JPH0745196B2 - 光固化造形装置 - Google Patents
光固化造形装置Info
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- JPH0745196B2 JPH0745196B2 JP2297535A JP29753590A JPH0745196B2 JP H0745196 B2 JPH0745196 B2 JP H0745196B2 JP 2297535 A JP2297535 A JP 2297535A JP 29753590 A JP29753590 A JP 29753590A JP H0745196 B2 JPH0745196 B2 JP H0745196B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/40—Structures for supporting 3D objects during manufacture and intended to be sacrificed after completion thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
- B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
- B29C64/135—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
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Description
元CAD、あるいは連続断層撮影器等の3次元計測器が普
及しており、これら機器を介して生成ないし計測された
3次元の形状に関するデータに基づいて、該3次元の形
状を直接的に視認したいとする要望が増大している。ま
たこれら機器で生成された3次元の形状に関するデータ
に基づいて、その3次元形状を備えた造形物を簡便かつ
短時間で造形したいとする要望も増大している。
号あるいは特開昭56−144478号公報に記載の技術が着目
されている。
性質を有する液に対し、造形希望形状に対応する領域に
光照射することで、該照射領域のみを固化させることに
よって造形希望形状を備えた固化像を実際に造形する。
光照射することで一断面に相当する断面固化像を造形
し、 この上に未固化液を一層分追加し、 この新たな液面に対し、前記一断面に隣接する断面に
相当する領域に光照射することで、先の断面固化像の上
に新たな断面固化像を積層させ、 これを全断面に対して繰り返すことで各断面固化像が
積層された立体固化像を造形する。
ァイバーの先端を液中に沈め、この光ファイバー先端を
液中でXYZ方向に移動させることにより造形希望形状に
対応する領域に光照射する技術を提案している。
形する光固化造形装置の改良に関するものである。
は他の造形方法、例えば切削ないし塑性加工による場合
と同様の中実のモデルであった。
状を造形する場合、従来の光固化造形装置では椀を形成
する壁部が充填された中実の造形物した造形されないの
である。
る場合には、必ずしも中実モデルが必要とされるわけで
はない。例えば椀の壁が第10図(F)に断面を示すよう
に外表面10−2aと内表面10−3aで造形され、その間は空
であってもよいのである。またその中間的形態として断
面が第10図(C)〜(E)に示されるように内外表面間
にハニカム状補強材が配置されることによって内外表面
の形状が維持されるようなものであればたりる場合もあ
る。
法で得られるのと同様の中実モデルを造形することのみ
を考慮したものであるため、いたずらに照射時間を浪費
したり、使用液量を増大したりしている。
の造形物をも造形可能な光固化造形装置を開発しようと
するものである。
有する液に対し、造形希望形状に対応する領域に光照射
することで、該造形希望形状を有する固化像を造形する
装置において、該造形希望形状の輪郭面位置を演算し、
演算された輪郭面に沿って光照射領域を規定する手段
と、該輪郭面の内側領域に対し、内側領域の全域を照射
する態様、内側領域を離隔的に照射する態様、内側領域
を照射しない態様の三つの態様で光照射領域を規定する
内部領域規定手段と、その内部領域規定手段の三つの態
様のうちのいずれか一つの態様を選択する選択手段を有
する光固化造形装置を開発した。
が選択されることにより中実モデルが造形され、輪郭の
内側領域は照射しない態様が選択されると中空モデルが
造形され、さらに内側領域を離隔的に照射する態様が選
択されるとハニカム構造で補強された造形物が造形され
る。
延での光照射によって固化する領域が、輪郭に対応して
固化される領域の内側半分に重複したところで照射が停
止されるように、内部領域に対応して照射される領域の
外延をオフセットする手段を有することが好ましい。
部を形成する際に、輪郭の外側に余分の固化部が形成さ
れることが防止され、正確な立体形状を造形することが
できる。
面間で連続か否かを判別し、不連続なときには大きい方
の断面の内部領域を強制的に全域照射する態様を選択さ
せる手段が付加されていることが好ましい。
斜面をもつ形状を造形する際に輪郭対応固化像が各断面
毎に不連続となるような場合にも、断面間の積層が保た
れ、中空ないしハニカムモデルを造形することができ
る。
つ造形物がいずれも作成可能となることから、光固化造
形法によって造形される造形物にバラエティーをもたせ
ることができ、その用途を拡大できる。例えば中空モデ
ルを作成すると、これを砂型中に埋めて溶融金属を注入
しても蒸発するモデル構造は表面のみのスキンにすぎな
いことから蒸発物が少なく、良好な鋳造品を得ることが
できる。
囲が大幅に拡大されるのである。
ステム構成例を示している。また第2図は主要作動を示
している。
容器を示し、ここに光照射を受けると固化する性質を有
する液が貯蔵される。容器1−46の上面は光に対して透
明である。また液としては感光性樹脂が好適に用いら
れ、変形ポリウレタンメタクリレート、オリゴエステル
アクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリ
レート、感光性ポリイミド、アミノアルキドを1種もし
くは2種以上混合したものを用いることができる。
性等を調整したものを用いることができる。また顔料、
セラミックス粉、フィラー剤、金属粉等を混入すること
により造形物の色彩、強度歪み量、造成精度等を調整す
ることもできる。
向(Z方向)に移動可能に設置される。
ましい)1−38の光は光シャッタ兼露光量調整機能を有
するフィルター1−39を介して光ファイバー1−40に導
入され、光ファイバー1−40の先端1−40aは図示しな
いXY駆動機構により、液面1−43の上方を水平面内で直
交2方向(XY方向)に移動可能となっている。
が図示Y方向に移動可能に設置されている。
は後述のシステムにより大略下記のように制御される。
位厚ΔZだけ下方に移動された状態で、光ファイバー1
−40の先端1−40aが造形希望形状の最下断面に相当す
る領域内で走査される。これにより光照射された領域内
の液が固化し、基板1−45上に造形希望形状の最下断面
に相当する断面固化像1−44aが造形される。
と先に固化された最下断面固化像1−44aは基板1−45
とともに沈降し、最下断面固化像1−44a上に未固化の
液が流れ込む。
け沈めただけでは固化像上に液が流れ込み難い。そこで
刷毛1−42が掃引されて断面固化像上に液が積極的に導
入される。
最下断面固化像1−44a上にそれに続く断面固化像1−4
4bが形成される。
た積層固化像が造形される。
り、詳しい説明は省略する。
いしオフラインで接続される外部システムを示し、この
ような外部システムとして3次元CADシステム、3次元
計測器あるいは連続断層撮影器等が用いられる。この外
部システムは3次元の形状に関するデータを有するもの
であれば足り、上記は例示にすぎない。
データを3角パッチ形式で有していれば、本システムで
はこれを直接3角パッチ形式の造形希望形状データ記憶
手段1−7に入力記憶する。
れば、このデータは本システムの3角パッチ形式への変
換手段1−31によって3角パッチ形式に変換された後、
3角パッチ形式の造形希望形状データ記憶手段1−7に
記憶される。
いるものをいう。
の形状を多数の3角パッチPI,PJ,PK等の集合として定義
する。第3図では図示の明瞭化のために一部の3角パッ
チのみを示している。
される。例えば、パッチPIではI1,I2,I3のそれぞれのYX
Z座標が与えられている。
示すデータ構造を有している。
タ記憶手段1−7に記憶されたデータは、データ編集手
段1−8により、第2図のステップ2−8に示すように
編集可能となっている。この編集作業では造形希望形状
をデータ上拡大、縮少、回転させたり、あるいは形状を
修正することが可能である。この修正作業では造形過程
で形状を保持するための補強形状を追加することができ
る。またこの修正機能を用いて全く新しい3次元形状デ
ータを創成することも可能である。
−1とビーム径設定手段1−2を用いて、単位厚とビー
ム径を設定すると(第2図ステップ2−1)、編集され
た造形希望形状と単位厚でスライスした状態の斜視図が
2次元ディスプレイ1−32上に表示され(第2図のシュ
ミレーション2−50と、画面表示2−32のステップ)、
操作者はこの条件で造形してよいか否かを確認し、NOな
らば条件を設定し直す(第2図でステップ2−51からの
NOのループ)。条件が満足されれば、システム内部で下
記の処理が実行される。
が手段1−2で設定されたビーム径で手段1−1で設定
された単位厚を固化するための最適走査速度を演算す
る。
れ、造形希望形状の中から水平面を抽出する。
5図(B)に示すように、3角パッチの3頂点の全てが
ΔZの高さ範囲に収まっている3角パッチを検索し、そ
の外側輪郭線5−1を演算する。
しており、PIは全部の頂点が単位厚ΔZの幅のなかにあ
り、P0は少なくとも1つの頂点が単位厚ΔZの幅の外に
あるパッチを示している。そしてPIの最外部の線から水
平面の輪郭線5−1が抽出演算されるのである。
5−1の内部が一様に光照射されて水平面が造形される
のである。第5図(A)は第3図に示した3角パッチデ
ータの例から2つの水平面5−1aと5−1bが抽出された
様子を仮想的に示している。
用いてステップ2−11に示される輪郭線の演算を実行す
る。
角パッチのそれぞれに対し(第6図ではSとTのパッチ
を例示している)、単位厚ΔZでスライスした平面Zと
の交点を求める。
は(XL,YL)Sと(XR,YR)S、3角パッチTの交点は
(XL,YL)Tと(XR,YR)Tで示される。ここで隣接する
3角パッチの交点は1つの共通交点座標を有する。すな
わち図示の例では(XR,YR)Sと(XL,YL)Tはそれぞれ
等しい。
7図に示すように、ある断面における輪郭線7−1,7−
2,7−3等が抽出演算される。
に示すように3角パッチが連続していないギャップGが
存在していることがあり、この場合抽出された輪郭線7
−1,7−2が閉曲線とならない。この場合には、最近接
交点を検索してそれを結ぶことで閉曲線を得る。なおこ
のようにして演算された輪郭線は、第7図7−1に示す
ように輪郭線の内側が造形希望形状に対応するものと、
7−2に示すように外側が造形希望形状に対応するもの
とがある。これに対しては、7−4に一例を示すサーチ
線に沿って検索し、最初に交差する輪郭線7−1に対し
ては内側を示すフラッグを、次に交差する輪郭線7−2
に対しては外側を示すフラグに付与して、輪郭線の区分
をしておく。
−12に示すビーム対応固化領域データ演算記憶手段を有
している。この手段1−12では、手段1−2で設定され
たビーム径を有するビームを手段1−9で演算された速
度で走査したときに固化される領域の断面形状、すなわ
ち第8図(C)の8−2に示される光ビームを矢印8−
10に示すように走査したときに固化される領域F1の断面
形状F2を演算し、これを記憶する。そして第1図の1−
13に示される3次元オフセット量演算手段は第2図のス
テップ2−13で、手段1−10で抽出された水平線デー
タ、手段1−11で抽出された輪郭線データに対し、手段
1−12で演算記憶された固化領域データを用いて3次元
オフセット量を演算する。次にこの3次元オフセット量
の演算の詳細を第8図、第9図を参照して説明する。
による照射領域を示している。ここでビーム領域8−2
の中心8−3を輪郭線8−1(これが手段1−11に演算
記憶されている)に沿って矢印8−4のように走査する
と、固化される領域の外延8−5は輪郭線8−1よりは
みだしてしまう。
の中心を輪郭線に沿った位置で照射すると、図示8−5
a,8−5b,8−5c等に例示される領域が固化される。実際
に固化されるものは8−5a,8−5b,8−5c等の最外面を連
続したものとなり、これは輪郭面8−1と一致しない。
装置では光ビームの中心位置を輪郭線の内側にビームの
半径分オフセットした状態で走査する。
心8−6が輪郭線8−1の内側へ光ビーム照射領域8−
2の半径d分だけ内側にオフセットされていると、少な
くとも平面的にみるかぎり固化領域の外延は輪郭線8−
1に一致する。
がわかる。第8図(B)において、図示8−8は半径d
だけ内側へオフセットされた光ビームによって固化され
る領域を示しており、造形希望形状が下に狭い形状を示
しているため、光ビームをオフセットしても、なお8−
8中ハッチに示す部分が余分に固化されることが理解さ
れる。従って実際に造形される形状は8−9に示すよう
に造形希望形状8−1よりも膨出したものとなる。
3次元的にオフセットする処理方法を示している。
交点の一つを原点にとった3次元座標系を示しており、
この例では第6図の(XR,YR)Sないし(XL,YL)Tに示
される点が座標原点に位置している。
形状F2をしている)は第8図(C)のF2に示した断面を
ビーム中心線を中心に回転させて形成される立体形状を
示している。図中は交点(XR,YR)S乃至(XL,YL)T
で示される点における法線ベクトルを示している。これ
は第6図に示される隣接するパッチに対する各単位法線
ベクトル▲▼,▲▼のベクトル和として算出さ
れている。各単位法線ベクトル▲▼,▲▼は各
パッチの頂点座標からその方向が演算され、また第7図
のサーチ線7−4に関連して説明した領域の内外判別フ
ラッグを参照してその向きが定義される。この例では単
位法線ベクトルが造形希望形状の内から外へ向かう向き
に演算される。このようにして演算される単位法線ベク
トルNはnx,ny,nzの成分を有している。
し、その方向にR軸がとられている。また第9図(B)
は第9図(A)のRZ面を示している。
(この場合原点)に一致させたときの固化領域を示して
おり、輪郭面8−1外に固化領域がはみだす。またF2B
はビーム中心を半径d分だけ内側にオフセットした場合
を示し、この場合にも第9図(B)のハッチに示す部分
で余分に固化することが理解される。これに対し、F2C
は光ビームの照射によって固化される3次元境界9−2c
が交点(原点)を通って、しかもこの法線ベクトルが交
点における法線ベクトルに一致するようにオフセットし
たもの、すなわち固化領域の3次元境界面9−2cが造形
希望形状の3次元輪郭面8−1に接するだけ輪郭面8−
1の内側にオフセットしたものを示している。
領域の3次元境界面が上記関係を満たすためには、ビー
ム中心C1を、 R方向に Z方向に だけオフセットすればよい。
内で法線ベクトルに垂直にビーム中心COのZ座標がゼ
ロとなるようにオフセットした状態を示している。
輪郭面8−1の外部に張り出して固化することが良好に
防止される。
と、ビーム中心の高さを変えることなく3次元の固化領
域境界面を輪郭面にほぼ一致させることができる。
上記いずれかの関係を用いてビーム中心位置のオフセッ
ト量を演算する。
は、後者の関係を用いてオフセットさせることが適して
いる。液中に光ファイバーの先端を挿入し、その先端を
X,Y,Z方向に移動させて照射領域を制御する場合には、
前者の関係を用いてビーム中心一を3次的にオフセット
してもよい。
面を示している。これに対し、第9図(D)は先に説明
したX0,Y0分をオフセットした場合の積層断面を示して
いる。これから明らかに本発明のオフセット方式による
と固化領域の外延9−12は造形希望形状の輪郭線9−1
に相当よく一致する。なお上記問題は、光ビームを用い
る場合のみならず、マスクフィルムないしプロジェクタ
を用いて液面を一様に照射する場合にも存在する。
9図(E)は照射領域の外延を輪郭線に一致させた場合
を示し、この場合図示ハッチに示す部分9−6a,9−6b,9
−6c,9−6d等で余分に固化し、固化像の輪郭9−9は希
望形状の輪郭9−1よりはみだす。
化される領域の輪郭9−11a,9−11b,9−11c,9−11d等が
輪郭9−1に接するように内側へR0だけオフセットした
状態を示しており、これによると固化像の輪郭9−12を
希望形状の輪郭9−1によく一致させることができる。
れると、水平面抽出手段1−10で抽出された水平線ない
し輪郭線演算手段1−11で抽出された輪郭線データに対
し、演算されたオフセット量を用いてオフセットし、該
水平線ないし輪郭線に相当する領域を固化するためのビ
ーム中心の走査位置に関するデータが演算され、これが
輪郭対応光照射領域データ演算記憶手段1−14に記憶さ
れる。
−2,7−3等)の内側領域7−5,7−6に対する照射態様
を選択して設定できる手段が付加されている(第1図の
手段1−3並びに第2図のステップ2−3参照)。
定すると、輪郭のみが固化された中空の造形物が作成さ
れる。これが第10図のFに示され、この態様が設定され
ると、第10図Aの輪郭線10−2に対応して外表面10−2a
が固化され、輪郭線10−3に対して内表面10−3aが固化
され、内部領域は未固化部10−8となって中空物が造形
される。
い場合に有効であり、照射領域が小さいことから造形時
間が短くて済む特徴を有する。
こともでき(1−3b)、このようにすると第10図(B)
に示すように内外表面間が全部固化された中実のモデル
を造形することができる。これは強度が要求されるモデ
ルを必要とする場合に適している。さらにまた操作者は
手段1−3を用いて内部領域を離隔的に照射する態様を
設定することもできる(1−3c)。この態様中にはさら
にノーマルクロスモード(第10図(C))、オルタネー
トクロスモード(第10図(D))、ストライプモード
(第10図(E))が用意されており、ここから選択でき
る。
域が一定方向に離隔的に照射される。またノーマルクロ
スでは第10図(C)のように内部領域が2方向に離隔的
に照射される。さらにオルタネートクロスモードでは、
第10図(D)1と(D)2に示されるように断面毎にス
トライプモードの走査方向が異にされこれが繰り返され
る。
(ノーマルクロス、オルタネートクロス、ストライプ)
の種別及びピッチと照射幅を設定することができる。こ
の照射幅は手段1−2のビーム径とは異なるものが選択
可能である。
カム構造が形成されたモデルが造形される。
1−17のオフセット手段が起動される。このオフセット
手段1−17は第10図(G)(H)に示されるオフセット
量を演算する。第10図(G)において参照符号10−14は
輪郭対応の光ビームを示し、これは輪郭線の内側にオフ
セットされた位置10−15を矢印10−16のように走査され
る。一方10−10は内部領域照射用の光ビームを示してい
る。ここで光ビーム10−10の先端10−11aが光ビーム10
−14の照射領域に接するまで走査した状態で停止される
と、第10図(H)(1)に断面が示されるように、輪郭
対応固化領域10−14aと内部領域対応固化領域10−10aが
充分に接続せず、ハニカム構造による補強効果が得られ
ない。
−14の走査中心線に一致するまで走査すると、第10図
(H)(3)に断面が示されるように、内部領域対応ビ
ーム10−10により輪郭面の外側に固化領域10−18が造形
されてしまい、正確な形状が得られない。
端10−12aが光ビーム10−14の走査中心線に一致するま
で、すなわち光ビーム10−10の中心がその半径分オフセ
ットされた位置で内部領域対応照射が終了するようにオ
フセット量を演算する。内部領域における照射領域は手
段1−3で設定された情報とオフセット手段1−17で演
算されたオフセット量に基づいて演算され、内側領域対
応光照射領域データ演算記憶手段1−18に記憶される
(第2図ステップ2−18)。
に対応して照射する領域の重り具合をオペレータが設定
することも可能で、このようにすると第10図(H)の
(1)と(3)間で各種重なり具合を実現できる。
グデータを設定できる。ここでレグとは、1−45に示す
基板上に直接固化像を積層すると、これを基板から取り
外すときに固化像が破壊ないし歪む現象が生じることか
ら、第11図(A)に示すように基板上にまずレグ11−9
を造形し、ついで造形希望形状11−1を造形する際の脚
をいう。
−3bに相当する範囲11−4a,11−4b等に生成される。
る。
ストライプ、ノーマルクロス、オルタネードクロス)に
よって設定される(手段1−4a,1−4b)。またアウトラ
インの有無も設定される(手段1−4c)。
レグの高さをいう。種類、ピッチ、線幅はすでに説明し
たものと同一である。
成されるレグのアウトラインをいい、ここでアウトライ
ン有を設定すると第11図(D)(E)に示すように、レ
グ作成領域(この場合11−4aの領域を例示している)の
境界にレグ11−7,11−8が作成される。
ている。
レグ11−5、第11図(C)(E)はノーマルクロスを指
定したときのレグ11−6を例示している。
4)、設定されたデータと最下断面情報ならびに次に設
定されるフレーム設定空間に関するデータが参照され
て、レグを作成するための照射領域データが演算され、
レグ対応光照射領域データ演算記憶手段1−20に記憶さ
れる(ステップ2−20)。
を設定できる。
は特定域を設定することができる(手段1−5b)。
21が起動され、第12図(A)に示す造形希望形状を包み
込む直方体形状12−2が演算される。そしてこの直方体
形状12−2の4周側壁部が固化されてフレームが形成さ
れるように、フレーム対応光照射領域データ演算記憶手
段1−22で照射領域データが演算され記憶される。
に示すように対角線の座標データで特定され、このモー
ドが設定されると(X1,Y1)(X2,Y2)を対角線とする長
方形底面を有する直方体12−3の4周側部にフレームが
固化形成されるように、光照射領域が演算される。
り、次のサポート設定領域ともなる。
トデータを設定することができる。
ム空間に対し、その高さ範囲毎にピッチ、線幅、種類
(ストライプ、ノーマルクロス、オルタネートクロス)
を指定することによって設定される。
内に設定されたデータに従ったサポートが形成されるよ
うに、光照射領域が演算される。
規則的領域群(パターン群)データ演算記憶手段1−23
に予め定められているストライプ、ノーマルクロス、オ
ルタネートクロスを形成するためのデータパターンのう
ちのいずれか一つを起動させ、これにピッチ、線幅のデ
ータを用いて照射領域に対応するデータを演算し、これ
をサポート対応光照射領域データ演算記憶手段1−26に
記憶する。第12図(B)は、フレーム空間12−3に対
し、0〜H1の高さにはサポート無し、H1〜H2にはストラ
イプ、H2〜H3にはノーマルクロスを指定した場合に作成
されるフレーム12−4a,4b,4cとサポートの複合体を示し
ている。なお操作者はフレーム空間に全域を設定した場
合にはサポートデータを設定するとき、空間設定手段1
−6bを用いて下部全域、外部全域、内外全域のいずれか
一つを設定することができる。
うに(第13図は垂直断面を示している)、フレーム空間
12−2中であってしかも造形希望形状の下方の空間12A
にのみサポートが形成されるように照射領域を演算す
る。このために輪郭最下面検索手段1−24が用いられ、
造形希望形状の最下面12−5が検索される。一方外部全
域が設定されると、第13図(B)に示すように、フレー
ム空間12−2中造形希望形状の外側空間12Bの全部に設
定されたサポートが形成されるように照射領域が演算さ
れる。
形状の輪郭上下面検索手段1−25によって上面12−3、
下面12−4が検索される。
うに造形希望形状の内外全域にサポートが形成されるよ
うに照射領域データが演算される。
郭対応固化領域の連続性判別手段1−15を有している。
断面における輪郭対応固化領域14−1,14−2の連続性を
判別する。緩やかな斜面の場合は第14図(A)(B)に
示すように固化領域14−2,14−2が不連続となり、中空
モデルを作成する場合には不連続な固化像14−1が宙に
浮いてしまうことになる。そこで不連続な場合には、中
空形状を作成するモードを設定していても、断面の大き
い方の断面内を強制的に全域照射する態様に切換える
(手段1−16)。これにより、緩やかな斜面をもつ造形
物について中空モデルを作成する場合にも表面が連続し
た造形物が作成される。
レーム、サポートに対応する照射領域が各照射領域デ
ータ演算記憶手段1−14,1−18,1−20,1−22,1−26に演
算記憶された後、実際の造形が開始される。ここでは最
初はレグに対応する照射領域データに基づいて光照射さ
れてレグが作成される。所定高さにまでレグが作成され
ると、ついで最下断面におけるフレーム、サポート、内
側領域に対応する照射領域データに基づいて光照射さ
れ、フレーム、サポート、内側領域が造形される。そし
て最後に輪郭対応照射領域データに基づいて輪郭が造形
される。
液が固化部で取り囲まれて局部的に液位が変化する現象
の発生が抑制され、造形中に発生する歪み量は最小限に
抑えられる。なお実際の照射領域の制御は、光照射強度
制御手段1−33によりシャッタ兼フィルタ1−39が制御
され、水平照射位置制御手段1−34により光ファイバ1
−40の先端1−40aを水平2方向に移動する図示しないX
Y駆動機構が制御され、またそのときの走査速度は走査
速度制御手段1−35で制御される。フィルタ1−39と走
査速度は相互に連動して制御される。
面に対する照射終了単位厚ΔZだけ沈降される。
手段1−36によって刷毛1−42が刷毛の長手方向(X)
と直角方向(Y)に掃引される。
束ねられた単位刷毛15A1,15A2,15A3等が長手方向に不連
続的に分布したものが用いられる。このような刷毛を用
いると、中実モデルを作るときのように大断面固化層が
存在する場合にも全断面にわたって一様の厚みの液を良
好にリコートできる。
幅L2を2mm、単位刷毛間距離L1を1mmとしたとき、最も良
好な液塗布結果が得られた。刷毛は断面固化像15E上に
主として造波15Dによって液を導入するものであり、単
位刷毛の間隔が広すぎると良好な造波作用が得られな
い。また単位刷毛の間隔が短すぎると造波15Dで固化像1
5E上に導入された液はそのまま持ち去られ、液の塗布15
Cが良好になされない。刷毛の毛長については短すぎる
と造波も充分でなく、また繊維間に保持する液も充分に
とれないことから、良好な結果が得られない。一方長す
ぎると造波して持ち込んだ液15Dがそのまま持ち去ら
れ、やはり良好な結果が得られない。
り、硬すぎると固化像を破壊し、軟らかすぎたり掃引速
度が遅すぎると造波効果が得られない。このように刷毛
の毛質、太さ、長さ、あるいは掃引速度は液の性質、固
化像の性質等により最適のものが選択されるべきであ
る。なおいずれの場合にも、単位刷毛が長手方向に離隔
的に分布していることは重要であり、これによって始め
て良好な塗布効果が得られる。
ことが好ましく、このようにすると下部断面固化像15E
が広い平面を有しているときにも均一の厚みの液15Cを
リコートすることができる。
領域データは輪郭線(断面線と水平面の輪郭線)に対し
て3次元オフセット量を勘案した上で決定される。そし
てこの3次元オフセット量は、照射によって固化される
領域の境界面が輪郭線に接するようにオフセットするた
めの量であることから、このオフセット量を勘案したう
えで決定されるデータに従って照射すると、固化像の輪
郭は造形希望形状の輪郭に正確に一致することになる。
このようにして本実施例によると、造形希望形状の精度
を飛躍的に向上させることができる。
空、ハニカム構造を自在に設定することができる。この
ため造形物の用途自体を拡大することができる他(例え
ば中空モデルを作成できると、これを鋳造用の型に用い
ることができる)、造形時間等を用途に応じた最短のも
のとでき、このシステムの用途が大幅に拡大される。
強構造と同時に造形希望形状が造形されることから、造
形物の形状精度が高く保持される。
体に対するビーム径とは独立に設定できることから、補
強構造については構造後容易に除去可能なものとするこ
とができる。
に必要な部分にのみ補強構造が形成されるようにするこ
とができ、正確な形状を有する造形物の造形時間が短縮
化される。
たから、高さ方向にサポートの種類、ピッチ等を変更す
ることができ、これもまた造形時間を大幅に短縮化させ
る。
を用いて液を固化像上に導入するため、均一の厚みの液
が短時間に塗布させることになり、造形精度の向上と造
形時間の短縮化がともに図られる。このように本実施例
の装置では種々の改良が複合された結果、従来の光固化
造形装置よりも一世代進んだものとなっている。
要作動を示す図、第3図は3角パッチ形式を模式的に示
す図、第4図は3角パッチ形式のデータ構造を示す図、
第5図(A)は抽出された水平面の一例を示す図、第5
図(B)は抽出過程を模式的に示す図、第6図は輪郭線
抽出過程を模式的に示す図、第7図は抽出された輪郭線
を例示する図、第8図(A)はオフセットに関する従来
方式を示す図、第8図(B)はそれを立体的に示す図、
第8図(C)は光ビームと固化領域を示す図、第9図
(A)はオフセットの計算方法を説明する図、第9図
(B)は第9図(A)の一断面を示す図、第9図(C)
と(D)は光ビーム使用時の従来と本実施例の場合を対
比して示す図、第9図(E)と(F)はマスクフィルム
使用時の従来と本実施例の場合を対比して示す図、第10
図(A)は造形希望形状の輪郭の一例を示す図、第10図
(B)から(F)は第10図(A)に示す輪郭を有する形
状に対する内側領域の照射態様を示す図、第10図(G)
と(H)は輪郭に対する内側領域照射領域のオフセット
を示す図、第11図はレグの概念と各種例を示す図、第12
図(A)はフレーム概念を示す図、第12図(B)はフレ
ームとサポートの関係を例示する図、第13図(A),
(B),(C)はサポートとサポート形成空間の関係を
示す図、第14図(A),(B)は緩やかな斜面をもつ中
空形状モデルを作成するときの問題点を示す図、第15図
(A),(B)は刷毛部の詳細を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】光照射を受けると固化する性質を有する液
に対し、造形希望形状に対応する領域に光照射すること
で、該造形希望形状を有する固化像を造形する装置にお
いて、 該造形希望形状の輪郭面位置を演算し、演算された輪郭
面に沿って光照射領域を規定する手段と、 該輪郭面の内側領域に対し、 内側領域の全域を照射する態様、 内側領域を離隔的に照射する態様、 内側領域を照射しない態様 の三つの態様で光照射領域を規定する内部領域規定手段
と、 前記内部領域規定手段の有する三つの態様のうちのいず
れか一つの態様を選択する選択手段、 を有する光固化造形装置。 - 【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載の造形装置に
おいて、該輪郭面内部の光照射領域を規定する手段は、
該照射領域外延での光照射によって固化する領域が輪郭
面に対応する光照射によって固化する領域の内側半分に
重複するようにオフセットする手段を有することを特徴
とする光固化造形装置。 - 【請求項3】特許請求の範囲第1項に記載の造形装置に
おいて、 該輪郭面光照射領域規定手段は、該造形希望形状を複数
断面に分割したときの断面毎に輪郭に対応する光照射領
域を規定するものであり、 該輪郭面内部の光照射領域を規定する手段は、隣接する
断面に対する輪郭面光照射領域が相互に不連続か否かを
判別し、不連続なときには断面が大きい方の輪郭の内部
領域を、前記選択を無視して、全域照射する態様を強制
採用する手段を有することを特徴とする光固化造形装
置。
Priority Applications (4)
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