JPH07100937A - 内部応力を低減する光硬化造形法 - Google Patents

内部応力を低減する光硬化造形法

Info

Publication number
JPH07100937A
JPH07100937A JP5247126A JP24712693A JPH07100937A JP H07100937 A JPH07100937 A JP H07100937A JP 5247126 A JP5247126 A JP 5247126A JP 24712693 A JP24712693 A JP 24712693A JP H07100937 A JPH07100937 A JP H07100937A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
section
cross
layers
light
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5247126A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiji Hayano
誠治 早野
Hatsumi Naruo
初美 成尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
C MET KK
Y A SHII KK
Original Assignee
C MET KK
Y A SHII KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by C MET KK, Y A SHII KK filed Critical C MET KK
Priority to JP5247126A priority Critical patent/JPH07100937A/ja
Publication of JPH07100937A publication Critical patent/JPH07100937A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Projection-Type Copiers In General (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 光硬化造形法で歪みの少ない三次元物体を速
く造形できるようにする。 【構成】 断面のうち輪郭部分は全層について照射し、
内部領域については隔層もしくは複数の層のうちの一層
についてのみ光照射する。 【効果】 内部領域の光照射が層によっては省略される
ため造形時間が短縮化する。また多数回照射されて内部
応力が蓄積するということが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光硬化性液を用いて所
望形状を呈する三次元物体を造形する光硬化造形法に関
する。
【0002】
【従来の技術】光硬化造形法では、造形希望形状を複数
の層にスライスする断面群のデータを利用する。最初に
まず光硬化性液の液面のうち、最下断面に相当する領域
内を光照射する。すると液表面に、最下断面に相当する
平面形状を備えるとともに所定の厚みを有する断面硬化
層が形成される。次にこの断面硬化層の表面を未硬化状
態の光硬化性液でコートする。この工程は断面硬化層を
液中に沈降させたり、あるいは断面硬化層のうえに未硬
化状態の光硬化性液を追加することで実行される。その
後再度液表面を光照射する。このとき扱う断面を隣接す
る断面、この場合下から2番目の断面に切換える。この
結果下から2番目の断面に相当する平面形状を有すると
ともに所定の厚みを有する断面硬化層が形成され、それ
と同時に先に形成されている最下断面に相当する断面硬
化層に積層一体化される。以後コート工程と光照射工程
を繰返す。光照射工程が繰返されるたびに、扱う断面を
隣接する断面に切換えてゆく。この結果、断面硬化層が
積層一体化されて全体として造形希望形状を呈する三次
元物体が造形される。この技術は特開昭56−1444
78号公報に開示されている。
【0003】この光硬化造形法によると、三次元の形状
を定義するデータはあるものの、その形状を呈する物理
的存在がない場合に、容易にその形状を具象化すること
ができるために、今日各種用途に用いられ始めている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】光硬化造形法には2つ
の課題が残されている。1つは造形時間をさらに短縮化
することであり、他の1つは造形形状が歪んだものにな
り易いという点である。光硬化造形法では先に形成され
ている断面硬化層の表面を光硬化性液でコートしてお
き、この液面を再照射して次の断面硬化層を積層させ
る。このとき新たに形成される断面硬化層を先に形成さ
れている断面硬化層に一体化させる必要があるために、
先に形成されている断面硬化層の表面になお充分な光エ
ネルギーが到達する露光量で光照射する。この結果先に
形成されている断面硬化層の上半分が再度光照射にさら
されることになる。光硬化性液は一般に硬化の際に微小
とはいえ体積変化を起す。ここで上半分が再照射され下
半分が再照射されないと、断面硬化層に内部応力が発生
して歪みが発生することになる。そして断面硬化層が積
層一体化されるにつれて内部応力と歪みも蓄積され、最
終的に造形される三次元物体の形状が歪んだものになり
易いのである。本発明は、光硬化造形法に残されている
前記2つの課題、すなわち造形時間の短縮化と歪みの抑
制を達成しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、造形希
望形状を複数の層にスライスする断面群のデータに基づ
いて、光硬化性液の液面の前記断面群のうちの一断面に
相当する領域内を光照射する工程と、前記光照射工程で
形成される断面硬化層の表面を未硬化状態の光硬化性液
でコートする工程とを、前記光照射工程で扱う断面を隣
接する断面に切換えながら繰返すことで断面硬化層が積
層一体化されて全体として造形希望形状を呈する三次元
物体を造形する従来の光硬化造形法を改良したものであ
り、前記断面群の輪郭部分は全層について光照射し、輪
郭内部領域は複数層ごとに一回光照射するように、輪郭
内部領域に対する光照射工程を所定層について省略する
ことを特徴とする。ここで所定層とは前記複数層のうち
光照射される一層以外の層である。
【0006】
【作用】この方法によると、三次元形状を直接呈する各
断面中の輪郭部分は細かな層にスライスされて造形され
ることになり、三次元物体の外表面は細かな分解能で形
状精度よく造形される。これに対し、内部領域は、複数
層ごとに一回しか光照射されない。複数層のうち光照射
される一層を除いては光照射工程が省略されるために、
当然造形時間が短縮化される。また内部領域では多重照
射が抑制されるために、内部応力や歪みの発生が抑制さ
れる。なお複数層のうちの一層についてのみ照射する
と、断面硬化層同志の接着強度が低下するが、この方法
によると輪郭部分で断面硬化層が強度に接着されてお
り、内部領域での接着強度の低下は現実的問題を引起さ
ない。
【0007】
【実施例】次に図1〜図3を参照して本発明の一実施例
について説明する。図1はこの実施例で造形を希望する
三次元形状の一例を図示しており、図2はこれを計17
層で造形した造形物の断面図を示しており、図3は図2
の造形物を造形する処理手順を示している。
【0008】図3中ステップS2で、三次元CADシス
テムで設計された三次元の形状を定義するデータを光硬
化造形装置に入力する。そしてステップS4以後の処理
は光硬化造形装置に組込まれているコンピュータとその
コンピュータで制御されるレーザ発振器やアクチュエー
タ等によって実行される。
【0009】ステップS4〜S16は、三次元形状を複
数の層(この場合17の層)にスライスする断面群等の
データを求める処理である。ステップS4におけるNは
断面の番号を示しており、1が最下断面に対応し、17
が最上断面に対応している。ステップS4ではまず最下
断面を指定する。次にステップS6ではN番目の断面が
拡がっている領域を定めるデータ[N]を算出する。最
下段面についていうと、図2(A) 中21に示される領域
を定めるデータを求める。なお図2では奥行き表示が省
略されているが領域21は図1と同様に奥に向って伸び
ている。
【0010】領域の広がりを示すデータ[N]が算出さ
れたら、次にその領域の境界線ないし輪郭線を定めるデ
ータL(N)を算出する(ステップS8)。最下断面に
ついていえば領域21を定める輪郭線22を定めるデー
タを求めてこれをL(1)として記憶するのである。な
お図2中輪郭線22はつながっていないが、実際には紙
面奥側に伸びており閉じている。次に、ステップS10
を実行する。このステップS10ではブーリアン演算式
[[N]−[N−1]]OR[[N]−[N+1]]を
実行する。ここで[N−1]は第N層より一層下の断面
の広がりを示し、[N+1]は一層上の断面の広がりを
示している。
【0011】図2(A) に例示されているように、例えば
A=4についてみると、[3]=[4]=[5]であ
り、[[4]−[3]]OR[[4]−[5]]=
“空”OR“空”=“空”となる。あるいはN=10に
ついてみると、[10]−[9]から領域23が求めら
れ[10]−[11]は“空”となるから[[10]−
[9]]OR[[10]−[11]]=“領域23”と
なる。N=15についてみると[15]−[14]が
“空”となるのに対し[15]−[16]から領域28
が算出される。このようにして領域23〜29が求めら
れる。明らかにこのようにして算出された領域23〜2
9は、隣接する断面間の不一致領域を示している。また
この領域は造形希望形状内にとどまっている。このよう
にして算出された領域はP(N)として記憶される(図
3のステップS10)。この実施例の場合、輪郭線L
(N)と隣接断面間の不一致領域P(N)の少なくとも
いずれか一方が存在する領域が断面の輪郭部分とされ
る。すなわち輪郭部分はL(N) OR P(N)の領
域をいう。
【0012】さてステップS12は断面のうちの内部領
域Q(N)を定めるデータを求める処理を実行する。こ
こでは断面の広がりを示すデータ[N]から輪郭部分を
定めるデータL(N) OR P(N)を減じて内部領
域を定めるデータQ(N)を求めるのである。図3中ス
テップS16におけるMは積層総枚数(この場合17)
を示している。ステップS14でNを歩進させ、しかも
N>17となるまでステップS6〜S12が繰返される
ために、全断面についてステップS6〜S12の処理が
実行される。なお最下断面に対するステップS10では
[1−1]が“空”とされるため、領域21がP(1)
となる。この場合[1]=P(1)であり、内部領域Q
(1)は“空”となる。また最上断面については[17
+1]が空とされるため領域30がP(17)となる。
この場合も[17]=P(17)であり、内部領域Q
(17)は“空”となる。
【0013】ステップS18以後は、実際の光硬化造形
処理を実行する。まずステップS20で第1層(最下断
面層)を指定する。ステップS22は層番号が偶数か奇
数かを判別する。第1層ならステップS23を実行す
る。ステップS23では、輪郭線L(N)、隣接断面間
の不一致領域P(N)及び内部領域Q(N)に対してレ
ーザビームを走査して光照射を行なう。この結果図2
(B) 中領域21が光照射されて31に示す領域が光硬化
される。この場合は[1]の全域が光照射される。光照
射が終了すると、次にステップS26によって断面硬化
層31に未硬化状態の光硬化性液がコートされる。具体
的には断面硬化層31を液中に沈めることによって断面
硬化層31の表面に未硬化液を導入する。次にステップ
S28からステップS22に戻る。この場合N=2であ
り、ステップS24が実行される。ステップS24では
輪郭線L(2)と不一致領域P(2)についてのみ光照
射を行い、内部領域Q(2)についての光照射を省略す
る。
【0014】この実施例の場合、不一致領域P(2)は
“空”であり、輪郭L(2)のみが光照射される。輪郭
が一致していれば不一致領域P(N)を照射しなくとも
上下の輪郭線がつながり、滑らかな外表面が得られる。
以後N=3,5,7…についてはステップS23が実行
され、N=4,6,8…についてはステップS24が実
行される。図2(B) から明らかに輪郭部分すなわちL
(N) OR P(N)にはN=1〜17の全層につい
て光照射される。一方内部領域Q(N)は奇数層しか光
照射されない。
【0015】輪郭線L(N)については全層で光照射さ
れるため、外表面は細かな分解能で形状精度よく造形さ
れる。また不一致領域P(N)についても全層で光照射
されるために、外表面に孔があくことが防止され、滑ら
かにつながる外表面が得られる。そして内部領域では隔
層にしか光照射されないために同一箇所が多数回露光さ
れて内部応力が蓄積されるということもなく、歪みの少
ない三次元物体が造形される。
【0016】図2(B) では、一層おきの光照射でも内部
領域が一様に硬化するように図示したが、実際には内部
領域では硬化層間に未硬化状態が残ってもよい。未硬化
状態の液も時間とともに徐々に硬化されてゆくからであ
る。逆に内部領域で隔層ごとに光照射を抜いてもなお同
一箇所が多重照射されてもよい。この場合にも全層につ
いて光照射する場合に比すると多重照射の影響は大幅に
低減される。
【0017】さて本実施例では図3のステップS22と
S24で、内部領域には隔層ごとに照射して隔層ごとに
照射を省略するようにしているが、ステップS22を3
の倍数か否かで判別するようにすると、第3、第6、第
9層で内部領域が光照射され、それ以外の層では内部領
域での光照射を省略することもできる。一般的には複数
層ごとに1回光照射すればよい。
【0018】さて図4は、奇数層については断面の広が
り領域[N]内の全域を照射し、偶数層については輪郭
部L(N) OR P(N)のみを照射するようにした
タイプを示している。このようにしても輪郭部分では全
層照射され、内部領域では隔層照射されることになる。
この方式の場合にも、3層おきに全領域照射し、間の2
層についてのみ輪郭部分を照射するなど、種々の変形が
とり得る。図4のタイプによると、図3のステップS
8,S10,S12を複数層のうちの一層についてのみ
行なえばよく、データ処理が簡単化される。
【0019】
【発明の効果】本発明によると、細かな分解能が求めら
れる輪郭部分については全層について光照射されるため
に細かな分解能が得られる一方、細かな分解能を必要と
しない内部領域では離層ないし複数層ごとに光照射工程
が省略されるために造形時間が短縮化される。また、内
部領域では光照射工程が省略される結果、同一箇所が多
数回照射されて内部応力が蓄積されてゆくことが防止さ
れ、歪みの少ない立体物を造形できる。また本発明はビ
ーム径、ビーム強度、走査速度等を輪郭部分と内部領域
とでわける必要もなく、制御が容易に実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】造形希望形状の一例を示す図
【図2】図1の形状を呈する積層構造物の断面を示す図
【図3】実施例の処理手順図
【図4】図2の他の例を示す図
【符号の説明】
S22,S24 輪郭部分L(N) OR P(N)を
全層照射し、内部領域Q(N)に対する光照射を所定層
について省略する工程

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 造形希望形状を複数の層にスライスする
    断面群のデータに基づいて、光硬化性液の液面の前記断
    面群のうちの一断面に相当する領域内を光照射する工程
    と、前記光照射工程で形成される断面硬化層の表面を未
    硬化状態の光硬化性液でコートする工程とを、前記光照
    射工程で扱う断面を隣接する断面に切換えながら繰返す
    ことで断面硬化層が積層一体化されて全体として造形希
    望形状を呈する三次元物体を造形する光硬化造形法にお
    いて、 前記断面群の輪郭部分は全層について光照射し、輪郭内
    部領域は複数層ごとに一回光照射するように、輪郭内部
    領域に対する光照射工程を所定層について省略すること
    を特徴とする内部応力を低減する光硬化造形法。
JP5247126A 1993-10-01 1993-10-01 内部応力を低減する光硬化造形法 Pending JPH07100937A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5247126A JPH07100937A (ja) 1993-10-01 1993-10-01 内部応力を低減する光硬化造形法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5247126A JPH07100937A (ja) 1993-10-01 1993-10-01 内部応力を低減する光硬化造形法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07100937A true JPH07100937A (ja) 1995-04-18

Family

ID=17158822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5247126A Pending JPH07100937A (ja) 1993-10-01 1993-10-01 内部応力を低減する光硬化造形法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07100937A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10138349A (ja) * 1996-11-11 1998-05-26 Meiko:Kk 積層光造形法
JP2015150761A (ja) * 2014-02-13 2015-08-24 シーメット株式会社 光造形方法、光造形装置、及び生成プログラム
JP2019098744A (ja) * 2017-12-07 2019-06-24 キヤノン株式会社 三次元造形物の製造方法、三次元造形装置及び造形物
JP2020505252A (ja) * 2017-01-19 2020-02-20 プリズムラボ チャイナ リミテッド 光硬化型三次元印刷方法及び装置
CN114454476A (zh) * 2021-01-29 2022-05-10 上海普利生机电科技有限公司 下表面隔层曝光的三维打印方法、设备和可读介质

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10138349A (ja) * 1996-11-11 1998-05-26 Meiko:Kk 積層光造形法
JP2015150761A (ja) * 2014-02-13 2015-08-24 シーメット株式会社 光造形方法、光造形装置、及び生成プログラム
JP2020505252A (ja) * 2017-01-19 2020-02-20 プリズムラボ チャイナ リミテッド 光硬化型三次元印刷方法及び装置
JP2019098744A (ja) * 2017-12-07 2019-06-24 キヤノン株式会社 三次元造形物の製造方法、三次元造形装置及び造形物
CN114454476A (zh) * 2021-01-29 2022-05-10 上海普利生机电科技有限公司 下表面隔层曝光的三维打印方法、设备和可读介质
CN114454476B (zh) * 2021-01-29 2023-11-17 上海普利生机电科技有限公司 下表面隔层曝光的三维打印方法、设备和可读介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102326904B1 (ko) 레이저 리소그래피에 의한 3d 구조를 제조하기 위한 방법, 및 해당 컴퓨터 프로그램 제품
JP7132927B2 (ja) 光硬化型三次元印刷方法及び装置
EP2433778B1 (en) Method for reducing differential shrinkage in stereolithography
JP3955448B2 (ja) 三次元物体を形成する方法
KR100308894B1 (ko) 광학적조형방법
JPH07100937A (ja) 内部応力を低減する光硬化造形法
JP3458593B2 (ja) 三次元形状の形成方法
JP2010052318A (ja) 光造形方法
JPH0523588B2 (ja)
JPH06226861A (ja) 光学的造形方法および光学的造形装置
JP3825505B2 (ja) 複合化レンズの製造方法
JP3556358B2 (ja) 均一化された面露光式光硬化造形装置
JPH05154924A (ja) 光硬化造形法における積層平板造形法
JP3360896B2 (ja) ハニカムモデルの面粗度を向上させる光硬化造形法
JPH0671761A (ja) 三次元形状の形成方法
JPH10138349A (ja) 積層光造形法
JP3342125B2 (ja) 光硬化造形法における内部領域照射法
JP3314608B2 (ja) 光造型方法
JP2022521243A (ja) 付加製造技術を使用して硬化性材料から光学体積要素を製造する方法及びシステム
JP3173196B2 (ja) 光学的造形方法および光学的造形装置
JPH03193433A (ja) 三次元形状の形成方法
KR927003294A (ko) 개선된 스테레오리소그래피 성형기술
JP3166133B2 (ja) 光学的造形方法および装置
JP3558095B2 (ja) 光造形方法
JPH07100936A (ja) 閉じた外皮を提供する光硬化造形法