JPH03227222A - ３次元模型作製装置 - Google Patents
３次元模型作製装置Info
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- JPH03227222A JPH03227222A JP2023450A JP2345090A JPH03227222A JP H03227222 A JPH03227222 A JP H03227222A JP 2023450 A JP2023450 A JP 2023450A JP 2345090 A JP2345090 A JP 2345090A JP H03227222 A JPH03227222 A JP H03227222A
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- 238000011960 computer-aided design Methods 0.000 claims description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims 1
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- 238000012356 Product development Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
- G05B2219/49013—Deposit layers, cured by scanning laser, stereo lithography SLA, prototyping
Landscapes
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、製品の３次元模型を作製する８次元模型作製
装置に関する。
装置に関する。
一般に、工業製品等の製品開発においては、必らずプロ
トタイプモデＡ／（実物模型）が製作される。
トタイプモデＡ／（実物模型）が製作される。
しかし、このプロトタイプモデルの作製は、従来、はと
んどが手作りであるため、莫大な経費と時間がかがシ、
製品開発における大きな問題となっていた。
んどが手作りであるため、莫大な経費と時間がかがシ、
製品開発における大きな問題となっていた。
こうした問題を解決するために、近年、コンピュータ援
用設計（以下ＣＡＤという）システムによシ設計された
製品の形状データから実物そっくりの３次元模型を作製
するステレオリソグラフィ装置が開発され、例えば「日
経コンピュータグラフィックスＪ （１９８８年８月号
、 ＰＩＱ７〜１０９」や［ＮかＷＥ服Ｊ （ＮＯＶＦ
ＭｆｓＢＲ２３、１９８７、Ｐ５ ）等に示されている
。
用設計（以下ＣＡＤという）システムによシ設計された
製品の形状データから実物そっくりの３次元模型を作製
するステレオリソグラフィ装置が開発され、例えば「日
経コンピュータグラフィックスＪ （１９８８年８月号
、 ＰＩＱ７〜１０９」や［ＮかＷＥ服Ｊ （ＮＯＶＦ
ＭｆｓＢＲ２３、１９８７、Ｐ５ ）等に示されている
。
第２図は、このステレオリングラフィ装置による従来の
３次元模型装置を模式的に示したものである。
３次元模型装置を模式的に示したものである。
同図において、（１）は３次元０ＡＩ）システムであり
、周知のように、コンピュータに入力、記憶された設計
情報をグラフィックデイスプレィ装！＋２１で取り出し
、画面を見ながら製品を設計するものであり、製品の形
状データの作成や微少間隔の水平断面における断面形状
データの作成等が行われる。
、周知のように、コンピュータに入力、記憶された設計
情報をグラフィックデイスプレィ装！＋２１で取り出し
、画面を見ながら製品を設計するものであり、製品の形
状データの作成や微少間隔の水平断面における断面形状
データの作成等が行われる。
（３）は光硬化性液体樹脂（４）を収容したタンク、ｒ
５）はタンク（３）内に昇降自在に設けられたエレベー
タであり、エレベータ駆動装置（６）によって昇降操作
される。
５）はタンク（３）内に昇降自在に設けられたエレベー
タであり、エレベータ駆動装置（６）によって昇降操作
される。
（７）はレーザ光スキャニング装置であり、レーザ光励
起装置＋８１で励起されたレーザ光（９）をスキャニン
グデータに従ってスキャンし、タンク（３）に導く。
起装置＋８１で励起されたレーザ光（９）をスキャニン
グデータに従ってスキャンし、タンク（３）に導く。
このタンク（３）に導かれたレーザ光ａＯは集光レンズ
ｏｎによって液体樹脂〔４１の液面αり上に絶えず集光
される。
ｏｎによって液体樹脂〔４１の液面αり上に絶えず集光
される。
■はＣＡＤデータ処理装置であり、通信ケーブル０４１
を通してＣＡＤシヌテム（１）よシ送られてきた製品の
断面形状データからスキャニングデータ及びエレベータ
駆動データを作成し、それぞれ通信ケプ）ｖ０９及びＱ
ｆ９を介してスキャニング装置ｒ７１及び駆動装置（６
）に入力する。
を通してＣＡＤシヌテム（１）よシ送られてきた製品の
断面形状データからスキャニングデータ及びエレベータ
駆動データを作成し、それぞれ通信ケプ）ｖ０９及びＱ
ｆ９を介してスキャニング装置ｒ７１及び駆動装置（６
）に入力する。
以上の構成において、製品の３次元模型を作製する際、
まず、ＣＡＤシステム（１）で製品の形状データが作成
され、この形状データから微少間隔毎の水平断面の断面
形状データが作成され、処理装置α３に渡される。
まず、ＣＡＤシステム（１）で製品の形状データが作成
され、この形状データから微少間隔毎の水平断面の断面
形状データが作成され、処理装置α３に渡される。
処理装置ａ３では、与えられた断面形状データを基に断
面形状に合わせたスキャニングデータが作成され、スキ
ャニング装置（７）は、このスキャニングデータに従っ
て、すなわち製品の断面形状に合わせてレーザ光（１０
をスキャンする。
面形状に合わせたスキャニングデータが作成され、スキ
ャニング装置（７）は、このスキャニングデータに従っ
て、すなわち製品の断面形状に合わせてレーザ光（１０
をスキャンする。
したがって、液体樹脂（４）の液面０２上に集光された
レーザ光１Ｇが製品断面形状に合わせてスキャンされた
結果、液体樹脂（４）は製品断面形状通りに硬化し、こ
れが液面α２のわずか下方に位置したエレベータ１５＋
上で支持される０ １つの断面形状について樹脂硬化が完了すると、エレベ
ータ１５）が駆動装置（６）によって微少量下降し、こ
れによって未硬化の液体樹脂（４）が先のプロセスで硬
化した硬化樹脂の上に流れ込み、新たな液面αのが形成
される。
レーザ光１Ｇが製品断面形状に合わせてスキャンされた
結果、液体樹脂（４）は製品断面形状通りに硬化し、こ
れが液面α２のわずか下方に位置したエレベータ１５＋
上で支持される０ １つの断面形状について樹脂硬化が完了すると、エレベ
ータ１５）が駆動装置（６）によって微少量下降し、こ
れによって未硬化の液体樹脂（４）が先のプロセスで硬
化した硬化樹脂の上に流れ込み、新たな液面αのが形成
される。
その後、処理装置１１よυ次の断面形状データに関する
スキャニングデータが出力され、硬化樹脂上の液面叫で
液体樹脂（４）がレーザ光ａａにより次の断面形状通シ
に硬化し、前記硬化樹脂上に積層される。
スキャニングデータが出力され、硬化樹脂上の液面叫で
液体樹脂（４）がレーザ光ａａにより次の断面形状通シ
に硬化し、前記硬化樹脂上に積層される。
このようにして、微少間隔毎の断面形状に合わせだレー
ザ光Ｃ１Ｏのスキャンによる樹脂硬化と、エレベータ（
５）の下降とを繰り返していくことによシ、各断面形状
通りに硬化した硬化樹脂の積層体として製品の３次元模
型α力が作製される。
ザ光Ｃ１Ｏのスキャンによる樹脂硬化と、エレベータ（
５）の下降とを繰り返していくことによシ、各断面形状
通りに硬化した硬化樹脂の積層体として製品の３次元模
型α力が作製される。
以上のようなプロセスは、いずれもコンピュータ制御が
可能なことから、 ＣＡＤデータによる３次元模型の作
製を自動で行える。
可能なことから、 ＣＡＤデータによる３次元模型の作
製を自動で行える。
前述した従来の作製装置にあっては、製品の断面形状デ
ータから作成したスキャニングデータによりレーザ光α
Ｇをスキャンさせて液体樹脂（４）を硬化させる構成で
あるため、次に述べるような欠点がある。
ータから作成したスキャニングデータによりレーザ光α
Ｇをスキャンさせて液体樹脂（４）を硬化させる構成で
あるため、次に述べるような欠点がある。
（Ａ） 液体樹脂（４）の硬化が行われているのはレ
ーザ光αＧのスポット部のみであるため、肉厚部のよう
な広い面積を硬化させる必要のある場合には、非常に時
間がかかる欠点がある。
ーザ光αＧのスポット部のみであるため、肉厚部のよう
な広い面積を硬化させる必要のある場合には、非常に時
間がかかる欠点がある。
向 レーザ光口Ｏをスキャンさせて１断面毎に硬化させ
るため、本質的に滑らかな形状を得ることができず、３
次元模型α力の品質の低下を招く欠点がある。
るため、本質的に滑らかな形状を得ることができず、３
次元模型α力の品質の低下を招く欠点がある。
（ｑ レーザ光αＧを断面形状データに基づいてスキャ
ンさせるためにＣＡＤデータ処理装置Ｇ３及びレーザ光
スキャニング装置ｒ７）が特に必要になシ、作製装置の
構成が複雑かつ高価になる欠点がある。
ンさせるためにＣＡＤデータ処理装置Ｇ３及びレーザ光
スキャニング装置ｒ７）が特に必要になシ、作製装置の
構成が複雑かつ高価になる欠点がある。
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留意
してなされたものであり、その目的とするところは、簡
単かつ安価な構成で高品質な３次元模型を高速に作製で
きる３次元模型作製装置を提供することにある。
してなされたものであり、その目的とするところは、簡
単かつ安価な構成で高品質な３次元模型を高速に作製で
きる３次元模型作製装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明の３次元模型作製装
置においては、光硬化性液体樹脂を硬化させ得る光を発
光する光源と前記液体樹脂の液面との間に、コンピュー
タ援用設計システムで設計された製品の断面形状データ
による断面形状の映像信号により前記断面形状の光透過
パターンを形成する光透過制御素子を配設し、前記液体
樹脂を前記光透過パターンで硬化させることを特徴とし
ている。
置においては、光硬化性液体樹脂を硬化させ得る光を発
光する光源と前記液体樹脂の液面との間に、コンピュー
タ援用設計システムで設計された製品の断面形状データ
による断面形状の映像信号により前記断面形状の光透過
パターンを形成する光透過制御素子を配設し、前記液体
樹脂を前記光透過パターンで硬化させることを特徴とし
ている。
前述した構成の３次元模型作製装置にあっては、製品の
断面形状をグラフインクデイスプレィ装置等に表示する
ための映像信号を用い、光透過制御素子でこの断面形状
の光透過パターンを形成するため、光源からの光が光透
過制御素子で透過制御されて前記光透過パターンの光の
みが液体樹脂の液面上に導かれることになり、液体樹脂
がこの光透過パターン通りに硬化し、１断面形状の硬化
が一度に行われる。
断面形状をグラフインクデイスプレィ装置等に表示する
ための映像信号を用い、光透過制御素子でこの断面形状
の光透過パターンを形成するため、光源からの光が光透
過制御素子で透過制御されて前記光透過パターンの光の
みが液体樹脂の液面上に導かれることになり、液体樹脂
がこの光透過パターン通りに硬化し、１断面形状の硬化
が一度に行われる。
実施例につき、第１図を用いて説明する。
同図において、前記と同一記号は同一もしくは相当する
ものを示すものとし、（至）は光硬化性液体樹脂（４）
を硬化させ得る光１例えば紫外光α９を発光する光源と
しての紫外線ランプであり、タンク（３）に収容された
紫外線硬化性液体樹脂（４）の液面（２）上に平行に配
置されている。
ものを示すものとし、（至）は光硬化性液体樹脂（４）
を硬化させ得る光１例えば紫外光α９を発光する光源と
しての紫外線ランプであり、タンク（３）に収容された
紫外線硬化性液体樹脂（４）の液面（２）上に平行に配
置されている。
翰は光透過制御素子となる液晶デイスプレィ装置（以下
ＬＣＤという）であシ、紫外線ランプα印と液面α２と
の間に配設され、紫外線ランプα砂からの紫外光ａ９を
透過制御する。
ＬＣＤという）であシ、紫外線ランプα印と液面α２と
の間に配設され、紫外線ランプα砂からの紫外光ａ９を
透過制御する。
ここで、３次元ＣＡＤシステム（１）においては、製品
の形状データを作成し、引き続いて、この形状データか
ら微少間隔（例えば５０μｍ）の水平断面における断面
形状データを作成し、得られた断面形状データによる断
面形状の映像信号をグラフィックデイスプレィ装置（２
］で再生表示するようになっているが、この映像信号が
通信ケープ／Ｉ／１２υを通してＬＣＤ翰に入力される
。
の形状データを作成し、引き続いて、この形状データか
ら微少間隔（例えば５０μｍ）の水平断面における断面
形状データを作成し、得られた断面形状データによる断
面形状の映像信号をグラフィックデイスプレィ装置（２
］で再生表示するようになっているが、この映像信号が
通信ケープ／Ｉ／１２υを通してＬＣＤ翰に入力される
。
前記映像信号はモノクローム信号とされ、断面形状の断
面位置を全白、それ以外を全黒で表示させるようになっ
ており、したがって、ＬＣＤ（イ）において前記断面形
状の光透過パターンが形成され、紫外線ランプ（ト）か
らの紫外光α燵がこの光透過パターンの形状で透過して
液面（ハ）上に導かれる。
面位置を全白、それ以外を全黒で表示させるようになっ
ており、したがって、ＬＣＤ（イ）において前記断面形
状の光透過パターンが形成され、紫外線ランプ（ト）か
らの紫外光α燵がこの光透過パターンの形状で透過して
液面（ハ）上に導かれる。
ｂはエレベータ・ランプ制御装置であ、９、ＣＡＤシス
テム（１）より通信ケープ／Ｌ／（至）を通して送られ
た断面形状データの深さ方向のデータからエレベータ（
５）の昇降制御信号を作成し、通信ケープｌｖ（ハ）を
通してエレベータ駆動装置（６）にへカすると共に、通
信ケープ／Ｌ／（ハ）を介して紫外線ランプ（至）に点
滅制御信号を入力する。
テム（１）より通信ケープ／Ｌ／（至）を通して送られ
た断面形状データの深さ方向のデータからエレベータ（
５）の昇降制御信号を作成し、通信ケープｌｖ（ハ）を
通してエレベータ駆動装置（６）にへカすると共に、通
信ケープ／Ｌ／（ハ）を介して紫外線ランプ（至）に点
滅制御信号を入力する。
以上の構成によれば、製品の３次元模型ａのを作製する
際、ＣＡＤシステム（１）で作成された断面形状データ
の映像信号がＬＣＤ ｆｉに入力されて断面形状の光透
過パターンが形成され、紫外線ランプα杓からの紫外光
ＱＩＪがこの光透過パターンに従って透過し、液体樹脂
（４）の液面α２上に照射される。
際、ＣＡＤシステム（１）で作成された断面形状データ
の映像信号がＬＣＤ ｆｉに入力されて断面形状の光透
過パターンが形成され、紫外線ランプα杓からの紫外光
ＱＩＪがこの光透過パターンに従って透過し、液体樹脂
（４）の液面α２上に照射される。
このため、液体樹脂（４）は照射された光透過パターン
の光によシこの光透過パターン通シに硬化し、ｌ断面形
状の硬化が一度に行われることになり、断面形状が複雑
になったり、硬化させるべき面積が大きくなっても、硬
化時間はあまり変わらず、高速な樹脂硬化が実現する。
の光によシこの光透過パターン通シに硬化し、ｌ断面形
状の硬化が一度に行われることになり、断面形状が複雑
になったり、硬化させるべき面積が大きくなっても、硬
化時間はあまり変わらず、高速な樹脂硬化が実現する。
このようにして１断面形状について硬化が完了すると、
従来の場合と同様に、エレベータ（５）が微少量下降さ
れ、以下、前述のプロセスが繰り返され、各断面形状毎
に順次硬化された樹脂の積層体として３次元模型α力が
完成される。
従来の場合と同様に、エレベータ（５）が微少量下降さ
れ、以下、前述のプロセスが繰り返され、各断面形状毎
に順次硬化された樹脂の積層体として３次元模型α力が
完成される。
ここで、適当な硬化スピードが得られれば、製品の断面
位置を連続的に変えていき、これに合わせてエレベータ
１５）を連続的に下降させてやれば、本質的に滑らかな
形状を持つ３次元模型Ｑ７）が作製されることとなり、
高品質な３次元模型α力が得られる。
位置を連続的に変えていき、これに合わせてエレベータ
１５）を連続的に下降させてやれば、本質的に滑らかな
形状を持つ３次元模型Ｑ７）が作製されることとなり、
高品質な３次元模型α力が得られる。
また、液体樹脂ｒ４１を断面形状通シに硬化させるため
に用いた信号は、ＣＡＤシステム（１）で使用されてい
る映像信号であることから、従来技術のようすＣＡＤデ
ータ処理装置やレーザ光スキャニング装置が全く不要と
なる。
に用いた信号は、ＣＡＤシステム（１）で使用されてい
る映像信号であることから、従来技術のようすＣＡＤデ
ータ処理装置やレーザ光スキャニング装置が全く不要と
なる。
尚、前記実施例において、ＬＣＤ（イ）と液体樹脂（４
）の液面α邊との間にズームレンズを設ければ、３次元
模型曲の大きさを簡単に変えることもできる。
）の液面α邊との間にズームレンズを設ければ、３次元
模型曲の大きさを簡単に変えることもできる。
本発明は、以上説明したように構成されているため、次
に記載する効果を奏する。
に記載する効果を奏する。
光源からの光を製品の断面形状の光透過パターンで透過
させて液体樹脂の液面上に導き、この光透過パターン通
りに樹脂を硬化させるようにしたため、■断面形状の樹
脂硬化を一度に行うことができ、断面形状の複雑さや肉
厚部の大小等にかかわらず高速に３次元模型−を作製す
ることができる。
させて液体樹脂の液面上に導き、この光透過パターン通
りに樹脂を硬化させるようにしたため、■断面形状の樹
脂硬化を一度に行うことができ、断面形状の複雑さや肉
厚部の大小等にかかわらず高速に３次元模型−を作製す
ることができる。
しかも、断面形状の光透過パターンはコンピュータ援用
設計システムにおける断面形状の映像信号を用いて形成
されるため、断面形状データから特殊なデータ処理等を
行う必要がなく、構成が簡単になり、かつ安価になる。
設計システムにおける断面形状の映像信号を用いて形成
されるため、断面形状データから特殊なデータ処理等を
行う必要がなく、構成が簡単になり、かつ安価になる。
さらに、製品の１断面形状について一度に樹脂硬化が行
えることから、製品の断面位置を連続的に変えていくこ
とによシ３次元模型を本質的に滑らかな形状に仕上げる
ことができ、高品質な３次元模型を得ることができる。
えることから、製品の断面位置を連続的に変えていくこ
とによシ３次元模型を本質的に滑らかな形状に仕上げる
ことができ、高品質な３次元模型を得ることができる。
図面はそれぞれ３次元模型作製装置の構成図を示し、第
１図は本発明の１実施例、第２図は従来例である。 （１）・・・３次元ＣＡＤシステム、（４）・・・光硬
化性液体樹脂、（ハ）・・・液面、α乃・・・３次元模
型、（至）・・・紫外線ランプ、Ｑｌ・・・紫外光、翰
・・・液晶デイスプレィ装置（ＬＣＤ）。
１図は本発明の１実施例、第２図は従来例である。 （１）・・・３次元ＣＡＤシステム、（４）・・・光硬
化性液体樹脂、（ハ）・・・液面、α乃・・・３次元模
型、（至）・・・紫外線ランプ、Ｑｌ・・・紫外光、翰
・・・液晶デイスプレィ装置（ＬＣＤ）。
Claims (1)
- （１）コンピュータ援用設計システムで設計された製品
の断面形状データから該断面形状に合わせて光硬化性液
体樹脂を硬化させ、異なる断面における前記断面形状デ
ータにより順次硬化された前記樹脂を積層して前記製品
の３次元模型を作製する３次元模型作製装置において、 前記液体樹脂を硬化させ得る光を発光する光源と、該光
源と前記液体樹脂の液面との間に配設され、前記断面形
状データによる断面形状の映像信号により前記断面形状
の光透過パターンを形成する光透過制御素子とを備え、
前記液体樹脂を前記光透過パターンで硬化させることを
特徴とする３次元模型作製装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023450A JPH03227222A (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | ３次元模型作製装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023450A JPH03227222A (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | ３次元模型作製装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03227222A true JPH03227222A (ja) | 1991-10-08 |
Family
ID=12110840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023450A Pending JPH03227222A (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | ３次元模型作製装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03227222A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150137426A1 (en) * | 2013-11-14 | 2015-05-21 | Structo Pte Ltd | Additive manufacturing device and method |
| WO2019021453A1 (en) | 2017-07-28 | 2019-01-31 | Nikon Corporation | PHOTODURCISSABLE COMPOSITION FOR THREE-DIMENSIONAL STEREOLITHOGRAPHY AND THREE-DIMENSIONAL OBJECT |
| WO2019021451A1 (en) | 2017-07-28 | 2019-01-31 | Nikon Corporation | PHOTOCURABLE COMPOSITION AND METHOD FOR MANUFACTURING THREE-DIMENSIONAL OBJECT |
| US11897190B2 (en) | 2017-03-22 | 2024-02-13 | Alcon Inc. | 3D printing of an intraocular lens having smooth, curved surfaces |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2023450A patent/JPH03227222A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| AU2014349268B2 (en) * | 2013-11-14 | 2019-01-31 | Structo Pte. Ltd. | Additive manufacturing device and method |
| US10792859B2 (en) | 2013-11-14 | 2020-10-06 | Structo Pte Ltd | Additive manufacturing device and method |
| US11400645B2 (en) | 2013-11-14 | 2022-08-02 | Structo Pte Ltd | Additive manufacturing device and method |
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