JP6944849B2 - Manufacturing method of three-dimensional model and support material composition for three-dimensional model - Google Patents

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本発明は、立体造形物の製造方法及び立体造形用サポート材に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional model and a support material for three-dimensional modeling.

立体造形物は一般的に3Dプリンターと呼ばれる付加製造装置によって製造される。付加製造装置は、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、粉末樹脂、粉末金属等の造形材料を溶融押出やインクジェットにより所定の領域に押し出し又は塗布した後、レーザー光や電子ビーム等を用いて融着、硬化させることによって、造形材料を薄膜状に積み重ねて目的の立体造形物を製造する。この方法は、形状データから直接造形物が得られ、中空やメッシュ状等の複雑な形状を一体成型できるため、小ロットもしくはオーダーメイドのテストモデル作成を始め、医療、航空機産業、産業用ロボット等利用分野が広がっている。 The three-dimensional model is manufactured by an additional manufacturing device generally called a 3D printer. The additional manufacturing equipment extrudes or coats a molding material such as a thermoplastic resin, a photocurable resin, a powder resin, or a powder metal into a predetermined area by melt extrusion or inkjet, and then fuses using a laser beam, an electron beam, or the like. By curing, the modeling materials are stacked in a thin film to produce the desired three-dimensional model. With this method, a modeled object can be obtained directly from the shape data, and complex shapes such as hollow and mesh can be integrally molded. Therefore, small lot or custom-made test models can be created, medical, aircraft industry, industrial robots, etc. The fields of use are expanding.

付加製造装置として具体的には、アクリル等の光硬化樹脂を用いたインクジェット紫外線硬化方式、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いた熱溶解積層方式、他にも粉末造形方式や光造形方式の3Dプリンターが知られている。 Specifically, as the additional manufacturing equipment, an inkjet ultraviolet curing method using a photocurable resin such as acrylic, a fused deposition modeling method using a thermoplastic resin such as acrylonitrile, butadiene, and styrene resin, and other powder molding methods and light A modeling method 3D printer is known.

付加製造技術では複雑な形状の立体造形物を形成できるが、中空構造を製造する際に、立体造形物が自重により変形することを防止するため、立体造形物を支持して、その形状を保持するための支持体が用いられることがある。例えば、粉末の造形材料を結着或いは融着させていく粉末造形方式の場合には、未結着、未融着の粉末造形材料が支持体として作用し、成形後にはこれらが払い落とされることにより立体造形物を得ることが出来る。一方、光硬化性樹脂を段階的に硬化していくインクジェット方式や、熱可塑性樹脂を溶融押出して積層していく熱溶解積層方式においてはモデル材(造形材料)からなる立体造形物とサポート材からなる支持体をほぼ同時に形成していくため、成形後立体造形物からサポート材を除去することが必要である。 Although it is possible to form a three-dimensional model with a complicated shape by additional manufacturing technology, when manufacturing a hollow structure, in order to prevent the three-dimensional model from being deformed by its own weight, the three-dimensional model is supported and the shape is maintained. Supports for this may be used. For example, in the case of a powder molding method in which powder molding materials are bound or fused, unbonded and unfused powder molding materials act as supports, and these are wiped off after molding. A three-dimensional model can be obtained. On the other hand, in the inkjet method in which the photocurable resin is gradually cured and the fused deposition modeling method in which the thermoplastic resin is melt-extruded and laminated, the three-dimensional model material (modeling material) and the support material are used. It is necessary to remove the support material from the three-dimensional model after molding in order to form the support.

サポート材は、立体造形物と融着、接着もしくは粘着しているため、サポート材を立体造形物から除去する作業において、ヘラやブラシ等を用いて手作業で剥離したり、ウォータージェットで吹き飛ばしたりするなど手段が用いられるが、立体造形物破損の危険性があるため丁寧な作業が必要である。また、サポート材として熱可塑性樹脂や熱溶融するワックス、水や有機溶剤に溶解可能な材料、水膨潤ゲル等を使用し、サポート材の性質に応じて加熱、溶解、化学反応、水圧洗浄等の動力洗浄や電磁波照射、熱膨張差等を利用した分離方法も提案されている。 Since the support material is fused, adhered or adhered to the three-dimensional model, when removing the support material from the three-dimensional model, it can be manually peeled off with a spatula or brush, or blown off with a water jet. However, careful work is required because there is a risk of damage to the three-dimensional model. In addition, thermoplastic resin, heat-meltable wax, material that can be dissolved in water or organic solvent, water-swelling gel, etc. are used as the support material, and heating, melting, chemical reaction, hydraulic cleaning, etc. are performed according to the properties of the support material. Separation methods using power cleaning, electromagnetic wave irradiation, thermal expansion difference, etc. have also been proposed.

特開2005−35299号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-35299 特開2016−537034号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-537034

ところが、水によってサポート材を溶解除去しようとする場合、水の溶解能力がアルカリや溶剤に比べると低いため、サポート材は水に易溶で、直ちに溶ける物性を有する必要があるが、そのような物性をもつサポート材の材料の選定が難しい。加熱によってサポート材を溶融除去しようとする場合、サポート材の融点によっては、モデル材までも溶解してしまうため、サポート材の材料の選定が難しく、また、サポート材除去に際しての条件の設定が困難である。また、サポートの除去方法として、電磁波照射、熱膨張差を利用することも試みられているが、未だ開発中であり、実用化されていないのが現状である。そのため、立体造形物に損傷を与えずに簡易に除去することのできるサポート材が求められている。 However, when trying to dissolve and remove the support material with water, the support material must have the physical properties of being easily soluble in water and immediately soluble because the dissolving ability of water is lower than that of alkali or solvent. It is difficult to select the material of the support material that has physical characteristics. When trying to melt and remove the support material by heating, depending on the melting point of the support material, even the model material may melt, making it difficult to select the material for the support material and setting the conditions for removing the support material. Is. Attempts have also been made to use electromagnetic wave irradiation and thermal expansion difference as a method for removing the support, but the current situation is that they are still under development and have not been put into practical use. Therefore, there is a demand for a support material that can be easily removed without damaging the three-dimensional model.

本発明は上記した課題を解決するためになされたもので、立体造形物形成後のサポート材を簡易に除去することのできる、立体造形物の製造方法及び立体造形用のサポート材組成物を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a method for manufacturing a three-dimensional model and a support material composition for three-dimensional modeling, which can easily remove the support material after forming the three-dimensional model. The purpose is to do.

本発明の立体造形物の製造方法は、造形材料を基材上に塗布し、立体造形物の断面情報に基づいて造形材料層を形成する工程と、サポート材組成物を前記基材上に塗布し、前記造形材料層をサポートするサポート材層を形成する工程とを行う立体造形物の製造方法であって、前記サポート材組成物は、炭酸エチレンを含むことを特徴とする。 The method for manufacturing a three-dimensional model of the present invention includes a step of applying a modeling material on a base material and forming a modeling material layer based on cross-sectional information of the three-dimensional model, and applying a support material composition on the base material. A method for producing a three-dimensional model, which comprises a step of forming a support material layer that supports the modeling material layer, wherein the support material composition contains ethylene carbonate.

本発明の立体造形物の製造方法は、前記造形材料層と前記サポート材層からなる立体造形物前駆体を水と接触させて、前記サポート材層を除去する工程をさらに具備することが好ましい。この場合、サポート材層を除去する工程における水の温度は40℃以上であることが好ましい。 It is preferable that the method for producing a three-dimensional model of the present invention further includes a step of bringing the three-dimensional model precursor composed of the modeling material layer and the support material layer into contact with water to remove the support material layer. In this case, the temperature of water in the step of removing the support material layer is preferably 40 ° C. or higher.

本発明の立体造形物の製造方法は、前記造形材料層と前記サポート材層からなる立体造形物前駆体を加熱して、前記サポート材層を除去する工程をさらに具備することが好ましい。この場合、サポート材層を除去する工程における加熱温度は38℃以上であることが好ましい。 It is preferable that the method for producing a three-dimensional model of the present invention further includes a step of heating the three-dimensional model precursor composed of the modeling material layer and the support material layer to remove the support material layer. In this case, the heating temperature in the step of removing the support material layer is preferably 38 ° C. or higher.

本発明の立体造形用サポート材組成物は、炭酸エチレンを含むことを特徴とする。 The three-dimensional modeling support material composition of the present invention is characterized by containing ethylene carbonate.

本明細書において「下限値〜上限値」との記載における「〜」の符号は、下限値以上、上限値以下の範囲であることを意味する。 In the present specification, the reference numeral of "~" in the description of "lower limit value to upper limit value" means that the range is equal to or more than the lower limit value and less than or equal to the upper limit value.

本発明の立体造形物の製造方法及び立体造形用のサポート材組成物によれば、立体造形物形成後のサポート材を簡易に除去することができる。 According to the method for producing a three-dimensional model and the support material composition for three-dimensional modeling of the present invention, the support material after forming the three-dimensional model can be easily removed.

本発明の立体造形物の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the three-dimensional object of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は本発明の立体造形物の製造方法を説明するための図である。本発明の立体造形物の製造方法は、造形材料を基材2上に塗布し、立体造形物の断面情報に基づいて造形材料層10を形成する工程(A)と、サポート材組成物を前記基材2上に塗布し、前記造形材料層10をサポートするサポート材層30を形成する工程(B)とを行い、立体造形物を製造する方法である。本発明の立体造形物の製造方法において使用されるサポート材組成物は、下記式(1)で示される炭酸エチレン(エチレンカーボネート)を含むことを特徴とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining a method for manufacturing a three-dimensional model of the present invention. The method for producing a three-dimensional model of the present invention includes a step (A) of applying a modeling material on a base material 2 and forming a modeling material layer 10 based on cross-sectional information of the three-dimensional model, and a support material composition. This is a method of manufacturing a three-dimensional model by applying it on the base material 2 and performing the step (B) of forming the support material layer 30 that supports the modeling material layer 10. The support material composition used in the method for producing a three-dimensional model of the present invention is characterized by containing ethylene carbonate (ethylene carbonate) represented by the following formula (1).

Figure 0006944849
Figure 0006944849

造形材料層10を形成する工程(A)においては、立体造形物の断面情報に基づいて、立体造形物の材料となる造形材料が塗布される。造形材料は通常常温で固体であるので、造形材料を加熱して溶融し、液体の状態で塗布することが好ましい。 In the step (A) of forming the modeling material layer 10, a modeling material to be a material of the three-dimensional modeling object is applied based on the cross-sectional information of the three-dimensional modeling object. Since the modeling material is usually solid at room temperature, it is preferable to heat the modeling material to melt it and apply it in a liquid state.

立体造形物の断面情報は、所望の立体造形物の3次元形状に応じた断面データを、使用する装置にあわせた任意の形式で作成することができる。立体造形物の断面情報の生成方法としては、例えば、造形すべき物体の三次元CAD(computer−aided design)データを用い、上記CADデータを立体造形用のデータとして、例えば、三次元STL(Stereo Lithography)データに変換し、さらに、この三次元STLデータから、任意の一方向(例えば、高さ方向)に造形材料層10の1層分の厚みに相当するピッチ(層厚)でスライスした各断面体(層)のデータを生成する方法が挙げられる。上記ピッチは、使用する造形材料や、所望の精度等に応じて、適宜決定することができる。また、上記各断面体(層)のデータは、必要に応じて、各部分の色の情報(彩色データ)を有していてもよい。さらに、三次元形状入力装置で計測された三次元着色形状のデータ及びテクスチャを利用することも可能である。 The cross-sectional information of the three-dimensional model can be created by creating cross-sectional data corresponding to the three-dimensional shape of the desired three-dimensional object in an arbitrary format according to the device to be used. As a method of generating cross-sectional information of a three-dimensional model, for example, three-dimensional CAD (computer-aided design) data of an object to be modeled is used, and the above CAD data is used as data for three-dimensional modeling, for example, three-dimensional STL (Stereo). Each of the three-dimensional STL data is converted into Lithografy data and sliced in any one direction (for example, in the height direction) at a pitch (layer thickness) corresponding to the thickness of one layer of the CAD material layer 10. A method of generating cross-sectional body (layer) data can be mentioned. The pitch can be appropriately determined according to the modeling material to be used, the desired accuracy, and the like. Further, the data of each cross-sectional body (layer) may have color information (coloring data) of each part, if necessary. Furthermore, it is also possible to use the data and texture of the three-dimensional colored shape measured by the three-dimensional shape input device.

なお、サポート材組成物を用いる本発明においては、「立体造形物の断面情報」とは、立体造形物自体の断面情報だけでなく、立体造形物を形成する際に設けるサポート材の断面情報も含まれる。 In the present invention using the support material composition, the "cross-sectional information of the three-dimensional modeled object" includes not only the cross-sectional information of the three-dimensional modeled object itself but also the cross-sectional information of the support material provided when forming the three-dimensional modeled object. included.

造形材料層10を形成する工程(A)における造形材料の塗布方法としては、加熱溶融することで液状となった造形材料液を、インクジェットヘッド4で吐出するインクジェット法を用いる方法が、従来公知の装置に適用可能であるため好ましい。インクジェット法では、インクジェットヘッド4が、立体造形物の断面情報に基づいて、XY平面上を移動して、所定の厚さの造形材料層10を形成することができる。 As a method of applying the modeling material in the step (A) of forming the modeling material layer 10, a method using an inkjet method in which a modeling material liquid liquefied by heating and melting is discharged by an inkjet head 4 is conventionally known. It is preferable because it can be applied to the device. In the inkjet method, the inkjet head 4 can move on the XY plane based on the cross-sectional information of the three-dimensional model to form the modeling material layer 10 having a predetermined thickness.

造形材料層10を形成する工程(A)における造形材料層10の厚さは、上述したように、使用される造形材料や、所望の精度等に応じて決定される。造形材料層10の厚さは、造形精度、造形材料層10の強度及び製造効率等の観点から、0.1〜200μmであることが好ましく、1〜150μmであることがより好ましく、10〜100μmであることがさらに好ましい。また、造形材料層10を形成する工程(A)におけるインクジェットヘッド4による造形材料の吐出の解像度は、所望の立体造形物の精度や、立体造形物の断面情報の精度に応じて、適宜選択することができる。 As described above, the thickness of the modeling material layer 10 in the step (A) of forming the modeling material layer 10 is determined according to the modeling material used, the desired accuracy, and the like. The thickness of the modeling material layer 10 is preferably 0.1 to 200 μm, more preferably 1 to 150 μm, and 10 to 100 μm from the viewpoint of modeling accuracy, strength of the modeling material layer 10, manufacturing efficiency, and the like. Is more preferable. Further, the resolution of ejection of the modeling material by the inkjet head 4 in the step (A) of forming the modeling material layer 10 is appropriately selected according to the accuracy of the desired three-dimensional model and the accuracy of the cross-sectional information of the three-dimensional model. be able to.

造形材料層10を形成する造形材料としては、インクジェット法を用いる場合、インクジェット造形法に使用可能な一般的な光硬化性インクを使用することができる。このような光硬化性インクとしては、ストラタシス社製のVeroWhitePlus、VeroBlackPlus、VeroBlue、VeroGray、VeroClear等や、キーエンス社製のAR−M1、AR−M2やミマキエンジニアリング社製のLH100Clear liquid、LH100Cyan、LH100Yellow、LH100Magenta、LH100White、LH100Black、LF−140Cyan、LF−140Light Cyan、LF−140Yellow、LF−140Magenta、LF−140Light Magenta、LF−140White、LF−140Black、LF−140white等が例として挙げられる。これらの光硬化性インクは、1種を単独で用いてもよいし、又は2種以上を併用してもよい。また、カラーの立体造形物を形成するためには、造形材料に着色顔料を含有させたカラーの光硬化性インクを2種以上用いることが好ましい。 When the inkjet method is used, a general photocurable ink that can be used in the inkjet modeling method can be used as the modeling material for forming the modeling material layer 10. Examples of such photocurable inks include Stratasys'VeroWhitePlus, VeroBlackPlus, VeroBlue, VeroGray, VeroClear, etc., Keyence's AR-M1, AR-M2, and Mimaki Engineering's LH100Clear Liquid, LH100. LH100Magenta, LH100White, LH100Black, LF-140Cyan, LF-140LightCyan, LF-140Yello, LF-140Magenta, LF-140Light Magenta, LF-140White, LF-140White, LF-140Black, etc. These photocurable inks may be used alone or in combination of two or more. Further, in order to form a color three-dimensional model, it is preferable to use two or more kinds of color photocurable inks containing a coloring pigment in the modeling material.

本発明の立体造形物の製造方法は、造形材料層10を光硬化させる硬化工程を含むことが好ましい。硬化工程において用いることができる光は、紫外線、可視光又は赤外光などが挙げられる。光のピーク波長は、光硬化性インクに含有される光重合開始剤や増感剤の吸収特性にもよるが、例えば、200〜600nmであることが好ましく、300〜450nmであることがより好ましく、320〜420nmであることが更に好ましく、ピーク波長340〜400nmの範囲の紫外線であることが特に好ましい。 The method for producing a three-dimensional model of the present invention preferably includes a curing step of photocuring the modeling material layer 10. Examples of the light that can be used in the curing step include ultraviolet light, visible light, and infrared light. The peak wavelength of light depends on the absorption characteristics of the photopolymerization initiator and the sensitizer contained in the photocurable ink, but is preferably 200 to 600 nm, more preferably 300 to 450 nm, for example. , 320 to 420 nm, and particularly preferably ultraviolet light having a peak wavelength in the range of 340 to 400 nm.

サポート材層30を形成する工程(B)においては、炭酸エチレンを含むサポート材組成物を基材2上に塗布してサポート材層30を形成する。サポート材組成物は、造形材料の塗布された位置の周囲に必要に応じて塗布されることにより、造形材料層10を支持するサポート材として機能する。 In the step (B) of forming the support material layer 30, the support material composition containing ethylene carbonate is applied onto the base material 2 to form the support material layer 30. The support material composition functions as a support material for supporting the modeling material layer 10 by being applied around the position where the modeling material is applied, if necessary.

サポート材層30は任意の形状で形成することができる。例えば、立体造形物を形成する際において必要最低限のサポート材が形成されるように、サポート材層30を形成してもよいし、また、立体造形物の周囲や内部に十分なサポート材が形成されるようにサポート材層30を形成してもよい。 The support material layer 30 can be formed in any shape. For example, the support material layer 30 may be formed so that the minimum necessary support material is formed when forming the three-dimensional model, or sufficient support material is provided around or inside the three-dimensional model. The support material layer 30 may be formed so as to be formed.

サポート材層30を形成する工程(B)におけるサポート材組成物の塗布方法としては、加熱溶融することで液状となったサポート材組成物を、インクジェットヘッド4で吐出するインクジェット法を用いる方法が、従来公知の装置に適用可能であるため好ましい。この際の加熱温度は炭酸エチレンの融点、すなわち38℃以上であることが好ましい。この際、造形材料とサポート材組成物を別々に塗布するように複数のインクジェットヘッド4を用いてもよく、共通のインクジェットヘッド4によって、上記造形材料とサポート材組成物を塗布してもよい。 As a method of applying the support material composition in the step (B) of forming the support material layer 30, a method using an inkjet method in which the support material composition liquefied by heating and melting is ejected by the inkjet head 4 is used. It is preferable because it can be applied to a conventionally known device. The heating temperature at this time is preferably the melting point of ethylene carbonate, that is, 38 ° C. or higher. At this time, a plurality of inkjet heads 4 may be used so as to apply the modeling material and the support material composition separately, or the modeling material and the support material composition may be applied by the common inkjet head 4.

サポート材層30を形成する工程(B)におけるサポート材層30の厚さは、上述したように、使用される造形材料や、所望の精度等に応じて決定される。サポート材層30の厚さは、サポート材の強度及び製造効率等の観点から、0.1〜200μmであることが好ましく、1〜150μmであることがより好ましく、10〜100μmであることがさらに好ましい。また、サポート材層30を形成する工程(B)におけるインクジェットヘットによるサポート材組成物の吐出の解像度は、所望の立体造形物の精度や、立体造形物の断面情報の精度に応じて、適宜選択することができる。 As described above, the thickness of the support material layer 30 in the step (B) of forming the support material layer 30 is determined according to the modeling material used, the desired accuracy, and the like. The thickness of the support material layer 30 is preferably 0.1 to 200 μm, more preferably 1 to 150 μm, and further preferably 10 to 100 μm from the viewpoint of the strength of the support material, manufacturing efficiency, and the like. preferable. Further, the resolution of ejection of the support material composition by the inkjet head in the step (B) of forming the support material layer 30 is appropriately selected according to the accuracy of the desired three-dimensional model and the accuracy of the cross-sectional information of the three-dimensional model. can do.

サポート材組成物は、炭酸エチレンを含み、好ましくは炭酸エチレンを主成分として含む。炭酸エチレンは、融点が38℃と比較的低く、固体状態においても十分な強度を有する。また、衝撃に対しても耐性がある。そのため、十分なサポートが可能である。また、水溶性かつ低粘度(40℃で1.9mPa・s)であり、水によって極めて簡易に除去される。そのため、水に長時間接触させる必要がなく、細部にわたって精密な除去が可能である。なお、ここでの主成分とは、組成物全体の50質量%以上を意味する。炭酸エチレンの含有割合は、サポート材組成物の全量に対して80質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましく、95質量%以上が特に好ましい。 The support material composition contains ethylene carbonate, preferably ethylene carbonate as a main component. Ethylene carbonate has a relatively low melting point of 38 ° C. and has sufficient strength even in a solid state. It is also resistant to impact. Therefore, sufficient support is possible. In addition, it is water-soluble and has a low viscosity (1.9 mPa · s at 40 ° C.), and is extremely easily removed by water. Therefore, it is not necessary to contact with water for a long time, and precise removal is possible in every detail. The main component here means 50% by mass or more of the entire composition. The content ratio of ethylene carbonate is more preferably 80% by mass or more, further preferably 90% by mass or more, and particularly preferably 95% by mass or more, based on the total amount of the support material composition.

また、炭酸エチレンと公知の水溶性サポート材を混合して、サポート材組成物として用いてもよい。これにより、サポート材の水洗性能を向上させることができる。炭酸エチレンと公知の水溶性サポート材を混合する場合、炭酸エチレンの含有量は、サポート材組成物の全量に対して2〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。 Further, ethylene carbonate and a known water-soluble support material may be mixed and used as a support material composition. Thereby, the washing performance of the support material can be improved. When ethylene carbonate and a known water-soluble support material are mixed, the content of ethylene carbonate is preferably 2 to 30% by mass, more preferably 5 to 20% by mass, based on the total amount of the support material composition.

サポート材組成物は、炭酸エチレン以外にも、必要に応じて、その他の成分を含有してもよい。その他の成分として例えば増粘剤、防菌剤等が挙げられる。増粘剤としてはカルボキシビニールポリマー、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、メチルセルロース等の親水性合成ポリマー樹脂等、防菌剤としては、フェノキシエタノール、サリチル酸、パラベン、1、2ヘキサンジオール等が使用可能である。 The support material composition may contain other components in addition to ethylene carbonate, if necessary. Examples of other components include thickeners and antibacterial agents. As the thickener, hydrophilic synthetic polymer resins such as carboxyvinyl polymer, carboxymethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, and methyl cellulose can be used, and as the antibacterial agent, phenoxyethanol, salicylic acid, paraben, 1,2hexanediol and the like can be used.

本発明の立体造形物の製造方法における造形材料層10を形成する工程(A)と、サポート材層30を形成する工程(B)は同時に行ってもよく、順に行ってもよい。順に行う場合には、いずれを先に行ってもよい。また、本発明の立体造形物の製造方法における造形材料層10を形成する工程(A)と、サポート材層30を形成する工程(B)の回数は各々1回のみでもよく、複数回行ってもよい。これらの工程の回数は、立体造形物の形状や造形材料の種類等によって適宜設定することができる。造形材料層10を形成する工程(A)と、サポート材層30を形成する工程(B)を複数回行う場合、これらは交互に行うか、造形材料層10を形成する工程(A)と、サポート材層30を形成する工程(B)を同時に行う工程を複数回行うことが好ましい。 The step (A) for forming the modeling material layer 10 and the step (B) for forming the support material layer 30 in the method for producing a three-dimensional model of the present invention may be performed at the same time or in order. If they are performed in order, either of them may be performed first. Further, the number of steps (A) for forming the modeling material layer 10 and the step (B) for forming the support material layer 30 in the method for manufacturing a three-dimensional model of the present invention may be only once, or may be performed a plurality of times. May be good. The number of these steps can be appropriately set depending on the shape of the three-dimensional model, the type of modeling material, and the like. When the step (A) for forming the modeling material layer 10 and the step (B) for forming the support material layer 30 are performed a plurality of times, these are alternately performed or the step (A) for forming the modeling material layer 10 is performed. It is preferable to perform the step (B) for forming the support material layer 30 at the same time a plurality of times.

本発明の立体造形物の製造方法において、基材2は、最初に行われる造形材料層10を形成する工程(A)においては、例えば、使用する立体造形装置の基盤や造形テーブルあるいは、別途準備した任意の基板、支持体又は物品である。またサポート材層30を1層又は複数層で形成して基材2としてもよい。2回目以降の造形材料層10を形成する工程(A)においては、基材2は、既に形成された造形材料層10、サポート材層30、又は造形材料層10とサポート材層30とからなる立体造形物前駆体である。 In the method for producing a three-dimensional model of the present invention, in the first step (A) of forming the modeling material layer 10, the base material 2 is prepared, for example, as a base of a three-dimensional modeling device to be used, a modeling table, or separately. Any substrate, support or article made of. Further, the support material layer 30 may be formed of one layer or a plurality of layers to serve as the base material 2. In the second and subsequent steps (A) of forming the modeling material layer 10, the base material 2 is composed of the already formed modeling material layer 10, the support material layer 30, or the modeling material layer 10 and the support material layer 30. It is a three-dimensional model precursor.

上記したようにサポート材層30を形成するサポート材組成物中の炭酸エチレンの融点は38℃であるため、基材2は、38℃未満の温度に保持される。基材2を38℃未満に保持する方法としては、基材2を冷却する方法、例えば、基材2の下面に冷却手段を設置する方法、装置自体を低温の箱の中に設置する方法などを使用することができる。 Since the melting point of ethylene carbonate in the support material composition forming the support material layer 30 as described above is 38 ° C., the base material 2 is maintained at a temperature of less than 38 ° C. Examples of the method of keeping the base material 2 below 38 ° C. include a method of cooling the base material 2, a method of installing a cooling means on the lower surface of the base material 2, a method of installing the apparatus itself in a low temperature box, and the like. Can be used.

本発明の製造方法は、さらに、造形材料層10とサポート材層30が積層されて形成された立体造形物前駆体を水と接触させて、サポート材層30を除去する工程を有することが好ましい。上記したように、炭酸エチレンは、水溶性であるため、立体造形物前駆体を水と接触させることでサポート材層30を容易に除去することができる。 It is preferable that the manufacturing method of the present invention further includes a step of removing the support material layer 30 by bringing the three-dimensional modeled product precursor formed by laminating the modeling material layer 10 and the support material layer 30 into contact with water. .. As described above, since ethylene carbonate is water-soluble, the support material layer 30 can be easily removed by bringing the three-dimensional model precursor into contact with water.

立体造形物前駆体を水と接触させる方法としては、例えば、立体造形物前駆体を水に浸漬する方法、立体造形物前駆体に水をかけ流す方法等が使用可能である。立体造形物前駆体に水をかけ流す方法では例えば、立体造形物前駆体にシャワー状に水をかけ流す方法であってもよい。炭酸エチレンは、低粘度であるため、水によって極めて簡易に除去され、細部にわたって精密な除去が可能である。 As a method of bringing the three-dimensional model precursor into contact with water, for example, a method of immersing the three-dimensional model precursor in water, a method of pouring water over the three-dimensional model precursor, and the like can be used. As a method of pouring water on the three-dimensional model precursor, for example, a method of showering water on the three-dimensional model precursor may be used. Due to its low viscosity, ethylene carbonate can be removed very easily with water, allowing precise removal in every detail.

立体造形物前駆体を水と接触させる方法において、水の温度は、40℃以上であることが好ましい。炭酸エチレンは、融点が38℃と比較的低いため、38℃以上の水と接触させることでサポート材層30は液状となる。立体構造物前駆体からサポート材層を精密に除去するために、水の温度は、水及びサポート材の比熱などを考慮して40℃以上であることが好ましい。これにより、サポート材層30を極めて迅速に除去することができる。 In the method of bringing the three-dimensional model precursor into contact with water, the temperature of water is preferably 40 ° C. or higher. Since ethylene carbonate has a relatively low melting point of 38 ° C., the support material layer 30 becomes liquid when brought into contact with water at 38 ° C. or higher. In order to precisely remove the support material layer from the three-dimensional structure precursor, the temperature of water is preferably 40 ° C. or higher in consideration of the specific heat of water and the support material. As a result, the support material layer 30 can be removed extremely quickly.

また、炭酸エチレンは、融点が38℃であるため、サポート材層30の除去に際しては、立体造形物前駆体を38℃以上に加熱してもよい。これにより、サポート材層30を容易に除去することができ、また、液体の炭酸エチレンは低粘度であるため、細部にわたって精密な除去が可能である。 Further, since ethylene carbonate has a melting point of 38 ° C., the three-dimensional model precursor may be heated to 38 ° C. or higher when removing the support material layer 30. As a result, the support material layer 30 can be easily removed, and since the liquid ethylene carbonate has a low viscosity, precise removal is possible in every detail.

以上、本発明の立体造形物の製造方法によれば、サポート材組成物が炭酸エチレンを主成分として含むため、立体構造物前駆体からのサポート材の除去が極めて容易であり、また、簡易な方法で細部にわたって精密な除去が可能である。 As described above, according to the method for producing a three-dimensional model of the present invention, since the support material composition contains ethylene carbonate as a main component, it is extremely easy to remove the support material from the precursor of the three-dimensional structure, and it is simple. Precise removal is possible in every detail by the method.

Claims (9)

造形材料を基材上に塗布し、立体造形物の断面情報に基づいて造形材料層を形成する工程と、
サポート材組成物を前記基材上に塗布し、前記造形材料層をサポートするサポート材層を形成する工程とを行う立体造形物の製造方法であって、
前記サポート材組成物は、下記式(1)で示される炭酸エチレンを含むことを特徴とする立体造形物の製造方法。
Figure 0006944849
The process of applying the modeling material on the base material and forming the modeling material layer based on the cross-sectional information of the three-dimensional model,
A method for producing a three-dimensional model, which comprises applying a support material composition onto the base material and forming a support material layer that supports the model material layer.
The support material composition is a method for producing a three-dimensional model, which comprises ethylene carbonate represented by the following formula (1).
Figure 0006944849
前記造形材料層と前記サポート材層からなる立体造形物前駆体を水と接触させて、
前記サポート材層を除去する工程をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の立体造形物の製造方法。
The three-dimensional model precursor consisting of the model material layer and the support material layer is brought into contact with water.
The method for manufacturing a three-dimensional model according to claim 1, further comprising a step of removing the support material layer.
前記サポート材層を除去する工程における水の温度は40℃以上であることを特徴とする請求項2記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional model according to claim 2, wherein the temperature of water in the step of removing the support material layer is 40 ° C. or higher. 前記造形材料層と前記サポート材層からなる立体造形物前駆体を加熱して、
前記サポート材層を除去する工程をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の立体造形物の製造方法。
By heating the three-dimensional model precursor composed of the model material layer and the support material layer,
The method for manufacturing a three-dimensional model according to claim 1, further comprising a step of removing the support material layer.
前記サポート材層を除去する工程における加熱温度は38℃以上であることを特徴とする請求項4記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional model according to claim 4, wherein the heating temperature in the step of removing the support material layer is 38 ° C. or higher. 前記炭酸エチレンの融点は、38℃であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional model according to any one of claims 1 to 5, wherein the melting point of ethylene carbonate is 38 ° C. 前記基材の温度は、38℃未満に保持されることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional model according to any one of claims 1 to 6, wherein the temperature of the base material is maintained below 38 ° C. 下記式(1)で示される炭酸エチレンを含む立体造形用サポート材組成物。
Figure 0006944849
A support material composition for three-dimensional modeling containing ethylene carbonate represented by the following formula (1).
Figure 0006944849
前記炭酸エチレンの融点は、38℃であることを特徴とする請求項8記載の立体造形用サポート材組成物。 The support material composition for three-dimensional modeling according to claim 8, wherein the melting point of ethylene carbonate is 38 ° C.
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