JPH09324203A - 粉末積層法による三次元形状創成方法 - Google Patents
粉末積層法による三次元形状創成方法Info
- Publication number
- JPH09324203A JPH09324203A JP8142675A JP14267596A JPH09324203A JP H09324203 A JPH09324203 A JP H09324203A JP 8142675 A JP8142675 A JP 8142675A JP 14267596 A JP14267596 A JP 14267596A JP H09324203 A JPH09324203 A JP H09324203A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- dimensional
- dimensional shape
- treatment
- model
- 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
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 積層厚さを大幅に低減でき、これにより段差
を低減し研磨加工の必要性を大幅に低減することがで
き、高精度で微小な三次元モデルを製作でき、使用材料
の制約が少なく、金属,セラミック,樹脂などからなる
三次元モデルを直接製作でき、また複数の材料からなる
モデルや,色の付いたモデルを製作できる三次元形状創
成方法を提供する。 【解決手段】 三次元モデルのCADデータから二次元
スライスデータを作成し、スライスデータをもとに、モ
デル部18と空間部19とで異なる粉末6a,6bを用
いた2種以上の粉末からなる平面画像20を静電写真法
により転写・定着させ、粉末平面画像を順次積層して2
種以上の粉末からなる粉末立体21を作成し、次いで粉
末立体を処理して空間部19を占める粉末6bを除去し
てモデル部18を占める粉末6aからなる三次元形状2
2を創成する。
を低減し研磨加工の必要性を大幅に低減することがで
き、高精度で微小な三次元モデルを製作でき、使用材料
の制約が少なく、金属,セラミック,樹脂などからなる
三次元モデルを直接製作でき、また複数の材料からなる
モデルや,色の付いたモデルを製作できる三次元形状創
成方法を提供する。 【解決手段】 三次元モデルのCADデータから二次元
スライスデータを作成し、スライスデータをもとに、モ
デル部18と空間部19とで異なる粉末6a,6bを用
いた2種以上の粉末からなる平面画像20を静電写真法
により転写・定着させ、粉末平面画像を順次積層して2
種以上の粉末からなる粉末立体21を作成し、次いで粉
末立体を処理して空間部19を占める粉末6bを除去し
てモデル部18を占める粉末6aからなる三次元形状2
2を創成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉末積層法による
三次元形状創成方法に関する。
三次元形状創成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、機械部品の高機能化と意匠性の高
度化により、ますます複雑な曲線がCADによって設計
されている。しかし、CADで設計した工業製品の製造
には、原型(プロトタイプ)の試作等に、依然として多
大な時間と費用がかかっている。このため、工業製品の
開発速度を上げるとともに開発コストを下げるために、
より優れた試作品などの一品生産システムの開発が強く
望まれていた。そこで登場したのが、迅速試作品生産方
式である「ラピッドプロトタイピング」であった。
度化により、ますます複雑な曲線がCADによって設計
されている。しかし、CADで設計した工業製品の製造
には、原型(プロトタイプ)の試作等に、依然として多
大な時間と費用がかかっている。このため、工業製品の
開発速度を上げるとともに開発コストを下げるために、
より優れた試作品などの一品生産システムの開発が強く
望まれていた。そこで登場したのが、迅速試作品生産方
式である「ラピッドプロトタイピング」であった。
【0003】このラピッドプロトタイピング(Rapid Pro
totyping) は、ステレオリソグラフィー(Stereolithogr
aphy) とも呼ばれ、材料を徐々に積み重ねていくことに
よって形状創成をするもので、その意味では付加加工の
範疇に属するものである。ラピッドプロトタイピングに
は様々な方式が提案されているが、共通している点は三
次元CADデータを二次元スライスデータの積層された
ものとして捉え、スライスデータによる固体薄層を積層
していく点である。ラピッドプロトタイピングの方式を
分類すると、光造形,粉末溶着,溶融紡糸堆積,フィル
ム積層の4つに大別される。
totyping) は、ステレオリソグラフィー(Stereolithogr
aphy) とも呼ばれ、材料を徐々に積み重ねていくことに
よって形状創成をするもので、その意味では付加加工の
範疇に属するものである。ラピッドプロトタイピングに
は様々な方式が提案されているが、共通している点は三
次元CADデータを二次元スライスデータの積層された
ものとして捉え、スライスデータによる固体薄層を積層
していく点である。ラピッドプロトタイピングの方式を
分類すると、光造形,粉末溶着,溶融紡糸堆積,フィル
ム積層の4つに大別される。
【0004】光造形法(又は光固化造形法)は、光硬化
性樹脂を光で硬化させて三次元物体を創成するものであ
る。図5は光固化造形法の原理図であり、(A)まず三
次元CADやX線CTなどにより作製した三次元モデル
1のデータを、コンピュータ上で水平にスライスして断
面形状データを作り、(B)次に、液状の光硬化性樹脂
2の液面に、スライスデータに沿ってレーザ光3を走査
しながら照射する。光硬化性樹脂は、レーザ光が照射さ
れた部分だけがある厚みをもって硬化し、断面形状デー
タどおりの硬化層4が形成される。(C)次に、この硬
化層4(造形物)を載せたテーブル5をモデル1をスラ
イスしたピッチだけ移動し、硬化した層の上面に未硬化
の薄い樹脂層を形成する。その際、ブレードと呼ぶ部材
でリコート(Recoat)と呼ぶ平坦化操作を行い、未硬化樹
脂液の表面を均一にならす。そして同様にレーザ光3を
断面形状どおりに走査しながら照射し、硬化した層は直
前の硬化層4と一体化する。(D)B及びCの工程を繰
り返すことにより、対象となる三次元モデルが造形され
る。
性樹脂を光で硬化させて三次元物体を創成するものであ
る。図5は光固化造形法の原理図であり、(A)まず三
次元CADやX線CTなどにより作製した三次元モデル
1のデータを、コンピュータ上で水平にスライスして断
面形状データを作り、(B)次に、液状の光硬化性樹脂
2の液面に、スライスデータに沿ってレーザ光3を走査
しながら照射する。光硬化性樹脂は、レーザ光が照射さ
れた部分だけがある厚みをもって硬化し、断面形状デー
タどおりの硬化層4が形成される。(C)次に、この硬
化層4(造形物)を載せたテーブル5をモデル1をスラ
イスしたピッチだけ移動し、硬化した層の上面に未硬化
の薄い樹脂層を形成する。その際、ブレードと呼ぶ部材
でリコート(Recoat)と呼ぶ平坦化操作を行い、未硬化樹
脂液の表面を均一にならす。そして同様にレーザ光3を
断面形状どおりに走査しながら照射し、硬化した層は直
前の硬化層4と一体化する。(D)B及びCの工程を繰
り返すことにより、対象となる三次元モデルが造形され
る。
【0005】上述した光固化造形法は、CADデータか
ら型を介さずに直接三次元物体が創成できる特徴を有
し、精密鋳造などのマスタモデルの製作,地図や立体像
の製作等の多くの分野で用いられている。
ら型を介さずに直接三次元物体が創成できる特徴を有
し、精密鋳造などのマスタモデルの製作,地図や立体像
の製作等の多くの分野で用いられている。
【0006】一方、粉末溶着法は、液体の光硬化性樹脂
の代わりに粉末を用いるものであり、ロールで粉末を一
定厚さに散布した後、レーザ光を照射,加熱溶融させる
ものである。この方法では、粉末として樹脂,金属,セ
ラミックが使用できる特徴がある。また、溶融紡糸堆積
法は、粒子の代わりに細径のノズルより溶融した材料を
紡糸として固化と同時に操作して平面層を作って堆積す
る方法であり、溶融材としては樹脂系とワックス系の材
料が使われる。
の代わりに粉末を用いるものであり、ロールで粉末を一
定厚さに散布した後、レーザ光を照射,加熱溶融させる
ものである。この方法では、粉末として樹脂,金属,セ
ラミックが使用できる特徴がある。また、溶融紡糸堆積
法は、粒子の代わりに細径のノズルより溶融した材料を
紡糸として固化と同時に操作して平面層を作って堆積す
る方法であり、溶融材としては樹脂系とワックス系の材
料が使われる。
【0007】更に、フィルム積層法は、薄いフィルムを
スライスデータに従って切断し、それを積層して立体を
創成する方法であり、フィルムとしては主に紙が用いら
れている。
スライスデータに従って切断し、それを積層して立体を
創成する方法であり、フィルムとしては主に紙が用いら
れている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のラピッ
ドプロトタイピングにおいて、積層の際の積層厚さはな
るべく薄く均一にすることが理想的である。しかし、従
来の各方式では、例えば表面張力等により未硬化の薄い
樹脂層の形成が困難等の原因により、十分な薄さを実現
できていない(例えば、現状の最低厚さは、約50μ
m)。このため、積層の際に段差ができ、この段差を除
去するために積層完了後の研磨加工が不可欠となる。し
かし、この研磨加工は、自動化が困難であり、多くが研
磨技術をもった熟練職人によって行われるため、プロセ
ス全体の自動化の大きな妨げとなっている。また、積層
厚さ以下の大きさのモデルは製造不可能であるため、ご
く小さなモデル(例えば、全体が1mm以下のマイクロ
部品)は作ることができなかった。
ドプロトタイピングにおいて、積層の際の積層厚さはな
るべく薄く均一にすることが理想的である。しかし、従
来の各方式では、例えば表面張力等により未硬化の薄い
樹脂層の形成が困難等の原因により、十分な薄さを実現
できていない(例えば、現状の最低厚さは、約50μ
m)。このため、積層の際に段差ができ、この段差を除
去するために積層完了後の研磨加工が不可欠となる。し
かし、この研磨加工は、自動化が困難であり、多くが研
磨技術をもった熟練職人によって行われるため、プロセ
ス全体の自動化の大きな妨げとなっている。また、積層
厚さ以下の大きさのモデルは製造不可能であるため、ご
く小さなモデル(例えば、全体が1mm以下のマイクロ
部品)は作ることができなかった。
【0009】更に、工業製品の原型(プロトタイプ)
は、金属やセラミックで製造することが、型取り等の後
工程のために望ましいが、従来のほとんどのラピッドプ
ロトタイピング(上述した光造形,溶融紡糸堆積,フィ
ルム積層)では、材料が樹脂,ワックス,紙等に限定さ
れ、金属やセラミック等を用いて直接モデルを製作する
ことはできなかった。また、上述した方式のうち粉末溶
着法では、金属,セラミックを材料とできるが、出来上
がったものは多孔質で脆いため、後工程(溶浸処理等)
を必要とし、微小な製品には適用が困難であった。
は、金属やセラミックで製造することが、型取り等の後
工程のために望ましいが、従来のほとんどのラピッドプ
ロトタイピング(上述した光造形,溶融紡糸堆積,フィ
ルム積層)では、材料が樹脂,ワックス,紙等に限定さ
れ、金属やセラミック等を用いて直接モデルを製作する
ことはできなかった。また、上述した方式のうち粉末溶
着法では、金属,セラミックを材料とできるが、出来上
がったものは多孔質で脆いため、後工程(溶浸処理等)
を必要とし、微小な製品には適用が困難であった。
【0010】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るために創案されたものである。すなわち、本発明の目
的は、積層厚さを大幅に低減でき、これにより段差を低
減し研磨加工の必要性を大幅に低減することができる三
次元形状創成方法を提供することにある。また、本発明
の別の目的は、高精度で微小な三次元モデルを製作でき
る三次元形状創成方法を提供することにある。更に、本
発明の別の目的は、使用材料の制約が少なく、金属,セ
ラミック,樹脂などからなる三次元モデルを直接製作で
きる三次元形状創成方法を提供することにある。また複
数の材料からなるモデルや,色の付いたモデルを製作で
きる三次元形状創成方法を提供することにある。
るために創案されたものである。すなわち、本発明の目
的は、積層厚さを大幅に低減でき、これにより段差を低
減し研磨加工の必要性を大幅に低減することができる三
次元形状創成方法を提供することにある。また、本発明
の別の目的は、高精度で微小な三次元モデルを製作でき
る三次元形状創成方法を提供することにある。更に、本
発明の別の目的は、使用材料の制約が少なく、金属,セ
ラミック,樹脂などからなる三次元モデルを直接製作で
きる三次元形状創成方法を提供することにある。また複
数の材料からなるモデルや,色の付いたモデルを製作で
きる三次元形状創成方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、三次元
モデルのCADデータから二次元スライスデータを作成
し、該スライスデータをもとに、モデル部と空間部とで
異なる粉末を用いた2種以上の粉末からなる平面画像を
静電写真法により転写・定着させ、該粉末平面画像を順
次積層して2種以上の粉末からなる粉末立体を作成し、
次いで粉末立体を処理して空間部を占める粉末を除去
し、これによりモデル部を占める粉末からなる三次元形
状を創成する、ことを特徴とする粉末積層法による三次
元形状創成方法が提供される。
モデルのCADデータから二次元スライスデータを作成
し、該スライスデータをもとに、モデル部と空間部とで
異なる粉末を用いた2種以上の粉末からなる平面画像を
静電写真法により転写・定着させ、該粉末平面画像を順
次積層して2種以上の粉末からなる粉末立体を作成し、
次いで粉末立体を処理して空間部を占める粉末を除去
し、これによりモデル部を占める粉末からなる三次元形
状を創成する、ことを特徴とする粉末積層法による三次
元形状創成方法が提供される。
【0012】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
モデル部の粉末は、高融点金属又はセラミックであり、
前記空間部の粉末は、低融点金属,樹脂,ワックス,又
はカーボンであり、加熱により空間部を占める粉末を除
去する。また、前記モデル部の粉末は、銅又は銅合金で
あり、前記空間部の粉末は、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金であり、アルカリ又は酸により空間部を占める
粉末を溶解除去してもよい。また、三次元形状を創成し
た後、更に、含油処理,水蒸気処理,硫化処理,化成処
理,溶浸処理,熱処理,又は研磨処理を行うことが好ま
しい。
モデル部の粉末は、高融点金属又はセラミックであり、
前記空間部の粉末は、低融点金属,樹脂,ワックス,又
はカーボンであり、加熱により空間部を占める粉末を除
去する。また、前記モデル部の粉末は、銅又は銅合金で
あり、前記空間部の粉末は、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金であり、アルカリ又は酸により空間部を占める
粉末を溶解除去してもよい。また、三次元形状を創成し
た後、更に、含油処理,水蒸気処理,硫化処理,化成処
理,溶浸処理,熱処理,又は研磨処理を行うことが好ま
しい。
【0013】上記本発明の方法によれば、使用する粉末
径を小さくする(例えば10〜20μm)ことにより、
粉末からなる薄い膜(平面画像)を均一に作ることがで
き、これにより積層厚を極めて薄くすることができ、段
差をほとんどなくし後工程で必要となる研磨加工の手間
を軽減もしくは省略することができる。また、積層厚を
極めて薄くできる(例えば10〜20μm)ことから、
例えば、全体が1mm以下のマイクロ部品のような、更
に高精度で微小な三次元モデルを製作することもでき
る。
径を小さくする(例えば10〜20μm)ことにより、
粉末からなる薄い膜(平面画像)を均一に作ることがで
き、これにより積層厚を極めて薄くすることができ、段
差をほとんどなくし後工程で必要となる研磨加工の手間
を軽減もしくは省略することができる。また、積層厚を
極めて薄くできる(例えば10〜20μm)ことから、
例えば、全体が1mm以下のマイクロ部品のような、更
に高精度で微小な三次元モデルを製作することもでき
る。
【0014】更に、平面画像を静電写真法により転写・
定着させるので、帯電性のあるあらゆる材料(例えば、
金属,セラミック,樹脂等)を用いることができ、使用
材料の制約が極めて少ない。従って、金属,セラミッ
ク,樹脂,もしくはこれらの混合物を用いることによ
り、三次元モデルを直接製作することができ、かつ複数
の材料からなるモデルや、色の付いたモデルを製作する
こともできる。
定着させるので、帯電性のあるあらゆる材料(例えば、
金属,セラミック,樹脂等)を用いることができ、使用
材料の制約が極めて少ない。従って、金属,セラミッ
ク,樹脂,もしくはこれらの混合物を用いることによ
り、三次元モデルを直接製作することができ、かつ複数
の材料からなるモデルや、色の付いたモデルを製作する
こともできる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して説
明する。なお、各図において共通する部分には同一の符
号を付し、重複した説明を省略する。図1は、本発明の
方法を実施する粉末積層装置の模式図である。この図に
おいて、10は、静電写真装置であり、感光ドラム1
1,帯電器12,光源部13,現像ユニット14a,1
4b,除電器15,クリーニングローラ16等からな
る。感光ドラム11は、この図で時計回り(右回り)に
回転し、この回転に対応して、帯電器12により感光ド
ラム11の表面を一様に帯電(例えば+)させ、光源部
13で所望の画像を露光し、露光部の電荷を減少させて
いわゆる静電潜像を形成し、現像ユニット14a(又は
14b)で帯電した粒子6a(又は6b)を静電潜像に
電気的に付着させて可視像を得るようになっている。
明する。なお、各図において共通する部分には同一の符
号を付し、重複した説明を省略する。図1は、本発明の
方法を実施する粉末積層装置の模式図である。この図に
おいて、10は、静電写真装置であり、感光ドラム1
1,帯電器12,光源部13,現像ユニット14a,1
4b,除電器15,クリーニングローラ16等からな
る。感光ドラム11は、この図で時計回り(右回り)に
回転し、この回転に対応して、帯電器12により感光ド
ラム11の表面を一様に帯電(例えば+)させ、光源部
13で所望の画像を露光し、露光部の電荷を減少させて
いわゆる静電潜像を形成し、現像ユニット14a(又は
14b)で帯電した粒子6a(又は6b)を静電潜像に
電気的に付着させて可視像を得るようになっている。
【0016】感光ドラム11上の粒子6a(又は6b)
は、転写により基板17上に転写され、除電器15でド
ラムに残る電荷を完全に除去し、クリーニングローラ1
6で粒子を清掃し、感光ドラム11は最初の状態に戻
る。
は、転写により基板17上に転写され、除電器15でド
ラムに残る電荷を完全に除去し、クリーニングローラ1
6で粒子を清掃し、感光ドラム11は最初の状態に戻
る。
【0017】図1の粉末積層装置を用い、本発明の三次
元形状創成方法は、以下のステップで行われる。 (1)先ず、三次元モデルのCADデータから二次元ス
ライスデータを作成し、作成したスライスデータをもと
に、モデル部18と空間部19とで異なる粉末を用いた
2種以上(この図では6a,6bの2種)の粉末からな
る平面画像20を静電写真法(すなわち粉末積層装置)
により転写させる。なお、画像の転写は、粉末毎に行
い、全粉末の転写が完了して1枚の平面画像20が完成
する。定着には、例えばホットプレス23を用いる。 (2)定着時に粉末の積層厚を測定し、これをもとに二
次元スライスデータを作成する。 (3)粉末平面画像20を順次基板17上に積層して2
種以上の粉末からなる粉末立体21を作成する。この積
層は、基板17上に既に積層した画像20の上にそのま
ま重ねて行う。なお、粉末6a,6bが基板17上に既
に積層した画像20上に転写(移動)しやすいように、
基板17と感光ドラム11の間に適当な電圧を印加する
のがよい。 (4)次いで粉末立体21を処理して空間部19を占め
る粉末6bを除去してモデル部18を占める粉末6aか
らなる三次元形状22を創成する。
元形状創成方法は、以下のステップで行われる。 (1)先ず、三次元モデルのCADデータから二次元ス
ライスデータを作成し、作成したスライスデータをもと
に、モデル部18と空間部19とで異なる粉末を用いた
2種以上(この図では6a,6bの2種)の粉末からな
る平面画像20を静電写真法(すなわち粉末積層装置)
により転写させる。なお、画像の転写は、粉末毎に行
い、全粉末の転写が完了して1枚の平面画像20が完成
する。定着には、例えばホットプレス23を用いる。 (2)定着時に粉末の積層厚を測定し、これをもとに二
次元スライスデータを作成する。 (3)粉末平面画像20を順次基板17上に積層して2
種以上の粉末からなる粉末立体21を作成する。この積
層は、基板17上に既に積層した画像20の上にそのま
ま重ねて行う。なお、粉末6a,6bが基板17上に既
に積層した画像20上に転写(移動)しやすいように、
基板17と感光ドラム11の間に適当な電圧を印加する
のがよい。 (4)次いで粉末立体21を処理して空間部19を占め
る粉末6bを除去してモデル部18を占める粉末6aか
らなる三次元形状22を創成する。
【0018】前記モデル部18の粉末6aは、例えば高
融点金属又はセラミックであり、前記空間部19の粉末
6bは、低融点金属,樹脂,ワックス,又はカーボンで
あるのがよい。この構成により、加熱により空間部19
を占める粉末6bを溶解又は焼却により除去することが
できる。また、前記モデル部18の粉末6aは、銅又は
銅合金であり、前記空間部19の粉末6bは、アルミニ
ウム又はアルミニウム合金であってもよい。この構成に
より、アルカリ又は酸により空間部19を占める粉末6
bを溶解除去することができる。
融点金属又はセラミックであり、前記空間部19の粉末
6bは、低融点金属,樹脂,ワックス,又はカーボンで
あるのがよい。この構成により、加熱により空間部19
を占める粉末6bを溶解又は焼却により除去することが
できる。また、前記モデル部18の粉末6aは、銅又は
銅合金であり、前記空間部19の粉末6bは、アルミニ
ウム又はアルミニウム合金であってもよい。この構成に
より、アルカリ又は酸により空間部19を占める粉末6
bを溶解除去することができる。
【0019】なお、空間部19を占める粉末6bを除去
する手段は、これらのものに限定されず、異なる粉末の
物性差により、その一方を除去できる周知の手段を用い
ることができる。
する手段は、これらのものに限定されず、異なる粉末の
物性差により、その一方を除去できる周知の手段を用い
ることができる。
【0020】更に、三次元形状22を創成した後、含油
処理,水蒸気処理,硫化処理,化成処理,溶浸処理,熱
処理,又は研磨処理を行うことが好ましい。これらの後
処理を行うことにより、創成した三次元形状22の性能
を更に向上させることができる。
処理,水蒸気処理,硫化処理,化成処理,溶浸処理,熱
処理,又は研磨処理を行うことが好ましい。これらの後
処理を行うことにより、創成した三次元形状22の性能
を更に向上させることができる。
【0021】図2は、本発明の方法を更に詳しく示すフ
ロー図である。この図に示すように、本発明の方法は、
全ての工程が全て自動化が可能であり、熟練職人による
手作業等を介在することなく、三次元部品を完成させる
ことができる。
ロー図である。この図に示すように、本発明の方法は、
全ての工程が全て自動化が可能であり、熟練職人による
手作業等を介在することなく、三次元部品を完成させる
ことができる。
【0022】図3は、本発明の方法を実施する別の粉末
積層装置の模式図である。この図において、感光プレー
ト11aは平面に構成されており、感光プレート11a
が取り付けられた移動板11bが水平に往復動するよう
になっている。また、この移動板11bの下面に、帯電
器12a,光源部13,現像ユニット14,除電器1
5,クリーニングローラ16等が水平に配置されてい
る。また、移動板11bの図で右端には、帯電器12a
よりも強力な別の帯電器12bが設置されている。この
構成により、図1における感光ドラム11の回転の代わ
りに、感光プレート11a及び移動板11bの往復動に
より、図1と同様に、作成したスライスデータをもと
に、モデル部18と空間部19とで異なる粉末を用いた
2種以上(この図では4種)の粉末からなる平面画像2
0を静電写真法(すなわち粉末積層装置)により転写・
定着させることができる。
積層装置の模式図である。この図において、感光プレー
ト11aは平面に構成されており、感光プレート11a
が取り付けられた移動板11bが水平に往復動するよう
になっている。また、この移動板11bの下面に、帯電
器12a,光源部13,現像ユニット14,除電器1
5,クリーニングローラ16等が水平に配置されてい
る。また、移動板11bの図で右端には、帯電器12a
よりも強力な別の帯電器12bが設置されている。この
構成により、図1における感光ドラム11の回転の代わ
りに、感光プレート11a及び移動板11bの往復動に
より、図1と同様に、作成したスライスデータをもと
に、モデル部18と空間部19とで異なる粉末を用いた
2種以上(この図では4種)の粉末からなる平面画像2
0を静電写真法(すなわち粉末積層装置)により転写・
定着させることができる。
【0023】なお、この図における帯電器12bは、移
動板11bの右移動時に粉末立体21の上面を帯電器1
2aよりも強力に帯電させ、感光プレート11aに付着
した粉末を粉末立体21の上面に移動させる機能を有す
る。また、23は、ヒータ23aを備えたホットプレス
であり、転写後の粉末立体21を上昇させてヒータ23
aに密着させ、平面画像20を粉末立体21の上面に定
着させるようになっている。また、24は、レーザー等
の測長器であり、粉末立体21の上面がヒータ23aに
密着した際の位置を検出し、創成過程における粉末立体
21の上面位置を正確に算出し、所望の三次元形状22
を得るようになっている。その他の構成及び作用は、図
1と同様である。
動板11bの右移動時に粉末立体21の上面を帯電器1
2aよりも強力に帯電させ、感光プレート11aに付着
した粉末を粉末立体21の上面に移動させる機能を有す
る。また、23は、ヒータ23aを備えたホットプレス
であり、転写後の粉末立体21を上昇させてヒータ23
aに密着させ、平面画像20を粉末立体21の上面に定
着させるようになっている。また、24は、レーザー等
の測長器であり、粉末立体21の上面がヒータ23aに
密着した際の位置を検出し、創成過程における粉末立体
21の上面位置を正確に算出し、所望の三次元形状22
を得るようになっている。その他の構成及び作用は、図
1と同様である。
【0024】図4は、本発明の方法を実施する更に別の
粉末積層装置の模式図である。この図において、25,
26は、それぞれ縮小露光装置であり、図示しない別の
露光装置でモデル部18と空間部19の画像マスク25
a,26aを作成し、これを感光プレート11a上に縮
小露光するようになっている。その他の構成は、図3と
同様である。この構成により、例えば、全体が1mm以
下のマイクロ部品のような、更に高精度で微小な三次元
モデルを製作することもできる。
粉末積層装置の模式図である。この図において、25,
26は、それぞれ縮小露光装置であり、図示しない別の
露光装置でモデル部18と空間部19の画像マスク25
a,26aを作成し、これを感光プレート11a上に縮
小露光するようになっている。その他の構成は、図3と
同様である。この構成により、例えば、全体が1mm以
下のマイクロ部品のような、更に高精度で微小な三次元
モデルを製作することもできる。
【0025】なお、本発明は上述した実施形態及び実施
例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更できることは勿論である。
例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更できることは勿論である。
【0026】
【発明の効果】上述した本発明の方法によれば、使用す
る粉末径を小さくする(例えば10〜20μm)ことに
より、粉末からなる薄い膜(平面画像20)を均一に作
ることができ、これにより積層厚を極めて薄くすること
ができ、段差をほとんどなくし後工程で必要となる研磨
加工の手間を軽減もしくは省略することができる。ま
た、積層厚を極めて薄くできる(例えば10〜20μ
m)ことから、例えば、全体が1mm以下のマイクロ部
品のような、更に高精度で微小な三次元モデルを製作す
ることもできる。
る粉末径を小さくする(例えば10〜20μm)ことに
より、粉末からなる薄い膜(平面画像20)を均一に作
ることができ、これにより積層厚を極めて薄くすること
ができ、段差をほとんどなくし後工程で必要となる研磨
加工の手間を軽減もしくは省略することができる。ま
た、積層厚を極めて薄くできる(例えば10〜20μ
m)ことから、例えば、全体が1mm以下のマイクロ部
品のような、更に高精度で微小な三次元モデルを製作す
ることもできる。
【0027】更に、平面画像20を静電写真法により転
写・定着させるので、帯電性のあるあらゆる材料(例え
ば、金属,セラミック,樹脂等)を用いることができ、
使用材料の制約が極めて少ない。従って、金属,セラミ
ック,樹脂,もしくはこれらの混合物を用いることによ
り、三次元モデル21を直接製作することができ、かつ
複数の材料からなるモデルや、色の付いたモデルを製作
することもできる。
写・定着させるので、帯電性のあるあらゆる材料(例え
ば、金属,セラミック,樹脂等)を用いることができ、
使用材料の制約が極めて少ない。従って、金属,セラミ
ック,樹脂,もしくはこれらの混合物を用いることによ
り、三次元モデル21を直接製作することができ、かつ
複数の材料からなるモデルや、色の付いたモデルを製作
することもできる。
【0028】従って、本発明の粉末積層法による三次元
形状創成方法は、積層厚さを大幅に低減でき、これによ
り段差を低減し研磨加工の必要性を大幅に低減すること
ができ、高精度で微小な三次元モデルを製作でき、使用
材料の制約が少なく、金属,セラミック,樹脂などから
なる三次元モデルを直接製作でき、また複数の材料から
なるモデルや,色の付いたモデルを製作できる、等の優
れた効果を有する。
形状創成方法は、積層厚さを大幅に低減でき、これによ
り段差を低減し研磨加工の必要性を大幅に低減すること
ができ、高精度で微小な三次元モデルを製作でき、使用
材料の制約が少なく、金属,セラミック,樹脂などから
なる三次元モデルを直接製作でき、また複数の材料から
なるモデルや,色の付いたモデルを製作できる、等の優
れた効果を有する。
【図1】本発明の方法を実施する粉末積層装置の模式図
である。
である。
【図2】本発明の方法を示すフロー図である。
【図3】本発明の方法を実施する別の粉末積層装置の模
式図である。
式図である。
【図4】本発明の方法を実施する更に別の粉末積層装置
の模式図である。
の模式図である。
【図5】光固化造形法の原理図である。
1 三次元モデル 2 光硬化性樹脂 3 レーザ光 4 硬化層 5 テーブル 10 静電写真装置 11 感光ドラム 11a 感光プレート 11b 移動板 12,12a,12b 帯電器 13 光源部 14,14a,14b 現像ユニット 15 除電器 16 クリーニングローラ 17 基板 18 モデル部 19 空間部 20 平面画像 21 粉末立体 22 三次元形状 23 ホットプレス 23a ヒータ 24 測長器 25,26 縮小露光装置 25a,26a 画像マスク
Claims (4)
- 【請求項1】 三次元モデルのCADデータから二次元
スライスデータを作成し、該スライスデータをもとに、
モデル部と空間部とで異なる粉末を用いた2種以上の粉
末からなる平面画像を静電写真法により転写・定着さ
せ、該粉末平面画像を順次積層して2種以上の粉末から
なる粉末立体を作成し、次いで粉末立体を処理して空間
部を占める粉末を除去し、これによりモデル部を占める
粉末からなる三次元形状を創成する、ことを特徴とする
粉末積層法による三次元形状創成方法。 - 【請求項2】 前記モデル部の粉末は、高融点金属又は
セラミックであり、前記空間部の粉末は、低融点金属,
樹脂,ワックス,又はカーボンであり、加熱により空間
部を占める粉末を除去する、ことを特徴とする請求項1
に記載の三次元形状創成方法。 - 【請求項3】 前記モデル部の粉末は、銅又は銅合金で
あり、前記空間部の粉末は、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金であり、アルカリ又は酸により空間部を占める
粉末を溶解除去する、ことを特徴とする請求項1に記載
の三次元形状創成方法。 - 【請求項4】 三次元形状を創成した後、更に、含油処
理,水蒸気処理,硫化処理,化成処理,溶浸処理,熱処
理,又は研磨処理を行う、ことを特徴とする請求項1に
記載の三次元形状創成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14267596A JP3454636B2 (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 粉末積層法による三次元形状創成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14267596A JP3454636B2 (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 粉末積層法による三次元形状創成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09324203A true JPH09324203A (ja) | 1997-12-16 |
JP3454636B2 JP3454636B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=15320902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14267596A Expired - Fee Related JP3454636B2 (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 粉末積層法による三次元形状創成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3454636B2 (ja) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000158542A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-06-13 | Canon Inc | 構造物、多層構造物、その製造方法及びその装置 |
JP2002249804A (ja) * | 2001-02-22 | 2002-09-06 | Hitachi Ltd | 立体物造形方法 |
US6506477B1 (en) | 1998-12-17 | 2003-01-14 | Minolta Co., Ltd. | Apparatus and method for forming three-dimensional object |
US6612824B2 (en) | 1999-03-29 | 2003-09-02 | Minolta Co., Ltd. | Three-dimensional object molding apparatus |
JP2003305777A (ja) * | 2002-04-15 | 2003-10-28 | Aspect:Kk | 3次元造形方法および3次元造形装置 |
JP2005536353A (ja) * | 2002-08-20 | 2005-12-02 | エクス ワン コーポレーション | 鋳造法およびそれを実施するための成品 |
US7758792B2 (en) | 2003-07-31 | 2010-07-20 | Riken | Artificial bone forming method by powder lamination method |
WO2013137283A1 (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-19 | パナソニック株式会社 | 三次元形状造形物の製造方法および三次元形状造形物 |
CN103611934A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-05 | 宁波金鹏高强度紧固件有限公司 | 一种内外三层结构的3d打印紧固件生产方法 |
US9487443B2 (en) | 2014-03-14 | 2016-11-08 | Ricoh Company, Ltd. | Layer stack formation powder material, powder layer stack formation hardening liquid, layer stack formation material set, and layer stack object formation method |
US9682166B2 (en) | 2014-08-11 | 2017-06-20 | Ricoh Company, Ltd. | Additive manufacturing powder and method of manufacturing the same |
KR20180002833A (ko) * | 2015-05-13 | 2018-01-08 | 가부시키가이샤 다이헨 | 금속 분말, 적층 조형물의 제조방법 및 적층 조형물 |
CN110216873A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-09-10 | 西安工程大学 | 一种基于电子照相技术的低成本快速成型装置与方法 |
CN110216875A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-09-10 | 西安工程大学 | 一种制作彩色零件的快速成型装置与方法 |
JP2021509140A (ja) * | 2017-11-07 | 2021-03-18 | シャフィル、 アーロン ロニSHAFIR, Aaron Roni | 3次元(3d)オブジェクト印刷用の材料を送出するためのシステム及び方法 |
US10981226B2 (en) | 2016-10-25 | 2021-04-20 | Daihen Corporation | Copper alloy powder, method of producing additively-manufactured article, and additively-manufactured article |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3910094A1 (en) | 2016-02-15 | 2021-11-17 | REM Technologies, Inc. | Chemical processing internal cavities of am workpieces |
DE102016213917A1 (de) * | 2016-07-28 | 2018-02-01 | General Electric Technology Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und nach dem Verfahren hergestelltes Bauteil |
CN109822091A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-05-31 | 西安科技大学 | 亲磁性粉末材料吸附面成型的快速成型装置及方法 |
-
1996
- 1996-06-05 JP JP14267596A patent/JP3454636B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000158542A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-06-13 | Canon Inc | 構造物、多層構造物、その製造方法及びその装置 |
US6506477B1 (en) | 1998-12-17 | 2003-01-14 | Minolta Co., Ltd. | Apparatus and method for forming three-dimensional object |
US6612824B2 (en) | 1999-03-29 | 2003-09-02 | Minolta Co., Ltd. | Three-dimensional object molding apparatus |
JP2002249804A (ja) * | 2001-02-22 | 2002-09-06 | Hitachi Ltd | 立体物造形方法 |
JP2003305777A (ja) * | 2002-04-15 | 2003-10-28 | Aspect:Kk | 3次元造形方法および3次元造形装置 |
JP2005536353A (ja) * | 2002-08-20 | 2005-12-02 | エクス ワン コーポレーション | 鋳造法およびそれを実施するための成品 |
US7758792B2 (en) | 2003-07-31 | 2010-07-20 | Riken | Artificial bone forming method by powder lamination method |
WO2013137283A1 (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-19 | パナソニック株式会社 | 三次元形状造形物の製造方法および三次元形状造形物 |
CN103611934A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-05 | 宁波金鹏高强度紧固件有限公司 | 一种内外三层结构的3d打印紧固件生产方法 |
US9487443B2 (en) | 2014-03-14 | 2016-11-08 | Ricoh Company, Ltd. | Layer stack formation powder material, powder layer stack formation hardening liquid, layer stack formation material set, and layer stack object formation method |
US9682166B2 (en) | 2014-08-11 | 2017-06-20 | Ricoh Company, Ltd. | Additive manufacturing powder and method of manufacturing the same |
KR20180002833A (ko) * | 2015-05-13 | 2018-01-08 | 가부시키가이샤 다이헨 | 금속 분말, 적층 조형물의 제조방법 및 적층 조형물 |
US10421122B2 (en) | 2015-05-13 | 2019-09-24 | Daihen Corporation | Metal powder, method of producing additively-manufactured article, and additively-manufactured article |
KR20200123292A (ko) * | 2015-05-13 | 2020-10-28 | 가부시키가이샤 다이헨 | 금속 분말, 적층 조형물의 제조방법 및 적층 조형물 |
US10843260B2 (en) | 2015-05-13 | 2020-11-24 | Daihen Corporation | Metal powder, method of producing additively-manufactured article, and additively-manufactured article |
US11077495B2 (en) | 2015-05-13 | 2021-08-03 | Daihen Corporation | Metal powder, method of producing additively-manufactured article, and additively-manufactured article |
US10981226B2 (en) | 2016-10-25 | 2021-04-20 | Daihen Corporation | Copper alloy powder, method of producing additively-manufactured article, and additively-manufactured article |
JP2021509140A (ja) * | 2017-11-07 | 2021-03-18 | シャフィル、 アーロン ロニSHAFIR, Aaron Roni | 3次元(3d)オブジェクト印刷用の材料を送出するためのシステム及び方法 |
CN110216873A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-09-10 | 西安工程大学 | 一种基于电子照相技术的低成本快速成型装置与方法 |
CN110216875A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-09-10 | 西安工程大学 | 一种制作彩色零件的快速成型装置与方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3454636B2 (ja) | 2003-10-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH09324203A (ja) | 粉末積層法による三次元形状創成方法 | |
Bhushan et al. | An overview of additive manufacturing (3D printing) for microfabrication | |
Ashley | Rapid prototyping systems | |
US6066285A (en) | Solid freeform fabrication using power deposition | |
US6376148B1 (en) | Layer manufacturing using electrostatic imaging and lamination | |
US6206672B1 (en) | Apparatus of fabricating 3 dimensional objects by means of electrophotography, ionography or a similar process | |
JP5893092B2 (ja) | 3d印刷法 | |
US8879957B2 (en) | Electrophotography-based additive manufacturing system with reciprocating operation | |
Bártolo et al. | History of stereolithographic processes | |
Jaiganesh et al. | Manufacturing of PMMA cam shaft by rapid prototyping | |
KR20180099752A (ko) | 적층 제조에서 실린더형 층을 이용한 구축 | |
Kumar et al. | Electrophotographic printing of part and binder powders | |
JP2016508086A (ja) | 連続供給3d製造 | |
JP6789169B2 (ja) | レーザ溶融を使用するハイブリッド静電3dプリンタ | |
US20220226896A1 (en) | Systems and methods for removing build material from additively manufactured parts | |
JP2002347129A (ja) | 立体造形装置および立体造形方法 | |
WO2019152797A1 (en) | Method of thermally transferring layers in a selective deposition-based additive manufacturing system using conductive heat | |
Novak-Marcincin et al. | Application of FDM rapid prototyping technology in experimental gearbox development process | |
Kumar et al. | Investigation of an electrophotography based rapid prototyping technology | |
Kumar et al. | Electrophotographic powder deposition for freeform fabrication | |
Kumar et al. | Electrophotographic layered manufacturing | |
US11214000B2 (en) | Apparatus and method for fabricating multi-sided printed composite sheet structures | |
US11738503B2 (en) | Constructing 3-dimensional parts using electrophotography | |
Carter | Advances in rapid prototyping and rapid manufacturing | |
DOBRESCU et al. | Mechatronic finger structure with pressure-sensitive conductive layer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |