JP3306125B2 - 歪抑制能力が改善された光硬化造形法 - Google Patents
歪抑制能力が改善された光硬化造形法Info
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- JP3306125B2 JP3306125B2 JP28965392A JP28965392A JP3306125B2 JP 3306125 B2 JP3306125 B2 JP 3306125B2 JP 28965392 A JP28965392 A JP 28965392A JP 28965392 A JP28965392 A JP 28965392A JP 3306125 B2 JP3306125 B2 JP 3306125B2
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
- B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
- B29C64/135—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光硬化造形法の改良に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】３次元のＣＡＤシステムで設計された３
次元形状データや３次元測定機で測定された３次元形状
データを具象化するために、光硬化性樹脂を用いて３次
元形状データによって定義される形状を造形する技術が
開発されており、Rev. Sci. Instrum. 52. NO.11 Nov.
1981 page 1770 〜に紹介されている。
次元形状データや３次元測定機で測定された３次元形状
データを具象化するために、光硬化性樹脂を用いて３次
元形状データによって定義される形状を造形する技術が
開発されており、Rev. Sci. Instrum. 52. NO.11 Nov.
1981 page 1770 〜に紹介されている。
【０００３】この技術では、図１にその概念が示されて
いるように、未硬化の光硬化性樹脂の薄層１１０を小径
の光ビームＳＰで照射する。この場合光ビームＳＰは走
査線ＳＬに沿って移動し、かつ走査線ＳＬが矢印ＳＬＤ
に示すように走査されてゆく。この際走査線ＳＬの走査
範囲を制御するか、あるいは光ビームＳＰの走査位置と
連動させて光ビームＳＰのオン・オフを制御することに
よって、薄層１１０の特定領域１１ａのみが光照射され
る。この結果、光照射域１１ａに対応する断面硬化層１
１が造形される。この工程を第２，第３断面…と繰返し
てゆくことにより、図１(c) に示す立体的光硬化造形物
１０が造形される。
いるように、未硬化の光硬化性樹脂の薄層１１０を小径
の光ビームＳＰで照射する。この場合光ビームＳＰは走
査線ＳＬに沿って移動し、かつ走査線ＳＬが矢印ＳＬＤ
に示すように走査されてゆく。この際走査線ＳＬの走査
範囲を制御するか、あるいは光ビームＳＰの走査位置と
連動させて光ビームＳＰのオン・オフを制御することに
よって、薄層１１０の特定領域１１ａのみが光照射され
る。この結果、光照射域１１ａに対応する断面硬化層１
１が造形される。この工程を第２，第３断面…と繰返し
てゆくことにより、図１(c) に示す立体的光硬化造形物
１０が造形される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図１(c) に示すような
光硬化造形物１０を造形するためには、図１(a)(b)に示
すように、全部の断面について、光ビームＳＰを走査線
ＳＬに沿って移動させ、かつ走査線ＳＬを一定のピッチ
で走査方向（ＳＬＤ方向）にずらしてゆけばよい。なお
この明細書中走査線ＳＬに沿った方向を移動方向とい
い、これに直交する方向（すなわち走査線ＳＬがずれて
ゆく方向）を走査方向ということにする。
光硬化造形物１０を造形するためには、図１(a)(b)に示
すように、全部の断面について、光ビームＳＰを走査線
ＳＬに沿って移動させ、かつ走査線ＳＬを一定のピッチ
で走査方向（ＳＬＤ方向）にずらしてゆけばよい。なお
この明細書中走査線ＳＬに沿った方向を移動方向とい
い、これに直交する方向（すなわち走査線ＳＬがずれて
ゆく方向）を走査方向ということにする。
【０００５】しかしながら、本出願人が種々に実験をし
たところ、この方法によると図１(c) に示すような歪み
が発生し易いことを見出した。すなわち最後に走査され
る面Ｓ２を内側にして湾曲し易いのである。そこで本発
明では、かかる歪みの抑制能力が改善された光硬化造形
法を開発するものである。
たところ、この方法によると図１(c) に示すような歪み
が発生し易いことを見出した。すなわち最後に走査され
る面Ｓ２を内側にして湾曲し易いのである。そこで本発
明では、かかる歪みの抑制能力が改善された光硬化造形
法を開発するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明で
は、未硬化の光硬化性樹脂の薄層を走査線に沿って移動
する光ビームで走査することで選択的に光照射し、光照
射域に対応する断面硬化層を造形する工程を繰返すこと
で該断面硬化層が積層された立体的光硬化造形物を造形
する方法において、該繰返しの際に、該光ビームの走査
方向を反転することを特徴とする歪抑制能力が改善され
た光硬化造形法を創り出した。
は、未硬化の光硬化性樹脂の薄層を走査線に沿って移動
する光ビームで走査することで選択的に光照射し、光照
射域に対応する断面硬化層を造形する工程を繰返すこと
で該断面硬化層が積層された立体的光硬化造形物を造形
する方法において、該繰返しの際に、該光ビームの走査
方向を反転することを特徴とする歪抑制能力が改善され
た光硬化造形法を創り出した。
【０００７】
【作用】図１(c) に例示した歪みの発生原因は現在のと
ころ次のように推定される。さて図１(d) は図１(a) の
一部拡大図を示すものであり、光ビームＳＰは走査線Ｓ
Ｌ１とＳＬ２に沿って移動する。ここで照射領域が一部
重なり合わないと、硬化線が線にとどまり面とならな
い。そこで図示Ｄ１２，Ｄ２２に示すように、照射領域
が一部重なり合うように走査してゆく。
ころ次のように推定される。さて図１(d) は図１(a) の
一部拡大図を示すものであり、光ビームＳＰは走査線Ｓ
Ｌ１とＳＬ２に沿って移動する。ここで照射領域が一部
重なり合わないと、硬化線が線にとどまり面とならな
い。そこで図示Ｄ１２，Ｄ２２に示すように、照射領域
が一部重なり合うように走査してゆく。
【０００８】図１(d) は走査方向がＳＬＤである場合を
示している。この場合、走査線ＳＬ１に沿って照射され
るときに領域Ｄ１が硬化する。次に走査線ＳＬ２に沿っ
て照射されるときに、領域Ｄ２が新たに硬化される一方
領域Ｄ１２は再度照射される。
示している。この場合、走査線ＳＬ１に沿って照射され
るときに領域Ｄ１が硬化する。次に走査線ＳＬ２に沿っ
て照射されるときに、領域Ｄ２が新たに硬化される一方
領域Ｄ１２は再度照射される。
【０００９】この結果、走査線ＳＬ１で硬化された領域
Ｄ１のうち、領域Ｄ１１は一度しか照射されず、領域Ｄ
１２は２度照射される。このため領域Ｄ１のうち、領域
Ｄ１２が強く硬化しその分大きく収縮する。同様の現象
が走査線ＳＬ３に沿って照射する場合にも生じ、領域Ｄ
２のうち領域Ｄ２２が大きく収縮する。これが累積され
てゆくために、断面硬化層１１は最後に走査される側を
内側にして湾曲しようとする。これが全部の断面硬化層
１１，１２…について作用するために、結局は図１(c)
のように、硬化物１０の形状が歪むものと推定されてい
る。なおこれは本出願人が種々に実験し検討した結果得
られた推定である。
Ｄ１のうち、領域Ｄ１１は一度しか照射されず、領域Ｄ
１２は２度照射される。このため領域Ｄ１のうち、領域
Ｄ１２が強く硬化しその分大きく収縮する。同様の現象
が走査線ＳＬ３に沿って照射する場合にも生じ、領域Ｄ
２のうち領域Ｄ２２が大きく収縮する。これが累積され
てゆくために、断面硬化層１１は最後に走査される側を
内側にして湾曲しようとする。これが全部の断面硬化層
１１，１２…について作用するために、結局は図１(c)
のように、硬化物１０の形状が歪むものと推定されてい
る。なおこれは本出願人が種々に実験し検討した結果得
られた推定である。
【００１０】本発明によると、典型的には図２に示され
るように、断面層によって走査方向が反転される。この
ため、図２(c) において、ある断面層では面Ｓ２の方向
に撓もうとする応力が作用し、他の断面層では面Ｓ１の
側に撓もうとする応力が作用する。この結果、両応力が
相殺されて結局図２(c) に示すように歪みの少ない形状
２０が造形される
るように、断面層によって走査方向が反転される。この
ため、図２(c) において、ある断面層では面Ｓ２の方向
に撓もうとする応力が作用し、他の断面層では面Ｓ１の
側に撓もうとする応力が作用する。この結果、両応力が
相殺されて結局図２(c) に示すように歪みの少ない形状
２０が造形される
【００１１】
【実施例】図２は図２(c) に示す直方体状の造形物２０
を造形するプロセスを示すものであり、図２(a) は第１
断面層２１の走査方向ＳＬＤＤを示し、図２(b) は第２
断面層２２の走査方向ＳＬＤＵを示している。あと図示
はされていないが、第３，第５…断面層の走査方向はＳ
ＬＤＤであり、第４，第６…断面層の走査方向はＳＬＤ
Ｕである。このように断面層ごとに走査方向は反転され
る。
を造形するプロセスを示すものであり、図２(a) は第１
断面層２１の走査方向ＳＬＤＤを示し、図２(b) は第２
断面層２２の走査方向ＳＬＤＵを示している。あと図示
はされていないが、第３，第５…断面層の走査方向はＳ
ＬＤＤであり、第４，第６…断面層の走査方向はＳＬＤ
Ｕである。このように断面層ごとに走査方向は反転され
る。
【００１２】図２(d) に示すように第１，第３，第５…
断面層では面Ｓ２の側に湾曲しようとする応力が作用
し、一方、図２(e) に示すように、第２，第４，第６…
断面層では面Ｓ１の側に湾曲しようとする応力が作用す
る。この結果、内部応力は全体として相殺され、図２
(c) に示すように歪みの少ない造形物２０が造形され
る。
断面層では面Ｓ２の側に湾曲しようとする応力が作用
し、一方、図２(e) に示すように、第２，第４，第６…
断面層では面Ｓ１の側に湾曲しようとする応力が作用す
る。この結果、内部応力は全体として相殺され、図２
(c) に示すように歪みの少ない造形物２０が造形され
る。
【００１３】なお走査方向ＳＬＤは必ずしも一層毎に反
転する必要はなく、例えば２層、３層ごとに反転させて
もよい。なお走査ラインに沿った移動方向は任意でよ
く、例えば図２(a)(b)に示すように移動方向は常時一定
でもよいし、あるいは図３に示すように移動方向も同時
に反転させてもよい。また走査方式も任意のものでよ
く、図２に示す片道方式でも図３に示す往復方式でもよ
い。
転する必要はなく、例えば２層、３層ごとに反転させて
もよい。なお走査ラインに沿った移動方向は任意でよ
く、例えば図２(a)(b)に示すように移動方向は常時一定
でもよいし、あるいは図３に示すように移動方向も同時
に反転させてもよい。また走査方式も任意のものでよ
く、図２に示す片道方式でも図３に示す往復方式でもよ
い。
【００１４】図４は第２実施例を示しており、この場合
は走査方向が４通り用意されている。この場合は第１，
第５…層にはＳＬＤＤを、第２，第６…層にはＳＬＤＲ
を、第３，第７…層にはＳＬＤＵを、第４，第８…層に
はＳＬＤＬの走査方向を用いる。このようにすると、第
１層と第３層、第２層と第４層でそれぞれ応力が相殺さ
れ、いずれの方向に対する歪みも抑制される。このため
図４(e) に示すように、２方向に伸びる立体形状がいず
れの方向にも歪まないようになる。
は走査方向が４通り用意されている。この場合は第１，
第５…層にはＳＬＤＤを、第２，第６…層にはＳＬＤＲ
を、第３，第７…層にはＳＬＤＵを、第４，第８…層に
はＳＬＤＬの走査方向を用いる。このようにすると、第
１層と第３層、第２層と第４層でそれぞれ応力が相殺さ
れ、いずれの方向に対する歪みも抑制される。このため
図４(e) に示すように、２方向に伸びる立体形状がいず
れの方向にも歪まないようになる。
【００１５】なおこの場合、図４(a)(b)(c)(d)の走査方
向を必ずしも１層毎に交換する必要はなく、２層、３層
…ごとに(a)(b)(c)(d)と交換してもよい。また走査方向
は必ずしも(a) →(b) →(c) →(d) の順に限られず、例
えば(a) →(b) →(d) →(c)の順であってもよい。要は
隣接（あるいは近傍の）断面間で走査方向が反転してお
り、応力が相殺されるものであればよい。
向を必ずしも１層毎に交換する必要はなく、２層、３層
…ごとに(a)(b)(c)(d)と交換してもよい。また走査方向
は必ずしも(a) →(b) →(c) →(d) の順に限られず、例
えば(a) →(b) →(d) →(c)の順であってもよい。要は
隣接（あるいは近傍の）断面間で走査方向が反転してお
り、応力が相殺されるものであればよい。
【００１６】なお以上の実施例では造形物の一辺と走査
線が平行な例を示した。しかしながら図５のように、造
形物の一辺と走査線が平行でない場合もある。このよう
な場合にも１層ないし複数層ごとに、走査方向ＳＬＤを
反転することによって、歪みの発生を抑制できる。
線が平行な例を示した。しかしながら図５のように、造
形物の一辺と走査線が平行でない場合もある。このよう
な場合にも１層ないし複数層ごとに、走査方向ＳＬＤを
反転することによって、歪みの発生を抑制できる。
【００１７】図６は、光ビームの移動方向と走査方向を
ともに層ごとに変えてゆく一例を示しており、(1) →
(2) …(8) →(1) …のように移動方向と走査方向を変え
ながら積層する。このようにするとあらゆる方向に対す
る歪みの抑制効果が得られ、意図したとおりの形状を造
形できる。以上に紹介した実施例は本発明の具体例の幾
つかにすぎず、他の種々な態様で本発明を具体化するこ
とができる。
ともに層ごとに変えてゆく一例を示しており、(1) →
(2) …(8) →(1) …のように移動方向と走査方向を変え
ながら積層する。このようにするとあらゆる方向に対す
る歪みの抑制効果が得られ、意図したとおりの形状を造
形できる。以上に紹介した実施例は本発明の具体例の幾
つかにすぎず、他の種々な態様で本発明を具体化するこ
とができる。
【００１８】
【発明の効果】本発明では、光硬化造形法による歪発生
原因を種々に実験・検討した結果、走査方向が重要な役
割を果していることを見出し、これに基づいて走査方向
を反転することによって歪みを抑制することにしたもの
である。このため、この造形法で造形された光硬化造形
物は歪みが小さく、正確な形状の造形物が得られる。
原因を種々に実験・検討した結果、走査方向が重要な役
割を果していることを見出し、これに基づいて走査方向
を反転することによって歪みを抑制することにしたもの
である。このため、この造形法で造形された光硬化造形
物は歪みが小さく、正確な形状の造形物が得られる。
【図１】従来の光硬化造形法を説明する図
【図２】第１実施例の光硬化造形法を説明する図
【図３】第１実施例の変形例を示す図
【図４】第２実施例の光硬化造形法を説明する図
【図５】第３実施例の光硬化造形法を説明する図
【図６】第４実施例の光硬化造形法を説明する図
ＳＬ：走査線 ＳＬＤ：走査方向 ＳＬＤＤ←→ＳＬＤＵ：反転された走査方向 ＳＬＤＲ←→ＳＬＤＬ：反転された走査方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−113925（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−303817（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−8306（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−8307（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−169551（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−501229（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 67/00
Claims (2)
- 【請求項１】 未硬化の光硬化性樹脂の薄層を走査線に
沿って移動する光ビームで走査することで選択的に光照
射し、光照射域に対応する断面硬化層を造形する工程を
繰返すことで該断面硬化層が積層された立体的光硬化造
形物を造形する方法において、 該繰返しの際に、該光ビームの走査方向を反転すること
を特徴とする歪抑制能力が改善された光硬化造形法。 - 【請求項２】 該光ビームの走査方向を一層ないし数層
ごとに反転させることを特徴とする請求項１に記載の歪
抑制能力が改善された光硬化造形法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28965392A JP3306125B2 (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | 歪抑制能力が改善された光硬化造形法 |
| EP93307721A EP0590956A1 (en) | 1992-10-01 | 1993-09-29 | Photo-solidification modelling method with improved ability to restrain distortion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28965392A JP3306125B2 (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | 歪抑制能力が改善された光硬化造形法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06114949A JPH06114949A (ja) | 1994-04-26 |
| JP3306125B2 true JP3306125B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=17746023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28965392A Expired - Lifetime JP3306125B2 (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | 歪抑制能力が改善された光硬化造形法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0590956A1 (ja) |
| JP (1) | JP3306125B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19606128A1 (de) * | 1996-02-20 | 1997-08-21 | Eos Electro Optical Syst | Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes |
| JP2002331591A (ja) | 2001-05-08 | 2002-11-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光造形方法 |
| WO2005025838A1 (ja) | 2003-09-11 | 2005-03-24 | Nabtesco Corporation | 光学的立体造形および装置 |
| JP4834297B2 (ja) * | 2004-09-29 | 2011-12-14 | ナブテスコ株式会社 | 光造形装置及び光造形方法 |
| DE102007014683A1 (de) | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Eos Gmbh Electro Optical Systems | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts |
| JP2016516886A (ja) | 2013-02-14 | 2016-06-09 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニーＲｅｎｉｓｈａｗ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 選択的レーザ固化装置及び方法 |
| US9669583B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-06-06 | Renishaw Plc | Selective laser solidification apparatus and method |
| DE102013205724A1 (de) | 2013-03-28 | 2014-10-02 | Eos Gmbh Electro Optical Systems | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts |
| EP2952333B1 (en) | 2013-04-03 | 2020-11-04 | SLM Solutions Group AG | Method and apparatus for producing three-dimensional work pieces |
| KR101579622B1 (ko) * | 2014-01-15 | 2015-12-22 | (주)에이엔에이치스트럭쳐 | 쾌속 조형기를 이용한 항공 부품 조형 방법 |
| CN107457981B (zh) * | 2016-11-14 | 2018-12-14 | 珠海赛纳打印科技股份有限公司 | 3d打印方法及系统 |
| US10518356B2 (en) | 2018-02-05 | 2019-12-31 | General Electric Company | Methods and apparatus for generating additive manufacturing scan paths using thermal and strain modeling |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5182055A (en) * | 1988-04-18 | 1993-01-26 | 3D Systems, Inc. | Method of making a three-dimensional object by stereolithography |
| JP2676838B2 (ja) * | 1988-10-24 | 1997-11-17 | ソニー株式会社 | 立体像形成方法 |
| JP2737195B2 (ja) * | 1988-12-28 | 1998-04-08 | ソニー株式会社 | 立体形状形成装置 |
| JP2715527B2 (ja) * | 1989-03-14 | 1998-02-18 | ソニー株式会社 | 立体形状形成方法 |
| JP2676912B2 (ja) * | 1989-05-18 | 1997-11-17 | ソニー株式会社 | 立体形状形成装置 |
| DE69026201T2 (de) * | 1989-10-30 | 1996-11-07 | 3D Systems, Inc., Valencia, Calif. | Verbesserte stereolithographische Formgebungstechnik |
| JPH058307A (ja) * | 1991-07-08 | 1993-01-19 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 光学的造形法 |
| JPH058306A (ja) * | 1991-07-08 | 1993-01-19 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 光学的造形法 |
| JP3641276B2 (ja) * | 1991-12-20 | 2005-04-20 | Ｊｓｒ株式会社 | 立体像形成方法 |
-
1992
- 1992-10-01 JP JP28965392A patent/JP3306125B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-09-29 EP EP93307721A patent/EP0590956A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06114949A (ja) | 1994-04-26 |
| EP0590956A1 (en) | 1994-04-06 |
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