JPH03236940A

JPH03236940A - 造形法

Info

Publication number: JPH03236940A
Application number: JP2033318A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Takeoka; 竹岡　良昭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-02-14
Filing date: 1990-02-14
Publication date: 1991-10-22

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は造形法に関するものであり、詳しくは、各種の
立体模型を任意の大きさで且つ部分的に物性を異ならし
め、しかも、他の造形物に付加的造形可能に改良された
造形法に関するものである。

〔従来技術〕

自動車、電気製品等の開発においては、デザインの検討
に際し、立体模型が製作される。

従来、上記模型の製作は、煩雑な手作業で行われてきた
が、効率的な造形法として、光により硬化する光硬化性
流動物質を容器内に収容し、光エネルギーが前記物質の
硬化に必要なエネルギーレベルをもって点状に集中する
ように光照射を行ないつつ、該光エネルギー集中箇所を
前記容器に対し水平及び垂直方向に造形対象の形状に応
じて相対移動させ所望形状の固体を得るようになした光
学的造形法が提案されている（特公昭６３−４０６５０
号）。

〔発明が解決すべき課題〕

しかしながら、上記公告公報記載の造形法は、光硬化性
流動物質を容器内に収容してこれに光を照射するという
原理のために、次の問題点を必然的に有する。

１）形成される固体の大きさは容器の大きさ以上。

にはなり得す、造形物の大きさが制限される。

２）形成される固体の物性、例えば、色彩、硬度等を部
分的に変化させることは極めて困難である。

３）他の造形物に付加的に造形することは非常に困難で
ある。

４）光硬化性物質以外の硬化性物質を用いることが出来
ない。

本発明は、上記の種々の問題点を解決した造形法の提供
を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の前記目的は、硬化性物質を供給支持体から基板
上に送り出して硬化させると共に該供給支持体と基板と
を造形対象の形状に応じて相対移動させることにより、
所望形状の固体を得ることを特徴とする造形法により達
成される。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の造形法で使用される硬化性物質は、比較的短時
間で硬化し得るものであれば、如何なる物質でもよく、
適用される硬化方法に従い、次に例示する各種の物質を
使用することができる。

（１）熱可塑性物質を予め加熱して適度な粘度の溶液又
はスラリーとなし、これを供給支持体（例えばノズル）
より送り出して冷風又は冷水等で冷却して硬化させる。

上記の熱可塑性物質としては、例えば、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ
酢酸ビニルが挙げられ、これらの熱可塑性物質は、単独
又は２種以上の混合物あるいは他の物質との混合物とし
て使用される。

（２）熱硬化性樹脂の低重合物をノズルより送り出して
電熱、赤外線または熱風等で加熱して硬化させる。

上記熱硬化性樹脂としては、例えば、フエノル樹脂、キ
シレン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂が挙げられ、必要に応
して硬化剤と共に使用される。

（３）活性線硬化性樹脂の低重合物をノズルより送り出
して光、紫外線、電子線等の活性線を照射して硬化させ
る。

上記の活性線硬化性樹脂としては、特に、ポリウレタン
メタクリレート、オリコニステルアクリレート、エポキ
シアクリレート等の光硬化性物質が好適に使用され、光
重合開始剤の存在下に任意の増感剤と共に使用される。

（４）二成分以上の混合により硬化するポリマー原料を
各別のノズルから送り出して混合するか、または、送り
出しの直前で混合して送り出し、硬化させる。

このようなポリマー原料の例としては、ポリイソシアネ
ートとポリオールによるポリウレタンの生成硬化が挙げ
られる。

（５）溶剤の除去により硬化するポリマー溶液をノズル
から送り出して赤外線または熱風で溶剤を揮散除去して
硬化させる。

このようなポリマーの例としては、ポリスチレンが挙げ
られ、溶剤としてはベンゼン等が使用される。そして、
この方法の実施に当たっては、ポリマー溶液を送り出す
ノズル口に溶剤吸引ノズルを設ける等の揮散溶剤の回収
手段が設けられる。

（６）　　溶融金属をノズルから送り出して冷却硬化さ
せる。

金属としては、鉄、アルミニウムが好適に使用され、合
金であってもよい。

（７）金属又はセラミックスの粉粒体をノズルから送り
出すと共にレーザー光の照射により溶解させて冷却硬化
させる。

以上の例示では、供給支持体としてノズルを用い、該ノ
ズルより硬化性物質を流動状態で送り出したが、本発明
方法においては、硬化性物質の送り出しは流動状態に限
らず、例えば、前記（１）の熱可塑性物質や（６）及び
（７）の金属又はセラミックス材料の場合には、適当長
さの線状ないしは棒状の成形体となし、これを基板上に
送り出して溶融したのち冷却硬化させることもできる。

この場合には、上記成形体材料は、これの保持手段と送
り出し手段を備えた適宜の供給支持体により基板上に送
り出される。

本発明の造形法は、造形材料の硬化性流動物質を容器内
に収容して使用する、前記公告公報に記載された造形法
とは異なり、硬化性物質を供給支持体から送り出す造形
法であるために、造形の最中に造形材料を変更すること
ができる。

例えば、前記（１）の方法において、熱可塑性物質を混
合物として使用する場合は、その組成を変更し、造形物
中に異なる物性を付与することができる。そして、染料
又は顔料を併用し７て彩色を容易に実施し、変更するこ
ともできる。

また、前記各方法は、適宜組合して使用することもでき
、例えば、溶融金属を使用する（６）の方法と熱硬化性
樹脂を使用する（２）の方法とを組合せ、（６）の方法
で得られた造形物の上に熱硬化性物質の低縮合物を送り
出して複合材料の造形物を得ることもできる。そして、
上記低縮合物の送り出しに当っては、金属造形物の冷却
温度を適切に選ぶことにより、金属造形物の余熱を利用
して低縮合物の加熱硬化を行うこともできる。

更にまた、前記方法は、硬化性物質の種類によっては、
造形物中に気体や液体による泡を形成し、または、種々
の形状の固体を混入させることもできる。

そして、硬化性物質を供給支持体から送り出す本発明の
造形法は、基板の代りに、既存の造形物を使用すること
もできるため、該造形物に対して付加的に造形を行うこ
ともできる。

本発明の造形法は、基板、硬化性物質を基板上に送り出
す供給支持体、基板と供給支持体とを相対的に移動させ
る位置制御機構および基板上に送り出された硬化性物質
の硬化手段から主として構成される造形装置により実施
される。

第１図は、本発明の造形法の実施に使用される造形装置
の一例を示す説明図であり、第２図は他の一例を示す説
明図である。

図中、（Ａ）は基板、（６）は供給支持体としてのノズ
ル、（７）は位置制御機構、（８）は硬化手段としての
冷却用ファン、（９）は同手段としてのレーザ光線発射
装置を表わす。

先ず、第１図に示す造形装置について説明する。

本装置は垂直基板上に造形するための装置であり、造形
材料の硬化性物質としては、３種類の熱可塑性樹脂か使
用されている。

各タンク（ｌａ）〜（１ｃ）は、図示していない加熱装
置を具備しており、これに収容された熱可塑性樹脂は予
め加熱溶融されて流動状態になされている。これらの溶
融樹脂は、流量調節ポンプ（２ａ）〜（２ｃ）により、
それぞれ、パイプ（３ａ）〜（３ｃ）を通り、混合器（
４）に供給されて混合される。

混合器（４）は、温度調節装置（５）を介してノズル（
６）に連結されており、混合器（４）で混合された溶融
樹脂は、適宜の温度に調節されてノズル（６）より基板
（Ａ）上に送り出される。

混合器（５）の上部には、硬化手段として、首振り自在
になされた冷却用ファン（８）が設けられており、ノズ
ル（６）から基板（Ａ）上に送り出された溶融樹脂は、
冷却ファンからの冷風を受けて直ちに硬化される。なお
、冷風は、冷却ファン（８）のノズルより吹き出され、
基板上に送り出される溶融樹脂の全体に十分当たるよう
になされている。

位置制御機構（７）は、ノズル（６）を垂直又は水平に
移動させるためのものであり、第１図に示す装置におい
ては、温度調節器（５）を位置制御機構（７）の垂直ア
ーム（７ａ）に設け、温度調節器（５）に付設された混
合器（４）、ノズル（６）及び冷却用ファン（８）と共
に上下に移動可能に構成しである。そして、垂直アーム
（７ａ）は、同じく位置制御機構（７）の水平板（７ｂ
）の上を左右前後に移動可能に構成しである。このよう
な位置制御機構（７）はＮＣ等の自動制御により達成さ
れ、内蔵されたマイクロコンピュータにより、造形計画
に従った制御を行わさせることができる。

次に、第２図に示す装置について説明する。本装置は、
水平基板上に造形するための装置であって、造形材料の
硬化性物質としては、３種類の光硬化性樹脂が使用され
ている。

本装置は、硬化手段を除き、第１図に示す装置と概略同
じ構成である。硬化手段としては、首振り自在になされ
たレーザ光線発射装置（９）が使用されており、ノズル
（６）から水平基板（Ａ）上に送り出された光硬化性樹
脂の溶融混合物は、レーザ光線の照射により硬化される
。そして、温度調節器（５）は、水平アーム（７ｂ）に
設けられて左右に移動可能になされ、水平アーム（７ｂ
）は、垂直アーム（７ａ）に設けられて上下に移動０可能になされており、これらアームにより、温度調節器
（５）は、これに付設された混合器（４）、ノズル（６
）及びレーザ光線発射装置（９）と共に垂直水平に移動
される。

上記説明では、第１図および第２図に示す造形装置を使
用して本発明の詳細な説明したが、本発明の造形法は、
必ずしも、これらの造形装置による必要はなく、例えば
、基板（Ａ）が比較的小さい場合には、位置制御機構を
基板（Ａ）に設け、ノズル（６）に対して基板（Ａ）を
垂直水平に移動させてもよく、また、位置制御は人手に
よってもよい。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本
発明はその要旨を逸脱しない限り以下の実施例に何等限
定されるものではない。

実施例１第１図に示した造形装置において、タンク（１ａ）のみ
を使用し、温度調節器（５）を垂直アーム（７ａ）から
取り外して手作業により、板状物を１造形した。

先ず、タンク（１ａ）に融点１３０’Ｃのポリエチレン
樹脂を収容し、該タンクを加熱してポリエチレンを１３
５℃に加熱溶融した。

温度調節器（５）の設定温度を１４００Ｃとし、流量調
節ポンプ（２ａ）を駆動させ、内径１ｍｍの円形断面を
有するノズル（６）より、溶融ポリエチレン樹脂を０．
７８５　ｍｍ３／ｓｅｃの流速で基板（Ａ）上に送り出
した。

一方、冷却ファン（８）の先頭ノズル（内径１０ｍｍ）
より、基板（Ａ）に送り出された溶融ポリエチレン樹脂
に冷風を当てて該ポリエチレン樹脂を冷却硬化させた。

温度調節器（５）及びノズル（６）を両手で支持し、ノ
ズル（６）を移動させて、基板（Ａ）上に、２Ｘ５Ｘ１
．０ｍｍの板状物を造形した。

造形は、何等の不都合もなくスムーズに行い得た。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、造形材料の硬化２他物質を容器内に収容して硬化させる従来の造形法とは
全く異なり、供給支持体（例えばノズル）から基板上に
送り出される硬化性物質を硬化させるという斬新的着想
に基く原理の採用によって、各種の立体模型を任意の大
きさで且つ部分的に物性を異ならしめ、しかも、他の造
形物に付加的造形可能という、多大の効果を有する改良
された造形法が提供され、本発明の技術的価値は顕著で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の造形法の実施に使用される造形装置
の一例を示す説明図、第２図は他の例を示す説明図であ
る。図中、（Ａ）は基板、（６）は供給支持体としてのノズ
ル、（７）は位置制御機構、（８）は冷却用ファン、（
９）はレーザ光線発射装置である。第１図第２９

Claims

【特許請求の範囲】

（１）硬化性物質を供給支持体から基板上に送り出して
硬化させると共に該供給支持体と基板とを造形対象の形
状に応じて相対移動させることにより、所望形状の固体
を得ることを特徴とする造形法。