JPH0924551A - 光硬化造形装置及び方法 - Google Patents
光硬化造形装置及び方法Info
- Publication number
- JPH0924551A JPH0924551A JP7177249A JP17724995A JPH0924551A JP H0924551 A JPH0924551 A JP H0924551A JP 7177249 A JP7177249 A JP 7177249A JP 17724995 A JP17724995 A JP 17724995A JP H0924551 A JPH0924551 A JP H0924551A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reinforcing material
- projector
- light beam
- photo
- photocurable resin
- 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.)
- Granted
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】光硬化造形方法による成形物の強度を増す。
【構成】プロジェクタ１の移動方向側に、強化材散布装
置３を設置し、プロジェクタ１より紫外線レーザ４が照
射される直前に、強化材散布装置３より強化材５を散布
する。強化材５と光硬化樹脂６が混ざりあった直後に紫
外線レーザ４にて硬化させる。強化材５は、複数の層に
渡って固定化される。一層の処理が終了した後、テーブ
ル８を降下させる。この動作を立体モデル７が完成する
まで繰り返す。
置３を設置し、プロジェクタ１より紫外線レーザ４が照
射される直前に、強化材散布装置３より強化材５を散布
する。強化材５と光硬化樹脂６が混ざりあった直後に紫
外線レーザ４にて硬化させる。強化材５は、複数の層に
渡って固定化される。一層の処理が終了した後、テーブ
ル８を降下させる。この動作を立体モデル７が完成する
まで繰り返す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光硬化造形装置及
び方法に関する。
び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光硬化造形装置は、ＣＡＤ（Ｃｏ
ｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）やＸ線ＣＴ
（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）等から得
られた三次元モデルを水平にスライスし、その輪切り像
に沿って紫外線レーザを液状の光硬化樹脂に照射し、一
層ずつ固める。これを順次繰り返し、積層することによ
り実物そのまま立体モデルを作製することが出来る。こ
のため、今まで短納期で作製することが出来なかった、
特殊な構造や複雑な構造物を作製する為に用いられてい
る。
ｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）やＸ線ＣＴ
（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）等から得
られた三次元モデルを水平にスライスし、その輪切り像
に沿って紫外線レーザを液状の光硬化樹脂に照射し、一
層ずつ固める。これを順次繰り返し、積層することによ
り実物そのまま立体モデルを作製することが出来る。こ
のため、今まで短納期で作製することが出来なかった、
特殊な構造や複雑な構造物を作製する為に用いられてい
る。
【０００３】従来の光造形装置は、図３に示すように、
タンク（図示略）に入れられたエポキシ樹脂やウレタン
樹脂を主成分とした光硬化樹脂液（以下、単に樹脂液と
いう）６と、樹脂液６中に配設されたテーブル８と、こ
のテーブル８を保持し、上下動させるＺ軸エレベータ
（図示せず）と、樹脂液６に紫外線レーザー４を照射す
るプロジェクタ１と、このプロジェクタ１自体を水平方
向に移動させるＸＹ駆動装置２から構成されている。
タンク（図示略）に入れられたエポキシ樹脂やウレタン
樹脂を主成分とした光硬化樹脂液（以下、単に樹脂液と
いう）６と、樹脂液６中に配設されたテーブル８と、こ
のテーブル８を保持し、上下動させるＺ軸エレベータ
（図示せず）と、樹脂液６に紫外線レーザー４を照射す
るプロジェクタ１と、このプロジェクタ１自体を水平方
向に移動させるＸＹ駆動装置２から構成されている。
【０００４】立体モデル７の作製は、立体モデル７をＺ
方向の厚さが数＋マイクロメータから数百マイクロメー
タ程度とするように多数の層に分割し、最初に樹脂液６
の液面よりテーブル８の上面を分割した層の厚さだけ沈
めた状態で立体モデル７の最下層の断面形状となるよう
に樹脂液６の液面を紫外線レーザ４の照射で走査するよ
うにＸＹ駆動装置２でプロジェクタ１を移動させ、この
後テーブル８を一層分ずつ降下させ、各層ごとにその断
面形状となるように紫外線レーザ８の走査を行い樹脂液
６を硬化させることを繰り返すことにより行われる。
方向の厚さが数＋マイクロメータから数百マイクロメー
タ程度とするように多数の層に分割し、最初に樹脂液６
の液面よりテーブル８の上面を分割した層の厚さだけ沈
めた状態で立体モデル７の最下層の断面形状となるよう
に樹脂液６の液面を紫外線レーザ４の照射で走査するよ
うにＸＹ駆動装置２でプロジェクタ１を移動させ、この
後テーブル８を一層分ずつ降下させ、各層ごとにその断
面形状となるように紫外線レーザ８の走査を行い樹脂液
６を硬化させることを繰り返すことにより行われる。
【０００５】造形する立体モデルの強度は、使用する樹
脂液の物性値により変化する。
脂液の物性値により変化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この従来の光硬化造形
装置では、材料の特性上、硬化した後の強度が、他の試
作で用いられる材料（例：ＡＢＳ材料）と比較してかな
り弱く、また、積層した層間の結合があまり確保でき
ず、剥離が発生する等の問題があり、他の試作方法と比
較しても応用範囲が限られていた。
装置では、材料の特性上、硬化した後の強度が、他の試
作で用いられる材料（例：ＡＢＳ材料）と比較してかな
り弱く、また、積層した層間の結合があまり確保でき
ず、剥離が発生する等の問題があり、他の試作方法と比
較しても応用範囲が限られていた。
【０００７】強度を上げるためには、紫外線レーザの出
力を上げる方法があるが、この方法を用いると、材料が
必要以上に深く硬化してしまい、精度が確保出来ないと
いう問題があった。
力を上げる方法があるが、この方法を用いると、材料が
必要以上に深く硬化してしまい、精度が確保出来ないと
いう問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の光硬化造形装置
は、光硬化樹脂液を入れたタンクと、前記光硬化樹脂液
中に設置され上下駆動されるテーブルと、前記光硬化樹
脂液の表面に光ビームを照射するプロジェクタと、前記
プロジェクタを水平方向に移動させるＸＹ駆動装置と、
前記光硬化樹脂の液面の前記光ビームが照射される部分
の前記プロジェクタの移動方向の部分に強化材を散布す
る強化材散布装置とを備えている。
は、光硬化樹脂液を入れたタンクと、前記光硬化樹脂液
中に設置され上下駆動されるテーブルと、前記光硬化樹
脂液の表面に光ビームを照射するプロジェクタと、前記
プロジェクタを水平方向に移動させるＸＹ駆動装置と、
前記光硬化樹脂の液面の前記光ビームが照射される部分
の前記プロジェクタの移動方向の部分に強化材を散布す
る強化材散布装置とを備えている。
【０００９】本発明は、立体モデルを分割した複数の層
それぞれにおける前記立体モデルの断面形状を求め、テ
ーブル上に満たされた光硬化樹脂液の液面と前期テーブ
ルの上面との間隔を前記層の厚さ分ずつ増加させるごと
に前記光硬化樹脂の液面の前記断面形状の部分を光ビー
ムの照射で走査する光硬化造形方法において、前記光硬
化樹脂の前記光ビームが照射される部分にその照射の直
前に強化材を散布することを特徴とする。
それぞれにおける前記立体モデルの断面形状を求め、テ
ーブル上に満たされた光硬化樹脂液の液面と前期テーブ
ルの上面との間隔を前記層の厚さ分ずつ増加させるごと
に前記光硬化樹脂の液面の前記断面形状の部分を光ビー
ムの照射で走査する光硬化造形方法において、前記光硬
化樹脂の前記光ビームが照射される部分にその照射の直
前に強化材を散布することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００１１】本発明の一実施例は図１に示すように、図
３に示した光硬化造形装置とほぼ同様であるが、プロジ
ェクタ１に強化材散布装置３が紫外線レーザ４を中心と
して回転可能なように取り付けられている。この強化材
散布装置３は樹脂液６にガラス繊維等の強化材５をエア
ーと共に噴射するもので、常に紫外線レーザ４の照射位
置に対しプロジェクタ１の進行方向の前方が強化材５の
照射位置となるように回転制御される。
３に示した光硬化造形装置とほぼ同様であるが、プロジ
ェクタ１に強化材散布装置３が紫外線レーザ４を中心と
して回転可能なように取り付けられている。この強化材
散布装置３は樹脂液６にガラス繊維等の強化材５をエア
ーと共に噴射するもので、常に紫外線レーザ４の照射位
置に対しプロジェクタ１の進行方向の前方が強化材５の
照射位置となるように回転制御される。
【００１２】次に本実施例の動作について説明する。
【００１３】樹脂液６の液面よりテーブル８を立体モデ
ル７を分割した１層の厚さ分だけ降下させ、準備が整っ
たら、樹脂を固めるために、紫外線レーザ４の照射及び
ＸＹ駆動装置２によるプロジェクタ１の移動走査を開始
すると同時に、このプロジェクタ１の進行方向の前方に
位置するよう強化材散布装置３を回転移動させ強化材５
を散布する。プロジェクタ１の移動進路に沿って樹脂液
６に強化材散布装置３からの強化材５の散布の直後に紫
外線レーザ４の照射が行われる。強化材５の散布によ
り、図２のように強化材５が樹脂液６に混入した状態と
なる。この後に、紫外線レーザ４により樹脂液６の硬化
が開始され、強化材５は一部固定化される。（図２にお
いて９は紫外線レーザ４の１回の走査により降下される
層を示す。） 紫外線レーザ４のビーム径及びテーブル８の下降ピッチ
は非常に小さいため、樹脂液５が一走査で硬化される一
層のみで強化材５が完全に固定化されることはない。散
布された強化材５の中には一部分が樹脂液６中に埋ま
り、残部が樹脂液６の表面から突出しているものがあ
り、その状態のまま紫外線レーザ４で樹脂液６が硬化さ
れ、さらに上の層の樹脂液６が積層硬化されることによ
り強化材５の中には隣接する層間に跨がって固定される
ものがあり、これらの強化材５が層間の結合を確保す
る。また、余分な紫外線レーザ４は、強化材５により吸
収、拡散される。
ル７を分割した１層の厚さ分だけ降下させ、準備が整っ
たら、樹脂を固めるために、紫外線レーザ４の照射及び
ＸＹ駆動装置２によるプロジェクタ１の移動走査を開始
すると同時に、このプロジェクタ１の進行方向の前方に
位置するよう強化材散布装置３を回転移動させ強化材５
を散布する。プロジェクタ１の移動進路に沿って樹脂液
６に強化材散布装置３からの強化材５の散布の直後に紫
外線レーザ４の照射が行われる。強化材５の散布によ
り、図２のように強化材５が樹脂液６に混入した状態と
なる。この後に、紫外線レーザ４により樹脂液６の硬化
が開始され、強化材５は一部固定化される。（図２にお
いて９は紫外線レーザ４の１回の走査により降下される
層を示す。） 紫外線レーザ４のビーム径及びテーブル８の下降ピッチ
は非常に小さいため、樹脂液５が一走査で硬化される一
層のみで強化材５が完全に固定化されることはない。散
布された強化材５の中には一部分が樹脂液６中に埋ま
り、残部が樹脂液６の表面から突出しているものがあ
り、その状態のまま紫外線レーザ４で樹脂液６が硬化さ
れ、さらに上の層の樹脂液６が積層硬化されることによ
り強化材５の中には隣接する層間に跨がって固定される
ものがあり、これらの強化材５が層間の結合を確保す
る。また、余分な紫外線レーザ４は、強化材５により吸
収、拡散される。
【００１４】ＸＹ駆動装置２によるプロジェクタ１の移
動方向を変更する場合は、その都度新しい移動方向に強
化材散布装置２を回転移動させる。樹脂液６の硬化の必
要のない部分にプロジェクタ１がさしかかった場合は、
プロジェクタ１からの紫外線レーザ４の照射を停止させ
るとともに、強化材５の散布も停止させる。一層全てに
ついて樹脂液６の硬化が完了すると、テーブル８を一層
分降下させ、硬化済みの層の上に樹脂液６が完全に流入
するまで待機する。この後、上記と同様の処理を立体モ
デル７を分割した全ての層について行う。
動方向を変更する場合は、その都度新しい移動方向に強
化材散布装置２を回転移動させる。樹脂液６の硬化の必
要のない部分にプロジェクタ１がさしかかった場合は、
プロジェクタ１からの紫外線レーザ４の照射を停止させ
るとともに、強化材５の散布も停止させる。一層全てに
ついて樹脂液６の硬化が完了すると、テーブル８を一層
分降下させ、硬化済みの層の上に樹脂液６が完全に流入
するまで待機する。この後、上記と同様の処理を立体モ
デル７を分割した全ての層について行う。
【００１５】なお、強化材散布装置２をプロジェクタ１
の走査方法に応じた数（Ｘ方向を主走査方向、Ｙ方向を
副走査方向とし、Ｘ方向の正負両方向でレーザ照射をす
る場合は２台、正方向のみでレーザ照射を行い負方向を
復帰の移動とすれば１台のみ）だけ紫外線レーザ４を中
心とする円周上に設ければ、強化材散布装置２を回転さ
せる必要はない。
の走査方法に応じた数（Ｘ方向を主走査方向、Ｙ方向を
副走査方向とし、Ｘ方向の正負両方向でレーザ照射をす
る場合は２台、正方向のみでレーザ照射を行い負方向を
復帰の移動とすれば１台のみ）だけ紫外線レーザ４を中
心とする円周上に設ければ、強化材散布装置２を回転さ
せる必要はない。
【００１６】また、強化材５として銅粉等の電導性の材
料を用いれば、成形された立体モデル７に電波遮蔽能力
を持たせることができる。
料を用いれば、成形された立体モデル７に電波遮蔽能力
を持たせることができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、光ビームを照射する直前に光
硬化樹脂液に強化材を散布することにより、通常の光硬
化樹脂材料を使用した場合でも、強度を増すことが出
来、更に、必要以上に深く硬化することを防止すること
が出来る。
硬化樹脂液に強化材を散布することにより、通常の光硬
化樹脂材料を使用した場合でも、強度を増すことが出
来、更に、必要以上に深く硬化することを防止すること
が出来る。
【図１】本発明の一実施例の概略構成図である。
【図２】図１の立体モデル７の上面の硬化した部分を拡
大した断面図である。
大した断面図である。
【図３】従来の光硬化造形装置の概略構成図である。
１ プロジェクタ ２ ＸＹ駆動装置 ３ 強化材散布装置 ４ 紫外線レーザ ５ 強化材 ６ 光硬化樹脂液 ７ 立体モデル ８ テーブル ９ 層
Claims (8)
- 【請求項１】 光硬化樹脂液を入れたタンクと、前記光
硬化樹脂液中に設置され上下駆動されるテーブルと、前
記光硬化樹脂液の表面に光ビームを照射するプロジェク
タと、前記プロジェクタを水平方向に移動させるＸＹ駆
動装置と、前記光硬化樹脂の液面の前記光ビームが照射
される部分の前記プロジェクタの移動方向の部分に強化
材を散布する強化材散布装置とを備えたことを特徴とす
る光硬化造形装置。 - 【請求項２】 強化材散布装置は、プロジェクタに光ビ
ームを中心として回転可能に取り付けられたことを特徴
とする請求項１記載の光硬化造形装置。 - 【請求項３】 光ビームは紫外線レーザである請求項１
または２記載の光硬化造形装置。 - 【請求項４】 強化材はガラス繊維である請求項１ない
し３記載の光硬化造形装置。 - 【請求項５】 強化材が導電性を有する請求項１ないし
３記載の光硬化造形装置。 - 【請求項６】 立体モデルを分割した複数の層それぞれ
における前記立体モデルの断面形状を求め、テーブル上
に満たされた光硬化樹脂液の液面と前期テーブルの上面
との間隔を前記層の厚さ分ずつ増加させるごとに前記光
硬化樹脂の液面の前記断面形状の部分を光ビームの照射
で走査する光硬化造形方法において、前記光硬化樹脂の
前記光ビームが照射される部分にその照射の直前に強化
材を散布することを特徴とする光硬化造形方法。 - 【請求項７】 光ビームは紫外線レーザである請求項６
記載の光ビーム造形方法。 - 【請求項８】 強化材はガラス繊維である請求項６また
は７記載の光ビーム造形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7177249A JP2891138B2 (ja) | 1995-07-13 | 1995-07-13 | 光硬化造形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7177249A JP2891138B2 (ja) | 1995-07-13 | 1995-07-13 | 光硬化造形装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0924551A true JPH0924551A (ja) | 1997-01-28 |
| JP2891138B2 JP2891138B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=16027774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7177249A Expired - Lifetime JP2891138B2 (ja) | 1995-07-13 | 1995-07-13 | 光硬化造形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2891138B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2347548A (en) * | 1999-03-01 | 2000-09-06 | Fuji Electric Co Ltd | Fluorescent conversion filter |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05286040A (ja) * | 1992-02-15 | 1993-11-02 | Matsushita Electric Works Ltd | 三次元形状の形成方法 |
| JPH06170954A (ja) * | 1992-12-04 | 1994-06-21 | Olympus Optical Co Ltd | 光学的造形法 |
-
1995
- 1995-07-13 JP JP7177249A patent/JP2891138B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05286040A (ja) * | 1992-02-15 | 1993-11-02 | Matsushita Electric Works Ltd | 三次元形状の形成方法 |
| JPH06170954A (ja) * | 1992-12-04 | 1994-06-21 | Olympus Optical Co Ltd | 光学的造形法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2347548A (en) * | 1999-03-01 | 2000-09-06 | Fuji Electric Co Ltd | Fluorescent conversion filter |
| GB2347548B (en) * | 1999-03-01 | 2003-04-30 | Fuji Electric Co Ltd | Method of making fluorescent conversion filter and electroluminescence element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2891138B2 (ja) | 1999-05-17 |
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