JP6247837B2 - Stereolithography method - Google Patents
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Description
本発明は、硬化性材料に選択的に光線を照射して三次元形状物を造形する光造形方法に関する。 The present invention relates to an optical modeling method for modeling a three-dimensional shape by selectively irradiating a curable material with light rays.
硬化性材料に光線を照射してその一部を硬化させ、三次元形状物を造形する光造形装置が実用化されている。この光造形装置は、CADシステムで設計した機械部品等を容易に実体化して、設計の確認と直接的な評価とを行うことができる(例えば、特許文献1参照)。 An optical modeling apparatus that forms a three-dimensional shape by irradiating light to a curable material and partially curing the curable material has been put into practical use. This stereolithography apparatus can easily materialize mechanical parts and the like designed by a CAD system, and can perform design confirmation and direct evaluation (for example, see Patent Document 1).
光造形装置は、硬化性材料として液状の光硬化性樹脂で満たされた液槽中に昇降可能な昇降テーブルを備えている。液槽の上部が開口しており、上部から光線が照射される。光造形装置は、三次元形状物を造形する際に、まず、昇降テーブルを液状の光硬化性樹脂の液面から最下層の厚さ分だけ下降した高さに位置させる。光造形装置は、この状態でスキャナによって光線を必要な範囲内に走査して、最下層を光硬化させる。次に、光造形装置は、昇降テーブルを最下層から二番目の層の厚さ分だけ下降させ、同様にして二番目の層を光硬化させる。以降、光造形装置は、同様にして、下から順に一層ずつ光硬化させることによって三次元形状物を造形する。 The optical modeling apparatus includes an elevating table that can be moved up and down in a liquid tank filled with a liquid photocurable resin as a curable material. The upper part of the liquid tank is open, and light is irradiated from the upper part. When modeling a three-dimensional object, the optical modeling apparatus first positions the lifting table at a height lowered from the liquid surface of the liquid photocurable resin by the thickness of the lowest layer. In this state, the optical modeling apparatus scans the light beam within a necessary range by the scanner, and photocures the lowermost layer. Next, the optical modeling apparatus lowers the lifting table by the thickness of the second layer from the lowermost layer, and similarly photocures the second layer. Thereafter, the optical modeling apparatus similarly models a three-dimensional shape by photocuring one layer at a time from the bottom.
ところで、上記の光造形装置では、三次元形状物において美しい最下面を得たい場合には、昇降テーブルの上面に固定するプレート上に直接造形している。このプレートは、造形後に造形物とともに取り外すために、昇降テーブルに毎回固定しなければならず、作業が煩雑である。このため、美しい最下面が得られ、作業が容易な光造形方法が求められている。 By the way, in the above-mentioned stereolithography apparatus, when it is desired to obtain a beautiful lowermost surface in a three-dimensional shaped object, the modeling is directly performed on a plate fixed to the upper surface of the lifting table. In order to remove this plate together with the modeled object after modeling, it must be fixed to the lifting table every time, and the work is complicated. For this reason, there is a need for a stereolithography method that provides a beautiful bottom surface and is easy to work with.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、美しい最下面が得られ、作業が容易な光造形方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical modeling method in which a beautiful bottom surface is obtained and the operation is easy.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決する光造形方法は、硬化性材料に選択的に光線を照射して前記硬化性材料を硬化させることによって三次元形状物を昇降テーブル上に造形する光造形方法において、前記昇降テーブル上に平面プレートを固定するサポートを、前記硬化性材料に光線を照射して硬化させることで形成し、前記平面プレートを前記サポートに設置し、前記平面プレートの上面にフィルムを貼った状態で、前記三次元形状物を前記平面プレートの上面に造形することをその要旨としている。
Hereinafter, means for achieving the above-described object and its operation and effects will be described.
An optical modeling method for solving the above-described problem is an optical modeling method for modeling a three-dimensional shape on an elevation table by selectively irradiating a curable material with light to cure the curable material. A support for fixing the flat plate thereon is formed by irradiating and curing the curable material with a light beam, the flat plate is installed on the support, and a film is pasted on the upper surface of the flat plate, The gist is to form the three-dimensional shape on the upper surface of the flat plate.
同構成によれば、平面プレートを固定するサポートを硬化性材料によって形成して、このサポートに平面プレートを設置して、平面プレートの上面に三次元形状物を造形する。このため、平面プレートを昇降テーブルに固定するための固定作業を行う必要がなく、三次元形状物が平面プレート上に造形されることで、美しい最下面が得られ、作業が容易である。また、サポートを複数回使えば、サポート自体の形成時間を省略することができる。さらに、平面プレートの上面に貼ったフィルムの上面に三次元形状物を造形する。このため、三次元形状物をフィルムとともに取り外すことで、三次元形状物を平面プレートから容易に取り外すことができる。 According to this configuration, the support for fixing the flat plate is formed of a curable material, the flat plate is installed on the support, and a three-dimensional object is formed on the upper surface of the flat plate. For this reason, it is not necessary to perform a fixing operation for fixing the flat plate to the lifting table, and a three-dimensional shaped object is formed on the flat plate, whereby a beautiful lowermost surface is obtained and the operation is easy. If the support is used a plurality of times, the time for forming the support itself can be omitted. Further, a three-dimensional shape is formed on the upper surface of the film attached to the upper surface of the flat plate. For this reason, a 3D shape thing can be easily removed from a plane plate by removing a 3D shape object with a film.
上記課題を解決する光造形方法は、硬化性材料に選択的に光線を照射して前記硬化性材料を硬化させることによって三次元形状物を昇降テーブル上に造形する光造形方法において、前記昇降テーブル上に平面プレートを固定するサポートを、前記硬化性材料に光線を照射して硬化させることで形成し、前記平面プレートを前記サポートに設置し、前記三次元形状物を前記平面プレートの上面に造形し、前記平面プレートは、UV処理及び熱処理によって前記硬化性材料に影響を与えない材料からなることをその要旨としている。 An optical modeling method for solving the above-described problem is an optical modeling method for modeling a three-dimensional shape on an elevation table by selectively irradiating a curable material with light to cure the curable material. A support for fixing the flat plate is formed by irradiating the curable material with light to be cured, the flat plate is set on the support, and the three-dimensional shape is formed on the upper surface of the flat plate. The gist of the flat plate is made of a material that does not affect the curable material by UV treatment and heat treatment .
上記光造形方法について、前記サポートの上面の位置は、前記サポートに固定した前記平面プレートの上面の位置と一致させることが好ましい。
同構成によれば、サポートの上面の位置がサポートに固定した平面プレートの上面の位置と一致する。このため、平面プレートをサポートに設置した際に、平面プレートの上面の位置とサポートの上面の位置とが一致するか否かによって、平面プレートの高さ方向の位置をサポートの上面によって確認することができる。
About the said optical modeling method, it is preferable to make the position of the upper surface of the said support correspond with the position of the upper surface of the said plane plate fixed to the said support.
According to this configuration, the position of the upper surface of the support coincides with the position of the upper surface of the flat plate fixed to the support. For this reason, when the flat plate is installed on the support, the position of the flat plate in the height direction is confirmed by the upper surface of the support depending on whether the position of the upper surface of the flat plate matches the position of the upper surface of the support Can do.
上記光造形方法について、前記サポートは、前記平面プレートの各隅を固定する位置に形成することが好ましい。
同構成によれば、サポートが平面プレートの各隅を固定する位置に形成する。このため、平面プレートの全周を覆うサポートの樹脂容量よりも、サポートの樹脂容量を減らすことができる。
About the said optical modeling method, it is preferable to form the said support in the position which fixes each corner of the said plane plate.
According to this configuration, the support is formed at a position where each corner of the flat plate is fixed. For this reason, the resin capacity of the support can be reduced rather than the resin capacity of the support covering the entire periphery of the flat plate.
上記光造形方法について、造形された前記三次元形状物は、前記平面プレートに造形された状態で後処理を行うことが好ましい。
同構成によれば、造形された三次元形状物が平面プレートに造形された状態で、洗浄、UV処理や熱処理等の後処理を行う。このため、後処理の過程で、造形された三次元形状物に変形が発生することを抑制できる。
About the said optical modeling method, it is preferable to post-process the modeled said three-dimensional shaped object in the state shape | molded by the said plane plate.
According to this configuration, post-processing such as cleaning, UV treatment, and heat treatment is performed in a state where the shaped three-dimensional object is shaped on the flat plate. For this reason, it can suppress that a deformation | transformation generate | occur | produces in the modeled three-dimensional shape object in the process of post-processing.
本発明によれば、美しい最下面が得られ、作業が容易にできる。 According to the present invention, a beautiful bottom surface can be obtained, and the operation can be facilitated.
以下、図1〜図3を参照して、光造形方法の一実施形態について説明する。本実施形態では、三次元形状物の最下面を美しくしたい場合の光造形方法を説明する。
図1に示されるように、光造形装置10は、硬化性材料として液状の光硬化性樹脂で満たされた液槽11と、光線を出射するレーザ12と、レーザ12から出射された光線を液槽11に照射するスキャナ13とを備えている。レーザ12から出射された光線は、光学系装置14を介してスキャナ13に入射される。光造形装置10は、液槽11内において上下方向に昇降可能な昇降テーブル15を備えている。光造形装置10は、液状の光硬化性樹脂で満たされた液槽11の昇降テーブル15の上面に光線を選択的に照射することで液状の光硬化性樹脂を硬化して三次元形状物を造形する。造形した三次元形状物を造形物と記載する。昇降テーブル15は、液槽11に満たされた光硬化性樹脂が下面側から上面側へ通過し易いようにパンチングプレートが用いられる。
Hereinafter, an embodiment of the optical modeling method will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, an optical modeling method in the case where it is desired to make the lowermost surface of a three-dimensional shape beautiful.
As shown in FIG. 1, the
図2及び図3に示されるように、昇降テーブル15の上面には、平面プレート16を固定するサポート21が光造形によって造形される。サポート21は、平面プレート16を固定できるように収容部21aを有した箱状に、通常の三次元形状物の造形と同様に造形される。昇降テーブル15は、水平が補償されていない。このため、昇降テーブル15上に光造形によってサポート21を造形することで、サポート21によって水平が補償される。サポート21を複数回使用する場合には、昇降テーブル15を光造形装置10から取り外さなければ水平が補償される。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
平面プレート16には、十分な強度を持ち、造形後に行う洗浄、UV処理や熱処理等の後処理によって樹脂に影響を与えない材料が使用される。平面プレート16は、例えばSUSやアルミニウムからなる。平面プレート16は、厚みが一定であり、平板状である。
The
サポート21には、平面プレート16の大きさに合わせて収容部21aが設けられている。サポート21の収容部21aの内壁は、平面プレート16の底面16aと側面16bと接触する。すなわち、平面プレート16の周囲をサポート21が囲んでいる。平面プレート16は、サポート21によって固定される。サポート21の上面21bの位置は、サポート21の収容部21aに収容した平面プレート16の上面16cの位置よりも低く設定されている。
The
三次元形状物22は、光造形によって平面プレート16の上面16cに造形される。平面プレート16はサポート21によって水平が補償されている。このため、造形物は、平面プレート16の上面16cから水平補正をすることなく造形できる。
The three-
次に、前述のように構成された光造形装置10の造形方法について説明する。
まず、造形物が造形される平面プレート16を準備する。そして、平面プレート16の大きさに合わせてサポート21を設計し、昇降テーブル15上にサポート21を造形する。サポート21には、平面プレート16を収容する収容部21aが設けられている。
Next, a modeling method of the
First, a
続いて、平面プレート16を昇降テーブル15のサポート21上に設置する。すなわち、昇降テーブル15を上昇させることで、サポート21を光硬化性樹脂の液面から突出させて、サポート21の収容部21aに平面プレート16を設置する。サポート21によって水平が補償されているので、設置された平面プレート16の上面16cは水平となっている。
Subsequently, the
続いて、昇降テーブル15を下降させることで、平面プレート16の上面16cを光硬化性樹脂の液面直下に位置させる。そして、平面プレート16の上面16c上に三次元形状物22を造形する。
Subsequently, the elevating table 15 is lowered so that the upper surface 16c of the
続いて、三次元形状物22の造形が終了すると、造形物とともに平面プレート16をサポート21から取り外し、造形物に対して洗浄、UV処理や熱処理等の後処理を行う。その後、平面プレート16から造形物を取り外す。
Subsequently, when the modeling of the three-dimensional
さて、平面プレート16上に三次元形状物22を造形することによって造形物の最下面を美しくすることができ、昇降テーブル15上に造形したサポート21によって平面プレート16を昇降テーブル15から容易に着脱することができる。よって、美しい最下面が得られ、作業が容易である。
Now, by molding the three-dimensional
以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)平面プレート16を固定するサポート21を硬化性材料によって形成して、このサポート21に平面プレート16を設置して、平面プレート16の上面16cに三次元形状物22を造形する。このため、平面プレート16を昇降テーブル15に固定するための固定作業を行う必要がなく、三次元形状物22が平面プレート16上に造形されることで、美しい最下面が得られ、作業が容易である。また、サポート21を複数回使えば、サポート21自体の形成時間を省略することができる。
As described above, according to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) The
(2)サポート21の上面21bの位置がサポート21に固定した平面プレート16の上面16cの位置よりも低い。このため、三次元形状物22を造形する際に、光硬化性樹脂の液面が平面プレート16の上面16cに確実に行き渡らせることができる。
(2) The position of the
(3)造形された三次元形状物22が平面プレート16に造形された状態で、洗浄、UV処理や熱処理等の後処理を行う。このため、後処理の過程で、造形された三次元形状物22に変形が発生することを抑制できる。
(3) In the state where the shaped three-dimensional
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態では、平面プレート16に造形物が組み付けられた状態で後処理を行った。しかしながら、造形物が後処理によって反り変形しなければ、平面プレート16から造形物を取り外してから後処理を行ってもよい。
In addition, the said embodiment can be implemented with the following forms which changed this suitably.
In the above-described embodiment, the post-processing is performed in a state where the modeled object is assembled to the
・上記実施形態では、平面プレート16の全周を囲むようにサポート21を形成した。しかしながら、図4に示されるように、平面プレート16の4隅を固定する位置にサポート23,24,25,26を形成してもよい。サポートの形状は、平面プレート16を固定できれば任意に設定できる。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、サポート21の上面21bの位置がサポート21に固定した平面プレート16の上面16cの位置よりも低い。しかしながら、図3の二点鎖線で示されるように、サポート21の上面21bの位置がサポート21に固定した平面プレート16の上面16cの位置と一致してもよい。このようにすれば、平面プレート16をサポート21に設置した際に、平面プレート16の上面16cの位置とサポート21の上面21bの位置とが一致するか否かによって、平面プレート16の高さ方向の位置をサポート21の上面21bによって確認することができる。
In the above embodiment, the position of the
・上記実施形態において、図3の二点鎖線で示されるように、平面プレート16の上面16cにフィルム17を貼った状態で、三次元形状物22を平面プレート16の上面16cに造形してもよい。このようにすれば、三次元形状物22をフィルム17とともに取り外すことで、三次元形状物22を平面プレート16から容易に取り外すことができる。
In the above embodiment, as shown by the two-dot chain line in FIG. 3, even if the three-dimensional
・上記実施形態において、昇降テーブル15に対する平面プレート16の大きさは、平面プレート16が昇降テーブル15よりも大きくなければ任意に設定できる。
In the above embodiment, the size of the
10…光造形装置、11…液槽、12…レーザ、13…スキャナ、14…光学系装置、15…昇降テーブル、16…平面プレート、16a…底面、16b…側面、16c…上面、17…フィルム、21,23,24,25,26…サポート、21a…収容部、21b…上面、22…三次元形状物。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記昇降テーブル上に平面プレートを固定するサポートを、前記硬化性材料に光線を照射して硬化させることで形成し、
前記平面プレートを前記サポートに設置し、
前記平面プレートの上面にフィルムを貼った状態で、前記三次元形状物を前記平面プレートの上面に造形する
ことを特徴とする光造形方法。 In the optical modeling method of modeling a three-dimensional shape on a lifting table by selectively irradiating the curable material with light and curing the curable material,
A support for fixing a flat plate on the lifting table is formed by irradiating the curable material with a light beam and curing it,
Installing the flat plate on the support;
The stereolithography method, wherein the three-dimensional object is modeled on the upper surface of the planar plate in a state where a film is pasted on the upper surface of the planar plate.
前記サポートの上面の位置は、前記サポートに固定した前記平面プレートの上面の位置と一致させる
ことを特徴とする光造形方法。 The stereolithography method according to claim 1 ,
The position of the upper surface of the support is made to coincide with the position of the upper surface of the flat plate fixed to the support.
前記サポートは、前記平面プレートの各隅を固定する位置に形成する
ことを特徴とする光造形方法。 In the optical modeling method according to claim 1 or 2 ,
The said support is formed in the position which fixes each corner of the said plane plate. The optical modeling method characterized by the above-mentioned.
造形された前記三次元形状物は、前記平面プレートに造形された状態で後処理を行う
ことを特徴とする光造形方法。 In the stereolithography method as described in any one of Claims 1-3 ,
The three-dimensional shaped object that has been shaped is post-processed in a state of being shaped on the flat plate.
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