては、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、及び2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイトなどが例示される。
流動化剤としては、特に限定されないが、無機材料からなる球状粒子が例示される。無機材料からなる球状粒子の体積平均粒径は、特に限定されないが、10μm未満であることが好ましい。流動化剤の含有量は、粒子表面上に覆うために十分な量であればよく、樹脂粉末全量に対して、0.1質量%以上10質量%以下が好ましい。
強化剤としては、強度向上の点から、ファイバーフィラー、ビーズフィラー、国際公開第2008/057844号パンフレットに記載のガラスフィラー、ガラスビーズ、カーボンファイバー、及びアルミボールなどが例示される。強化剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
円形度=4πS/L2 ・・・(式)
難燃剤としては、ハロゲン系、リン系、無機水和金属化合物系、窒素系、シリコーン系などの各種難燃剤が例示される。建築、車両、又は船舶艤装用などの各種の難燃剤を樹脂粉末に用いてもよい。難燃剤を2種以上併用する場合は、ハロゲン系と無機水和金属化合物系とを組み合わせることで、難燃性能が向上する。
<<粉砕>>
樹脂粉末は、例えば、上記の樹脂を含むペレット形状の樹脂組成物を粉砕装置により粉砕し、定められた粒径以外の粒子をフィルターにより分級、又は濾過することで得られる。樹脂の脆弱性を利用して粉砕する場合、粉砕時の環境は、樹脂の脆弱温度以下であり、好ましくは室温以下であり、より好ましくは0℃以下であり、更に好ましくは−25℃以下であり、更に好ましくは−100℃以下である。
樹脂粉末における結晶性樹脂の結晶サイズ、及び結晶配向を制御することで、高温環境下の造形プロセスにおいて、リコート処理によるエラーを低減することができる。結晶サイズ、及び結晶配向を制御する方法としては、熱処理、延伸処理、超音波を用いる処理、及び外部電場印加処理などの外部刺激を用いる方法;並びに、結晶核剤を用いる方法、樹脂を溶媒に溶解し、溶媒をゆっくりと揮発させることにより結晶性を高める方法などの外部刺激を用いない方法などが例示される。
樹脂は柱体の粒子からなることが好ましい。ここで、「柱体の粒子からなる」とは、日本電子社製走査電子顕微鏡JSM−7800FPRIMEを用いて樹脂粉末を観察したときに、観察された樹脂粒子のうち20個数%以上が柱体の粒子であることを意味する(後述の略円柱体の粒子及び直方体の粒子の場合も同様)。
略円柱体としては、特に制限はないが、真円柱体、楕円柱体などが例示され、真円柱体が好ましい。なお、略円柱体の円形部分は、一部が欠けていてもよい。
略円柱体の高さ(両面間の距離)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5μm以上200μm以下が好ましい。
略円柱体の樹脂粉末において、底面と上面(第一の面22と第二の面23)を有する柱体形状を有するが、頂点を持たない場合、嵩密度を高めることができる。頂点とは、柱体の中に存在する角の部分をいう。
<<50%累積体積粒径、体積平均粒径、個数平均粒径、反射率、透過率>>
樹脂粉末の50%累積体積粒径は5μm以上100μm以下であり、寸法安定性の点から20μm以上70μm以下がより好ましい。50%累積体積粒径が5μm未満であると、造形中の粉をきれいに引くリコート作業中に、2次粒子凝集が見られ、表面荒れが発生してしまう。50%累積体積粒径が100μmより大きいと、下の層への負荷が大きくなり、リコート時に表面荒れが発生してしまう。
反射率の測定としては、赤外分光機680−IR(VARIAN社製)を用い、対応する積分球形を使用して全透過及び全反射を測定する。測定用の波長を2μm〜20μmの範囲で連続的に変え、各波長に対する反射率を求める。電磁線に対する反射率が10%以下であるかを判断するには、造形時に使用する電磁線を考慮し、造形時に使用する電磁線の波長と同じ値の波長によって測定された反射率により判断する。例えば、造形時に使用する電磁線としてCO2レーザーを用いる場合、これに対応する波長である10.6μmで測定したときの反射率により10%以下であるかを判断する。CO2レーザー以外にも、例えば造形時に使用する電磁線として赤外線を用いる場合、これに対応する波長で測定した反射率により10%以下であるかを判断する。
厚み0.5mmの層(サンプル)は、立体造形用粉末を使用し、射出成型機に投入し、0.5mmの膜厚をもった型を使用して作製する。本実施形態では、2cm×2cmの厚み0.5mmの層を作製している。なお、SLS方式の3DPで作製することも可能である。
樹脂粉末の融点は、示差走査熱量測定(DSC:Differential scanning calorimetry)により求められる。この場合、ISO3146(プラスチック転移温度測定方法、JIS K7121)に準じて、例えば、島津製作所製DSC−60Aなどの示差走査熱量測定装置を使用し、10℃/minにて温度を上昇させ、樹脂粉末のDSC測定を行い、得られた吸熱ピークの頂点あるいは融点ピークの頂点の温度を融点とする。樹脂粉末に複数の融点が存在する場合は、本実施形態における融点は、高温側の融点を指す。
樹脂粉末の比重としては、0.8g/mL以上であることが好ましい。樹脂粉末の比重が、0.8g/mL以上であると、造形時に樹脂粉末の層を成膜するリコートの処理において、粒子の2次凝集を抑止することができる。一方、金属代替などの用途では、軽量化ニーズから、樹脂粉末の比重としては、3.0g/mL以下であることが好ましい。
MFR(メルトマスフローレート)は、JIS7210(ISO1133)に準じて、メルトマスフローレート測定装置(Dynisco社製 形式D405913)を用いて、2.16kgの荷重にて測定する。樹脂粉末のMFRは、電磁波照射時の樹脂溶融結合時の特性の観点から1g/10min以上50g/10min以下が好ましく、3g/10min以上35g/10min以下がより好ましい。
本実施形態の樹脂粉末は、粒度、粒度分布、熱移動特性、溶融粘度、嵩密度、流動性、溶融温度、及び再結晶温度のようなパラメータについて適切なバランスを有し、SLS方式、SMS方式、MJF(Multi Jet Fusion)方式、又はBJ(Binder Jetting)法などの樹脂粉末を用いた各種立体造形方法において好適に利用される。
なお、オレンジピールは、PBF方式でのレーザー焼結などにより形成される立体造形物の表面上の粗面、空孔、又はゆがみのような表面欠陥である。これらの表面欠陥のうち、例えば、空孔は、美観を低下させるだけでなく、機械強度に影響を及ぼす。
リサイクル粉末は、例えばPBF方式の造形装置(リコー社製、AM S5500P)を用いて50時間、造形したときに、造形に用いられなかった樹脂粉末のことである。
本実施形態の樹脂粉末によれば、このリサイクル粉末に対して新品の樹脂粉末を30質量%足して、更に50時間の造形を更に2回繰り返しても、上記の(a)及び(b)の低下のいずれも示さない立体造形物を得ることができる。
なお、(a)及び(b)の評価は、樹脂粉末により形成されるISO(国際標準化機構)3167 Type1A 150mm長さ多目的犬骨様試験標本を用いて実施する。
本発明の立体造形物の製造装置は、本発明の立体造形用粉末が貯蔵されている供給槽と、本発明の立体造形用粉末を含む層を形成する層形成手段と、前記層に電磁線を照射して硬化させる硬化手段とを有し、必要に応じてその他の手段を有する。
本発明の立体造形物の製造方法は、本発明の立体造形用粉末を含む層を形成する層形成工程と、前記層に電磁線を照射して硬化させる硬化工程とを有し、必要に応じてその他の工程を有する。
電磁線としては、例えばCO2レーザー、赤外線、YAGレーザー、赤外線レーザー(高出力平面レーザーVCSELを含む)等が挙げられる。
ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂(商品名:ノバデュラン5020、三菱エンジニアリングプラスチック社製、融点:218℃)99.0質量部に、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(商品名:AO−330、1,3,5-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylmethyl)-2,4,6-trimethylbenzene、ADEKA社製)を0.2質量部、更にホスファイト系酸化防止剤(商品名:PEP−36、3,9-Bis(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenoxy)-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro[5.5]undecane、ADEKA社製)を0.4質量部添加し、黒色染料1としてNUBIAN BLACK NH-805(オリエンタル化学工業社製)を0.4質量部添加し、一軸押出し機(東洋精機社製D2020)を用いて、延伸3倍以上で巻取りして直径60μmの繊維を形成した。
得られた樹脂粉末の50%累積体積粒径は65μmであった。日本電子社製走査電子顕微鏡JSM−7800FPRIMEを使い、形状を確認したところ、線径は60μm、直径は60μmであった。機械摩擦により表面溶融させるため、Qミキサー(三井コークス社製)を用いて、得られた樹脂粉末を、回転数1000rpmで20分間処理し、略円柱体形状の粒子を得た。これを実施例1の立体造形用粉末とした。処方を表1に示す。
実施例1の処方に加え、黒色顔料1としてAFブラックE−2B(大日精化社製)を0.2質量部を添加した以外は、実施例1と同様にして、実施例2の立体造形用粉末を得た。
実施例1において、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂をポリアミド66(PA66)樹脂(商品名:レオナ1300S、旭化成ケミカルズ社製、融点:265℃)に変更し、実施例1の2種類の酸化防止剤に加えて重合禁止剤として酢酸銅0.1質量部を添加した以外は、実施例1と同様にして、実施例3の立体造形用粉末を得た。
実施例1において、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂をポリプロピレンのタルクが混入されている(PP/タルク)樹脂(商品名:ノバテックJP5GA、日本ポリプロ社製、融点:130℃、ガラス転移温度:0℃)に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例4の立体造形用粉末を得た。
実施例1において、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂をポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂(商品名:HT P22PF、VICTREX社製、融点:343℃、ガラス転移温度:143℃)に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例5の立体造形用粉末を得た。
実施例1において、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂をポリアセタール(POM)樹脂(商品名:テナック4060、旭化成社製、融点:175℃)に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例6の立体造形用粉末を得た。
実施例1において、黒色染料1を用いなかった以外は、実施例1と同様にして比較例1の立体造形用粉末を得た。
実施例3において、黒色染料1と黒色顔料1を用いなかった以外は、実施例3と同様にして比較例2の立体造形用粉末を得た。
実施例4において、黒色染料1を用いなかった以外は、実施例4と同様にして比較例3の立体造形用粉末を得た。
実施例5において、黒色染料1を用いなかった以外は、実施例5と同様にして比較例4の立体造形用粉末を得た。
実施例6において、黒色染料1を用いなかった以外は、実施例6と同様にして比較例5の立体造形用粉末を得た。
各実施例及び比較例で得られた立体造形用粉末について、以下のようにして、「50%累積体積粒径」、「体積平均粒径(Mv)」、「個数平均粒径(Mn)」、「反射率」、「融点」、「比重」、及び「MFR」を測定した。結果を表2に示す。
50%累積体積粒径、体積平均粒径(Mv)、及び個数平均粒径(Mn)は、粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル社製、microtrac MT3300EXII)を用いて、樹脂粉末ごとの粒子屈折率を使用し、溶媒は使用せず乾式(大気)法にて測定した。粒子屈折率は、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂:1.57、ポリアミド66(PA66)樹脂:1.53、ポリアミド9T(PA9T)樹脂:1.53、ポリプロピレン(PP)樹脂:1.48、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂:1.57、ポリアセタール(POM)樹脂:1.48と設定した。得られた体積平均粒径、及び個数平均粒径から体積平均粒径/個数平均粒径(Mv/Mn)を算出した。
各実施例及び比較例の立体造形用粉末について、反射率の測定としては、赤外分光機680−IR(VARIAN社製)を用い、対応する積分球形を使用して全透過及び全反射の測定を行った。測定用の波長を2μm〜20μmの範囲で連続的に変え、各波長に対する反射率を求めた。造形時に使用する電磁線としてCO2レーザーを想定し、波長10.6μmのときの値を反射率とした。また、透過率の測定としては、各立体造形用粉末を用いて形成した厚み0.5mmの層を測定対象(サンプル)とする。厚み0.5mmの層(サンプル)は、各立体造形用粉末を使用し、射出成型機に投入し、0.5mmの膜厚をもった型を使用して作製した。本試験では、2cm×2cmの厚み0.5mmの層を作製した。
ISO3146に準拠して、各実施例、及び比較例の樹脂粉末の融点を測定した。示差走査熱量測定装置(島津製作所製DSC−60A)を使用し、10℃/minにて温度を上昇させ、樹脂粉末のDSC測定を行い、得られた吸熱ピークの頂点あるいは融点ピークの頂点の温度を融点とした。樹脂粉末に複数の融点が存在する場合は高温側の融点とした。
比重は、気相置換法を用いた乾式自動密度計(島津製作所製、アキュピック1330)を用いて一定温度で気体(Heガス)の体積と圧力を変化させて、サンプルの体積を求め、このサンプルの質量を計測し、サンプルの密度を測定することにより行った。
JIS7210(ISO1133)に準じて、メルトマスフローレート測定装置(Dynisco社製 形式D405913)を用いて、2.16kgの荷重にて、メルトマスフローレート(MFR)を測定した。測定温度は表2に記載の融点+15℃に設定した。樹脂粉末を充填した後に2分以上加温し、樹脂粉末を十分に溶融させた後に測定を実施した。
各実施例及び比較例で得られた立体造形用粉末について、以下のようにして評価を行った。結果を表3に示す。
各実施例、及び比較例の樹脂粉末について、電磁線としてCO2レーザー(波長10.6μm)を用い、縦横5cm×5cmの正方形に1mmの高さの造形物を作製した。この際、1mm、2mm、4mmの円柱の穴を有する造形物を作製した。この造形物を確認する事により造形可能最低半径の評価を行った。造形可能最低半径(mm)は小さいほど良好な評価結果である。
各実施例、及び比較例の樹脂粉末について、造形温度を1℃上昇させ、造形できる樹脂の造形面の最大温度を目視により確認する。その後、電磁線(CO2レーザー、波長10.6μm)を照射する事で、樹脂間の接着を確認し、その後、引っ張り試験片等を造形していく。その際の、過剰溶融発生の有無の評価を行った。最後までサンプルができた場合を発生無しとした。
各実施例、及び比較例の樹脂粉末について、SLS方式造形装置(リコー社製、AM S5500P)を使用し、立体造形物の製造を行った。設定条件は、0.1mmの層平均厚み、10ワット以上150ワット以下のCO2レーザー出力を設定し、0.1mmのレーザー走査スペース、融点より−3℃の温度を部品床温度に使用した。1辺5cm、平均厚み0.5cmの直方体の立体造形物(寸法用サンプル)(mm)のCADなどのデータに基づいて、ISO(国際標準化機構)3167 Type1A 150mm長さ多目的犬骨様試験標本(標本は、80mm長さ、4mm厚さ、10mm幅の中心部分を有する)を作製した。得られた立体造形物について、表面を観察し、下記評価基準に基づいて、オレンジピール性の有無を評価した。
無:粗面、空孔、ゆがみなどの表面欠陥が発生していない
有:粗面、空孔、ゆがみなどの表面欠陥が発生している
SLSプロセスにおける樹脂粉末の引張強度を以下のように測定した。SLS方式造形装置(リコー社製、AM S5500P)を用いて、SLS方式造形装置の供給床中に10kgの粉末を加えた。なお、SLS方式造形装置の設定条件は、オレンジピール性の評価と同様とした。
実施例、及び比較例の樹脂粉末を用い、SLS方式造形装置にて、引張試験標本をレーザー走査スペース13の中心部に、Y軸方向(図1におけるローラ12の回転軸と平行方向)に長辺が向くように、5個の引張試験標本を造形した。
各々の造形物層の間隔は5mmである。引張試験標本は、ISO(国際標準化機構)3167 Type1A 150mm長さ多目的犬骨様試験標本(標本は、80mm長さ、4mm厚さ、10mm幅の中心部分を有する)である。この処理で、まず、造形層を20層積層させて引張試験標本を造形し、更に任意のサンプルを造形して、造形時間が50時間かかるように設定した。
この時に得られた立体造形物の引張試験標本について、ISO 527に準じた引張試験機(島津製作所製、AGS−5kN)を使用して、引張強度を測定した。なお、引張試験における試験速度は、50mm/分間にて一定とした。その樹脂での射出成型での強度に対し20%以下の低下率であれば合格とした。射出成型品での強度としては、PBT:55MPa、PA66:65MPa、PPタルク:30MPa、PEEK:97MPa、POM:67MPaとしている。
11 供給槽
11H ヒータ
11P ピストン
12 ローラ
13 レーザー走査スペース
13H ヒータ
13P ピストン
18 電磁照射源
19 反射鏡
21 柱体
22 第一の面
22a 第一の対向面
22b 第一の面の外周領域
23 第二の面
23a 第二の対向面
23b 第二の面の外周領域
24 側面
Claims (11)
- 樹脂を含み、電磁線が照射されて立体造形物を形成する立体造形用粉末であって、
50%累積体積粒径が5μm以上100μm以下であり、体積平均粒径/個数平均粒径が2.50以下であり、前記電磁線に対する反射率が10%以下であることを特徴とする立体造形用粉末。 - 前記電磁線に対する反射率が5%以下であることを特徴とする請求項1に記載の立体造形用粉末。
- 射出成型機により形成された厚み0.5mmの前記立体造形用粉末からなる層について、波長2μmの電磁線により測定した透過率が10%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の立体造形用粉末。
- 前記50%累積体積粒径が20μm以上70μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の立体造形用粉末。
- 前記樹脂は柱体の粒子からなり、
前記柱体の粒子の底面における直径又は長辺に対する高さの比(直径又は長辺/高さ)が、0.5以上2以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の立体造形用粉末。 - 前記樹脂が略円柱体の粒子からなり、該略円柱体の底面における直径が5μm以上200μm以下であり、かつ高さが5μm以上200μm以下であるか、又は、前記樹脂が直方体の粒子からなり、該直方体の底面における各辺が5μm以上200μm以下であり、かつ高さが5μm以上200μm以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の立体造形用粉末。
- 反射防止剤を前記樹脂に対して0.01質量%以上0.5質量%以下含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の立体造形用粉末。
- 前記反射防止剤は、黒色顔料及び黒色染料から選ばれる少なくとも1つ以上であることを特徴とする請求項7に記載の立体造形用粉末。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の立体造形用粉末が貯蔵されている供給槽と、
請求項1〜8のいずれかに記載の立体造形用粉末を含む層を形成する層形成手段と、
前記層に電磁線を照射して硬化させる硬化手段と、を有することを特徴とする立体造形物の製造装置。 - 請求項1〜8のいずれかに記載の立体造形用粉末を含む層を形成する層形成工程と、
前記層に電磁線を照射して硬化させる硬化工程と、を有することを特徴とする立体造形物の製造方法。 - 樹脂を含み、電磁線を照射すると硬化する粉末であって、
50%累積体積粒径が5μm以上100μm以下であり、体積平均粒径/個数平均粒径が2.50以下であり、前記電磁線に対する反射率が10%以下であることを特徴とする粉末。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018050683 | 2018-03-19 | ||
JP2018050683 | 2018-03-19 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019162846A true JP2019162846A (ja) | 2019-09-26 |
JP7147348B2 JP7147348B2 (ja) | 2022-10-05 |
Family
ID=68065430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018149986A Active JP7147348B2 (ja) | 2018-03-19 | 2018-08-09 | 立体造形用粉末、立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法及び粉末 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7147348B2 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007039631A (ja) * | 2004-12-21 | 2007-02-15 | Degussa Ag | 三次元の粉末をベースとする型を使用しない製造方法におけるポリアリーレンエーテルケトン粉末の使用およびこれから製造される成形体 |
WO2016104140A1 (ja) * | 2014-12-24 | 2016-06-30 | 東レ株式会社 | ポリアミド微粒子 |
WO2017070061A1 (en) * | 2015-10-22 | 2017-04-27 | Dow Global Technologies Llc | Selective sintering additive manufacturing method and powder used therein |
WO2017104234A1 (ja) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | コニカミノルタ株式会社 | 粉末材料、立体造形物の製造方法および立体造形装置 |
JP2017110271A (ja) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | セイコーエプソン株式会社 | 三次元造形物の製造方法、三次元造形物製造装置および三次元造形物 |
-
2018
- 2018-08-09 JP JP2018149986A patent/JP7147348B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007039631A (ja) * | 2004-12-21 | 2007-02-15 | Degussa Ag | 三次元の粉末をベースとする型を使用しない製造方法におけるポリアリーレンエーテルケトン粉末の使用およびこれから製造される成形体 |
WO2016104140A1 (ja) * | 2014-12-24 | 2016-06-30 | 東レ株式会社 | ポリアミド微粒子 |
WO2017070061A1 (en) * | 2015-10-22 | 2017-04-27 | Dow Global Technologies Llc | Selective sintering additive manufacturing method and powder used therein |
WO2017104234A1 (ja) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | コニカミノルタ株式会社 | 粉末材料、立体造形物の製造方法および立体造形装置 |
JP2017110271A (ja) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | セイコーエプソン株式会社 | 三次元造形物の製造方法、三次元造形物製造装置および三次元造形物 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7147348B2 (ja) | 2022-10-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11052649B2 (en) | Resin powder for solid freeform fabrication, device for fabricating solid freeform fabrication object, and resin powder | |
JP2019001154A (ja) | 立体造形用樹脂粉末、立体造形装置、立体造形物の製造方法、及び樹脂粉末 | |
JP6402810B1 (ja) | 立体造形用樹脂粉末、立体造形物の製造装置、及び立体造形物の製造方法 | |
JP6904317B2 (ja) | 立体造形物の製造装置及び立体造形物の製造方法 | |
JP6825333B2 (ja) | 立体造形物の製造方法、及び立体造形物の製造装置 | |
JP7351363B2 (ja) | 立体造形用樹脂粉末、及び立体造形物の製造方法 | |
JP7230354B2 (ja) | 立体造形用粉末、樹脂粉末、立体造形物の製造装置、及び立体造形物の製造方法 | |
JP6033994B1 (ja) | 樹脂粉末材料、レーザ粉末造形方法及びその装置 | |
JP7081350B2 (ja) | 立体造形用樹脂粉末、立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法、及び立体造形用樹脂粉末の製造方法 | |
JP2018111304A (ja) | 立体造形用樹脂粉末、立体造形物及び立体造形物の製造方法 | |
US20200362142A1 (en) | Thermoplastic resin powder, resin powder, resin powder for producing three-dimensional object, three-dimensional object, three-dimensional object producing apparatus, and three-dimensional object producing method | |
JP2018015972A (ja) | 立体造形方法、造形物及び立体造形装置 | |
US20200079011A1 (en) | Resin powder, method of manufacturing solid freeform fabrication object, and device for manufacturing solid freeform fabrication object | |
JP7279506B2 (ja) | 熱可塑性樹脂粉末、立体造形用樹脂粉末、立体造形物の製造装置、及び立体造形物の製造方法 | |
JP2019084815A (ja) | 立体造形用粉末、樹脂粉末、及び立体造形物の製造方法 | |
US20220242072A1 (en) | Apparatus and process for sealing of gaps in parts manufactured via 3d printing techniques | |
JP2019162846A (ja) | 立体造形用粉末、立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法及び粉末 | |
JP7172463B2 (ja) | 立体造形用樹脂粉末、造形装置、及び造形方法 | |
JP2019084820A (ja) | 立体造形用粒子、立体造形用粉末、立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法、立体造形用粉末の製造方法、及び粒子 | |
JP2021146602A (ja) | 樹脂粉末及び立体造形用樹脂粉末、並びに立体造形物の製造方法及び立体造形物の製造装置 | |
JP2019137031A (ja) | 立体造形用粉末、立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法及び樹脂粉末 | |
EP3659785A1 (en) | Powder for forming three-dimensional object, forming device, forming method, and powder | |
JP7472445B2 (ja) | 樹脂粉末、及び立体造形物の製造方法 | |
JP2020093515A (ja) | 立体造形用粉末、造形装置、造形方法、及び粉末 | |
JP2020040395A (ja) | 樹脂粉末及びその製造方法、立体造形物の製造方法、並びに立体造形物の製造装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210616 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220329 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220527 |
|
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: 20220823 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220905 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7147348 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |