JP6625134B2 - 造形物の製造方法及び造形物 - Google Patents

造形物の製造方法及び造形物 Download PDF

Info

Publication number
JP6625134B2
JP6625134B2 JP2017550311A JP2017550311A JP6625134B2 JP 6625134 B2 JP6625134 B2 JP 6625134B2 JP 2017550311 A JP2017550311 A JP 2017550311A JP 2017550311 A JP2017550311 A JP 2017550311A JP 6625134 B2 JP6625134 B2 JP 6625134B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
gap
direction intersecting
cross
metal
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.)
Active
Application number
JP2017550311A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2017082207A1 (ja
Inventor
隆司 當間
隆司 當間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mutoh Industries Ltd
Original Assignee
Mutoh Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mutoh Industries Ltd filed Critical Mutoh Industries Ltd
Publication of JPWO2017082207A1 publication Critical patent/JPWO2017082207A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6625134B2 publication Critical patent/JP6625134B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/30Producing shaped prefabricated articles from the material by applying the material on to a core or other moulding surface to form a layer thereon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)

Description

本発明は、造形物の製造方法及び造形物に関する。
三次元設計データに基づいて造形物を製造する三次元造形装置が、例えば特許文献1により知られている。このような三次元造形装置の方式としては、光造形法、粉末焼結法、インクジェット法、溶融樹脂押し出し造形法など、様々な方式が提案され、製品化されている。
このような三次元造形装置においては、1つの造形物において複数の材料を用いることが、例えば幾つかの文献において提示されている。しかし、このような複数材料を複合的に用いた造形物を生成する場合、異なる複数の材料の間の接合が弱く、層間剥離を起こす可能性が高いという問題がある。
特開2002−307562号公報
本発明は、複数種類の材料を複合的に用いた造形物を生成する場合においても、複数種類の材料の間の接合が強固にすることができる造形物の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様に係る造形物の製造方法では、まず、第1の層において、第1の材料を第1の方向に連続的に形成し且つ前記第1方向と交差する第2方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第1の層の上部の第2の層において、前記第1の材料を、前記第1方向とは交差する第3の方向に連続的に形成し且つ前記第3方向と交差する第4方向において隙間を空けて配列することにより、第1井桁構造物を形成する。そして、前記第1井桁構造物の壁面に無電解めっき法を用いて第2の材料の薄膜を堆積させて第2井桁構造物を形成する。さらに、前記第2井桁構造物に対し電解めっき法を実行して第3の材料を前記隙間に堆積させて第3井桁構造物を形成する。
本発明の第2の態様に係る造形物の製造方法では、まず、第1の層において、第1の材料を第1の方向に連続的に形成し且つ前記第1方向と交差する第2方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第1の層の上部の第2の層において、前記第1の材料を、前記第1方向とは交差する第3の方向に連続的に形成し且つ前記第3方向と交差する第4方向において隙間を空けて配列することにより、第1井桁構造物を形成する。そして、前記第1井桁構造物を覆う鋳型を形成し、続いて前記鋳型を残して前記第1井桁構造物を除去する。その後、前記鋳型に対し溶融された第2の材料を流し込んで凝固させることにより第2井桁構造物を形成する。鋳型は前記第2井桁構造物を残して除去される。その後、前記第2井桁構造物に対し液状の第3の材料を前記隙間に注入して凝固させることにより第3井桁構造物を形成する。
第1の実施の形態に係る造形物の製造に用いる製造装置の概略構成を示すブロック図である。 第1の実施の形態に係る三次元造形装置(3Dプリンタ)の概略構成を示す斜視図である。 第1の実施の形態に係る三次元造形装置の概略構成を示す正面図である。 XYステージ12の構成を示す斜視図である。 昇降テーブル14の構成を示す平面図である。 第1の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。 第1の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。 第1の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。 第1の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。 第1の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。 第1井桁構造物A1の一部の断面図である。 第2井桁構造物A2の一部の断面図である。 第3井桁構造物A3の一部の断面図である。 第3井桁構造物A3の一部の断面図である。 第3井桁構造物A3の一部の断面図である。 第2の実施の形態に係る造形物の製造に用いる製造装置の概略構成を示すブロック図である。 第2の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。 第2の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。 第2の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。 第2の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。 第2の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。 第2の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。 変形例1について説明するブロック図である。 変形例2について説明するブロック図である。 変形例3について説明するブロック図である。 変形例4について説明する。 変形例4について説明する。 変形例4について説明する。
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
図1のブロック図を参照して、第1の実施の形態に係る造形物を製造するための製造装置の構成を説明する。
この製造装置は、3Dプリンタ100と、無電解めっき装置110と、電解めっき装置120とを備える。3Dプリンタ100は、後述するように、第1材料R1からなる造形物を形成するための装置である。第1材料R1は、後述するように、第1の層では第1方向を長手方向として所定の間隔を空けて形成される。一方、第1の層の上方の第2の層では、第1方向と交差する第2方向を長手方向として所定の間隔を空けて形成される(いわゆる井桁構造)。以下では、このような井桁構造を有する構造物を、井桁構造物と称する。この第1材料R1は、3Dプリンタ100がいわゆる熱溶融積層法を用いたものである場合、ABS樹脂、ポリプロピレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂を用いることができる。
また、無電解めっき装置110は、3Dプリンタ100により形成された第1井桁構造物A1(第1材料R1)の壁面に、無電解めっき法により金属材料としての第2材料R2の薄膜を形成するための装置である。無電解めっき装置110は、一例として、シード剤を格納するシード剤容器111と、無電解めっき液を格納する無電解めっき液容器112を有している。第2材料R2としては、銅、ニッケル、金、銀など、無電解めっき法を利用し得る様々な金属が使用し得る。無電解めっきは、基材が金属材料でなくとも実行することができるめっき法である。
また、電解めっき装置120は、第2材料R2の薄膜R2を形成された第2井桁構造物A2に対し、電解めっき法により第3材料R3を形成するための装置である。電解めっき装置120は、一例として電解めっき液を格納した電解めっき液容器121を有している。この電解めっき法により、第2井桁構造物A2の隙間は第3材料R3により充填され、これにより第3井桁構造物A3が形成される。なお、第3材料R3は、第2材料R2とは異なる金属材料であってもよいし、同じ金属材料であってもよい。
次に、3Dプリンタ100の構成の一例を、図2〜図5を参照して説明する。
図2は、第1の実施の形態で用いる3Dプリンタ100の概略構成を示す斜視図である。3Dプリンタ100は、フレーム11と、XYステージ12と、造形ステージ13と、昇降テーブル14と、ガイドシャフト15とを備えている。
この3Dプリンタ100を制御する制御装置としてコンピュータ200が、この3Dプリンタ100に接続されている。また、3Dプリンタ100中の各種機構を駆動するためのドライバ300も、この3Dプリンタ100に接続されている。
(フレーム11)
フレーム11は、図2に示すように、例えば直方体の外形を有し、アルミニウム等の金属材料の枠組を備えている。このフレーム11の4つの角部に、例えば4本のガイドシャフト15が、図2のZ方向、すなわち造形ステージ10の平面に対し垂直な方向に延びるように形成されている。ガイドシャフト15は、後述するように昇降テーブル14を上下方向に移動させる方向を規定する直線状の部材である。ガイドシャフト15の本数は4本には限られず、昇降テーブル14を安定的に維持・移動させることができる本数に設定される。
(造形ステージ13)
造形ステージ13は、造形物Sが載置される台であり、後述する造形ヘッドから吐出される熱可塑性樹脂が堆積される台である。
(昇降テーブル14)
昇降テーブル14は、図2及び図3に示すように、その4つの角部においてガイドシャフト15を貫通させており、ガイドシャフト15の長手方向(Z方向)に沿って移動可能に構成されている。昇降テーブル14は、ガイドシャフト15と接触するローラ34,35を備えている。ローラ34,35は昇降テーブル14の2つの角部に形成されたアーム部33において回動可能に設置されている。このローラ34,35がガイドシャフト15上と接触しつつ回動することで、昇降テーブル14はZ方向にスムーズに移動することが可能とされている。また、昇降テーブル14は、図3に示すように、モータMzの駆動力をタイミングベルト、ワイヤ、プーリ等からなる動力伝達機構により伝達することにより、上下方向に所定間隔(例えば0.1mmピッチ)で移動する。モータMzは、例えば、サーボモータ、ステッピングモータなどが好適である。なお、実際の昇降テーブル14の高さ方向の位置を連続的又は間欠的にリアルタイムで、図示しない位置センサを用いて測定し、適宜補正をかけることによって、昇降テーブル14の位置精度を高めるようにしてもよい。後述する造形ヘッド25A、25Bについても同様である。
(XYステージ12)
XYステージ12は、この昇降テーブル14の上面に載置されている。図4は、このXYステージ12の概略構成を示す斜視図である。XYステージ12は、枠体21と、Xガイドレール22と、Yガイドレール23と、リール24A、24Bと、造形ヘッド25A、25Bと、造形ヘッドホルダHを備えている。Xガイドレール22は、その両端がYガイドレール23に嵌め込まれ、Y方向に摺動自在に保持されている。リール24A、24Bは、造形ヘッドホルダHに固定されており、造形ヘッドホルダHによって保持された造形ヘッド25A、25Bの動きに追従してXY方向を移動する。造形物Sの材料となる熱可塑性樹脂は、径が3〜1.75mm程度の紐状の樹脂(フィラメント38A、38B)であり、通常リール24A,24Bに捲かれた状態で保持されているが、造形時には後述する造形ヘッド25A,25Bに設けられたモータ(エクストルーダ)によって造形ヘッド25A,25B内に送り込まれる。
なお、リール24A、24Bを造形ヘッドホルダHに固定せずに枠体21等に固定し、造形ヘッド25の動きに追従させない構成とすることもできる。また、フィラメント38A、38Bを露出した状態で造形ヘッド25内に送り込まれる構成としたが、ガイド(例えば、チューブ、リングガイド等)を介在させて造形ヘッド25A,25B内に送り込むようにしても良い。なお、後述するように、フィラメント38A、38Bはそれぞれ異なる材料からなる。一例として、一方がABS樹脂、ポリプロピレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリカーボネート樹脂のうちのいずれかである場合、他方は、その一方の樹脂以外の樹脂とすることができる。あるいは、同じ材料の樹脂であっても、その内部に含まれるフィラーの材料の種類や割合が異なるようにすることもできる。すなわち、フィラメント38A、38Bは、それぞれ異なる性状を有し、その組み合わせにより造形物の特性(強度など)を向上させることができることが好ましい。
なお、図2〜図4では、造形ヘッド25Aは、フィラメント38Aを溶融・吐出するよう構成され、造形ヘッド25Bは、フィラメント38Bを溶融し吐出するよう構成され、異なるフィラメントのためにそれぞれ独立の造形ヘッドが用意されている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、単一の造形ヘッドのみを用意し、単一の造形ヘッドにより複数種類のフィラメント(樹脂材料)を選択的に溶融・吐出させるような構成も採用することができる。
フィラメント38A、38Bは、リール24A、24BからチューブTbを介して造形ヘッド25A、25B内に送り込まれる。造形ヘッド25A、25Bは、造形ヘッドホルダHにより保持され、リール24A、2Bと共にX,Yのガイドレール22,23に沿って移動可能に構成されている。また、図3及び図4では図示を省略するが、造形ヘッド25A、25B内には、フィラメント38A,38BをZ方向下方へ送り込むためのエクストルーダモータが配置される。造形ヘッド25A,25Bは、XY平面内においては互いに一定の位置関係を保って造形ヘッドホルダHと共に移動可能とされていればよいが、XY平面においても、互いの位置関係が変更可能なように構成されていてもよい。
なお、図3及び図4では図示を省略するが、造形ヘッド25A、25BをXYステージ12に対し移動させるためのモータMx、Myも、このXYステージ12上に設けられている。モータMx、Myは、例えば、サーボモータ、ステッピングモータなどが好適である。
(ドライバ300)
次に、図5のブロック図を参照してドライバ300の構造の詳細について説明する。ドライバ300は、CPU301、フィラメント送り装置302、ヘッド制御装置303、電流スイッチ304、及びモータドライバ306を含んでいる。
CPU301は、コンピュータ200から入出力インタフェース307を介して各種信号を受信して、ドライバ300の全体の制御を行う。フィラメント送り装置302は、CPU301からの制御信号に従い、造形ヘッド25A,25B内のエクストルーダモータに対して、フィラメント38A、38Bの造形ヘッド25A、25Bに対する送り量(押し込み量又は退避量)を指令し制御する。
電流スイッチ304は、ヒータ26に流れる電流量を切換えるためのスイッチ回路である。電流スイッチ304のスイッチング状態が切り替わることにより、ヒータ26に流れる電流が増加又は減少し、これにより造形ヘッド25A,25Bの温度が制御される。また、モータドライバ306は、CPU301からの制御信号に従い、モータMx、My、Mzを制御するための駆動信号を発生させる。
本実施の形態の3次元造形装置は、複数種類の材料を、指定された複数の材料の配合比により、材料が延引する方向(造形方向)を層毎に異なるよう、制御装置200が動作する。
次に、この第1の実施の形態の製造装置による造形物の製造方法を、図1及び図6〜図10を参照して説明する。なお、各図で記載した構造物の名称(A1、A1’A2、A3等)とその形状は、各図で示す処理がなされる直前の構造物(未処理の状態)を示している。
最初に、図6に示すように、3Dプリンタ100において、第1材料R1を用いて、第1井桁構造物A1を形成する。すなわち、1つの層(第1の層)においては、第1材料R1を溶融させた後造形ヘッド25A又は25Bから吐出させる。このとき、第1材料R1が、Y方向を長手方向として、且つX方向に所定の間隔を空けて形成されるよう、造形ヘッド25A又は25Bが駆動される。一方、第1の層よりも1つ上の第2の層では、第1の層とは異なり、第1材料R1が、X方向を長手方向として、且つY方向に所定の間隔を空けて形成されるよう、造形ヘッド25A又は25Bが駆動される。上記の工程が所定回数繰り返されることにより、第1材料R1が複数層に亘り形成され、上下に隣接する2つの層で第1材料R1の長手方向が異なる第1井桁構造物A1が完成する。
続いて、図7に示すように、この第1井桁構造物A1を無電解めっき装置110に移動させ、同装置中のシード剤容器111の中に、第1井桁構造物A1を所定の時間(例えば1分〜10分)浸漬する。シード剤容器111の中には、シード剤を含んだ水溶液が含まれている。シード剤とは、第1井桁構造物A1を構成する第1材料R1の表面に対し付着される、無電解めっきの核となる金属原子であり、水溶液中に金属イオン又は金属コロイドの形式で含まれている。具体的には、当該水溶液は塩化パラジウム水溶液や塩化スズ水溶液などであり、常温又は加温した状態で使用される。これにより金属原子がシード剤として第1井桁構造物A1の壁面に付着する。なお、必要に応じて、シード剤水溶液への浸漬の前に、シード剤を付着させやすくするための前処理として、第1井桁構造物A1の表面に対し、脱脂工程(樹脂表面の油状成分の除去)や、粗面化工程(樹脂表面に微細な穴の形成)を行ってもよい(図示せず)。前者の例としては、トリクロロエチレンやジクロロメタンの代替炭化水素系溶剤や代替フロン、各種アルコールを用いた脱脂工程が挙げられる。また後者の例としては、クロム酸水溶液、クロム混酸水溶液などを用いた粗面化工程が挙げられる。なお図7において、第1井桁構造物A1を取り囲む直方体は、シード剤容器111の内壁と液面とを図示したものであり、構造物自体の形状を意味するものではない。シード剤は、第1井桁構造物A1の壁面にのみ付着するものである
シード剤の付着工程が終了したら、図8に示すように、第1井桁構造物A1にシード剤を付加した後の第1井桁構造物A1’を、無電解めっき装置110の無電解めっき液容器112に移動させる。そして、第1井桁構造物A1’を、無電解めっき液容器112に含まれた無電解めっき液に所定の時間浸漬する。なお図8において、第1井桁構造物A1’を取り囲む直方体は、めっき液容器112の内壁と液面とを図示したものであり、第1井桁構造物A1’自体の形状を意味するものではない。無電解めっき膜は、第1井桁構造物A1’の表面にのみ形成される。
ここで無電解めっき液とは、電気を用いずともめっきを行うことのできる金属イオンまたは金属錯体と、還元剤とからなる水溶液である。例えばコバルトめっきを行う場合には、無電解めっき液は、コバルト錯体(例:クエン酸コバルト)と次亜リン酸ナトリウムの混合水溶液とすることができ、この水溶液を加温して用いることができる(一般的には70〜90℃)。
またニッケルめっきを行う場合には、無電解めっき液は、ニッケル錯体(例:マロン酸ニッケル)とジメチルアミンボランの混合水溶液とすることができ、この水溶液を加温して用いることができる(一般的には40〜70℃)。
またニッケルめっきの別の例として、塩化ニッケルと水素化ホウ素ナトリウムの混合水溶液を無電解めっき液として用い、この無電解めっき液を常温付近で用いることもできる(一般的には10〜40℃)。
このような方法により、シード剤を核として、無電解めっき液中の金属原子が第1井桁構造物A1’の表面に析出し成長する(無電解めっきが施されその表面に第2材料R2が付着した第1井桁構造物A1’を、以下では第2井桁構造物A2という)。浸漬時間におよそ比例して金属は成長し、数十ナノメートル〜数十ミクロンの金属層を形成することができる。
なお上述した無電解めっき液に用いた次亜リン酸ナトリウム、ジメチルアミンボラン、水素化ホウ素ナトリウムはいずれも金属を析出させる還元剤の例である。特にこれらリン化合物またはホウ素化合物またはその両方を用いると、第2材料R2として析出する金属の中にリンまたはホウ素またはその両方の元素が0.1〜15%の重量比で取り込まれ、膜の強度向上に寄与し、好ましい。
続いて、第2井桁構造物A2を電解めっき装置120に移動させて、第2井桁構造物A2に対し電解めっき法を実行する。すなわち、図9に示すように、電解めっき装置120の電解めっき液容器121の中に、第2井桁構造物A2を浸漬し、電解めっきを行う。電解めっき液の例としては、硫酸ニッケルやスルファミン酸ニッケルなどの金属イオンまたは金属錯体に、PH調整剤、安定化剤を混合した水溶液が挙げられる。この水溶液は、例えば50℃〜90℃程度の加温状態で用いられる。電解めっき液容器121は、図示は省略するがアノード(陽極)とカソード(陰極)とを備え、このアノードとカソードは所定の距離だけ離間して配置されている。そして、このアノード及びカソードの間に直流電圧を印加するための電源が接続されている。
アノードはステンレス板のようにめっき液に不溶な金属を用いることもできるが、安定して長時間のめっきを行うためには、アノード自体が析出させるべき金属と同一材料からなる金属板であることが望ましい。例えばニッケルめっきを行う場合は、板状または球状のニッケルアノードを好適に用いることができる。
またカソードは、第2井桁構造物A2に接続可能な端子を有し、第2井桁構造物A2に電圧を印加可能とされている。例えばカソードはワニ口クリップを有し、第2井桁構造物A2をワニ口クリップの挟持部で咥えこむことができるように構成されている。このように構成した電解めっき液容器121に直流電圧を印加し、電流を制御することによって第2井桁構造物A2に対し電解めっきを行う。第2井桁構造物A2は、樹脂材料などの絶縁材料(第1材料R1)を含んでいるが、前述したようにその表面に無電解めっきにより金属材料としての第2材料R2が付着しているため、電解めっきを実行することができる。電解めっきを施され、第2井桁構造物A2の隙間が第材料R3で埋められた後の第2井桁構造物A2を、以下では第3井桁構造物A3という。
電解めっき法では、一般的には電流の大きさとめっき時間の長さの両方に比例するように金属が析出し、所定の時間めっきを行うことで厚付けめっきが実現できる。条件が整えば1時間に数百ミクロン〜数ミリのめっきを行うことも可能である。一般的には積算電流値(単位:Ah)によってめっき厚を制御することができる。
この第3井桁構造物A3は、電解めっき法が終了した後、電解めっき液容器121から取り出され、洗浄処理を受ける。これにより表面に付着した電解めっき液が除去される。その後、乾燥処理が行われ、電解めっき装置120における製造工程が終了する(図示せず)。
前述のように、このようにして電解めっき法が実行されると、第2井桁構造物A2の隙間が第材料R3で埋められ、図10に示すような第3井桁構造物A3が出来上がる。第1材料R1の隙間がいわゆる井桁構造を有しているため、そこに埋め込まれる第3材料R3も井桁構造を有する。すなわち、第1の層での第3材料R3は、例えばX方向を長手方向として形成され且つY方向に所定の間隔を空けて形成される一方、この第1の層よりも上層の第2の層での第3材料R3は、例えばY方向を長手方向として形成され且つX方向に所定の間隔を空けて形成される。そして、第1の層の第3材料R3と第2の層の第3材料R3とは、その上下面において接合し、いわゆる井桁構造を構成している。
図11A〜11Eはこのような井桁構造物を断面図を用いて説明したものである。図11Aは第1井桁構造物A1の部分断面図(XZ断面)を表し、第1材料R1が水平方向と垂直方向に積層されて構成されている。この第1井桁構造物A1にシード剤を付加した後の第1井桁構造物A1’に対し無電解めっきが施されると、図11Bに示すように、第2材料R2が第1井桁構造物A1’の表面全域に渡って形成され、第2井桁構造物A2となる。
続いてこの第2井桁構造物A2に対し、電解めっきが施されると、図11Cに示すように、第2材料R2を電極としてめっきが施され、第3材料R3が第2井桁構造物A2の表面全域に渡って形成され、第3井桁構造物A3となる。
なお、第1井桁構造物A1を構成する第1材料R1のXY方向のピッチやZ方向のピッチ、電解めっきの条件(液組成、液温度、電流値、電流駆動方法、液流量など)を適宜選択すると、電解めっき法の終了後において、第2井桁構造物A2の隙間を第3材料R3により隙間なく埋めることができる。第2井桁構造物A2では、その全ての壁面に無電解めっき層があるために、電解めっきは全方位的に析出が進み、対向する2つの壁面からの析出が互いに中央付近で接続され、これにより井桁構造の空隙を埋めることができる。換言すればこのような方法により、井桁構造の空隙を全て金属材料によって置換することができ、結果的に樹脂材料と金属材料の密な複合体が実現できる。
なお、無電解めっきにより作られる第2材料R2、及び電解めっきにより作られる第3材料R3は、その断面構造において特徴的な形状を持つ。具体的には、第3井桁構造物A3の断面サンプルを作成し、光学顕微鏡または電子顕微鏡で観察すると、無電解めっきにより作られる第2材料R2は細かな柱状結晶であり、図11Dに示すように第1材料R1の表面に対して垂直に立った結晶成長であることが認められる。一方、電気めっきにより作られる第3材料R3は粒子の粗い柱状結晶であり、図11Dに示すように第2材料R2の表面に対して垂直に立った結晶成長を示すものの、第1材料R1の窪みとなる部分においては、複数の方向からの結晶成長が合流した複雑な結晶方位を持つ構造が認められる。言い換えれば、図11Dの断面構造を有する構造物は、本発明に従う製造方法により、第2材料R2の表面すべてを電極として結晶成長(電気めっき)を行ったことを示すものである。
なお電解めっき液の組成、液温度、電流値、電流駆動方法(直流連続駆動、直流パルス駆動、交流バイアス駆動など)、及び液流量を適切に選ぶことによって、形状依存性の強い不均一な析出(ステップカバレージ性の悪い析出)を選択することもできる。このような場合、めっき膜(第3材料R3)の一部は、対向する2つの壁面からそれぞれ析出し、やがて互いに接続されるが、めっき膜(第3材料R3)の別の部分は接続されず、図11Eに示すように、その内部に空隙AGxを残した金属体が形成され得る。換言すればこのような方法により、外観的には樹脂材料と金属材料の複合体であるものの、図11Eに示すように、内部に空隙AGxを残した構造が実現でき、結果的に軽量化した樹脂材料と金属材料の複合体が実現できる。なお空隙AGxの部分の内部充填物は、上述した電解めっき液の組成、温度、電流値、及び電流駆動方法によって変わり、空気、水素ガス、電解めっき液、または真空のいずれかである。
以上説明したように、本実施の形態によれば、樹脂材料と金属材料とがそれぞれ井桁構造を有して互いの隙間に密に組み込まれるため、樹脂材料と金属材料とを複合的に用いた造形物において、その接合を強固にすることができる。また、ヒートサイクルのような昇温と冷却を繰り返される環境下では、上述のように材料間の境界面が構造体の中に複雑に存在するため、複数の材料の間に線膨張係数に差があっても、それら複数の材料の歪みが井桁構造物全体に及び、特定の面に応力が集中しないので、破断することなく、複数材料の間の接合は良好に維持される。
特に樹脂材料、樹脂材料と接する第1の金属材料、及び第1の金属材料と接する第2の金属材料からなる、複数の材料を複合的に用いた造形物は強固である。特に第1の金属材料が樹脂材料面に対して垂直に立った柱状結晶であり、第1の金属材料と接する第2の金属材料も第1の金属材料面に対して垂直に立った柱状結晶とした時、これら第1及び第2の金属材料に対する外部からの強度は高くなると共に、応力の分散も井桁構造物全体に及ぶので、破断することなく、複数材料間の接合は良好に維持される。特に第1の金属材料の中にリンまたはホウ素またはその両方の元素が含まれるものは本発明の最も好ましい造形物である。
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態に係る造形物の製造装置を、図12を参照して説明する。第2の実施の形態の製造装置は、図12に示すように、3Dプリンタ100’と、鋳型形成装置400と、金属又はセラミック鋳造装置500と、樹脂注入装置600とを備えている。
3Dプリンタ100’は、第1の実施の形態の3Dプリンタ100と同様のものとすることができる。この3Dプリンタ100’も、第1の実施の形態の3Dプリンタ100で製造される第1井桁構造物A1と同様の構造を有する第1井桁構造物A4を形成可能に構成されている。その構成の詳細も、図2〜図5で説明したものと同様で良い。ただし、この3Dプリンタ100’で製造される第1井桁構造物A4は、造形物の製造工程の途中において加熱処理やエッチング等により除去される犠牲材である。
鋳型形成装置400は、この第1井桁構造物A4を覆う鋳型C1(鋳型)を形成するための装置である。第1井桁構造物A4は、鋳型C1が硬化した後、又は硬化する段階において、加熱工程やエッチングにより除去される。鋳型C1の内部には、第1井桁構造物A4の元の形状に由来する空洞が残る。
金属又はセラミック鋳造装置500は、この鋳型C1の空洞に溶融された金属又はセラミック材料を流し込んで、その金属材料、又はセラミック材料からなる第2井桁構造物A5を形成するための装置である。鋳型C1は、第2井桁構造物A5の金属材料が凝固した後、物理的処理又は化学的処理(エッチング等)により除去される。
樹脂注入装置600は、液状の樹脂材料を第2井桁構造物A5の隙間に注入又は含浸し、金属材料の井桁構造と樹脂材料の井桁構造が組み込まれた井桁構造物を製造するための装置である。
次に、この第2の実施の形態の製造装置を用いた造形物の製造方法を、図13〜図18を参照して説明する。
最初に、図13に示すように、3Dプリンタ100’において、第1材料R1’を用いて、第1井桁構造物A4を形成する。すなわち、1つの層(第1の層)においては、第1材料R1’を溶融させた後、造形ヘッド25A又は25Bから吐出させる。このとき、第1材料R1’が、Y方向を長手方向として、且つX方向に所定の間隔を空けて形成されるよう、造形ヘッド25A又は25Bが駆動される。第1の層よりも1つ上の第2の層では、第1の層とは異なり、第1材料R1’が、X方向を長手方向として、且つY方向に所定の間隔を空けて形成されるよう、造形ヘッド25A又は25Bが駆動される。上記の工程が所定回数繰り返されることにより、第1材料R1’からなる第1井桁構造物A4が完成する。
続いて、図14に示すように、第1井桁構造物A4を鋳型形成装置400に移動させ、第1井桁構造物A4の周囲を覆う鋳型C1を形成する。
図示は省略するが、鋳型形成装置400は、第1井桁構造物A4を収納するための粉体容器を備えている。この粉体容器に第1井桁構造物A4を載置した後、第1井桁構造物A4が埋まるように、鋳型C1を構成する粉体を粉体容器に投入する。なお、粉体容器に粉体を投入した後、第1井桁構造物A4をその上部に載置することも可能である。この場合、第1井桁構造物A4が破損しない程度に上方から力を加え、第1井桁構造物A4の凹凸表面と粉体が隙間なく密着するように設置する。
形成される鋳型C1の形状は任意の形状でよく、従って、粉体容器の形状も任意のものでよい。粉体容器の材料は、鋳型C1の硬化工程での硬化温度以上の耐熱性があればよく、金属、ガラスを用いることができ、さらに上記硬化温度条件によってはプラスチックや木材、段ボールも用いることができる。また鋳型C1を構成する粉体としては、珪砂(二酸化ケイ素を主成分とした酸化物の混合物)を好適に用いることができる。具体的には、粘結材(ベントナイトなどの粘土)、又はケイ酸ナトリウム水溶液などの水ガラスをバインダとして加えた粉体が使用可能であり、商業的に入手可能である。
また、この粉体は、第1井桁構造物A4の表面形状を転写するため、その粒径は細かく均一であることが望ましい。一例として、粒径が50μm前後の粉体が商業的に入手可能である。このような粉体を用いて鋳型C1を形成することにより、算術平均粗さRaが10μm前後の最終生成物を得ることができる。なお、粉体容器に粉体を敷き詰める量としては、後述する工程において鋳型の形状が維持できる厚みに相当する高さ以上であれば十分である。珪砂材料の種類や、後述する工程の温度の設定によっては、第1井桁構造物A4の高さに加え、数cm〜10数cm程度の高さで充分である。なお、粉体を敷き詰めた後は、粉体の上面が容器内においてできるだけ水平になっていることが望ましい。
粉体容器に粉体が敷き詰められ、第1井桁構造物A4が粉体の内部に埋め込まれた後は、粉体の仮硬化工程が実行される。仮硬化工程は、例えば250℃〜300℃程度の温度で実行される。これにより、粉体中の珪砂とバインダが結合し、仮硬化が行われる。この仮硬化工程の加温工程において、粉体の上方から圧力を加えることも可能である。
次に、図14に示すように、鋳型C1の上面に孔H1を形成する。なお、孔H1は、鋳型C1を仮硬化する前の段階で形成することもできる。例えば、粉体の投入時において、空洞のパイプを第1井桁構造物A4の表面に搭載させておくことにより、仮硬化前において孔H1を予め形成しておくことができる。
その後、仮硬化が終わった鋳型C1を鋳型形成装置400の粉体容器から取り出し、前工程より高い温度で加熱工程を行う。この加熱工程により、鋳型C1に対し本硬化工程が実行され、鋳型C1が凝固する。またさらに高温、例えば数百℃で加熱処理することによって、鋳型C1の内部の第1井桁構造物A4を焼却除去される。例えば第1井桁構造物A4の材料としてポリエチレンを選択した場合、大気雰囲気中で300℃〜400℃にて加温すると、ポリエチレンが燃焼してガス化し、型の内部から消失して空洞にすることができる。第1井桁構造物A4が焼却除去された後には、鋳型C1の内部に、第1井桁構造物A4の外形に由来する空洞部AGが残る。
続いて、図16に示すように、鋳型C1を金属又はセラミック鋳造装置500に移動させ、鋳造工程を実行する。すなわち、溶融された金属材料又はセラミック材料などの無機物である第2材料R2’を、前述の孔H1を介して鋳型C1の内部に流し込む。所定時間の冷却工程を経ることで、注入された材料は鋳型C1の内部で凝固し、第2材料R2’からなる第2井桁構造物A5が形成される。第2材料R2’は、金属又はセラミック材料とすることができる。金属の場合の例としてはアルミダイカストを用いることができ、アルミニウム(Al)に対してシリコン(Si)や銅(Cu)を加え、さらに微量無機材料が配合されたADC1、ADC12等を用いることができる。具体的にはこれらアルミダイカスト材料を600〜650℃付近に加温し、溶融し、粘度が充分に下がった状態で孔H1から鋳型C1の内部に流し込む。この時、気泡(空隙)が溶融金属の内部に残存しないように注入速度を調整して流し込むことが好適である。注入後は、型ごと冷却を施すことで、金属単体の第2井桁構造物A5が出来上がる。
また、第2材料R2’をセラミックにより構成する場合には、セラミック前駆体溶液を用意する。これは例えばシリコン系のセラミック(主成分:酸化シリコン)を構成する場合には、ポリカルボシランやポリオルガノボロシラザンなどを主成分とする溶液を用いる。室温にてこの溶液を孔H1から鋳型C1の内部に注入する。この時、溶液の内部に気泡が残らないように注入速度を調整して注入することが好ましい。
続けてセラミックの焼成を行う。この焼成過程は多段階で行うのが望ましく、低い温度から高い温度に向けて階段状の温度プロファイルで焼成を進めるのが望ましい。最終的には850〜1000℃にて焼成が完成し、セラミック単体の第2材料R2’が凝固する。
第2井桁構造物A5(第2材料R2’)が凝固すると、その後は物理的方法(破壊処理)、又は化学的方法(エッチング等)により鋳型C1が除去される(図17参照)。第2井桁構造物A5は、除去された第1井桁構造物A4と略同一の形状を有している。
その後、第2井桁構造物A5を樹脂注入装置600に移動させ、その隙間部分に樹脂材料としての液状の第3材料R3を注入又は含浸する。この第3材料R3が硬化することにより、第2材料R2’(金属またはセラミック)と第3材料R3(樹脂)がそれぞれ井桁構造で組み込まれた第3井桁構造物A6が出来上がる。例えば、エポキシ樹脂やシリコン樹脂、フェノール樹脂等の不飽和物に対して、架橋剤を一定量混合した樹脂液(熱硬化性樹脂)を含んだ容器を用意し、この中に第2井桁構造物A5を浸漬させる。気泡が生じないよう、充分に第2井桁構造物A5を樹脂液内に浸透させたのち引き上げ、加熱処理することによって架橋反応を生じさせ、第2材料R2の隙間に樹脂層を形成する。このことによって、第2井桁構造物A5の隙間に樹脂が充填された第3井桁構造物A6が完成する(図18参照)。なお上述したセラミックは、シリコン系のセラミック(主成分:酸化シリコン)としたが、これに限るものではなく、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ホウ素等を主成分としたセラミックでもよく、あるいはこれらの混合物であってもよい。
この第2の実施の形態によっても、金属やセラミックなどの無機物と樹脂材料のような異なる種類の材料が井桁構造で1つの材料中に組み込まれるので、複数種類の材料の間の接合が強固にすることができる。特に、ヒートサイクルのような昇温と冷却を繰り返される環境下では、材料間の境界面が構造体の中に複雑に存在するので、線膨張係数に差があっても、その歪みが構造体全体に及び、特定の面に応力が集中しないので、破断することなく、接合は良好に維持される。
また、セラミック単体に対して金属や樹脂と複合化された構造体や金属単体に対する樹脂と複合化された構造体では、曲げに対する弾性変形領域を拡大する事ができ、セラミック単体や金属単体より柔軟性に富んだ材料を提供することができる。
以上、本発明の実施の形態に係る造形物の製造方法及び造形物について、詳細に説明してきた。本発明はその趣旨に則って、各種変形や応用が可能である。以下において、幾つかの採用可能な変形例を説明する。
[変形例1]
まず、変形例1について図19を参照して説明する。図10では、第井桁構造物A3の第1材料R1が熱可塑性樹脂であり、第2材料R2及び第3材料R3が金属であるとして説明した。変形例1では、第2材料R2を用いず、第3材料R3を金属に代えてマイカを用いる。マイカは天然に鉱物として産出する二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化カリウム及び結晶水とからなる層状のケイ酸塩である。例えばKAl(SiAl)O10(OH)、KMg(SiAl)O10(OH)などの化学式が代表例である。
図19のブロック図を参照して、変形例1に係る造形物を製造するための製造装置の構成を説明する。この製造装置は、3Dプリンタ100、マイカスラリー注入装置700、及び乾燥・真空プレス装置800とを備える。
この製造装置では、まず3Dプリンタ100を用いて、樹脂材料である第1材料R1からなる第1井桁構造物A1が作成される。その後、マイカスラリー注入装置700によって、液状のマイカスラリー(マイカの懸濁水溶液)が第1井桁構造物A1の隙間に注入される。これにより、樹脂材料(第1材料R1)の井桁構造とマイカの井桁構造が組み込まれた井桁構造物A4が製造される。
続いて乾燥・真空プレス装置800にこの井桁構造物A4を移動させ、乾燥を行って井桁構造物A4の水分を除去した後、真空プレスを行って内部の水分を完全に除去する。更に、水が脱離した空隙をプレスによって除去する。なおここでマイカスラリーに用いるマイカは数ミクロン〜数十ミクロンの範囲に分布を持つ粒子であり、水中に分散しているものを用いることができる。
このような樹脂とマイカの井桁構造物A4は、マイカ固有の耐熱特性が反映されて耐熱性が向上すると共に、屈曲特性にも優れた構造物とすることができる。また層間剥離に対しても強い特性を有する構造物とすることができる。
[変形例2]
次に、変形例2について図20を参照して説明する。
この変形例2の造形物の製造装置は、図20に示すように、3Dプリンタ100’と、鋳型形成装置400と、セラミック鋳造装置550と、溶融金属注入装置900とを備えている。
3Dプリンタ100’、及び鋳型形成装置400は、第2の実施の形態のもの(図12)と同様のものとすることができる。ただし、第2の実施の形態では、第3井桁構造物A6の第2材料R2’は、金属、またはセラミックであり、第3材料R3はエポキシ樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹脂のような熱硬化性樹脂としている。一方、この変形例2では、第2材料R2’をセラミックとし、第3材料R3を金属とする。第3材料R3である金属は、溶融金属注入装置900において溶融された状態で、井桁構造をなす第2材料R2’の隙間に含浸される。ここで第3材料R3となる金属は上述したアルミダイカストを用いることができるが、この金属は焼成したセラミックとしての第2材料R2’に接するものであるので、アルミダイカストよりも融点の高い金属を用いることもできる。
この変形例2の製造方法を図20を参照しつつ説明する。3Dプリンタ100’により第1井桁構造物A4を作成したのち、鋳型形成装置400を用いて鋳型を形成し、その後3Dプリンタ100で形成した第1井桁構造物A4を消失させる。ここまでは第2の実施の形態と同じである。
続いて、鋳型をセラミック鋳造装置550に移動させ、鋳造工程を実行する。すなわち、溶融されたセラミック材料である第2材料R2’を、鋳型の内部に流し込む。所定時間の冷却工程を経ることで、注入された材料R2は鋳型C1の内部で凝固し、第2材料R2’からなる第2井桁構造物A5が形成される。さらに、この第2井桁構造物A5を溶融金属注入装置900に移動させ、溶融された金属である第3材料R3を第2井桁構造物A5に注入する。このようなセラミックと金属の井桁構造物は、共に融点が高いという性質が反映されて耐熱性が
向上すると共に、強度と屈曲性を兼ね備えた構造物とすることができる。
[変形例3]
次に、変形例3について図21を参照して説明する。
この変形例3の造形物の製造装置は、図21に示すように、3Dプリンタ100’と、鋳型形成装置400と、金属鋳造装置560と、溶融金属注入装置910とを備えている。
3Dプリンタ100’、及び鋳型形成装置400は、変形例2と同様のものとすることができる。ただし、変形例3では、第3井桁構造物A6の第2材料R2’は、金属であり、第3材料R3も同様に金属である。第2材料R2’の金属の融点は、第3材料R3の金属の融点よりも高い必要がある。第2材料R2’は金属鋳造装置560により形成され、一方、第3材料R3は溶融金属注入装置910により注入される。
この変形例3の製造方法を図21を参照しつつ説明する。3Dプリンタ100により第1井桁構造物A1を作成したのち、鋳型形成装置400を用いて鋳型の形成を行うところまでは第2の実施の形態、及び変形例2と同じである。
そして、この鋳型に対し熱硬化性樹脂の注入を行う代わりに、金属鋳造装置560により、この鋳型に対し溶融された金属である第2材料R2’を流し込む。そして、この第2材料R2’の金属の凝固の後、鋳型を除去し、残された井桁構造物の隙間に、溶融金属注入装置910により、第3材料R3としての溶融金属を注入する。
このような二種類の金属による井桁構造物は、従来の鋳造法では共存することのできない二種類の金属を組み合わせた複合体とすることができる。また各々の金属が有する固有の性質を反映することができる。一般的に材料は、荷重−変形量(伸び量等)特性において弾性変形領域と塑性変形領域の二つの変形領域があり、材料によってその領域の比率が異なっている。この変形例3に係る井桁構造物では、その比率の異なる2つの金属材料を組み合わせることによって、強度と柔軟性を兼ね備えた靭性の高い構造物とすることができる。一例としては相対的に弾性変形領域が狭く、塑性変形領域が広い第1金属と、相対的に弾性変形領域が広く、塑性変形領域が狭い第2金属とを組み合わせた井桁構造物とすることによって、靭性に富んだ構造物とすることができる。第1金属の例としては鉄やニッケルの炭化物(カーバイト)であり、第2金属の例としては、アルミニウムを挙げることができる。
[変形例4]
以上説明してきた実施形態及び変形例の井桁構造物は、すべてXY平面上における2種類の材料のピッチが共に等しく、一定であるものおつぃて説明した。しかし、本発明は、これに限られるものではない。
図22で示すように、高さ方向(Z方向)に進むに従って、構成材(第1材料R1)のピッチ及び密度が変化するような密度可変の井桁構造物A7としても構わない。このように構成すると、2成分組成について高さ方向のグラデーションを有する井桁構造物とすることができる。
このような井桁構造物の製造方法としては、3Dプリンタ100、100’において、図22や図23に示すように、第1材料R1のピッチ及び密度が可変の井桁構造物A7を形成すればよい。このピッチ可変の井桁構造物A7を用い、更に第1材料R1とは異なる材料R4を井桁構造物A7の隙間に埋め込む。このような2種類の材料R1及びR4を用いて製造した井桁構造体A8は、図24に示すように全体として構成材料の密度が可変の井桁構造体を構成する。このような密度可変の井桁構造物は、高さ方向にグラデーションを有するため、その上面と下面とで異なる性質を持たせることができる。例えば接着力の乏しい2つの異なる素材からなる構造物を接合する部材として用いることができ、強固な接着を実現できるようになる。
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
100・・・3Dプリンタ、 200・・・コンピュータ、 300・・・ドライバ、 11・・・フレーム、 12・・・XYステージ、 13・・・造形ステージ、 14・・・昇降テーブル、 15・・・ガイドシャフト、21・・・枠体、 22・・・Xガイドレール、 23・・・Yガイドレール、 24A、24B・・・リール、 25A、25B・・・造形ヘッド、 31・・・枠体、 34、35・・・ローラ、 38A、38B・・・フィラメント。

Claims (14)

  1. 第1の層において、第1の材料を第1の方向に連続的に形成し且つ前記第1方向と交差する第2方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第1の層の上部の第2の層において、前記第1の材料を、前記第1方向とは交差する第3の方向に連続的に形成し且つ前記第3方向と交差する第4方向において隙間を空けて配列することにより、第1井桁構造物を形成するステップと、
    前記第1井桁構造物の壁面に無電解めっき法を用いて第2の材料の薄膜を堆積させて第2井桁構造物を形成するステップと、
    前記第2井桁構造物に対し電解めっき法を実行して第3の材料を前記隙間に堆積させて第3井桁構造物を形成するステップと
    を備えたことを特徴とする造形物の製造方法。
  2. 第1の層において、第1の材料を第1の方向に連続的に形成し且つ前記第1方向と交差する第2方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第1の層の上部の第2の層において、前記第1の材料を、前記第1方向とは交差する第3の方向に連続的に形成し且つ前記第3方向と交差する第4方向において隙間を空けて配列することにより、第1井桁構造物を形成するステップと、
    前記第1井桁構造物を覆う鋳型を形成するステップと、
    前記鋳型を残して前記第1井桁構造物を除去するステップと、
    前記鋳型に対し溶融された第2の材料を流し込んで凝固させることにより第2井桁構造物を形成するステップと、
    前記第2井桁構造物を残して鋳型を除去するステップと、
    前記第2井桁構造物に対し液状の第3の材料を前記隙間に注入して凝固させることにより第3井桁構造物を形成するステップと
    を備えたことを特徴とする造形物の製造方法。
  3. 前記第1井桁構造物の除去は、加熱処理により実行される、請求項記載の製造方法。
  4. 前記第1の材料は、3Dプリンタにより形成される、請求項1又は2記載の造形物の製造方法。
  5. 前記第1の材料は、熱可塑性を有する樹脂材料である、請求項記載の造形物の製造方法。
  6. 第1の層において、樹脂材料が第1の方向に連続的に形成され且つ前記第1方向と交差する第2方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第1の層の上部の第2の層において、前記樹脂材料を、前記第1方向とは交差する第3の方向に連続的に形成し且つ前記第3方向と交差する第4方向において隙間を空けて配列することにより、第1井桁構造物が構成され、
    前記第1井桁構造物の前記隙間に金属材料が構成され、
    前記金属材料は、前記第1井桁構造物に接する第1層と、その第1層の上層に位置する第2層とからなり、
    前記第1層は、前記樹脂材料の表面に対して垂直な結晶方位を有する柱状結晶であり、
    前記第2層は前記第1層の表面に対して垂直な結晶方位を有する柱状結晶である
    ことを特徴とする造形物。
  7. 前記第2層の結晶は、前記第1層の結晶よりも荒い、請求項記載の造形物。
  8. 前記第2層は、前記第1井桁構造物の窪み部分において、複数の方向に向かう結晶方位を有する、請求項記載の造形物。
  9. 前記第2層の結晶は、前記第1層の結晶よりも荒い、請求項記載の造形物。
  10. 第1の層において、樹脂材料が第1の方向に連続的に形成され且つ前記第1方向と交差する第2方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第1の層の上部の第2の層において、前記樹脂材料を、前記第1方向とは交差する第3の方向に連続的に形成し且つ前記第3方向と交差する第4方向において隙間を空けて配列することにより、第1井桁構造物が構成され、
    前記第1井桁構造物の前記隙間に金属材料が構成され、
    前記金属材料は前記第1井桁構造物に接する第1層と、その第1層の上層の第2層とからなり、
    前記第1層は、リンまたはホウ素を少なくとも有する金属材料から構成される
    ことを特徴とする造形物。
  11. 3Dプリンタによって、第1の層において、樹脂材料が第1の方向に連続的に形成され且つ前記第1方向と交差する第2方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第1の層の上部の第2の層において、前記樹脂材料を、前記第1方向とは交差する第3の方向に連続的に形成し且つ前記第3方向と交差する第4方向において隙間を空けて配列することにより、第1井桁構造物が構成され、
    前記第1井桁構造物の前記隙間に金属材料が構成されことを特徴とする造形物。
  12. 3Dプリンタによって、第1の層において、金属材料が第1の方向に連続的に形成され且つ前記第1方向と交差する第2方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第1の層の上部の第2の層において、前記金属材料を、前記第1方向とは交差する第3の方向に連続的に形成し且つ前記第3方向と交差する第4方向において隙間を空けて配列することにより、第1井桁構造物が構成され、
    前記第1井桁構造物の前記隙間に樹脂材料又は前記金属材料とは異なる金属材料が構成されたことを特徴とする造形物。
  13. 3Dプリンタによって、第1の層において、セラミック材料が第1の方向に連続的に形成され且つ前記第1方向と交差する第2方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第1の層の上部の第2の層において、前記セラミック材料を、前記第1方向とは交差する第3の方向に連続的に形成し且つ前記第3方向と交差する第4方向において隙間を空けて配列することにより、第1井桁構造物が構成され、
    前記第1井桁構造物の前記隙間に樹脂材料又は金属材料が構成されたことを特徴とする造形物。
  14. 前記樹脂材料は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項12又は13記載の造形物。
JP2017550311A 2015-11-10 2016-11-07 造形物の製造方法及び造形物 Active JP6625134B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015220316 2015-11-10
JP2015220316 2015-11-10
PCT/JP2016/082973 WO2017082207A1 (ja) 2015-11-10 2016-11-07 造形物の製造方法及び造形物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2017082207A1 JPWO2017082207A1 (ja) 2018-09-27
JP6625134B2 true JP6625134B2 (ja) 2019-12-25

Family

ID=58695247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017550311A Active JP6625134B2 (ja) 2015-11-10 2016-11-07 造形物の製造方法及び造形物

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6625134B2 (ja)
WO (1) WO2017082207A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3732019A1 (en) * 2017-12-31 2020-11-04 Stratasys Ltd. 3d printing of catalytic formulation for selective metal deposition
JP7193377B2 (ja) * 2019-02-25 2022-12-20 三菱重工業株式会社 接合部材
JP7236316B2 (ja) 2019-04-17 2023-03-09 三菱重工業株式会社 複合材翼及び複合材翼の成形方法
KR102481641B1 (ko) * 2021-01-20 2022-12-27 한양대학교 산학협력단 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합체

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007171141A (ja) * 2005-12-26 2007-07-05 Apex Inc プローブチップの製造方法、プローブチップ修復装置およびプローブチップの修復方法
JP4901253B2 (ja) * 2006-03-20 2012-03-21 独立行政法人理化学研究所 3次元金属微細構造体の製造方法
JP5028562B2 (ja) * 2006-12-11 2012-09-19 株式会社ジャパンディスプレイイースト 照明装置及びこの照明装置を用いた表示装置
JP2010086719A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Toray Ind Inc 感光性ペースト、パターンの形成方法および平面ディスプレイパネル用部材の製造方法。
JP5578829B2 (ja) * 2009-10-14 2014-08-27 キヤノン株式会社 3次元フォトニック結晶の作製方法および機能素子
US20170368758A1 (en) * 2015-01-15 2017-12-28 Mutoh Industries Ltd. Three-dimensional shaping apparatus, method of controlling same, and shaped object of same

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017082207A1 (ja) 2017-05-18
JPWO2017082207A1 (ja) 2018-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6625134B2 (ja) 造形物の製造方法及び造形物
US12084773B2 (en) Electrodeposited compositions and nanolaminated alloys for articles prepared by additive manufacturing processes
US20200354846A1 (en) Methods of preparing articles by electrodeposition and additive manufacturing processes
CN108503355B (zh) 一种3d打印用料、其制备方法和用途
TWI659940B (zh) 燒結造形方法及燒結造形物
US10501857B2 (en) Additive manufacturing by localized electrochemical deposition
CN205020808U (zh) 一种金属3d打印加支撑结构的装置
CN110573273A (zh) 部件的增材制造方法和增材制造的部件
Singh et al. Recent advancements in additive manufacturing (AM) techniques: a forward-looking review
JP2010121187A (ja) 三次元造形物及びその製造方法
CN108454096A (zh) 用于膏状材料的3d打印送料装置
JP2008184623A (ja) 三次元形状造形物の製造方法及び材料
TWI344414B (ja)
CN110193602B (zh) 改善3d打印件内表面质量的方法
CN102108534A (zh) 基于超声脉冲电沉积和熔射成形的模具制造方法及模具
JP3795611B2 (ja) 電解液ジェット加工による金属部品のラピッドプロトタイピング法
JP2003305777A (ja) 3次元造形方法および3次元造形装置
JP2019081958A (ja) 焼結造形方法、液状結合剤、および焼結造形物
JP4269116B2 (ja) 鋳型形状設計装置
CN108930054B (zh) 一种基于对自组装分子膜控制技术的金属微3d打印方法
CN206103014U (zh) 一种梯度材料的制造设备
Saha et al. Miniaturization of Complex Ceramics
JP2017075365A (ja) 層形成用材料、三次元造形物の製造装置及び三次元造形物の製造方法
Mishra et al. Evolution of ceramic additive manufacturing: A comprehensive survey for high-performance and dental applications
KR20160097565A (ko) 적층가공을 통한 고강도 3차원 구조체 제조방법 및 이를 위한 합금재료

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180420

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190205

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190325

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190409

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190523

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190924

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190927

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191112

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191126

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6625134

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150