JP2020152118A - Production device of hydrogel three-dimensional model - Google Patents

Production device of hydrogel three-dimensional model Download PDF

Info

Publication number
JP2020152118A
JP2020152118A JP2020109595A JP2020109595A JP2020152118A JP 2020152118 A JP2020152118 A JP 2020152118A JP 2020109595 A JP2020109595 A JP 2020109595A JP 2020109595 A JP2020109595 A JP 2020109595A JP 2020152118 A JP2020152118 A JP 2020152118A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dimensional model
liquid
water
film
dimensional
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
JP2020109595A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6939954B2 (en
Inventor
新美 達也
Tatsuya Niimi
達也 新美
義浩 法兼
Yoshihiro Norikane
義浩 法兼
松村 貴志
Takashi Matsumura
貴志 松村
寛 岩田
Hiroshi Iwata
寛 岩田
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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
Priority claimed from JP2015145151A external-priority patent/JP6724304B2/en
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2020109595A priority Critical patent/JP6939954B2/en
Publication of JP2020152118A publication Critical patent/JP2020152118A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6939954B2 publication Critical patent/JP6939954B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

To provide a method for producing a three-dimensional model, in which the method can easily and efficiently produce a complicated and detailed three-dimensional model represented by an organ model.SOLUTION: There is provided a method for producing a three-dimensional model in which a first step of applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor to form a film, and a second step of curing the film formed in the first step with an ultraviolet light emitting diode are multiply repeated.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、立体造形物の製造方法及びその製造装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional model and an apparatus for manufacturing the same.

従来より、立体造形方法として液状の光硬化性樹脂に、レーザー光、特に紫外線の光を1層ずつ照射して3次元の立体造形物を作製する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、この提案の方法では、液状の光硬化性樹脂を大量に蓄えておく必要があり、装置の大型化が必要である。また、液状の光硬化性樹脂の品質を安定化するための温度等の管理が必要となるという課題がある。
また近年、インクジェット方式により液状の光硬化性樹脂を造形物の必要箇所に像形成し、これを多層化することで3次元造形物を形成する、インクジェット光造形方式が開示されている。このようなインクジェット光造形方式において、立体造形物とは異なる部材支持体を同時に形成し、立体造形中における、立体造形物の変形や落下を防止する方法が提案されている(例えば、特許文献2及び3参照)。
Conventionally, as a three-dimensional modeling method, a method of irradiating a liquid photocurable resin with laser light, particularly ultraviolet light one layer at a time, to produce a three-dimensional three-dimensional model has been proposed (for example, Patent Document 1). reference). However, in the proposed method, it is necessary to store a large amount of liquid photocurable resin, and it is necessary to increase the size of the apparatus. Further, there is a problem that it is necessary to control the temperature and the like in order to stabilize the quality of the liquid photocurable resin.
Further, in recent years, an inkjet stereolithography method has been disclosed in which a liquid photocurable resin is formed into an image at a required portion of a modeled object by an inkjet method, and a three-dimensional modeled object is formed by forming a multi-layered image thereof. In such an inkjet stereolithography method, a method has been proposed in which a member support different from the three-dimensional model is simultaneously formed to prevent the three-dimensional object from being deformed or dropped during the three-dimensional model (for example, Patent Document 2). And 3).

最近、医療用の臓器モデルや再生医療に用いる細胞の足場材料などの立体的かつ精細な構造を持つゲル状乃至軟質な立体造形物に対するニーズが増えつつあるが、複雑かつ精細な構造を三次元データから再現できる立体造形物の製造方法は、未だ提供されていない。 Recently, there is an increasing need for gel-like or soft three-dimensional shaped objects with three-dimensional and fine structures such as organ models for medical use and scaffolding materials for cells used in regenerative medicine, but complicated and fine structures are three-dimensional. A method for manufacturing a three-dimensional model that can be reproduced from the data has not yet been provided.

本発明は、臓器モデル等に代表される複雑かつ精細な立体造形物を簡便に効率よく製造可能な立体造形物の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a three-dimensional model that can easily and efficiently manufacture a complicated and fine three-dimensional model represented by an organ model or the like.

前記課題を解決するための手段としての本発明の立体造形物の製造方法は、水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の工程と、
前記第一の工程で形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第二の工程と、を複数回繰り返す。
The method for producing a three-dimensional object of the present invention as a means for solving the above-mentioned problems includes a first step of applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor to form a film.
The second step of curing the film formed in the first step with an ultraviolet light emitting diode is repeated a plurality of times.

本発明によると、臓器モデル等に代表される複雑かつ精細な立体造形物を簡便に効率よく製造可能な立体造形物の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a three-dimensional model that can easily and efficiently manufacture a complicated and fine three-dimensional model represented by an organ model or the like.

図1は、層状鉱物、及び層状鉱物を水中で分散させた状態の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a layered mineral and a state in which the layered mineral is dispersed in water. 図2は、本発明の立体造形物の製造装置の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of a three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図3は、本発明の立体造形物の製造装置の他の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing another example of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図4は、本発明の立体造形物の製造装置の更に他の一例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing still another example of the three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図5は、立体造形物の製造方法により製造された中間体(支持体剥離前)の状態を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a state of an intermediate (before peeling of the support) manufactured by the method for manufacturing a three-dimensional model. 図6は、立体造形物の製造方法により製造された剥離後の状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a state after peeling manufactured by a method for manufacturing a three-dimensional model. 図7は、剥離後の造形体の垂直方向の誤差と水平方向の誤差の測定を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the measurement of the vertical error and the horizontal error of the modeled body after peeling.

(立体造形物の製造方法及び立体造形物の製造装置)
本発明の第1の形態に係る立体造形物の製造方法は、第一の工程と、第二の工程とを含み、第五の工程を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の第1の形態に係る立体造形物の製造装置は、第一の手段と、第二の手段とを有し、第五の手段を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
(Manufacturing method of three-dimensional model and equipment for manufacturing three-dimensional model)
The method for producing a three-dimensional model according to the first embodiment of the present invention includes a first step and a second step, preferably includes a fifth step, and further includes other steps as necessary. Including.
The apparatus for manufacturing a three-dimensional object according to the first aspect of the present invention preferably has a first means, a second means, and a fifth means, and further, if necessary, other means. Must have.

<第一の工程及び第一の手段>
前記第一の工程は、水及びハイドロゲル前駆体を含む第一の液体を付与して成膜する工程であり、第一の手段により実施することができる。
<First step and first means>
The first step is a step of applying a first liquid containing water and a hydrogel precursor to form a film, and can be carried out by the first means.

前記第一の手段としての第一の液体を付与する手段としては、液滴が適切な精度で目的の場所に塗布できる方式であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディスペンサー方式、スプレー方式、インクジェット方式などが挙げられる。なお、これらの方式を実施するには公知の装置を好適に使用することができる。
これらの中でも、前記ディスペンサー方式は、液滴の定量性に優れるが、塗布面積が狭くなり、前記スプレー方式は、簡便に微細な吐出物を形成でき、塗布面積が広く、塗布性に優れるが、液滴の定量性が悪く、スプレー流による飛散が発生する。このため、本発明においては、前記インクジェット方式が特に好ましい。前記インクジェット方式は、前記スプレー方式に比べ、液滴の定量性が良く、前記ディスペンサー方式に比べ、塗布面積が広くできる利点があり、複雑な立体形状を精度良くかつ効率よく形成し得る点で好ましい。
The means for applying the first liquid as the first means is not particularly limited as long as the droplets can be applied to a target place with appropriate accuracy, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a dispenser method, a spray method, an inkjet method and the like can be mentioned. A known device can be preferably used to carry out these methods.
Among these, the dispenser method is excellent in quantification of droplets, but the coating area is narrow, and the spray method can easily form fine ejected substances, has a wide coating area, and is excellent in coating property. The quantification of the droplets is poor, and scattering occurs due to the spray flow. Therefore, in the present invention, the above-mentioned inkjet method is particularly preferable. The inkjet method has the advantages of better quantification of droplets than the spray method, a wider coating area than the dispenser method, and is preferable in that a complicated three-dimensional shape can be formed accurately and efficiently. ..

前記インクジェット法による場合、前記第一の液体を吐出可能なノズルを有する。なお、該ノズルとしては、公知のインクジェットプリンターにおけるノズルを好適に使用することができ、前記インクジェットノズルとしては、例えば、リコーインダストリー株式会社製のGEN4などが好適に挙げられる。このインクジェットノズルは、ヘッド部から一度に滴下できる液体量が多く、塗布面積が広いため、塗布の高速化を図ることができる点から好ましい。 In the case of the above-mentioned inkjet method, it has a nozzle capable of ejecting the first liquid. As the nozzle, a nozzle from a known inkjet printer can be preferably used, and as the nozzle, for example, GEN4 manufactured by Ricoh Industry Co., Ltd. is preferably used. This inkjet nozzle is preferable because the amount of liquid that can be dropped from the head portion at one time is large and the coating area is large, so that the coating speed can be increased.

<<第一の液体>>
前記第一の液体は、水、及びハイドロゲル前駆体を含み、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。前記第一の液体は、「軟質成形体用液体材料」とも呼ばれる。
<< First liquid >>
The first liquid comprises water and a hydrogel precursor, and further comprises other components as needed. The first liquid is also referred to as a "liquid material for a soft molded article".

−水−
前記水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水を用いることができる。
前記水には、保湿性付与、抗菌性付与、導電性付与、硬度調整などの目的に応じて有機溶媒等のその他の成分を溶解ないし分散させてもよい。
前記水の含有量としては、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。
-Water-
As the water, for example, pure water such as ion-exchanged water, ultrafiltration water, reverse osmosis water, distilled water, or ultrapure water can be used.
Other components such as an organic solvent may be dissolved or dispersed in the water depending on the purpose of imparting moisturizing property, antibacterial property, conductivity, hardness adjustment and the like.
The content of the water is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.

−ハイドロゲル前駆体−
前記ハイドロゲル前駆体は、水に分散可能な鉱物及び重合性モノマーを含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
-Hydrogel precursor-
The hydrogel precursor contains minerals and polymerizable monomers that are dispersible in water, and further contains other components as needed.

−−水に分散可能な鉱物−−
前記水に分散可能な鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、層状鉱物などが挙げられる。
前記層状鉱物は、単一層の状態で水に分散した層状鉱物であることが好ましい。
ここで、図1の上図に示すように、前記層状鉱物は、単位格子を結晶内に持つ二次元円盤状の結晶が積み重なった状態を呈しており、前記層状鉱物を水中で分散させると、図1の下図に示すように、各単一層状態で分離して円盤状の結晶となる。
前記層状鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水膨潤性層状粘土鉱物などが挙げられる。
前記水膨潤性層状粘土鉱物としては、例えば、水膨潤性スメクタイト、水膨潤性雲母などが挙げられる。より具体的には、ナトリウムを層間イオンとして含む水膨潤性ヘクトライト、水膨潤性モンモリナイト、水膨潤性サポナイト、水膨潤性合成雲母などが挙げられる。
前記水膨潤性とは、図1に示すように層状鉱物の層間に水分子が挿入され、水中に分散されることを意味する。
前記水膨潤性層状粘土鉱物としては、前記例示したものを、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、また、適宜合成したものであってもよいし、市販品であってもよい。
前記市販品としては、例えば、合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)、SWN(Coop Chemical Ltd.製)、フッ素化ヘクトライト SWF(Coop Chemical Ltd.製)などが挙げられる。これらの中でも、合成ヘクトライトが好ましい。
前記層状鉱物の含有量は、第一の液体の全量に対して、1質量%以上40質量%以下が好ましく、1質量%以上15質量%以下がより好ましい。前記含有量が、1質量%以上40質量%以下の範囲において、第一の液体の粘度が適正であり、インクジェットノズルでの吐出性及び立体造形物の硬度が良好となる。
--Minerals that can be dispersed in water ---
The mineral that can be dispersed in water is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include layered minerals.
The layered mineral is preferably a layered mineral dispersed in water in a single layer state.
Here, as shown in the upper figure of FIG. 1, the layered mineral presents a state in which two-dimensional disk-shaped crystals having a unit cell in the crystal are stacked, and when the layered mineral is dispersed in water, As shown in the lower figure of FIG. 1, each single layer state is separated into disk-shaped crystals.
The layered mineral is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include water-swellable layered clay minerals.
Examples of the water-swellable layered clay mineral include water-swellable smectite and water-swellable mica. More specifically, water-swellable hectorite containing sodium as an interlayer ion, water-swellable montmorillonite, water-swellable saponite, water-swellable synthetic mica, and the like can be mentioned.
The water swelling property means that water molecules are inserted between layers of layered minerals and dispersed in water as shown in FIG.
As the water-swellable layered clay mineral, one of the above-exemplified ones may be used alone, two or more of them may be used in combination, or a synthetic one may be appropriately synthesized. It may be a commercially available product.
Examples of the commercially available product include synthetic hectorite (Raponite XLG, manufactured by RockWood), SWN (manufactured by Coop Chemical Ltd.), fluorinated hectorite SWF (manufactured by Coop Chemical Ltd.), and the like. Of these, synthetic hectorite is preferred.
The content of the layered mineral is preferably 1% by mass or more and 40% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less with respect to the total amount of the first liquid. When the content is in the range of 1% by mass or more and 40% by mass or less, the viscosity of the first liquid is appropriate, and the ejection property of the inkjet nozzle and the hardness of the three-dimensional model are good.

−−重合性モノマー−−
前記重合性モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、N−置換アクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換アクリルアミド誘導体、N−置換メタクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換メタクリルアミド誘導体、などが挙げられ、具体的には、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−アクリロイルモルホリンなどが挙げられる。これらは、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。
前記重合性モノマーを重合させることにより、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有するポリマーが得られる。
前記アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有するポリマーは、ハイドロゲルの強度を保つために有利な構成成分である。
前記重合性モノマーの含有量は、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、第一の液体の全量に対して、0.5質量%以上20質量%以下が好ましい。
--Polymerizable monomer ---
Specific examples of the polymerizable monomer include acrylamide, N-substituted acrylamide derivative, N, N-di-substituted acrylamide derivative, N-substituted methacrylicamide derivative, and N, N-di-substituted methacrylicamide derivative. Examples include acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, N-acryloylmorpholin and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
By polymerizing the polymerizable monomer, a polymer having an amide group, an amino group, a hydroxyl group, a tetramethylammonium group, a silanol group, an epoxy group and the like can be obtained.
The polymer having an amide group, an amino group, a hydroxyl group, a tetramethylammonium group, a silanol group, an epoxy group and the like is an advantageous constituent component for maintaining the strength of the hydrogel.
The content of the polymerizable monomer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less with respect to the total amount of the first liquid.

−その他の成分−
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、
例えば、界面活性剤、安定化剤、表面処理剤、重合開始剤、着色剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、有機溶剤、分散剤などが挙げられる。
-Other ingredients-
The other components are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
For example, surfactants, stabilizers, surface treatment agents, polymerization initiators, colorants, viscosity modifiers, adhesion-imparting agents, antioxidants, anti-aging agents, cross-linking accelerators, UV absorbers, plasticizers, preservatives. Agents, organic solvents, dispersants and the like can be mentioned.

−第一の液体の物性−
前記第一の液体の表面張力としては、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、例えば、20mN/m以上45mN/m以下が好ましく、25mN/m以上34mN/m以下がより好ましい。
前記表面張力が、20mN/m以上45mN/m以下であると、立体造形の際に第一の液体の良好な吐出を行うことができる。
前記表面張力は、例えば、表面張力計(自動接触角計DM−701、協和界面科学株式会社製)などを用いて測定することができる。
-Physical properties of the first liquid-
The surface tension of the first liquid is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, 20 mN / m or more and 45 mN / m or less is preferable, and 25 mN / m or more and 34 mN / m or less is preferable. More preferred.
When the surface tension is 20 mN / m or more and 45 mN / m or less, good discharge of the first liquid can be performed at the time of three-dimensional modeling.
The surface tension can be measured using, for example, a surface tension meter (automatic contact angle meter DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) or the like.

前記第一の液体の粘度としては、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、25℃で、3mPa・s以上20mPa・s以下が好ましく、6mPa・s以上12mPa・s以下がより好ましい。
前記粘度が、3mPa・s以上20mPa・s以下であると、立体造形の際に第一の液体の良好な吐出を行うことができる。
前記粘度は、例えば、回転粘度計(VISCOMATE VM−150III、東機産業株式会社製)などを用いて25℃の環境下で測定することができる。
The viscosity of the first liquid is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 3 mPa · s or more and 20 mPa · s or less, and 6 mPa · s or more and 12 mPa · s or less at 25 ° C. Is more preferable.
When the viscosity is 3 mPa · s or more and 20 mPa · s or less, good discharge of the first liquid can be performed at the time of three-dimensional modeling.
The viscosity can be measured in an environment of 25 ° C. using, for example, a rotational viscometer (VISCOMATE VM-150III, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).

<第二の工程及び第二の手段>
前記第二の工程は、前記第一の工程で形成された膜を紫外線発光ダイオード(UV−LED)により硬化させる工程であり、第二の手段により実施することができる。
<Second step and second means>
The second step is a step of curing the film formed in the first step with an ultraviolet light emitting diode (UV-LED), and can be carried out by the second means.

前記第二の手段としての膜を硬化する手段としては、紫外線発光ダイオード(UV−LED)が用いられる。
前記紫外線発光ダイオードの発光波長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一般的には365nm、375nm、385nm、395nm、405nmのものがあるが、立体造形物への色の影響を考慮すると、重合開始剤の吸収が大きくなるように、短波長発光の方が有利である。
前記紫外線発光ダイオード(UV−LED)は、一般的に用いられる紫外線照射ランプ(例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ)、電子線などに比べて、硬化時に膜に与える熱エネルギーが小さく、膜の熱損傷が小さくなる。
特に、本発明で造形するハイドロゲルは、水を蓄えた状態で存在することで、その特徴を発現するため、その効果は顕著である。
前記紫外線発光ダイオード(UV−LED)の膜硬化における光量は、100mJ/cm以上1,000mJ/cmが好ましい。
An ultraviolet light emitting diode (UV-LED) is used as a means for curing the film as the second means.
The emission wavelength of the ultraviolet light emitting diode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Generally, there are 365 nm, 375 nm, 385 nm, 395 nm, and 405 nm, but the wavelength of the ultraviolet light emitting diode can be selected. Considering the influence of color, short wavelength light emission is more advantageous so that the absorption of the polymerization initiator is increased.
The ultraviolet light emitting diode (UV-LED) has a smaller thermal energy given to the film during curing than a commonly used ultraviolet irradiation lamp (for example, high pressure mercury lamp, ultrahigh pressure mercury lamp, metal halide lamp), electron beam, or the like. Reduced thermal damage to the membrane.
In particular, the hydrogel formed in the present invention has a remarkable effect because it exhibits its characteristics when it exists in a state where water is stored.
Amount of film hardening of the ultraviolet light emitting diode (UV-LED) may, 100 mJ / cm 2 or more 1,000 mJ / cm 2 is preferred.

硬化後の膜は、水溶性有機ポリマーと、層状鉱物とが複合化して形成された三次元網目構造の中に、水及び該水に溶解する成分が包含されている、有機−無機複合ハイドロゲルであることが好ましい。
前記有機−無機複合ハイドロゲルは、伸張性が向上し、破断なく一体で剥離されることができ、造形後の処理が格段に簡略化される。
The cured film is an organic-inorganic composite hydrogel in which water and components that dissolve in water are contained in a three-dimensional network structure formed by combining a water-soluble organic polymer and layered minerals. Is preferable.
The organic-inorganic composite hydrogel has improved extensibility and can be integrally peeled off without breaking, which greatly simplifies the post-modeling process.

<第五の工程及び第五の手段>
前記第五の工程は、前記第二の工程で硬化された膜を平滑化処理する工程であり、第五の手段により実施することができる。
前記第五の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ローラー、ブレードなどが挙げられる。
<Fifth step and fifth means>
The fifth step is a step of smoothing the film cured in the second step, and can be carried out by the fifth means.
The fifth means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include rollers and blades.

−ローラー−
前記ローラーとしては、その形状、構造、大きさ、材質等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記形状としては、例えば、円柱状の中実体、内部が中空の円筒状などが挙げられ、前記構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、前記大きさとしては、前記立体造形物の大きさ等に応じて適宜選択することができる。前記材質としては、樹脂、ゴム、金属、又はこれらの組み合わせなどが挙げられる。
前記ローラーとしては、芯金と、該芯金上にゴム層とを有するゴムローラー、芯金のないゴムのみからなるゴムローラー、芯材と、該芯材の外周に形成された発泡体層とを有する発泡ローラー、金属ローラーなどが挙げられる。
-Roller-
The shape, structure, size, material, etc. of the roller are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. The shape includes, for example, a cylindrical medium body and a hollow inside. The structure may be a single-layer structure or a laminated structure, and the size may be appropriately selected according to the size of the three-dimensional model and the like. can do. Examples of the material include resin, rubber, metal, or a combination thereof.
The rollers include a core metal, a rubber roller having a rubber layer on the core metal, a rubber roller composed of only rubber without a core metal, a core material, and a foam layer formed on the outer periphery of the core material. Examples include foaming rollers and metal rollers having the above.

−ブレード−
前記ブレードとしては、その形状、構造、大きさ、材質等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記形状としては、例えば、平板状、短冊状、シート状などが挙げられ、前記構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、前記大きさとしては、前記立体造形物の大きさ等に応じて適宜選択することができる。前記材質としては、金属、プラスチック、ゴム、又はこれらの組み合わせなどが挙げられる。
前記ブレードとしては、支持部材と、支持部材に一部が固定されて自由端を有する弾性部材とからなるもの、弾性部材のみからなるもの、ドクターブレードなどが挙げられる。
-Blade-
The shape, structure, size, material, etc. of the blade are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. The shape may be, for example, a flat plate, a strip, a sheet, or the like. The structure may be a single-layer structure or a laminated structure, and the size may be appropriately selected depending on the size of the three-dimensional model and the like. .. Examples of the material include metal, plastic, rubber, and combinations thereof.
Examples of the blade include a support member and an elastic member partially fixed to the support member and having a free end, an elastic member only, a doctor blade, and the like.

前記第一の工程で成膜され、第二の工程で硬化された膜は、全ての領域が狙いの膜厚(層厚)になっているとは限らない。即ち、インクジェット方式の場合は不吐出があったり、インクジェット方式及びディスペンサー方式共に、ドット間段差などが生じることがあり、高精度な立体造形物を形成するためには、不十分な場合がある。
これを補償するためには、例えば、層を形成した直後に機械的に平滑化する(均す)、機械的に削り取る、平滑度を検知して次の層の積層時に成膜量をドットレベルで調整する、などの方法が考えられる。
本発明で使用するハイドロゲルは、対象とする立体造形物が内臓等の臓器モデルであるため、その硬度は比較的柔らかい。このため、平滑化に際しては、層を形成した直後に機械的に均す平滑化方法を有効に使用することができる。
前記機械的に平滑化する方法としては、例えば、ブレード形状の平滑化部材で均す方法、ローラー形状の平滑化部材で均す方法などが挙げられる。
前記ローラー形状の平滑化部材を使用する場合、操作方向に対して、ローラーを逆転させる方向で回転させると平滑化の効果がより有効に発揮される。
前記ブレード状の平滑化部材は、前記ローラー形状の平滑化部材に比べて、造形体の表面を削って平滑化するような場合に有効である。
The film formed in the first step and cured in the second step does not necessarily have the target film thickness (layer thickness) in all regions. That is, in the case of the inkjet method, there may be non-ejection, and in both the inkjet method and the dispenser method, a step between dots may occur, which may be insufficient for forming a highly accurate three-dimensional model.
To compensate for this, for example, immediately after forming a layer, it is mechanically smoothed (leveled), mechanically scraped off, smoothness is detected, and the amount of film formed is set at the dot level when the next layer is laminated. A method such as adjusting with is conceivable.
The hardness of the hydrogel used in the present invention is relatively soft because the target three-dimensional model is an organ model such as an internal organ. Therefore, in smoothing, a smoothing method that mechanically smoothes immediately after forming the layer can be effectively used.
Examples of the mechanical smoothing method include a method of smoothing with a blade-shaped smoothing member and a method of leveling with a roller-shaped smoothing member.
When the roller-shaped smoothing member is used, the smoothing effect is more effectively exhibited by rotating the roller in the direction opposite to the operation direction.
The blade-shaped smoothing member is more effective when the surface of the modeled object is scraped and smoothed as compared with the roller-shaped smoothing member.

<その他の工程及びその他の手段>
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、剥離工程、造形体の研磨工程、造形体の清浄工程などが挙げられ、その他の手段により実施することができる。
<Other processes and other means>
The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a peeling step, a polishing step of the modeled body, a cleaning step of the modeled body, and the like, which are carried out by other means. be able to.

前記第1の形態の立体造形物の製造方法においては、前記各工程を複数回繰り返すものである。前記繰り返し回数としては、作製する立体造形物の大きさ、形状、構造などに応じて異なり一概には規定できないが、1層あたりの厚みが10μm以上50μm以下の範囲であれば、精度よく、剥離することもなく造形することが可能であるため、作製する立体造形物の高さ分だけ繰り返して積層することが必要である。 In the method for manufacturing a three-dimensional model of the first aspect, each of the above steps is repeated a plurality of times. The number of repetitions varies depending on the size, shape, structure, etc. of the three-dimensional model to be produced and cannot be unconditionally specified, but if the thickness per layer is in the range of 10 μm or more and 50 μm or less, it can be peeled off with high accuracy. Since it is possible to model without doing so, it is necessary to repeatedly stack the three-dimensional model to be produced by the height of the model.

本発明の第2の形態に係る立体造形物の製造方法は、前記第一の工程と、第三の工程と、第四の工程とを含み、第六の工程及び第七の工程を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の第2の形態に係る立体造形物の製造装置は、前記第一の手段と、第三の手段と、第四の手段とを有し、第六の手段及び第七の手段を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
The method for producing a three-dimensional model according to the second embodiment of the present invention includes the first step, the third step, and the fourth step, and includes the sixth step and the seventh step. Is preferable, and other steps are included as necessary.
The three-dimensional model manufacturing apparatus according to the second aspect of the present invention has the first means, the third means, and the fourth means, and includes the sixth means and the seventh means. It is preferable, and other means are provided as needed.

<第三の工程及び第三の手段>
前記第三の工程は、硬化性材料を少なくとも含む第二の液体を前記第一の液体とは異なる位置に付与して成膜する工程であり、第三の手段により実施することができる。
前記第三の手段としての第二の液体を付与する手段としては、前記第1の形態の立体造形物の製造装置における前記第一の手段と同様であるため、その説明を省略する。
<Third step and third means>
The third step is a step of applying a second liquid containing at least a curable material to a position different from that of the first liquid to form a film, and can be carried out by a third means.
The means for applying the second liquid as the third means is the same as the first means in the apparatus for manufacturing the three-dimensional model of the first form, and thus the description thereof will be omitted.

前記「第一の液体とは異なる位置」とは、第二の液体の付与位置と第一の液体の付与位置とが重ならないことを意味し、前記第二の液体の付与位置と前記第一の液体の付与位置とが隣接していても構わない。前記第二の液体は、前記第一の液体と組成が異なり混和しにくいため、前記第二の液体と前記第一の液体とが隣接する場合でも、硬化後の両者の境界は明瞭となる。 The "position different from the first liquid" means that the second liquid application position and the first liquid application position do not overlap, and the second liquid application position and the first liquid application position do not overlap. The liquid application position may be adjacent to the liquid. Since the second liquid has a different composition from the first liquid and is difficult to mix, even when the second liquid and the first liquid are adjacent to each other, the boundary between the two after curing becomes clear.

<<第二の液体>>
前記第二の液体は、ハイドロゲル(軟質体)で構成される立体造形物を支持するための硬質成形体となる液体である(「硬質成形体用液体材料」ともいう)。
前記第二の液体は、硬化性材料を少なくとも含み、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。
<< Second liquid >>
The second liquid is a liquid that becomes a hard molded body for supporting a three-dimensional model composed of a hydrogel (soft body) (also referred to as a "liquid material for a hard molded body").
The second liquid contains at least a curable material and, if necessary, other components.

−硬化性材料−
前記硬化性材料としては、紫外線発光ダイオード(UV−LED)光により重合反応を生起し硬化する化合物であることが好ましく、例えば、活性エネルギー線硬化性化合物、光重合性プレポリマー、エマルジョンタイプの光硬化型樹脂、熱硬化性化合物などが挙げられる。これらの中でも、ノズル詰まりを防止する点から、常温で液体の材料が好ましい。
-Curable material-
The curable material is preferably a compound that undergoes a polymerization reaction by ultraviolet light emitting diode (UV-LED) light and is cured. For example, an active energy ray-curable compound, a photopolymerizable prepolymer, or an emulsion type light. Examples include curable resins and thermosetting compounds. Among these, a material that is liquid at room temperature is preferable from the viewpoint of preventing nozzle clogging.

前記活性エネルギー線硬化性化合物とは、活性エネルギー線を照射することによりラジカル重合又はカチオン重合する化合物である。
前記ラジカル重合する化合物としては、例えば、エチレン性不飽和基を有する化合物などが挙げられる。
前記カチオン重合する化合物としては、例えば、脂環式エポキシ基又はオキセタン環を有する化合物などが挙げられる。
The active energy ray-curable compound is a compound that undergoes radical polymerization or cationic polymerization by irradiating with active energy rays.
Examples of the compound that undergoes radical polymerization include a compound having an ethylenically unsaturated group.
Examples of the cation-polymerizing compound include a compound having an alicyclic epoxy group or an oxetane ring.

前記活性エネルギー線硬化性化合物は、分子構造中にラジカル重合可能な不飽和二重結合を有する比較的低粘度のモノマーであり、例えば、単官能基の2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート(EHA)、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(HEA)、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート(HPA)、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、エトキシ化ノニルフェノール(メタ)アクリレート、二官能基のトリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート,テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート,ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート(MANDA)、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート(HPNDA)、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート(BGDA)、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート(BUDA)、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート(HDDA)、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート(DEGDA)、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート(NPGDA)、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート(TPGDA)、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化オペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール200ジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール400ジ(メタ)アクリレート、多官能基のトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(TMPTA)、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート(PETA)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(DPHA)、トリアリルイソシアネート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールの(メタ)アクリレート、トリス(2ーヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート,プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート,プロポキシ化グリセリルトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタ(メタ)アクリレートエステルなどが挙げられる。これらは、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。 The active energy ray-curable compound is a relatively low viscosity monomer having an unsaturated double bond capable of radical polymerization in the molecular structure, for example, a monofunctional group 2-ethylhexyl (meth) acrylate (EHA), 2-Hydroxyethyl (meth) acrylate (HEA), 2-hydroxypropyl (meth) acrylate (HPA), caprolactone-modified tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, isobonyl (meth) acrylate, 3-methoxybutyl (meth) acrylate, tetrahydro Flufuryl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, 2-phenoxyethyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, caprolactone (meth) acrylate, ethoxylated nonylphenol ( Meta) acrylate, difunctional tripropylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol hydroxypivalic acid ester di (Meta) acrylate (MANDA), Neopentyl glycol hydroxypivalate di (meth) acrylate (HPNDA), 1,3-butanediol di (meth) acrylate (BGDA), 1,4-butanediol di (meth) acrylate (BUDA), 1,6-hexanediol di (meth) acrylate (HDDA), 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate (DEGDA), neopentyl glycol di (meth) acrylate ( NPGDA), tripropylene glycol di (meth) acrylate (TPGDA), caprolactone-modified hydroxypivalate neopentyl glycol ester di (meth) acrylate, propoxylated opentyl glycol di (meth) acrylate, ethoxy-modified bisphenol A di (meth) acrylate. , Polyethylene glycol 200 di (meth) acrylate, polyethylene glycol 400 di (meth) acrylate, polyfunctional trimethylol propanetri (meth) acrylate (TMPTA), pentaerythritol tri (meth) acrylate (PETA), dipentaerythritol hexa (Meta) acrylate (DPHA), diol Reallyl isocyanate, (meth) acrylate of ε-caprolactone-modified dipentaerythritol, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate tri (meth) acrylate, ethoxylated trimethylolpropanthry (meth) acrylate, propoxylated trimethylolpropanthry (meth) Meta) acrylate, propoxylated glyceryltri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropantetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hydroxypenta (meth) acrylate, ethoxylated pentaerythritol tetra (meth) acrylate, Penta (meth) acrylate ester and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

前記活性エネルギー線硬化性化合物の市販品としては、例えば、KAYARAD TC−110S、KAYARAD R−128H、KAYARAD R−526、KAYARAD NPGDA、KAYARAD PEG400DA、KAYARAD MANDA、KAYARAD R−167、KAYARAD HX−220、KAYARAD HX−620、KAYARAD R−551、KAYARAD R−712、KAYARAD R−604、KAYARAD R−684、KAYARAD GPO、KAYARAD TMPTA、KAYARAD THE−330、KAYARAD TPA−320、KAYARAD TPA−330、KAYARAD PET−30、KAYARADRP−1040、KAYARAD T−1420、KAYARAD DPHA、KAYARAD DPHA−2C、KAYARAD D−310、KAYARAD D−330、KAYARAD DPCA−20、KAYARAD DPCA−30、KAYARAD DPCA−60、KAYARAD DPCA−120、KAYARAD DN−0075、KAYARAD DN−2475、KAYAMER PM−2、KAYAMER PM−21、KSシリーズHDDA、TPGDA、TMPTA、SRシリーズ256、257、285、335、339A、395、440、495、504、111、212、213、230、259、268、272、344、349、601、602、610、9003、368、415、444、454、492、499、502、9020、9035、295、355、399E494、9041203、208、242、313、604、205、206、209、210、214、231E239、248、252、297、348、365C、480、9036、350(以上、日本化薬株式会社製)、ビームセット770(荒川化学工業株式会社製)などが挙げられる。これらは、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。 Examples of commercially available products of the active energy ray-curable compound include KAYARAD TC-110S, KAYARAD R-128H, KAYARAD R-526, KAYARAD NPGDA, KAYARAD PEG400DA, KAYARAD MANDA, KAYARAD R-167, KAYARAD HX-220. HX-620, KAYARAD R-551, KAYARAD R-712, KAYARAD R-604, KAYARAD R-684, KAYARAD GPO, KAYARAD TMPTA, KAYARAD THE-330, KAYARAD TPA-320, KAYARAD TPA-320, KAYARAD TPA KAYARAD RP-1040, KAYARAD T-1420, KAYARAD DPHA, KAYARAD DPHA-2C, KAYARAD D-310, KAYARAD D-330, KAYARAD DPCA-20, KAYARAD DPCA-30, KAYARAD DPCA-60, KAYARAD DPCA-60, 0075, KAYARAD DN-2475, KAYAMER PM-2, KAYAMER PM-21, KS series HDDA, TPGDA, TMPTA, SR series 256, 257, 285, 335, 339A, 395, 440, 495, 504, 111, 212, 213 , 230, 259, 268, 272, 344, 349, 601, 602, 610, 9003, 368, 415, 444, 454, 492, 499, 502, 9020, 9035, 295, 355, 399E494, 9041203, 208, 242. , 313, 604, 205, 206, 209, 210, 214, 231E239, 248, 252, 297, 348, 365C, 480, 9036, 350 (all manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), Beam Set 770 (Arakawa Chemical Industry Co., Ltd.) (Made by Co., Ltd.), etc. These may be used alone or in combination of two or more.

前記光重合性プレポリマーとしては、紫外線硬化樹脂の製造に使用される光重合性プレポリマーを使用することができる。前記光重合性プレポリマーとしては、例えば、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、アルキッド樹脂、エーテル系樹脂、多価アルコール等のアクリレート又はメタアクリレートなどが挙げられる。 As the photopolymerizable prepolymer, a photopolymerizable prepolymer used for producing an ultraviolet curable resin can be used. Examples of the photopolymerizable prepolymer include polyester-based resins, acrylic-based resins, epoxy-based resins, urethane-based resins, alkyd resins, ether-based resins, acrylates such as polyhydric alcohols, and methacrylates.

前記エマルジョンタイプの光硬化型樹脂としては、例えば、ポリエステル(メタ)アクリレート、ビスフェノール系エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA系エポキシ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性ビスフェノールA系エポキシ(メタ)アクリレート、アルカリ可溶エポキシ(メタ)アクリレート、アクリル変性エポキシ(メタ)アクリレート、リン酸変性エポキシ(メタ)アクリレート、ポリカーボネート系ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル系ウレタン(メタ)アクリレート、脂環式ウレタン(メタ)アクリレート、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレート、ポリブタジエン(メタ)アクリレート、ポリスチリル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。 Examples of the emulsion type photocurable resin include polyester (meth) acrylate, bisphenol-based epoxy (meth) acrylate, bisphenol A-based epoxy (meth) acrylate, propylene oxide-modified bisphenol A-based epoxy (meth) acrylate, and alkali. Molten epoxy (meth) acrylate, acrylic-modified epoxy (meth) acrylate, phosphate-modified epoxy (meth) acrylate, polycarbonate-based urethane (meth) acrylate, polyester-based urethane (meth) acrylate, alicyclic urethane (meth) acrylate, fat Examples thereof include group urethane (meth) acrylate, polybutadiene (meth) acrylate, and polystyryl (meth) acrylate.

前記エマルジョンタイプの光硬化型樹脂の市販品としては、例えば、ダイヤビームUK6105、ダイヤビームUK6038、ダイヤビームUK6055、ダイヤビームUK6063、ダイヤビームUK4203(以上、三菱レイヨン株式会社製)、オレスターRa1574(三井化学株式会社製)、KAYARAD UXシリーズ2201、2301、3204、3301、4101、6101、7101、8101、KAYARAD R&EXシリーズ、011、300、130、190、2320、205、131、146、280、KAYARAD MAXシリーズ、1100、2100、2101、2102、2203、2104、3100、3101、3510、3661(以上、日本化薬株式会社製)、ビームセット700、710、720、750、502H、504H、505A−6、510、550B、551B、575、261、265、267、259、255、271、243、101、102、115、207TS、575CB、AQ−7、AQ−9、AQ−11、EM−90、EM−92(以上、荒川化学工業株式会社製)、0304TB、0401TA、0403KA、0404EA、0404TB、0502TI0502TC、102A、103A、103B、104A、1312MA、1403EA、1422TM、1428TA、1438MG、1551MB、IBR−305、1FC−507、1SM−012、1AN−202、1ST−307、1AP−201、1PA−202、1XV−003、1KW−430、1KW−501、4501TA、4502MA、4503MX、4517MB、4512MA、4523TI、4537MA、4557MB、6501MA、6508MG、6513MG、6416MA、6421MA、6560MA、6614MA,717−1、856−5、QT701−45、6522MA、6479MA、6519MB、6535MA、724−65A、824−65、6540MA、6RI−350、6TH−419、6HB−601、6543MB、6AZ−162、6AZ−309、6AZ−215、6544MA、6AT−203B、6BF−203、6AT−113、6HY316、6RL−505、7408MA、7501TE、7511MA、7505TC、7529MA、MT408−13、MT408−15、MT408−42、7CJ−601、7PN−302、7541MB、7RZ−011、7613MA、8DL−100、8AZ−103、5YD−420、9504MNS、アクリットWEM−202U、030U、321U、306U、162、WBR−183U、601U、401U、3DR−057、829、828(以上、大成化工株式会社製)などが挙げられる。 Commercially available products of the emulsion type photocurable resin include, for example, Diamond Beam UK6105, Diamond Beam UK6038, Diamond Beam UK6055, Diamond Beam UK6063, Diamond Beam UK4203 (all manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), Orestar Ra1574 (Mitsui). KAYARAD UX series 2201, 2301, 3204, 3301, 4101, 6101, 7101, 8101, KAYARAD R & EX series, 011, 300, 130, 190, 2320, 205, 131, 146, 280, KAYARAD MAX series , 1100, 2100, 2101, 2102, 2203, 2104, 3100, 3101, 3510, 3661 (all manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), Beam Set 700, 710, 720, 750, 502H, 504H, 505A-6, 510 550B, 551B, 575, 261, 265, 267, 259, 255, 271, 243, 101, 102, 115, 207TS, 575CB, AQ-7, AQ-9, AQ-11, EM-90, EM-92 (The above is manufactured by Arakawa Chemical Industry Co., Ltd.), 0304TB, 0401TA, 0403KA, 0404EA, 0404TB, 0502TI0502TC, 102A, 103A, 103B, 104A, 1312MA, 1403EA, 1422TM, 1428TA, 1438MG, 1551MB, IBR-305, 1FC-507. , 1SM-012, 1AN-202, 1ST-307, 1AP-201, 1PA-202, 1XV-003, 1KW-430, 1KW-501, 4501TA, 4502MA, 4503MX, 4517MB, 4512MA, 4523TI, 4537MA, 4557MB, 6501MA , 6508MG, 6513MG, 6416MA, 6421MA, 6560MA, 6614MA, 717-1, 856-5, QT701-45, 6522MA, 6479MA, 6519MB, 6535MA, 724-65A, 824-65, 6540MA, 6RI-350, 6TH-419 , 6HB-601, 6543MB, 6AZ-162, 6AZ-309, 6AZ-215, 6544MA, 6AT-203B, 6BF-203, 6AT-113, 6HY316, 6RL-505, 7408MA, 7501TE, 7511MA, 7505TC, 7529MA, MT408 -13, MT408-15, MT408-42, 7CJ-601, 7PN-302, 7541MB, 7RZ-011, 7613MA, 8DL-100, 8AZ-103, 5YD-420, 9504MNS, Acryt WEM-202U, 030U, 321U, 306U, 162, WBR-183U , 601U, 401U, 3DR-057, 829, 828 (all manufactured by Taisei Kako Co., Ltd.) and the like.

前記硬化性材料の含有量は、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、第二の液体の全量に対して、0.001質量%以上1質量%以下が好ましい。 The content of the curable material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.001% by mass or more and 1% by mass or less with respect to the total amount of the second liquid.

−その他の成分−
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、重合開始剤、着色剤、水溶性樹脂、水、低沸点アルコール、界面活性剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、分散剤などが挙げられる。
-Other ingredients-
The other components are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a polymerization initiator, a colorant, a water-soluble resin, water, a low boiling point alcohol, a surfactant, a viscosity modifier, etc. Adhesive-imparting agents, antioxidants, antioxidants, cross-linking accelerators, UV absorbers, plasticizers, preservatives, dispersants and the like can be mentioned.

−−重合開始剤−−
前記重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤が挙げられる。
--Polymerization initiator ---
Examples of the polymerization initiator include a thermal polymerization initiator and a photopolymerization initiator.

−−−熱重合開始剤−−−
前記熱重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アゾ系開始剤、過酸化物開始剤、過硫酸塩開始剤、レドックス(酸化還元)開始剤などが挙げられる。
--- Thermal polymerization initiator ---
The thermal polymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, an azo-based initiator, a peroxide initiator, a persulfate initiator, and a redox (oxidation-reduction) initiator. And so on.

−−−光重合開始剤−−−
前記光重合開始剤としては、紫外線発光ダイオード(UV−LED)光の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることができる。
前記光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2、2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p’−ジクロロベンゾフェノン、p,p−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、メチルベンゾイルフォーメート、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシドなどが挙げられる。これらは、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。
--- Photopolymerization initiator ---
As the photopolymerization initiator, any substance that generates radicals by irradiation with ultraviolet light emitting diode (UV-LED) light can be used.
Examples of the photopolymerization initiator include acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, p, p'-dichlorobenzophenone, p, p-bisdiethylaminobenzophenone, and Michler ketone. , Benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-propyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzylmethyl ketal, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-hydroxy-2 -Methyl-1-phenyl-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) 2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, methylbenzoylformate, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, azobisisobutyronitrile , Benzoyl peroxide, di-tert-butyl peroxide and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

前記重合開始剤の含有量は、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、硬化性材料の全量に対して、0.01質量%以上3質量%以下が好ましい。 The content of the polymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.01% by mass or more and 3% by mass or less with respect to the total amount of the curable material.

なお、紫外線発光ダイオード(UV−LED)光を照射する際に、前記第二の液体の顔料によって、紫外線発光ダイオード(UV−LED)光が吸収又は隠蔽されることによる硬化速度の低下を防止する目的で、増感剤を使用することもできる。
前記増感剤としては、例えば、脂肪族アミン、芳香族基を有するアミン、ピペリジン等の環状アミン系化合物;o−トリルチオ尿素等の尿素系化合物;ナトリウムジエチルチオホスフェート、芳香族スルフィン酸の可溶性塩等のイオウ化合物;N,N’−ジ置換−p−アミノベンゾニトリル等のニトリル化合物;トリ−n−ブチルホスフィン、ナトリウムジエチルジチオホスフィード等のリン化合物;ミヒラーケトン、N−ニトロソヒドロキシルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物、テトラヒドロ−1,3−オキサジン化合物、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドとジアミンとの縮合物等の窒素化合物などが挙げられる。これらは、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。
When irradiating the ultraviolet light emitting diode (UV-LED) light, the second liquid pigment prevents the curing speed from being lowered due to the absorption or concealment of the ultraviolet light emitting diode (UV-LED) light. A sensitizer can also be used for the purpose.
Examples of the sensitizer include cyclic amine compounds such as aliphatic amines, amines having aromatic groups, and piperidine; urea compounds such as o-tolylthiourea; and soluble salts of sodium diethylthiophosphate and aromatic sulfinic acid. Sulfur compounds such as: N, N'-di-substituted-p-Aminobenzonitrile and other nitrile compounds; Tri-n-butylphosphine, sodium diethyldithiophosfeed and other phosphorus compounds; Michler ketone, N-nitrosohydroxylamine derivatives, oxazolidine Examples thereof include compounds, tetrahydro-1,3-oxazine compounds, formaldehyde, nitrogen compounds such as condensates of acetaldehyde and diamine, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

−−着色剤−−
前記着色剤としては、前記第二の液体中に溶解又は安定に分散し、更に熱安定性に優れた染料及び顔料が適している。これらの中でも、溶解性染料(Solvent Dye)が好ましい。また、色の調整等の目的で2種類以上の着色剤を適時混合することが可能である。
--Colorant ---
As the colorant, dyes and pigments that are dissolved or stably dispersed in the second liquid and have excellent thermal stability are suitable. Among these, a soluble dye (Solvent Dye) is preferable. Further, it is possible to mix two or more kinds of colorants in a timely manner for the purpose of color adjustment and the like.

−第二の液体の物性−
前記第二の液体の表面張力としては、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、例えば、20mN/m以上45mN/m以下が好ましく、25mN/m以上34mN/m以下がより好ましい。
前記表面張力が、20mN/m以上45mN/m以下であると、立体造形の際に第二の液体の良好な吐出を行うことができる。
前記表面張力は、例えば、表面張力計(自動接触角計DM−701、協和界面科学株式会社製)などを用いて測定することができる。
前記第二の液体の粘度としては、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、25℃で、3mPa・s以上20mPa・s以下が好ましく、6mPa・s以上12mPa・s以下がより好ましい。
前記粘度が、3mPa・s以上20mPa・s以下であると、立体造形の際に第二の液体の良好な吐出を行うことができる。
前記粘度は、例えば、回転粘度計(VISCOMATE VM−150III、東機産業株式会社製)などを用いて25℃の環境下で測定することができる。
-Physical properties of the second liquid-
The surface tension of the second liquid is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, 20 mN / m or more and 45 mN / m or less is preferable, and 25 mN / m or more and 34 mN / m or less is preferable. More preferred.
When the surface tension is 20 mN / m or more and 45 mN / m or less, a good discharge of the second liquid can be performed at the time of three-dimensional modeling.
The surface tension can be measured using, for example, a surface tension meter (automatic contact angle meter DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) or the like.
The viscosity of the second liquid is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 3 mPa · s or more and 20 mPa · s or less, and 6 mPa · s or more and 12 mPa · s or less at 25 ° C. Is more preferable.
When the viscosity is 3 mPa · s or more and 20 mPa · s or less, a good discharge of the second liquid can be performed at the time of three-dimensional modeling.
The viscosity can be measured in an environment of 25 ° C. using, for example, a rotational viscometer (VISCOMATE VM-150III, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).

<第四の工程及び第四の手段>
前記四の工程は、前記第一の工程及び前記第三の工程でそれぞれ形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる工程であり、第四の手段により実施できる。
前記第四の工程及び前記第四の手段は、前記第1の形態の立体造形物の製造方法及びその製造装置における前記第二の工程及び前記第二の手段と同様であるため、その説明を省略する。
前記第一の工程で形成された膜の硬化と、前記第四の工程で形成された膜の硬化とは、同時に行ってもよいし、別々に行ってもよい。
硬化後の膜は、水溶性有機ポリマーと、層状鉱物とが複合化して形成された三次元網目構造の中に、水及び該水に溶解する成分が包含されている、有機−無機複合ハイドロゲルであることが、支持体を造形後に除去する際に、支持体を乾燥収縮させるだけで自然剥離するために好適に用いられる。
前記有機−無機複合ハイドロゲルは、伸張性が向上し、破断なく一体で剥離されることができ、立体造形後の処理が格段に簡略化される。
<Fourth step and fourth means>
The fourth step is a step of curing the films formed in the first step and the third step by the ultraviolet light emitting diode, and can be carried out by the fourth means.
Since the fourth step and the fourth means are the same as the second step and the second means in the method for manufacturing the three-dimensional model of the first form and the manufacturing apparatus thereof, the description thereof will be described. Omit.
The curing of the film formed in the first step and the curing of the film formed in the fourth step may be performed at the same time or separately.
The cured film is an organic-inorganic composite hydrogel in which water and components that dissolve in water are contained in a three-dimensional network structure formed by combining a water-soluble organic polymer and layered minerals. Is preferably used for spontaneous peeling of the support simply by drying and shrinking when the support is removed after molding.
The organic-inorganic composite hydrogel has improved extensibility and can be integrally peeled off without breaking, which greatly simplifies the treatment after three-dimensional modeling.

<第六の工程及び第六の手段>
前記第六の工程は、前記第四の工程で硬化された膜を平滑化処理する工程であり、第六の手段により実施することができる。
前記第六の工程及び前記第六の手段は、前記第1の形態の立体造形物の製造方法及びその製造装置における前記第五の工程及び前記第五の手段と同様であるため、その説明を省略する。
<Sixth step and sixth means>
The sixth step is a step of smoothing the film cured in the fourth step, and can be carried out by the sixth means.
Since the sixth step and the sixth means are the same as the fifth step and the fifth means in the method for manufacturing the three-dimensional model of the first form and the manufacturing apparatus thereof, the description thereof will be described. Omit.

<第七の工程及び第七の手段>
前記第七の工程は、前記ハイドロゲル前駆体から形成されたハイドロゲルからなる部分と、前記硬化性材料から形成されたポリマーからなる部分とを剥離する工程であり、第七の手段により実施することができる。
前記第七の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、各種剥離装置などが挙げられる。
<Seventh step and seventh means>
The seventh step is a step of peeling a portion made of a hydrogel formed from the hydrogel precursor and a portion made of a polymer formed from the curable material, and is carried out by the seventh means. be able to.
The seventh means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include various peeling devices.

前記ハイドロゲルからなる部分のゴム硬度は、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、6以上60以下が好ましく、8以上20以下がより好ましい。
前記ゴム硬度が6以上60以下であると、立体造形中に形崩れが生じることなく、また立体造形後の剥離を良好に行うことができる。
なお、前記ゴム硬度は、ISO7691(タイプA)に準拠した方法で測定することができ、例えば、デュロメータ(テクロック社製、GS−718N)などを用いて測定することができる。
前記ハイドロゲルからなる部分と、前記ポリマーからなる部分とは、乾燥収縮により剥離することができる。
前記乾燥収縮としては、例えば、50℃の雰囲気下に放置する方法、減圧する方法等の各種方法により行うことができる。
The rubber hardness of the portion made of the hydrogel is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 6 or more and 60 or less, and more preferably 8 or more and 20 or less.
When the rubber hardness is 6 or more and 60 or less, the shape does not collapse during the three-dimensional modeling, and peeling after the three-dimensional modeling can be performed satisfactorily.
The rubber hardness can be measured by a method conforming to ISO7691 (Type A), and can be measured using, for example, a durometer (manufactured by Teclock Co., Ltd., GS-718N).
The portion made of the hydrogel and the portion made of the polymer can be peeled off by drying shrinkage.
The drying shrinkage can be performed by various methods such as a method of leaving the product in an atmosphere of 50 ° C. and a method of reducing the pressure.

<その他の工程及びその他の手段>
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、吐出安定化工程、造形体の清浄工程、造形体の研磨工程などが挙げられ、吐出安定化手段、造形体の清浄手段、造形体の研磨手段などにより、実施することができる。
<Other processes and other means>
The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a discharge stabilization step, a model cleaning step, a model polishing step, and the like. , It can be carried out by cleaning means of the modeled body, polishing means of the modeled body, or the like.

−吐出安定化工程及び吐出安定化手段−
液体を吐出する手段としてインクジェットヘッドを用いる場合には、非吐出時のノズルの乾燥が安定動作に対しては大きな課題になる。
このため、吐出安定化工程及び吐出安定化手段は、インクジェットヘッドから長時間連続吐出をしない場合には、少なくともヘッド先端を覆う形状の部材により、(1)吐出口を覆う(キャッピングする)ことにより、吐出口先端の乾燥を防ぐこと、(2)吐出口近傍の内部液体が乾燥により粘度が増大、
又は乾燥することにより形成された皮膜を、吸引作用により排出すること、(3)吐出口、又は吐出口及びその周辺を払拭することにより、吐出安定状態が長時間保持できる。
これらのことは、24時間以上の長時間連続吐出を必要とするような立体造形物を造形する工程、特に軟質材料を造形する際に水等の低沸点溶媒を含む液体を使用する場合に極めて重要である。
-Discharge stabilization process and discharge stabilization means-
When an inkjet head is used as a means for ejecting a liquid, drying of the nozzle at the time of non-ejection becomes a big problem for stable operation.
Therefore, in the ejection stabilizing step and the ejection stabilizing means, when continuous ejection is not performed from the inkjet head for a long time, (1) the ejection port is covered (capped) with a member having a shape that at least covers the tip of the head. , Preventing the tip of the discharge port from drying out, (2) The viscosity of the internal liquid near the discharge port increases due to drying.
Alternatively, the stable discharge state can be maintained for a long time by discharging the film formed by drying by a suction action, and (3) wiping the discharge port or the discharge port and its surroundings.
These things are extremely important in the process of modeling a three-dimensional model that requires continuous discharge for a long time of 24 hours or more, especially when a liquid containing a low boiling point solvent such as water is used when modeling a soft material. is important.

−−キャッピング工程−−
前記キャッピング工程は、吐出動作終了後に、吸引指示があると、インクジェットヘッドはキャップ部へ移動し、キャップに当接する。キャップ当接完了後にポンプが吸引動作を開始し、吐出不良の部分を含め全ての吐出口より液体を排出する。吸引動作完了後、インクジェットヘッドは払拭部材に沿うように移動し、キャッピング工程が完了する。
--Capping process ---
In the capping step, when a suction instruction is given after the ejection operation is completed, the inkjet head moves to the cap portion and comes into contact with the cap. After the cap contact is completed, the pump starts the suction operation and discharges the liquid from all the discharge ports including the part with poor discharge. After the suction operation is completed, the inkjet head moves along the wiping member, and the capping process is completed.

−−吐出不良回復工程−−
前記吐出不良回復工程は、その後吐出動作を再開するために吐出位置にインクジェットヘッドを移動する。吐出を終了し、造形を終える場合には、再びキャップ当接位置に移動し、吐出不良回復工程が完了する。
大きな立体造形物を製造する場合には、長期間連続吐出をする必要があるため、吐出不良回復工程は定期的に実施されることが好ましい。
吐出不良回復のタイミングは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選定することができるが、吐出不良の回復性の観点から、2時間以内の連続動作毎に、定期的に実施することが好ましい。
−− Discharge defect recovery process −−
In the ejection defect recovery step, the inkjet head is then moved to the ejection position in order to restart the ejection operation. When the discharge is completed and the modeling is completed, the process is moved to the cap contact position again, and the discharge defect recovery step is completed.
In the case of manufacturing a large three-dimensional model, it is necessary to continuously discharge for a long period of time, so it is preferable that the discharge defect recovery step is carried out regularly.
The timing of recovery from defective discharge is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but from the viewpoint of recovery of defective discharge, it is preferable to periodically perform every continuous operation within 2 hours. ..

前記第2の形態の立体造形物の製造方法においては、前記各工程を複数回繰り返すものである。前記繰り返し回数としては、作製する立体造形物の大きさ、形状、構造などに応じて異なり一概には規定できないが、1層あたりの厚みが10μm〜50μmの範囲であれば、精度よく、剥離することもなく造形することが可能であるため、作製する立体造形物の高さ分だけ繰り返して積層することが必要である。 In the method for manufacturing a three-dimensional model of the second aspect, each of the above steps is repeated a plurality of times. The number of repetitions varies depending on the size, shape, structure, etc. of the three-dimensional model to be produced and cannot be unconditionally specified, but if the thickness per layer is in the range of 10 μm to 50 μm, it can be peeled off with high accuracy. Since it is possible to model without any need, it is necessary to repeatedly stack the three-dimensional model to be produced by the height of the model.

前記第2の形態の立体造形物の製造方法においては、ハイドロゲル前駆体から形成されるハイドロゲルの軟質な造形体を製作する場合には、軟質な造形体を形成する液体として、水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を用い、支持体を形成する液体として、硬化性材料を少なくとも含有する第二の液体を用いる。
逆に、硬質な造形体を製作したい場合には、立体造形物を形成する液体として、硬化性材料を少なくとも含有する第二の液体を用い、支持体を形成する液体として、水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を用いる。
したがって、前記第2の形態の立体造形物の製造方法においては、所望の造形体の硬さによって、適用する液体を変更するだけで作り分けが可能である。また、いずれの場合にも、支持体と造形体の硬度の差異により非常に容易に剥離することが可能となる。
また、前記第一の工程と前記第三の工程とは、どちらを先に行っても構わないか、前記第三の工程を先に行う方が先に支持体を形成できる点から好ましい。
In the method for producing a three-dimensional model of the second form, when a soft model of hydrogel formed from a hydrogel precursor is produced, water and water are used as liquids for forming the soft model. A first liquid containing at least a hydrogel precursor is used, and a second liquid containing at least a curable material is used as the liquid forming the support.
On the contrary, when it is desired to produce a hard model, a second liquid containing at least a curable material is used as the liquid for forming the three-dimensional model, and water and hydrogel are used as the liquid for forming the support. A first liquid containing at least the precursor is used.
Therefore, in the method for producing a three-dimensional model of the second form, it is possible to separately produce a three-dimensional model by simply changing the liquid to be applied according to the hardness of the desired model. Further, in any case, the difference in hardness between the support and the modeled body makes it possible to peel off very easily.
Further, it does not matter which of the first step and the third step is performed first, and it is preferable to perform the third step first because the support can be formed first.

以上説明したように、本発明の立体造形物の製造方法においては、インクジェット法、ディスペンサー法などの細孔より液体を吐出することにより、1層ずつの像を形成できるように塗布され、硬化する前の第一の液体と第二の液体とが、接する部分が明瞭に分離され、混和しない非相溶状態にある。
従来の造形方法においては、第一の液体と第二の液体の接触部分が相溶し、光硬化時に境界が不鮮明になる。その結果、造形体の表面に微小な凹凸が残留するが、本発明の立体造形物の製造方法においては、第一の液体と第二の液体が非相溶状態であることにより、光硬化後の境界が鮮明になる。更に、得られた造形体と支持体との硬度の差により、剥離性が向上する。これにより、造形体の表面平滑性が向上し、立体造形後の研磨工程を省略又は大幅に軽減することが可能となる。
As described above, in the method for producing a three-dimensional model of the present invention, a liquid is ejected from pores such as an inkjet method and a dispenser method so that an image of each layer can be formed and cured. The former first liquid and the second liquid are in an immiscible incompatible state in which the parts in contact with each other are clearly separated.
In the conventional molding method, the contact portion between the first liquid and the second liquid is compatible with each other, and the boundary becomes unclear during photocuring. As a result, minute irregularities remain on the surface of the modeled object, but in the method for producing a three-dimensional modeled object of the present invention, the first liquid and the second liquid are in an incompatible state, so that after photocuring. Boundary becomes clear. Further, the peelability is improved due to the difference in hardness between the obtained modeled body and the support. As a result, the surface smoothness of the modeled body is improved, and it is possible to omit or significantly reduce the polishing step after the three-dimensional modeling.

以下、本発明の立体造形物の製造方法及び立体造形物の製造装置の具体的な実施形態について説明する。
第一の液体として軟質成形体用液体材料を用い、第二の液体として硬質成形体用液体材料を用い、軟質ハイドロゲルの造形物を得た。
上述のとおり、軟質な立体造形物を得るためには、造形体部分には軟質成形体用液体材料を配置し、支持体部分には、硬質成形体用液体材料を配置する。硬質な立体造形物を得るためには、逆に造形体部分には硬質成形体用液体材料を配置し、支持体部分に軟質成形体用液体材料を配置する。
前記液体を付与する方法としては、インクジェット法又はディスペンサー法でも、液滴が適切な精度で目的の場所に塗布できる方式であれば適用することが可能である。実施の形態はいずれの場合もほぼ同様であるため、以下では液体の付与方法としてインクジェット法を用いた形態を主体に説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing a three-dimensional model and a specific embodiment of an apparatus for manufacturing a three-dimensional model will be described.
A liquid material for a soft molded product was used as the first liquid, and a liquid material for a hard molded product was used as the second liquid to obtain a molded product of a soft hydrogel.
As described above, in order to obtain a soft three-dimensional model, a liquid material for a soft molded body is arranged in a modeled body portion, and a liquid material for a hard molded body is arranged in a support portion. On the contrary, in order to obtain a hard three-dimensional model, a liquid material for a hard molded body is arranged on a molded body portion, and a liquid material for a soft molded body is arranged on a support portion.
As a method of applying the liquid, an inkjet method or a dispenser method can also be applied as long as the droplets can be applied to a target place with appropriate accuracy. Since the embodiments are almost the same in all cases, the embodiment using the inkjet method as the liquid application method will be mainly described below.

まず、三次元CADで設計された三次元形状あるいは三次元スキャナやディジタイザで取り込んだ三次元形状のサーフェイスデータあるいはソリッドデータを、STLフォーマットに変換して立体造形物の製造装置に入力する。 First, the surface data or solid data of the three-dimensional shape designed by the three-dimensional CAD or the three-dimensional shape captured by the three-dimensional scanner or digitizer is converted into the STL format and input to the three-dimensional model manufacturing apparatus.

この入力されたデータに基づいて、造形しようとする三次元形状の造形方向を決める。造形方向は特に制約ないが、通常はZ方向(高さ方向)が最も低くなる方向を選ぶ。 Based on this input data, the modeling direction of the three-dimensional shape to be modeled is determined. The modeling direction is not particularly limited, but usually the direction in which the Z direction (height direction) is the lowest is selected.

造形方向を確定したら、その三次元形状のX−Y面、X−Z面、Y−Z面への投影面積を求める。得られたブロック形状に補強のため、X−Y面の上面を除いて、その他の各面を適当量外側に移動させる。移動させる量については、特に制限はなく、形状や大きさや使用液体材料で異なるが、およそ1mm〜10mm程度である。これで造形しようとする形状を閉じ込めた(上面は開放されている)ブロック形状が特定される。 After determining the modeling direction, the projected area of the three-dimensional shape on the XY plane, the XY plane, and the YY plane is obtained. In order to reinforce the obtained block shape, each other surface is moved outward by an appropriate amount except for the upper surface of the XY surface. The amount to be moved is not particularly limited and varies depending on the shape, size and liquid material used, but is about 1 mm to 10 mm. With this, the block shape in which the shape to be modeled is confined (the upper surface is open) is specified.

このブロック形状を一層の厚みでZ方向に輪切り(スライス)にする。前記一層の厚みは使用する材料により異なり一概には規定できないが、10μm以上50μm以下が好ましい。
造形しようとする立体造形物が1個の場合はこのブロック形状がZステージ(一層造形毎に一層分ずつ下降する造形物を載せるテーブル)の真中に来るように配置される。また、複数個同時に造形する場合はブロック形状がZステージに配置されるが、ブロック形状を積み重ねることも可能である。これらブロック形状化や輪切りデータ(スライスデータ:等高線データ)やZステージへの配置は、使用する液体材料を指定すれば自動的に作成することも可能である。
This block shape is sliced in the Z direction with a single layer thickness. The thickness of the layer varies depending on the material used and cannot be unconditionally specified, but is preferably 10 μm or more and 50 μm or less.
When there is one three-dimensional model to be modeled, this block shape is arranged so as to come to the center of the Z stage (a table on which the model object that descends by one layer for each layer model). Further, when a plurality of block shapes are formed at the same time, the block shapes are arranged on the Z stage, but it is also possible to stack the block shapes. These block shaping, round slice data (slice data: contour data), and arrangement on the Z stage can be automatically created by specifying the liquid material to be used.

次に、造形工程となる。輪切りデータの最外郭の輪郭線を基準に、内外判定(輪郭線上の位置に、軟質成形体用液体材料及び硬質成形体用液体材料のいずれかを噴射するかを判定すること)で、軟質成形体用液体材料を噴射する位置と硬質成形体用液体材料を噴射する位置が制御される。 Next is the modeling process. Based on the outermost contour line of the round slice data, soft molding is performed by internal / external judgment (determining whether to inject either a liquid material for a soft molded body or a liquid material for a hard molded body at a position on the contour line). The position of injecting the liquid material for the body and the position of injecting the liquid material for the hard molded body are controlled.

噴射の順序としては、支持体層を形成する硬質成形体用液体材料を噴射してから、造形体層を形成する軟質成形体用液体材料を噴射させる。 The order of injection is as follows: the liquid material for a hard molded body forming the support layer is injected, and then the liquid material for a soft molded body forming the molded body layer is injected.

このような順序で噴射させると、先に支持体で溝や堰などの溜部ができて、その中に軟質成形体用液体材料を噴射することになり、軟質成形体用液体材料として常温で液体の材料を使っても「たれ」の心配がなく、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等を幅広く用いることができる。 When the injection is performed in such an order, a reservoir such as a groove or a dam is first formed in the support, and the liquid material for the soft molded body is injected into the reservoir, and the liquid material for the soft molded body is injected at room temperature. Even if a liquid material is used, there is no concern about "dripping", and a wide range of photocurable resins, thermosetting resins and the like can be used.

また、造形時間をより短縮させるには、一体化したインクジェットヘッドの往路及び復路のそれぞれで軟質成形体用液体材料及び硬質成形体用液体材料を噴射して積層する方法が好ましい。 Further, in order to further shorten the molding time, a method of injecting and laminating a liquid material for a soft molded body and a liquid material for a hard molded body on each of the outward and return paths of the integrated inkjet head is preferable.

更に、軟質成形体用液体材料を噴射するインクジェットヘッドに紫外線発光ダイオード(UV−LED)光照射機を隣接させることにより、高速造形が可能である。
また、立体造形した層を平滑化するために、硬化処理を行った直後に、平滑化処理を行う。
前記平滑化処理は、例えば、ローラー、ブレード等の平滑化部材を用い、硬化膜の表面を平滑化するものである。これにより、層ごとの精度が向上し、立体造形物全体を精密に作製することができる。
この際、積層時間を短縮するため、また層の平滑性を向上させるために、前記平滑化部材をUV−LED光照射機に隣接して配置することが好ましい。
Further, high-speed modeling is possible by adjoining an ultraviolet light emitting diode (UV-LED) light irradiator to an inkjet head that injects a liquid material for a soft molded body.
Further, in order to smooth the three-dimensionally formed layer, a smoothing treatment is performed immediately after the curing treatment is performed.
In the smoothing treatment, for example, a smoothing member such as a roller or a blade is used to smooth the surface of the cured film. As a result, the accuracy of each layer is improved, and the entire three-dimensional model can be precisely manufactured.
At this time, in order to shorten the stacking time and improve the smoothness of the layer, it is preferable to arrange the smoothing member adjacent to the UV-LED light irradiator.

図2は、本発明の立体造形物の製造装置を用いた本発明の立体造形物の製造方法における造形体製造工程の一例を示す概略図である。
立体造形物の製造装置10は、インクジェットヘッドを配列したヘッドユニットを用いて、造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11から軟質成形体用液体材料を、支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、13から硬質成形体用液体材料を噴射し、隣接した紫外線発光ダイオード(UV−LED)光照射機14、15で軟質成形体用液体材料を硬化しながら積層する。
即ち、硬質成形体用液体材料をインクジェットヘッド(支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、13)から噴射し固化させて溜部を有する第1の支持体層を形成し、その第1の支持体層の溜部に軟質成形体用液体材料をインクジェットヘッド(造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11)から噴射し、その軟質成形体用液体材料にUV−LED光を照射して硬化させ、第1の造形体層を形成する。
次いで、前記第1の支持体層の上に溶融した硬質成形体用液体材料を噴射し固化させて溜部を有する第2の支持体層を積層し、その第2の支持体層の溜部に軟質成形体用液体材料を噴射し、その軟質成形体用液体材料にUV−LED光を照射して第1の造形体層の上に第2の造形体層を積層し、三次元立体造形物19を製作する。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a modeled body manufacturing process in the method for manufacturing a three-dimensional modeled object of the present invention using the device for manufacturing a three-dimensional modeled object of the present invention.
The three-dimensional model manufacturing apparatus 10 uses a head unit in which the inkjet heads are arranged to supply the liquid material for the soft molded body from the liquid material injection head unit 11 for the model and the liquid material injection head units 12 and 13 for the support. The liquid material for a hard molded body is injected, and the liquid material for a soft molded body is laminated while being cured by adjacent ultraviolet light emitting diode (UV-LED) light irradiators 14 and 15.
That is, the liquid material for a hard molded body is injected from an inkjet head (liquid material injection head units for supports 12 and 13) and solidified to form a first support layer having a reservoir, and the first support thereof. A liquid material for a soft molded body is sprayed onto the reservoir of the layer from an inkjet head (liquid material injection head unit 11 for a modeled body), and the liquid material for the soft molded body is irradiated with UV-LED light to be cured. Form the model layer of.
Next, a molten liquid material for a hard molded body is sprayed onto the first support layer to solidify it, and a second support layer having a reservoir is laminated, and the reservoir of the second support layer is laminated. A liquid material for a soft molded body is sprayed onto the body, and the liquid material for a soft molded body is irradiated with UV-LED light to laminate a second modeled body layer on the first modeled body layer for three-dimensional three-dimensional modeling. Manufacture thing 19.

マルチヘッドユニットが矢印A方向に移動する時は、基本的に支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11、UV−LED光照射機15を用いて、支持体18及び造形体19を造形体支持基板16上に形成する。なお、支持体用液体材料噴射ヘッドユニット13、及びUV−LED光照射機14を補助的に用いてもよい。 When the multi-head unit moves in the direction of arrow A, the support 18 is basically used by using the liquid material injection head unit 12 for the support, the liquid material injection head unit 11 for the model, and the UV-LED light irradiator 15. And the model 19 is formed on the model support substrate 16. The liquid material injection head unit 13 for the support and the UV-LED light irradiator 14 may be used as an auxiliary.

また、マルチヘッドユニットが矢印B方向に移動する時は、基本的に支持体用液体材料噴射ヘッドユニット13、造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11、UV−LED光照射機14を用いて、支持体18、造形体19を造形体支持基板16上に形成する。なお、支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、及びUV−LED光照射機15を補助的に用いてもよい。 When the multi-head unit moves in the direction of arrow B, it is basically supported by using the liquid material injection head unit 13 for the support, the liquid material injection head unit 11 for the model body, and the UV-LED light irradiator 14. The body 18 and the model 19 are formed on the model support substrate 16. The liquid material injection head unit 12 for the support and the UV-LED light irradiator 15 may be used as an auxiliary.

更に、液体材料噴射ヘッドユニット11、12、13及びUV−LED光照射機14、15と、造形体19及び支持体18とのギャップを一定に保つため、積層回数に合わせて、ステージ17を下げながら積層する。 Further, in order to keep the gap between the liquid material injection head units 11, 12, 13 and the UV-LED light irradiators 14, 15 and the model 19 and the support 18 constant, the stage 17 is lowered according to the number of times of stacking. While stacking.

図3は、本発明の立体造形物の製造装置を用いた本発明の立体造形物の製造方法における立体造形物製造工程の他の一例を示す概略図である。基本的な工程は図2と同じであるが、UV−LED光照射機14、15を造形体用液体材料噴射ヘッド11と支持体用液体材料噴射ヘッド12、13との間に配置している点が異なる。 FIG. 3 is a schematic view showing another example of the three-dimensional model manufacturing process in the method for manufacturing the three-dimensional model of the present invention using the device for manufacturing the three-dimensional model of the present invention. The basic process is the same as in FIG. 2, but the UV-LED light irradiators 14 and 15 are arranged between the liquid material injection head 11 for the model and the liquid material injection heads 12 and 13 for the support. The point is different.

図4は、平滑化部材を備えた立体造形物の製造装置を用いた本発明の立体造形物の製造方法における造形物製造工程の他の一例を示す概略図である。
図4におけるUV−LED光照射機14、15の両端に、硬化後の膜表面を平滑化させることのできる平滑化部材20、21を配置してなる。この平滑化部材としては、ローラー形状やブレード形状のものが使用される。
マルチヘッドユニットが矢印A方向に移動する時は、基本的に支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11、UV−LED光照射機14を用いて、支持体18、及び造形体19を造形体支持基板16上に形成する。同時に平滑化部材20で、支持体18、及び造形体19を平滑化する。なお、支持体用液体材料噴射ヘッドユニット13、及びUV−LED光照射機15を補助的に用いてもよい。
また、マルチヘッドユニットが矢印B方向に移動する時は、基本的に支持体用液体材料噴射ヘッドユニット13、造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11、UV−LED光照射機14を用いて、支持体18、及び造形体19を造形体支持基板16上に形成する。同時に平滑化部材20で、支持体18、及び造形体19を平滑化する。支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、及びUV−LED光照射機15を補助的に用いてもよい。
FIG. 4 is a schematic view showing another example of the model manufacturing process in the method for manufacturing a three-dimensional model of the present invention using a device for manufacturing a three-dimensional model provided with a smoothing member.
Smoothing members 20 and 21 capable of smoothing the cured film surface are arranged at both ends of the UV-LED light irradiators 14 and 15 in FIG. As the smoothing member, a roller-shaped or blade-shaped member is used.
When the multi-head unit moves in the direction of arrow A, the support 18 is basically used by using the liquid material injection head unit 12 for the support, the liquid material injection head unit 11 for the model body, and the UV-LED light irradiator 14. , And the model 19 is formed on the model support substrate 16. At the same time, the smoothing member 20 smoothes the support 18 and the modeled body 19. The liquid material injection head unit 13 for the support and the UV-LED light irradiator 15 may be used as an auxiliary.
When the multi-head unit moves in the direction of arrow B, it is basically supported by using the liquid material injection head unit 13 for the support, the liquid material injection head unit 11 for the model body, and the UV-LED light irradiator 14. The body 18 and the model 19 are formed on the model support substrate 16. At the same time, the smoothing member 20 smoothes the support 18 and the modeled body 19. The liquid material injection head unit 12 for the support and the UV-LED light irradiator 15 may be used as an auxiliary.

また、立体造形物装置10としては、液体回収機構、リサイクル機構などを付加することも可能である。ノズル面に付着した液体材料を除去するブレードや不吐出ノズルの検出機構を具備していてもよい。更に、立体造形時の立体造形物の製造装置内の環境温度を制御することも好ましい。 Further, as the three-dimensional modeling device 10, it is also possible to add a liquid recovery mechanism, a recycling mechanism, and the like. It may be provided with a blade for removing the liquid material adhering to the nozzle surface or a detection mechanism for a non-ejection nozzle. Further, it is also preferable to control the environmental temperature in the manufacturing apparatus of the three-dimensional model at the time of three-dimensional modeling.

<立体造形用液体セット>
本発明で用いられる立体造形用液体セットは、前記第一の液体と、前記第二の液体とを含んでなり、更に必要に応じてその他の成分等を含んでなる。
前記立体造形用液体セットは、各種立体造形物の製造に好適に用いることができ、特に臓器モデル等に代表される複雑かつ精細な立体造形物の製造に好適に用いることができる。
<Liquid set for 3D modeling>
The liquid set for three-dimensional modeling used in the present invention comprises the first liquid and the second liquid, and further contains other components and the like as necessary.
The liquid set for three-dimensional modeling can be suitably used for producing various three-dimensional objects, and in particular, can be suitably used for producing complex and fine three-dimensional objects represented by an organ model or the like.

<立体造形物>
本発明で用いられる立体造形物は、ハイドロゲル前駆体から形成されたハイドロゲルからなり、前記ハイドロゲルのゴム硬度が6以上60以下である。前記ゴム硬度が6以上60以下であると、臓器モデルに必要とされる弾性及び強度が得られる。
前記ゴム硬度は、例えば、ISO7691(タイプA)に準拠した方法で測定することができる。
<Three-dimensional model>
The three-dimensional model used in the present invention is made of a hydrogel formed from a hydrogel precursor, and the rubber hardness of the hydrogel is 6 or more and 60 or less. When the rubber hardness is 6 or more and 60 or less, the elasticity and strength required for the organ model can be obtained.
The rubber hardness can be measured, for example, by a method conforming to ISO7691 (Type A).

前記ハイドロゲルは、水溶性有機ポリマーと、層状鉱物の単一層分散体とが複合化して形成された三次元網目構造中に水が包含されているハイドロゲルであることが好ましい。
前記水溶性有機ポリマーとしては、例えば、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有する有機ポリマーが挙げられる。
前記水溶性有機ポリマーは、水系のゲルの強度を保つために有利な構成成分である。
前記有機ポリマーは、水溶性を示す限りにおいて、ホモポリマー(単独重合体)であってもよいし、ヘテロポリマー(共重合体)であってもよく、また、変性されていてもよいし、公知の官能基が導入されていてもよく、また塩の形態であってもよいが、ホモポリマーが好ましい。
前記水溶性有機ポリマーの水溶性とは、例えば、30℃の水100gに前記有機ポリマーを1g混合して撹拌したとき、その90質量%以上が溶解するものを意味する。
前記立体造形物は、臓器モデルとして用いられることが好ましい。前記臓器モデルは、臓器の触感及び切れ味が所望の臓器に極めて近く、更に手術用メスでの切開が可能であるため、手技練習用臓器モデルとして特に好適である。
The hydrogel is preferably a hydrogel in which water is contained in a three-dimensional network structure formed by complexing a water-soluble organic polymer and a single-layer dispersion of layered minerals.
Examples of the water-soluble organic polymer include an organic polymer having an amide group, an amino group, a hydroxyl group, a tetramethylammonium group, a silanol group, an epoxy group and the like.
The water-soluble organic polymer is an advantageous component for maintaining the strength of an aqueous gel.
The organic polymer may be a homopolymer (homopolymer), a heteropolymer (copolymer), or may be modified as long as it exhibits water solubility, and is known. The functional group of the above may be introduced, or it may be in the form of a salt, but a homopolymer is preferable.
The water-soluble property of the water-soluble organic polymer means, for example, that when 1 g of the organic polymer is mixed with 100 g of water at 30 ° C. and stirred, 90% by mass or more of the organic polymer is dissolved.
The three-dimensional model is preferably used as an organ model. The organ model is particularly suitable as an organ model for practicing procedures because the tactile sensation and sharpness of the organ are extremely close to the desired organ and the incision can be made with a surgical scalpel.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
第一の液体としての軟質成形体用液体材料と、第二の液体としての硬質成形体用液体材料とを1層ずつ積層する立体造形についての具体的な実施例について以下に説明する。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
A specific example of three-dimensional modeling in which a liquid material for a soft molded body as a first liquid and a liquid material for a hard molded body as a second liquid are laminated one by one will be described below.

(実施例1)
<第二の液体(硬質成形体用液体材料)の調製>
硬化性材料としてウレタンアクリレート(三菱レイヨン株式会社製、商品名:ダイヤビームUK6038)10質量部、硬化性材料としてネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート(日本化薬株式会社製、商品名:KAYARAD MANDA)90質量部、光重合開始剤(BASF社製、商品名:イルガキュア184)3質量部、及び着色剤として青顔料(東洋インキ株式会社製、商品名:Lionol Blue 7400G)2質量部の合計300gを、ホモジナイザー(日立工機株式会社製、HG30)を用いて、回転数2,000rpmで均質な混合物が得られるまで分散した。続いて、ろ過を行い、不純物等を除去し、最後に真空脱気を10分間実施し、均質な硬質成形体用液体材料を得た。
得られた硬質成形体用液体材料について、以下のようにして、表面張力及び粘度を測定した。表面張力は27.1mN/m、粘度は25℃で10.1mPa・sであった。
(Example 1)
<Preparation of second liquid (liquid material for hard molded parts)>
Urethane acrylate (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., trade name: Diabeam UK6038) 10 parts by mass as a curable material, neopentyl glycol hydroxypivalate di (meth) acrylate (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: 90 parts by mass of KAYARAD MANDA), 3 parts by mass of photopolymerization initiator (manufactured by BASF, trade name: Irgacure 184), and 2 parts by mass of blue pigment (manufactured by Toyo Ink Co., Ltd., trade name: Lionol Blue 7400G) as a colorant. A total of 300 g was dispersed using a homogenizer (manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd., HG30) at a rotation speed of 2,000 rpm until a homogeneous mixture was obtained. Subsequently, filtration was performed to remove impurities and the like, and finally vacuum degassing was carried out for 10 minutes to obtain a homogeneous liquid material for a hard molded body.
The surface tension and viscosity of the obtained liquid material for a hard molded body were measured as follows. The surface tension was 27.1 mN / m, and the viscosity was 10.1 mPa · s at 25 ° C.

[表面張力の測定]
得られた硬質成形体用液体材料について、表面張力計(自動接触角計DM−701、協和界面科学株式会社製)を用いて、懸滴法により表面張力を測定した。
[Measurement of surface tension]
The surface tension of the obtained liquid material for a hard molded body was measured by a suspension method using a surface tension meter (automatic contact angle meter DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).

[粘度の測定]
得られた硬質成形体用液体材料について、回転粘度計(VISCOMATE VM−150III、東機産業株式会社製)で25.0℃の環境で測定した。
[Measurement of viscosity]
The obtained liquid material for a hard molded body was measured with a rotational viscometer (VISCOMATE VM-150III, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) in an environment of 25.0 ° C.

<第一の液体(軟質成形体用液体材料)の調製>
減圧脱気を10分間実施したイオン交換水を純水として用いた。
<Preparation of the first liquid (liquid material for soft molded parts)>
Ion-exchanged water that had been degassed under reduced pressure for 10 minutes was used as pure water.

−開始剤液の調製−
(A)開始剤液1として、メタノール98質量部に対して光重合開始剤(イルガキュア184、BASF社製)を2質量部の割合で溶解させ、溶液として準備した。
-Preparation of initiator solution-
(A) As the initiator solution 1, a photopolymerization initiator (Irgacure 184, manufactured by BASF) was dissolved in 98 parts by mass of methanol at a ratio of 2 parts by mass to prepare a solution.

(B)開始剤液2として、純水98質量部に対してペルオキソ二硫酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)を2質量部の割合で溶解させ、水溶液として準備した。 (B) As the initiator solution 2, sodium peroxodisulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 98 parts by mass of pure water at a ratio of 2 parts by mass to prepare an aqueous solution.

−軟質成形体用液体材料の調製−
まず、純水195質量部を攪拌させながら、水膨潤性層状粘土鉱物として[Mg5.34Li0.66Si20(OH)]Na 0.66の組成を有する合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)8質量部を少しずつ添加し、攪拌して分散液を作製した。
次に、得られた分散液に、重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したN,N−ジメチルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)を20質量部添加した。更に、界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)を0.2質量部添加して混合した。
次に、氷浴で冷却しながら、前記(A)開始剤液1を0.5質量部添加し、前記(B)開始剤液2を5質量部添加し攪拌混合の後減圧脱気を10分間実施した。続いて、ろ過を行い、不純物等を除去し、均質な軟質成形体用液体材料を得た。
得られた軟質成形体用液体材料について、前記硬質成形体用液体材料と同様にして測定した表面張力は34.4mN/mであり、前記硬質成形体用液体材料と同様にして測定した粘度は25.0℃で10.1mPa・sであった。
-Preparation of liquid materials for soft moldings-
First, while stirring the pure water 195 parts by mass, as a water-swellable layered clay mineral [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4] Na - 0.66 synthetic hectorite having a composition of ( Laponite XLG, manufactured by RockWood) 8 parts by mass was added little by little and stirred to prepare a dispersion.
Next, 20 parts by mass of N, N-dimethylacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) from which the polymerization inhibitor had been removed by passing through a column of activated alumina was added to the obtained dispersion as a polymerizable monomer. Further, 0.2 parts by mass of sodium dodecyl sulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as a surfactant and mixed.
Next, while cooling in an ice bath, 0.5 parts by mass of the (A) initiator solution 1 is added, 5 parts by mass of the (B) initiator solution 2 is added, and after stirring and mixing, deaeration under reduced pressure is performed by 10. Performed for minutes. Subsequently, filtration was performed to remove impurities and the like to obtain a homogeneous liquid material for a soft molded product.
With respect to the obtained liquid material for a soft molded body, the surface tension measured in the same manner as the liquid material for a hard molded body was 34.4 mN / m, and the viscosity measured in the same manner as the liquid material for a hard molded body was 34.4 mN / m. It was 10.1 mPa · s at 25.0 ° C.

<立体造形>
前記硬質成形体用液体材料及び前記軟質成形体用液体材料を、図2に示す立体造形物の製造装置10のインクジェットヘッド(リコーインダストリー株式会社製、GEN4)に通じる2つのタンクに充填し、前記インクジェットヘッドから前記硬質成形体用液体材料及び前記軟質成形体用液体材料をそれぞれ噴射させ、膜を成膜した。なお、前記硬質成形体用液体材料と前記軟質成形体用液体材料とは異なる位置に噴射されていた。
次に、前記膜に、UV−LED(Integration社製、SubZero-LED、波長:365nm)光照射機で350mJ/cmの光量を照射して、前記硬質成形体用液体材料及び前記軟質成形体用液体材料を硬化させながら、立体造形物としての造形体及び支持体の形成を行った。
<Three-dimensional modeling>
The liquid material for a hard molded product and the liquid material for a soft molded product are filled into two tanks leading to an inkjet head (GEN4 manufactured by Ricoh Industry Co., Ltd.) of the three-dimensional molded product manufacturing apparatus 10 shown in FIG. The liquid material for a hard molded body and the liquid material for a soft molded body were respectively ejected from an inkjet head to form a film. The liquid material for the hard molded body and the liquid material for the soft molded body were sprayed at different positions.
Next, the film is irradiated with a light amount of 350 mJ / cm 2 with a UV-LED (SubZero-LED manufactured by Integration Co., Ltd., wavelength: 365 nm) light irradiator to obtain the liquid material for the hard molded body and the soft molded body. While curing the liquid material for use, a modeled body and a support as a three-dimensional modeled object were formed.

次に、得られた立体造形物について、以下のようにして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。 Next, various characteristics of the obtained three-dimensional model were evaluated as follows. The results are shown in Table 3.

<立体造形物の成型性>
図5に示すように階段状の造形体30と、これを覆う支持体31、32を、図2に示す立体造形物の製造装置を用いて立体造形した。このときの立体造形物の成型性について、下記基準に基づき、評価した。
[評価基準]
○:狙いの造形が可能であった(良好)
×:狙いの造形ができなかった(不良)
<Moldability of 3D model>
As shown in FIG. 5, the stepped shaped body 30 and the supports 31 and 32 covering the stepped shaped body 30 were three-dimensionally shaped by using the three-dimensional model manufacturing apparatus shown in FIG. The moldability of the three-dimensional model at this time was evaluated based on the following criteria.
[Evaluation criteria]
◯: Aimed modeling was possible (good)
×: The target modeling could not be performed (defective)

<造形体の「水平方向の誤差」及び「垂直方向の誤差」の測定>
得られた造形体30の「水平方向の誤差」及び「垂直方向の誤差」について、図7に示すように、造形体30における水平方向及び垂直方向の寸法をノギスによりそれぞれ10箇所測定し、この10箇所のバラツキを以下のようにして求め、下記基準で評価した。
−10箇所のバラツキ−
図7に示す造形体30における水平方向及び垂直方向の長さをノギスで10箇所測定し、得られた10箇所の測定値と、造形のための入力信号(水平方向の目標長さ又は垂直方向の目標長さ)との誤差の最大値及び最小値を求めた。得られた誤差の最大値及び最小値のうち絶対値の大きい方を選択し、選択された誤差の絶対値を前記入力信号(水平方向の目標長さ又は垂直方向の目標長さ)で除して100倍した比率(%)を求め、10箇所のバラツキとした。
[評価基準]
◎:10箇所のバラツキが2%未満である(良好)
○:10箇所のバラツキが2%以上5%未満である(普通)
×:10箇所のバラツキが5%以上である(不良)
<Measurement of "horizontal error" and "vertical error" of the model>
Regarding the "horizontal error" and "vertical error" of the obtained model 30, as shown in FIG. 7, the horizontal and vertical dimensions of the model 30 were measured at 10 points each with a caliper. The variations at 10 points were obtained as follows, and evaluated according to the following criteria.
-10 variations-
The horizontal and vertical lengths of the model 30 shown in FIG. 7 were measured at 10 points with a caliper, and the obtained measured values at 10 points and an input signal for modeling (target length in the horizontal direction or vertical direction). The maximum and minimum values of the error from the target length) were obtained. Select the larger absolute value of the maximum and minimum values of the obtained error, and divide the absolute value of the selected error by the input signal (target length in the horizontal direction or target length in the vertical direction). The ratio (%) multiplied by 100 was obtained, and the variation was set at 10 points.
[Evaluation criteria]
⊚: The variation at 10 points is less than 2% (good)
◯: The variation at 10 points is 2% or more and less than 5% (normal)
X: The variation at 10 points is 5% or more (defective)

<引っ張り剥離>
立体造形物を造形後直ちに、図6に示すように水平方向に支持体31を引っ張り剥離することにより、造形体30を得た。下記基準に基づき、引っ張り剥離を評価した。
[評価基準]
◎:支持体が一体として剥離され、それ以降処理する必要なく造形体が得られた(良好)
○:殆どの支持体が剥離でき、一部残留した支持体はブラシで簡単にこするだけで完全に剥離できた(普通)
×:支持体が剥離できない(不良)
<Pulling peeling>
Immediately after modeling the three-dimensional model, the support 31 was pulled and peeled off in the horizontal direction as shown in FIG. 6 to obtain the model 30. Tension peeling was evaluated based on the following criteria.
[Evaluation criteria]
⊚: The support was peeled off as a unit, and a modeled body was obtained without any further treatment (good).
◯: Most of the supports could be peeled off, and some of the remaining supports could be completely peeled off by simply rubbing with a brush (normal).
X: Support cannot be peeled off (defective)

<乾燥後剥離>
図6に示す一方の支持体31について前記引っ張り剥離試験を行った後、他方の支持体32を、室温(25℃)で5時間放置した後、支持体32を剥離する試験を実施し、下記基準に基づき、乾燥後剥離を評価した。
[評価基準]
◎:剥離後は造形体と乾燥収縮した支持体は完全に分離し、支持体も一体として剥離できた(良好)
○:殆どの支持体が剥離でき、一部残留した支持体はブラシで簡単にこするだけで完全に剥離できた(普通)
×:支持体が剥離できない(不良)
<Peel after drying>
After performing the tensile peeling test on one of the supports 31 shown in FIG. 6, the other support 32 was left at room temperature (25 ° C.) for 5 hours, and then the support 32 was peeled off. Detachment after drying was evaluated based on the criteria.
[Evaluation criteria]
⊚: After peeling, the modeled body and the support that had dried and shrunk were completely separated, and the support could also be peeled together (good).
◯: Most of the supports could be peeled off, and some of the remaining supports could be completely peeled off by simply rubbing with a brush (normal).
X: Support cannot be peeled off (defective)

<剥離後の造形体の表面性>
前記引っ張り剥離試験後の造形体表面(支持体との界面)33を観察し、下記基準に基づき、剥離後の造形体の表面性を評価した。
[評価基準]
○:造形体の表面に微小な支持体の残留がなく、平滑な面が得られた(良好)
×:支持体が残留し、平滑な面が得られないである(不良)
<Surface property of the model after peeling>
The surface of the modeled body (interface with the support) 33 after the tensile peeling test was observed, and the surface property of the modeled body after peeling was evaluated based on the following criteria.
[Evaluation criteria]
◯: A smooth surface was obtained with no residual minute support on the surface of the modeled body (good).
X: The support remains and a smooth surface cannot be obtained (defective).

<造形体のゴム硬度>
別途、前記軟質成形体用液体材料を型に流し込み、ガラスで蓋をして密閉状態として、紫外線照射機(ウシオ電機株式会社製、SPOT CURE SP5−250DB)14、15で350mJ/cmの光量を照射して硬化させ、直径20mm×厚み4mmの円柱状のペレット状サンプル片(ハイドロゲル、造形体)を作製した。
得られたサンプル片を、デュロメータ(テクロック社製、GS−718N)を用いて直径20mm面中心部にプローブ押し込み後、15秒間後のゴム硬度をISO7691(タイプA)に準拠した方法で測定したところ、ゴム硬度は16であった。
<Rubber hardness of modeled body>
Separately, the liquid material for the soft molded body is poured into a mold, covered with glass, and sealed, and the amount of light of 350 mJ / cm 2 with an ultraviolet irradiator (SPOT CURE SP5-250DB, manufactured by Ushio, Inc.) 14 and 15. Was irradiated and cured to prepare a columnar pellet-shaped sample piece (hydrogel, modeled body) having a diameter of 20 mm and a thickness of 4 mm.
The obtained sample piece was pressed into the center of a surface having a diameter of 20 mm using a durometer (manufactured by Teclock Co., Ltd., GS-718N), and the rubber hardness 15 seconds later was measured by a method conforming to ISO7691 (Type A). , The rubber hardness was 16.

(実施例2)
実施例1において、軟質成形体用液体材料における合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、日本シリカ株式会社製)の含有量を、4質量部に変更して分散液を作製した以外は、実施例1と同様にして軟質成形体用液体材料を作製し、実施例1と同様にして立体造形を行った。
得られた軟質成形体用液体材料について、前記実施例1の硬質成形体用液体材料と同様にして測定した粘度は25.0℃で6.8mPa・s、表面張力は実施例1と同じ34.4mN/mであった。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Example 2)
In Example 1, the same as in Example 1 except that the content of synthetic hectorite (Raponite XLG, manufactured by Nippon Silica Co., Ltd.) in the liquid material for a soft molded body was changed to 4 parts by mass to prepare a dispersion. A liquid material for a soft molded body was produced, and three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1.
Regarding the obtained liquid material for soft molded products, the viscosity measured in the same manner as the liquid material for hard molded products of Example 1 was 6.8 mPa · s at 25.0 ° C., and the surface tension was the same as in Example 134. It was .4 mN / m.
Next, various characteristics of the obtained three-dimensional model were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

(実施例3)
実施例1において、軟質成形体用液体材料における合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、日本シリカ株式会社製)の含有量を、12質量部に変更して分散液を作製した以外は、実施例1と同様にして軟質成形体用液体材料を作製し、実施例1と同様にして立体造形を行った。
得られた軟質成形体用液体材料について、前記実施例1の硬質成形体用液体材料と同様にして測定した粘度は25.0℃で17.6mPa・s、表面張力は実施例1と同じ34.4mN/mであった。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Example 3)
In Example 1, the same as in Example 1 except that the content of synthetic hectorite (Raponite XLG, manufactured by Nippon Silica Co., Ltd.) in the liquid material for a soft molded body was changed to 12 parts by mass to prepare a dispersion. A liquid material for a soft molded body was produced, and three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1.
Regarding the obtained liquid material for soft molded products, the viscosity measured in the same manner as the liquid material for hard molded products of Example 1 was 17.6 mPa · s at 25.0 ° C., and the surface tension was the same as in Example 134. It was .4 mN / m.
Next, various characteristics of the obtained three-dimensional model were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

(実施例4)
実施例1において、軟質成形体用液体材料における重合性モノマーをN−イソプロピルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして軟質成形体用液体材料を作製し、実施例1と同様にして立体造形を行った。
得られた軟質成形体用液体材料について、前記実施例1の硬質成形体用液体材料と同様にして測定した粘度は25.0℃で10.3mPa・s、表面張力は実施例1と同じ34.4mN/mであった。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Example 4)
A liquid material for a soft molded product was prepared in the same manner as in Example 1 except that the polymerizable monomer in the liquid material for a soft molded product was changed to N-isopropylacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in Example 1. Then, three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1.
Regarding the obtained liquid material for soft molded products, the viscosity measured in the same manner as the liquid material for hard molded products of Example 1 was 10.3 mPa · s at 25.0 ° C., and the surface tension was the same as in Example 134. It was .4 mN / m.
Next, various characteristics of the obtained three-dimensional model were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

(実施例5)
実施例1と同じ軟質成形体用液体材料及び硬質成形体用液体材料を用い、実施例1と同様にして立体造形を行った。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
なお、実施例5の乾燥後剥離については、50℃で2時間加熱乾燥して剥離させたところ、10分間程度で支持体は完全に剥離され、良好であった。
(Example 5)
Using the same liquid material for soft molded products and liquid material for hard molded products as in Example 1, three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1.
Next, various characteristics of the obtained three-dimensional model were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
Regarding the peeling after drying in Example 5, when the product was peeled by heating and drying at 50 ° C. for 2 hours, the support was completely peeled off in about 10 minutes, which was good.

(比較例1)
実施例1において、軟質成形体用液体材料における合成ヘクトライトを添加せず、合成ヘクトライトの代わりに等量のN,N’−メチレンビスアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)を添加した以外は、実施例1と同様にして、軟質成形体用液体材料を作製し、実施例1と同様にして立体造形を行った。なお、比較例1では、ハイドロゲル前駆体は得られず、ハイドロゲルも得られなかった。
得られた軟質成形体用液体材料について、前記実施例1の硬質成形体用液体材料と同様にして測定した粘度は25.0℃で8.0mPa・s、表面張力は実施例1と同じ34.4mN/mであった。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
なお、比較例1では、造形体の一部が、支持体の重さに耐えられずに、立体造形途中で潰れていることがわかり、目的の造形体を得ることができなかった。
(Comparative Example 1)
In Example 1, except that synthetic hectorite in the liquid material for soft molded bodies was not added, and an equal amount of N, N'-methylenebisacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added instead of synthetic hectorite. Made a liquid material for a soft molded body in the same manner as in Example 1, and three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1. In Comparative Example 1, no hydrogel precursor was obtained, and no hydrogel was obtained.
Regarding the obtained liquid material for a soft molded product, the viscosity measured in the same manner as the liquid material for a hard molded product of Example 1 was 8.0 mPa · s at 25.0 ° C., and the surface tension was the same as that of Example 1.34 It was .4 mN / m.
Next, various characteristics of the obtained three-dimensional model were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
In Comparative Example 1, it was found that a part of the modeled body could not bear the weight of the support and was crushed in the middle of the three-dimensional modeling, and the desired modeled body could not be obtained.

(比較例2)
実施例1において、立体造形の際に、UV−LED光照射機に換えて、紫外線照射機(ウシオ電機株式会社製、SPOT CURE SP5−250DB)を用い、350mJ/cmの光量を照射した以外は、実施例1と同様にして、立体造形を行った。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Comparative Example 2)
In Example 1, a light amount of 350 mJ / cm 2 was irradiated by using an ultraviolet irradiator (SPOT CURE SP5-250DB, manufactured by Ushio, Inc.) instead of the UV-LED light irradiator at the time of three-dimensional modeling. Performed three-dimensional modeling in the same manner as in Example 1.
Next, various characteristics of the obtained three-dimensional model were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

(実施例6)
実施例1において、立体造形の際に、図3に示す立体造形物の製造装置を用いた以外は、実施例1と同様にして立体造形を行った。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Example 6)
In Example 1, three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1 except that the three-dimensional model manufacturing apparatus shown in FIG. 3 was used for the three-dimensional modeling.
Next, various characteristics of the obtained three-dimensional model were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

(実施例7)
実施例1において、立体造形成の際に、図4に示す立体造形物の製造装置を用いた以外は、実施例1と同様にして、立体造形を行った。
具体的には、前記硬質成形体用液体材料及び前記軟質成形体用液体材料を、図4に示す立体造形物の製造装置10のインクジェットヘッド(リコーインダストリー株式会社製、GEN4)に通じる2つのタンクに充填し、前記インクジェットヘッドから前記硬質成形体用液体材料及び前記軟質成形体用液体材料をそれぞれ噴射させ、膜を成膜した。なお、前記硬質成形体用液体材料と前記軟質成形体用液体材料とは異なる位置に噴射されていた。
次に、前記膜に、UV−LED(Integration社製、SubZero-LED、波長:365nm)光照射機で350mJ/cmの光量を照射して、前記膜を硬化させた後、硬化膜に対してローラー20、21で平滑化処理を行い、立体造形物としての造形体及び支持体の形成を行った。
前記ローラーとしては、表面をアルマイト処理した直径25mmのアルミニウム合金からなる金属ローラーを用いた。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Example 7)
In Example 1, three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1 except that the three-dimensional model manufacturing apparatus shown in FIG. 4 was used for forming the three-dimensional model.
Specifically, two tanks that connect the liquid material for a hard molded product and the liquid material for a soft molded product to the inkjet head (GEN4 manufactured by Ricoh Industry Co., Ltd.) of the three-dimensional molded product manufacturing apparatus 10 shown in FIG. And the liquid material for a hard molded body and the liquid material for a soft molded body were respectively ejected from the inkjet head to form a film. The liquid material for the hard molded body and the liquid material for the soft molded body were sprayed at different positions.
Next, the film is irradiated with a light amount of 350 mJ / cm 2 with a UV-LED (SubZero-LED manufactured by Integration Co., Ltd., wavelength: 365 nm) light irradiator to cure the film, and then the cured film is subjected to. The rollers 20 and 21 were used to perform smoothing treatment to form a modeled body and a support as a three-dimensional modeled object.
As the roller, a metal roller made of an aluminum alloy having a diameter of 25 mm whose surface was anodized was used.
Next, various characteristics of the obtained three-dimensional model were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

次に、軟質成形体用液体材料及び硬質成形体用液体材料の詳細について、表1及び表2にまとめて示す。 Next, the details of the liquid material for soft molded products and the liquid material for hard molded products are summarized in Tables 1 and 2.

Figure 2020152118
Figure 2020152118

Figure 2020152118
Figure 2020152118

表1及び表2に示す軟質成形体用液体材料及び硬質成形体用液体材料の詳細については、以下のとおりである。
*層状鉱物XLG:[Mg5.34Li0.66Si20(OH)]Na 0.66の組成を有する合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)
*重合性モノマーDMA:N,N−ジメチルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)
*重合性モノマーIPAM:N−イソプロピルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)
*硬化性材料UK6038:ウレタンアクリレート(三菱レイヨン株式会社製、商品名:ダイヤビームUK6038)
*硬化性材料MANDA:ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート(日本化薬株式会社製、商品名:KAYARAD MANDA)
*光重合開始剤(BASF社製、イルガキュア184)
*青色顔料:東洋インキ株式会社製、商品名:Lionol Blue 7400G
Details of the liquid material for soft molded products and the liquid material for hard molded products shown in Tables 1 and 2 are as follows.
* Layered mineral XLG: [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4 ] Synthetic hectorite having a composition of Na 0.66 (Laponite XLG, manufactured by RockWood)
* Polymerizable monomer DMA: N, N-dimethylacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
* Polymerizable monomer IPAM: N-isopropylacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
* Curable material UK6038: Urethane acrylate (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., trade name: Diamond Beam UK6038)
* Curable material MANDA: Neopentyl glycol hydroxypivalic acid ester di (meth) acrylate (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: KAYARAD MANDA)
* Photopolymerization initiator (BASF, Irgacure 184)
* Blue pigment: manufactured by Toyo Ink Co., Ltd., product name: Lionol Blue 7400G

Figure 2020152118
表3の結果から、実施例1から7は、比較例1と比べて造形体の成型性に優れ、比較例1及び2と比べて造形体の「水平方向の誤差」及び「垂直方向の誤差」のバラツキが小さいことがわかった。
Figure 2020152118
From the results in Table 3, Examples 1 to 7 are superior in moldability of the modeled body as compared with Comparative Example 1, and "horizontal error" and "vertical error" of the modeled body as compared with Comparative Examples 1 and 2. It turned out that the variation was small.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の工程と、
前記第一の工程で形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第二の工程と、を複数回繰り返すことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
<2> 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の工程と、
硬化性材料を少なくとも含む第二の液体を前記第一の液体とは異なる位置に付与して成膜する第三の工程と、
前記第一の工程及び前記第三の工程でそれぞれ形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第四の工程と、
を複数回繰り返すことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
<3> 前記ハイドロゲル前駆体が、水に分散可能な鉱物及び重合性モノマーを含有する前記<1>から<2>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<4> 前記水に分散可能な鉱物が、水に単一層の状態で分散した層状鉱物である前記<3>に記載の立体造形物の製造方法である。
<5> 前記第二の工程で硬化された膜を平滑化処理する第五の工程を更に含む前記<1>、及び<3>から<4>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<6> 前記第四の工程で硬化された膜を平滑化処理する第六の工程を更に含む前記<2>から<4>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<7> 前記層状鉱物が、合成ヘクトライトである前記<4>から<6>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<8> 前記重合性モノマーが、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、及びN−アクリロイルモルホリンから選択される少なくとも1種である前記<3>から<7>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<9> 前記ハイドロゲル前駆体から形成したハイドロゲルからなる部分と、硬化性材料から形成したポリマーからなる部分とを剥離する第七の工程を更に含む前記<2>から<4>、及び<6>から<8>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<10> 前記ハイドロゲルからなる部分のゴム硬度が、6以上60以下である前記<9>に記載の立体造形物の製造方法である。
<11> 前記ハイドロゲルからなる部分と、前記ポリマーからなる部分とが乾燥収縮により剥離する前記<9>から<10>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<12> 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の手段と、
前記第一の部材で形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第二の手段と、を有することを特徴とする立体造形物の製造装置である。
<13> 前記第二の手段で硬化された膜を平滑化処理する第五の手段を更に有する前記<12>に記載の立体造形物の製造装置である。
<14> 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の手段と、
硬化性材料を少なくとも含む第二の液体を前記第一の液体とは異なる位置に付与して成膜する第三の手段と、
前記第一の部材及び前記第三の部材でそれぞれ形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第四の手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置である。
<15> 前記第四の手段で硬化された膜を平滑化処理する第六の手段を更に含む前記<14>に記載の立体造形物の製造装置である。
<16> 前記ハイドロゲル前駆体が、水に分散可能な鉱物及び重合性モノマーを含有する前記<12>から<15>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<17> 前記水に分散可能な鉱物が、水に単一層の状態で分散した層状鉱物である前記<16>に記載の立体造形物の製造装置である。
<18> 前記層状鉱物が、合成ヘクトライトである前記<17>に記載の立体造形物の製造装置である。
<19> 前記重合性モノマーが、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、及びN−アクリロイルモルホリンから選択される少なくとも1種である前記<16>から<18>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<20> 前記ハイドロゲル前駆体から形成したハイドロゲルからなる部分と、硬化性材料から形成したポリマーからなる部分とを剥離する第七の手段を更に含む前記<14>から<19>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
Examples of aspects of the present invention are as follows.
<1> The first step of applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor to form a film, and
This is a method for manufacturing a three-dimensional model, which comprises repeating the second step of curing the film formed in the first step with an ultraviolet light emitting diode a plurality of times.
<2> The first step of applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor to form a film, and
A third step of applying a second liquid containing at least a curable material to a position different from that of the first liquid to form a film.
A fourth step of curing the films formed in the first step and the third step with an ultraviolet light emitting diode, and
This is a method for manufacturing a three-dimensional model, which is characterized by repeating the above steps a plurality of times.
<3> The method for producing a three-dimensional model according to any one of <1> to <2>, wherein the hydrogel precursor contains a mineral dispersible in water and a polymerizable monomer.
<4> The method for producing a three-dimensional model according to <3>, wherein the mineral dispersible in water is a layered mineral dispersed in water in a single layer state.
<5> The method for producing a three-dimensional model according to any one of <1> and <3> to <4>, further comprising a fifth step of smoothing the film cured in the second step. Is.
<6> The method for producing a three-dimensional model according to any one of <2> to <4>, further comprising a sixth step of smoothing the film cured in the fourth step.
<7> The method for producing a three-dimensional model according to any one of <4> to <6>, wherein the layered mineral is synthetic hectorite.
<8> The above-mentioned <3> to <7>, wherein the polymerizable monomer is at least one selected from acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, and N-acryloyl morpholine. This is a method for manufacturing a three-dimensional model.
<9> The above <2> to <4> and <9> further comprising a seventh step of peeling the portion made of the hydrogel formed from the hydrogel precursor and the portion made of the polymer formed from the curable material. It is the method for manufacturing a three-dimensional model according to any one of 6> to <8>.
<10> The method for producing a three-dimensional model according to <9>, wherein the rubber hardness of the portion made of the hydrogel is 6 or more and 60 or less.
<11> The method for producing a three-dimensional model according to any one of <9> to <10>, wherein the portion made of the hydrogel and the portion made of the polymer are peeled off by drying shrinkage.
<12> A first means for applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor to form a film, and
It is a three-dimensional model manufacturing apparatus characterized by having a second means for curing a film formed of the first member with an ultraviolet light emitting diode.
<13> The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to <12>, further comprising a fifth means for smoothing the film cured by the second means.
<14> A first means for applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor to form a film, and
A third means of applying a second liquid containing at least a curable material to a position different from that of the first liquid to form a film.
A fourth means of curing the film formed by the first member and the third member by an ultraviolet light emitting diode, and
It is a three-dimensional model manufacturing apparatus characterized by having.
<15> The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to <14>, further including a sixth means for smoothing a film cured by the fourth means.
<16> The apparatus for producing a three-dimensional model according to any one of <12> to <15>, wherein the hydrogel precursor contains a mineral and a polymerizable monomer that can be dispersed in water.
<17> The apparatus for producing a three-dimensional model according to <16>, wherein the mineral dispersible in water is a layered mineral dispersed in water in a single layer state.
<18> The apparatus for producing a three-dimensional model according to <17>, wherein the layered mineral is synthetic hectorite.
<19> The above-mentioned <16> to <18>, wherein the polymerizable monomer is at least one selected from acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, and N-acryloyl morpholine. It is a manufacturing device for three-dimensional shaped objects.
<20> Any of the above <14> to <19> further comprising a seventh means for peeling the portion made of the hydrogel formed from the hydrogel precursor and the portion made of the polymer formed from the curable material. It is an apparatus for manufacturing a three-dimensional model described in 1.

前記<1>から<11>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法、及び前記<12>から<20>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、前記立体造形物の製造方法、及び前記立体造形物の製造装置は、臓器モデル等に代表される複雑かつ精細な立体造形物を簡便に効率よく製造可能な立体造形物の製造方法、及び立体造形物の製造装置を提供することを目的とする。 The method for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <1> to <11> and the apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to any one of <12> to <20> have the above-mentioned problems in the prior art. The task is to solve the problem and achieve the following objectives. That is, the method for manufacturing the three-dimensional model and the apparatus for manufacturing the three-dimensional model are a method for manufacturing a three-dimensional model that can easily and efficiently produce a complicated and detailed three-dimensional model represented by an organ model or the like. An object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a three-dimensional object.

特表2009−519143号公報Special Table 2009-591143 特許第4366538号公報Japanese Patent No. 4366538 特許第4908679号公報Japanese Patent No. 4908679

10 立体造形物の製造装置
11 造形体用液体材料噴射ヘッドユニット
12、13 支持体用液体材料噴射ヘッドユニット
14、15 UV−LED光照射機
16 造形体支持基板
17 ステージ
18 支持体
19 造形体
20、21 平滑化部材
30 造形体
31、32 支持体
33 造形体表面(支持体との界面)

10 Three-dimensional model manufacturing equipment 11 Liquid material injection head unit for model body 12, 13 Liquid material injection head unit for support 14, 15 UV-LED light irradiator 16 Model body support substrate 17 Stage 18 Support body 19 Model body 20 , 21 Smoothing member 30 Modeled body 31, 32 Support 33 Modeled body surface (interface with support)

Claims (14)

水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の工程と、
前記第一の工程で形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第二の工程と、を複数回繰り返すことを特徴とする立体造形物の製造方法。
The first step of applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor to form a film, and
A method for producing a three-dimensional model, which comprises repeating a second step of curing a film formed in the first step with an ultraviolet light emitting diode a plurality of times.
水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の工程と、
硬化性材料を少なくとも含む第二の液体を前記第一の液体とは異なる位置に付与して成膜する第三の工程と、
前記第一の工程及び前記第三の工程でそれぞれ形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第四の工程と、
を複数回繰り返すことを特徴とする立体造形物の製造方法。
The first step of applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor to form a film, and
A third step of applying a second liquid containing at least a curable material to a position different from that of the first liquid to form a film.
A fourth step of curing the films formed in the first step and the third step with an ultraviolet light emitting diode, and
A method for manufacturing a three-dimensional model, which comprises repeating the above steps a plurality of times.
前記ハイドロゲル前駆体が、水に分散可能な鉱物及び重合性モノマーを含有する請求項1から2のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional model according to any one of claims 1 to 2, wherein the hydrogel precursor contains a mineral dispersible in water and a polymerizable monomer. 前記水に分散可能な鉱物が、水に単一層の状態で分散した層状鉱物である請求項3に記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional model according to claim 3, wherein the mineral dispersible in water is a layered mineral dispersed in water in a single layer state. 前記第二の工程で硬化された膜を平滑化処理する第五の工程を更に含む請求項1、及び3から4のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional model according to any one of claims 1 and 3 to 4, further comprising a fifth step of smoothing the film cured in the second step. 前記第四の工程で硬化された膜を平滑化処理する第六の工程を更に含む請求項2から4のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional model according to any one of claims 2 to 4, further comprising a sixth step of smoothing the film cured in the fourth step. 前記ハイドロゲル前駆体から形成したハイドロゲルからなる部分と、硬化性材料から形成したポリマーからなる部分とを剥離する第七の工程を更に含む請求項2から4、及び6のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。 The invention according to any one of claims 2 to 4, and 6, further comprising a seventh step of peeling a portion made of a hydrogel formed from the hydrogel precursor and a portion made of a polymer formed from a curable material. A method for manufacturing a three-dimensional model. 前記ハイドロゲルからなる部分のゴム硬度が、6以上60以下である請求項7に記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional model according to claim 7, wherein the rubber hardness of the portion made of the hydrogel is 6 or more and 60 or less. 前記ハイドロゲルからなる部分と、前記ポリマーからなる部分とが乾燥収縮により剥離する請求項7から8のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional model according to any one of claims 7 to 8, wherein the portion made of the hydrogel and the portion made of the polymer are peeled off by drying shrinkage. 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の手段と、
前記第一の部材で形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第二の手段と、を有することを特徴とする立体造形物の製造装置。
A first means of applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor to form a film, and
An apparatus for manufacturing a three-dimensional model, which comprises a second means for curing a film formed of the first member with an ultraviolet light emitting diode.
前記第二の手段で硬化された膜を平滑化処理する第五の手段を更に有する請求項10に記載の立体造形物の製造装置。 The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to claim 10, further comprising a fifth means for smoothing the film cured by the second means. 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の手段と、
硬化性材料を少なくとも含む第二の液体を前記第一の液体とは異なる位置に付与して成膜する第三の手段と、
前記第一の部材及び前記第三の部材でそれぞれ形成された膜を紫外線発光ダイオードにより硬化させる第四の手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置。
A first means of applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor to form a film, and
A third means of applying a second liquid containing at least a curable material to a position different from that of the first liquid to form a film.
A fourth means of curing the film formed by the first member and the third member by an ultraviolet light emitting diode, and
A device for manufacturing a three-dimensional object, which is characterized by having.
前記第四の手段で硬化された膜を平滑化処理する第六の手段を更に含む請求項12に記載の立体造形物の製造装置。 The apparatus for manufacturing a three-dimensional model according to claim 12, further comprising a sixth means for smoothing a film cured by the fourth means. 前記ハイドロゲル前駆体から形成したハイドロゲルからなる部分と、硬化性材料から形成したポリマーからなる部分とを剥離する第七の手段を更に含む請求項12から13のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。

The three-dimensional model according to any one of claims 12 to 13, further comprising a seventh means for peeling a portion made of a hydrogel formed from the hydrogel precursor and a portion made of a polymer formed from a curable material. Manufacturing equipment.

JP2020109595A 2015-07-22 2020-06-25 Hydrogel three-dimensional model manufacturing equipment Active JP6939954B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020109595A JP6939954B2 (en) 2015-07-22 2020-06-25 Hydrogel three-dimensional model manufacturing equipment

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015145151A JP6724304B2 (en) 2015-07-22 2015-07-22 Method for manufacturing three-dimensional object
JP2020109595A JP6939954B2 (en) 2015-07-22 2020-06-25 Hydrogel three-dimensional model manufacturing equipment

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015145151A Division JP6724304B2 (en) 2015-07-06 2015-07-22 Method for manufacturing three-dimensional object

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020152118A true JP2020152118A (en) 2020-09-24
JP6939954B2 JP6939954B2 (en) 2021-09-22

Family

ID=72557380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020109595A Active JP6939954B2 (en) 2015-07-22 2020-06-25 Hydrogel three-dimensional model manufacturing equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6939954B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008126459A (en) * 2006-11-20 2008-06-05 Kanagawa Acad Of Sci & Technol Manufacturing method for gel and device therefor
JP2015003973A (en) * 2013-06-20 2015-01-08 Dic株式会社 Moisture adsorbing and desorbing laminate and method for producing the same
JP2015078255A (en) * 2013-10-15 2015-04-23 コニカミノルタ株式会社 Inkjet ink composition for three-dimensional shaping and method for producing three-dimensionally shaped article

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008126459A (en) * 2006-11-20 2008-06-05 Kanagawa Acad Of Sci & Technol Manufacturing method for gel and device therefor
JP2015003973A (en) * 2013-06-20 2015-01-08 Dic株式会社 Moisture adsorbing and desorbing laminate and method for producing the same
JP2015078255A (en) * 2013-10-15 2015-04-23 コニカミノルタ株式会社 Inkjet ink composition for three-dimensional shaping and method for producing three-dimensionally shaped article

Also Published As

Publication number Publication date
JP6939954B2 (en) 2021-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3096936B1 (en) Method for forming a three-dimensional object
JP6256044B2 (en) Manufacturing method of 3D objects
US10557018B2 (en) Three-dimensional object forming liquid, three-dimensional object forming liquid set, three-dimensional object producing method, and three-dimensional object
JP6658773B2 (en) Three-dimensional object, method for manufacturing three-dimensional object, apparatus for manufacturing three-dimensional object, material set for three-dimensional object, and hydrogel precursor liquid
JP7031110B2 (en) Liquid set for 3D modeling
JP6520266B2 (en) Hydrogel precursor liquid and liquid set for stereolithography, and method for producing hydrogel shaped body and stereolith using the same
US10854113B2 (en) Solid freeform fabrication object, internal organ model, and method of manufacturing the same
JP2016078437A (en) Liquid for stereoscopic molding, liquid set for stereoscopic molding, method for producing stereoscopic molding and stereoscopic molding
JP2005081563A (en) Support material for three-dimensional laminated shaped article, intermediate thereof and method and apparatus for manufacturing three-dimensional laminated shaped article
JP2004291625A (en) Three-dimensional laminate fabrication apparatus
JP6724303B2 (en) Method for manufacturing three-dimensional object
JP6724304B2 (en) Method for manufacturing three-dimensional object
JP6451822B2 (en) Modeling apparatus and model body
JP6939954B2 (en) Hydrogel three-dimensional model manufacturing equipment
JP6848211B2 (en) Manufacturing method and manufacturing equipment for three-dimensional objects
JP7013959B2 (en) Manufacturing method of 3D model, 3D model, liquid set, and 3D model
EP3698945B1 (en) Solid freeform fabrication object, method of manufacturing solid freeform fabrication object, liquid set for solid freeform fabrication, and device for manufacturing solid freeform fabrication object
US20200131291A1 (en) Three-dimensional modeling composition set and three-dimensional modeling method
JP7441413B2 (en) Three-dimensional object, method for manufacturing three-dimensional object, liquid set for three-dimensional object, manufacturing device for three-dimensional object
JP7466840B2 (en) Hydrogel composition for three-dimensional modeling, method for modeling three-dimensional object using hydrogel, and composition set for three-dimensional modeling using hydrogel
JP6733305B2 (en) Method for producing three-dimensional object, apparatus for modeling gel structure, and liquid set for modeling gel structure used therein
JP2022086720A (en) Three-dimensional object producing method, three-dimensional object producing program, and three-dimensional object producing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200625

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200625

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210518

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210525

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210726

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: 20210803

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210816

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6939954

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151