JP6724303B2 - Method for manufacturing three-dimensional object - Google Patents

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Description

本発明は、立体造形物の製造方法及びその製造装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional object and a manufacturing apparatus therefor.

従来より、立体造形方法として液状の光硬化性樹脂に、レーザー光、特に紫外線の光を1層ずつ照射して3次元の立体造形物を作製する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、この提案の方法では、液状の光硬化性樹脂を大量に蓄えておく必要があり、装置の大型化が必要である。また、液状の光硬化性樹脂の品質を安定化するための温度等の管理が必要となるという課題がある。
また近年、インクジェット方式により液状の光硬化性樹脂を造形物の必要箇所に像形成し、これを多層化することで3次元造形物を形成する、インクジェット光造形方式が開示されている。このようなインクジェット光造形方式において、立体造形物とは異なる部材支持体を同時に形成し、立体造形中における、立体造形物の変形や落下を防止する方法が提案されている(例えば、特許文献2及び3参照)。
また、立体造形を行う際に、各層形成ごとに平滑化処理する方法が提案されている(例えば、特許文献4参照)。
Conventionally, as a three-dimensional modeling method, a method has been proposed in which a liquid photo-curable resin is irradiated with laser light, particularly ultraviolet light, one layer at a time to produce a three-dimensional three-dimensional structure (for example, Patent Document 1). reference). However, in this proposed method, it is necessary to store a large amount of liquid photocurable resin, and it is necessary to upsize the device. In addition, there is a problem that it is necessary to control the temperature and the like in order to stabilize the quality of the liquid photocurable resin.
Further, in recent years, there has been disclosed an inkjet stereolithography method in which a liquid photo-curable resin is imaged on a required portion of the molded article by an inkjet method, and a three-dimensional molded article is formed by stacking the images. In such an inkjet stereolithography method, a method has been proposed in which a member support different from the three-dimensional object is formed at the same time to prevent the three-dimensional object from being deformed or dropped during the three-dimensional object (for example, Patent Document 2). And 3).
In addition, a method of performing a smoothing process for each layer formation when performing three-dimensional modeling has been proposed (see, for example, Patent Document 4).

最近、医療用の臓器モデルや再生医療に用いる細胞の足場材料などの立体的かつ精細な構造を持つゲル状乃至軟質な立体造形物に対するニーズが増えつつあるが、複雑かつ精細な構造を三次元データから再現できる立体造形物の製造方法は、未だ提供されていない。 Recently, there has been an increasing need for gel-like or soft three-dimensional objects with a three-dimensional and precise structure such as a scaffolding material for cells used for medical organs and regenerative medicine. A method for producing a three-dimensional object that can be reproduced from the data has not been provided yet.

本発明は、臓器モデル等に代表される複雑かつ精細な立体造形物を簡便に効率よく製造可能な立体造形物の製造方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a method for producing a three-dimensional object which allows simple and efficient production of a complicated and fine three-dimensional object represented by an organ model or the like.

前記課題を解決するための手段としての本発明の立体造形物の製造方法は、水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の工程と、
前記第一の工程で形成された膜を硬化させる第二の工程と、
前記第二の工程で硬化された膜を平滑化処理する第三の工程と、
を複数回繰り返す。
The method for producing a three-dimensional structure of the present invention as a means for solving the above problems, water, and a first step of applying a first liquid containing at least a hydrogel precursor to form a film,
A second step of curing the film formed in the first step,
A third step of smoothing the film cured in the second step,
Repeat multiple times.

本発明によると、臓器モデル等に代表される複雑かつ精細な立体造形物を簡便に効率よく製造可能な立体造形物の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the three-dimensional molded object which can manufacture a complicated and fine three-dimensional molded object represented by an organ model etc. simply and efficiently can be provided.

図1は、層状鉱物、及び層状鉱物を水中で分散させた状態の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a layered mineral and a state in which the layered mineral is dispersed in water. 図2は、本発明の立体造形物の製造装置の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of a manufacturing apparatus for a three-dimensional object according to the present invention. 図3は、本発明の立体造形物の製造装置の他の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing another example of the apparatus for manufacturing a three-dimensional object according to the present invention. 図4は、本発明の立体造形物の製造装置の更に他の一例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing still another example of the manufacturing apparatus for a three-dimensional molded object of the present invention. 図5は、立体造形物の製造方法により製造された中間体(支持体剥離前)の状態を示す図である。FIG. 5: is a figure which shows the state of the intermediate body (before support peeling) manufactured by the manufacturing method of a three-dimensional molded item. 図6は、立体造形物の製造方法により製造された剥離後の状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a state after peeling produced by the method for producing a three-dimensional molded item. 図7は、剥離後の造形体の垂直方向の誤差と水平方向の誤差の測定を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining measurement of an error in the vertical direction and an error in the horizontal direction of the molded body after peeling.

(立体造形物の製造方法及び立体造形物の製造装置)
本発明の第1の形態に係る立体造形物の製造方法は、第一の工程と、第二の工程と、第三の工程とを含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の第1の形態に係る立体造形物の製造装置は、第一の手段と、第二の手段と、第三の手段とを有し、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
(Method for manufacturing three-dimensional object and apparatus for manufacturing three-dimensional object)
The method for producing a three-dimensional object according to the first aspect of the present invention includes a first step, a second step, and a third step, and further includes other steps as necessary.
An apparatus for manufacturing a three-dimensional object according to the first aspect of the present invention has a first means, a second means, and a third means, and further has other means as necessary. Become.

<第一の工程及び第一の手段>
前記第一の工程は、水及びハイドロゲル前駆体を含む第一の液体を付与して成膜する工程であり、第一の手段により実施することができる。
<First step and first means>
The first step is a step of applying a first liquid containing water and a hydrogel precursor to form a film, and can be performed by the first means.

前記第一の手段としての第一の液体を付与する手段としては、液滴が適切な精度で目的の場所に塗布できる方式であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディスペンサー方式、スプレー方式、インクジェット方式などが挙げられる。なお、これらの方式を実施するには公知の装置を好適に使用することができる。
これらの中でも、前記ディスペンサー方式は、液滴の定量性に優れるが、塗布面積が狭くなり、前記スプレー方式は、簡便に微細な吐出物を形成でき、塗布面積が広く、塗布性に優れるが、液滴の定量性が悪く、スプレー流による飛散が発生する。このため、本発明においては、前記インクジェット方式が特に好ましい。前記インクジェット方式は、前記スプレー方式に比べ、液滴の定量性が良く、前記ディスペンサー方式に比べ、塗布面積が広くできる利点があり、複雑な立体形状を精度良くかつ効率よく形成し得る点で好ましい。
The means for applying the first liquid as the first means is not particularly limited as long as it is a system in which droplets can be applied to a target place with appropriate accuracy, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the method include a dispenser method, a spray method, and an inkjet method. A known device can be preferably used to implement these methods.
Among these, the dispenser method is excellent in the quantitativeness of droplets, but the coating area is narrow, and the spray method can easily form a fine discharge product, the coating area is wide, and the coating property is excellent, The quantitativeness of the droplets is poor and scattering due to the spray flow occurs. Therefore, the inkjet method is particularly preferable in the present invention. The ink-jet method is more advantageous than the spray method in that the droplet quantity is good, the coating area is wider than the dispenser method, and it is preferable in that a complicated three-dimensional shape can be formed accurately and efficiently. ..

前記インクジェット法による場合、前記第一の液体を吐出可能なノズルを有する。なお、該ノズルとしては、公知のインクジェットプリンターにおけるノズルを好適に使用することができ、前記インクジェットノズルとしては、例えば、リコーインダストリー株式会社製のGEN4などが好適に挙げられる。このインクジェットノズルは、ヘッド部から一度に滴下できる液体量が多く、塗布面積が広いため、塗布の高速化を図ることができる点から好ましい。 In the case of the inkjet method, it has a nozzle capable of ejecting the first liquid. In addition, as the nozzle, a nozzle in a known inkjet printer can be preferably used, and as the inkjet nozzle, for example, GEN4 manufactured by Ricoh Industry Co., Ltd. can be preferably cited. This ink jet nozzle is preferable from the viewpoint that the amount of liquid that can be dropped from the head portion at one time is large and the coating area is wide, so that the coating speed can be increased.

<<第一の液体>>
前記第一の液体は、水、及びハイドロゲル前駆体を含み、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。前記第一の液体は、「軟質成形体用液体材料」とも呼ばれる。
<<First liquid>>
The first liquid contains water and a hydrogel precursor, and further contains other components as necessary. The first liquid is also referred to as a “liquid material for soft molded bodies”.

−水−
前記水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水を用いることができる。
前記水には、保湿性付与、抗菌性付与、導電性付与、硬度調整などの目的に応じて有機溶媒等のその他の成分を溶解ないし分散させてもよい。
前記水の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
-Water-
As the water, for example, deionized water, ultrafiltered water, reverse osmosis water, pure water such as distilled water, or ultrapure water can be used.
Other components such as an organic solvent may be dissolved or dispersed in the water depending on the purpose of imparting moisturizing properties, imparting antibacterial properties, imparting conductivity, adjusting hardness, and the like.
The content of the water is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.

−ハイドロゲル前駆体−
前記ハイドロゲル前駆体は、水に分散可能な鉱物及び重合性モノマーを含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
-Hydrogel precursor-
The hydrogel precursor contains a water-dispersible mineral and a polymerizable monomer, and further contains other components as necessary.

−−水に分散可能な鉱物−−
前記水に分散可能な鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、層状鉱物などが挙げられる。
前記層状鉱物は、単一層の状態で水に分散した層状鉱物であることが好ましい。
ここで、図1の上図に示すように、前記層状鉱物は、単位格子を結晶内に持つ二次元円盤状の結晶が積み重なった状態を呈しており、前記層状鉱物を水中で分散させると、図1の下図に示すように、各単一層状態で分離して円盤状の結晶となる。
前記層状鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水膨潤性層状粘土鉱物などが挙げられる。
前記水膨潤性層状粘土鉱物としては、例えば、水膨潤性スメクタイト、水膨潤性雲母などが挙げられる。より具体的には、ナトリウムを層間イオンとして含む水膨潤性ヘクトライト、水膨潤性モンモリナイト、水膨潤性サポナイト、水膨潤性合成雲母などが挙げられる。
前記水膨潤性とは、図1に示すように層状鉱物の層間に水分子が挿入され、水中に分散されることを意味する。
前記水膨潤性層状粘土鉱物としては、前記例示したものを、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、また、適宜合成したものであってもよいし、市販品であってもよい。
前記市販品としては、例えば、合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)、SWN(Coop Chemical Ltd.製)、フッ素化ヘクトライト SWF(Coop Chemical Ltd.製)などが挙げられる。これらの中でも、合成ヘクトライトが好ましい。
前記層状鉱物の含有量は、第一の液体の全量に対して、1質量%以上40質量%以下が好ましく、1質量%以上15質量%以下がより好ましい。前記含有量が、1質量%以上40質量%以下の範囲において、第一の液体の粘度が適正であり、インクジェットノズルでの吐出性、及び立体造形物の硬度が良好となる。
--- Minerals dispersible in water ---
The mineral dispersible in water is appropriately selected depending on the intended purpose without any limitation, and examples thereof include layered minerals.
The layered mineral is preferably a layered mineral dispersed in water in a single layer state.
Here, as shown in the upper diagram of FIG. 1, the layered mineral has a state in which two-dimensional disk-shaped crystals having a unit cell in the crystal are stacked, and when the layered mineral is dispersed in water, As shown in the lower diagram of FIG. 1, each single layer is separated into a disc-shaped crystal.
The layered mineral is appropriately selected depending on the intended purpose without any limitation, and examples thereof include a water-swellable layered clay mineral.
Examples of the water-swellable layered clay mineral include water-swellable smectite and water-swellable mica. More specifically, water-swellable hectorite containing sodium as an interlayer ion, water-swellable montmorillonite, water-swellable saponite, water-swellable synthetic mica, etc. may be mentioned.
The water swelling property means that water molecules are inserted between layers of the layered mineral and dispersed in water as shown in FIG.
As the water-swellable layered clay mineral, the above-exemplified compounds may be used alone or in combination of two or more, or may be appropriately synthesized. It may be a commercially available product.
Examples of the commercially available product include synthetic hectorite (Laponite XLG, manufactured by Rockwood), SWN (manufactured by Coop Chemical Ltd.), and fluorinated hectorite SWF (manufactured by Coop Chemical Ltd.). Among these, synthetic hectorite is preferable.
The content of the layered mineral is preferably 1% by mass or more and 40% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less, based on the total amount of the first liquid. When the content is in the range of 1% by mass or more and 40% by mass or less, the viscosity of the first liquid is appropriate, and the ejection property with an inkjet nozzle and the hardness of the three-dimensional object become good.

−−重合性モノマー−−
前記重合性モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、N−置換アクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換アクリルアミド誘導体、N−置換メタクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換メタクリルアミド誘導体、などが挙げられ、具体的には、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−アクリロイルモルホリンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記重合性モノマーを重合させることにより、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有するポリマーが得られる。
前記アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有するポリマーは、ハイドロゲルの強度を保つために有利な構成成分である。
前記重合性モノマーの含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、第一の液体の全量に対して、0.5質量%以上20質量%以下が好ましい。
---Polymerizable monomer---
Examples of the polymerizable monomer include acrylamide, N-substituted acrylamide derivatives, N,N-disubstituted acrylamide derivatives, N-substituted methacrylamide derivatives, N,N-disubstituted methacrylamide derivatives, and the like. Examples include acrylamide, N,N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, N-acryloylmorpholine and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
By polymerizing the polymerizable monomer, a polymer having an amide group, an amino group, a hydroxyl group, a tetramethylammonium group, a silanol group, an epoxy group or the like can be obtained.
The polymer having an amide group, an amino group, a hydroxyl group, a tetramethylammonium group, a silanol group, an epoxy group, etc. is an advantageous constituent component for maintaining the strength of the hydrogel.
The content of the polymerizable monomer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less with respect to the total amount of the first liquid.

−その他の成分−
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、
例えば、界面活性剤、安定化剤、表面処理剤、重合開始剤、着色剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、有機溶剤、分散剤などが挙げられる。
-Other ingredients-
The other components are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose,
For example, surfactants, stabilizers, surface treatment agents, polymerization initiators, colorants, viscosity modifiers, adhesion promoters, antioxidants, antioxidants, cross-linking accelerators, UV absorbers, plasticizers, preservatives. Agents, organic solvents, dispersants and the like.

−第一の液体の物性−
前記第一の液体の表面張力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、20mN/m以上45mN/m以下が好ましく、25mN/m以上34mN/m以下がより好ましい。
前記表面張力が、20mN/m以上45mN/m以下であると、立体造形の際に第一の液体の良好な吐出を行うことができる。
前記表面張力は、例えば、表面張力計(自動接触角計DM−701、協和界面科学株式会社製)などを用いて測定することができる。
-Physical properties of the first liquid-
The surface tension of the first liquid is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 20 mN/m or more and 45 mN/m or less, and 25 mN/m or more and 34 mN/m or less. More preferable.
When the surface tension is 20 mN/m or more and 45 mN/m or less, excellent ejection of the first liquid can be performed during three-dimensional modeling.
The surface tension can be measured using, for example, a surface tensiometer (automatic contact angle meter DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).

前記第一の液体の粘度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、25℃で、3mPa・s以上20mPa・s以下が好ましく、6mPa・s以上12mPa・s以下がより好ましい。
前記粘度が、3mPa・s以上20mPa・s以下であると、立体造形の際に第一の液体の良好な吐出を行うことができる。
前記粘度は、例えば、回転粘度計(VISCOMATE VM−150III、東機産業株式会社製)などを用いて25℃の環境下で測定することができる。
The viscosity of the first liquid is appropriately selected depending on the intended purpose without any limitation, but it is preferably 3 mPa·s or more and 20 mPa·s or less at 25°C, and 6 mPa·s or more and 12 mPa·s or less. Is more preferable.
When the viscosity is 3 mPa·s or more and 20 mPa·s or less, excellent ejection of the first liquid can be performed during three-dimensional modeling.
The viscosity can be measured in a 25° C. environment using, for example, a rotational viscometer (VISCOMATE VM-150III, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).

<第二の工程及び第二の手段>
前記第二の工程は、前記第一の工程で形成された膜を硬化させる工程であり、第二の手段により実施することができる。
<Second step and second means>
The second step is a step of curing the film formed in the first step, and can be performed by the second means.

前記第二の手段としての膜を硬化する手段としては、例えば、紫外線(UV)照射ランプ、電子線などが挙げられる。前記膜を硬化する手段には、オゾンを除去する機構が具備されることが好ましい。
前記紫外線(UV)照射ランプの種類としては、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライド、紫外線発光ダイオード(UV−LED)などが挙げられる。
前記超高圧水銀灯は点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くしたDeepUVタイプは、短波長領域の照射が可能である。
前記メタルハライドは、波長領域が広いため着色物に有効的であり、Pb、Sn、Fe等の金属のハロゲン化物が用いられ、光重合開始剤の吸収スペクトルに合わせて選択できる。硬化に用いられるランプとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Fusion System社製のHランプ、Dランプ、又はVランプ等のような市販されているものを使用することができる。
前記紫外線発光ダイオードの発光波長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一般的には365nm、375nm、385nm、395nm、405nmのものがあるが、立体造形物への色の影響を考慮すると、重合開始剤の吸収が大きくなるように、短波長発光の方が有利である。
前記紫外線発光ダイオード(UV−LED)は、一般的に用いられる紫外線照射ランプ(例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ)、電子線などに比べて、硬化時に膜に与える熱エネルギーが小さく、膜の熱損傷が小さくなる。
Examples of means for curing the film as the second means include an ultraviolet (UV) irradiation lamp and an electron beam. The means for curing the film is preferably equipped with a mechanism for removing ozone.
Examples of the type of the ultraviolet (UV) irradiation lamp include a high pressure mercury lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a metal halide, and an ultraviolet light emitting diode (UV-LED).
The ultra-high pressure mercury lamp is a point light source, but the DeepUV type, which has a high light utilization efficiency in combination with an optical system, can irradiate in a short wavelength region.
Since the metal halide has a wide wavelength region, it is effective as a coloring matter, and halides of metals such as Pb, Sn, and Fe are used, and can be selected according to the absorption spectrum of the photopolymerization initiator. The lamp used for curing is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, commercially available lamps such as H lamp, D lamp or V lamp manufactured by Fusion System Co., Ltd. Can be used.
The emission wavelength of the ultraviolet light emitting diode is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Generally, there are 365 nm, 375 nm, 385 nm, 395 nm, and 405 nm, but there are three-dimensional molded objects. Considering the influence of color, short-wavelength light emission is more advantageous so that the absorption of the polymerization initiator is increased.
The ultraviolet light emitting diode (UV-LED) has a smaller thermal energy applied to the film at the time of curing as compared with a commonly used ultraviolet irradiation lamp (for example, a high pressure mercury lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a metal halide lamp), an electron beam, and the like. Thermal damage to the membrane is reduced.

硬化後の膜は、水溶性有機ポリマーと、層状鉱物とが複合化して形成された三次元網目構造の中に、水及び該水に溶解する成分が包含されている、有機−無機複合ハイドロゲルであることが好ましい。
前記有機−無機複合ハイドロゲルは、伸張性が向上し、破断なく一体で剥離されることができ、造形後の処理が格段に簡略化される。
The film after curing is an organic-inorganic composite hydrogel in which water and a component soluble in the water are contained in a three-dimensional network structure formed by combining a water-soluble organic polymer and a layered mineral. Is preferred.
The organic-inorganic composite hydrogel has improved extensibility and can be peeled as a unit without breaking, and the treatment after modeling is significantly simplified.

<第三の工程及び第三の手段>
前記第三の工程は、前記第二の工程で硬化された膜を平滑化させる工程であり、第三の手段により実施することができる。
前記第三の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ローラー、ブレードなどが挙げられる。
<Third step and third means>
The third step is a step of smoothing the film cured in the second step, and can be performed by the third means.
The third means is appropriately selected depending on the intended purpose without any limitation, and examples thereof include a roller and a blade.

−ローラー−
前記ローラーとしては、その形状、構造、大きさ、材質等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記形状としては、例えば、円柱状の中実体、内部が中空の円筒状などが挙げられ、前記構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、前記大きさとしては、前記立体造形物の大きさ等に応じて適宜選択することができる。前記材質としては、樹脂、ゴム、金属、又はこれらの組み合わせなどが挙げられる。
前記ローラーとしては、芯金と、該芯金上にゴム層とを有するゴムローラー、芯金のないゴムのみからなるゴムローラー、芯材と、該芯材の外周に形成された発泡体層とを有する発泡ローラー、金属ローラーなどが挙げられる。
-Roller-
The shape, structure, size, material, etc. of the roller are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the shape include a cylindrical solid body and a hollow interior. The structure may be a single-layer structure or a laminated structure, and the size may be appropriately selected according to the size of the three-dimensional model or the like. can do. Examples of the material include resin, rubber, metal, and combinations thereof.
As the roller, a rubber roller having a cored bar and a rubber layer on the cored bar, a rubber roller composed only of rubber without the cored bar, a core material, and a foam layer formed on the outer periphery of the core material. And a foaming roller, a metal roller, or the like.

−ブレード−
前記ブレードとしては、その形状、構造、大きさ、材質等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記形状としては、例えば、平板状、短冊状、シート状などが挙げられ、前記構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、前記大きさとしては、前記立体造形物の大きさ等に応じて適宜選択することができる。前記材質としては、金属、プラスチック、ゴム、又はこれらの組み合わせなどが挙げられる。
前記ブレードとしては、支持部材と、支持部材に一部が固定されて自由端を有する弾性部材とからなるもの、弾性部材のみからなるもの、ドクターブレードなどが挙げられる。
-Blade-
The shape, structure, size, material, etc. of the blade are not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. Examples of the shape include a flat plate shape, a strip shape, and a sheet shape. The structure may be a single-layer structure or a laminated structure, and the size can be appropriately selected according to the size of the three-dimensional model or the like. .. Examples of the material include metal, plastic, rubber, and combinations thereof.
Examples of the blade include a support member and an elastic member partially fixed to the support member and having a free end, an elastic member only, and a doctor blade.

前記第一の工程で成膜され、第二の工程で硬化された膜は、全ての領域が狙いの膜厚(層厚)になっているとは限らない。即ち、インクジェット方式の場合は不吐出があったり、インクジェット方式及びディスペンサー方式共に、ドット間段差などが生じることがあり、高精度な立体造形物を形成するためには、不十分な場合がある。
これを補償するためには、例えば、層を形成した直後に機械的に平滑化する(均す)、機械的に削り取る、平滑度を検知して次の層の積層時に成膜量をドットレベルで調整する、などの方法が考えられる。
本発明で使用するハイドロゲルは、対象とする立体造形物が内臓等の臓器モデルであるため、その硬度は比較的柔らかい。このため、平滑化に際しては、層を形成した直後に機械的に均す平滑化方法を有効に使用することができる。
前記機械的に平滑化する方法としては、例えば、ブレード形状の平滑化部材で均す方法、ローラー形状の平滑化部材で均す方法などが挙げられる。
前記ローラー形状の平滑化部材を使用する場合、操作方向に対して、ローラーを逆転させる方向で回転させると平滑化の効果がより有効に発揮される。
前記ブレード状の平滑化部材は、前記ローラー形状の平滑化部材に比べて、造形体の表面を削って平滑化するような場合に有効である。
The film formed in the first step and cured in the second step does not always have the target film thickness (layer thickness) in all regions. That is, in the case of the inkjet method, there may be ejection failure, and in both the inkjet method and the dispenser method, a step difference between dots may occur, which may be insufficient for forming a highly accurate three-dimensional object.
To compensate for this, for example, mechanical smoothing (leveling) immediately after forming a layer, mechanical scraping, detection of smoothness, and deposition of the next layer at the dot level It is conceivable to adjust it with.
The hydrogel used in the present invention has a relatively soft hardness because the target three-dimensional model is an organ model such as an internal organ. Therefore, in smoothing, a smoothing method of mechanically smoothing immediately after forming the layer can be effectively used.
Examples of the method of mechanically smoothing include a method of smoothing with a blade-shaped smoothing member and a method of smoothing with a roller-shaped smoothing member.
When the roller-shaped smoothing member is used, the smoothing effect is more effectively exhibited when the roller is rotated in the reverse direction with respect to the operation direction.
The blade-shaped smoothing member is more effective than the roller-shaped smoothing member in the case where the surface of the molded body is shaved and smoothed.

<その他の工程及びその他の手段>
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、剥離工程、造形体の研磨工程、造形体の清浄工程などが挙げられ、その他の手段により実施することができる。
<Other steps and other means>
The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a peeling step, a step of polishing a shaped body, and a step of cleaning a shaped body. be able to.

前記第1の形態の立体造形物の製造方法においては、前記各工程を複数回繰り返すものである。前記繰り返し回数としては、作製する立体造形物の大きさ、形状、構造などに応じて異なり一概には規定できないが、1層あたりの厚みが10μm以上50μm以下の範囲であれば、精度よく、剥離することもなく造形することが可能であるため、作製する立体造形物の高さ分だけ繰り返して積層することが必要である。 In the method for producing a three-dimensional molded object of the first aspect, each of the above steps is repeated a plurality of times. The number of repetitions varies depending on the size, shape, structure, etc. of the three-dimensional object to be produced, and cannot be specified unconditionally. Since it is possible to perform modeling without doing so, it is necessary to repeatedly stack the three-dimensional modeled object to be manufactured by the height.

本発明の第2の形態に係る立体造形物の製造方法は、前記第一の工程と、第四の工程と、第五の工程と、第六の工程とを含み、第七の工程を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の第2の形態に係る立体造形物の製造装置は、前記第一の手段と、第四の手段と、第五の手段と、第六の手段とを有し、第七の手段を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
A method for manufacturing a three-dimensional object according to a second aspect of the present invention includes the first step, the fourth step, the fifth step, and the sixth step, and includes the seventh step. Preferably, it further comprises other steps, if necessary.
An apparatus for manufacturing a three-dimensional object according to a second aspect of the present invention includes the first means, the fourth means, the fifth means, and the sixth means, and the seventh means. It is preferable to have, and if necessary, other means.

<第四の工程及び第四の手段>
前記第四の工程は、硬化性材料を少なくとも含む第二の液体を前記第一の液体とは異なる位置に付与して成膜する工程であり、第四の手段により実施することができる。
前記第四の手段としての第二の液体を付与する手段としては、前記第1の形態の立体造形物の製造装置における前記第一の手段と同様であるため、その説明を省略する。
<Fourth step and fourth means>
The fourth step is a step of applying a second liquid containing at least a curable material to a position different from that of the first liquid to form a film, and can be implemented by the fourth means.
The means for applying the second liquid as the fourth means is the same as the first means in the manufacturing apparatus for a three-dimensional structure according to the first embodiment, and therefore the description thereof will be omitted.

前記「第一の液体とは異なる位置」とは、第二の液体の付与位置と第一の液体の付与位置とが重ならないことを意味し、前記第二の液体の付与位置と前記第一の液体の付与位置とが隣接していても構わない。前記第二の液体は、前記第一の液体と組成が異なり混和しにくいため、前記第二の液体と前記第一の液体とが隣接する場合でも、硬化後の両者の境界は明瞭となる。 The “position different from the first liquid” means that the application position of the second liquid and the application position of the first liquid do not overlap, and the application position of the second liquid and the first position The liquid application position may be adjacent. Since the second liquid has a different composition from the first liquid and is difficult to mix, even when the second liquid and the first liquid are adjacent to each other, the boundary between the two becomes clear after curing.

<<第二の液体>>
前記第二の液体は、ハイドロゲル(軟質体)で構成される造形体を支持するための硬質成形体となる液体である(「硬質成形体用液体材料」ともいう)。
前記第二の液体は、硬化性材料を少なくとも含み、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。
<<Second liquid>>
The second liquid is a liquid that serves as a hard molded body for supporting a molded body made of a hydrogel (soft body) (also referred to as "liquid material for hard molded body").
The second liquid contains at least a curable material and, if necessary, further contains other components.

−硬化性材料−
前記硬化性材料としては、活性エネルギー線(紫外線、電子線等)照射、加熱等により重合反応を生起し硬化する化合物であることが好ましく、例えば、活性エネルギー線硬化性化合物、光重合性プレポリマー、エマルジョンタイプの光硬化型樹脂、熱硬化性化合物などが挙げられる。これらの中でも、ノズル詰まりを防止する点から、常温で液体の材料が好ましい。
-Curable material-
The curable material is preferably a compound that causes a polymerization reaction to be cured by irradiation with active energy rays (ultraviolet rays, electron beams, etc.), heating, and the like, and examples thereof include active energy ray curable compounds and photopolymerizable prepolymers. , Emulsion type photocurable resins, thermosetting compounds and the like. Among these, materials that are liquid at room temperature are preferable from the viewpoint of preventing nozzle clogging.

前記活性エネルギー線硬化性化合物とは、活性エネルギー線を照射することによりラジカル重合又はカチオン重合する化合物である。
前記ラジカル重合する化合物としては、例えば、エチレン性不飽和基を有する化合物などが挙げられる。
前記カチオン重合する化合物としては、例えば、脂環式エポキシ基又はオキセタン環を有する化合物などが挙げられる。
The active energy ray-curable compound is a compound that undergoes radical polymerization or cationic polymerization upon irradiation with active energy rays.
Examples of the compound capable of radical polymerization include compounds having an ethylenically unsaturated group.
Examples of the compound that undergoes cationic polymerization include compounds having an alicyclic epoxy group or an oxetane ring.

前記活性エネルギー線硬化性化合物は、分子構造中にラジカル重合可能な不飽和二重結合を有する比較的低粘度のモノマーであり、例えば、単官能基の2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート(EHA)、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(HEA)、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート(HPA)、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、エトキシ化ノニルフェノール(メタ)アクリレート、二官能基のトリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート,テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート,ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート(MANDA)、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート(HPNDA)、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート(BGDA)、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート(BUDA)、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート(HDDA)、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート(DEGDA)、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート(NPGDA)、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート(TPGDA)、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化オペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール200ジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール400ジ(メタ)アクリレート、多官能基のトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(TMPTA)、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート(PETA)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(DPHA)、トリアリルイソシアネート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールの(メタ)アクリレート、トリス(2ーヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート,プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート,プロポキシ化グリセリルトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタ(メタ)アクリレートエステルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The active energy ray-curable compound is a monomer having a relatively low viscosity having an unsaturated double bond capable of radical polymerization in the molecular structure, and for example, a monofunctional 2-ethylhexyl (meth)acrylate (EHA), 2-hydroxyethyl (meth)acrylate (HEA), 2-hydroxypropyl (meth)acrylate (HPA), caprolactone-modified tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, 3-methoxybutyl (meth)acrylate, tetrahydro Furfuryl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, 2-phenoxyethyl (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, tridecyl (meth)acrylate, caprolactone (meth)acrylate, ethoxylated nonylphenol ( (Meth)acrylate, bifunctional tripropylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate, neopentyl glycol hydroxypivalate ester di (Meth)acrylate (MANDA), hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester di(meth)acrylate (HPNDA), 1,3-butanediol di(meth)acrylate (BGDA), 1,4-butanediol di(meth)acrylate (BUDA), 1,6-hexanediol di(meth)acrylate (HDDA), 1,9-nonanediol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate (DEGDA), neopentyl glycol di(meth)acrylate ( NPGDA), tripropylene glycol di(meth)acrylate (TPGDA), caprolactone modified hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester di(meth)acrylate, propoxylated pentyl glycol di(meth)acrylate, ethoxy modified bisphenol A di(meth)acrylate Polyethylene glycol 200 di(meth)acrylate, polyethylene glycol 400 di(meth)acrylate, polyfunctional trimethylolpropane tri(meth)acrylate (TMPTA), pentaerythritol tri(meth)acrylate (PETA), dipentaerythritol hexa (Meth)acrylate (DPHA), Realyl isocyanate, (meth)acrylate of ε-caprolactone modified dipentaerythritol, tris(2-hydroxyethyl)isocyanurate tri(meth)acrylate, ethoxylated trimethylolpropane tri(meth)acrylate, propoxylated trimethylolpropane tri( (Meth)acrylate, propoxylated glyceryl tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol hydroxypenta(meth)acrylate, ethoxylated pentaerythritol tetra(meth)acrylate, Penta (meth) acrylate ester etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

前記活性エネルギー線硬化性化合物の市販品としては、例えば、KAYARAD TC−110S、KAYARAD R−128H、KAYARAD R−526、KAYARAD NPGDA、KAYARAD PEG400DA、KAYARAD MANDA、KAYARAD R−167、KAYARAD HX−220、KAYARAD HX−620、KAYARAD R−551、KAYARAD R−712、KAYARAD R−604、KAYARAD R−684、KAYARAD GPO、KAYARAD TMPTA、KAYARAD THE−330、KAYARAD TPA−320、KAYARAD TPA−330、KAYARAD PET−30、KAYARADRP−1040、KAYARAD T−1420、KAYARAD DPHA、KAYARAD DPHA−2C、KAYARAD D−310、KAYARAD D−330、KAYARAD DPCA−20、KAYARAD DPCA−30、KAYARAD DPCA−60、KAYARAD DPCA−120、KAYARAD DN−0075、KAYARAD DN−2475、KAYAMER PM−2、KAYAMER PM−21、KSシリーズHDDA、TPGDA、TMPTA、SRシリーズ256、257、285、335、339A、395、440、495、504、111、212、213、230、259、268、272、344、349、601、602、610、9003、368、415、444、454、492、499、502、9020、9035、295、355、399E494、9041203、208、242、313、604、205、206、209、210、214、231E239、248、252、297、348、365C、480、9036、350(以上、日本化薬株式会社製)、ビームセット770(荒川化学工業株式会社製)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of commercially available active energy ray-curable compounds include KAYARAD TC-110S, KAYARAD R-128H, KAYARAD R-526, KAYARAD NPGDA, KAYARAD PEG400DA, KAYARAD MANDA, KAYARAD R-167, KAYARAD HAR-AD, HX-220. HX-620, KAYARAD R-551, KAYARAD R-712, KAYARAD R-604, KAYARAD R-684, KAYARAD GPO, KAYARAD TMPTA, KAYARAD THE-330, KAYAARAD TPA-320, KAYAPARK TARA-AYA, TPA-320, KAYAPARADA TAPAATAAD. KAYARADRP-1040, KAYARAD T-1420, KAYARAD DPHA, KAYARAD DPHA-2C, KAYARAD D-310, KAYARAD D-330, KAYARAD DPCA-20, KAYARAD DPCA-30, KAYARAD DPCA-60, KAYARAD DPCA-120, KAYARAD DN- 0075, KAYARAD DN-2475, KAYAMER PM-2, KAYAMER PM-21, KS series HDDA, TPGDA, TMPTA, SR series 256, 257, 285, 335, 339A, 395, 440, 495, 504, 111, 212, 213. , 230, 259, 268, 272, 344, 349, 601, 602, 610, 9003, 368, 415, 444, 454, 492, 499, 502, 9020, 9035, 295, 355, 399E494, 9041203, 208, 242. 313, 604, 205, 206, 209, 210, 214, 231E239, 248, 252, 297, 348, 365C, 480, 9036, 350 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), beam set 770 (Arakawa Chemical Industry Co., Ltd.) (Made by a corporation). These may be used alone or in combination of two or more.

前記光重合性プレポリマーとしては、紫外線硬化樹脂の製造に使用される光重合性プレポリマーを使用することができる。前記光重合性プレポリマーとしては、例えば、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、アルキッド樹脂、エーテル系樹脂、多価アルコール等のアクリレート又はメタアクリレートなどが挙げられる。 As the photopolymerizable prepolymer, a photopolymerizable prepolymer used for producing an ultraviolet curable resin can be used. Examples of the photopolymerizable prepolymer include polyester resins, acrylic resins, epoxy resins, urethane resins, alkyd resins, ether resins, and acrylates or methacrylates of polyhydric alcohols.

前記エマルジョンタイプの光硬化型樹脂としては、例えば、ポリエステル(メタ)アクリレート、ビスフェノール系エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA系エポキシ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性ビスフェノールA系エポキシ(メタ)アクリレート、アルカリ可溶エポキシ(メタ)アクリレート、アクリル変性エポキシ(メタ)アクリレート、リン酸変性エポキシ(メタ)アクリレート、ポリカーボネート系ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル系ウレタン(メタ)アクリレート、脂環式ウレタン(メタ)アクリレート、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレート、ポリブタジエン(メタ)アクリレート、ポリスチリル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。 Examples of the emulsion-type photocurable resin include polyester (meth)acrylate, bisphenol-based epoxy (meth)acrylate, bisphenol A-based epoxy (meth)acrylate, propylene oxide-modified bisphenol A-based epoxy (meth)acrylate, and alkali Soluble epoxy (meth)acrylate, acrylic modified epoxy (meth)acrylate, phosphoric acid modified epoxy (meth)acrylate, polycarbonate urethane (meth)acrylate, polyester urethane (meth)acrylate, alicyclic urethane (meth)acrylate, fat Group urethane (meth)acrylate, polybutadiene (meth)acrylate, polystyryl (meth)acrylate and the like can be mentioned.

前記エマルジョンタイプの光硬化型樹脂の市販品としては、例えば、ダイヤビームUK6105、ダイヤビームUK6038、ダイヤビームUK6055、ダイヤビームUK6063、ダイヤビームUK4203(以上、三菱レイヨン株式会社製)、オレスターRa1574(三井化学株式会社製)、KAYARAD UXシリーズ2201、2301、3204、3301、4101、6101、7101、8101、KAYARAD R&EXシリーズ、011、300、130、190、2320、205、131、146、280、KAYARAD MAXシリーズ、1100、2100、2101、2102、2203、2104、3100、3101、3510、3661(以上、日本化薬株式会社製)、ビームセット700、710、720、750、502H、504H、505A−6、510、550B、551B、575、261、265、267、259、255、271、243、101、102、115、207TS、575CB、AQ−7、AQ−9、AQ−11、EM−90、EM−92(以上、荒川化学工業株式会社製)、0304TB、0401TA、0403KA、0404EA、0404TB、0502TI0502TC、102A、103A、103B、104A、1312MA、1403EA、1422TM、1428TA、1438MG、1551MB、IBR−305、1FC−507、1SM−012、1AN−202、1ST−307、1AP−201、1PA−202、1XV−003、1KW−430、1KW−501、4501TA、4502MA、4503MX、4517MB、4512MA、4523TI、4537MA、4557MB、6501MA、6508MG、6513MG、6416MA、6421MA、6560MA、6614MA,717−1、856−5、QT701−45、6522MA、6479MA、6519MB、6535MA、724−65A、824−65、6540MA、6RI−350、6TH−419、6HB−601、6543MB、6AZ−162、6AZ−309、6AZ−215、6544MA、6AT−203B、6BF−203、6AT−113、6HY316、6RL−505、7408MA、7501TE、7511MA、7505TC、7529MA、MT408−13、MT408−15、MT408−42、7CJ−601、7PN−302、7541MB、7RZ−011、7613MA、8DL−100、8AZ−103、5YD−420、9504MNS、アクリットWEM−202U、030U、321U、306U、162、WBR−183U、601U、401U、3DR−057、829、828(以上、大成化工株式会社製)などが挙げられる。 Examples of commercially available emulsion-type photocurable resins include, for example, Diamond Beam UK6105, Diamond Beam UK6038, Diamond Beam UK6055, Diamond Beam UK6063, Diamond Beam UK4203 (above, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), Orestar Ra1574 (Mitsui). Chemical Co., Ltd.), KAYARAD UX series 2201, 2301, 3204, 3301, 4101, 6101, 7101, 8101, KAYARAD R&EX series, 011, 300, 130, 190, 2320, 205, 131, 146, 280, KAYARAD MAX series. 1100, 2100, 2101, 2102, 2203, 2104, 3100, 3101, 3510, 3661 (above, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), beam sets 700, 710, 720, 750, 502H, 504H, 505A-6, 510. 550B, 551B, 575, 261, 265, 267, 259, 255, 271, 243, 101, 102, 115, 207TS, 575CB, AQ-7, AQ-9, AQ-11, EM-90, EM-92. (Above, manufactured by Arakawa Chemical Industry Co., Ltd.), 0304TB, 0401TA, 0403KA, 0404EA, 0404TB, 0502TI0502TC, 102A, 103A, 103B, 104A, 1312MA, 1403EA, 1422TM, 1428TA, 1438MG, 1551MB, IBR-305, 1FC-507. 1SM-012, 1AN-202, 1ST-307, 1AP-201, 1PA-202, 1XV-003, 1KW-430, 1KW-501, 4501TA, 4502MA, 4503MX, 4517MB, 4512MA, 4523TI, 4537MA, 4557MB, 6501MA. , 6508MG, 6513MG, 6416MA, 6421MA, 6560MA, 6614MA, 717-1, 856-5, QT701-45, 6522MA, 6479MA, 6519MB, 6535MA, 724-65A, 824-65, 6540MA, 6RI-350, 6TH-419. , 6HB-601, 6543MB, 6AZ-162, 6AZ-309, 6AZ-215, 6544MA, 6AT-203B, 6BF-203, 6AT-113, 6HY316, 6RL-505, 7408MA, 7501TE, 7511MA, 7505TC, 7529MA, MT408. -13, MT408-15, MT408-42, 7CJ-601, 7PN-302, 7541MB, 7RZ-011, 7613MA, 8DL-100, 8AZ-103, 5YD-420, 9504MNS, Akrit WEM-202U, 030U, 321U, 306U, 162, WBR-183U. , 601U, 401U, 3DR-057, 829, 828 (all manufactured by Taisei Kako Co., Ltd.) and the like.

前記硬化性材料の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、第二の液体の全量に対して、0.001質量%〜1質量%が好ましい。 The content of the curable material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 0.001% by mass to 1% by mass with respect to the total amount of the second liquid.

−その他の成分−
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、重合開始剤、着色剤、水溶性樹脂、水、低沸点アルコール、界面活性剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、分散剤などが挙げられる。
-Other ingredients-
The other components are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, for example, a polymerization initiator, a colorant, a water-soluble resin, water, a low boiling point alcohol, a surfactant, a viscosity modifier, Examples thereof include adhesion promoters, antioxidants, antioxidants, crosslinking accelerators, ultraviolet absorbers, plasticizers, preservatives and dispersants.

−−重合開始剤−−
前記重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤が挙げられる。
---Polymerization initiator---
Examples of the polymerization initiator include a thermal polymerization initiator and a photopolymerization initiator.

−−−熱重合開始剤−−−
前記熱重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アゾ系開始剤、過酸化物開始剤、過硫酸塩開始剤、レドックス(酸化還元)開始剤などが挙げられる。
--- Thermal polymerization initiator ---
The thermal polymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include azo initiators, peroxide initiators, persulfate initiators and redox (redox) initiators. And so on.

−−−光重合開始剤−−−
前記光重合開始剤としては、光(特に波長220nm〜400nmの紫外線)の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることができる。
前記光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2、2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p’−ジクロロベンゾフェノン、p,p−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、メチルベンゾイルフォーメート、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--- Photopolymerization initiator ---
As the photopolymerization initiator, any substance that generates radicals upon irradiation with light (especially ultraviolet rays having a wavelength of 220 nm to 400 nm) can be used.
Examples of the photopolymerization initiator include acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, p,p'-dichlorobenzophenone, p,p-bisdiethylaminobenzophenone, Michler's ketone. , Benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-propyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzyl methyl ketal, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-hydroxy-2. -Methyl-1-phenyl-1-one, 1-(4-isopropylphenyl)2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, methylbenzoylformate, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, azobisisobutyronitrile , Benzoyl peroxide, di-tert-butyl peroxide and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

前記重合開始剤の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、硬化性材料の全量に対して、0.01質量%以上3質量%以下が好ましい。 The content of the polymerization initiator is appropriately selected depending on the intended purpose without any limitation, but it is preferably 0.01% by mass or more and 3% by mass or less based on the total amount of the curable material.

なお、光(特に紫外線)を照射する際に、前記第二の液体の顔料によって、光(特に紫外線)が吸収又は隠蔽されることによる硬化速度の低下を防止する目的で、増感剤を使用することもできる。
前記増感剤としては、例えば、脂肪族アミン、芳香族基を有するアミン、ピペリジン等の環状アミン系化合物;o−トリルチオ尿素等の尿素系化合物;ナトリウムジエチルチオホスフェート、芳香族スルフィン酸の可溶性塩等のイオウ化合物;N,N’−ジ置換−p−アミノベンゾニトリル等のニトリル化合物;トリ−n−ブチルホスフィン、ナトリウムジエチルジチオホスフィード等のリン化合物;ミヒラーケトン、N−ニトロソヒドロキシルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物、テトラヒドロ−1,3−オキサジン化合物、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドとジアミンとの縮合物等の窒素化合物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
A sensitizer is used for the purpose of preventing a decrease in the curing speed due to the light (especially ultraviolet light) being absorbed or hidden by the pigment of the second liquid when irradiated with light (especially ultraviolet light). You can also do it.
Examples of the sensitizer include aliphatic amines, amines having an aromatic group, cyclic amine compounds such as piperidine; urea compounds such as o-tolylthiourea; sodium diethylthiophosphate and soluble salts of aromatic sulfinic acid. Sulfur compounds such as; N,N′-disubstituted-p-aminobenzonitriles and other nitrile compounds; Tri-n-butylphosphine, sodium diethyldithiophosfeed and other phosphorus compounds; Michler's ketone, N-nitrosohydroxylamine derivatives, oxazolidine Examples thereof include compounds, tetrahydro-1,3-oxazine compounds, formaldehyde, and nitrogen compounds such as condensates of acetaldehyde and diamine. These may be used alone or in combination of two or more.

−−着色剤−−
前記着色剤としては、前記第二の液体中に溶解又は安定に分散し、更に熱安定性に優れた染料及び顔料が適している。これらの中でも、溶解性染料(Solvent Dye)が好ましい。また、色の調整等の目的で2種類以上の着色剤を適時混合することが可能である。
--- Colorant ---
As the colorant, dyes and pigments that are dissolved or stably dispersed in the second liquid and have excellent thermal stability are suitable. Among these, a soluble dye (Solvent Dye) is preferable. Further, it is possible to mix two or more kinds of colorants in a timely manner for the purpose of adjusting color.

−第二の液体の物性−
前記第二の液体の表面張力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、20mN/m以上45mN/m以下が好ましく、25mN/m以上34mN/m以下がより好ましい。
前記表面張力が、20mN/m以上45mN/m以下であると、立体造形の際に第二の液体の良好な吐出を行うことができる。
前記表面張力は、例えば、表面張力計(自動接触角計DM−701、協和界面科学株式会社製)などを用いて測定することができる。
前記第二の液体の粘度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、25℃で、3mPa・s以上20mPa・s以下が好ましく、6mPa・s以上12mPa・s以下がより好ましい。
前記粘度が、3mPa・s以上20mPa・s以下であると、立体造形の際に第二の液体の良好な吐出を行うことができる。
前記粘度は、例えば、回転粘度計(VISCOMATE VM−150III、東機産業株式会社製)などを用いて25℃の環境下で測定することができる。
-Physical properties of the second liquid-
The surface tension of the second liquid is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 20 mN/m or more and 45 mN/m or less, and 25 mN/m or more and 34 mN/m or less. More preferable.
When the surface tension is 20 mN/m or more and 45 mN/m or less, excellent ejection of the second liquid can be performed during three-dimensional modeling.
The surface tension can be measured using, for example, a surface tensiometer (automatic contact angle meter DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
The viscosity of the second liquid is appropriately selected depending on the intended purpose without any limitation, but it is preferably 3 mPa·s or more and 20 mPa·s or less at 25°C, and 6 mPa·s or more and 12 mPa·s or less. Is more preferable.
When the viscosity is 3 mPa·s or more and 20 mPa·s or less, the second liquid can be excellently ejected at the time of three-dimensional modeling.
The viscosity can be measured in a 25° C. environment using, for example, a rotational viscometer (VISCOMATE VM-150III, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).

<第五の工程及び第五の手段>
前記五の工程は、前記第一の工程及び前記第四の工程でそれぞれ形成された膜を硬化させる工程であり、第五の手段により実施できる。
前記第五の工程及び前記第五の手段は、前記第1の形態の立体造形物の製造方法及びその製造装置における前記第二の工程及び前記第二の手段と同様であるため、その説明を省略する。
前記第一の工程で形成された膜の硬化と、前記第四の工程で形成された膜の硬化とは、同時に行ってもよいし、別々に行ってもよい。
硬化後の膜は、水溶性有機ポリマーと、層状鉱物とが複合化して形成された三次元網目構造の中に、水及び該水に溶解する成分が包含されている、有機−無機複合ハイドロゲルであることが、支持体を造形後に除去する際に、支持体を乾燥収縮させるだけで自然剥離するために好適に用いられる。
前記有機−無機複合ハイドロゲルは、伸張性が向上し、破断なく一体で剥離されることができ、立体造形後の処理が格段に簡略化される。
<Fifth Step and Fifth Means>
The fifth step is a step of curing the films respectively formed in the first step and the fourth step, and can be implemented by the fifth means.
Since the fifth step and the fifth means are the same as the second step and the second means in the method for manufacturing a three-dimensional structure and the manufacturing apparatus therefor of the first embodiment, the description thereof will be omitted. Omit it.
The curing of the film formed in the first step and the curing of the film formed in the fourth step may be performed simultaneously or separately.
The film after curing is an organic-inorganic composite hydrogel in which water and a component soluble in the water are contained in a three-dimensional network structure formed by combining a water-soluble organic polymer and a layered mineral. That is, when the support is removed after modeling, it is preferably used for spontaneous peeling by simply shrinking the support by drying.
The organic-inorganic composite hydrogel has improved extensibility and can be peeled together without breakage, and the treatment after three-dimensional modeling is significantly simplified.

<第六の工程及び第六の手段>
前記第六の工程は、前記第五の工程で硬化された膜を平滑化処理する工程であり、第六の手段により実施することができる。
前記第六の工程及び前記第六の手段は、前記第1の形態の立体造形物の製造方法及びその製造装置における前記第三の工程及び前記第三の手段と同様であるため、その説明を省略する。
<Sixth step and sixth means>
The sixth step is a step of smoothing the film cured in the fifth step, and can be performed by the sixth means.
Since the sixth step and the sixth means are the same as the third step and the third means in the method for manufacturing a three-dimensional object and the manufacturing apparatus therefor of the first embodiment, the description thereof will be omitted. Omit it.

<第七の工程及び第七の手段>
前記第七の工程は、前記ハイドロゲル前駆体から形成されたハイドロゲルからなる部分と、前記硬化性材料から形成されたポリマーからなる部分とを剥離する工程であり、第七の手段により実施することができる。
前記第七の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、各種剥離装置などが挙げられる。
<Seventh step and seventh means>
The seventh step is a step of peeling off a portion made of the hydrogel formed of the hydrogel precursor and a portion made of the polymer formed of the curable material, and is performed by the seventh means. be able to.
The seventh means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include various peeling devices.

前記ハイドロゲルからなる部分のゴム硬度は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、6以上60以下が好ましく、8以上20以下がより好ましい。
前記ゴム硬度が6以上60以下であると、立体造形中に形崩れが生じることなく、また立体造形後の剥離を良好に行うことができる。
なお、前記ゴム硬度は、ISO7691(タイプA)に準拠した方法で測定することができ、例えば、デュロメータ(テクロック社製、GS−718N)などを用いて測定することができる。
前記ハイドロゲルからなる部分と、前記ポリマーからなる部分とは、乾燥収縮により剥離することができる。
前記乾燥収縮としては、例えば、50℃の雰囲気下に放置する方法、減圧する方法等の各種方法により行うことができる。
The rubber hardness of the hydrogel portion is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 6 or more and 60 or less, and more preferably 8 or more and 20 or less.
When the rubber hardness is 6 or more and 60 or less, the shape is not deformed during the three-dimensional modeling, and the peeling after the three-dimensional modeling can be favorably performed.
The rubber hardness can be measured by a method conforming to ISO7691 (type A), and can be measured using, for example, a durometer (GS-718N manufactured by Teclock Co., Ltd.).
The portion made of the hydrogel and the portion made of the polymer can be peeled off by drying shrinkage.
The drying shrinkage can be performed by various methods such as a method of leaving it in an atmosphere of 50° C. and a method of reducing the pressure.

<その他の工程及びその他の手段>
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、吐出安定化工程、造形体の清浄工程、造形体の研磨工程などが挙げられ、吐出安定化手段、造形体の清浄手段、造形体の研磨手段などにより、実施することができる。
<Other steps and other means>
The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a discharge stabilization step, a molded body cleaning step, and a molded body polishing step. The cleaning can be performed by a cleaning means for the molded body, a polishing means for the molded body, or the like.

−吐出安定化工程及び吐出安定化手段−
液体を吐出する手段としてインクジェットヘッドを用いる場合には、非吐出時のノズルの乾燥が安定動作に対しては大きな課題になる。
このため、吐出安定化工程及び吐出安定化手段は、インクジェットヘッドから長時間連続吐出をしない場合には、少なくともヘッド先端を覆う形状の部材により、(1)吐出口を覆う(キャッピングする)ことにより、吐出口先端の乾燥を防ぐこと、(2)吐出口近傍の内部液体が乾燥により粘度が増大、又は乾燥することにより形成された皮膜を、吸引作用により排出すること、(3)吐出口、又は吐出口及びその周辺を払拭することにより、吐出安定状態が長時間保持できる。
これらのことは、24時間以上の長時間連続吐出を必要とするような立体造形物を造形する工程、特に軟質材料を造形する際に水等の低沸点溶媒を含む液体を使用する場合に極めて重要である。
-Discharge stabilization process and discharge stabilization means-
When an inkjet head is used as a means for ejecting liquid, drying of the nozzles during non-ejection is a major issue for stable operation.
For this reason, the ejection stabilizing step and the ejection stabilizing means cover (1) the ejection port with a member having a shape that covers at least the tip of the head when continuous ejection from the inkjet head is not performed for a long time. To prevent the tip of the ejection port from drying, (2) to discharge the film formed by suctioning the film formed by the viscosity of the internal liquid near the ejection port increasing or the drying, (3) the ejection port, Alternatively, the ejection stable state can be maintained for a long time by wiping the ejection port and its periphery.
These are extremely important in the step of forming a three-dimensional object requiring continuous discharge for a long time of 24 hours or more, especially when a liquid containing a low boiling point solvent such as water is used in forming a soft material. is important.

−−キャッピング工程−−
前記キャッピング工程は、吐出動作終了後に、吸引指示があると、インクジェットヘッドはキャップ部へ移動し、キャップに当接する。キャップ当接完了後にポンプが吸引動作を開始し、吐出不良の部分を含め全ての吐出口より液体を排出する。吸引動作完了後、インクジェットヘッドは払拭部材に沿うように移動し、キャッピング工程が完了する。
---Capping process---
In the capping step, the inkjet head moves to the cap portion and comes into contact with the cap when a suction instruction is given after the discharging operation is completed. After the cap contact is completed, the pump starts the suction operation, and the liquid is discharged from all the discharge ports including the defective discharge portion. After the suction operation is completed, the inkjet head moves along the wiping member, and the capping process is completed.

−−吐出不良回復工程−−
前記吐出不良回復工程は、その後吐出動作を再開するために吐出位置にインクジェットヘッドを移動する。吐出を終了し、造形を終える場合には、再びキャップ当接位置に移動し、吐出不良回復工程が完了する。
大きな立体造形物を製造する場合には、長期間連続吐出をする必要があるため、吐出不良回復工程は定期的に実施されることが好ましい。
吐出不良回復のタイミングは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選定することができるが、吐出不良の回復性の観点から、2時間以内の連続動作毎に、定期的に実施することが好ましい。
---Discharge failure recovery process---
In the ejection failure recovery step, the inkjet head is then moved to the ejection position to restart the ejection operation. When the ejection is completed and the modeling is completed, the ejection defective recovery step is completed by moving to the cap contact position again.
When manufacturing a large three-dimensional object, it is necessary to perform continuous ejection for a long period of time, so it is preferable that the ejection failure recovery step be performed regularly.
The timing of recovery from ejection failure is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, from the viewpoint of recovery from ejection failure, it is preferable to periodically perform the operation every continuous operation within 2 hours. ..

前記第2の形態の立体造形物の製造方法においては、前記各工程を複数回繰り返すものである。前記繰り返し回数としては、作製する立体造形物の大きさ、形状、構造などに応じて異なり一概には規定できないが、1層あたりの厚みが10μm〜50μmの範囲であれば、精度よく、剥離することもなく造形することが可能であるため、作製する立体造形物の高さ分だけ繰り返して積層することが必要である。 In the method for manufacturing a three-dimensional molded object according to the second aspect, the above steps are repeated a plurality of times. The number of repetitions depends on the size, shape, structure, etc. of the three-dimensional object to be produced and cannot be specified in a general manner. However, if the thickness per layer is in the range of 10 μm to 50 μm, peeling is performed accurately. Since it is possible to form without a problem, it is necessary to repeat stacking for the height of the three-dimensional model to be manufactured.

前記第2の形態の立体造形物の製造方法においては、ハイドロゲル前駆体から形成されるハイドロゲルの軟質な造形体を製作する場合には、軟質な造形体を形成する液体として、水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を用い、支持体を形成する液体として、硬化性材料を少なくとも含有する第二の液体を用いる。
逆に、硬質な造形体を製作したい場合には、立体造形物を形成する液体として、硬化性材料を少なくとも含有する第二の液体を用い、支持体を形成する液体として、水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を用いる。
したがって、前記第2の形態の立体造形物の製造方法においては、所望の造形体の硬さによって、適用する液体を変更するだけで作り分けが可能である。また、いずれの場合にも、支持体と造形体の硬度の差異により非常に容易に剥離することが可能となる。
また、前記第一の工程と前記第三の工程とは、どちらを先に行っても構わないか、前記第三の工程を先に行う方が先に支持体を形成できる点から好ましい。
In the method for producing a three-dimensional molded object according to the second aspect, in the case of manufacturing a soft molded body of a hydrogel formed from a hydrogel precursor, water as a liquid forming the soft molded body, and The first liquid containing at least the hydrogel precursor is used, and the second liquid containing at least the curable material is used as the liquid forming the support.
On the contrary, when it is desired to manufacture a rigid molded body, the second liquid containing at least a curable material is used as the liquid forming the three-dimensional molded body, and water and hydrogel are used as the liquid forming the support. A first liquid containing at least a precursor is used.
Therefore, in the method for manufacturing a three-dimensional molded object according to the second aspect, it is possible to make different models by simply changing the liquid to be applied depending on the hardness of the desired molded object. Further, in any case, it is possible to peel the film very easily due to the difference in hardness between the support and the shaped body.
Further, which of the first step and the third step may be performed first, it is preferable that the third step is performed first because the support can be formed first.

以上説明したように、本発明の立体造形物の製造方法においては、インクジェット法、ディスペンサー法などの細孔より液体を吐出することにより、1層ずつの像を形成できるように塗布され、硬化する前の第一の液体と第二の液体とが、接する部分が明瞭に分離され、混和しない非相溶状態にある。
従来の造形方法においては、第一の液体と第二の液体の接触部分が相溶し、光硬化時に境界が不鮮明になる。その結果、造形体の表面に微小な凹凸が残留するが、本発明の立体造形物の製造方法においては、第一の液体と第二の液体が非相溶状態であることにより、光硬化後の境界が鮮明になる。更に、得られた造形体と支持体との硬度の差により、剥離性が向上する。これにより、造形体の表面平滑性が向上し、立体造形後の研磨工程を省略又は大幅に軽減することが可能となる。
As described above, in the method for producing a three-dimensional object according to the present invention, the liquid is ejected from the pores such as the inkjet method and the dispenser method so that the image is formed layer by layer and cured. The first liquid and the second liquid are in an incompatible state in which the first liquid and the second liquid are intimately separated from each other and are immiscible.
In the conventional modeling method, the contact portion of the first liquid and the second liquid are compatible with each other, and the boundary becomes unclear during photocuring. As a result, fine irregularities remain on the surface of the molded body, but in the method for producing a three-dimensional molded article of the present invention, the first liquid and the second liquid are incompatible with each other. The boundary of becomes clear. Furthermore, due to the difference in hardness between the obtained shaped body and the support, the peelability is improved. Thereby, the surface smoothness of the molded body is improved, and the polishing step after three-dimensional modeling can be omitted or significantly reduced.

以下、本発明の立体造形物の製造方法及び立体造形物の製造装置の具体的な実施形態について説明する。
第一の液体として軟質成形体用液体材料を用い、第二の液体として硬質成形体用液体材料を用い、軟質ハイドロゲルの造形物を得た。
上述のとおり、軟質な立体造形物を得るためには、造形体部分には軟質成形体用液体材料を配置し、支持体部分には、硬質成形体用液体材料を配置する。硬質な立体造形物を得るためには、逆に造形体部分には硬質成形体用液体材料を配置し、支持体部分に軟質成形体用液体材料を配置する。
前記液体を付与する方法としては、インクジェット法又はディスペンサー法でも、液滴が適切な精度で目的の場所に塗布できる方式であれば適用することが可能である。実施の形態はいずれの場合もほぼ同様であるため、以下では液体の付与方法としてインクジェット法を用いた形態を主体に説明する。
Hereinafter, specific embodiments of the method for producing a three-dimensional object and the apparatus for producing a three-dimensional object according to the present invention will be described.
A liquid material for a soft molded body was used as the first liquid, and a liquid material for a hard molded body was used as the second liquid to obtain a molded article of a soft hydrogel.
As described above, in order to obtain a soft three-dimensional molded object, the liquid material for the soft molded body is arranged in the molded body portion, and the liquid material for the hard molded body is arranged in the support body portion. In order to obtain a hard three-dimensional molded object, conversely, the liquid material for the hard molded body is arranged in the molded body portion and the liquid material for the soft molded body is arranged in the support portion.
As a method of applying the liquid, an inkjet method or a dispenser method can be applied as long as it can apply the liquid droplets to a desired place with appropriate accuracy. Since the embodiments are almost the same in all cases, the following description will focus on a mode using an inkjet method as a liquid applying method.

まず、三次元CADで設計された三次元形状あるいは三次元スキャナやディジタイザで取り込んだ三次元形状のサーフェイスデータあるいはソリッドデータを、STLフォーマットに変換して立体造形物の製造装置に入力する。 First, surface data or solid data of a three-dimensional shape designed by three-dimensional CAD or a three-dimensional shape captured by a three-dimensional scanner or a digitizer is converted into an STL format and input to a three-dimensional object manufacturing apparatus.

この入力されたデータに基づいて、造形しようとする三次元形状の造形方向を決める。造形方向は特に制約ないが、通常はZ方向(高さ方向)が最も低くなる方向を選ぶ。 Based on the input data, the modeling direction of the three-dimensional shape to be modeled is determined. The molding direction is not particularly limited, but the direction in which the Z direction (height direction) is the lowest is usually selected.

造形方向を確定したら、その三次元形状のX−Y面、X−Z面、Y−Z面への投影面積を求める。得られたブロック形状に補強のため、X−Y面の上面を除いて、その他の各面を適当量外側に移動させる。移動させる量については、特に制限はなく、形状や大きさや使用液体材料で異なるが、およそ1mm〜10mm程度である。これで造形しようとする形状を閉じ込めた(上面は開放されている)ブロック形状が特定される。 After the modeling direction is determined, the projected area of the three-dimensional shape on the XY plane, the XZ plane, and the YZ plane is obtained. In order to reinforce the obtained block shape, each surface other than the upper surface of the XY plane is moved to an appropriate amount outside. The amount to be moved is not particularly limited and is about 1 mm to 10 mm, although it varies depending on the shape and size and the liquid material used. With this, the block shape that confine the shape to be formed (the upper surface is open) is specified.

このブロック形状を一層の厚みでZ方向に輪切り(スライス)にする。前記一層の厚みは使用する材料により異なり一概には規定できないが、10μm以上50μm以下が好ましい。
造形しようとする立体造形物が1個の場合はこのブロック形状がZステージ(一層造形毎に一層分ずつ下降する造形物を載せるテーブル)の真中に来るように配置される。また、複数個同時に造形する場合はブロック形状がZステージに配置されるが、ブロック形状を積み重ねることも可能である。これらブロック形状化や輪切りデータ(スライスデータ:等高線データ)やZステージへの配置は、使用する液体材料を指定すれば自動的に作成することも可能である。
This block shape is sliced in the Z direction with a single layer thickness. The thickness of the single layer differs depending on the material used and cannot be specified unconditionally, but is preferably 10 μm or more and 50 μm or less.
When there is only one three-dimensional object to be modeled, the block shape is arranged so as to come to the center of the Z stage (a table on which the model object descends by one layer for each layer model is placed). When a plurality of blocks are formed at the same time, the block shapes are arranged on the Z stage, but the block shapes can be stacked. The block shape, the sliced data (slice data: contour line data) and the arrangement on the Z stage can be automatically created by designating the liquid material to be used.

次に、造形工程となる。輪切りデータの最外郭の輪郭線を基準に、内外判定(輪郭線上の位置に、軟質成形体用液体材料及び硬質成形体用液体材料のいずれかを噴射するかを判定すること)で、軟質成形体用液体材料を噴射する位置と硬質成形体用液体材料を噴射する位置が制御される。 Next, a modeling step is performed. Soft molding by inner/outer judgment (determining whether to inject liquid material for soft molding or liquid material for hard molding at the position on the contour) based on the outermost contour of the sliced data The position where the body liquid material is ejected and the position where the hard molded body liquid material is ejected are controlled.

噴射の順序としては、支持体層を形成する硬質成形体用液体材料を噴射してから、造形体層を形成する軟質成形体用液体材料を噴射させる。 As for the order of injection, the liquid material for the hard molded body that forms the support layer is ejected, and then the liquid material for the soft molded body that forms the shaped body layer is ejected.

このような順序で噴射させると、先に支持体で溝や堰などの溜部ができて、その中に軟質成形体用液体材料を噴射することになり、軟質成形体用液体材料として常温で液体の材料を使っても「たれ」の心配がなく、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等を幅広く用いることができる。 When sprayed in this order, the support forms a reservoir such as a groove or weir first, and the liquid material for the soft molded body is sprayed into the reservoir, so that the liquid material for the soft molded body is ejected at room temperature. Even if a liquid material is used, there is no fear of "dripping", and photocurable resins, thermosetting resins, etc. can be widely used.

また、造形時間をより短縮させるには、一体化したインクジェットヘッドの往路及び復路のそれぞれで軟質成形体用液体材料及び硬質成形体用液体材料を噴射して積層する方法が好ましい。 Further, in order to further shorten the molding time, it is preferable to jet and laminate the liquid material for the soft molded body and the liquid material for the hard molded body in each of the forward path and the return path of the integrated inkjet head.

更に、軟質成形体用液体材料を噴射するインクジェットヘッドに活性エネルギー線照射機を隣接させることにより、高速造形が可能である。
また、立体造形した層を平滑化するために、硬化処理を行った直後に、平滑化処理を行う。
前記平滑化処理は、例えば、ローラー、ブレード等の平滑化部材を用い、硬化膜の表面を平滑化するものである。これにより、層ごとの精度が向上し、立体造形物全体を精密に作製することができる。
この際、積層時間を短縮するため、また層の平滑性を向上させるために、前記平滑化部材を紫外線照射機に隣接して配置することが好ましい。
Furthermore, high-speed modeling is possible by placing an active energy ray irradiator adjacent to an inkjet head that ejects the liquid material for a soft compact.
Further, in order to smooth the three-dimensionally formed layer, the smoothing treatment is performed immediately after the curing treatment.
The smoothing treatment is to smooth the surface of the cured film by using a smoothing member such as a roller or a blade. As a result, the accuracy of each layer is improved, and the entire three-dimensional object can be accurately manufactured.
At this time, in order to shorten the stacking time and improve the smoothness of the layers, it is preferable to dispose the smoothing member adjacent to the ultraviolet irradiator.

図2は、本発明の立体造形物の製造装置を用いた本発明の立体造形物の製造方法における造形体製造工程の一例を示す概略図である。
立体造形物の製造装置10は、インクジェットヘッドを配列したヘッドユニットを用いて、造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11から軟質成形体用液体材料を、支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、13から硬質成形体用液体材料を噴射し、隣接した紫外線照射機14、15で軟質成形体用液体材料を硬化しながら積層する。
即ち、硬質成形体用液体材料をインクジェットヘッド(支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、13)から噴射し固化させて溜部を有する第1の支持体層を形成し、その第1の支持体層の溜部に軟質成形体用液体材料をインクジェットヘッド(造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11)から噴射し、その軟質成形体用液体材料に活性エネルギー線を照射して硬化させた後、硬化膜に対して平滑化部材(ローラー20、21)を用いて平滑化処理を行い、第1の造形体層を形成する。
次いで、前記第1の支持体層の上に溶融した硬質成形体用液体材料を噴射し固化させて溜部を有する第2の支持体層を積層し、その第2の支持体層の溜部に軟質成形体用液体材料を噴射し、その軟質成形体用液体材料に活性エネルギー線を照射して第1の造形体層の上に第2の造形体層を積層し、更に平滑化処理を行い、三次元立体造形物19を製作する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a process for producing a three-dimensional object in the method for producing a three-dimensional object of the present invention using the apparatus for producing a three-dimensional object of the present invention.
The manufacturing apparatus 10 for a three-dimensional object uses a head unit in which inkjet heads are arranged to supply liquid material for a soft molded body from the liquid material ejecting head unit 11 for a molded body and liquid material ejecting head units for a support body 12 and 13. The liquid material for the hard molded body is jetted, and the liquid material for the soft molded body is laminated while being cured by the adjacent UV irradiators 14 and 15.
That is, a liquid material for a hard molded body is jetted from an inkjet head (liquid material jetting head units 12, 13 for a support) and solidified to form a first support layer having a reservoir, and the first support body is formed. A liquid material for a soft molded body is jetted from an inkjet head (a liquid material jetting head unit 11 for a molded body) to the reservoir portion of the layer, and the liquid material for a soft molded body is irradiated with active energy rays to be cured, and then cured. The film is subjected to a smoothing treatment using a smoothing member (rollers 20, 21) to form a first shaped body layer.
Next, a molten liquid material for a hard molded body is jetted and solidified on the first support layer to laminate a second support layer having a reservoir, and the reservoir of the second support layer is laminated. The liquid material for a soft molded body is jetted onto the surface of the molded body, and the liquid material for a soft molded body is irradiated with an active energy ray to laminate the second molded body layer on the first molded body layer, and further smoothing treatment is performed. Then, the three-dimensional three-dimensional object 19 is manufactured.

マルチヘッドユニットが矢印A方向に移動する時は、基本的に支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11、紫外線照射機15を用いて、支持体18及び造形体19を造形体支持基板16上に形成する。同時にローラー形状の平滑化部材21で、支持体18及び造形体19を平滑化する。なお、支持体用液体材料噴射ヘッドユニット13、及び紫外線照射機14を補助的に用いてもよい。
ローラー形状の平滑化部材を使用する場合、操作方向に対して、ローラーを逆転させる方向で回転させると平滑化の効果がより有効に発揮される。
When the multi-head unit moves in the direction of the arrow A, basically, the support material 18 and the modeling object are formed using the liquid material ejecting head unit 12 for the supporting body, the liquid material ejecting head unit 11 for the modeling object, and the ultraviolet irradiator 15. 19 is formed on the molded body supporting substrate 16. At the same time, the roller-shaped smoothing member 21 smoothes the support 18 and the shaped body 19. The liquid material jetting head unit 13 for the support and the ultraviolet irradiator 14 may be used supplementarily.
When a roller-shaped smoothing member is used, the smoothing effect is more effectively exhibited when the roller is rotated in the direction in which the roller is reversed with respect to the operation direction.

また、マルチヘッドユニットが矢印B方向に移動する時は、基本的に支持体用液体材料噴射ヘッドユニット13、造形体用液体材料噴射ヘッドユニット11、紫外線照射機14を用いて、支持体18、造形体19を造形体支持基板16上に形成する。同時にローラー形状の平滑化部材20で、支持体18、及び造形体19を平滑化する。なお、支持体用液体材料噴射ヘッドユニット12、及び紫外線照射機15を補助的に用いてもよい。 When the multi-head unit moves in the direction of the arrow B, the support 18, the liquid material jetting head unit 13 for the support body, the liquid material jetting head unit 11 for the modeling body, and the ultraviolet irradiator 14 are basically used. The molded body 19 is formed on the molded body supporting substrate 16. At the same time, the roller-shaped smoothing member 20 smoothes the support 18 and the shaped body 19. The liquid material ejecting head unit 12 for the support and the ultraviolet irradiator 15 may be used supplementarily.

更に、液体材料噴射ヘッドユニット11、12、13及び紫外線照射機14、15と、造形体19及び支持体18とのギャップを一定に保つため、積層回数に合わせて、ステージ17を下げながら積層する。 Further, in order to keep the gap between the liquid material ejecting head units 11, 12, 13 and the ultraviolet irradiation devices 14, 15 and the shaped body 19 and the support 18 constant, the stage 17 is lowered and laminated according to the number of lamination. ..

図3は、本発明の立体造形物の製造装置を用いた本発明の立体造形物の製造方法における造形体製造工程の他の一例を示す概略図である。具体的には、図2のローラー状の平滑化部材20、21をブレード形状の平滑化部材22、23に変更したものである。この図3のブレード状の平滑化部材は、図2で使用するローラー形状の平滑化部材よりも、造形体の表面を削って平滑化するような場合に有用に使用することができる。 FIG. 3 is a schematic diagram showing another example of a process for producing a three-dimensional object in the method for producing a three-dimensional object according to the present invention using the apparatus for producing a three-dimensional object according to the present invention. Specifically, the roller-shaped smoothing members 20 and 21 of FIG. 2 are changed to blade-shaped smoothing members 22 and 23. The blade-shaped smoothing member of FIG. 3 can be more effectively used when the surface of the molded body is shaved and smoothed than the roller-shaped smoothing member used in FIG.

図4は、図2よりも各層の平滑性を向上できる構成とした立体造形物製造工程の他の一例を示す概略図である。基本的な工程は図2と同じであるが、紫外線照射機14、15を造形体用液体材料噴射ヘッド11と支持体用液体材料噴射ヘッド12、13との間に配置している点が異なる。
また、本方式の立体造形物装置10では、紫外線照射機14、15は矢印A、Bいずれの方向に移動する際も使用し、その紫外線照射に伴って発生する熱により、積層された硬質成形体用液体材料の表面が平滑化され、結果として造形体の寸法安定性が向上する。
FIG. 4 is a schematic view showing another example of a three-dimensional structure manufacturing process having a configuration capable of improving the smoothness of each layer as compared with FIG. The basic process is the same as that of FIG. 2, except that the ultraviolet irradiators 14 and 15 are arranged between the liquid material ejecting head 11 for modeling body and the liquid material ejecting heads 12 and 13 for support. ..
Further, in the three-dimensional object manufacturing apparatus 10 of the present system, the ultraviolet irradiators 14 and 15 are used when moving in any of the directions of arrows A and B, and the heat generated by the irradiation of the ultraviolet rays causes the laminated hard molding. The surface of the body liquid material is smoothed, and as a result, the dimensional stability of the shaped body is improved.

また、立体造形物装置10としては、液体回収機構、リサイクル機構などを付加することも可能である。ノズル面に付着した液体材料を除去するブレードや不吐出ノズルの検出機構を具備していてもよい。更に、立体造形時の立体造形物の製造装置内の環境温度を制御することも好ましい。 In addition, a liquid recovery mechanism, a recycling mechanism, or the like can be added to the three-dimensional model device 10. A blade for removing the liquid material adhering to the nozzle surface or a non-ejection nozzle detection mechanism may be provided. Furthermore, it is also preferable to control the environmental temperature in the manufacturing apparatus of the three-dimensional molded object at the time of three-dimensional molding.

<立体造形用液体セット>
本発明で用いられる立体造形用液体セットは、前記第一の液体と、前記第二の液体とを含んでなり、更に必要に応じてその他の成分等を含んでなる。
前記立体造形用液体セットは、各種立体造形物の製造に好適に用いることができ、特に臓器モデル等に代表される複雑かつ精細な立体造形物の製造に好適に用いることができる。
<Liquid set for 3D modeling>
The three-dimensional modeling liquid set used in the present invention contains the first liquid and the second liquid, and further contains other components as necessary.
The liquid set for three-dimensional modeling can be suitably used for manufacturing various three-dimensional molded objects, and in particular, can be preferably used for manufacturing complicated and fine three-dimensional molded objects represented by organ models and the like.

<立体造形物>
本発明で用いられる立体造形物は、ハイドロゲル前駆体から形成されたハイドロゲルからなり、前記ハイドロゲルのゴム硬度が6以上60以下であり、8以上20以下が好ましい。
前記ゴム硬度が6以上60以下であると、臓器モデルに必要とされる弾性及び強度が得られる。
前記ゴム硬度は、例えば、ISO7691(タイプA)に準拠した方法で測定することができる。
<Three-dimensional object>
The three-dimensional molded article used in the present invention comprises a hydrogel formed from a hydrogel precursor, and the rubber hardness of the hydrogel is 6 or more and 60 or less, preferably 8 or more and 20 or less.
When the rubber hardness is 6 or more and 60 or less, elasticity and strength required for an organ model can be obtained.
The rubber hardness can be measured, for example, by a method based on ISO7691 (type A).

前記ハイドロゲルは、水溶性有機ポリマーと、層状鉱物の単一層分散体とが複合化して形成された三次元網目構造中に水が包含されているハイドロゲルであることが好ましい。
前記水溶性有機ポリマーとしては、例えば、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有する有機ポリマーが挙げられる。
前記水溶性有機ポリマーは、水系のゲルの強度を保つために有利な構成成分である。
前記有機ポリマーは、水溶性を示す限りにおいて、ホモポリマー(単独重合体)であってもよいし、ヘテロポリマー(共重合体)であってもよく、また、変性されていてもよいし、公知の官能基が導入されていてもよく、また塩の形態であってもよいが、ホモポリマーが好ましい。
前記水溶性有機ポリマーの水溶性とは、例えば、30℃の水100gに前記有機ポリマーを1g混合して撹拌したとき、その90質量%以上が溶解するものを意味する。
前記立体造形物は、臓器モデルとして用いられることが好ましい。前記臓器モデルは、臓器の触感及び切れ味が所望の臓器に極めて近く、更に手術用メスでの切開が可能であるため、手技練習用臓器モデルとして特に好適である。
The hydrogel is preferably a hydrogel in which water is contained in a three-dimensional network structure formed by combining a water-soluble organic polymer and a single layer dispersion of a layered mineral.
Examples of the water-soluble organic polymer include organic polymers having an amide group, an amino group, a hydroxyl group, a tetramethylammonium group, a silanol group, an epoxy group and the like.
The water-soluble organic polymer is an advantageous component for maintaining the strength of an aqueous gel.
The organic polymer may be a homopolymer (homopolymer), a heteropolymer (copolymer), or may be modified, as long as it exhibits water solubility. The functional group (1) may be introduced, or the salt may be in the form of a salt, but a homopolymer is preferable.
The water-solubility of the water-soluble organic polymer means, for example, when 100 g of water at 30° C. is mixed with 1 g of the organic polymer and stirred, 90% by mass or more thereof is dissolved.
The three-dimensional model is preferably used as an organ model. The above-mentioned organ model is particularly suitable as an organ model for practicing procedures, because the touch and sharpness of the organ are very close to those of the desired organ, and incision is possible with a surgical knife.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
第一の液体としての軟質成形体用液体材料と、第二の液体としての硬質成形体用液体材料とを1層ずつ積層する立体造形についての具体的な実施例について以下に説明する。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
Specific examples of three-dimensional modeling in which the liquid material for the soft molded body as the first liquid and the liquid material for the hard molded body as the second liquid are laminated one by one will be described below.

(実施例1)
−第二の液体(硬質成形体用液体材料)の調製−
硬化性材料としてウレタンアクリレート(三菱レイヨン株式会社製、商品名:ダイヤビームUK6038)10質量部、硬化性材料としてネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート(日本化薬株式会社製、商品名:KAYARAD MANDA)90質量部、光重合開始剤(BASF社製、商品名:イルガキュア184)3質量部、及び着色剤として青色顔料(東洋インキ株式会社製、商品名:Lionol Blue 7400G)2質量部の合計300gを、ホモジナイザー(日立工機株式会社製、HG30)を用いて、回転数2,000rpmで均質な混合物が得られるまで分散した。続いて、ろ過を行い、不純物等を除去し、最後に真空脱気を10分間実施し、均質な硬質成形体用液体材料を得た。
得られた硬質成形体用液体材料について、以下のようにして、表面張力及び粘度を測定した。表面張力は27.1mN/m、粘度は25℃で10.1mPa・sであった。
(Example 1)
-Preparation of Second Liquid (Liquid Material for Hard Molding)-
10 parts by mass of urethane acrylate (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., trade name: Diabeam UK6038) as a curable material, neopentyl glycol hydroxypivalate ester di(meth)acrylate as a curable material (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: 90 parts by mass of KAYARAD MANDA, 3 parts by mass of a photopolymerization initiator (manufactured by BASF, trade name: Irgacure 184), and 2 parts by mass of a blue pigment (manufactured by Toyo Ink Co., Ltd., trade name: Lionol Blue 7400G) as a colorant. A total of 300 g was dispersed using a homogenizer (HG30 manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd.) at a rotation speed of 2,000 rpm until a homogeneous mixture was obtained. Subsequently, filtration was performed to remove impurities and the like, and finally vacuum deaeration was performed for 10 minutes to obtain a uniform liquid material for a hard molded body.
The surface tension and the viscosity of the obtained liquid material for a hard molded body were measured as follows. The surface tension was 27.1 mN/m, and the viscosity was 10.1 mPa·s at 25°C.

[表面張力の測定]
得られた硬質成形体用液体材料について、表面張力計(自動接触角計DM−701、協和界面科学株式会社製)を用いて、懸滴法により表面張力を測定した。
[Measurement of surface tension]
The surface tension of the obtained liquid material for a hard compact was measured by a hanging drop method using a surface tension meter (automatic contact angle meter DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).

[粘度の測定]
得られた硬質成形体用液体材料について、回転粘度計(VISCOMATE VM−150III、東機産業株式会社製)で25.0℃の環境で測定した。
[Measurement of viscosity]
The obtained liquid material for a hard molded body was measured with a rotational viscometer (VISCOMATE VM-150III, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) in an environment of 25.0°C.

<第一の液体(軟質成形体用液体材料)の製造>
減圧脱気を10分間実施したイオン交換水を純水として用いた。
<Manufacture of first liquid (liquid material for soft molded body)>
Ion-exchanged water that had been degassed under reduced pressure for 10 minutes was used as pure water.

−開始剤液の調製−
(A)開始剤液1として、メタノール98質量部に対して光重合開始剤(イルガキュア184、BASF社製)を2質量部の割合で溶解させ、溶液として準備した。
-Preparation of initiator liquid-
(A) As the initiator liquid 1, 2 parts by mass of a photopolymerization initiator (Irgacure 184, manufactured by BASF) was dissolved in 98 parts by mass of methanol to prepare a solution.

(B)開始剤液2として、純水98質量部に対してペルオキソ二硫酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)を2質量部の割合で溶解させ、水溶液として準備した。 (B) As the initiator liquid 2, 2 parts by mass of sodium peroxodisulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 98 parts by mass of pure water to prepare an aqueous solution.

−軟質成形体用液体材料の調製−
まず、純水195質量部を攪拌させながら、水膨潤性層状粘土鉱物として[Mg5.34Li0.66Si20(OH)]Na 0.66の組成を有する合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)8質量部を少しずつ添加し、攪拌して分散液を作製した。
次に、得られた分散液に、重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したN,N−ジメチルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製、DMA)20質量部添加した。更に、界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)0.2質量部添加して混合した。
次に、氷浴で冷却しながら、前記(A)開始剤液1を0.5質量部添加し、前記(B)開始剤液2を5質量部添加し、攪拌混合後、減圧脱気を10分間実施した。続いて、ろ過を行い、不純物等を除去し、均質な軟質成形体用液体材料を得た。
得られた軟質成形体用液体材料について、前記硬質成形体用液体材料と同様にして測定した表面張力は34.4mN/mであり、前記硬質成形体用液体材料と同様にして測定した粘度は25.0℃で10.1mPa・sであった。
-Preparation of liquid material for soft compact-
First, while stirring the pure water 195 parts by mass, as a water-swellable layered clay mineral [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4] Na - 0.66 synthetic hectorite having a composition of ( 8 parts by mass of Laponite XLG (manufactured by Rockwood) was added little by little and stirred to prepare a dispersion liquid.
Next, 20 parts by mass of N,N-dimethylacrylamide (DMA, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) from which a polymerization inhibitor was removed by passing through a column of activated alumina was added to the obtained dispersion as a polymerizable monomer. .. Further, 0.2 part by mass of sodium dodecyl sulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a surfactant was added and mixed.
Next, while cooling in an ice bath, 0.5 parts by mass of the (A) initiator liquid 1 and 5 parts by mass of the (B) initiator liquid 2 were added, and after stirring and mixing, deaeration under reduced pressure was performed. It was carried out for 10 minutes. Then, filtration was performed to remove impurities and the like, and a homogeneous liquid material for a soft molded body was obtained.
The surface tension of the obtained liquid material for a soft molded body measured in the same manner as the liquid material for a hard molded body is 34.4 mN/m, and the viscosity measured in the same manner as the liquid material for a hard molded body is It was 10.1 mPa·s at 25.0°C.

<立体造形>
前記硬質成形体用液体材料及び前記軟質成形体用液体材料を、図2に示す立体造形物の製造装置10のインクジェットヘッド(リコーインダストリー株式会社製、GEN4)に通じる2つのタンクに充填し、前記インクジェットヘッドから前記硬質成形体用液体材料及び前記軟質成形体用液体材料をそれぞれ噴射させ、膜を成膜した。なお、前記硬質成形体用液体材料と前記軟質成形体用液体材料とは異なる位置に噴射されていた。
次に、前記膜に、紫外線照射機(ウシオ電機株式会社製、SPOT CURE SP5−250DB)14、15で350mJ/cmの光量を照射して、前記膜を硬化させた後、硬化膜に対してローラー20、21で平滑化処理を行い、立体造形物としての造形体及び支持体の形成を行った。
前記ローラーとしては、表面をアルマイト処理した直径25mmのアルミニウム合金からなる金属ローラーを用いた。
<3D modeling>
The liquid material for the hard molded body and the liquid material for the soft molded body are filled in two tanks leading to an ink jet head (GEN4, manufactured by Ricoh Industry Co., Ltd.) of the manufacturing apparatus 10 for a three-dimensional structure illustrated in FIG. The liquid material for the hard molded body and the liquid material for the soft molded body were respectively ejected from the inkjet head to form a film. The liquid material for the hard molded body and the liquid material for the soft molded body were ejected at different positions.
Next, after irradiating the film with a light amount of 350 mJ/cm 2 by an ultraviolet irradiation device (SPOT CURE SP5-250DB, manufactured by Ushio Inc.) 14, 15 to cure the film, the cured film is applied. The rollers 20 and 21 were subjected to smoothing treatment to form a three-dimensional molded object and a support.
As the roller, a metal roller made of an aluminum alloy having a diameter of 25 mm, the surface of which was anodized, was used.

次に、得られた立体造形物について、以下のようにして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。 Next, various characteristics of the obtained three-dimensional molded item were evaluated as follows. The results are shown in Table 3.

<立体造形物の成型性>
図5に示すように階段状の造形体30と、これを覆う支持体31、32を、図2に示す立体造形物の製造装置を用いて立体造形した。このときの立体造形物の成型性について、下記基準に基づき、評価した。
[評価基準]
○:狙いの造形が可能であった(良好)
×:狙いの造形ができなかった(不良)
<Formability of 3D objects>
As shown in FIG. 5, the staircase-shaped molded body 30 and the supports 31 and 32 covering the staircase-shaped molded body 30 were three-dimensionally modeled using the three-dimensional modeled object manufacturing apparatus shown in FIG. The moldability of the three-dimensional molded item at this time was evaluated based on the following criteria.
[Evaluation criteria]
○: Targeted modeling was possible (good)
×: The target modeling could not be performed (defective)

<造形体の「水平方向の誤差」及び「垂直方向の誤差」の測定>
得られた造形体30の「水平方向の誤差」及び「垂直方向の誤差」について、図7に示すように、造形体30における水平方向及び垂直方向の寸法をノギスによりそれぞれ10箇所測定し、この10箇所のバラツキを以下のようにして求め、下記基準で評価した。
−10箇所のバラツキ−
図7に示す造形体30における水平方向及び垂直方向の長さをノギスで10箇所測定し、得られた10箇所の測定値と、造形のための入力信号(水平方向の目標長さ又は垂直方向の目標長さ)との誤差の最大値及び最小値を求めた。得られた誤差の最大値及び最小値のうち絶対値の大きい方を選択し、選択された誤差の絶対値を前記入力信号(水平方向の目標長さ又は垂直方向の目標長さ)で除して100倍した比率(%)を求め、10箇所のバラツキとした。
[評価基準]
◎:10箇所のバラツキが2%未満である(良好)
○:10箇所のバラツキが2%以上5%未満である(普通)
×:10箇所のバラツキが5%以上である(不良)
<Measurement of “horizontal error” and “vertical error” of model>
Regarding the “horizontal error” and “vertical error” of the obtained model 30, as shown in FIG. 7, the horizontal and vertical dimensions of the model 30 were measured at each of 10 points with a caliper. Variations at 10 points were determined as follows and evaluated according to the following criteria.
-10 variations
The lengths in the horizontal direction and the vertical direction of the modeled body 30 shown in FIG. 7 are measured with a caliper at 10 points, and the obtained measured values at 10 points and the input signal for modeling (the target length in the horizontal direction or the vertical direction). The maximum value and the minimum value of the error from the target length) were obtained. The larger of the absolute values is selected from the maximum value and the minimum value of the obtained errors, and the absolute value of the selected errors is divided by the input signal (horizontal target length or vertical target length). Then, the ratio (%) multiplied by 100 was obtained, and the variation was set at 10 points.
[Evaluation criteria]
⊚: Variation at 10 locations is less than 2% (good)
◯: Variation at 10 points is 2% or more and less than 5% (normal)
X: Variation in 10 locations is 5% or more (defective)

<引っ張り剥離>
立体造形物を造形後直ちに、図6に示すように水平方向に支持体31を引っ張り剥離することにより、造形体30を得た。下記基準に基づき、引っ張り剥離を評価した。
[評価基準]
◎:支持体が一体として剥離され、それ以降処理する必要なく造形体が得られた(良好)
○:殆どの支持体が剥離でき、一部残留した支持体はブラシで簡単にこするだけで完全に剥離できた(普通)
×:支持体が剥離できない(不良)
<Peeling off>
Immediately after modeling the three-dimensional model, the support 31 was pulled in the horizontal direction as shown in FIG. 6 and peeled off to obtain a model 30. The tensile peeling was evaluated based on the following criteria.
[Evaluation criteria]
⊚: The support was peeled off as a unit, and a shaped body was obtained without the need for subsequent treatment (good).
◯: Most of the support could be peeled off, and the part of the support that remained partially could be completely peeled off by simply rubbing with a brush (normal)
X: The support cannot be peeled off (defective)

<乾燥後剥離>
図6に示す一方の支持体31について前記引っ張り剥離試験を行った後、他方の支持体32を、室温(25℃)で5時間放置した後、支持体32を剥離する試験を実施し、下記基準に基づき、乾燥後剥離を評価した。
[評価基準]
◎:剥離後は造形体と乾燥収縮した支持体は完全に分離し、支持体も一体として剥離できた(良好)
○:殆どの支持体が剥離でき、一部残留した支持体はブラシで簡単にこするだけで完全に剥離できた(普通)
×:支持体が剥離できない(不良)
<Peeling after drying>
After performing the tensile peeling test on one of the supports 31 shown in FIG. 6, the other support 32 is left at room temperature (25° C.) for 5 hours, and then a test of peeling the support 32 is performed. The peeling after drying was evaluated based on the standard.
[Evaluation criteria]
⊚: After peeling, the molded body and the support that had been dried and shrunk were completely separated, and the support could be peeled as a unit (good)
◯: Most of the support could be peeled off, and the part of the support that remained partially could be completely peeled off by simply rubbing with a brush (normal)
X: The support cannot be peeled off (defective)

<剥離後の造形体の表面性>
前記引っ張り剥離試験後の造形体表面(支持体との界面)33を観察し、下記基準に基づき、剥離後の造形体の表面性を評価した。
[評価基準]
○:造形体の表面に微小な支持体の残留がなく、平滑な面が得られた(良好)
×:支持体が残留し、平滑な面が得られないである(不良)
<Surface property of the molded body after peeling>
The surface of the shaped body (interface with the support) 33 after the tensile peeling test was observed, and the surface property of the shaped body after peeling was evaluated based on the following criteria.
[Evaluation criteria]
◯: A smooth surface was obtained without any minute support remaining on the surface of the molded body (good).
X: The support remains, and a smooth surface cannot be obtained (defective)

<造形体のゴム硬度>
別途、前記軟質成形体用液体材料を型に流し込み、ガラスで蓋をして密閉状態として、紫外線照射機(ウシオ電機株式会社製、SPOT CURE SP5−250DB)14、15で350mJ/cmの光量を照射して硬化させ、直径20mm×厚み4mmの円柱状のペレット状サンプル片(ハイドロゲル、造形体)を作製した。
得られたサンプル片を、デュロメータ(テクロック社製、GS−718N)を用いて直径20mm面中心部にプローブ押し込み後、15秒間後のゴム硬度をISO7691(タイプA)に準拠した方法で測定したところ、ゴム硬度は16であった。
<Rubber hardness of model>
Separately, the liquid material for a soft molded body is poured into a mold, and a lid is covered with glass to make a closed state, and a light amount of 350 mJ/cm 2 with an ultraviolet irradiator (USHIO INC., SPOT CURE SP5-250DB) 14, 15 is used. Was irradiated and cured to prepare a cylindrical pellet-shaped sample piece (hydrogel, shaped body) having a diameter of 20 mm and a thickness of 4 mm.
The obtained sample piece was pressed with a durometer (GS-718N, manufactured by Teclock Co., Ltd.) into the center of the surface having a diameter of 20 mm, and the rubber hardness after 15 seconds was measured by a method according to ISO7691 (type A). The rubber hardness was 16.

(実施例2)
実施例1において、軟質成形体用液体材料における合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、日本シリカ株式会社製)の含有量を4質量部に変更して分散液を作製した以外は、実施例1と同様にして、軟質成形体用液体材料を作製し、実施例1と同様にして立体造形を行った。
得られた軟質成形体用液体材料について、前記実施例1の硬質成形体用液体材料と同様にして測定した粘度は25.0℃で6.8mPa・s、表面張力は実施例1と同じ34.4mN/mであった。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1 except that the content of the synthetic hectorite (Laponite XLG, manufactured by Nippon Silica Co., Ltd.) in the liquid material for a soft molded body was changed to 4 parts by mass to prepare a dispersion liquid. Then, a liquid material for a soft molded body was produced, and three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1.
With respect to the obtained liquid material for a soft molded body, the viscosity measured in the same manner as the liquid material for a hard molded body of Example 1 above was 6.8 mPa·s at 25.0° C., and the surface tension was the same as in Example 1. It was 0.4 mN/m.
Next, various properties of the obtained three-dimensional molded item were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

(実施例3)
実施例1において、軟質成形体用液体材料における合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、日本シリカ株式会社製)の含有量を、12質量部に変更して分散液を作製した以外は、実施例1と同様にして軟質成形体用液体材料を作製し、実施例1と同様にして立体造形を行った。
得られた軟質成形体用液体材料について、前記実施例1の硬質成形体用液体材料と同様にして測定した粘度は25.0℃で17.6mPa・s、表面張力は実施例1と同じ34.4mN/mであった。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Example 3)
Same as Example 1 except that the content of the synthetic hectorite (Laponite XLG, manufactured by Nippon Silica Co., Ltd.) in the liquid material for a flexible molded body was changed to 12 parts by mass to prepare a dispersion liquid. In the same manner as in Example 1, a liquid material for a soft molded body was produced, and three-dimensional modeling was performed.
With respect to the obtained liquid material for a soft molded body, the viscosity measured in the same manner as the liquid material for a hard molded body of Example 1 above was 17.6 mPa·s at 25.0° C., and the surface tension was the same as in Example 1. It was 0.4 mN/m.
Next, various properties of the obtained three-dimensional molded item were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

(実施例4)
実施例1において、軟質成形体用液体材料における重合性モノマーを、N−イソプロピルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製、IPMA)に変更した以外は、実施例1と同様にして軟質成形体用液体材料を作製し、実施例1と同様にして立体造形を行った。
得られた軟質成形体用液体材料について、前記実施例1の硬質成形体用液体材料と同様にして測定した粘度は25.0℃で10.3mPa・s、表面張力は実施例1と同じ34.4mN/mであった。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Example 4)
In Example 1, except that the polymerizable monomer in the liquid material for a soft molded body was changed to N-isopropylacrylamide (IPMA manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), the liquid for a soft molded body was obtained. A material was produced and three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1.
With respect to the obtained liquid material for a soft molded body, the viscosity measured in the same manner as the liquid material for a hard molded body of Example 1 above was 10.3 mPa·s at 25.0° C., and the surface tension was the same as in Example 1. It was 0.4 mN/m.
Next, various properties of the obtained three-dimensional molded item were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

(実施例5)
実施例1と同じ軟質成形体用液体材料及び硬質成形体用液体材料を用い、実施例1と同様にして立体造形を行った。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
なお、実施例5では、乾燥後剥離については、50℃で2時間加熱乾燥して剥離させたところ、10分間程度で支持体は完全に剥離され、良好であった。
(Example 5)
Using the same liquid material for soft molding and liquid material for hard molding as in Example 1, three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1.
Next, various properties of the obtained three-dimensional molded item were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
In Example 5, the peeling after drying was carried out by heating and drying at 50° C. for 2 hours to peel off, and the support was completely peeled off in about 10 minutes, which was good.

(比較例1)
実施例1において、軟質成形体用液体材料で合成ヘクトライトの代わりに等量のN,N’−メチレンビスアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)を添加した以外は、実施例1と同様にして、軟質成形体用液体材料を作製し、実施例1と同様にして立体造形を行った。なお、比較例1では、ハイドロゲル前駆体は得られず、ハイドロゲルも得られなかった。
得られた軟質成形体用液体材料について、前記実施例1の硬質成形体用液体材料と同様にして測定した粘度は25.0℃で8.0mPa・s、表面張力は実施例1と同じ34.4mN/mであった。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
なお、比較例1では、造形体の一部が、支持体の重さに耐えられずに、立体造形途中で潰れていることがわかり、目的の造形体を得ることができなかった。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 1, except that a liquid material for a soft molded body was added with an equal amount of N,N′-methylenebisacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) instead of the synthetic hectorite. Then, a liquid material for a soft molded body was produced, and three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1. In Comparative Example 1, no hydrogel precursor was obtained and no hydrogel was obtained.
With respect to the obtained liquid material for a soft molded body, the viscosity measured in the same manner as the liquid material for a hard molded body of Example 1 was 8.0 mPa·s at 25.0° C., and the surface tension was the same as in Example 1. It was 0.4 mN/m.
Next, various properties of the obtained three-dimensional molded item were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
In Comparative Example 1, it was found that a part of the molded body could not bear the weight of the support and was crushed during the three-dimensional molding, and the target molded body could not be obtained.

(比較例2)
実施例1において、平滑化処理を行わなかった以外は、実施例1と同様にして立体造形を行った。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Comparative example 2)
Three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1 except that smoothing treatment was not performed.
Next, various properties of the obtained three-dimensional molded item were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

(実施例6)
実施例1において、立体造形の際に、図3に示す立体造形物の製造装置を用いた以外は、実施例1と同様にして立体造形を行った。
ブレードとしては、厚み2mm、ウレタン樹脂ブレード(JIS-A硬度:60度)を用いた。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Example 6)
In Example 1, three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1 except that the manufacturing apparatus for the three-dimensional model shown in FIG. 3 was used during three-dimensional modeling.
A urethane resin blade (JIS-A hardness: 60 degrees) having a thickness of 2 mm was used as the blade.
Next, various properties of the obtained three-dimensional molded item were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

(実施例7)
実施例1において、立体造形成の際に、図4に示す立体造形物の製造装置を用いた以外は、実施例1と同様にして立体造形を行った。
ローラーとしては、表面をアルマイト処理した直径25mmのアルミニウム合金からなる金属ローラーを用いた。
次に、得られた立体造形物について、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表3に示した。
(Example 7)
In Example 1, three-dimensional modeling was performed in the same manner as in Example 1 except that the three-dimensional model manufacturing apparatus shown in FIG.
As the roller, a metal roller made of an aluminum alloy having a diameter of 25 mm, the surface of which was anodized, was used.
Next, various properties of the obtained three-dimensional molded item were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

次に、軟質成形体用液体材料及び硬質成形体用液体材料の詳細について、表1及び表2にまとめて示した。 Next, details of the liquid material for the soft molded body and the liquid material for the hard molded body are summarized in Tables 1 and 2.

Figure 0006724303
Figure 0006724303

Figure 0006724303
Figure 0006724303

表1及び表2に示す軟質成形体用液体材料及び硬質成形体用液体材料の詳細については、以下のとおりである。
*層状鉱物XLG:[Mg5.34Li0.66Si20(OH)]Na 0.66の組成を有する合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)
*重合性モノマーDMA:N,N−ジメチルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)
*重合性モノマーIPAM:N−イソプロピルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)
*硬化性材料UK6038:ウレタンアクリレート(三菱レイヨン株式会社製、商品名:ダイヤビームUK6038)
*硬化性材料MANDA:ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート(日本化薬株式会社製、商品名:KAYARAD MANDA)
*光重合開始剤(BASF社製、イルガキュア184)
*青色顔料:東洋インキ株式会社製、商品名:Lionol Blue 7400G
The details of the liquid material for soft moldings and the liquid material for hard moldings shown in Table 1 and Table 2 are as follows.
*Layered mineral XLG: [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4 ]Na - 0.66 synthetic hectorite (Laponite XLG, manufactured by Rockwood).
*Polymerizable monomer DMA: N,N-dimethylacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
*Polymerizable monomer IPAM: N-isopropylacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
*Curable material UK6038: Urethane acrylate (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., trade name: Diamond Beam UK6038)
*Curable material MANDA: neopentyl glycol hydroxypivalic acid ester di(meth)acrylate (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: KAYARAD MANDA)
*Photopolymerization initiator (BASF, Irgacure 184)
*Blue pigment: manufactured by Toyo Ink Co., Ltd., trade name: Lionol Blue 7400G

Figure 0006724303
表3の結果から、実施例1から7は、比較例1に比べて造形体の成型性に優れ、比較例1及び2に比べて造形体の「水平方向の誤差」及び「垂直方向の誤差」のバラツキが小さいことがわかった。
Figure 0006724303
From the results of Table 3, Examples 1 to 7 are excellent in moldability of the molded body as compared with Comparative Example 1, and have “horizontal error” and “vertical error” of the molded body as compared with Comparative Examples 1 and 2. It was found that there was little variation.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の工程と、
前記第一の工程で形成された膜を硬化させる第二の工程と、
前記第二の工程で硬化された膜を平滑化処理する第三の工程と、
を複数回繰り返すことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
<2> 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の工程と、
硬化性材料を少なくとも含む第二の液体を前記第一の液体とは異なる位置に付与して成膜する第四の工程と、
前記第一の工程及び前記第四の工程でそれぞれ形成された膜を硬化させる第五の工程と、
前記第五の工程で硬化された膜を平滑化処理する第六の工程と、
を複数回繰り返すことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
<3> 前記ハイドロゲル前駆体が、水に分散可能な鉱物及び重合性モノマーを含有する前記<1>から<2>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<4> 前記水に分散可能な鉱物が、水に単一層の状態で分散した層状鉱物である前記<3>に記載の立体造形物の製造方法である。
<5> 前記層状鉱物が、合成ヘクトライトである前記<4>に記載の立体造形物の製造方法である。
<6> 前記重合性モノマーが、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、及びN−アクリロイルモルホリンから選択される少なくとも1種である前記<3>から<5>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<7> 前記ハイドロゲル前駆体から形成したハイドロゲルからなる部分と、硬化性材料から形成したポリマーからなる部分とを剥離する第七の工程を含む前記<2>から<6>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<8> 前記ハイドロゲルからなる部分のゴム硬度が、6以上60以下である前記<7>に記載の立体造形物の製造方法である。
<9> 前記ハイドロゲルからなる部分と、前記ポリマーからなる部分とが乾燥収縮により剥離する前記<7>から<8>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<10> 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の手段と、
前記第一の工程で形成された膜を硬化させる第二の手段と、
前記第二の部材で硬化された膜を平滑化処理する第三の手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置である。
<11> 水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の手段と、
硬化性材料を少なくとも含む第二の液体を前記第一の液体とは異なる位置に付与して成膜する第四の手段と、
前記第一の手段及び前記第四の手段でそれぞれ形成された膜を硬化させる第五の手段と、
前記第五の手段で硬化された膜を平滑化処理する第六の手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置である。
<12> 前記ハイドロゲル前駆体が、水に分散可能な鉱物及び重合性モノマーを含有する前記<10>から<11>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<13> 前記水に分散可能な鉱物が、水に単一層の状態で分散した層状鉱物である前記<12>に記載の立体造形物の製造装置である。
<14> 前記層状鉱物が、合成ヘクトライトである前記<13>に記載の立体造形物の製造装置である。
<15> 前記重合性モノマーが、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、及びN−アクリロイルモルホリンから選択される少なくとも1種である前記<12>から<14>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<16> 前記硬化された膜を平滑化処理する手段が、ローラー及びブレードのいずれかである前記<10>から<15>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<17> 前記液体を付与して成膜する手段が、インクジェットヘッド及びディスペンサーのいずれかである前記<10>から<16>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<18> 前記膜を硬化させる手段が、紫外光を照射する部材である前記<10>から<17>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<19> 前記ハイドロゲル前駆体から形成したハイドロゲルからなる部分と、硬化性材料から形成したポリマーからなる部分とを剥離する第七の手段を有する前記<11>から<18>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
<20> 前記ハイドロゲルからなる部分のゴム硬度が、6以上60以下である前記<19>に記載の立体造形物の製造装置である。
<21> 前記ハイドロゲルからなる部分と、前記ポリマーからなる部分とが乾燥収縮により剥離する前記<19>から<20>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
Aspects of the present invention are as follows, for example.
<1> A first step of applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor to form a film,
A second step of curing the film formed in the first step,
A third step of smoothing the film cured in the second step,
This is a method for producing a three-dimensional molded item, which is characterized in that
<2> A first step of applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor to form a film,
A fourth step of forming a film by applying a second liquid containing at least a curable material to a position different from the first liquid,
A fifth step of curing the films respectively formed in the first step and the fourth step,
A sixth step of smoothing the film cured in the fifth step,
This is a method for producing a three-dimensional molded item, which is characterized in that
<3> The method for producing a three-dimensional object according to any one of <1> to <2>, wherein the hydrogel precursor contains a water-dispersible mineral and a polymerizable monomer.
<4> The method for producing a three-dimensional object according to <3>, wherein the water-dispersible mineral is a layered mineral dispersed in water in a single layer state.
<5> The method for producing a three-dimensional object according to <4>, wherein the layered mineral is a synthetic hectorite.
<6> The polymerizable monomer according to any one of <3> to <5>, wherein the polymerizable monomer is at least one selected from acrylamide, N,N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, and N-acryloylmorpholine. Is a method for manufacturing a three-dimensional molded article.
<7> In any one of <2> to <6>, including a seventh step of peeling a portion made of the hydrogel formed from the hydrogel precursor and a portion made of a polymer formed of a curable material. It is a manufacturing method of the described three-dimensional molded item.
<8> The method for producing a three-dimensional molded article according to <7>, wherein the rubber hardness of the hydrogel portion is 6 or more and 60 or less.
<9> The method for producing a three-dimensional object according to any one of <7> to <8>, in which the portion made of the hydrogel and the portion made of the polymer are separated by drying shrinkage.
<10> First means for applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor to form a film,
Second means for curing the film formed in the first step,
Third means for smoothing the film cured by the second member,
An apparatus for manufacturing a three-dimensional object, comprising:
<11> First means for applying a first liquid containing at least water and a hydrogel precursor to form a film,
Fourth means for applying a second liquid containing at least a curable material to a position different from the first liquid to form a film,
Fifth means for curing the film respectively formed by the first means and the fourth means,
Sixth means for smoothing the film cured by the fifth means,
An apparatus for manufacturing a three-dimensional object, comprising:
<12> The hydrogel precursor is an apparatus for producing a three-dimensional object according to any one of <10> to <11>, which contains a water-dispersible mineral and a polymerizable monomer.
<13> The apparatus for producing a three-dimensional object according to <12>, wherein the water-dispersible mineral is a layered mineral dispersed in water in a single layer state.
<14> The layered mineral is the apparatus for producing a three-dimensional object according to <13>, which is a synthetic hectorite.
<15> The polymerizable monomer according to any one of <12> to <14>, which is at least one selected from acrylamide, N,N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, and N-acryloylmorpholine. Is a manufacturing apparatus for a three-dimensional molded object.
<16> The means for smoothing the cured film is the apparatus for producing a three-dimensional object according to any one of <10> to <15>, which is either a roller or a blade.
<17> The device for applying a liquid to form a film is the apparatus for manufacturing a three-dimensional object according to any one of <10> to <16>, which is either an inkjet head or a dispenser.
<18> The device for curing the film is the apparatus for manufacturing a three-dimensional object according to any one of <10> to <17>, which is a member for irradiating ultraviolet light.
<19> In any one of the above <11> to <18>, which has a seventh means for separating a portion made of a hydrogel formed from the hydrogel precursor and a portion made of a polymer formed of a curable material It is a manufacturing apparatus of the described three-dimensional molded item.
<20> The apparatus for producing a three-dimensional molded article according to <19>, wherein the rubber hardness of the portion made of the hydrogel is 6 or more and 60 or less.
<21> The apparatus for producing a three-dimensional object according to any one of <19> to <20>, in which a portion made of the hydrogel and a portion made of the polymer are separated by drying and shrinking.

前記<1>から<9>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法、及び前記<10>から<21>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、前記立体造形物の製造方法、及び前記立体造形物の製造装置は、臓器モデル等に代表される複雑かつ精細な立体造形物を簡便に効率よく製造可能な立体造形物の製造方法及び立体造形物の製造装置を提供することを目的とする。 The method for manufacturing a three-dimensional object according to any one of the items <1> to <9> and the apparatus for manufacturing a three-dimensional object according to any one of the items <10> to <21> have the conventional problems described above. The problem is to solve it and achieve the following objectives. That is, the method for producing a three-dimensional object, and the apparatus for producing a three-dimensional object provide a method for producing a three-dimensional object and a three-dimensional object capable of easily and efficiently producing a complicated and fine three-dimensional object represented by an organ model or the like. It is an object of the present invention to provide an apparatus for manufacturing a molded article.

特表2009−519143号公報Japanese Patent Publication No. 2009-915143 特許第4366538号公報Japanese Patent No. 4366538 特許第4908679号公報Japanese Patent No. 4908679 特許第3839479号公報Japanese Patent No. 3839479

10 立体造形物の製造装置
11 造形体用液体材料噴射ヘッドユニット
12、13 支持体用液体材料噴射ヘッドユニット
14、15 紫外線照射機
16 造形体支持基板
17 ステージ
18 支持体
19 造形体
20、21、22、23 平滑化部材
30 造形体
31、32 支持体
33 造形体表面(支持体との界面)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Three-dimensional molded object manufacturing apparatus 11 Liquid material jetting head unit for modeling bodies 12, 13 Liquid material jetting head unit for supports 14, 15 Ultraviolet irradiation machine 16 Modeling body support substrate 17 Stage 18 Supporting body 19 Modeling bodies 20, 21, 22, 23 Smoothing member 30 Modeled body 31, 32 Support body 33 Modeled body surface (interface with support body)

Claims (7)

水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の工程と、
前記第一の工程で形成された膜を硬化させる第二の工程と、
前記第二の工程で硬化された膜を平滑化処理する第三の工程と、
を複数回繰り返し、前記ハイドロゲル前駆体から形成されたハイドロゲルからなる立体造形物を製造することを特徴とする立体造形物の製造方法。
Water, and a first step of applying a first liquid containing at least a hydrogel precursor to form a film,
A second step of curing the film formed in the first step,
A third step of smoothing the film cured in the second step,
The method for producing a three-dimensional object is characterized in that a three-dimensional object comprising a hydrogel formed from the hydrogel precursor is produced by repeating the above step.
水、及びハイドロゲル前駆体を少なくとも含む第一の液体を付与して成膜する第一の工程と、
硬化性材料を少なくとも含む第二の液体を前記第一の液体とは異なる位置に付与して成膜する第四の工程と、
前記第一の工程及び前記第四の工程でそれぞれ形成された膜を硬化させる第五の工程と、
前記第五の工程で硬化された膜を平滑化処理する第六の工程と、
を複数回繰り返し、前記ハイドロゲル前駆体から形成されたハイドロゲルからなる立体造形物を製造することを特徴とする立体造形物の製造方法。
Water, and a first step of applying a first liquid containing at least a hydrogel precursor to form a film,
A fourth step of applying a second liquid containing at least a curable material to a position different from the first liquid to form a film,
A fifth step of curing the films respectively formed in the first step and the fourth step,
A sixth step of smoothing the film cured in the fifth step,
The method for producing a three-dimensional object is characterized in that a three-dimensional object comprising a hydrogel formed from the hydrogel precursor is produced by repeating the above step.
前記ハイドロゲル前駆体から形成した前記ハイドロゲルからなる部分と、前記硬化性材料から形成したポリマーからなる部分とを剥離する第七の工程を含む請求項2に記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional molded object according to claim 2, further comprising a seventh step of peeling off a portion formed of the hydrogel formed of the hydrogel precursor and a portion formed of a polymer formed of the curable material. 前記ハイドロゲルからなる部分のゴム硬度が、6以上60以下である請求項3に記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional molded object according to claim 3, wherein the rubber hardness of the portion made of the hydrogel is 6 or more and 60 or less. 前記ハイドロゲルからなる部分と、前記ポリマーからなる部分とが乾燥収縮により剥離する請求項3から4のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional molded object according to claim 3, wherein the portion made of the hydrogel and the portion made of the polymer are peeled off by drying shrinkage. 前記ハイドロゲル前駆体が、水に分散可能な鉱物及び重合性モノマーを含有する請求項1から5のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional object according to any one of claims 1 to 5, wherein the hydrogel precursor contains a water-dispersible mineral and a polymerizable monomer. 前記水に分散可能な鉱物が、水に単一層の状態で分散した層状鉱物である請求項6に記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional structure according to claim 6, wherein the water-dispersible mineral is a layered mineral dispersed in water in a single layer state.
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