JP3146805B2 - 光造形方法及び光造形装置 - Google Patents
光造形方法及び光造形装置Info
- Publication number
- JP3146805B2 JP3146805B2 JP27647593A JP27647593A JP3146805B2 JP 3146805 B2 JP3146805 B2 JP 3146805B2 JP 27647593 A JP27647593 A JP 27647593A JP 27647593 A JP27647593 A JP 27647593A JP 3146805 B2 JP3146805 B2 JP 3146805B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- curing
- resin
- overhang portion
- thickness
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ照射により紫外線
硬化樹脂を硬化させ立体樹脂モデルを作成する光造形方
法およびその装置に係り、特にレーザ透過光による余剰
硬化厚さを補正することで寸法精度に優れた光造形物を
提供するための方法および装置に関する。
硬化樹脂を硬化させ立体樹脂モデルを作成する光造形方
法およびその装置に係り、特にレーザ透過光による余剰
硬化厚さを補正することで寸法精度に優れた光造形物を
提供するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光造形方法および装置は、丸谷
他：光造形法：日刊工業新聞社に記載のように三次元形
状モデルデータを等高線データに変換し、等高線ごとの
断面形状に従い順次積層し立体モデルを作成する方法は
知られている。
他：光造形法：日刊工業新聞社に記載のように三次元形
状モデルデータを等高線データに変換し、等高線ごとの
断面形状に従い順次積層し立体モデルを作成する方法は
知られている。
【０００３】精度向上策については、特公平４−７９８
２５号公報、特公平４−７９８２７号公報に記載されて
いる。
２５号公報、特公平４−７９８２７号公報に記載されて
いる。
【０００４】また、ＲＰ＆Ｍ・ＳＬＡ特別セミナー：日
本３Ｄシステム主催：’９２．１０．２９−３０では、
樹脂層へのレーザ照射を一回走査した場合の硬化深さと
レーザが交差したときの硬化深さでは、交差した部分の
硬化深さの方が約１．７倍深くなる、と記載されてい
る。
本３Ｄシステム主催：’９２．１０．２９−３０では、
樹脂層へのレーザ照射を一回走査した場合の硬化深さと
レーザが交差したときの硬化深さでは、交差した部分の
硬化深さの方が約１．７倍深くなる、と記載されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術はオーバ
ーハング底面部のレーザ透過光による余剰硬化厚さの補
正について配慮されていなかった。このため該部の下部
においては、レーザ透過光により未硬化樹脂が硬化し設
計厚さ以上となり、寸法精度を低下させる問題があっ
た。
ーハング底面部のレーザ透過光による余剰硬化厚さの補
正について配慮されていなかった。このため該部の下部
においては、レーザ透過光により未硬化樹脂が硬化し設
計厚さ以上となり、寸法精度を低下させる問題があっ
た。
【０００６】さらに、造形物の寸法を設計値と揃えるに
は削るといった二次加工の工程が必要となる問題があっ
た。
は削るといった二次加工の工程が必要となる問題があっ
た。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、オーバーハング底面部における余剰硬化厚さαを式
（１）で求め、あらかじめ三次元形状モデル内の設計値
で上記余剰硬化厚さαを削除しておき等高線データに変
換する。
に、オーバーハング底面部における余剰硬化厚さαを式
（１）で求め、あらかじめ三次元形状モデル内の設計値
で上記余剰硬化厚さαを削除しておき等高線データに変
換する。
【０００８】また、この式（１）から求めた余剰硬化厚
さα分の等高線データの削除および追加を行なうこと
で、寸法精度の良い光造形物を得る。
さα分の等高線データの削除および追加を行なうこと
で、寸法精度の良い光造形物を得る。
【０００９】余剰硬化厚さαの求め方を図５を用いて説
明する。
明する。
【００１０】積層ピッチをＰ 第１硬化層の上面からの深さをＤ 積層数をＮ 樹脂の光吸収係数をｋ とするとＮ層積層時の深さＤでの透過光エネルギーＥｎ
（Ｄ，Ｎ）は Ｅｎ（Ｄ，Ｎ）＝ＥＸＰ（−ｋ（Ｄ＋（Ｎ−１）Ｐ）／
λ） である。
（Ｄ，Ｎ）は Ｅｎ（Ｄ，Ｎ）＝ＥＸＰ（−ｋ（Ｄ＋（Ｎ−１）Ｐ）／
λ） である。
【００１１】ここで、積層にともない第１層下部では何
回も透過光が照射されるから、その累積エネルギーをＥ
total（Ｄ，Ｎ）とすれば Ｅtotal（Ｄ，Ｎ）＝ＥＸＰ（−ｋＤ／λ） ＋ＥＸＰ（−ｋ（Ｄ＋Ｐ）／λ） ＋ ・ ・ ＋ＥＸＰ（−ｋ（Ｄ＋（ｎ−１）Ｐ）／λ） ここで Ａ＝ＥＸＰ（−ｋＤ／λ） Ｂ＝ＥＸＰ（−ｋＰ／λ） とすれば Ｅtotal（Ｄ，Ｎ）＝Ａ（１＋Ｂ＋Ｂ＾２＋・・・＋Ｂ
＾（ｎ−１）） 両辺の対数をとると １ｎ（Ｅtotal（Ｄ，Ｎ））＝−ｋＤ／λ＋１ｎ（C） ここに、ｃ＝（１−Ｂ＾ｎ）／（１−Ｂ） よって Ｄ＝−λ／ｋ（１ｎ（Ｅtotal（Ｄ，Ｎ））−１ｎ
（Ｃ）） Ｄは第１層の上面からの深さであること、また、Ｅtota
l（Ｄ，Ｎ）を臨界硬化パワー（照射パワーに対する
比）とすればＮ層積層したときの余剰硬化の厚さαは α＝Ｄ−Ｐ となる。
回も透過光が照射されるから、その累積エネルギーをＥ
total（Ｄ，Ｎ）とすれば Ｅtotal（Ｄ，Ｎ）＝ＥＸＰ（−ｋＤ／λ） ＋ＥＸＰ（−ｋ（Ｄ＋Ｐ）／λ） ＋ ・ ・ ＋ＥＸＰ（−ｋ（Ｄ＋（ｎ−１）Ｐ）／λ） ここで Ａ＝ＥＸＰ（−ｋＤ／λ） Ｂ＝ＥＸＰ（−ｋＰ／λ） とすれば Ｅtotal（Ｄ，Ｎ）＝Ａ（１＋Ｂ＋Ｂ＾２＋・・・＋Ｂ
＾（ｎ−１）） 両辺の対数をとると １ｎ（Ｅtotal（Ｄ，Ｎ））＝−ｋＤ／λ＋１ｎ（C） ここに、ｃ＝（１−Ｂ＾ｎ）／（１−Ｂ） よって Ｄ＝−λ／ｋ（１ｎ（Ｅtotal（Ｄ，Ｎ））−１ｎ
（Ｃ）） Ｄは第１層の上面からの深さであること、また、Ｅtota
l（Ｄ，Ｎ）を臨界硬化パワー（照射パワーに対する
比）とすればＮ層積層したときの余剰硬化の厚さαは α＝Ｄ−Ｐ となる。
【００１２】
【作用】本発明において、レーザ透過光の余剰硬化厚さ
を等高線データ上での置き換えまたは三次元形状モデル
設計値上での削除することにより、造形物の寸法精度が
向上する。
を等高線データ上での置き換えまたは三次元形状モデル
設計値上での削除することにより、造形物の寸法精度が
向上する。
【００１３】また、これにより削るといった二次加工の
工程が省略される。
工程が省略される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。
る。
【００１５】図１は、本発明の一実施例を示すモデル断
面図である。図１（ａ）は、オーバーハング部の厚さに
設計値Ｔ１を用いて作成した三次元形状モデルの断面図
である。図１（ｂ）は、式（１）から求めた余剰硬化厚
さβをオーバーハング部の設計値Ｔ１から削除し、厚さ
補正を施した三次元形状モデルの断面図である。図１
（ｃ）は、図１（ｂ）の補正したモデルを元に造形した
光造形品の断面図である。このように、オーバーハング
部の厚さ設計値Ｔ１を持つ三次元形状モデルでは、オー
バーハング部の余剰硬化厚さβを設計値Ｔ１から差し引
いた三次元形状モデルに補正し造形するとの方法によ
り、オーバーハング部の厚さが設計値Ｔ１と寸法精度の
高い光造形品を得ることができる。
面図である。図１（ａ）は、オーバーハング部の厚さに
設計値Ｔ１を用いて作成した三次元形状モデルの断面図
である。図１（ｂ）は、式（１）から求めた余剰硬化厚
さβをオーバーハング部の設計値Ｔ１から削除し、厚さ
補正を施した三次元形状モデルの断面図である。図１
（ｃ）は、図１（ｂ）の補正したモデルを元に造形した
光造形品の断面図である。このように、オーバーハング
部の厚さ設計値Ｔ１を持つ三次元形状モデルでは、オー
バーハング部の余剰硬化厚さβを設計値Ｔ１から差し引
いた三次元形状モデルに補正し造形するとの方法によ
り、オーバーハング部の厚さが設計値Ｔ１と寸法精度の
高い光造形品を得ることができる。
【００１６】図２は、本発明の一実施例を示すモデル断
面図である。図２（ａ）は、オーバーハング部の厚さに
設計値Ｔ１を用いて作成した三次元形状モデルの断面図
である。図２（ｂ）は、式（１）から求めた余剰硬化厚
さγをオーバーハング部の設計値Ｔ１から削除し、厚さ
補正を施した三次元形状モデルの断面図である。図２
（ｃ）は、図２（ｂ）の補正したモデルを元に造形した
光造形品の断面図である。このように、オーバーハング
部が積層方向に対し垂直でない場合にも式（１）が適用
でき、余剰硬化厚さγを設計値Ｔ１に対し補正した形状
モデルから、オーバーハング部の厚さが設計値Ｔ１と寸
法精度の高い光造形品を得ることができる。
面図である。図２（ａ）は、オーバーハング部の厚さに
設計値Ｔ１を用いて作成した三次元形状モデルの断面図
である。図２（ｂ）は、式（１）から求めた余剰硬化厚
さγをオーバーハング部の設計値Ｔ１から削除し、厚さ
補正を施した三次元形状モデルの断面図である。図２
（ｃ）は、図２（ｂ）の補正したモデルを元に造形した
光造形品の断面図である。このように、オーバーハング
部が積層方向に対し垂直でない場合にも式（１）が適用
でき、余剰硬化厚さγを設計値Ｔ１に対し補正した形状
モデルから、オーバーハング部の厚さが設計値Ｔ１と寸
法精度の高い光造形品を得ることができる。
【００１７】図３は、本発明の第一の実施例であるオー
バーハング底面部の余剰硬化厚さを三次元形状モデルに
て補正し寸法精度の良い光造形品を得るためのフローチ
ャートである。
バーハング底面部の余剰硬化厚さを三次元形状モデルに
て補正し寸法精度の良い光造形品を得るためのフローチ
ャートである。
【００１８】まず、設計値に従い三次元形状モデルをモ
デリングし、このモデルデータを元に等高線データ変換
を行なう。各等高線の上下の位置関係からオーバーハン
グ部の有無を判定する。オーバーハング部が無い場合に
は余剰硬化厚さに関係無いためそのまま造形を行なう。
オーバーハング部が検出されたときは、設計値に従って
入力された三次元形状モデルを呼び出す。オーバーハン
グ部の設計上の厚さを式（１）に入力し、余剰硬化厚さ
を求めオーバーハング部の厚さを補正した三次元形状モ
デルを作成する。余剰硬化厚さを補正した三次元形状モ
デルを等高線データに変換し、この等高線データを用い
光造形を行なう。
デリングし、このモデルデータを元に等高線データ変換
を行なう。各等高線の上下の位置関係からオーバーハン
グ部の有無を判定する。オーバーハング部が無い場合に
は余剰硬化厚さに関係無いためそのまま造形を行なう。
オーバーハング部が検出されたときは、設計値に従って
入力された三次元形状モデルを呼び出す。オーバーハン
グ部の設計上の厚さを式（１）に入力し、余剰硬化厚さ
を求めオーバーハング部の厚さを補正した三次元形状モ
デルを作成する。余剰硬化厚さを補正した三次元形状モ
デルを等高線データに変換し、この等高線データを用い
光造形を行なう。
【００１９】図４は、本発明の第二の実施例を示す等高
線およびモデル断面図である。図４（ａ）はオーバーハ
ング部の厚さに設計値Ｔ１を用いて作成した三次元形状
モデルの等高線断面図である。図４（ｂ）は、式（１）
から求めた余剰硬化厚さβをオーバーハング部の設計値
Ｔ１から削除した等高線断面図である。図４（ｃ）は、
オーバーハング部以外の削除されたデータを追加した等
高線データ断面図である。図４（ｄ）は、図４（ｃ）の
補正したモデルを元に造形した光造形品の断面図であ
る。
線およびモデル断面図である。図４（ａ）はオーバーハ
ング部の厚さに設計値Ｔ１を用いて作成した三次元形状
モデルの等高線断面図である。図４（ｂ）は、式（１）
から求めた余剰硬化厚さβをオーバーハング部の設計値
Ｔ１から削除した等高線断面図である。図４（ｃ）は、
オーバーハング部以外の削除されたデータを追加した等
高線データ断面図である。図４（ｄ）は、図４（ｃ）の
補正したモデルを元に造形した光造形品の断面図であ
る。
【００２０】図５は、第二の実施例であるモデル等高線
データの削除および追加によりオーバーハング部の余剰
硬化厚さを補正し、寸法精度の良い光造形品を得る方法
および該方法を備えた装置のフローチャートである。
データの削除および追加によりオーバーハング部の余剰
硬化厚さを補正し、寸法精度の良い光造形品を得る方法
および該方法を備えた装置のフローチャートである。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、レーザ照射の繰返しに
よって生じる余剰硬化厚さを算出し、該厚さ分を三次元
モデルデータまたは等高線データ上にて補正すること
で、積層方向に関し寸法精度の良い光造形品を得られる
効果がある。
よって生じる余剰硬化厚さを算出し、該厚さ分を三次元
モデルデータまたは等高線データ上にて補正すること
で、積層方向に関し寸法精度の良い光造形品を得られる
効果がある。
【図１】本発明の第一の実施例を示すモデル断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の第一の実施例にてオーバーハング部に
角度を付けたモデル断面図である。
角度を付けたモデル断面図である。
【図３】本発明の第一の実施例の余剰硬化厚さを補正す
るためのフローチャート図である。
るためのフローチャート図である。
【図４】本発明の第二の実施例を示すモデルおよび等高
線データ断面図である。
線データ断面図である。
【図５】本発明の第二の実施例の余剰硬化厚さを補正す
るためのフローチャート図である。
るためのフローチャート図である。
【図６】本発明の余剰硬化厚さを説明する図である。
Ｔ１，Ｔ２…オーバーハング部厚さ、 α，β，γ…余剰硬化厚さ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 賢勉 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 遠藤 敏朗 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所ＡＶ機器事業部内 (56)参考文献 特開 平６−64048（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 67/00
Claims (2)
- 【請求項１】 紫外線硬化樹脂にレーザを照射し硬化さ
せ、該硬化物を積層していくことで光造形モデルを作成
する光造形方法であって、 造形物のオーバーハング部底面を透過したレーザの漏れ
光が、オーバーハング部底面の未硬化樹脂を硬化するこ
とで生じる余剰硬化厚さαを下式より算出し、 α=-λ/k(ln(E0)-ln(c))-P （但し、オーバーハング部の造形の積層数をＮ、積層ピ
ッチをＰ、樹脂の光吸収係数をｋ、硬化光の波長をλ、
硬化光の照射エネルギーに対する樹脂硬化の臨界エネル
ギーの比をＥ０とし、C=(1-B∧N)/(1-B) B=EXP(-kP/
λ) とする。）上記αに基づいて三次元の形状データ
と積層用の等高線データの何れかをあらかじめ補正し、
該補正データに基づいて形状を作成するように構成した
ことを特徴とする光造形方法。 - 【請求項２】 造形物のオーバーハング部底面を透過した
レーザの漏れ光が、オーバーハング部底面の未硬化樹脂
を硬化することで生じる余剰硬化厚さαを下式より算出
する手段と、 α=-λ/k(ln(E0)-ln(c))-P （但し、オーバーハング部の造形の積層数をＮ、積層ピ
ッチをＰ、樹脂の光吸収係数をｋ、硬化光の波長をλ、
硬化光の照射エネルギーに対する樹脂硬化の臨界エネル
ギーの比をＥ０とし、C=(1-B∧N)/(1-B) B=EXP(-kP/
λ) とする。）算出された余剰硬化厚さαに応じて、
三次元の形状データと積層用の等高線データの何れかを
あらかじめ補正する手段と、 補正されたデータに基づいて形状を作成するために、紫
外線硬化樹脂にレーザを照射し硬化させる手段とを有
し、 該硬化物を積層していくことで光造形モデルを作成する
ことを特徴とする光造形装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27647593A JP3146805B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 光造形方法及び光造形装置 |
| DE69430703T DE69430703T2 (de) | 1993-11-02 | 1994-11-01 | Verfahren zur korrektur der dicke von exzessiven aushärtenden, photometrisch geformten gegenständen |
| DE69432836T DE69432836T2 (de) | 1993-11-02 | 1994-11-01 | Verfahren und vorrichtung zur korrektur der exzessiven ausgehärteten dicke von photometrisch geformten gegenständen |
| EP01112022A EP1136235B1 (en) | 1993-11-02 | 1994-11-01 | Method and apparatus of correcting superfluous curing thickness of optical modeling product |
| US08/637,623 US5858297A (en) | 1993-11-02 | 1994-11-01 | Method and apparatus of correcting superfluous curing thickness of optical modeling product |
| PCT/JP1994/001841 WO1995012485A1 (fr) | 1993-11-02 | 1994-11-01 | Procede de correction de l'epaisseur de durcissement excessif d'un article photomoule et appareil afferent |
| EP94931198A EP0727302B1 (en) | 1993-11-02 | 1994-11-01 | Method of correcting thickness of excessive curing of photomolded article |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27647593A JP3146805B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 光造形方法及び光造形装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07125079A JPH07125079A (ja) | 1995-05-16 |
| JP3146805B2 true JP3146805B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=17569973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27647593A Expired - Fee Related JP3146805B2 (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-05 | 光造形方法及び光造形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3146805B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101655024B1 (ko) * | 2015-04-16 | 2016-09-07 | 지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨 | 3차원 프린팅 최적 치수 보정 장치 및 보정 방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL2017052B1 (nl) * | 2016-06-27 | 2018-01-05 | Atum Holding B V | 3d printer en werkwijze bestrijding materiaalaangroei |
-
1993
- 1993-11-05 JP JP27647593A patent/JP3146805B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101655024B1 (ko) * | 2015-04-16 | 2016-09-07 | 지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨 | 3차원 프린팅 최적 치수 보정 장치 및 보정 방법 |
| US11046007B2 (en) | 2015-04-16 | 2021-06-29 | GM Global Technology Operations LLC | Apparatus and method for calibrating optimum size of 3D printing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07125079A (ja) | 1995-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3955448B2 (ja) | 三次元物体を形成する方法 | |
| EP1270186B1 (en) | Method and apparatus for forming three-dimensional objects | |
| US6746814B2 (en) | Method and system for colorizing a stereolithographically generated model | |
| JP3146805B2 (ja) | 光造形方法及び光造形装置 | |
| EP1136235B1 (en) | Method and apparatus of correcting superfluous curing thickness of optical modeling product | |
| JP3306125B2 (ja) | 歪抑制能力が改善された光硬化造形法 | |
| JPH10119136A (ja) | 選択光源を用いた光造形法および該造形法によって得られる立体造形物 | |
| JP2000263650A (ja) | 光造形装置 | |
| JP3173252B2 (ja) | 光造形方法及び光造形装置 | |
| JP3458593B2 (ja) | 三次元形状の形成方法 | |
| JP2010052318A (ja) | 光造形方法 | |
| JP2919982B2 (ja) | 三次元形状の形成方法 | |
| JP3412278B2 (ja) | 光造形装置及び方法 | |
| JPH0794149B2 (ja) | 光硬化造形法における積層平板造形法 | |
| JP2970300B2 (ja) | 三次元造形方法 | |
| JP3485085B2 (ja) | 光造形用形状データ処理方法、光造形方法及び光造形装置 | |
| JP4405671B2 (ja) | 光ステレオリソグラフィ法における樹脂硬化領域決定方法 | |
| JPH07100937A (ja) | 内部応力を低減する光硬化造形法 | |
| JP2004001531A (ja) | 光造形用形状データ処理方法、光造形方法及び光造形装置 | |
| JPH10138349A (ja) | 積層光造形法 | |
| JP3314608B2 (ja) | 光造型方法 | |
| JP2023093239A (ja) | 造形方法及び造形システム | |
| WO2024172041A1 (ja) | 立体造形方法、立体造形物の製造方法、及び立体造形物 | |
| JP2005262865A (ja) | ３次元構造体の透明化方法及び透明な３次元構造体 | |
| JPH0486707A (ja) | 光導波路の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |