JP2021050373A - Powder for manufacturing three-dimensional molded article, composition for manufacturing three-dimensional molded article and method for manufacturing three-dimensional molded article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、三次元造形物製造用粉末、三次元造形物製造用組成物および三次元造形物の製造方法に関する。 The present invention relates to a powder for producing a three-dimensional model, a composition for producing a three-dimensional model, and a method for producing a three-dimensional model.
一般に、非晶質軟磁性合金粉末は、耐腐蝕性、耐摩耗性、強度、透磁率等に優れており、例えば、電気・電子機器が備える磁性体、より具体的には、トランス、インダクター、モーター、ジェネレーター、リレー等の成形体に適用されている。 In general, amorphous soft magnetic alloy powder is excellent in corrosion resistance, abrasion resistance, strength, magnetic permeability, etc., for example, a magnetic material provided in an electric / electronic device, more specifically, a transformer, an inductor, etc. It is applied to molded bodies such as motors, generators, and relays.
当該非晶質軟磁性合金粉末は、一般に合金溶湯を急冷する工程を経て製造することにより、非晶質状態とされる。 The amorphous soft magnetic alloy powder is generally made into an amorphous state by being produced through a step of quenching the molten alloy.
非晶質軟磁性合金を含む材料で構成された前記のような成形体は、一般に、金型を用いて加熱加圧する方法により製造されている(例えば、特許文献1参照)。 A molded product as described above, which is made of a material containing an amorphous soft magnetic alloy, is generally manufactured by a method of heating and pressurizing using a mold (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、金型を用いて加熱加圧する方法では、原料として用いた非晶質軟磁性合金が結晶化しやすく、製造される成形体において十分な特性が得られないことがあった。また、金型を用いて加熱加圧する方法では、小型の成形体を製造するのが困難であり、小型化の要求、より具体的には、例えば、通信機器の小型化、モバイル化に対応する前記成形体のさらなる小型化への要求に応えるのが困難であった。 However, in the method of heating and pressurizing using a mold, the amorphous soft magnetic alloy used as a raw material is easily crystallized, and sufficient characteristics may not be obtained in the manufactured molded product. Further, it is difficult to manufacture a small molded body by the method of heating and pressurizing using a mold, and it meets the demand for miniaturization, more specifically, for example, miniaturization and mobileization of communication equipment. It has been difficult to meet the demand for further miniaturization of the molded product.
一方、近年、三次元物体のモデルデータを多数の二次元断面層データに分割した後、各二次元断面層データに対応する断面部材を順次造形しつつ、断面部材を順次積層することによって三次元造形物を形成する積層法である三次元造形法が注目されている。このような三次元造形法では、従来の金型では製造が困難であった微小な成形体、微細な形状を有する成形体であっても好適に製造することができるという利点がある。 On the other hand, in recent years, after dividing the model data of a three-dimensional object into a large number of two-dimensional cross-section layer data, the cross-section members corresponding to each two-dimensional cross-section layer data are sequentially modeled, and the cross-section members are sequentially laminated to form three-dimensional. The three-dimensional modeling method, which is a laminating method for forming a modeled object, is attracting attention. Such a three-dimensional molding method has an advantage that even a minute molded body or a molded body having a fine shape, which was difficult to manufacture with a conventional mold, can be suitably manufactured.
このような三次元造形物の製造に、複数個の粒子の集合体である粉末と溶媒とを含む組成物を使用し、レーザー光で粒子を接合する場合がある。しかしながら、このような三次元造形法に、非晶質軟磁性合金粉末を含む組成物を用いた場合、非晶質軟磁性合金の結晶化を十分に抑制することはできなかった。 In the production of such a three-dimensional model, a composition containing a powder which is an aggregate of a plurality of particles and a solvent may be used, and the particles may be bonded by laser light. However, when a composition containing an amorphous soft magnetic alloy powder is used in such a three-dimensional modeling method, the crystallization of the amorphous soft magnetic alloy could not be sufficiently suppressed.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することができる。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can be realized as the following application examples.
本発明の適用例に係る三次元造形物製造用粉末は、複数の粒子にレーザー光を照射して接合することにより層を形成し、前記層を積層して三次元造形物を製造するために用いられる三次元造形物製造用粉末であって、
前記粒子は、非晶質軟磁性合金を含む材料で構成された母粒子と、前記母粒子の表面の少なくとも一部を被覆する被膜とを有するものであり、
前記被膜は、前記非晶質軟磁性合金の融点よりも低い融点を有する低融点ガラスと、前記非晶質軟磁性合金よりも前記レーザー光の吸収率の高いレーザー光吸収剤とを含むものである。
The powder for producing a three-dimensional model according to an application example of the present invention forms a layer by irradiating a plurality of particles with laser light and joining them, and stacks the layers to produce a three-dimensional model. It is a powder for manufacturing three-dimensional shaped objects used.
The particles have a mother particle made of a material containing an amorphous soft magnetic alloy and a coating film that covers at least a part of the surface of the mother particle.
The coating film contains a low melting point glass having a melting point lower than the melting point of the amorphous soft magnetic alloy, and a laser light absorber having a higher absorption rate of the laser light than the amorphous soft magnetic alloy.
以下、添付する図面を参照しつつ、好適な実施形態について詳細な説明をする。
[1]三次元造形物製造用粉末
まず、本発明の三次元造形物製造用粉末について説明する。
Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[1] Powder for Manufacturing a Three-Dimensional Model First, the powder for manufacturing a three-dimensional model of the present invention will be described.
図1は、三次元造形物製造用粉末の好適な実施形態を模式的に示す断面図、図2は、図1に示す三次元造形物製造用粉末にレーザー光を照射して、三次元造形物製造用粉末を構成する粒子を接合した状態を模式的に示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a preferred embodiment of a powder for producing a three-dimensional model, and FIG. 2 is a three-dimensional model obtained by irradiating the powder for producing a three-dimensional model shown in FIG. 1 with laser light. It is sectional drawing which shows typically the state which the particles which make up the powder for manufacturing thing are joined.
三次元造形物製造用粉末2’は、複数個の粒子21’を含んでおり、複数の層1を積層することにより三次元造形物10を製造するのに用いられるものである。三次元造形物製造用粉末2’は、三次元造形物10の製造において、レーザー光Lの照射により接合されるものである。言い換えると、三次元造形物製造用粉末2’は、複数の粒子21’にレーザー光Lを照射して接合することにより層1を形成し、前記層1を積層して三次元造形物10を製造するために用いられるものである。粒子21’は、非晶質軟磁性合金を含む材料で構成された母粒子211’と、母粒子211’の表面の少なくとも一部を被覆する被膜212’とを有する。被膜212’は、母粒子211’の構成材料である非晶質軟磁性合金の融点よりも低い融点を有する低融点ガラス2121と、前記非晶質軟磁性合金よりも前記レーザー光Lの吸収率の高いレーザー光吸収剤2122とを含むものである。
The powder 2'for producing a three-dimensional modeled object contains a plurality of particles 21', and is used for producing the three-dimensional modeled object 10 by laminating a plurality of
これにより、複数の層1を積層することにより三次元造形物10を製造する三次元造形法の利益、例えば、従来の金型を用いた方法では、製造が困難である、小型の部材、微細な構造、複雑な構造を有する部材を好適に製造することができる等の利益を享受しつつ、結晶化が好適に防止された非晶質軟磁性合金で構成された三次元造形物10の製造に好適に用いることができる三次元造形物製造用粉末2’を提供することができる。
As a result, the benefits of the three-dimensional modeling method for manufacturing the three-dimensional model 10 by laminating a plurality of
このような優れた効果が得られるのは、以下のような理由によると考えられる。すなわち、非晶質軟磁性合金を含む材料で構成された母粒子211’の表面が、低融点ガラス2121およびレーザー光吸収剤2122を含む被膜212’で被覆されていることにより、レーザー光Lが照射された際に、レーザー光Lのエネルギーは、レーザー光吸収剤2122を含む被膜212’で選択的に吸収される。被膜212’に吸収されたレーザー光Lは、熱エネルギーに変換され、被膜212’を加熱する。ここで、被膜212’は、母粒子211’を構成する非晶質軟磁性合金の融点よりも低い融点を有する低融点ガラス2121を含んでいる。したがって、図2に示すように、母粒子211’を構成する非晶質軟磁性合金の軟化・溶融が進行しない状態で、被膜212’が軟化・溶融する。言い換えると、母粒子211’の軟化・溶融を防止しつつ、被膜212’を選択的に軟化・溶融させることができる。そして、非晶質軟磁性合金は、このような温度での加熱を経ても、一般に、結晶化は進行しない。したがって、三次元造形法による三次元造形物10の製造に際して、粒子21’を接合する際に、非晶質軟磁性合金の結晶化を防止しつつ、粒子21’同士を好適に接合でき、結果として、三次元造形物10を好適に製造することができるものと考えられる。
It is considered that such an excellent effect can be obtained for the following reasons. That is, the surface of the mother particles 211'composed of the material containing the amorphous soft magnetic alloy is coated with the low
[1−1]母粒子
母粒子211’は、非晶質軟磁性合金を含む材料で構成されている。
[1-1] Mother particle Mother particle 211'is composed of a material containing an amorphous soft magnetic alloy.
母粒子211’を構成する非晶質軟磁性合金は、非晶質で軟磁性を示すものであれば、その組成は特に限定されないが、例えば、Fe−B系、Fe−Si−B系、Fe−Si−B−C系、Fe−Si−B−P系、Fe−Si−B−C−P系、Fe−P−B系等のFe基非晶質合金、Fe−Ni基非晶質合金、Co基非晶質合金等が挙げられる。 The composition of the amorphous soft magnetic alloy constituting the mother particle 211'is not particularly limited as long as it is amorphous and exhibits soft magnetism. For example, Fe-B type, Fe-Si-B type, and the like. Fe-based amorphous alloys such as Fe-Si-B-C system, Fe-Si-BP system, Fe-Si-B-C-P system, Fe-P-B system, Fe-Ni group amorphous Examples thereof include quality alloys and Co-based amorphous alloys.
特に、母粒子211’を構成する非晶質軟磁性合金は、Fe、Si、Cr、B、CおよびNiからなる群から選択される少なくとも1種を含む合金であるのが好ましい。 In particular, the amorphous soft magnetic alloy constituting the mother particles 211'preferably an alloy containing at least one selected from the group consisting of Fe, Si, Cr, B, C and Ni.
これにより、一般に、非晶質軟磁性合金に求められる特性、例えば、耐腐蝕性、耐摩耗性、強度、透磁率等をより優れたものとすることができ、例えば、電気・電子機器が備える磁性体、より具体的には、トランス、インダクター、モーター、ジェネレーター、リレー等の製造により好適に適用することができる。また、このような非晶質軟磁性合金は、一般に、後に詳述するような低融点ガラス2121が軟化・溶融する温度での加熱を経た場合であっても、結晶化が特に生じにくい材料である。また、このような非晶質軟磁性合金は、一般に、後に詳述するようなレーザー光吸収剤2122が吸収する波長成分を含むレーザー光Lの吸収率が特に低いものである。したがって、レーザー光Lを照射した場合における母粒子211’の温度が不本意に上昇することをより効果的に防止することができる。以上のようなことから、母粒子211’が上記のような非晶質軟磁性合金で構成されている場合に、本発明による効果がより顕著に発揮される。
As a result, the properties generally required for amorphous soft magnetic alloys, such as corrosion resistance, abrasion resistance, strength, and magnetic permeability, can be made more excellent, and for example, electrical and electronic devices are provided. More preferably, it can be more preferably applied to the manufacture of magnetic materials, more specifically transformers, inductors, motors, generators, relays and the like. Further, such an amorphous soft magnetic alloy is generally a material in which crystallization is particularly unlikely to occur even when the low
母粒子211’を構成する非晶質軟磁性合金の融点は、620℃以上であるのが好ましく、650℃以上であるのがより好ましく、700℃以上であるのがさらに好ましい。 The melting point of the amorphous soft magnetic alloy constituting the mother particle 211'is preferably 620 ° C. or higher, more preferably 650 ° C. or higher, and even more preferably 700 ° C. or higher.
これにより、レーザー光Lの照射により、粒子21’を、後に詳述するような低融点ガラス2121が軟化・溶融する温度に加熱した場合における、母粒子211’の軟化や、母粒子211’を構成する非晶質軟磁性合金の結晶化をより効果的に防止することができる。
As a result, when the particles 21'are heated to a temperature at which the low
母粒子211’を構成する非晶質軟磁性合金の再結晶化温度は、500℃以上であるのが好ましく、550℃以上であるのがより好ましく、600℃以上であるのがさらに好ましい。 The recrystallization temperature of the amorphous soft magnetic alloy constituting the mother particle 211'is preferably 500 ° C. or higher, more preferably 550 ° C. or higher, and even more preferably 600 ° C. or higher.
これにより、レーザー光Lの照射により、粒子21’を、後に詳述するような低融点ガラス2121が軟化・溶融する温度に加熱した場合における、母粒子211’を構成する非晶質軟磁性合金の結晶化をより効果的に防止することができる。
As a result, the amorphous soft magnetic alloy constituting the mother particles 211'when the particles 21'are heated to a temperature at which the low
なお、本明細書において、再結晶化温度とは、非晶質軟磁性合金バルク体が加熱された後、ある一定の速度で冷却される際に結晶化する温度のことを言い、例えば、示差走査熱量分析(DSC)を用いて、調節された温度制御プログラムに従って物質の温度を変化させながら、試料と基準物質に対するエネルギー入力差を温度関数として測定することにより求めることができる。また、当該測定には、NETZSCH社製、DSC404を用いることができる。 In the present specification, the recrystallization temperature refers to the temperature at which the amorphous soft magnetic alloy bulk body is heated and then cooled at a constant rate, for example, a differential. It can be determined by scanning calorimetry (DSC) and measuring the energy input difference between the sample and the reference material as a temperature function while varying the temperature of the material according to a regulated temperature control program. Further, DSC404 manufactured by NETZSCH Co., Ltd. can be used for the measurement.
母粒子211’の平均粒径は、20μm以上100μm以下であるのが好ましく、25μm以上90μm以下であるのがより好ましく、30μm以上80μm以下であるのがさらに好ましい。 The average particle size of the mother particles 211'is preferably 20 μm or more and 100 μm or less, more preferably 25 μm or more and 90 μm or less, and further preferably 30 μm or more and 80 μm or less.
これにより、三次元造形物製造用粉末2’や三次元造形物製造用粉末2’を含む三次元造形物製造用組成物1’の流動性や取り扱いのし易さをより優れたものとすることができる。また、レーザー光Lを照射した場合に、より効率よく、被膜212’を軟化・溶融させることができ、母粒子211’を構成する非晶質軟磁性合金が不本意に結晶化することをより効果的に防止しつつ、粒子21’の接合をより効率よく進行させることができる。したがって、三次元造形物10の生産性をより優れたものとすることができるとともに、省エネルギーの観点からも好ましい。 As a result, the fluidity and ease of handling of the three-dimensional model manufacturing composition 1'including the three-dimensional model manufacturing powder 2'and the three-dimensional model manufacturing powder 2'are improved. be able to. Further, when the laser beam L is irradiated, the coating film 212'can be softened and melted more efficiently, and the amorphous soft magnetic alloy constituting the mother particles 211'is unwillingly crystallized. The bonding of the particles 21'can proceed more efficiently while effectively preventing them. Therefore, the productivity of the three-dimensional model 10 can be made more excellent, and it is also preferable from the viewpoint of energy saving.
なお、本明細書において、平均粒径とは、体積基準の平均粒径を言い、例えば、サンプルをメタノールに添加し、超音波分散器で3分間分散した分散液をコールターカウンター法粒度分布測定器(COULTER ELECTRONICS INS製TA−II型)にて、50μmのアパチャーを用いて測定することにより求めることができる。 In the present specification, the average particle size means a volume-based average particle size. For example, a dispersion liquid obtained by adding a sample to methanol and dispersing it with an ultrasonic disperser for 3 minutes is a Coulter counter particle size distribution measuring device. It can be obtained by measuring with (TA-II type manufactured by COULTER ELECTRONICS INS) using an aperture of 50 μm.
粒子21’中において母粒子211’の占める割合は、50体積%以上99体積%以下であるのが好ましく、55体積%以上98体積%以下であるのがより好ましく、60体積%以上97体積%以下であるのがさらに好ましい。 The proportion of the mother particles 211'in the particles 21'is preferably 50% by volume or more and 99% by volume or less, more preferably 55% by volume or more and 98% by volume or less, and 60% by volume or more and 97% by volume or less. The following is more preferable.
これにより、レーザー光Lの照射後における粒子21’同士の接合強度をより優れたものとすることができ、三次元造形物10の機械的強度、信頼性等をより優れたものとすることができるとともに、三次元造形物10における非晶質軟磁性合金の含有率をより効果的に高めることができる。また、レーザー光Lを照射した際に、熱伝導による母粒子211’の温度が不本意に上昇することを防止することができる。 As a result, the bonding strength between the particles 21'after irradiation with the laser beam L can be made more excellent, and the mechanical strength, reliability, etc. of the three-dimensional model 10 can be made more excellent. At the same time, the content of the amorphous soft magnetic alloy in the three-dimensional model 10 can be increased more effectively. Further, it is possible to prevent the temperature of the mother particles 211'due to heat conduction from unintentionally rising when the laser beam L is irradiated.
[1−2]被膜
粒子21’は、母粒子211’の表面の少なくとも一部を被覆する被膜212’を有している。
[1-2] The coating particle 21'has a coating 212'that covers at least a part of the surface of the mother particle 211'.
そして、被膜212’は、母粒子211’の構成材料である非晶質軟磁性合金の融点よりも低い融点を有する低融点ガラス2121と、母粒子211’の構成材料である非晶質軟磁性合金よりも前記レーザー光の吸収率の高いレーザー光吸収剤2122とを含んでいる。
The coating film 212'is a low
被膜212’の平均厚さは、1μm以上5.0μm以下であるのが好ましく、1.2μm以上4.5μm以下であるのがより好ましく、1.5μm以上4.0μm以下であるのがさらに好ましい。 The average thickness of the coating film 212'is preferably 1 μm or more and 5.0 μm or less, more preferably 1.2 μm or more and 4.5 μm or less, and further preferably 1.5 μm or more and 4.0 μm or less. ..
これにより、レーザー光Lの照射後における粒子21’同士の接合強度をより優れたものとすることができ、三次元造形物10の機械的強度、信頼性等をより優れたものとすることができるとともに、三次元造形物10における非晶質軟磁性合金の含有率をより効果的に高めることができる。また、レーザー光Lを照射した際に、熱伝導による母粒子211’の温度が不本意に上昇することを防止することができる。 As a result, the bonding strength between the particles 21'after irradiation with the laser beam L can be made more excellent, and the mechanical strength, reliability, etc. of the three-dimensional model 10 can be made more excellent. At the same time, the content of the amorphous soft magnetic alloy in the three-dimensional model 10 can be increased more effectively. Further, it is possible to prevent the temperature of the mother particles 211'due to heat conduction from unintentionally rising when the laser beam L is irradiated.
なお、図示の構成では、母粒子211’の表面全体に、均一な厚さの被膜212’が設けられているが、被膜212’は、厚さの異なる部位を有していてもよいし、母粒子211’の一部のみを被覆するものであってもよい。被膜212’が母粒子211’の一部のみを被覆するものである場合、母粒子211’を被覆している部位における被膜212’の厚さの平均値を被膜212’の平均厚さとして採用することができる。 In the illustrated configuration, the coating film 212'of uniform thickness is provided on the entire surface of the mother particle 211', but the coating film 212'may have portions having different thicknesses. It may cover only a part of the mother particle 211'. When the coating film 212'covers only a part of the mother particle 211', the average value of the thickness of the coating film 212'at the portion covering the mother particle 211' is adopted as the average thickness of the coating film 212'. can do.
母粒子211’の全表面積に対する被膜212’の被覆率は、30%以上であるのが好ましく、50%以上であるのがより好ましく、80%以上であるのがさらに好ましい。 The coverage of the coating 212'with respect to the total surface area of the mother particles 211'is preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and even more preferably 80% or more.
これにより、レーザー光Lを照射した際に、被膜212’によるレーザー光Lのエネルギーの選択的な吸収をより好適に進行させることができ、本発明による効果をより顕著に発揮させることができる。 As a result, when the laser light L is irradiated, the selective absorption of the energy of the laser light L by the coating film 212'can proceed more preferably, and the effect according to the present invention can be more remarkably exhibited.
また、粒子21’中において被膜212’の占める割合は、1体積%以上50体積%以下であるのが好ましく、2体積%以上45体積%以下であるのがより好ましく、3体積%以上40体積%以下であるのがさらに好ましい。 The proportion of the coating film 212'in the particles 21'is preferably 1% by volume or more and 50% by volume or less, more preferably 2% by volume or more and 45% by volume or less, and 3% by volume or more and 40% by volume. It is more preferably% or less.
これにより、レーザー光Lの照射後における粒子21’同士の接合強度をより優れたものとすることができ、三次元造形物10の機械的強度、信頼性等をより優れたものとすることができるとともに、三次元造形物10における非晶質軟磁性合金の含有率をより効果的に高めることができる。また、レーザー光Lを照射した際に、熱伝導による母粒子211’の温度が不本意に上昇することを防止することができる。 As a result, the bonding strength between the particles 21'after irradiation with the laser beam L can be made more excellent, and the mechanical strength, reliability, etc. of the three-dimensional model 10 can be made more excellent. At the same time, the content of the amorphous soft magnetic alloy in the three-dimensional model 10 can be increased more effectively. Further, it is possible to prevent the temperature of the mother particles 211'due to heat conduction from unintentionally rising when the laser beam L is irradiated.
[1−2−1]低融点ガラス
被膜212’を構成する低融点ガラス2121は、母粒子211’を構成する非晶質軟磁性合金の融点よりも低い融点を有するものであればよい。
[1-2-1] The low
低融点ガラス2121の融点は、220℃以上500℃以下であるのが好ましく、25℃以上480℃以下であるのがより好ましく、280℃以上470℃以下であるのがさらに好ましい。
The melting point of the low
これにより、レーザー光Lを照射した場合に、より効率よく、被膜212’を軟化・溶融させることができ、母粒子211’を構成する非晶質軟磁性合金が不本意に結晶化することをより効果的に防止しつつ、粒子21’の接合をより効率よく進行させることができる。したがって、三次元造形物10の生産性をより優れたものとすることができるとともに、省エネルギーの観点からも好ましい。 As a result, when the laser beam L is irradiated, the coating film 212'can be softened and melted more efficiently, and the amorphous soft magnetic alloy constituting the mother particles 211' is unwillingly crystallized. The bonding of the particles 21'can proceed more efficiently while preventing more effectively. Therefore, the productivity of the three-dimensional model 10 can be made more excellent, and it is also preferable from the viewpoint of energy saving.
低融点ガラス2121としては、例えば、鉛系ガラス、リン酸塩系ガラス、テルライド系ガラス、バナデート系ガラス、フッ化物系ガラス、カルコゲナイドガラス等が挙げられるが、SiO2系ガラス、P2O5系ガラス、ZnO−BaO系ガラス、または、ZnO−B2O3−SiO2系ガラスであるのが好ましい。
The
これにより、低融点ガラス2121の融点を前述したように十分に低いものとすることができ、前述したような効果がより顕著に発揮される。また、レーザー光Lを照射した場合における粒子21’同士の接合強度をより優れたものとすることができ、製造される三次元造形物10の機械的強度、信頼性等をより優れたものとすることができる。
As a result, the melting point of the low
被膜212’中における低融点ガラス2121の含有率は、50.0質量%以上99.9質量%以下であるのが好ましく、60.0質量%以上99.5質量%以下であるのがより好ましく、65.0質量%以上99.0質量%以下であるのがさらに好ましい。
The content of the low
これにより、レーザー光Lを照射した場合に、レーザー光吸収剤2122によるレーザー光Lのエネルギーの吸収率をより高いものとしつつ、被膜212’の軟化・溶融のし易さをより優れたものとし、粒子21’同士の接合強度をより優れたものとすることができる。
As a result, when the laser light L is irradiated, the absorption rate of the energy of the laser light L by the
[1−2−2]レーザー光吸収剤
被膜212’を構成するレーザー光吸収剤2122は、母粒子211’を構成する非晶質軟磁性合金よりもレーザー光Lの吸収率の高いものであればよい。
[1-2-2] Laser light absorber The
レーザー光吸収剤2122としては、レーザー光Lの波長等にもよるが、例えば、フタロシアニン系化合物、シアニン系化合物等の各種色素化合物およびジオチール金属錯体よりなる群から選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
The
中でも、レーザー光吸収剤2122としては、色素化合物が好ましい。
これにより、粒子21’同士の接合に、可視光領域の波長のレーザー光Lを好適に用いることができる。
Among them, a dye compound is preferable as the
Thereby, the laser light L having a wavelength in the visible light region can be preferably used for joining the particles 21'together.
特に、レーザー光吸収剤2122としては、各種色素化合物の中でも、フタロシアニン系化合物が好ましい。
In particular, as the
レーザー光吸収剤2122がフタロシアニン系化合物であると、レーザー光吸収剤2122によるレーザー光Lの吸収の選択性、すなわち、母粒子211’によるレーザー光Lの吸収割合に対するレーザー光吸収剤2122によるレーザー光Lの吸収割合の比率をより高いものとすることができ、本発明による効果をより優れたものとすることができる。また、レーザー光吸収剤2122の化学的安定性、熱的安定性をより優れたものとすることができる。
フタロシアニン系化合物としては、例えば、フタロシアニン銅等が挙げられる。
When the
Examples of the phthalocyanine compound include phthalocyanine copper and the like.
被膜212’中において、レーザー光吸収剤2122は、いかなる形態で含まれていてもよい。例えば、被膜212’中において、レーザー光吸収剤2122は、低融点ガラス2121に溶解した状態で含まれていてもよいし、低融点ガラス2121に分散した状態で含まれていてもよい。
The
また、レーザー光吸収剤2122は、被膜212’中に均一に含まれていてもよいし、被膜212’中の所定の部位に偏在していてもよいが、図1に示すように、被膜212’の外表面側の領域に偏在しているのが好ましい。
Further, the
これにより、レーザー光Lを照射した場合に、粒子21’同士の接合で特に重要な領域である被膜212’の外表面付近をより効果的に軟化・溶融させることができる。また、被膜212’の外表面付近の領域をより高い選択性で加熱することができ、粒子21’同士の接合が進行するまでに、被膜212’のうちの内表面付近の領域、すなわち、母粒子211’側の領域や、母粒子211’が温度上昇することをより効果的に抑制することができる。このようなことから、三次元造形物10の生産性や機械的強度、信頼性をより優れたものとすることができるとともに、省エネルギーの観点からも好ましい。また、被膜212’中におけるレーザー光吸収剤2122の含有率を低くした場合であっても、レーザー光Lのエネルギーを効率よく吸収することができるため、例えば、被膜212’中における低融点ガラス2121の含有率、粒子21’中における低融点ガラス2121の含有率、非晶質軟磁性合金の含有率を高めることができ、これらの成分の機能をより効果的に発揮させることができる。また、後に詳述するような方法で、好適に三次元造形物製造用粉末2’を製造することができる。
As a result, when the laser beam L is irradiated, the vicinity of the outer surface of the coating film 212', which is a particularly important region for joining the particles 21', can be softened and melted more effectively. In addition, the region near the outer surface of the coating 212'can be heated with higher selectivity, and the region near the inner surface of the coating 212', that is, the mother, is reached by the time the particles 21' are bonded to each other. It is possible to more effectively suppress the temperature rise of the region on the particle 211'side and the mother particle 211'. Therefore, the productivity, mechanical strength, and reliability of the three-dimensional model 10 can be made more excellent, and it is also preferable from the viewpoint of energy saving. Further, even when the content of the
被膜212’中におけるレーザー光吸収剤2122の含有率は、0.1質量%以上50.0質量%以下であるのが好ましく、0.5質量%以上40.0質量%以下であるのがより好ましく、1.0質量%以上35.0質量%以下であるのがさらに好ましい。
The content of the
これにより、レーザー光Lを照射した場合に、レーザー光吸収剤2122によるレーザー光Lのエネルギーの吸収率をより高いものとしつつ、被膜212’の軟化・溶融のし易さをより優れたものとし、粒子21’同士の接合強度をより優れたものとすることができる。
As a result, when the laser light L is irradiated, the absorption rate of the energy of the laser light L by the
[1−2−3]その他の成分
被膜212’は、少なくとも、前述した低融点ガラス2121、レーザー光吸収剤2122以外の成分を含んでいてもよい。
[1-2-3] Other Components The coating film 212'may contain at least components other than the low
被膜212’が、その他の成分を含む場合、被膜212’中におけるその他の成分の含有率は、5質量%以下であるのが好ましく、3質量%以下であるのがより好ましく、1質量%以下であるのがさらに好ましい。その他の成分として複数の成分を含む場合には、前記含有率としては、これら複数の成分の含有率の総和を採用するものとする。 When the coating film 212'contains other components, the content of the other components in the coating film 212'is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and 1% by mass or less. Is more preferable. When a plurality of components are included as other components, the sum of the contents of the plurality of components shall be adopted as the content rate.
粒子21’の形状は、特に限定されず、球状、紡錘形状、針状、筒状、鱗片状等、いかなる形状であってもよく、また、不定形であってもよいが、球状であるのが好ましい。 The shape of the particle 21'is not particularly limited, and may be any shape such as spherical, spindle-shaped, needle-shaped, tubular, scaly-shaped, or irregular, but spherical. Is preferable.
三次元造形物製造用粉末2’は、複数個の粒子21’として、条件の異なるものを含んでいてもよい。例えば、互いに大きさの異なる粒子21’、互いに組成の異なる粒子21’、被膜212’の厚さの異なる粒子21’、母粒子211’の大きさの異なる粒子21’、互いにレーザー光吸収剤の異なる粒子21’等を含んでいてもよい。 The powder 2'for producing a three-dimensional model may contain particles having different conditions as a plurality of particles 21'. For example, particles 21'with different sizes, particles 21'with different compositions, particles 21'with different thicknesses of the coating 212', particles 21'with different sizes of the mother particles 211', and laser light absorbers. It may contain different particles 21'etc.
粒子21’の平均粒径は、21μm以上105μm以下であるのが好ましく、26.2μm以上94.5μm以下であるのがより好ましく、31.5μm以上84μm以下であるのがさらに好ましい。 The average particle size of the particles 21'is preferably 21 μm or more and 105 μm or less, more preferably 26.2 μm or more and 94.5 μm or less, and further preferably 31.5 μm or more and 84 μm or less.
これにより、三次元造形物製造用粉末2’や三次元造形物製造用粉末2’を含む三次元造形物製造用組成物1’の流動性や取り扱いのし易さをより優れたものとすることができる。また、例えば、三次元造形物10の製造時に、層1中に含まれる溶媒やバインダー等を効率よく除去することができ、不本意に粒子21’以外の構成材料が最終的な三次元造形物10中に残存することをより効果的に防止することができる。このようなことから、三次元造形物10の生産性をより向上させつつ、製造される三次元造形物10の寸法精度、機械的強度、信頼性等をより向上させることができる。
As a result, the fluidity and ease of handling of the three-dimensional model manufacturing composition 1'including the three-dimensional model manufacturing powder 2'and the three-dimensional model manufacturing powder 2'are improved. be able to. Further, for example, during the production of the three-dimensional model 10, the solvent, binder, and the like contained in the
三次元造形物製造用粉末2’は、前述した粒子21’以外の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、非晶質軟磁性合金で構成された粒子であって低融点ガラスおよびレーザー光吸収剤のうち少なくとも一方が付着していないもの、非晶質軟磁性合金で構成された粒子を被覆していない形態で含まれる低融点ガラス、非晶質軟磁性合金で構成された粒子を被覆していない形態で含まれるレーザー光吸収剤等が挙げられる。また、例えば、前記非晶質軟磁性合金の少なくとも一部が結晶化した粒子を含んでいてもよい。 The powder 2'for producing a three-dimensional model may contain components other than the above-mentioned particles 21'. Such components include, for example, particles composed of an amorphous soft magnetic alloy, which does not have at least one of a low melting point glass and a laser light absorber attached, and an amorphous soft magnetic alloy. Examples thereof include low melting point glass contained in a form in which the particles are not coated, and a laser light absorber contained in a form in which particles composed of an amorphous soft magnetic alloy are not coated. Further, for example, at least a part of the amorphous soft magnetic alloy may contain crystallized particles.
ただし、三次元造形物製造用粉末2’中における前述した粒子21’以外の成分の含有率は、10質量%以下であるのが好ましく、5質量%以下であるのがより好ましく、3質量%以下であるのがさらに好ましい。 However, the content of the components other than the above-mentioned particles 21'in the three-dimensional model manufacturing powder 2'is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and 3% by mass. The following is more preferable.
[2]三次元造形物製造用粉末の製造方法
次に、本発明の三次元造形物製造用粉末の製造方法について説明する。
[2] Method for Producing Powder for Manufacturing a Three-Dimensional Model Next, a method for producing a powder for producing a three-dimensional model of the present invention will be described.
図3は、三次元造形物製造用粉末の製造に用いる装置を模式的に示す縦断面図であり、図3Aは、スクレーパーが最下部に位置するときの状態、図3Bは、押圧部材が最下部に位置するときの状態を示している。 FIG. 3 is a vertical cross-sectional view schematically showing an apparatus used for manufacturing powder for manufacturing a three-dimensional model, FIG. 3A is a state when the scraper is located at the lowermost position, and FIG. 3B is a pressing member at the lowest position. It shows the state when it is located at the bottom.
三次元造形物製造用粉末2’は、例えば、図3に示す装置、すなわち、三次元造形物製造用粉末製造装置P100を用いて製造することができる。 The three-dimensional model manufacturing powder 2'can be produced, for example, by using the device shown in FIG. 3, that is, the three-dimensional model manufacturing powder manufacturing device P100.
三次元造形物製造用粉末製造装置P100は、円筒状をなし密封可能な容器P10と、容器P10内に挿通された回転軸P20と、回転軸P20に固定されたボスP11と、ボスP11に固定された第1のアームP12および第2のアームP16とを有している。 The powder manufacturing apparatus P100 for manufacturing a three-dimensional model has a cylindrical and sealable container P10, a rotating shaft P20 inserted into the container P10, a boss P11 fixed to the rotating shaft P20, and fixed to the boss P11. It has a first arm P12 and a second arm P16.
第1のアームP12は、容器P10の半径方向に突出しており、第2のアームP16は、第1のアームP12とは反対側の半径方向に突出している。 The first arm P12 projects in the radial direction of the container P10, and the second arm P16 projects in the radial direction opposite to the first arm P12.
第1のアームP12の先端には、容器P10の軸方向に伸びる蒲鉾形(hog-backed)の押圧部材P14が設けられている。 A hog-backed pressing member P14 extending in the axial direction of the container P10 is provided at the tip of the first arm P12.
押圧部材P14は、三次元造形物製造用粉末2’の原料、例えば、母粒子211’に相当する非晶質軟磁性合金製粒子、低融点ガラス2121で構成されたガラス粒子、レーザー光吸収剤2122等を効率よく押圧・圧縮することができるように、押圧部材P14の先端面と容器P10の内面との間に所定の幅の空隙部が設けられるように、設置されている。
The pressing member P14 is a raw material for powder 2'for producing a three-dimensional model, for example, amorphous soft magnetic alloy particles corresponding to mother particles 211', glass particles composed of low
第2のアームP16の先端には、容器P10の軸方向に向けて長尺状の板材であるスクレーパーP18が設けられている。 A scraper P18, which is a long plate material in the axial direction of the container P10, is provided at the tip of the second arm P16.
スクレーパーP18は、三次元造形物製造用粉末2’の原料や、三次元造形物製造用粉末2’の中間生成物、三次元造形物製造用粉末2’を効率よく掻き取ることができるように、容器P10の内面と接触するように配備されている。 The scraper P18 can efficiently scrape the raw material of the three-dimensional model manufacturing powder 2', the intermediate product of the three-dimensional model manufacturing powder 2', and the three-dimensional model manufacturing powder 2'. , It is arranged so as to come into contact with the inner surface of the container P10.
なお、三次元造形物製造用粉末2’の製造時において、例えば、容器P10内は、真空または不活性ガス雰囲気とすることができるように構成されている。 At the time of producing the powder 2'for producing a three-dimensional model, for example, the inside of the container P10 is configured to have a vacuum or an inert gas atmosphere.
回転軸P20は、図示しない回転駆動装置に連繋されており、第1のアームP12および第2のアームP16は、回転軸P20とともに回転するように構成されている。 The rotation shaft P20 is connected to a rotation drive device (not shown), and the first arm P12 and the second arm P16 are configured to rotate together with the rotation shaft P20.
上記のような三次元造形物製造用粉末製造装置P100を用いて、三次元造形物製造用粉末2’を、例えば、以下のようにして製造することができる。 Using the powder manufacturing apparatus P100 for manufacturing a three-dimensional model as described above, the powder 2'for manufacturing a three-dimensional model can be manufactured, for example, as follows.
まず、三次元造形物製造用粉末2’の原料、例えば、母粒子211’に相当する非晶質軟磁性合金製粒子と、低融点ガラス2121で構成されたガラス粒子とを、容器P10に投入する。
First, the raw material of the powder 2'for producing a three-dimensional model, for example, the amorphous soft magnetic alloy particles corresponding to the mother particles 211' and the glass particles composed of the low
この状態で、図示しない回転駆動装置により、回転軸P20を回転させる。回転軸P20の回転に伴い、第1のアームP12および第2のアームP16が回転する。ここで、投入された原料が容器P10の内周面に押し付けられて強力な圧縮摩擦作用を受けるとともに、当該原料やそれから得られる三次元造形物製造用粉末2’の中間生成物等が、スクレーパーP18により掻き取られて撹拌される。 In this state, the rotation shaft P20 is rotated by a rotation drive device (not shown). As the rotation shaft P20 rotates, the first arm P12 and the second arm P16 rotate. Here, the charged raw material is pressed against the inner peripheral surface of the container P10 and undergoes a strong compressive frictional action, and the raw material and the intermediate product of the powder 2'for producing a three-dimensional model obtained from the raw material are scraped. It is scraped and stirred by P18.
これらの作用が繰り返されることにより、非晶質軟磁性合金製粒子とガラス粒子との間で表面融合が起こり、また、ガラス粒子同士が溶着し、母粒子211’に相当する非晶質軟磁性合金製粒子の表面が低融点ガラス2121で被覆された複合粒子が得られる。
By repeating these actions, surface fusion occurs between the amorphous soft magnetic alloy particles and the glass particles, and the glass particles are welded to each other, resulting in amorphous soft magnetism corresponding to the mother particles 211'. Composite particles in which the surface of the alloy particles is coated with low
その後、容器P10内に前記複合粒子およびレーザー光吸収剤2122を含む状態で、上記と同様に、三次元造形物製造用粉末製造装置P100を稼働させることにより、前記複合粒子の表面に、レーザー光吸収剤2122が付着する。その結果、前述した構成の粒子21’を複数個含む三次元造形物製造用粉末2’が得られる。
Then, in a state where the composite particles and the
[3]三次元造形物製造用組成物
次に、本発明の三次元造形物製造用組成物について説明する。
[3] Composition for Manufacturing a Three-Dimensional Model Next, the composition for manufacturing a three-dimensional model of the present invention will be described.
三次元造形物製造用組成物1’は、複数の層1を積層してなる三次元造形物10の前記層1を吐出法により形成するのに用いるものである。三次元造形物製造用組成物1’は、前述した三次元造形物製造用粉末2’と、バインダーと、溶媒とを含む。
The three-dimensional model manufacturing composition 1'is used to form the
これにより、複数の層1を積層することにより三次元造形物10を製造する三次元造形法の利益、例えば、従来の金型を用いた方法では、製造が困難である、小型の部材、微細な構造、複雑な構造を有する部材を好適に製造することができる等の利益を享受しつつ、結晶化が好適に防止された非晶質軟磁性合金で構成された三次元造形物10の製造に好適に用いることができる三次元造形物製造用組成物1’を提供することができる。
As a result, the benefits of the three-dimensional modeling method for manufacturing the three-dimensional model 10 by laminating a plurality of
なお、本発明において、溶媒とは、前記粒子を分散することができる液体、すなわち、分散媒である。そして、当該溶媒としては、揮発性の液体、すなわち、それ単独で、所定の沸点を有し、当該沸点で実質的に分解しない物質であるのが好ましい。 In the present invention, the solvent is a liquid capable of dispersing the particles, that is, a dispersion medium. The solvent is preferably a volatile liquid, that is, a substance that has a predetermined boiling point by itself and does not substantially decompose at the boiling point.
[3−1]三次元造形物製造用粉末
三次元造形物製造用組成物1’中における三次元造形物製造用粉末2’の含有率は、30体積%以上50体積%以下であるのが好ましく、33体積%以上47体積%以下であるのがより好ましく、35体積%以上45体積%以下であるのがさらに好ましい。
[3-1] Powder for manufacturing a three-dimensional model The content of powder 2'for manufacturing a three-dimensional model in the composition 1'for manufacturing a three-dimensional model is 30% by volume or more and 50% by volume or less. It is more preferably 33% by volume or more and 47% by volume or less, and further preferably 35% by volume or more and 45% by volume or less.
これにより、長期間にわたって、三次元造形物製造用組成物1’の吐出をより安定的に行うことができる。また、三次元造形物10の製造過程において除去すべき成分の含有率が必要以上に高くなることを防止することができるため、当該成分の除去に要する時間、エネルギーを節約することができ、三次元造形物10の生産性を向上させたり、三次元造形物10の生産コストの低減、省エネルギー等の観点から有利である。 As a result, the composition 1'for producing a three-dimensional model can be more stably discharged over a long period of time. Further, since it is possible to prevent the content of the component to be removed from becoming unnecessarily high in the manufacturing process of the three-dimensional modeled product 10, the time and energy required for removing the component can be saved, and the tertiary can be obtained. It is advantageous from the viewpoints of improving the productivity of the original modeled object 10, reducing the production cost of the three-dimensional modeled object 10, saving energy, and the like.
[3−2]バインダー
バインダーは、溶媒が除去された状態において、粒子21’同士を仮結合する機能を有している。
[3-2] Binder The binder has a function of temporarily binding the particles 21'to each other in a state where the solvent is removed.
三次元造形物製造用組成物1’がバインダーを含むことにより、例えば、三次元造形物製造用組成物1’を用いて形成される層1の形状の安定性を優れたものとすることができ、層1の不本意な変形を効果的に防止することができる。
By including the binder in the three-dimensional model manufacturing composition 1', for example, the shape stability of the
また、後述する接合工程においてレーザー光Lが照射された際における粒子21’やその溶融物の不本意な飛散を、効果的に防止することができる。これにより、後述する接合領域7が形成された層1の表面における不本意な凹凸の発生を効果的に防止することができる。
以上のようなことから、三次元造形物10の寸法精度を向上させることができる。
Further, it is possible to effectively prevent the particles 21'and their melts from being unintentionally scattered when the laser beam L is irradiated in the joining step described later. As a result, it is possible to effectively prevent the occurrence of undesired irregularities on the surface of the
From the above, the dimensional accuracy of the three-dimensional model 10 can be improved.
バインダーとしては、接合工程に供される前の三次元造形物製造用組成物1’中において粒子21’を仮固定する機能を有していればよく、例えば、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂等の各種樹脂材料等を用いることができる。 The binder may have a function of temporarily fixing the particles 21'in the composition 1'for producing a three-dimensional model before being subjected to the joining step, and is, for example, a thermoplastic resin, a curable resin, or the like. Various resin materials and the like can be used.
硬化性樹脂を含む場合、三次元造形物製造用組成物1’の吐出後であって後述する接合工程よりも前のタイミングで、当該硬化性樹脂の硬化反応を行ってもよい。 When the curable resin is contained, the curable resin may be cured at a timing after the discharge of the three-dimensional model manufacturing composition 1'and before the joining step described later.
バインダーの具体例としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、アルギン酸塩、ペクチン、メチルセルロース、ナノセルロース、シクロデキストリン等の環状セルロース誘導体等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Specific examples of the binder include cyclic cellulose derivatives such as acrylic resin, epoxy resin, silicone resin, polyvinyl alcohol, polylactic acid, polyamide, polyphenylene sulfide, alginate, pectin, methyl cellulose, nanocellulose, and cyclodextrin. And one or a combination of two or more selected from these can be used.
三次元造形物製造用組成物1’中におけるバインダーの含有率は、1.5体積%以上10体積%以下であるのが好ましく、1.6体積%以上5.0体積%以下であるのがより好ましく、1.7体積%以上4.0体積%以下であるのがさらに好ましい。 The content of the binder in the composition 1'for producing a three-dimensional model is preferably 1.5% by volume or more and 10% by volume or less, and preferably 1.6% by volume or more and 5.0% by volume or less. More preferably, it is 1.7% by volume or more and 4.0% by volume or less.
これにより、前述したようなバインダーの機能がより効果的に発揮されるとともに、バインダーやその分解物、変性物が最終的な三次元造形物10中に残存することをより効果的に防止することができる。 As a result, the function of the binder as described above is more effectively exhibited, and the binder and its decomposition products and modified products are more effectively prevented from remaining in the final three-dimensional model 10. Can be done.
[3−3]溶媒
三次元造形物製造用組成物1’は、粒子21’を分散させる機能を有する溶媒を含んでいる。
[3-3] Solvent The composition 1'for producing a three-dimensional model contains a solvent having a function of dispersing the particles 21'.
これにより、例えば、ディスペンサー等による三次元造形物製造用組成物1’の吐出を安定的に行うことができる。 Thereby, for example, the composition 1'for producing a three-dimensional modeled object can be stably discharged by a dispenser or the like.
三次元造形物製造用組成物1’を構成する溶媒としては、例えば、水、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチルジグリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類;酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル等の酢酸エステル類;カルビトールやそのエステル化合物等のカルビトール類;セロソロブやそのエステル化合物等のセロソロブ類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類;エタノール、プロパノール、ブタノール、2−エチル−1−ヘキサノール等の一価アルコールや、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、グリセリン等の多価アルコール等のアルコール類;ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒;ピリジン、ピコリン、2,6−ルチジン等のピリジン系溶媒等の揮発性液体、テトラブチルアンモニウムアセテート等のテトラアルキルアンモニウムアセテート等のイオン液体等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the solvent constituting the composition 1'for producing a three-dimensional model include water, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethyl diglycol, and diethylene glycol monobutyl ether. Ethers such as acetate and diethylene glycol monoethyl ether; Acetate esters such as ethyl acetate, n-propyl acetate, iso-propyl acetate, n-butyl acetate and iso-butyl acetate; Carbitols such as carbitol and its ester compounds Cerosolobs such as cellosolves and ester compounds thereof; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; ketones such as methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, diisopropyl ketone and acetyl acetone; ethanol and propanol , Butanol, 2-ethyl-1-hexanol and other monohydric alcohols, and alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, glycerin and other polyhydric alcohols; dimethylsulfoxide, diethylsulfoxide and other sulfoxide solvents; Examples thereof include volatile liquids such as pyridine solvents such as picolin and 2,6-rutidine, ionic liquids such as tetraalkylammonium acetate such as tetrabutylammonium acetate, and one or a combination of two or more selected from these. Can be used.
中でも、溶媒は、水を含んでいるのが好ましい。
これにより、水を含まない溶媒、特に、沸点が比較的高い有機溶媒を用いる場合に比べて、三次元造形物10の製造時において、層1からの溶媒の除去を容易に行うことができ、三次元造形物10の生産性を高める上で有利である。また、後に詳述する接合工程での溶媒の急激な揮発、例えば、突沸等に伴う不本意な変形をより効果的に防止することができ、三次元造形物10のさらなる寸法精度の向上を図ることができる。
Above all, the solvent preferably contains water.
As a result, the solvent can be easily removed from the
三次元造形物製造用組成物1’を構成する溶媒全体に占める水の割合は、50質量%以上であるのが好ましく、80質量%以上であるのがより好ましく、90質量%以上であるのがさらに好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
The ratio of water to the total solvent constituting the composition for producing a three-dimensional model 1'is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and 90% by mass or more. Is even more preferable.
As a result, the above-mentioned effect is more prominently exhibited.
三次元造形物製造用組成物1’中における溶媒の含有率は、43体積%以上68体積%以下であるのが好ましく、50体積%以上65体積%以下であるのがより好ましく、51体積%以上63体積%以下であるのがさらに好ましい。 The content of the solvent in the composition 1'for producing a three-dimensional model is preferably 43% by volume or more and 68% by volume or less, more preferably 50% by volume or more and 65% by volume or less, and 51% by volume. It is more preferably 63% by volume or less.
これにより、例えば、より長期間にわたって、三次元造形物製造用組成物1’の吐出をより安定的に行うことができる。 Thereby, for example, the composition 1'for producing a three-dimensional modeled object can be discharged more stably for a longer period of time.
[3−4]その他の成分
三次元造形物製造用組成物1’は、前述した以外の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、重合開始剤;分散剤;界面活性剤;増粘剤;凝集防止剤;消泡剤;レベリング剤;染料;重合禁止剤;重合促進剤;浸透促進剤;保湿剤;定着剤;防黴剤;防腐剤;酸化防止剤;紫外線吸収剤;キレート剤;pH調整剤等が挙げられる。
[3-4] Other Components The composition 1'for producing a three-dimensional model may contain components other than those described above. Such components include, for example, polymerization initiators; dispersants; surfactants; thickeners; anti-aggregation agents; defoamers; leveling agents; dyes; polymerization inhibitors; polymerization accelerators; penetration promoters; moisturizers. Agents; fixers; fungicides; preservatives; antioxidants; UV absorbers; chelating agents; pH adjusters and the like.
ただし、三次元造形物製造用組成物1’中におけるこれらの成分の含有率の和は、5質量%以下であるのが好ましく、3質量%以下であるのがより好ましい。 However, the sum of the contents of these components in the composition for producing a three-dimensional model is preferably 5% by mass or less, and more preferably 3% by mass or less.
三次元造形物製造用組成物1’は、層1を形成するのに際し、ディスペンサーにより吐出されるものであるのが好ましい。
The composition 1'for producing a three-dimensional model is preferably discharged by a dispenser when forming the
これにより、三次元造形物製造用組成物1’の吐出をより安定的に行うことができるとともに、形成される層1の厚みの不本意なばらつきをより効果的に抑制することができる。
As a result, the composition 1'for producing a three-dimensional model can be discharged more stably, and unintentional variation in the thickness of the formed
[4]三次元造形物の製造方法
次に、前述した本発明の三次元造形物製造用組成物を用いた三次元造形物の製造方法について説明する。
[4] Method for Producing a Three-Dimensional Model Next, a method for producing a three-dimensional model using the above-mentioned composition for producing a three-dimensional model of the present invention will be described.
図4〜図10は、三次元造形物の製造方法の好適な実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。図11は、三次元造形物の製造方法の好適な実施形態で得られた三次元造形物を模式的に示す縦断面図である。図12は、三次元造形物の製造方法の好適な実施形態を示すフローチャートである。以下の説明では、三次元造形物として、インダクターを製造する場合について、代表的に説明する。 4 to 10 are vertical cross-sectional views schematically showing a process in a preferred embodiment of a method for manufacturing a three-dimensional model. FIG. 11 is a vertical cross-sectional view schematically showing a three-dimensional model obtained by a preferred embodiment of a method for manufacturing a three-dimensional model. FIG. 12 is a flowchart showing a preferred embodiment of a method for manufacturing a three-dimensional model. In the following description, a case where an inductor is manufactured as a three-dimensional model will be typically described.
本発明の三次元造形物10の製造方法は、前述したような三次元造形物製造用組成物1’を用いて層1を形成する層形成工程と、層1に所定のパターンでレーザー光Lを照射して、粒子21’を接合する接合工程とを含む一連の工程を複数回繰り返し行い、三次元造形物10を製造する。
The method for producing the three-dimensional model 10 of the present invention includes a layer forming step of forming the
これにより、例えば、従来の金型を用いた方法では、製造が困難である、小型の部材、微細な構造、複雑な構造を有する部材を好適に製造することができる等の利益を享受しつつ、結晶化が好適に防止された非晶質軟磁性合金で構成された三次元造形物10を好適に製造することができる三次元造形物10の製造方法を提供することができる。 As a result, for example, while enjoying the benefits that it is difficult to manufacture by the conventional method using a mold, it is possible to suitably manufacture a member having a small member, a fine structure, and a complicated structure. It is possible to provide a method for producing a three-dimensional model 10 capable of preferably producing a three-dimensional model 10 made of an amorphous soft magnetic alloy in which crystallization is preferably prevented.
特に、本実施形態の三次元造形物10の製造方法は、図4、図7に示すように、前述した三次元造形物製造用組成物1’および他の三次元造形物製造用組成物9’を用いて層1を形成する層形成工程と、図5、図8に示すように、層1中に含まれる溶媒を除去する溶媒除去工程と、図6、図9に示すように、層1にレーザー光Lを照射し、層1中に接合領域7、接合領域9を形成する接合工程とを有している。そして、図10に示すように、層形成工程、溶媒除去工程および接合工程を含む一連の工程を繰り返し行う。
In particular, as shown in FIGS. 4 and 7, the method for manufacturing the three-dimensional model 10 of the present embodiment includes the above-mentioned three-dimensional model manufacturing composition 1'and other three-dimensional
これにより、前述したような効果を得つつ、最終的に得られる三次元造形物10中における好ましくない成分が残留することをより効果的に防止し、三次元造形物10の機械的強度、寸法精度、信頼性等をより優れたものとすることができる。また、全体としての三次元造形物10の生産性をより優れたものとすることができる。 As a result, while obtaining the above-mentioned effects, it is possible to more effectively prevent unfavorable components from remaining in the finally obtained three-dimensional model 10, and the mechanical strength and dimensions of the three-dimensional model 10. The accuracy, reliability, etc. can be improved. In addition, the productivity of the three-dimensional model 10 as a whole can be made more excellent.
以下、各工程について詳細に説明する。
[4−1]層形成工程
Hereinafter, each step will be described in detail.
[4-1] Layer forming step
1回目の層形成工程では、例えば、ステージM41の平面M410上に、組成物供給手段M3から三次元造形物製造用組成物1’を供給して層1を形成する。
In the first layer forming step, for example, the composition 1'for producing a three-dimensional model is supplied from the composition supplying means M3 on the plane M410 of the stage M41 to form the
層形成工程は、目的とする部位に、三次元造形物製造用組成物1’を供給することができれば、いかなる方法で行ってもよいが、ノズルを有する組成物供給手段M3から、三次元造形物製造用組成物1’を吐出することにより行うのが好ましい。 The layer forming step may be performed by any method as long as the composition 1'for producing a three-dimensional model can be supplied to the target site, but the layer forming step may be performed by the composition supply means M3 having a nozzle for three-dimensional modeling. It is preferably carried out by discharging the composition for producing a product 1'.
これにより、微細な構造を有する三次元造形物10や、同一の層1内に異なる組成物を用いて形成される部位を有する三次元造形物10等をより好適に製造することができる。
Thereby, a three-dimensional model 10 having a fine structure, a three-dimensional model 10 having a portion formed by using different compositions in the
三次元造形物製造用組成物1’の吐出方法は、特に限定されないが、ディスペンサーにより吐出するのが好ましい。 The method of discharging the composition 1'for producing a three-dimensional model is not particularly limited, but it is preferably discharged by a dispenser.
このように、ディスペンサーを用いることにより、前述したような三次元造形物製造用組成物1’をより安定的に吐出することができ、良好な層1を形成することができる。また、ディスペンサー以外の方式を用いた場合に比べて、層1の厚さの不本意なばらつきを効果的に抑制することができ、製造される三次元造形物10の寸法精度を向上させる上でも有利である。また、厚みが比較的大きい層1を容易に形成することができ、三次元造形物10の生産性をさらに向上させる上でも有利である。
As described above, by using the dispenser, the composition 1'for producing a three-dimensional model as described above can be discharged more stably, and a
本工程では、三次元造形物製造用組成物1’を、連続体状に吐出してもよいし、複数の液滴として吐出してもよいが、図示の構成では、複数の液滴として吐出する場合を示している。 In this step, the composition 1'for producing a three-dimensional model may be ejected in a continuous form or as a plurality of droplets, but in the illustrated configuration, it is ejected as a plurality of droplets. It shows the case to do.
三次元造形物10の製造においては、三次元造形物製造用組成物1’として、複数種の組成物を用いてもよい。 In the production of the three-dimensional modeled object 10, a plurality of types of compositions may be used as the composition for producing the three-dimensional modeled object 1'.
また、図示の構成では、2回目以降の層形成工程では、組成物供給手段M3から三次元造形物製造用組成物1’を吐出するとともに、他の組成物供給手段M3’から他の三次元造形物製造用組成物9’を吐出する。 Further, in the illustrated configuration, in the second and subsequent layer forming steps, the composition 1'for producing a three-dimensional model is discharged from the composition supply means M3, and another three-dimensional structure is discharged from the other composition supply means M3'. The composition 9'for manufacturing a modeled object is discharged.
これにより、三次元造形物製造用組成物1’の構成材料で構成された接合領域7とともに、三次元造形物製造用組成物1’以外の材料で構成された接合領域9を有する三次元造形物10、特に、本実施形態では、導電性材料で構成された巻線部としての接合領域9を好適に製造することができる。
As a result, the three-dimensional modeling has a
他の三次元造形物製造用組成物9’は、いかなるものであってもよく、製造すべき三次元造形物10によって、適宜選択される。 The other three-dimensional model manufacturing composition 9'may be any composition, and is appropriately selected depending on the three-dimensional model 10 to be manufactured.
本実施形態のように、三次元造形物10として、インダクターを製造する場合、導電性を有する巻線部の構成材料として、導電性材料で構成された導電性粒子を含む組成物を好適に用いることができる。 When an inductor is manufactured as a three-dimensional model 10 as in the present embodiment, a composition containing conductive particles made of a conductive material is preferably used as a constituent material of a conductive winding portion. be able to.
導電性粒子を構成する導電性材料としては、例えば、マグネシウム、鉄、金、銀、銅、コバルト、チタン、クロム、ニッケル、アルミニウムやこれらのうち少なくとも1種を含む合金等が挙げられる。前記合金としては、例えば、マルエージング鋼、ステンレス鋼、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル基調合金、アルミニウム合金等が挙げられる。中でも、比較的低融点で、かつ、導電性に優れる銅や銅合金が好ましく用いられる。 Examples of the conductive material constituting the conductive particles include magnesium, iron, gold, silver, copper, cobalt, titanium, chromium, nickel, aluminum, and alloys containing at least one of these. Examples of the alloy include maraging steel, stainless steel, cobalt-chromium molybdenum, titanium alloy, nickel-based alloy, aluminum alloy and the like. Of these, copper and copper alloys having a relatively low melting point and excellent conductivity are preferably used.
他の三次元造形物製造用組成物9’は、前述したような粒子21’の代わりに導電性粒子を含んでいるのが好ましいが、それ以外の成分については、前述した三次元造形物製造用組成物1’の構成成分として説明したのと同様の成分を含んでいるのが好ましい。 The other three-dimensional model manufacturing composition 9'preferably contains conductive particles instead of the above-mentioned particles 21', but other components are used for the above-mentioned three-dimensional model manufacturing. It is preferable to contain the same components as described as the components of the composition 1'.
[4−2]溶媒除去工程
溶媒除去工程では、層1中に含まれる溶媒を除去する。
[4-2] Solvent removal step In the solvent removal step, the solvent contained in the
これにより、層1の流動性が低下し、層1の形状の安定性が向上する。また、本工程を行うことにより、後の接合工程での溶媒の急激な揮発、例えば、突沸等に伴う不本意な変形を効果的に防止することができる。以上のようなことから、より確実に寸法精度に優れた三次元造形物10を得ることができ、三次元造形物10の信頼性をより向上させることができるとともに、三次元造形物10の生産性をより向上させることができる。
As a result, the fluidity of the
溶媒の除去の方法としては、自然乾燥であってもよいが、図示の構成では、溶媒除去手段M9を用いる。これにより、三次元造形物10の生産性をより優れたものとすることができる。 The solvent may be removed by natural drying, but in the illustrated configuration, the solvent removing means M9 is used. As a result, the productivity of the three-dimensional model 10 can be made more excellent.
溶媒除去手段M9による溶媒の除去の具体的な方法としては、例えば、層1の加熱や、層1への赤外線の照射、層1を減圧下に置くこと、乾燥空気等のような液体成分の含有率の低いガスを供給すること等が挙げられる。また、これらから選択される2種以上を組み合わせて行ってもよい。液体成分の含有率の低いガスを供給する方法を採用する場合、当該ガスとしては、相対湿度が30%以下のガスを好適に用いることができる。
Specific methods for removing the solvent by the solvent removing means M9 include, for example, heating the
なお、本工程は、例えば、前述した層形成工程と同時進行的に行ってもよい。より具体的には、例えば、三次元造形物製造用組成物1’を吐出して層1が完成する前に、吐出された三次元造形物製造用組成物1’から溶媒を除去する処理を施してもよい。
In addition, this step may be performed simultaneously with the above-mentioned layer forming step, for example. More specifically, for example, a process of removing the solvent from the discharged three-dimensional model manufacturing composition 1'before the
また、本工程においては、層1中に含まれる溶媒を、完全に除去する必要はない。
本工程後の層1中における溶媒の含有率は、0.1質量%以上25質量%以下であるのが好ましく、0.5質量%以上20質量%以下であるのがより好ましい。
Further, in this step, it is not necessary to completely remove the solvent contained in the
The content of the solvent in the
これにより、後の工程での溶媒の急激な揮発、例えば、突沸等に伴う不本意な変形を効果的に防止し、さらに確実に寸法精度に優れた三次元造形物10を得ることができ、三次元造形物10の信頼性をさらに向上させることができるとともに、三次元造形物10の生産性をさらに向上させることができる。 As a result, it is possible to effectively prevent sudden volatilization of the solvent in a later step, for example, unintentional deformation due to sudden boiling, etc., and to reliably obtain a three-dimensional model 10 having excellent dimensional accuracy. The reliability of the three-dimensional model 10 can be further improved, and the productivity of the three-dimensional model 10 can be further improved.
[4−3]接合工程
接合工程では、レーザー光照射手段M6により層1にレーザー光Lを照射し、層1中に含まれる粒子21’の被膜212’、導電性粒子の少なくとも表面を加熱・溶融する。より具体的には、各層1において、三次元造形物10の実体部となるべき部位に選択的にレーザー光Lを走査することにより照射する。
[4-3] Joining step In the joining step, the
これにより、三次元造形物製造用組成物1’中に含まれる粒子21’同士が接合し、接合領域7が形成され、また、他の三次元造形物製造用組成物9’中に含まれる導電性粒子同士が接合し、接合領域9が形成される。このように接合領域7、接合領域9が形成されることにより、その後の粒子21’、導電性粒子の不本意な移動が防止され、三次元造形物10の寸法精度を向上させることができる。また、上記のようにして形成される接合領域7では、一般に、粒子21’同士が十分な接合強度で接合しており、接合領域9では、一般に、導電性粒子同士が十分な接合強度で接合している。また、本工程で、レーザー光Lが照射される層1よりも下側に、接合領域7、接合領域9が形成された層1を有する場合には、一般に、当該下側の層1の接合領域7、接合領域9と、新たに形成される接合領域7、接合領域9とが接合する。このようなことから、最終的に得られる三次元造形物10の機械的強度、信頼性等を向上させることができる。
As a result, the particles 21'contained in the three-dimensional model manufacturing composition 1'are joined to each other to form the
また、レーザー光Lを用いることにより、所望の部位に高い選択性でエネルギーを付与することができるため、三次元造形物10の寸法精度を向上させる上で有利であるとともに、三次元造形物10の生産性を向上する上でも有利である。また、エネルギー効率を向上させることができ、省エネルギーの観点からも有利である。 Further, by using the laser beam L, energy can be applied to a desired portion with high selectivity, which is advantageous in improving the dimensional accuracy of the three-dimensional model 10 and the three-dimensional model 10. It is also advantageous in improving the productivity of the laser. In addition, energy efficiency can be improved, which is advantageous from the viewpoint of energy saving.
また、本工程においては、レーザー光Lの照射により、粒子21’、導電性粒子の接合を行うとともに、粒子21’、導電性粒子以外の不要な成分を除去することができる。例えば、バインダー、残存する溶媒等を除去することができ、これらの成分が形成される接合領域7、接合領域9中に残存することを効果的に防止することができる。
Further, in this step, the particles 21'and the conductive particles can be bonded by irradiating the laser beam L, and unnecessary components other than the particles 21' and the conductive particles can be removed. For example, the binder, the remaining solvent, and the like can be removed, and it is possible to effectively prevent these components from remaining in the
特に、粒子21’は、非晶質軟磁性合金を含む材料で構成された母粒子211’が、非晶質軟磁性合金の融点よりも低い融点を有する低融点ガラス2121と、非晶質軟磁性合金よりもレーザー光Lの吸収率の高いレーザー光吸収剤2122とを含む材料で構成された被膜212’で被覆されているため、レーザー光Lのエネルギーにより、非晶質軟磁性合金が結晶化することが好適に防止されている。
In particular, as the particles 21', the mother particles 211' made of a material containing an amorphous soft magnetic alloy have a low
本工程で用いることのできるレーザーとしては、例えば、ルビーレーザー、YAGレーザー、Nd:YAGレーザー、チタンサファイアレーザー、半導体レーザー等の固体レーザー;色素レーザー等の液体レーザー;ヘリウムネオンレーザー等の中性原子レーザー、アルゴンイオンレーザー等のイオンレーザー、炭酸ガスレーザー、窒素レーザー等の分子レーザー、エキシマレーザー、ヘリウムカドミニウムレーザー等金属蒸気レーザー等のガスレーザー;自由電子レーザー;酸素−ヨウ素化学レーザー、フッ化水素レーザー等の化学レーザー;ファイバーレーザー等が挙げられる。 Examples of lasers that can be used in this step include solid lasers such as ruby lasers, YAG lasers, Nd: YAG lasers, titanium sapphire lasers, and semiconductor lasers; liquid lasers such as dye lasers; neutral atoms such as helium neon lasers. Ion lasers such as lasers, argon ion lasers, molecular lasers such as carbon dioxide lasers and nitrogen lasers, gas lasers such as metal vapor lasers such as excima lasers and helium cadmium lasers; free electron lasers; oxygen-iodine chemical lasers, hydrogen fluoride lasers Chemical lasers such as; fiber lasers and the like.
なお、レーザー光Lは、照射時間、強度等を調整することにより、母粒子211’に対するレーザー光Lの影響を抑制しつつ、より効率よく、粒子21’同士の接合を進行させることができる。 By adjusting the irradiation time, intensity, and the like, the laser light L can promote the bonding between the particles 21'more efficiently while suppressing the influence of the laser light L on the mother particles 211'.
中でも、レーザー光Lは、パルス発振固体レーザーにより照射されるものであるのが好ましい。 Above all, it is preferable that the laser beam L is irradiated by a pulse-oscillating solid-state laser.
これにより、母粒子211’の温度上昇をより効果的に防止しつつ、被膜212’、特に、図1に示す構成では、レーザー光吸収剤2122が偏在している被膜212’の外表面側の領域を、より効率よく加熱することができる。また、接合工程に要する総エネルギー量を低減させることができる。
As a result, while more effectively preventing the temperature rise of the mother particles 211', the coating 212', in particular, in the configuration shown in FIG. 1, on the outer surface side of the coating 212'where the
本工程は、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス等の不活性雰囲気中や、減圧雰囲気下で行うのが好ましい。これにより、導電性粒子の構成材料等の不本意な化学反応を効果的に防止することができる。 This step is preferably performed in an inert atmosphere such as nitrogen gas, helium gas, neon gas, or argon gas, or in a reduced pressure atmosphere. As a result, it is possible to effectively prevent an undesired chemical reaction of the constituent materials of the conductive particles.
接合領域7、接合領域9を有する層1の厚さは、特に限定されないが、5μm以上300μm以下であるのが好ましく、10μm以上200μm以下であるのがより好ましい。
The thickness of the
これにより、三次元造形物10の生産性を向上させつつ、三次元造形物10の寸法精度をより向上させることができる。 As a result, the productivity of the three-dimensional model 10 can be improved, and the dimensional accuracy of the three-dimensional model 10 can be further improved.
なお、例えば、層1の各部位で、レーザー光Lの種類、照射強度等のレーザー光Lの照射条件が異なるように調整してもよい。
For example, the irradiation conditions of the laser light L such as the type of the laser light L and the irradiation intensity may be adjusted to be different in each part of the
[4−4]三次元造形物の完成
その後、前述した層形成工程、溶媒除去工程および接合工程を含む一連の工程を繰り返し行うことにより、図10に示すように、複数の層1が積層された積層体50が得られる。そして、当該積層体50は、複数の層1にわたって設けられた接合領域7、接合領域9を有する三次元造形物10を含んでいる。
[4-4] Completion of the three-dimensional model After that, a plurality of
その後、図11に示すように、積層体50から、層1のうち接合領域7、接合領域9以外の部位を除去することにより、三次元造形物10が取り出される。
After that, as shown in FIG. 11, the three-dimensional model 10 is taken out from the
前述したような三次元造形物10の製造方法をフローチャートにまとめると、図12のようになる。 FIG. 12 summarizes the manufacturing method of the three-dimensional model 10 as described above in a flowchart.
図12に示すように、三次元造形物10の製造においては、層形成工程、溶媒除去工程および接合工程を含む一連の工程を所定回数だけ繰り返し行い、複数の層1が積層された積層体50を得る。
As shown in FIG. 12, in the production of the three-dimensional modeled product 10, a series of steps including a layer forming step, a solvent removing step, and a joining step are repeated a predetermined number of times, and a
すなわち、すでに形成された層1上に新たな層1を形成すべきか否かを判断し、形成すべき層1がある場合には新たな層1を形成し、形成すべき層1がない場合には当該積層体50に対し、後処理として、層1のうち接合領域7、接合領域9以外の部位を除去する不要部除去工程を行い、目的とする三次元造形物10を得る。
That is, it is determined whether or not a
なお、図示の構成では、理解を容易にするために、前述した各工程を順次行うものとして説明したが、造形領域であるステージ上の空間の各部位で、異なる工程を同時進行的に行ってもよい。例えば、層1を形成しつつ、この完成前の層1の他の部位で、溶媒除去工程や接合工程を行ってもよい。
In the illustrated configuration, in order to facilitate understanding, the above-mentioned steps are described as being sequentially performed, but different steps are simultaneously performed in each part of the space on the stage, which is a modeling area. May be good. For example, while forming the
[5]三次元造形物製造装置
次に、三次元造形物製造装置について説明する。
図13は、三次元造形物製造装置の好適な実施形態を模式的に示す縦断面図である。
[5] Three-dimensional model manufacturing device Next, a three-dimensional model manufacturing device will be described.
FIG. 13 is a vertical cross-sectional view schematically showing a preferred embodiment of the three-dimensional model manufacturing apparatus.
三次元造形物製造装置M100は、層1の形成を複数回行うことにより、三次元造形物10を製造するのに用いられるものである。三次元造形物製造装置M100は、三次元造形物製造用組成物1’を吐出する組成物供給手段M3と、他の三次元造形物製造用組成物9’を吐出する他の組成物供給手段M3’と、組成物供給手段M3より吐出された三次元造形物製造用組成物1’、他の組成物供給手段M3’より吐出された他の三次元造形物製造用組成物9’により形成された層1に対してレーザー光Lを照射するレーザー光照射手段M6とを備える。このような構成を有する三次元造形物製造装置M100は、層1を積み重ねて三次元造形物10を製造する。
The three-dimensional model manufacturing apparatus M100 is used to manufacture the three-dimensional model 10 by forming the layer 1 a plurality of times. The three-dimensional model manufacturing apparatus M100 includes a composition supply means M3 for discharging the three-dimensional model manufacturing composition 1'and another composition supply means for discharging another three-dimensional model manufacturing composition 9'. Formed by M3', a three-dimensional model manufacturing composition 1'discharged from the composition supply means M3, and another three-dimensional model manufacturing composition 9'discharged from another composition supply means M3'. The
より具体的には、三次元造形物製造装置M100は、制御部M2と、三次元造形物製造用組成物1’を所定のパターンで吐出することができるノズルを備える組成物供給手段M3と、他の三次元造形物製造用組成物9’を所定のパターンで吐出することができるノズルを備える他の組成物供給手段M3’と、組成物供給手段M3より吐出された三次元造形物製造用組成物1’、他の組成物供給手段M3’より吐出された他の三次元造形物製造用組成物9’により形成された層1から溶媒の少なくともの一部を除去する溶媒除去手段M9と、少なくとも一部の溶媒が除去された層1に対し、粒子21’、導電性粒子を接合するためのレーザー光Lを照射するレーザー光照射手段M6とを備えている。
More specifically, the three-dimensional model manufacturing apparatus M100 includes a control unit M2, a composition supply means M3 provided with a nozzle capable of discharging the three-dimensional model manufacturing composition 1'in a predetermined pattern, and the like. Another composition supply means M3'provided with a nozzle capable of ejecting another three-dimensional model manufacturing composition 9'in a predetermined pattern, and another three-dimensional model manufacturing composition ejected from the composition supply means M3. With the solvent removing means M9 for removing at least a part of the solvent from the
これにより、前述したような本発明の三次元造形物製造用組成物1’による効果をより好適に発揮させることができる。 As a result, the effect of the three-dimensional model manufacturing composition 1'of the present invention as described above can be more preferably exhibited.
制御部M2は、コンピューターM21と、駆動制御部M22とを有している。
コンピューターM21は、内部にCPUやメモリー等を備えて構成される一般的な卓上型コンピューター等である。コンピューターM21は、三次元造形物10の形状をモデルデータとしてデータ化し、それを平行な幾層もの薄い断面体にスライスして得られる断面データ、すなわち、スライスデータを駆動制御部M22に対して出力する。
The control unit M2 includes a computer M21 and a drive control unit M22.
The computer M21 is a general desktop computer or the like having a CPU, a memory, or the like inside. The computer M21 converts the shape of the three-dimensional model 10 into data as model data, slices it into parallel thin cross-sectional bodies, and outputs the cross-sectional data, that is, the slice data to the drive control unit M22. To do.
制御部M2が有する駆動制御部M22は、組成物供給手段M3、他の組成物供給手段M3’、層形成部M4、溶媒除去手段M9、レーザー光照射手段M6等をそれぞれに駆動する制御手段として機能する。具体的には、例えば、組成物供給手段M3の駆動、組成物供給手段M3による三次元造形物製造用組成物1’の吐出、他の組成物供給手段M3’の駆動、他の組成物供給手段M3’による他の三次元造形物製造用組成物9’の吐出、図13中のZ方向に移動可能なステージM41の下降およびその下降量、溶媒除去手段M9の駆動、レーザー光照射手段M6によるレーザー光Lの照射パターンや照射、走査速度等を制御する。組成物供給手段M3の駆動としては、例えば、XY平面上での移動等が挙げられ、他の組成物供給手段M3’の駆動としては、例えば、XY平面上での移動等が挙げられる。 The drive control unit M22 included in the control unit M2 serves as a control means for driving the composition supply means M3, the other composition supply means M3', the layer forming unit M4, the solvent removing means M9, the laser light irradiation means M6, and the like. Function. Specifically, for example, the composition supply means M3 is driven, the composition 1'for producing a three-dimensional modeled product is discharged by the composition supply means M3, the other composition supply means M3'is driven, and the other composition is supplied. Discharge of another three-dimensional model manufacturing composition 9'by means M3', lowering and lowering amount of stage M41 movable in the Z direction in FIG. 13, driving solvent removing means M9, laser light irradiation means M6. The irradiation pattern, irradiation, scanning speed, etc. of the laser beam L are controlled. Examples of the drive of the composition supply means M3 include movement on the XY plane, and examples of the drive of the other composition supply means M3 ′ include movement on the XY plane.
組成物供給手段M3には、三次元造形物製造用組成物1’が貯留、保存される組成物貯留部M7からの配管M8が接続されている。組成物貯留部M7には、前述した三次元造形物製造用組成物1’が貯留されており、駆動制御部M22の制御により、組成物供給手段M3より吐出される。 The composition supply means M3 is connected to a pipe M8 from the composition storage unit M7 in which the composition 1'for producing a three-dimensional model is stored and stored. The above-mentioned three-dimensional model manufacturing composition 1'is stored in the composition storage unit M7, and is discharged from the composition supply means M3 under the control of the drive control unit M22.
組成物供給手段M3は、ガイドM5に沿って、図13中のX方向およびY方向に各々独立して移動することができる。 The composition supply means M3 can move independently in the X direction and the Y direction in FIG. 13 along the guide M5.
他の組成物供給手段M3’には、他の三次元造形物製造用組成物9’が貯留、保存される組成物貯留部M7’からの配管M8’が接続されている。組成物貯留部M7’には、前述した他の三次元造形物製造用組成物9’が貯留されており、駆動制御部M22の制御により、他の組成物供給手段M3’より吐出される。 The other composition supply means M3'is connected to a pipe M8'from the composition storage unit M7' in which the other three-dimensional model manufacturing composition 9'is stored and stored. The other three-dimensional model manufacturing composition 9'described above is stored in the composition storage unit M7', and is discharged from the other composition supply means M3'under the control of the drive control unit M22.
組成物供給手段M3および他の組成物供給手段M3’は、ガイドM5に沿って、図13中のX方向およびY方向に各々独立して移動することができる。 The composition supply means M3 and the other composition supply means M3'can move independently in the X direction and the Y direction in FIG. 13 along the guide M5.
層形成部M4は、組成物供給手段M3から吐出された三次元造形物製造用組成物1’および他の組成物供給手段M3’から吐出された他の三次元造形物製造用組成物9’が供給され、三次元造形物製造用組成物1’、他の三次元造形物製造用組成物9’を用いて形成された層1を支持するステージM41と、ステージM41を取り囲む枠体M45とを有している。
The layer forming portion M4 is a three-dimensional model manufacturing composition 1'discharged from the composition supply means M3 and another three-dimensional model manufacturing composition 9'discharged from the other composition supply means M3'. A stage M41 that supports the
ステージM41は、先に形成された層1の上に、新たな層1を形成するのに際して、駆動制御部M22からの指令により所定量だけ順次下降する。
When a
ステージM41は、その上面のうち少なくとも三次元造形物製造用組成物1’、他の三次元造形物製造用組成物9’が付与される部位が平坦な平面M410となっている。これにより、厚さの均一性の高い層1を容易かつ確実に形成することができる。
The stage M41 has a flat flat surface M410 on the upper surface to which at least the three-dimensional model manufacturing composition 1'and the other three-dimensional model manufacturing composition 9'are applied. Thereby, the
ステージM41は、高強度の材料で構成されているのが好ましい。ステージM41の構成材料としては、例えば、ステンレス鋼等の各種金属材料等が挙げられる。 The stage M41 is preferably made of a high-strength material. Examples of the constituent material of the stage M41 include various metal materials such as stainless steel.
また、ステージM41の平面M410には、表面処理が施されていてもよい。これにより、例えば、三次元造形物製造用組成物1’の構成材料、他の三次元造形物製造用組成物9’の構成材料等がステージM41に強固に付着してしまうことをより効果的に防止したり、ステージM41の耐久性を向上させ、三次元造形物10のより長期間にわたる安定的な生産を図ったりすることができる。ステージM41の平面M410の表面処理に用いられる材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂等が挙げられる。 Further, the flat surface M410 of the stage M41 may be surface-treated. As a result, for example, it is more effective that the constituent material of the three-dimensional model manufacturing composition 1', the constituent material of another three-dimensional model manufacturing composition 9', and the like firmly adhere to the stage M41. It is possible to prevent this, improve the durability of the stage M41, and achieve stable production of the three-dimensional model 10 over a longer period of time. Examples of the material used for the surface treatment of the flat surface M410 of the stage M41 include a fluorine-based resin such as polytetrafluoroethylene.
組成物供給手段M3は、駆動制御部M22からの指令により移動し、三次元造形物製造用組成物1’をステージM41上の所望の部位に吐出するように構成されている。 The composition supply means M3 is configured to move according to a command from the drive control unit M22 and discharge the three-dimensional model manufacturing composition 1'to a desired portion on the stage M41.
組成物供給手段M3は、三次元造形物製造用組成物1’を吐出するように構成されている。 The composition supply means M3 is configured to discharge the composition 1'for producing a three-dimensional model.
組成物供給手段M3としては、例えば、インクジェットヘッド、各種ディスペンサー等が挙げられるが、ディスペンサーであるのが好ましい。 Examples of the composition supplying means M3 include an inkjet head, various dispensers, and the like, and a dispenser is preferable.
このように、ディスペンサーを用いることにより、前述した三次元造形物製造用組成物1’をより安定的に吐出することができ、良好な層1を形成することができる。また、ディスペンサー以外の方式を用いた場合に比べて、層1の厚さの不本意なばらつきを効果的に抑制することができ、製造される三次元造形物10の寸法精度を向上させる上でも有利である。また、厚みが比較的大きい層1を容易に形成することができ、三次元造形物10の生産性をさらに向上させる上でも有利である。
As described above, by using the dispenser, the above-mentioned three-dimensional model manufacturing composition 1'can be discharged more stably, and a
組成物供給手段M3の吐出部の大きさであるノズル径は、特に限定されないが、10μm以上100μm以下であるのが好ましい。 The nozzle diameter, which is the size of the discharge portion of the composition supply means M3, is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more and 100 μm or less.
これにより、三次元造形物10の寸法精度をより向上させつつ、三次元造形物10の生産性をより向上させることができる。 As a result, the productivity of the three-dimensional model 10 can be further improved while further improving the dimensional accuracy of the three-dimensional model 10.
他の組成物供給手段M3’は、駆動制御部M22からの指令により移動し、他の三次元造形物製造用組成物9’をステージM41上の所望の部位に吐出するように構成されている。 The other composition supply means M3'is configured to move according to a command from the drive control unit M22 and discharge the other three-dimensional model manufacturing composition 9'to a desired portion on the stage M41. ..
他の組成物供給手段M3’は、他の三次元造形物製造用組成物9’を吐出するように構成されている。 The other composition supply means M3'is configured to discharge another composition 9'for producing a three-dimensional model.
他の組成物供給手段M3’としては、例えば、インクジェットヘッド、各種ディスペンサー等が挙げられるが、ディスペンサーであるのが好ましい。 Examples of the other composition supplying means M3' include an inkjet head, various dispensers, and the like, but a dispenser is preferable.
このように、ディスペンサーを用いることにより、他の三次元造形物製造用組成物9’をより安定的に吐出することができ、良好な層1を形成することができる。また、ディスペンサー以外の方式を用いた場合に比べて、層1の厚さの不本意なばらつきを効果的に抑制することができ、製造される三次元造形物10の寸法精度を向上させる上でも有利である。また、厚みが比較的大きい層1を容易に形成することができ、三次元造形物10の生産性をさらに向上させる上でも有利である。
As described above, by using the dispenser, the other three-dimensional model manufacturing composition 9'can be discharged more stably, and a
他の組成物供給手段M3’の吐出部の大きさであるノズル径は、特に限定されないが、10μm以上100μm以下であるのが好ましい。 The nozzle diameter, which is the size of the discharge portion of the other composition supply means M3', is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more and 100 μm or less.
これにより、三次元造形物10の寸法精度をより向上させつつ、三次元造形物10の生産性をより向上させることができる。 As a result, the productivity of the three-dimensional model 10 can be further improved while further improving the dimensional accuracy of the three-dimensional model 10.
溶媒除去手段M9は、組成物供給手段M3により吐出された三次元造形物製造用組成物1’、他の組成物供給手段M3’により吐出された他の三次元造形物製造用組成物9’により形成された層1中に含まれる溶媒の少なくとも一部を除去する機能を有する。
The solvent removing means M9 is a three-dimensional model manufacturing composition 1'discharged by the composition supply means M3, and another three-dimensional model manufacturing composition 9'discharged by the other composition supply means M3'. It has a function of removing at least a part of the solvent contained in the
溶媒除去手段M9としては、例えば、層1を加熱するラインヒーター、加熱ローラー、層1に赤外線を照射する赤外線照射手段、乾燥空気等のような液体成分の含有率の低いガス供給手段等が挙げられ、これらから選択される2種以上を組み合わせたものであってもよい。
Examples of the solvent removing means M9 include a line heater for heating the
レーザー光照射手段M6は、組成物供給手段M3により吐出された三次元造形物製造用組成物1’、他の組成物供給手段M3’により吐出された他の三次元造形物製造用組成物9’により形成された層1、特に、本実施形態では、溶媒除去手段M9により溶媒の少なくとも一部が除去された層1中に含まれる粒子21’、導電性粒子を接合するためのレーザー光Lを照射する機能を有する。
The laser light irradiation means M6 is a composition for producing a three-dimensional model 1'discharged by the composition supply means M3, and another composition for producing a three-
これにより、層1中に含まれる粒子21’同士が接合し接合領域7が形成され、また導電性粒子同士が接合し接合領域9が形成される。特に、層1にレーザー光Lを走査することにより、層1の所望の部位に選択的にエネルギーを付与することができ、接合領域7、接合領域9の形成のエネルギー効率をより向上させることができる。これにより、三次元造形物10の生産性をより向上させることができる。また、エネルギー効率を向上させることができるため、省エネルギーの観点からも有利である。また、レーザー光Lを照射することにより、非晶質軟磁性合金の融点よりも低い融点を有する低融点ガラス2121と、非晶質軟磁性合金よりもレーザー光Lの吸収率の高いレーザー光吸収剤2122とを含む材料で構成された被膜212’で被覆された非晶質軟磁性合金が結晶化することが好適に防止される。
As a result, the particles 21'contained in the
本発明では、三次元造形物10の製造を雰囲気の組成等が管理されたチャンバー内で行ってもよい。これにより、例えば、不活性ガス中で接合工程を行うことができ、粒子の不本意な変性等をより効果的に防止することができる。 In the present invention, the three-dimensional model 10 may be manufactured in a chamber in which the composition of the atmosphere and the like are controlled. Thereby, for example, the joining step can be performed in an inert gas, and unintentional denaturation of particles can be prevented more effectively.
[6]三次元造形物
本発明に係る三次元造形物は、前述したような本発明の三次元造形物製造用粉末2’、本発明の三次元造形物製造用組成物1’を用いて製造することができる。特に、前述したような三次元造形物10の製造方法、三次元造形物製造装置M100を適用して好適に製造することができる。
[6] Three-dimensional model The three-dimensional model according to the present invention uses the powder 2'for producing a three-dimensional model of the present invention and the composition for producing a three-dimensional model 1'of the present invention as described above. Can be manufactured. In particular, it can be suitably manufactured by applying the method for manufacturing the three-dimensional modeled object 10 as described above and the three-dimensional modeled object manufacturing apparatus M100.
これにより、結晶化が好適に防止された非晶質軟磁性合金で構成された三次元造形物10を提供することができる。特に、小型の三次元造形物10、微細な構造、複雑な構造を有する三次元造形物10を好適に提供することができる。 Thereby, it is possible to provide a three-dimensional model 10 made of an amorphous soft magnetic alloy in which crystallization is preferably prevented. In particular, it is possible to preferably provide a small three-dimensional model 10, a fine structure, and a three-dimensional model 10 having a complicated structure.
上記の説明では、三次元造形物10がインダクターである場合について中心的に説明したが、本発明に係る三次元造形物10は、いかなるものであってもよく、例えば、トランス、モーター、ジェネレーター、リレー等のインダクター以外の磁性体部品、特に、電気・電子機器が備える磁性体部品であってもよい。 In the above description, the case where the three-dimensional model 10 is an inductor has been mainly described, but the three-dimensional model 10 according to the present invention may be any, for example, a transformer, a motor, a generator, and the like. It may be a magnetic component other than an inductor such as a relay, particularly a magnetic component provided in an electric / electronic device.
また、三次元造形物10は、電気・電子機器が備える磁性体部品以外の物品であってもよい。例えば、時計ケース、メガネフレーム、メダル、ペンダントヘッド、その他のアクセサリー、食器類、人形、フィギュア等の鑑賞物・展示物;インプラント、ステント、人工骨等の医療機器;ボルト、ナット、ネジ、アーム、リング、パイプ、その他各種工業製品の部品等であってもよい。 Further, the three-dimensional model 10 may be an article other than the magnetic parts provided in the electric / electronic device. For example, watch cases, eyeglass frames, medals, pendant heads, other accessories, tableware, dolls, figures and other ornaments / exhibits; implants, stents, artificial bones and other medical devices; bolts, nuts, screws, arms, etc. It may be a ring, a pipe, or a part of various industrial products.
また、三次元造形物は、プロトタイプ、量産品、オーダーメイド品のいずれに適用されてもよい。 Further, the three-dimensional model may be applied to any of a prototype, a mass-produced product, and a custom-made product.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されない。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto.
例えば、三次元造形物製造装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。 For example, in the three-dimensional model manufacturing apparatus, the configuration of each part can be replaced with an arbitrary configuration that exhibits the same function, or an arbitrary configuration can be added.
例えば、前述した実施形態では、ステージが昇降する構成について説明したが、ステージは昇降せずに、組成物供給手段が昇降するように構成されていてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the stage moves up and down has been described, but the stage may not move up and down, and the composition supply means may move up and down.
また、前述した実施形態では、レーザー光照射手段がXY平面上で移動することにより、層へのレーザー光の照射部位を変更する構成を図示していたが、レーザー光照射手段は、XY平面上を移動しないものであってもよい。より具体的には、例えば、レーザー光照射手段は、レーザー光照射部と、レーザー光照射部からのレーザー光を位置決めする複数のミラーと、レーザー光を収束させるレンズとを有するガルバノレーザーであってもよい。これにより、レーザー光を、高速でかつ広範囲に走査することができる。 Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the laser light irradiating means moves on the XY plane to change the irradiation site of the laser light on the layer is illustrated, but the laser light irradiating means is on the XY plane. It may be the one that does not move. More specifically, for example, the laser light irradiation means is a galvano laser having a laser light irradiation unit, a plurality of mirrors for positioning the laser light from the laser light irradiation unit, and a lens for converging the laser light. May be good. This makes it possible to scan the laser beam at high speed and over a wide range.
また、前述した実施形態では、ステージの表面に直接層を形成する場合について代表的に説明したが、例えば、ステージ上に造形プレートを配置し、当該造形プレート上に層を積層して三次元造形物を製造してもよい。このような場合、三次元造形物の製造過程においては、造形プレートと最下層を構成する粒子とを接合させ、その後、後処理で目的とする三次元造形物から造形プレートを除去してもよい。これにより、例えば、複数の層を積層していく過程での層の反りの発生をより効果的に防止することができ、最終的に得られる三次元造形物の寸法精度をより向上させることができる。 Further, in the above-described embodiment, the case where the layer is directly formed on the surface of the stage has been typically described. For example, a modeling plate is arranged on the stage, and the layers are laminated on the modeling plate for three-dimensional modeling. You may manufacture things. In such a case, in the manufacturing process of the three-dimensional model, the model plate and the particles constituting the lowermost layer may be joined, and then the model plate may be removed from the target three-dimensional model by post-treatment. .. As a result, for example, it is possible to more effectively prevent the occurrence of warpage of the layers in the process of laminating a plurality of layers, and it is possible to further improve the dimensional accuracy of the finally obtained three-dimensional model. it can.
また、前述した実施形態では、全ての層に接合領域を形成する場合について代表的に説明したが、複数の層が積層されてなる積層体は、例えば、接合領域を有さない層を備えていてもよい。また、ステージとの接触面に、実体部が形成されない層を形成し、当該層を犠牲層として機能させてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the bonding region is formed in all the layers has been typically described, but the laminated body in which a plurality of layers are laminated includes, for example, a layer having no bonding region. You may. Further, a layer on which the body portion is not formed may be formed on the contact surface with the stage, and the layer may function as a sacrificial layer.
また、三次元造形物の製造方法においては、必要に応じて、前処理工程、中間処理工程、後処理工程を行ってもよい。 Further, in the method for manufacturing a three-dimensional model, a pretreatment step, an intermediate treatment step, and a posttreatment step may be performed as necessary.
前処理工程としては、例えば、ステージの清掃工程等が挙げられる。
後処理工程としては、例えば、洗浄工程、バリ取り、研磨等を行う形状調整工程、着色工程、被覆層形成工程、粒子の接合強度を向上させるための熱処理工程等が挙げられる。
Examples of the pretreatment step include a stage cleaning step and the like.
Examples of the post-treatment step include a cleaning step, a shape adjusting step of performing deburring, polishing, and the like, a coloring step, a coating layer forming step, a heat treatment step for improving the bonding strength of particles, and the like.
また、前述した実施形態では、前記層について、三次元造形物の実体部となるべき領域と、それ以外の領域とを、同一の組成物を用いて製造する場合について説明したが、例えば、不要部除去工程で除去されるべき領域は、三次元造形物の実体部となるべき領域とは異なる組成物を用いて形成してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the region to be the actual part of the three-dimensional model and the other regions of the layer are produced by using the same composition has been described, but for example, it is unnecessary. The region to be removed in the portion removing step may be formed by using a composition different from the region to be the actual portion of the three-dimensional modeled object.
また、前述した実施形態では、三次元造形物製造用粉末を溶媒等の他の成分と混合した組成物を、三次元造形物の製造に用いる場合について代表的に説明したが、三次元造形物製造用粉末は、例えば、他の成分と混合することなく、粉体として、三次元造形物の製造に用いてもよい。 Further, in the above-described embodiment, a case where a composition obtained by mixing a powder for producing a three-dimensional model with another component such as a solvent is used for producing a three-dimensional model has been typically described. The manufacturing powder may be used, for example, as a powder for manufacturing a three-dimensional model without mixing with other components.
また、本発明の三次元造形物製造用組成物は、複数の層を積層することにより三次元造形物を製造するのに用いられるものであればよく、前述したような三次元造形物の製造方法以外の製造方法、前述したような三次元造形物製造装置以外の装置に適用されるものであってもよい。 Further, the composition for producing a three-dimensional model of the present invention may be any composition used for producing a three-dimensional model by laminating a plurality of layers, and the composition for producing a three-dimensional model as described above may be produced. It may be applied to a manufacturing method other than the method, or an apparatus other than the above-mentioned three-dimensional model manufacturing apparatus.
また、前述した実施形態では、三次元造形物製造用粉末の製造において、非晶質軟磁性合金粉末と低融点ガラスとを混合して複合粒子を形成した後に、当該複合粒子とレーザー光吸収剤を混合する場合について、代表的に説明したが、三次元造形物製造用粉末の製造方法は、これに限定されず、例えば、非晶質軟磁性合金粉末と低融点ガラスとレーザー光吸収剤との混合の順番は、変更してもよい。例えば、非晶質軟磁性合金粉末と低融点ガラスとレーザー光吸収剤とを同時に混合してもよい。また、前記複合粒子とレーザー光吸収剤とを混合する際に、低融点ガラスを追加して用いてもよい。 Further, in the above-described embodiment, in the production of the powder for producing a three-dimensional model, after the amorphous soft magnetic alloy powder and the low melting point glass are mixed to form composite particles, the composite particles and the laser light absorber are used. Although the case of mixing the two is typically described, the method for producing the powder for producing a three-dimensional model is not limited to this, and for example, the amorphous soft magnetic alloy powder, the low melting point glass, and the laser light absorber are used. The order of mixing may be changed. For example, the amorphous soft magnetic alloy powder, the low melting point glass, and the laser light absorber may be mixed at the same time. Further, when mixing the composite particles and the laser light absorber, low melting point glass may be additionally used.
以下に具体的な実施例をあげて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に温度条件を示していない処理は、25℃において行った。また、各種測定条件についても特に温度条件を示していないものは、25℃における数値である。 The present invention will be described in more detail with reference to specific examples below, but the present invention is not limited to these examples. In the following description, the treatment not particularly indicating the temperature condition was performed at 25 ° C. Further, as for various measurement conditions, those that do not particularly indicate the temperature conditions are the values at 25 ° C.
[7]三次元造形物製造用粉末の製造
(実施例A1)
まず、非晶質軟磁性合金であるFe、Si、Cr、B等で構成された非晶質軟磁性合金製粒子と、低融点ガラスである燐酸塩系ガラスで構成されたガラス粒子と、レーザー光吸収剤としてのフタロシアニン系化合物であるフタロシアニン銅とを用意した。
[7] Production of powder for producing a three-dimensional model (Example A1)
First, particles made of an amorphous soft magnetic alloy composed of Fe, Si, Cr, B and the like which are amorphous soft magnetic alloys, glass particles composed of phosphate glass which is a low melting point glass, and a laser. A phthalocyanine copper, which is a phthalocyanine compound, was prepared as a light absorber.
前記非晶質軟磁性合金製粒子を構成する非晶質軟磁性合金であるFe−Si−Cr−B系金属粒子は、融点が1170℃であり、再結晶化温度が500℃であるものであった。また、低融点ガラスである燐酸塩系ガラスの軟化点は、200℃前後であり、低融点ガラスの融点は、非晶質軟磁性合金よりも低いものであった。 The Fe-Si-Cr-B metal particles, which are amorphous soft magnetic alloys constituting the amorphous soft magnetic alloy particles, have a melting point of 1170 ° C. and a recrystallization temperature of 500 ° C. there were. The softening point of the phosphate-based glass, which is a low-melting point glass, was around 200 ° C., and the melting point of the low-melting point glass was lower than that of the amorphous soft magnetic alloy.
次に、図3に示す三次元造形物製造用粉末製造装置の容器内に、上記の非晶質軟磁性合金製粒子およびガラス粒子を投入した。 Next, the above-mentioned amorphous soft magnetic alloy particles and glass particles were put into the container of the powder manufacturing apparatus for manufacturing a three-dimensional model shown in FIG.
この状態で、回転駆動装置により回転軸を回転させ、ボスを介して回転軸に固定された第1のアームおよび第2のアームを回転させた。 In this state, the rotation shaft was rotated by the rotation drive device, and the first arm and the second arm fixed to the rotation shaft were rotated via the boss.
第1のアームおよび第2のアームの回転により、第1のアームの先端に設けられた押圧部材による原料の押圧・圧縮、第2のアームの先端に設けられたスクレーパーによる前記原料や、三次元造形物製造用粉末の中間生成物等の掻き取りを繰り返し行い、非晶質軟磁性合金製粒子の表面が低融点ガラスで被覆された複合粒子の集合体を得た。 By the rotation of the first arm and the second arm, the raw material is pressed and compressed by the pressing member provided at the tip of the first arm, the raw material is pressed and compressed by the scraper provided at the tip of the second arm, and the raw material is three-dimensional. The intermediate products of the powder for producing a modeled product were repeatedly scraped off to obtain an aggregate of composite particles in which the surface of the amorphous soft magnetic alloy particles was coated with low melting point glass.
その後、前記三次元造形物製造用粉末製造装置の容器内に前記複合粒子およびレーザー光吸収剤を投入して、上記と同様に、三次元造形物製造用粉末製造装置を稼働した。これにより、前記複合粒子の表面に、レーザー光吸収剤が付着し、図1に示すような粒子を複数個含む三次元造形物製造用粉末が得られた。 After that, the composite particles and the laser light absorber were put into the container of the powder manufacturing apparatus for producing a three-dimensional model, and the powder manufacturing apparatus for producing a three-dimensional model was operated in the same manner as described above. As a result, the laser light absorber adhered to the surface of the composite particles, and a powder for producing a three-dimensional modeled product containing a plurality of particles as shown in FIG. 1 was obtained.
このようにして得られた三次元造形物製造用粉末を構成する粒子の平均粒径は、30μmであった。また、母粒子を被覆する被膜は、その平均厚さが2μmであり、母粒子の全表面に対する被覆率が80%のものであった。また、三次元造形物製造用粉末を構成する粒子中における母粒子の占める割合は40体積%であった。 The average particle size of the particles constituting the powder for producing a three-dimensional model thus obtained was 30 μm. The coating film covering the mother particles had an average thickness of 2 μm and a coverage ratio of 80% on the entire surface of the mother particles. In addition, the proportion of the mother particles in the particles constituting the powder for producing a three-dimensional model was 40% by volume.
(比較例A1)
前記複合粒子の集合体にレーザー光吸収剤を付着させる処理を省略した以外は、前記実施例A1と同様の処理を行った。言い換えると、本比較例の三次元造形物製造用粉末の構成粒子は、非晶質軟磁性合金を含む材料で構成された母粒子、および、当該母粒子の表面を被覆する低融点ガラスの被膜で構成されたものであり、レーザー光吸収剤を含まないものである。
(Comparative Example A1)
The same treatment as in Example A1 was carried out except that the treatment for adhering the laser light absorber to the aggregate of the composite particles was omitted. In other words, the constituent particles of the powder for producing a three-dimensional model of this comparative example are a mother particle made of a material containing an amorphous soft magnetic alloy and a film of low melting point glass that covers the surface of the mother particle. It is composed of, and does not contain a laser light absorber.
[8]三次元造形物製造用組成物の製造
(実施例B1)
前記実施例A1で得られた三次元造形物製造用粉末と、溶媒としての水と、バインダーとしてのPVAとを、所定の割合で混合し、三次元造形物製造用組成物を得た。このようにして得られた三次元造形物製造用組成物中における三次元造形物製造用粉末の含有率は40体積%であり、溶媒の含有率は56体積%であり、バインダーの含有率は4体積%であった。
[8] Production of composition for producing three-dimensional modeled product (Example B1)
The powder for producing a three-dimensional model obtained in Example A1, water as a solvent, and PVA as a binder were mixed at a predetermined ratio to obtain a composition for producing a three-dimensional model. The content of the powder for producing a three-dimensional model in the composition for producing a three-dimensional model thus obtained is 40% by volume, the content of the solvent is 56% by volume, and the content of the binder is It was 4% by volume.
(比較例B1)
三次元造形物製造用粉末として、前記比較例A1で得られたものを用いた以外は、前記実施例B1と同様にして、三次元造形物製造用組成物を製造した。
(Comparative Example B1)
A composition for producing a three-dimensional model was produced in the same manner as in Example B1 except that the powder obtained in Comparative Example A1 was used as the powder for producing a three-dimensional model.
[9]三次元造形物の製造
前記実施例および比較例の三次元造形物製造用組成物を用いて、以下のようにして三次元造形物としてのインダクターを製造した。
[9] Production of Three-Dimensional Model Using the three-dimensional model production compositions of the above Examples and Comparative Examples, an inductor as a three-dimensional model was manufactured as follows.
まず、前記実施例および比較例の三次元造形物製造用組成物とともに、巻線部の形成に用いる他の三次元造形物製造用組成物を用意した。当該他の三次元造形物製造用組成物は、銅で構成された導電性粒子と、溶媒としての水と、バインダーとしてのPVAとを、所定の割合で混合することにより調製した。 First, along with the three-dimensional model manufacturing compositions of the above-mentioned Examples and Comparative Examples, other three-dimensional model manufacturing compositions used for forming the winding portion were prepared. The other composition for producing a three-dimensional model was prepared by mixing conductive particles composed of copper, water as a solvent, and PVA as a binder in a predetermined ratio.
次に、図13に示すような三次元造形物製造装置を用意し、組成物供給手段から前記実施例の三次元造形物製造用組成物を吐出し、他の組成物供給手段から前記他の三次元造形物製造用組成物を吐出するように、これらの組成物を、別々の組成物貯留部に貯留した。 Next, a three-dimensional model manufacturing apparatus as shown in FIG. 13 is prepared, the composition for manufacturing the three-dimensional model of the above embodiment is discharged from the composition supplying means, and the other composition supplying means. These compositions were stored in separate composition reservoirs so as to discharge the compositions for producing three-dimensional shaped objects.
次に、前述したように、層形成工程、溶媒除去工程および接合工程を含む一連の工程を複数回繰り返し行い、その後、不要部除去工程を行うことにより、本発明に係る三次元造形物としてのインダクターを得た。得られたインダクターの大きさは、1.5mm×1.5mmであった。 Next, as described above, a series of steps including the layer forming step, the solvent removing step, and the joining step are repeated a plurality of times, and then the unnecessary portion removing step is performed to obtain the three-dimensional model according to the present invention. I got an inductor. The size of the obtained inductor was 1.5 mm × 1.5 mm.
層形成工程で形成する層の厚みは50μmとした。
溶媒除去工程は、溶媒除去手段としてラインヒーターを用い、200℃での加熱処理を施すことにより行った。
The thickness of the layer formed in the layer forming step was 50 μm.
The solvent removing step was carried out by performing a heat treatment at 200 ° C. using a line heater as the solvent removing means.
接合工程は、パルス発振固体レーザーである、最大ピーク波長が1064nmのYAGレーザーによるレーザー光を走査させることにより行った。 The joining step was performed by scanning the laser beam of a YAG laser having a maximum peak wavelength of 1064 nm, which is a pulse-oscillating solid-state laser.
また、前記実施例の三次元造形物製造用組成物の代わりに前記比較例の三次元造形物製造用組成物を用いた以外は、前記と同様にして、比較例の三次元造形物としてのインダクターを得た。 Further, in the same manner as described above, as the three-dimensional model of the comparative example, except that the composition for producing the three-dimensional model of the comparative example was used instead of the composition for producing the three-dimensional model of the example. I got an inductor.
本発明に係る三次元造形物では、非晶質軟磁性合金の結晶化が効果的に防止されており、インダクタンス値、直流重畳特性、温度特性等に優れ、磁束漏れも効果的に防止されており、インダクターとして求められる機能に優れていることが確認された。これに対し、比較例に係る三次元造形物では、非晶質軟磁性合金の結晶化が進行しており、インダクターとして求められる機能に劣っていた。 In the three-dimensional model according to the present invention, the crystallization of the amorphous soft magnetic alloy is effectively prevented, the inductance value, the DC superimposition characteristic, the temperature characteristic, etc. are excellent, and the magnetic flux leakage is also effectively prevented. It was confirmed that the function required as an inductor was excellent. On the other hand, in the three-dimensional model according to the comparative example, the crystallization of the amorphous soft magnetic alloy was progressing, and the function required as an inductor was inferior.
また、レーザー光吸収剤として、フタロシアニン銅の代わりに、シアニン系色素を用いた以外は、前記と同様にして三次元造形物製造用粉末、三次元造形物製造用組成物を製造し、当該三次元造形物製造用組成物を用いて、前記と同様にして三次元造形物を製造したところ、前記と同様の結果が得られた。 Further, except that a cyanine-based pigment was used instead of phthalocyanine copper as the laser light absorber, a powder for producing a three-dimensional model and a composition for producing a three-dimensional model were produced in the same manner as described above, and the tertiary was produced. When a three-dimensional model was produced in the same manner as described above using the original composition for producing a model, the same results as described above were obtained.
また、低融点ガラスとして、燐酸塩系ガラスの代わりに、SiO2系ガラス、ZnO−BaO系ガラス、ZnO−B2O3−SiO2系ガラスを用いた以外は、前記と同様にして三次元造形物製造用粉末、三次元造形物製造用組成物を製造し、当該三次元造形物製造用組成物を用いて、前記と同様にして三次元造形物を製造したところ、前記と同様の結果が得られた。 Further, as the low-melting glass, in place of the phosphate type glass, except for using SiO 2 -based glass, ZnO-BaO-based glass, a ZnO-B 2 O 3 -SiO 2 based glass, three-dimensional in the same manner as above When a powder for manufacturing a modeled object and a composition for producing a three-dimensional modeled product were produced, and the three-dimensional modeled product was produced in the same manner as described above using the composition for producing the three-dimensional modeled object, the same result as described above was obtained. was gotten.
また、被膜の平均厚さを、1μm以上5μm以下の範囲内で変更した以外は、前記と同様にして三次元造形物製造用粉末、三次元造形物製造用組成物を製造し、当該三次元造形物製造用組成物を用いて、前記と同様にして三次元造形物を製造したところ、前記と同様の結果が得られた。 Further, except that the average thickness of the coating film was changed within the range of 1 μm or more and 5 μm or less, a powder for producing a three-dimensional model and a composition for producing a three-dimensional model were produced in the same manner as described above, and the three-dimensional structure was produced. When a three-dimensional model was produced in the same manner as described above using the composition for producing a model, the same result as described above was obtained.
また、母粒子の平均粒径を、20μm以上100μm以下の範囲内で変更した以外は、前記と同様にして三次元造形物製造用粉末、三次元造形物製造用組成物を製造し、当該三次元造形物製造用組成物を用いて、前記と同様にして三次元造形物を製造したところ、前記と同様の結果が得られた。 Further, except that the average particle size of the mother particles was changed within the range of 20 μm or more and 100 μm or less, a powder for producing a three-dimensional model and a composition for producing a three-dimensional model were produced in the same manner as described above, and the tertiary was produced. When a three-dimensional model was produced in the same manner as described above using the original composition for producing a model, the same results as described above were obtained.
また、三次元造形物製造用組成物中に占める三次元造形物製造用粉末の含有率を30体積%以上50体積%以下の範囲内で変更した以外は、前記と同様にして三次元造形物製造用粉末、三次元造形物製造用組成物を製造し、当該三次元造形物製造用組成物を用いて、前記と同様にして三次元造形物を製造したところ、前記と同様の結果が得られた。また、三次元造形物製造用組成物中に占めるバインダーの含有率を1.5体積%以上10体積%以下の範囲内で変更した以外は、前記と同様にして三次元造形物製造用粉末、三次元造形物製造用組成物を製造し、当該三次元造形物製造用組成物を用いて、前記と同様にして三次元造形物を製造したところ、前記と同様の結果が得られた。また、三次元造形物製造用組成物中に占める溶媒の含有率を43体積%以上68体積%以下の範囲内で変更した以外は、前記と同様にして三次元造形物製造用粉末、三次元造形物製造用組成物を製造し、当該三次元造形物製造用組成物を用いて、前記と同様にして三次元造形物を製造したところ、前記と同様の結果が得られた。 Further, the three-dimensional model is the same as described above except that the content of the powder for producing the three-dimensional model in the composition for producing the three-dimensional model is changed within the range of 30% by volume or more and 50% by volume or less. When a manufacturing powder and a composition for manufacturing a three-dimensional model were manufactured, and the three-dimensional model was manufactured in the same manner as above using the composition for manufacturing the three-dimensional model, the same result as described above was obtained. Was done. Further, except that the content of the binder in the composition for producing a three-dimensional model was changed within the range of 1.5% by volume or more and 10% by volume or less, the powder for producing a three-dimensional model was obtained in the same manner as described above. When a composition for producing a three-dimensional model was produced, and the composition for producing the three-dimensional model was used to produce a three-dimensional model in the same manner as described above, the same results as described above were obtained. Further, except that the content of the solvent in the three-dimensional model manufacturing composition was changed within the range of 43% by volume or more and 68% by volume or less, the three-dimensional model manufacturing powder and three-dimensional When a composition for producing a modeled product was produced and a three-dimensional modeled product was produced in the same manner as described above using the composition for producing a three-dimensional modeled object, the same result as described above was obtained.
10…三次元造形物、50…積層体、1…層、1’…三次元造形物製造用組成物、2’…三次元造形物製造用粉末、21’…粒子、211’…母粒子、212’…被膜、2121…低融点ガラス、2122…レーザー光吸収剤、7…接合領域、9…接合領域、9’…他の三次元造形物製造用組成物、P100…三次元造形物製造用粉末製造装置、P10…容器、P20…回転軸、P11…ボス、P12…第1のアーム、P14…押圧部材、P16…第2のアーム、P18…スクレーパー、M100…三次元造形物製造装置、M2…制御部、M21…コンピューター、M22…駆動制御部、M3…組成物供給手段、M3’…他の組成物供給手段、M4…層形成部、M41…ステージ、M410…平面、M45…枠体、M5…ガイド、M6…レーザー光照射手段、M7…組成物貯留部、M7’…組成物貯留部、M8…配管、M8’…配管、M9…溶媒除去手段、L…レーザー光 10 ... 3D model, 50 ... Laminate, 1 ... Layer, 1'... Composition for 3D model production, 2'... Powder for 3D model production, 21'... Particles, 211' ... Mother particles, 212'... coating, 2121 ... low melting point glass, 2122 ... laser light absorber, 7 ... bonding region, 9 ... bonding region, 9'... other three-dimensional model manufacturing composition, P100 ... for three-dimensional model manufacturing Powder manufacturing equipment, P10 ... Container, P20 ... Rotating shaft, P11 ... Boss, P12 ... First arm, P14 ... Pressing member, P16 ... Second arm, P18 ... Scraper, M100 ... Three-dimensional model manufacturing equipment, M2 ... Control unit, M21 ... Computer, M22 ... Drive control unit, M3 ... Composition supply means, M3'... Other composition supply means, M4 ... Layer forming unit, M41 ... Stage, M410 ... Plane, M45 ... Frame, M5 ... guide, M6 ... laser light irradiation means, M7 ... composition storage part, M7'... composition storage part, M8 ... piping, M8' ... piping, M9 ... solvent removing means, L ... laser light
Claims (14)
前記粒子は、非晶質軟磁性合金を含む材料で構成された母粒子と、前記母粒子の表面の少なくとも一部を被覆する被膜とを有するものであり、
前記被膜は、前記非晶質軟磁性合金の融点よりも低い融点を有する低融点ガラスと、前記非晶質軟磁性合金よりも前記レーザー光の吸収率の高いレーザー光吸収剤とを含むものであることを特徴とする三次元造形物製造用粉末。 A three-dimensional model manufacturing powder used for forming a layer by irradiating a plurality of particles with laser light and joining them, and laminating the layers to produce a three-dimensional model.
The particles have a mother particle made of a material containing an amorphous soft magnetic alloy and a coating film that covers at least a part of the surface of the mother particle.
The coating film contains a low melting point glass having a melting point lower than the melting point of the amorphous soft magnetic alloy and a laser light absorber having a higher absorption rate of the laser light than the amorphous soft magnetic alloy. A powder for manufacturing three-dimensional alloys, which is characterized by.
バインダーと、
溶媒とを含むことを特徴とする三次元造形物製造用組成物。 The powder for producing a three-dimensional model according to any one of claims 1 to 8.
With a binder
A composition for producing a three-dimensional model, which comprises a solvent.
前記層に所定のパターンでレーザー光を照射して、前記粒子を接合する接合工程とを含む一連の工程を複数回繰り返し行い、三次元造形物を製造することを特徴とする三次元造形物の製造方法。 A layer forming step of forming a layer using the composition for producing a three-dimensional model according to any one of claims 9 to 11.
A three-dimensional model characterized by producing a three-dimensional model by irradiating the layer with a laser beam in a predetermined pattern and repeating a series of steps including a bonding step of joining the particles a plurality of times. Production method.
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