JP2019189897A

JP2019189897A - 三次元造形用流動性組成物、三次元造形物の製造方法及び三次元造形物

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Inventors: 奈緒子島; Naoko Shima
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Publication date: 2019-10-31
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Abstract

【課題】三次元造形物を構成する構成材料粒子以外の成分が少なく、三次元造形物を製造する際の射出性が良く、構成材料粒子の沈降を抑制可能な三次元造形用流動性組成物を提供する。【解決手段】三次元造形物の製造に用いる三次元造形用流動性組成物であって、三次元造形物を構成する金属の構成材料粒子と、キトサンナノファイバー及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方のナノファイバーと、を含有する三次元造形用流動性組成物。このような三次元造形用流動性組成物とすることで、三次元造形物を製造する際の射出性を良くすることができるとともに、構成材料粒子の沈降を抑制できる。【選択図】図３

Description

本発明は、三次元造形用流動性組成物、三次元造形物の製造方法及び三次元造形物に関する。

従来から、様々な材料で三次元造形物が製造され、該三次元造形物を製造するために、多種多様な三次元造形用流動性組成物が使用されている。このうち、金属製の三次元造形物は、構成材料粒子に金属粒子を含有する三次元造形用流動性組成物が使用される。
例えば、特許文献１には、構成材料粒子としての金属粉末と、溶剤と、接着増進剤と、を含有する金属ペースト（三次元造形用流動性組成物）を用いて三次元造形物を製造する方法が開示されている。

特開２００８−１８４６２２号公報

三次元造形用流動性組成物を用いて三次元造形物を製造する場合、例えば、該三次元造形用流動性組成物を射出することに伴い、所望の物性（例えば動的粘度）であることが要求される。一方で、三次元造形用流動性組成物を静置させている場合などにおいて構成材料粒子が沈降しづらいことが要求される。さらには、製造される三次元造形物の性能の低下（例えば剛性の低下など）を抑制するために、構成材料粒子以外の成分をなるべく減らすことが要求される。
しかしながら、特許文献１に開示されるような、従来の三次元造形用流動性組成物は、三次元造形物を製造するための物性を確保しつつ、構成材料粒子の沈降を抑制し、さらに、構成材料粒子以外の成分を減らすことが十分にできていなかった。

そこで、本発明の目的は、三次元造形物を構成する金属原料である構成材料粒子以外の成分が少なく、三次元造形物を製造する際の射出性が良く、構成材料粒子の沈降を抑制可能な三次元造形用流動性組成物を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の第１の態様の三次元造形用流動性組成物は、三次元造形物の製造に用いる三次元造形用流動性組成物であって、三次元造形物を構成する金属の構成材料粒子と、キトサンナノファイバー及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方のナノファイバーと、を含有することを特徴とする。

本態様によれば、金属の構成材料粒子と、キトサンナノファイバー及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方のナノファイバーとを含有する。本発明者らが鋭意検討した結果、金属の構成材料粒子とキトサンナノファイバー及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方のナノファイバーとを含有する流動性組成物は、せん断速度を上げていくことに伴うせん断応力の低下度合が大きい（すなわち、チクソ性が大きい）ことがわかった。しかも、チクソ性を大きくするために必要なナノファイバー量は少量で済むことが分かった。すなわち、構成材料粒子以外の成分を多くすることなく、三次元造形用流動性組成物を静置させている場合（せん断速度が小さい場合）は粘度を高くして構成材料粒子が沈降しづらくし、三次元造形用流動性組成物を射出する場合（せん断速度が大きい場合）は粘度を低くして射出性を良くできる。

本発明の第２の態様の三次元造形用流動性組成物は、前記第１の態様において、前記ナノファイバーの含有率は、０．００１質量％以上０．００３質量％以下であることを特徴とする。

本態様によれば、キトサンナノファイバー及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方のナノファイバーの含有率は、０．００１質量％以上０．００３質量％以下である。本発明者らが鋭意検討した結果、キトサンナノファイバー及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方のナノファイバーの含有率を０．００１質量％以上０．００３質量％以下とすることで、効果的にチクソ性を大きくすることができ、効果的に、三次元造形物を製造する際の射出性を良くし、構成材料粒子の沈降を抑制できる。

本発明の第３の態様の三次元造形用流動性組成物は、前記第１又は第２の態様において、前記構成材料粒子の含有率は、３０質量％以上９３質量％以下であることを特徴とする。

本態様によれば、構成材料粒子の含有率は、３０質量％以上９３質量％以下である。構成材料粒子の含有率を３０質量％以上９３質量％以下とすることで、効果的にチクソ性を大きくすることができ、効果的に、三次元造形物を製造する際の射出性を良くし、構成材料粒子の沈降を抑制できる。

本発明の第４の態様の三次元造形用流動性組成物は、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、溶剤を含有し、前記溶剤は、多価アルコールを含有することを特徴とする。

本態様によれば、溶剤を含有し、溶剤は多価アルコールを含有する。本発明者らが鋭意検討した結果、多価アルコールを含有する溶剤を用いることで、効果的にチクソ性を大きくすることができ、効果的に、三次元造形物を製造する際の射出性を良くし、構成材料粒子の沈降を抑制できる。

本発明の第５の態様の三次元造形用流動性組成物は、前記第１から第４のいずれか１項の態様において、前記構成材料粒子は、銅、酸化アルミニウム、ステンレス及び二酸化ケイ素のうちの少なくともいずれかを含有することを特徴とする。

本態様によれば、構成材料粒子は、銅、酸化アルミニウム、ステンレス及び二酸化ケイ素のうちの少なくともいずれかを含有する。本発明者らが鋭意検討した結果、銅、酸化アルミニウム、ステンレス及び二酸化ケイ素のうちの少なくともいずれかを含有する構成材料粒子を用いることで、効果的にチクソ性を大きくすることができ、効果的に、三次元造形物を製造する際の射出性を良くし、構成材料粒子の沈降を抑制できる。

本発明の第６の態様の三次元造形用流動性組成物は、前記第５の態様において、前記構成材料粒子として、銅、酸化アルミニウム、ステンレス及び二酸化ケイ素のうちの少なくともいずれかを含有し、前記ナノファイバーとして、セルロースナノファイバーを含有することを特徴とする。

本態様によれば、効果的に、三次元造形物を製造する際の射出性を良くし、構成材料粒子の沈降を抑制できる。

本発明の第７の態様の三次元造形用流動性組成物は、前記第５の態様において、前記構成材料粒子として、銅及びステンレスの少なくともいずれかを含有し、前記ナノファイバーとして、キトサンナノファイバーを含有することを特徴とする。

本発明の第８の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第７のいずれか１つに記載された三次元造形用流動性組成物を射出して層を形成する層形成工程と、前記層中に含有される前記ナノファイバーを除去する除去工程と、を有することを特徴とする。

本態様によれば、純度が高い三次元造形物を、不具合なく製造することができる。

本発明の第９の態様の三次元造形物は、前記第１から第７のいずれか１つに記載された三次元造形用流動性組成物を用いて形成されたことを特徴とする。

本態様によれば、不具合のない純度が高い三次元造形物とすることができる。

本発明の三次元造形用流動性組成物を使用可能な三次元造形物の製造装置の構成の一例を示す概略構成図。本発明の三次元造形用流動性組成物の一例におけるせん断速度に対する粘度を表すグラフ。本発明の三次元造形用流動性組成物の一例におけるせん断速度に対する粘度を表すグラフ。本発明の三次元造形用流動性組成物の一例におけるせん断速度に対する粘度を表すグラフ。本発明の三次元造形用流動性組成物の一例におけるせん断速度に対する粘度を表すグラフ。本発明の三次元造形用流動性組成物の一例におけるせん断速度に対する粘度を表すグラフ。本発明の三次元造形用流動性組成物の一例におけるせん断速度に対する粘度を表すグラフ。本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造方法のフローチャート。

最初に、本発明の三次元造形用流動性組成物を使用可能な三次元造形物の製造装置の構成の一例について説明する。ただし、本発明の三次元造形用流動性組成物を使用可能な三次元造形物の製造装置の構成は、以下の構成に限定されない。
図１は、本発明の三次元造形用流動性組成物を使用可能な三次元造形物の製造装置１の構成を示す概略構成図である。

なお、本明細書における「三次元造形」とは、いわゆる立体造形物を形成することを示すものであって、例えば、平板状、いわゆる二次元形状の形状（例えば、１層分の層で構成される形状）であっても厚さを有する形状を形成することも含まれる。また、「支持する」とは、下側から支持する場合の他、横側から支持する場合や、場合によっては上側から支持する場合も含む意味である。

図１で表される三次元造形物の製造装置１は、三次元造形物Ｏの構成材料（三次元造形用流動性組成物）に加えて、該三次元造形物Ｏの積層体を支持する支持層形成材料を用いて、三次元造形物を形成可能な構成となっている。しかしながら、形成可能な形状などが限定される場合があるが、支持層形成材料を用いることなく三次元造形物を形成する構成であってもよい。

図１で表されるように、三次元造形物の製造装置１は、詳細は後述するが、金属を含有する三次元造形物Ｏの製造に三次元造形用流動性組成物を用いて、三次元造形物Ｏの積層体を構成する層８を形成可能である。三次元造形用流動性組成物は、構成材料粒子としての金属粉末と、キトサンナノファイバー及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方のナノファイバーと、を含有している。しかしながら、本発明は、このような構成の三次元造形物の製造装置に限定されない。

三次元造形物の製造装置１は、図中のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の移動、あるいはＺ軸を中心とする回転方向に駆動可能に備えられたステージ５を備えている。ステージ５は、制御部７と電気的に接続されるステージ駆動部６と接続されている。このような構成により、ステージ５は、制御部７の制御により移動する。
ここで、図中のＸ方向は水平方向であり、Ｙ方向は水平方向であるとともにＸ方向と直交する方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

三次元造形物の製造装置１は、層８を形成する三次元造形用流動性組成物を射出する噴射部２を備えている。噴射部２は、材料供給部４から三次元造形物Ｏの構成材料が供給され、駆動部３の駆動により駆動する（ステージ５上に三次元造形用流動性組成物を射出する）。なお、材料供給部４及び駆動部３は共に制御部７と電気的に接続されており、制御部７の制御により、材料供給部４から噴射部２に三次元造形物Ｏの構成材料が供給され、三次元造形用流動性組成物が射出される。

なお、図１では省略されているが、三次元造形物Ｏの積層体を支持する支持層を形成するための支持層形成材料を射出する噴射部も備えている。そして、該噴射部も三次元造形用流動性組成物を噴射する噴射部２と同様の構成をしている。噴射部２からは、三次元造形用流動性組成物と支持層形成材料を線形に射出しても、液滴状に射出しても良い。噴射部２は、線形に射出するスクリュー式の押し出し機や、プランジャー押出し機、液滴状に射出する手段としてディスペンサーなどが挙げられる。

次に、本発明の三次元造形用流動性組成物について詳細に説明する。
本発明の三次元造形用流動性組成物は、三次元造形物Ｏの製造に用いる三次元造形用流動性組成物であって、三次元造形物Ｏを構成する金属の構成材料粒子と、キトサンナノファイバー及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方のナノファイバーと、を含有する。本発明者らが鋭意検討した結果、金属の構成材料粒子と、キトサンナノファイバー及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方のナノファイバーとを含有する流動性組成物は、せん断速度を上げていくことに伴うせん断応力の低下度合が大きい（すなわち、チクソ性が大きい）ことがわかった。しかも、チクソ性を大きくするために必要なナノファイバー量は少量で済むことが分かった。すなわち、構成材料粒子以外の成分を多くすることなく、三次元造形用流動性組成物を静置させている場合（せん断速度が小さい場合）は粘度を高くして構成材料粒子が沈降しづらくし、三次元造形用流動性組成物を射出する場合（せん断速度が大きい場合）は粘度を低くして射出性を良くできる。
なお、粘度は、せん断応力をせん断速度で割ることで求められる。

（構成材料粒子）
本発明の三次元造形用流動性組成物は、金属の構成材料粒子を含有する。ここで、金属とは、単一の金属（例えば、銅、マグネシウム、鉄、コバルト、チタン、クロム、ニッケル、アルミニウム）、金属を含む酸化物（例えば、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素）、合金（例えば、マルエージング鋼、ステンレス鋼、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル基調合金、アルミニウム合金等）を含む。
該構成材料粒子の含有率は、３０質量％以上９３質量％以下であることが好ましい。構成材料粒子の含有率が３０質量％未満であると粒子の焼結時に隣の粒子と焼結しにくくなってしまう場合があり、９３重量％を超えると粒子充填率が高すぎるために流動性が極端に落ちてしまう場合があるためである。このため、構成材料粒子の含有率を３０重量％以上９３重量％以下とすることで、効果的にチクソ性を大きくすることができ、効果的に、三次元造形物を製造する際の射出性を良くし、構成材料粒子の沈降を抑制できる。

また、構成材料粒子としては、特に、銅、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、ステンレス（ＳＵＳ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）のうちの少なくともいずれかを含有することが好ましい。本発明者らが鋭意検討した結果、銅、酸化アルミニウム、ステンレス、銅ニッケル合金のうちの少なくともいずれかを含有する構成材料粒子を用いることで、効果的にチクソ性を大きくすることができ、効果的に、三次元造形物Ｏを製造する際の射出性を良くし、構成材料粒子の沈降を抑制できるためである。

また、構成材料粒子の好ましい粒径は、平均粒径（例えばＤ５０）で０．５μｍ以上３０μｍ以下であるのが好ましく、１μｍ以上２０μｍ以下であるのがより好ましく、２μｍ以上１０μｍ以下であるのがさらに好ましい。このような粒径の粉末冶金用金属粉末を用いることにより、焼結体中に残存する空孔が極めて少なくなるため、特に高密度で機械的特性に優れた焼結体を製造することができる。なお、平均粒径は、レーザー回折法により得られた質量基準での累積粒度分布において、累積量が小径側から５０％になるときの粒径として求められる。
また、構成材料粒子の平均粒径が前記下限値を下回った場合、成形し難い形状を成形する際に成形性が低下し、焼結密度が低下するおそれがあり、前記上限値を上回った場合、成形時に粒子間の隙間が大きくなるので、やはり焼結密度が低下するおそれがある。
また、構成材料粒子の粒度分布は、できるだけ狭いのが好ましい。具体的には、構成材料粒子の平均粒径が前記範囲内であれば、最大粒径が２００μｍ以下であるのが好ましく、１５０μｍ以下であるのがより好ましい。構成材料粒子の最大粒径を前記範囲内に制御することにより、構成材料粒子の粒度分布をより狭くすることができ、焼結体のさらなる高密度化を図ることができる。
なお、上記の最大粒径とは、レーザー回折法により得られた質量基準での累積粒度分布において、累積量が小径側から９９．９％となるときの粒径のことをいう。

（ナノファイバー）
本発明の三次元造形用流動性組成物は、キトサンナノファイバー及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方のナノファイバーを含有する。
該ナノファイバーの含有率は０．００１質量％以上０．００３質量％以下であることが好ましい。該ナノファイバーの含有率が０．００１質量％未満であると所望のチクソ性が出ない場合があり、該ナノファイバーの含有率が０．００３質量％を超えると、三次元造形物Ｏの純度が低下する場合や三次元造形物Ｏを製造する際の射出性が低下する（粘度が高すぎる）場合があるためである。すなわち、キトサンナノファイバー及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方のナノファイバーの含有率を０．００１質量％以上０．００３質量％以下とすることで、効果的にチクソ性を大きくすることができ、効果的に、三次元造形物Ｏを製造する際の射出性を良くし、構成材料粒子の沈降を抑制できる。

なお、ナノファイバーとして、キトサンナノファイバー及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を含有していればよいが、さらに他のナノファイバーを含有していてもよい。ただし、さらに他のナノファイバーの含有率は主ナノファイバーの添加量と合わせて０．００３質量％以下であることが好ましい。

（溶剤）
本発明の三次元造形用流動性組成物は、溶剤を含有していてもよい。
該溶剤の含有率は、１．５質量％以上２．１質量％以下であることが好ましい。溶剤の含有率が１．５％未満であると前記粒子同士を仮結合する機能が損なわれてしまう場合があり、２．１重量％を超えると三次元造形物Ｏの純度が低下し、耐食性や寸法安定性が低下する場合があるためである。

また、溶剤としては、多価アルコールを好ましく使用できる。本発明者らが鋭意検討した結果、多価アルコールを含有する溶剤を用いることで、効果的にチクソ性を大きくすることができ、効果的に、三次元造形物を製造する際の射出性を良くし、構成材料粒子の沈降を抑制できるためである。
ここで、多価アルコールの具体例としては、プロピレングリコール（ＰＧ）、エチレングリコール（ＥＧ）、ブチレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。
上記溶剤には粘度調整剤として樹脂を溶解させてもよい。ただし、三次元造形物を製造する際の射出に伴う昇温などにより重合反応が生じるものは適さない。例えば、分散剤として使用される（メタ）アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン共重合体や、イソシアネート化合物などは、本発明の三次元造形用流動性組成物に含有可能な溶剤として適さない。溶剤の重合反応に伴う三次元造形用流動性組成物の増粘のため、三次元造形物を製造する際の射出性が低下してしまうためである。

（構成材料粒子及びナノファイバーの好ましい組み合わせ）
次に、構成材料粒子及びナノファイバーの好ましい組み合わせについて図２から図７のせん断速度に対する粘度を表すグラフを参照して説明する。ナノファイバーを添加しない場合においては、いずれの組み合わせにおいても、構成材料粒子が沈降してしまいグラフが得られなかった。
なお、図２から図７で表されるグラフにおいて使用した三次元造形用流動性組成物の作製手順（組成）については後述する。
最初に、構成材料粒子として銅粉末を使用した場合について説明する。
ここで、図２及び図３は、構成材料粒子として銅粉末を使用した場合における、本発明の三次元造形用流動性組成物の一例におけるせん断速度に対する粘度を表すグラフである。このうち、図２はナノファイバーとしてキトサンナノファイバーを使用した場合のグラフであり、図３はナノファイバーとしてセルロースナノファイバーを使用した場合のグラフである。

図２及び図３で表されるように、構成材料粒子として銅粉末を使用した場合、ナノファイバーとしてキトサンナノファイバーを使用しても、ナノファイバーとしてセルロースナノファイバーを使用しても、チクソ性（せん断速度が速い場合に比べてせん断速度が遅い場合の粘度が急上昇する特性）を有する。なお、ナノファイバーとしてキトサンナノファイバーを使用した場合のチクソ性は、ナノファイバーとしてセルロースナノファイバーを使用した場合ほどのチクソ性を有さないが、いずれも合格レベルのチクソ性を有している。

次に、構成材料粒子として酸化アルミニウム粉末を使用した場合について説明する。
ここで、図４及び図５は、構成材料粒子として酸化アルミニウム粉末を使用した場合における、本発明の三次元造形用流動性組成物の一例におけるせん断速度に対する粘度を表すグラフである。このうち、図４はナノファイバーとしてキトサンナノファイバーを使用した場合のグラフであり、図５はナノファイバーとしてセルロースナノファイバーを使用した場合のグラフである。

構成材料粒子として酸化アルミニウム粉末を使用した場合、図５で表されるように、ナノファイバーとしてセルロースナノファイバーを使用すると、大きなチクソ性を有する。一方、図４で表されるように、ナノファイバーとしてキトサンナノファイバーを使用すると、チクソ性を十分には有さない場合がある。

次に、構成材料粒子としてステンレス粉末（ＳＵＳ３１６Ｌ：平均粒径３μｍ）を使用した場合について説明する。
ここで、図６及び図７は、構成材料粒子としてステンレス粉末を使用した場合における、本発明の三次元造形用流動性組成物の一例におけるせん断速度に対する粘度を表すグラフである。このうち、図４はナノファイバーとしてキトサンナノファイバーを使用した場合のグラフであり、図５はナノファイバーとしてセルロースナノファイバーを使用した場合のグラフである。

図６及び図７で表されるように、構成材料粒子としてステンレス粉末を使用した場合、ナノファイバーとしてキトサンナノファイバーを使用しても、ナノファイバーとしてセルロースナノファイバーを使用しても、大きなチクソ性を有する。

なお、構成材料粒子として二酸化ケイ素粉末を用いた場合、構成材料粒子として酸化アルミニウム粉末を使用した場合と同様、ナノファイバーとしてセルロースナノファイバーを使用すると大きなチクソ性を有したが、ナノファイバーとしてキトサンナノファイバーを使用すると、チクソ性を十分には有さない場合があった。

上記の結果から、構成材料粒子として、銅、酸化アルミニウム、ステンレス及び二酸化ケイ素のうちの少なくともいずれかを含有する場合、ナノファイバーとして、セルロースナノファイバーを含有することが好ましい。効果的に、三次元造形物Ｏを製造する際の射出性を良くし、構成材料粒子の沈降を抑制できるためである。

また、構成材料粒子として、銅及びステンレスの少なくともいずれかを含有する場合、ナノファイバーとして、キトサンナノファイバーを含有することが好ましい。効果的に、三次元造形物を製造する際の射出性を良くし、構成材料粒子の沈降を抑制できるためである。

なお、上記のように、構成材料粒子とナノファイバーとは、特に好ましい組み合わせがある。その理由は定かではないが、構成材料粒子の表面とナノファイバーの官能基（セルロースナノファイバーの水酸基及びキトサンナノファイバーのアミノ基）との相互作用によるものと推測される。例えば、溶剤にカルボキシル基を有するＰＶＡをさらに含有させた場合、構成材料粒子の表面に対して、ナノファイバー及びＰＶＡの何れがより親和するかによって三次元造形用流動性組成物のチクソ性が変わってくると推測される。そして、構成材料粒子の表面に対してＰＶＡよりもナノファイバーのほうがより親和する三次元造形用流動性組成物のほうが大きなチクソ性を有すると推測される。

（測定方法）
なお、上記図２から図７の結果は、ＡｎｔｏｎＰａａｒ製のＭＣＲ３０１（レオメーター）を用い、直径２５ｍｍのコーンプレート（ＣＰ−２５）を用いて、せん断速度を１０〜１０００（／ｓ）、歪量を０．１％、測定モードをＦｌｏｗｃｕｒｖｅ測定として、測定した結果である。

（三次元造形用流動性組成物の作製手順）
なお、上記図２から図７の三次元造形用流動性組成物は、以下の手順で作製した。

最初に、所定量（１０ｇ）の銅、酸化アルミニウム、ステンレスなどの構成材料粒子をガラス瓶に投入した。
次に、ＰＧに対してＰＶＡを５質量％含むＰＶＡ溶液を所定量（０．８ｇ）測り、前記ガラス瓶に投入した。
次に、水に対して所望のナノファイバー（セルロースナノファイバー又はキトサンナノファイバー）を０．２質量％含むナノファイバー溶液を所定量（０．８ｇ）測り、前記ガラス瓶に投入した。
次に、所定量（０．０６ｇ）の２Ｅｔ１ＨｘＯＨ（２エチル１ヘキサノール）を前記ガラス瓶に投入した。
次に、薬包紙に真球状シリカ微粒子を所定量（０．００４ｇ）測り、前記ガラス瓶の内面に静電気により貼り付かないように注意して、前記ガラス瓶に投入した。

次に、前記ガラス瓶を自転・公転ミキサーＡＲＥ３１０（株式会社シンキー製）にセットして、１２００ｒｐｍで５分間混ぜて三次元造形用流動性組成物を完成させた。なお、該自転・公転ミキサーＡＲＥ３１０を用いても前記ガラス瓶への投入物の混ざり方が不十分な場合には、スパチュラを用いて手動で前記ガラス瓶への投入物を暫く混ぜ、必要に応じて、再度、自転・公転ミキサーＡＲＥ３１０を用いて混ぜた。
なお、三次元造形用流動性組成物を作製してからレオメーターでの測定までに時間がかかる場合には、再度、自転・公転ミキサーＡＲＥ３１０を用いて前記ガラス瓶への投入物を混ぜた。

次に、本発明の三次元造形用流動性組成物を用いて行う三次元造形物の製造方法の一例についてフローチャートを用いて説明する。
ここで、図８は、三次元造形物の製造方法の一実施例に係るフローチャートである。

図８で表されるように、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、最初にステップＳ１１０で、三次元造形物Ｏのデータを取得する。詳細には、例えばパーソナルコンピューターにおいて実行されているアプリケーションプログラム等から、三次元造形物Ｏの形状を表すデータを取得する。

次に、ステップＳ１２０で、制御部７の制御により、層毎のデータを作成（生成）する。詳細には、三次元造形物Ｏの形状を表すデータにおいて、Ｚ方向の造形解像度に従ってスライスし、断面毎にビットマップデータを生成する。

次に、ステップＳ１３０の層形成工程で、制御部７の制御により、ステップＳ１２０で生成したビットマップデータに基づき、噴射部２から三次元造形用流動性組成物を噴射して、該ビットマップデータに基づく層８を形成する。

次に、ステップＳ１４０では、制御部７の制御により、ステップＳ１２０で生成したビットマップデータに基づく層８の形成が終了したか否かを判断する。該層８の形成が終了していないと判断した場合はステップＳ１３０に戻り、該層８の形成が終了したと判断した場合はステップＳ１５０に進む。すなわち、制御部７の制御により、ステップＳ１２０において生成された各層８に対応するビットマップデータに基づく三次元造形物Ｏの造形体の造形が終了するまで、ステップＳ１３０とステップＳ１４０とが繰り返される。

次に、ステップＳ１５０の除去工程により、例えば不図示の恒温槽において、上記ステップで形成した三次元造形物Ｏの造形体（グリーン体）を加熱して脱脂（ナノファイバーや溶剤などの除去）を実行する。該脱脂に伴い、グリーン体はブラウン体となる。

そして、ステップＳ１６０の焼結工程により、例えば不図示の恒温槽において、上記ステップで形成した三次元造形物Ｏのブラウン体を加熱して三次元造形用流動性組成物における構成材料粒子を焼結させる。
そして、本ステップＳ１８０の終了に伴い、本実施例の三次元造形物の製造方法を終了する。

上記のように、本実施例の三次元造形物の製造方法は、三次元造形用流動性組成物を射出して層８を形成する層形成工程（ステップＳ１３０）と、層８中に含有されるナノファイバーなどを除去する除去工程（ステップＳ１５０）と、を有する。本実施例の三次元造形物の製造方法を実行することによって、純度が高い三次元造形物Ｏを、不具合なく製造することができる。

また、三次元造形物の観点から本発明を表現すると、上記のような本発明の三次元造形用流動性組成物を用いて形成された三次元造形物Ｏは、不具合のない純度が高い三次元造形物となる。

本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１…三次元造形物の製造装置、２…噴射部、３…駆動部、４…材料供給部、
５…ステージ、６…ステージ駆動部、７…制御部、８…層、Ｏ…三次元造形物

Claims

三次元造形物の製造に用いる三次元造形用流動性組成物であって、
三次元造形物を構成する金属の構成材料粒子と、
キトサンナノファイバー及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方のナノファイバーと、
を含有することを特徴とする三次元造形用流動性組成物。
請求項１に記載された三次元造形用流動性組成物において、
前記ナノファイバーの含有率は、０．００１質量％以上０．００３質量％以下であることを特徴とする三次元造形用流動性組成物。
請求項１又は２に記載された三次元造形用流動性組成物において、
前記構成材料粒子の含有率は、３０重量％以上９３重量％以下であることを特徴とする三次元造形用流動性組成物。
請求項１から３のいずれか１項に記載された三次元造形用流動性組成物において、
溶剤を含有し、
前記溶剤は、多価アルコールを含有することを特徴とする三次元造形用流動性組成物。
請求項１から４のいずれか１項に記載された三次元造形用流動性組成物において、
前記構成材料粒子は、銅、酸化アルミニウム、ステンレス及び二酸化ケイ素のうちの少なくともいずれかを含有することを特徴とする三次元造形用流動性組成物。
請求項５に記載された三次元造形用流動性組成物において、
前記構成材料粒子として、銅、酸化アルミニウム、ステンレス及び二酸化ケイ素のうちの少なくともいずれかを含有し、
前記ナノファイバーとして、セルロースナノファイバーを含有することを特徴とする三次元造形用流動性組成物。
請求項５に記載された三次元造形用流動性組成物において、
前記構成材料粒子として、銅及びステンレスの少なくともいずれかを含有し、
前記ナノファイバーとして、キトサンナノファイバーを含有することを特徴とする三次元造形用流動性組成物。
請求項１から７のいずれか１項に記載された三次元造形用流動性組成物を射出して層を形成する層形成工程と、
前記層中に含有される前記ナノファイバーを除去する除去工程と、
を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
請求項１から７のいずれか１項に記載された三次元造形用流動性組成物を用いて形成されたことを特徴とする三次元造形物。