JPH10183204A - 焼結を応用した粉末材によるｒｐ及びその製造装置 - Google Patents
焼結を応用した粉末材によるｒｐ及びその製造装置Info
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- JPH10183204A JPH10183204A JP8344703A JP34470396A JPH10183204A JP H10183204 A JPH10183204 A JP H10183204A JP 8344703 A JP8344703 A JP 8344703A JP 34470396 A JP34470396 A JP 34470396A JP H10183204 A JPH10183204 A JP H10183204A
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- 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
- B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
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- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製品のスライス切りされた輪郭形状に見合う
空間部を有するシート材とその空間部に投入され粉末材
とを順次積重し加圧してシートと粉末の積重体を作り、
これを焼結して製品を造型するもので、省エネルギーの
レーザ装置で加工され、高精度で、任意の形状の製品が
高速で造型され、環境汚染もなく、各種の材料を混在し
得る焼結を応用した粉末材によるＲＰ及びその製造装置
を提供する。 【解決手段】 型枠体３内に製品のスライス切り輪郭形
状の空間部を有するシート材２をセットした後、空間部
６内に粉末材７を投入し、プレス加工機等の加圧手段８
によりシート材２および粉末材７を加圧する。次に、次
のシート材２′をシート材２上に搭載し、同様に粉末材
７の投入と加圧を行なう。これを繰返してシートと粉末
の積重体を形成し、これを非酸化の雰囲気の焼結炉に入
れて焼結し、製品の残り「かす」を除去することにより
所望の製品が造型される。
空間部を有するシート材とその空間部に投入され粉末材
とを順次積重し加圧してシートと粉末の積重体を作り、
これを焼結して製品を造型するもので、省エネルギーの
レーザ装置で加工され、高精度で、任意の形状の製品が
高速で造型され、環境汚染もなく、各種の材料を混在し
得る焼結を応用した粉末材によるＲＰ及びその製造装置
を提供する。 【解決手段】 型枠体３内に製品のスライス切り輪郭形
状の空間部を有するシート材２をセットした後、空間部
６内に粉末材７を投入し、プレス加工機等の加圧手段８
によりシート材２および粉末材７を加圧する。次に、次
のシート材２′をシート材２上に搭載し、同様に粉末材
７の投入と加圧を行なう。これを繰返してシートと粉末
の積重体を形成し、これを非酸化の雰囲気の焼結炉に入
れて焼結し、製品の残り「かす」を除去することにより
所望の製品が造型される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉末材を用いたＲ
Ｐ及びその製造装置に係り、特に、スライス状のシート
材の輪郭形状を有する空間部に粉末材をその都度投入
し、全体を加圧し、シート材を積重した後、焼結して製
品を作る焼結を応用した粉末材によるＲＰ及びその製造
装置に関する。
Ｐ及びその製造装置に係り、特に、スライス状のシート
材の輪郭形状を有する空間部に粉末材をその都度投入
し、全体を加圧し、シート材を積重した後、焼結して製
品を作る焼結を応用した粉末材によるＲＰ及びその製造
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】製品の輪郭を求めて積重造型を行なう所
謂ＲＰ（Ｒａｐｉｄ Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ）は最近
実用段階に入り、各種のものが採用されている。それ等
は大別して３つの方式に分類できる。第１の方式は、光
硬化性の樹脂を用い、仮想分割した断面形状を順次レー
ザ固化積重するものである。第２の方式は、製品形状を
スライス状に仮想分割し、この輪郭形状のシート材を多
数枚積重して積重体を形成し、シート材でモデルを作る
ものである。また、第３の方式は、粉末材を台上に薄肉
状に搭載し、レーザ照射により輪郭形状をレーザで加熱
固化した後、加圧し、更に、その上に粉末材を積重し、
順次輪郭形状に対応するレーザ加工，加圧を行なって積
重体を作り、最後に不要の粉末材を除去した後に焼結し
て製品とするものである。なお、この第３の方式として
は同一出願人による先行技術（特願平８−２３８７６８
号）が該当する。
謂ＲＰ（Ｒａｐｉｄ Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ）は最近
実用段階に入り、各種のものが採用されている。それ等
は大別して３つの方式に分類できる。第１の方式は、光
硬化性の樹脂を用い、仮想分割した断面形状を順次レー
ザ固化積重するものである。第２の方式は、製品形状を
スライス状に仮想分割し、この輪郭形状のシート材を多
数枚積重して積重体を形成し、シート材でモデルを作る
ものである。また、第３の方式は、粉末材を台上に薄肉
状に搭載し、レーザ照射により輪郭形状をレーザで加熱
固化した後、加圧し、更に、その上に粉末材を積重し、
順次輪郭形状に対応するレーザ加工，加圧を行なって積
重体を作り、最後に不要の粉末材を除去した後に焼結し
て製品とするものである。なお、この第３の方式として
は同一出願人による先行技術（特願平８−２３８７６８
号）が該当する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記したＲＰは夫々特
徴を有するものであり、効果的な造型方法ではあるが、
いくつかの問題点を有する。即ち、前記の第１及び第２
の方式では、直接金属部品を作ることができない。仮り
に金属部品を作る場合はこれ等の方式で作ったものを基
にして他の方法で雌型を作って鋳物等によって作るしか
ない。なお、この場合、造型に多大な時間を要する。ま
た、積重体を樹脂材で作る場合には環境保全に反する物
質が形成される恐れがある。また、第３の方式の場合に
は粉末材だけですべてを作るためニアネットシェーブの
金属部品が作れる長所があるが高精度の部品を作ること
が難しい問題点がある。
徴を有するものであり、効果的な造型方法ではあるが、
いくつかの問題点を有する。即ち、前記の第１及び第２
の方式では、直接金属部品を作ることができない。仮り
に金属部品を作る場合はこれ等の方式で作ったものを基
にして他の方法で雌型を作って鋳物等によって作るしか
ない。なお、この場合、造型に多大な時間を要する。ま
た、積重体を樹脂材で作る場合には環境保全に反する物
質が形成される恐れがある。また、第３の方式の場合に
は粉末材だけですべてを作るためニアネットシェーブの
金属部品が作れる長所があるが高精度の部品を作ること
が難しい問題点がある。
【０００４】本発明は、以上の問題点を解決するもの
で、大きなエネルギーを必要とせず、任意の形状の製品
を直接、しかも高精度で短時間に造型することができ、
任意の材料および各種の材料の組み合わせからなる製品
も作られ、環境保全に貢献でき、経済性の向上が図れ
る，焼結を応用した粉末材によるＲＰ及びその製造装置
を提供することを目的とする。
で、大きなエネルギーを必要とせず、任意の形状の製品
を直接、しかも高精度で短時間に造型することができ、
任意の材料および各種の材料の組み合わせからなる製品
も作られ、環境保全に貢献でき、経済性の向上が図れ
る，焼結を応用した粉末材によるＲＰ及びその製造装置
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、製品形状をスライス状に仮想分割して
スライス毎の輪郭形状を求める第１の手順と、該輪郭形
状に対応する空間部を形成するシート材を一枚づつ積重
する第２の手順と、前記シート材を一枚づつ積重する毎
に前記空間部内に粉末材を投入する第３の手順と、粉末
材の投入された前記シート材を一枚毎に加圧する第４の
手順と、前記製品形状に見合うすべてのシート材の積重
と粉末材の投入加圧が終了した後、全体を焼結する第５
の手順と、前記シート材等の残りかすを除去する第６の
手順とを行なう焼結を応用した粉末材によるＲＰを特徴
とする。また、製品形状をスライス状に仮想分割してス
ライス毎の輪郭形状を求める第１の手順と、まず、無垢
のシート材を搭載してから前記輪郭形状に対応する空間
部を形成するシート材を一枚づつ積重する第２の手順
と、前記シート材を一枚づつ積重する毎に前記空間部内
に粉末材を投入する第３の手順と、粉末材の投入された
前記シート材を一枚毎に加圧する第４の手順と、前記製
品形状に見合うすべてのシート材の積重と粉末材の投入
加圧が終了した後、全体を焼結する第５の手順と、前記
シート材等の残りかすを除去する第６の手順とを行なう
ことを特徴とする。製品形状をスライス状に仮想分割し
てスライス毎の輪郭形状を求める第１の手順と、まず、
無垢のシート材を搭載して前記輪郭形状に対応する空間
部を形成する第２の手順と、空間部内に粉末材を投入す
る第３の手順と、粉末材の投入された前記シート材を加
圧する第４の手順とを行ない、引き続き第２乃至第４の
手順をシート材を積載する毎に繰り返し行ない、前記製
品形状に見合うすべてのシート材の積重と粉末材の投入
加圧が終了した後、全体を焼結する第５の手順と、前記
シート材等の残りかすを除去する第６の手順とを行なう
ことを特徴とする。また、前記シート材は治具枠により
外縁を保持され、該治具枠の底面上に順次積重されるも
のであり、前記シート材の下端および上端には、無垢の
シート材が配置されることを特徴とする。また、前記加
圧工程終了後における前記シート材上に積重される次の
シート材は、１つ前の前記シート材の表面に接着固定さ
れる焼結を応用した粉末材によるＲＰを特徴とする。
達成するために、製品形状をスライス状に仮想分割して
スライス毎の輪郭形状を求める第１の手順と、該輪郭形
状に対応する空間部を形成するシート材を一枚づつ積重
する第２の手順と、前記シート材を一枚づつ積重する毎
に前記空間部内に粉末材を投入する第３の手順と、粉末
材の投入された前記シート材を一枚毎に加圧する第４の
手順と、前記製品形状に見合うすべてのシート材の積重
と粉末材の投入加圧が終了した後、全体を焼結する第５
の手順と、前記シート材等の残りかすを除去する第６の
手順とを行なう焼結を応用した粉末材によるＲＰを特徴
とする。また、製品形状をスライス状に仮想分割してス
ライス毎の輪郭形状を求める第１の手順と、まず、無垢
のシート材を搭載してから前記輪郭形状に対応する空間
部を形成するシート材を一枚づつ積重する第２の手順
と、前記シート材を一枚づつ積重する毎に前記空間部内
に粉末材を投入する第３の手順と、粉末材の投入された
前記シート材を一枚毎に加圧する第４の手順と、前記製
品形状に見合うすべてのシート材の積重と粉末材の投入
加圧が終了した後、全体を焼結する第５の手順と、前記
シート材等の残りかすを除去する第６の手順とを行なう
ことを特徴とする。製品形状をスライス状に仮想分割し
てスライス毎の輪郭形状を求める第１の手順と、まず、
無垢のシート材を搭載して前記輪郭形状に対応する空間
部を形成する第２の手順と、空間部内に粉末材を投入す
る第３の手順と、粉末材の投入された前記シート材を加
圧する第４の手順とを行ない、引き続き第２乃至第４の
手順をシート材を積載する毎に繰り返し行ない、前記製
品形状に見合うすべてのシート材の積重と粉末材の投入
加圧が終了した後、全体を焼結する第５の手順と、前記
シート材等の残りかすを除去する第６の手順とを行なう
ことを特徴とする。また、前記シート材は治具枠により
外縁を保持され、該治具枠の底面上に順次積重されるも
のであり、前記シート材の下端および上端には、無垢の
シート材が配置されることを特徴とする。また、前記加
圧工程終了後における前記シート材上に積重される次の
シート材は、１つ前の前記シート材の表面に接着固定さ
れる焼結を応用した粉末材によるＲＰを特徴とする。
【０００６】また、製品形状が比較的簡単な場合におい
て、前記シート材を接着積重した後、粉末材を投入し，
加圧，焼結の手順を順次行なうことを特徴とする。ま
た、シート材のみを複数枚又は全部接着積重した後、粉
末材を投入し，加圧，焼結の手順を順次行なうことを特
徴とする。また、投入される粉末材が複数種類のものか
らなり、前記複数種類の粉末材が、積重層間，上下端，
製品の周縁部に形成されるものであることを特徴とす
る。また、前記シート材が、パルプ，木材，パーティク
ルボード，合板，コルクシートの如く常温で固体で熱を
加えることにより炭化する材料からなり、前記シート材
が、常温で固形物で熱を加えることにより分解してバラ
バラになり、且つ有害気体を発生しないものからなるこ
とを特徴とする。
て、前記シート材を接着積重した後、粉末材を投入し，
加圧，焼結の手順を順次行なうことを特徴とする。ま
た、シート材のみを複数枚又は全部接着積重した後、粉
末材を投入し，加圧，焼結の手順を順次行なうことを特
徴とする。また、投入される粉末材が複数種類のものか
らなり、前記複数種類の粉末材が、積重層間，上下端，
製品の周縁部に形成されるものであることを特徴とす
る。また、前記シート材が、パルプ，木材，パーティク
ルボード，合板，コルクシートの如く常温で固体で熱を
加えることにより炭化する材料からなり、前記シート材
が、常温で固形物で熱を加えることにより分解してバラ
バラになり、且つ有害気体を発生しないものからなるこ
とを特徴とする。
【０００７】また、製品形状をスライス状に仮想分割し
て行なわれる輪郭形状の空間部を有するシート材を順次
積重すると共に、一枚毎に前記シート材の前記空間部に
粉末材を投入し、全体を加圧した後、焼結により全体を
固化して製品を形成する粉末材によるＲＰに用いる製造
装置であって、ＣＡＤ上で製品形状を仮想分割して輪郭
形状を求め、レーザ加工機等の加工機の制御プログラム
を作成するＣＡＤ部と、投入されたシート材を前記制御
プログラムにより前記輪郭形状に切断加工形成するシー
ト材輪郭加工部と、無垢のシート材をまず搭載した後、
輪郭加工されたシート材を前記無垢のシート材上の所定
位置に一枚づつセットし順次積重するシート材セット部
と、セットされた前記シート材の前記空間部内に粉末材
を投入する粉末材投入部と、粉末材の投入された前記シ
ート材毎に全体を加圧する加圧部と、積重，粉末材投
入，加圧のすべての工程を終了したシート積重体を焼結
する焼結部と、焼結された製品に付着するシート材等の
残りかすを除去する後処理部とを有する焼結を応用した
粉末材によるＲＰの製造装置を構成するものである。製
品形状をスライス状に仮想分割して行なわれる輪郭形状
の空間部を有するシート材を順次積重すると共に、一枚
毎に前記シート材の前記空間部に粉末材を投入し、全体
を加圧した後、焼結により全体を固化して製品を形成す
る粉末材によるＲＰに用いる製造装置であって、ＣＡＤ
上で製品形状を仮想分割して輪郭形状を求め、レーザ加
工機等の加工機の制御プログラムを作成するＣＡＤ部
と、無垢のまま投入されたシート材を前記制御プログラ
ムにより前記輪郭形状に切断加工形成するシート材輪郭
加工部と、無垢のシート部材を一つ前のシート部材状に
接着固定するシート材セット部と、セットされた前記シ
ート材の前記空間部内に粉末材を投入する粉末材投入部
と、粉末材の投入された前記シート材毎に全体を加圧す
る加圧部と、積重，粉末材投入，加圧のすべての工程を
終了したシート積重体を焼結する焼結部と、焼結された
製品に付着するシート材等の残りかすを除去する後処理
部とを有する焼結を応用した粉末材によるＲＰの製造装
置を構成するものである。更に具体的に、前記焼結部
は、非酸化の雰囲気を形成する焼結炉内で行なわれるこ
とを特徴とし、前記シート材の輪郭加工がレーザにより
行なうものであることを特徴とするものである。
て行なわれる輪郭形状の空間部を有するシート材を順次
積重すると共に、一枚毎に前記シート材の前記空間部に
粉末材を投入し、全体を加圧した後、焼結により全体を
固化して製品を形成する粉末材によるＲＰに用いる製造
装置であって、ＣＡＤ上で製品形状を仮想分割して輪郭
形状を求め、レーザ加工機等の加工機の制御プログラム
を作成するＣＡＤ部と、投入されたシート材を前記制御
プログラムにより前記輪郭形状に切断加工形成するシー
ト材輪郭加工部と、無垢のシート材をまず搭載した後、
輪郭加工されたシート材を前記無垢のシート材上の所定
位置に一枚づつセットし順次積重するシート材セット部
と、セットされた前記シート材の前記空間部内に粉末材
を投入する粉末材投入部と、粉末材の投入された前記シ
ート材毎に全体を加圧する加圧部と、積重，粉末材投
入，加圧のすべての工程を終了したシート積重体を焼結
する焼結部と、焼結された製品に付着するシート材等の
残りかすを除去する後処理部とを有する焼結を応用した
粉末材によるＲＰの製造装置を構成するものである。製
品形状をスライス状に仮想分割して行なわれる輪郭形状
の空間部を有するシート材を順次積重すると共に、一枚
毎に前記シート材の前記空間部に粉末材を投入し、全体
を加圧した後、焼結により全体を固化して製品を形成す
る粉末材によるＲＰに用いる製造装置であって、ＣＡＤ
上で製品形状を仮想分割して輪郭形状を求め、レーザ加
工機等の加工機の制御プログラムを作成するＣＡＤ部
と、無垢のまま投入されたシート材を前記制御プログラ
ムにより前記輪郭形状に切断加工形成するシート材輪郭
加工部と、無垢のシート部材を一つ前のシート部材状に
接着固定するシート材セット部と、セットされた前記シ
ート材の前記空間部内に粉末材を投入する粉末材投入部
と、粉末材の投入された前記シート材毎に全体を加圧す
る加圧部と、積重，粉末材投入，加圧のすべての工程を
終了したシート積重体を焼結する焼結部と、焼結された
製品に付着するシート材等の残りかすを除去する後処理
部とを有する焼結を応用した粉末材によるＲＰの製造装
置を構成するものである。更に具体的に、前記焼結部
は、非酸化の雰囲気を形成する焼結炉内で行なわれるこ
とを特徴とし、前記シート材の輪郭加工がレーザにより
行なうものであることを特徴とするものである。
【０００８】製品の形状はスライス切りされた輪郭形状
を積重したもので表現される。従って、この積重体を形
成すれば複雑な形状の製品を作ることが可能である。但
し、この場合、従来技術のように、まず樹脂やパルプシ
ート材で製品モデルを作り、その後に前記製品モデルを
基にして雌型を作ってその中に解けた金属を注入する方
法ではコスト，生産性，精度等に自ずから限界がある。
また、レーザ光を粉体に直接照射する方式では形状精度
に限界がある。そこで、本発明は、スライス状のシート
材に輪郭形状を形成し、その空間部に一枚毎に粉末材を
投入して加圧し、この繰返しにより製品形状を内蔵した
シート積重体を作り、これを焼結し、炭化して分解し、
余分なシート材を除去することによって製品を造型する
ものである。輪郭形状は三次元ＣＡＤ等により容易に求
められる。また、粉末材料を用いるため、従来の規格に
ない新しい成分の組成材料を創出することも可能であ
る。そのため、各種の材料の混合体からなる製品を作る
ことができる。原料としては、樹脂等を用いる必要がな
く、環境汚染に関係ない。また、シート材はパルプ，木
材，パーティクルボード，合板，コルクシートの如く常
温で固体で熱を加えることにより炭化する材料からな
り、また、古紙でもよく、環境保全に貢献し得る。ま
た、本発明によれば、従来方式のＲＰに較べて格段にコ
スト，加工時間が低減でき、形状精度の格段な向上が図
れる。
を積重したもので表現される。従って、この積重体を形
成すれば複雑な形状の製品を作ることが可能である。但
し、この場合、従来技術のように、まず樹脂やパルプシ
ート材で製品モデルを作り、その後に前記製品モデルを
基にして雌型を作ってその中に解けた金属を注入する方
法ではコスト，生産性，精度等に自ずから限界がある。
また、レーザ光を粉体に直接照射する方式では形状精度
に限界がある。そこで、本発明は、スライス状のシート
材に輪郭形状を形成し、その空間部に一枚毎に粉末材を
投入して加圧し、この繰返しにより製品形状を内蔵した
シート積重体を作り、これを焼結し、炭化して分解し、
余分なシート材を除去することによって製品を造型する
ものである。輪郭形状は三次元ＣＡＤ等により容易に求
められる。また、粉末材料を用いるため、従来の規格に
ない新しい成分の組成材料を創出することも可能であ
る。そのため、各種の材料の混合体からなる製品を作る
ことができる。原料としては、樹脂等を用いる必要がな
く、環境汚染に関係ない。また、シート材はパルプ，木
材，パーティクルボード，合板，コルクシートの如く常
温で固体で熱を加えることにより炭化する材料からな
り、また、古紙でもよく、環境保全に貢献し得る。ま
た、本発明によれば、従来方式のＲＰに較べて格段にコ
スト，加工時間が低減でき、形状精度の格段な向上が図
れる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳述する。まず、図１乃至図２１により本発
明の焼結を応用した粉末材によるＲＰについて説明し、
図２２によりその製造装置の構成を説明する。
を参照して詳述する。まず、図１乃至図２１により本発
明の焼結を応用した粉末材によるＲＰについて説明し、
図２２によりその製造装置の構成を説明する。
【００１０】本例によって造型される製品１としては、
例えば、図１（ａ）に示したようなピラミッド式の錐体
が上げられる。なお、錐体としては図１（ｂ）に示すよ
うに、図１（ａ）のものと逆向きのものでもよい。この
方が粉末材の投入がやり易い利点を有する。但し、以下
の説明では図１（ａ）の錐体を基にして行なう。まず、
この製品１を多数本の仮想分割線によりスライス切りす
る。その結果一番下の部分はａｂｃｄからなる四角形の
輪郭形状が求められ、そのすぐ上ではａ′ｂ′ｃ′ｄ′
の四角形の輪郭形状が求められる。同様に各スライス毎
に四角形が求められ、一方、頂部では小さな四角形の
ａ″ｂ″ｃ″ｄ″が求められる。なお、製品１が図示の
ものと相異する任意の形状のものでもスライス切り毎の
輪郭形状は三次元ＣＡＤ等を用いることにより容易に求
められ、且つ制御プログラムを作成することができる。
例えば、図１（ａ）に示したようなピラミッド式の錐体
が上げられる。なお、錐体としては図１（ｂ）に示すよ
うに、図１（ａ）のものと逆向きのものでもよい。この
方が粉末材の投入がやり易い利点を有する。但し、以下
の説明では図１（ａ）の錐体を基にして行なう。まず、
この製品１を多数本の仮想分割線によりスライス切りす
る。その結果一番下の部分はａｂｃｄからなる四角形の
輪郭形状が求められ、そのすぐ上ではａ′ｂ′ｃ′ｄ′
の四角形の輪郭形状が求められる。同様に各スライス毎
に四角形が求められ、一方、頂部では小さな四角形の
ａ″ｂ″ｃ″ｄ″が求められる。なお、製品１が図示の
ものと相異する任意の形状のものでもスライス切り毎の
輪郭形状は三次元ＣＡＤ等を用いることにより容易に求
められ、且つ制御プログラムを作成することができる。
【００１１】図２は前記した四角形のａｂｃｄ，ａ′
ｂ′ｃ′ｄ′，ａ″ｂ″ｃ″ｄ″の輪郭形状を内縁に形
成した空間部６を有するシート材２，２′，２″を示
す。シート材２等は図１の製品１をスライス切りした厚
みにほぼ等しい厚みのシート材からなり、本例では四角
形状の外縁を有するものからなる。なお、シート材とし
ては、厚紙，ロール紙等の所謂シート形状の紙質パルプ
成形体やおがくず等を固めたもの等の各種のシート状部
材が用いられる。また、シート材２はパルプ，木材，パ
ーティクルボード，合板，コルクシートのように室温で
固形状態にあるが焼結温度で炭化してくずれるものが望
ましい。また、シート材２は常温で固形物で熱を加える
ことにより分解してバラバラになり有害気体を発生しな
いものが望ましい。シート材２等に前記の輪郭形状ａｂ
ｃｄ等を形成するには、例えば、レーザ光による。な
お、この場合、熱変形も少ないため正確な輪郭形状ａｂ
ｃｄ等を作ることができる。
ｂ′ｃ′ｄ′，ａ″ｂ″ｃ″ｄ″の輪郭形状を内縁に形
成した空間部６を有するシート材２，２′，２″を示
す。シート材２等は図１の製品１をスライス切りした厚
みにほぼ等しい厚みのシート材からなり、本例では四角
形状の外縁を有するものからなる。なお、シート材とし
ては、厚紙，ロール紙等の所謂シート形状の紙質パルプ
成形体やおがくず等を固めたもの等の各種のシート状部
材が用いられる。また、シート材２はパルプ，木材，パ
ーティクルボード，合板，コルクシートのように室温で
固形状態にあるが焼結温度で炭化してくずれるものが望
ましい。また、シート材２は常温で固形物で熱を加える
ことにより分解してバラバラになり有害気体を発生しな
いものが望ましい。シート材２等に前記の輪郭形状ａｂ
ｃｄ等を形成するには、例えば、レーザ光による。な
お、この場合、熱変形も少ないため正確な輪郭形状ａｂ
ｃｄ等を作ることができる。
【００１２】図３に示すように、シート材２等の外輪郭
の嵌まり込む内輪郭を有する型枠体３の下面の接する底
板４上にシート材２等と同一形状の外縁の無垢のベース
板５を搭載する。次に、ベース板５上に図２に示したａ
ｂｃｄの四角状の輪郭形状を有するシート材２を乗せ
る。この場合、シート材２とベース板５との剥離を防止
するため接着剤（図略）を介在させてもよい。
の嵌まり込む内輪郭を有する型枠体３の下面の接する底
板４上にシート材２等と同一形状の外縁の無垢のベース
板５を搭載する。次に、ベース板５上に図２に示したａ
ｂｃｄの四角状の輪郭形状を有するシート材２を乗せ
る。この場合、シート材２とベース板５との剥離を防止
するため接着剤（図略）を介在させてもよい。
【００１３】次に、図３に示すように、シート材２の空
間部６に粉末材７を投入する。粉末材７の材質は任意の
ものでよいが目的とする製品１の材質，構成と合致した
ものが当然ながら適用される。なお、粉末材７は前記の
空間部６から少しはみ出る程度に多いめに投入される。
間部６に粉末材７を投入する。粉末材７の材質は任意の
ものでよいが目的とする製品１の材質，構成と合致した
ものが当然ながら適用される。なお、粉末材７は前記の
空間部６から少しはみ出る程度に多いめに投入される。
【００１４】次に、図４に示すように、プレス機等の加
圧手段８によりシート材２の上面全体を押圧し、粉末材
７をシート材２の内縁の輪郭形状に押圧させると共に空
間部６を充填させる。また、加圧手段８による加圧によ
りシート材２と粉末材７とは平坦面に形成される。
圧手段８によりシート材２の上面全体を押圧し、粉末材
７をシート材２の内縁の輪郭形状に押圧させると共に空
間部６を充填させる。また、加圧手段８による加圧によ
りシート材２と粉末材７とは平坦面に形成される。
【００１５】図５に示すように、加圧手段８を除去した
後、シート材２の上面に次の第２番目のシート材２′を
搭載し、前記と同様にその空間部６内に粉末材７を投入
する。図６に示すように前記と同様に加圧手段８により
シート材２′と粉末材７とは押圧され平坦になる。以上
により、シート材２とシート材２′の二層のシート材と
粉末材の積重体（以下、シートと粉末の積重体という）
ができる。以下、同様のことを繰返し行なった後、図７
に示すように頂部のシート材２″を搭載し、粉末材７を
投入し加圧する。更にその上に無垢のシート材からなる
上板９を搭載する。
後、シート材２の上面に次の第２番目のシート材２′を
搭載し、前記と同様にその空間部６内に粉末材７を投入
する。図６に示すように前記と同様に加圧手段８により
シート材２′と粉末材７とは押圧され平坦になる。以上
により、シート材２とシート材２′の二層のシート材と
粉末材の積重体（以下、シートと粉末の積重体という）
ができる。以下、同様のことを繰返し行なった後、図７
に示すように頂部のシート材２″を搭載し、粉末材７を
投入し加圧する。更にその上に無垢のシート材からなる
上板９を搭載する。
【００１６】最後に、図７に示すように型枠体３の上方
に押圧板１０を乗せてボルト１３等で緊締することによ
り型枠体３内には積重して固められたシートと粉末の積
重体１１が形成される。
に押圧板１０を乗せてボルト１３等で緊締することによ
り型枠体３内には積重して固められたシートと粉末の積
重体１１が形成される。
【００１７】以上の実施例では、無垢のベース板５およ
び無垢の上板９を用いたがこれ等を使用しないでシート
と粉末の積重体１１を形成してもよい。
び無垢の上板９を用いたがこれ等を使用しないでシート
と粉末の積重体１１を形成してもよい。
【００１８】次に、シートと粉末の積重体１１を型枠体
３から取り外し、図８に示すように、焼結炉１２内に入
れる。なお、型枠体３に固定したままの状態でシートと
粉末の積重体１１を焼結炉１２に投入してもよい。焼結
炉１２は非酸化の雰囲気に保持され、製品の強度保持を
安定化する。また、焼結温度は粉末体７の材質により異
なり、それ等の材質の融点を参考に行なわれる。
３から取り外し、図８に示すように、焼結炉１２内に入
れる。なお、型枠体３に固定したままの状態でシートと
粉末の積重体１１を焼結炉１２に投入してもよい。焼結
炉１２は非酸化の雰囲気に保持され、製品の強度保持を
安定化する。また、焼結温度は粉末体７の材質により異
なり、それ等の材質の融点を参考に行なわれる。
【００１９】焼結作業が終了したらシートと粉末の積重
体１１を焼結炉１２から取り出し、炭化している残余の
シート材等を除去し目的の製品１を完成させる。
体１１を焼結炉１２から取り出し、炭化している残余の
シート材等を除去し目的の製品１を完成させる。
【００２０】前記の実施例では、予め輪郭形状をレーザ
加工したシート材を投入したがこの替りに次のような手
順により本製品を作ることもできる。即ち、まず無垢の
シート材を所定位置にセットした後、レーザ加工により
前記輪郭形状を形成して空間部を作り、該空間部に粉末
材を投入して加圧し、更に再び無垢のシート材を加工済
の一つ前のシート材上に接着固定した後、そのシート材
に所定の輪郭形状をレーザ加工により形成し、順次同様
な粉末材投入及び加圧を繰り返し行なって製品を作るこ
ともできる。
加工したシート材を投入したがこの替りに次のような手
順により本製品を作ることもできる。即ち、まず無垢の
シート材を所定位置にセットした後、レーザ加工により
前記輪郭形状を形成して空間部を作り、該空間部に粉末
材を投入して加圧し、更に再び無垢のシート材を加工済
の一つ前のシート材上に接着固定した後、そのシート材
に所定の輪郭形状をレーザ加工により形成し、順次同様
な粉末材投入及び加圧を繰り返し行なって製品を作るこ
ともできる。
【００２１】図９はシート材２とその上に搭載されるシ
ート材２′との接合状態を示したものである。前記した
ように、シート材２が加圧された後、その上に次のシー
ト材２′を搭載するが、両者の間で相対ズレが生ずると
高精度の製品１が造型されない。勿論、前記したように
シート材２，２′等は型枠体３によりその外輪郭を保持
されて所定位置に位置決めされるが、両者の間にガタの
ある場合もあり、シート材のない場合もある。また、加
圧時に相互にズレが生ずる場合もある。これ等の問題点
を防止するため、シート材２とシート材２′とは接着剤
１４を介して接着固定される。なお、接着剤１４はシー
ト材２の上面に塗布する方が作業性の面から望ましい。
勿論、接着剤１４は粉末材７上には塗布しない。
ート材２′との接合状態を示したものである。前記した
ように、シート材２が加圧された後、その上に次のシー
ト材２′を搭載するが、両者の間で相対ズレが生ずると
高精度の製品１が造型されない。勿論、前記したように
シート材２，２′等は型枠体３によりその外輪郭を保持
されて所定位置に位置決めされるが、両者の間にガタの
ある場合もあり、シート材のない場合もある。また、加
圧時に相互にズレが生ずる場合もある。これ等の問題点
を防止するため、シート材２とシート材２′とは接着剤
１４を介して接着固定される。なお、接着剤１４はシー
ト材２の上面に塗布する方が作業性の面から望ましい。
勿論、接着剤１４は粉末材７上には塗布しない。
【００２２】図１０に示すような中空円筒状の製品１ａ
を本発明の造型方法により作るには各種のやり方があ
る。その一例としては、まず、無垢のシート材を置き、
その上に搭載したシート材に中空円筒体として形成され
る部分に相当する空間部をレーザで切断形状し、該空間
内に粉末材を入れて加圧造型する。更にその表面の粉末
材以外の部分に接着剤を塗布し、前記空間部を有するシ
ート材を位置合わせしながら順次積重し、粉末材を投入
して加圧し、焼結することにより製品１ａが作られる。
を本発明の造型方法により作るには各種のやり方があ
る。その一例としては、まず、無垢のシート材を置き、
その上に搭載したシート材に中空円筒体として形成され
る部分に相当する空間部をレーザで切断形状し、該空間
内に粉末材を入れて加圧造型する。更にその表面の粉末
材以外の部分に接着剤を塗布し、前記空間部を有するシ
ート材を位置合わせしながら順次積重し、粉末材を投入
して加圧し、焼結することにより製品１ａが作られる。
【００２３】図１３，図１４は図１１，図１２に示す鎖
状製品１ｂを造型するために用いるシート材を示す。鎖
状製品１ｂは四角状リング１５，１６を互いに交差して
一体的構造に連結したものである。図１２は図１１のＣ
矢視正面図である。図１２においてＡ−Ａ線断面および
Ｂ−Ｂ線断面をとると、図１３および図１４となる。従
って、シート材としてはＡ−Ａ線断面の部分を図１３の
ような形状のシート材２ａとし、Ｂ−Ｂ線断面の部分を
図１４のシート材２ａ′とし、これ等を図１２の形状に
従って積重し、粉末材７を投入して加圧して焼結するこ
とにより、図１１，図１２に示す鎖状製品１ｂを造型す
ることができる。図１１，図１２に示す鎖状製品１ｂは
従来技術では一体的に製作することが難しく、特に、四
角状リング１５，１６が相対的に可動し得るように製作
することは困難であり製品工数も大となるが、本発明で
は極めて簡単に造成することができる。
状製品１ｂを造型するために用いるシート材を示す。鎖
状製品１ｂは四角状リング１５，１６を互いに交差して
一体的構造に連結したものである。図１２は図１１のＣ
矢視正面図である。図１２においてＡ−Ａ線断面および
Ｂ−Ｂ線断面をとると、図１３および図１４となる。従
って、シート材としてはＡ−Ａ線断面の部分を図１３の
ような形状のシート材２ａとし、Ｂ−Ｂ線断面の部分を
図１４のシート材２ａ′とし、これ等を図１２の形状に
従って積重し、粉末材７を投入して加圧して焼結するこ
とにより、図１１，図１２に示す鎖状製品１ｂを造型す
ることができる。図１１，図１２に示す鎖状製品１ｂは
従来技術では一体的に製作することが難しく、特に、四
角状リング１５，１６が相対的に可動し得るように製作
することは困難であり製品工数も大となるが、本発明で
は極めて簡単に造成することができる。
【００２４】前記の本発明の造型方法ではシート材を一
枚づつ重ね、一枚毎に粉末材７を投入し加圧する工程を
とったが、図１５に示すような構造が単純で、且つ高さ
ｈの比較的低い製品１ｃの場合には図１６，図１７のよ
うな工法により造型される。この場合は、スライス切り
したシート材２ｂを予め図１６の製品形状に積重して積
重体１７を作るか、又は一体構造で積重体１７を木材等
により作った後、図１７に示すように粉末材７を投入
し、加圧手段８により粉末材７および積重体１７を加圧
し焼結することにより製品１ｃを造成することが可能で
ある。
枚づつ重ね、一枚毎に粉末材７を投入し加圧する工程を
とったが、図１５に示すような構造が単純で、且つ高さ
ｈの比較的低い製品１ｃの場合には図１６，図１７のよ
うな工法により造型される。この場合は、スライス切り
したシート材２ｂを予め図１６の製品形状に積重して積
重体１７を作るか、又は一体構造で積重体１７を木材等
により作った後、図１７に示すように粉末材７を投入
し、加圧手段８により粉末材７および積重体１７を加圧
し焼結することにより製品１ｃを造成することが可能で
ある。
【００２５】図１８は図１に示した製品１とほぼ同様な
外観形状を示す製品１ｄであるが、このものは外面が硬
質部１８が形成され、内面に比較的軟質な軟質部１９が
形成されているものである。また、図１９は上下面に硬
質部２０，２１が形成され、中間部に軟質部２２を形成
する製品１ｅを示す。また、図２０は各種の材質の層２
３，２４，２５，２６等が適宜混在して形成される製品
１ｆを示す。以上の製品１ｄ，１ｅ，１ｆは粉末材７の
材質やその投入位置，層を決めることにより容易に形成
される。但し、これ等の各種の材料は所定の条件で焼結
可能なものの組み合わせが必要である。勿論、前記した
ものよりも更に複雑化した形状の製品でも造型可能であ
る。
外観形状を示す製品１ｄであるが、このものは外面が硬
質部１８が形成され、内面に比較的軟質な軟質部１９が
形成されているものである。また、図１９は上下面に硬
質部２０，２１が形成され、中間部に軟質部２２を形成
する製品１ｅを示す。また、図２０は各種の材質の層２
３，２４，２５，２６等が適宜混在して形成される製品
１ｆを示す。以上の製品１ｄ，１ｅ，１ｆは粉末材７の
材質やその投入位置，層を決めることにより容易に形成
される。但し、これ等の各種の材料は所定の条件で焼結
可能なものの組み合わせが必要である。勿論、前記した
ものよりも更に複雑化した形状の製品でも造型可能であ
る。
【００２６】図２１は、外球体２７の中に適宜な隙間２
９を介して内球体２８が組み込まれている製品１ｇを示
す。このような製品１ｇもスライス切りされた各層の輪
郭形状に見合うシート材を形成することにより前記の製
品１等と同様に造型することができる。このような製品
でも摺動面のみ耐摩耗性の高い材質のものを配置するこ
とができる。
９を介して内球体２８が組み込まれている製品１ｇを示
す。このような製品１ｇもスライス切りされた各層の輪
郭形状に見合うシート材を形成することにより前記の製
品１等と同様に造型することができる。このような製品
でも摺動面のみ耐摩耗性の高い材質のものを配置するこ
とができる。
【００２７】図２２は本発明の造型方法を実施するため
の製造装置の構成を示すブロック図である。構成要素と
しては大別してＣＡＤ部３０，シート材輪郭加工部３
１，シート材セット部３２，粉末材投入部３３，加圧部
３４，焼結部３５および後処理部３６等とからなる。
の製造装置の構成を示すブロック図である。構成要素と
しては大別してＣＡＤ部３０，シート材輪郭加工部３
１，シート材セット部３２，粉末材投入部３３，加圧部
３４，焼結部３５および後処理部３６等とからなる。
【００２８】ＣＡＤ部３０は、製品を適宜のスライス間
隔で仮想分割し、その分割線に沿う製品の輪郭を計算
し、レーザ加工機等の加工機を制御する制御プログラム
を作成するものである。具体的には、例えば、三次元Ｃ
ＡＤ３７が適用される。三次元ＣＡＤ３７により前記輪
郭が比較的容易に、且つ高精度に計算される。
隔で仮想分割し、その分割線に沿う製品の輪郭を計算
し、レーザ加工機等の加工機を制御する制御プログラム
を作成するものである。具体的には、例えば、三次元Ｃ
ＡＤ３７が適用される。三次元ＣＡＤ３７により前記輪
郭が比較的容易に、且つ高精度に計算される。
【００２９】シート材輪郭形成部３１は、スライス切り
のピッチ寸法に見合う厚みのシート材の外縁を一定の形
状に切断したものをレーザ加工機の所定位置に投入セッ
トする機構部と、投入されたシート材に前記三次元ＣＡ
Ｄ３７等による制御プログラムを基にして所定の輪郭形
状を有する空間部を形成するレーザ加工機３８等とから
なる。なお、シート材は各種のシート状の材料からな
り、レーザ加工機３８はこれ等のシート材をレーザ切断
し得る能力，容量を有する簡便なものでよい。
のピッチ寸法に見合う厚みのシート材の外縁を一定の形
状に切断したものをレーザ加工機の所定位置に投入セッ
トする機構部と、投入されたシート材に前記三次元ＣＡ
Ｄ３７等による制御プログラムを基にして所定の輪郭形
状を有する空間部を形成するレーザ加工機３８等とから
なる。なお、シート材は各種のシート状の材料からな
り、レーザ加工機３８はこれ等のシート材をレーザ切断
し得る能力，容量を有する簡便なものでよい。
【００３０】シート材セット部３２は、輪郭形状をレー
ザ加工されたシート材を型枠体の所定位置に手動又は自
動でセットする構造のものからなる。なお、前記型枠体
はシート材の外縁を案内し得るガイド部とシート材を搭
載し得るベース台を有するものが必要である。また、積
重されたシートと粉末の積重体の全体をボルト締めする
締結機構が付設されることが望ましい。
ザ加工されたシート材を型枠体の所定位置に手動又は自
動でセットする構造のものからなる。なお、前記型枠体
はシート材の外縁を案内し得るガイド部とシート材を搭
載し得るベース台を有するものが必要である。また、積
重されたシートと粉末の積重体の全体をボルト締めする
締結機構が付設されることが望ましい。
【００３１】粉末材投入部３３は、型枠体内にセットさ
れたシート材の空間部内に所定の粉末材を自動的に間欠
投入する構造のものからなる。なお、各種の粉末材を空
間部の所定位置に投入したり、所定の層に所望の材質の
粉末材を投入する場合には投入位置等をコントロールす
る制御機構が付設される。
れたシート材の空間部内に所定の粉末材を自動的に間欠
投入する構造のものからなる。なお、各種の粉末材を空
間部の所定位置に投入したり、所定の層に所望の材質の
粉末材を投入する場合には投入位置等をコントロールす
る制御機構が付設される。
【００３２】加圧部３４は空間部に粉末材が投入された
シート材を加圧するもので、シート材の表面積を覆う押
圧ヘッドを有するプレス機３９等が採用される。
シート材を加圧するもので、シート材の表面積を覆う押
圧ヘッドを有するプレス機３９等が採用される。
【００３３】焼結部３５は所謂焼結炉から形成される。
本発明の場合、焼結炉１２は非酸化状態の雰囲気を形成
するものからなる。この雰囲気は、例えば、アルゴンガ
ス（Ａｒ）やＮ2，ＣＯ2，Ｈ2等のガスを炉内に投入す
ることにより実現される。焼結温度としては粉末材の材
質によって異なり、その融点温度以下の温度で行なわれ
る。各種の材質の粉末材が使用される場合には最も融点
の高い材料の融点温度を参考として設定される。
本発明の場合、焼結炉１２は非酸化状態の雰囲気を形成
するものからなる。この雰囲気は、例えば、アルゴンガ
ス（Ａｒ）やＮ2，ＣＯ2，Ｈ2等のガスを炉内に投入す
ることにより実現される。焼結温度としては粉末材の材
質によって異なり、その融点温度以下の温度で行なわれ
る。各種の材質の粉末材が使用される場合には最も融点
の高い材料の融点温度を参考として設定される。
【００３４】後処理部３６は、焼結された製品に付着し
ている残り「かす」を除去するものである。シート材は
焼結工程において同時に加熱，炭化されるが、「かす」
として残る場合もある。後処理部４４はこれ等の「か
す」を全部除去し、清掃化された製品に仕上げるもので
ある。
ている残り「かす」を除去するものである。シート材は
焼結工程において同時に加熱，炭化されるが、「かす」
として残る場合もある。後処理部４４はこれ等の「か
す」を全部除去し、清掃化された製品に仕上げるもので
ある。
【００３５】以上の構成の製造装置により、前記した造
成方法を行なうことにより、所望の形状の各種の完成品
を簡単に、低コストで、且つ高精度に，短時間に造型す
ることができる。
成方法を行なうことにより、所望の形状の各種の完成品
を簡単に、低コストで、且つ高精度に，短時間に造型す
ることができる。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 １）粉末材の熱的加工プロセスにレーザのエネルギーが
関与しないため、使用する粉末材毎にレーザ加工のため
の諸条件（例えば、発振モード，周波数，送り速度，レ
ーザ走査経路等）を検討する必要がなく、シート材を切
断加工し得る低容量のレーザ設備でよい。このため、設
備費および加工費の低減が図れ、既存のレーザ装置で十
分に加工される。 ２）レーザ加工時の熱エネルギーが小さいため、局所的
な熱変形や反りがなく、高精度な製品を造型することが
できる。 ３）シート材を薄く設定することにより、高精度な造型
が可能であり、厚くすることにより高速な造型が可能に
なる。特に、単純形状のものは高速造型が可能になる。 ４）各種の粉末材を混在させた製品を作ることができ、
広範囲な用途に適用される。 ５）粉末材を用いるため、従来の規格にない新しい成分
組成の材料を創出することが可能になる。 ６）粉末材には任意の材質が使用されるが、樹脂等を使
用しなければ環境に害を及ぼす「かす」等の発生がな
い。また、シート材としては古紙の再生も可能であり、
産業廃棄物の有効利用ができる。 ７）粉末材のみでよく、バインダや接着剤を除く粘結体
を使用しないため、内部組織の均一化が図れる。また、
高価で保管の難しい光硬性の樹脂は必要としないためラ
ンニングコストが安く、しかも「残さ」，分解等による
汚染が生じない。 ８）隙間に材料を滲透させるためにステアリン酸亜鉛や
ワックスなどの流動促進剤を造型時に一切使用しないた
め、これ等による害が発生しない。 ９）非酸化の雰囲気はレーザ加工時には不必要であり、
焼結炉内にのみ必要である。このため、経済性の向上が
図れる。
を奏する。 １）粉末材の熱的加工プロセスにレーザのエネルギーが
関与しないため、使用する粉末材毎にレーザ加工のため
の諸条件（例えば、発振モード，周波数，送り速度，レ
ーザ走査経路等）を検討する必要がなく、シート材を切
断加工し得る低容量のレーザ設備でよい。このため、設
備費および加工費の低減が図れ、既存のレーザ装置で十
分に加工される。 ２）レーザ加工時の熱エネルギーが小さいため、局所的
な熱変形や反りがなく、高精度な製品を造型することが
できる。 ３）シート材を薄く設定することにより、高精度な造型
が可能であり、厚くすることにより高速な造型が可能に
なる。特に、単純形状のものは高速造型が可能になる。 ４）各種の粉末材を混在させた製品を作ることができ、
広範囲な用途に適用される。 ５）粉末材を用いるため、従来の規格にない新しい成分
組成の材料を創出することが可能になる。 ６）粉末材には任意の材質が使用されるが、樹脂等を使
用しなければ環境に害を及ぼす「かす」等の発生がな
い。また、シート材としては古紙の再生も可能であり、
産業廃棄物の有効利用ができる。 ７）粉末材のみでよく、バインダや接着剤を除く粘結体
を使用しないため、内部組織の均一化が図れる。また、
高価で保管の難しい光硬性の樹脂は必要としないためラ
ンニングコストが安く、しかも「残さ」，分解等による
汚染が生じない。 ８）隙間に材料を滲透させるためにステアリン酸亜鉛や
ワックスなどの流動促進剤を造型時に一切使用しないた
め、これ等による害が発生しない。 ９）非酸化の雰囲気はレーザ加工時には不必要であり、
焼結炉内にのみ必要である。このため、経済性の向上が
図れる。
【図１】本発明によって造型される製品の一例を示す斜
視図。
視図。
【図２】図１の製品を作るためのシート材の一部を示す
斜視図。
斜視図。
【図３】本発明の造型方法の初工程を示す模式的断面
図。
図。
【図４】本発明の造型方法における加圧工程を示す模式
的断面図。
的断面図。
【図５】本発明の造型方法の中間工程を示す模式的断面
図。
図。
【図６】本発明の造型方法の中間加圧工程を示す模式的
断面図。
断面図。
【図７】本発明の造型方法の最終的な積重工程を示す模
式的断面図。
式的断面図。
【図８】本発明の造型方法における焼結工程を示す模式
的斜視図。
的斜視図。
【図９】本発明の造型方法における接着剤塗布工程を示
す模式的断面図。
す模式的断面図。
【図１０】本発明の造型方法によって造型される中空円
筒状の製品を示す斜視図。
筒状の製品を示す斜視図。
【図１１】本発明の造型方法によって造型される鎖状製
品を示す斜視図。
品を示す斜視図。
【図１２】図１１のＣ矢視の正面図。
【図１３】図１２のＡ−Ａ線断面の空間部を有するシー
ト材を示す平面図。
ト材を示す平面図。
【図１４】図１２のＢ−Ｂ線断面の空間部を有するシー
ト材の平面図。
ト材の平面図。
【図１５】本発明の造型方法によって造型される単純形
状の製品の一例を示す斜視図。
状の製品の一例を示す斜視図。
【図１６】図１５の製品の造型方法を説明するための模
式的断面図。
式的断面図。
【図１７】図１５に示した製品の造型方法を説明するた
めの模式的断面図。
めの模式的断面図。
【図１８】表面に硬質部を設けた製品を示す断面図。
【図１９】上下端に硬質部を設けた製品を示す断面図。
【図２０】各種の粉末材を混在させて造型された製品を
示す断面図。
示す断面図。
【図２１】本発明の造型方法によって造型される外球体
と内球体からなる製品を示す断面図。
と内球体からなる製品を示す断面図。
【図２２】本発明の造型方法を実施するための製造装置
の全体構成を示すブロック図。
の全体構成を示すブロック図。
１ 製品 １ａ 製品（中空円筒） １ｂ 鎖状製品 １ｃ 製品 １ｄ 製品 １ｅ 製品 １ｆ 製品 １ｇ 製品 ２ シート材 ２′ シート材 ２″ シート材 ２ａ シート材 ２ａ′ シート材 ２ｂ シート材 ３ 型枠体 ４ 底面 ５ ベース板 ６ 空間部 ７ 粉末材 ８ 加圧手段 ９ 上板 １０ 押圧板 １１ シートと粉末の積重体 １２ 焼結炉 １３ ボルト １４ 接着剤 １５ 四角状リング １６ 四角状リング １７ 積重体 １８ 硬質部 １９ 軟質部 ２０ 硬質部 ２１ 硬質部 ２２ 軟質部 ２３ 層 ２４ 層 ２５ 層 ２６ 層 ２７ 外球体 ２８ 内球体 ２９ 隙間 ３０ ＣＡＤ部 ３１ シート材輪郭加工部 ３２ シート材セット部 ３３ 粉末材投入部 ３４ 加圧部 ３５ 焼結炉 ３６ 後処理部 ３７ 三次元ＣＡＤ ３８ レーザ加工機 ３９ プレス機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 耕一 東京都新宿区大久保３−４−１ 早稲田大 学理工学部機械工学科中澤研究室内 (72)発明者 露木 寛之 東京都新宿区大久保３−４−１ 早稲田大 学理工学部機械工学科中澤研究室内
Claims (16)
- 【請求項１】 製品形状をスライス状に仮想分割してス
ライス毎の輪郭形状を求める第１の手順と、該輪郭形状
に対応する空間部を形成するシート材を一枚づつ積重す
る第２の手順と、前記シート材を一枚づつ積重する毎に
前記空間部内に粉末材を投入する第３の手順と、粉末材
の投入された前記シート材を一枚毎に加圧する第４の手
順と、前記製品形状に見合うすべてのシート材の積重と
粉末材の投入加圧が終了した後、全体を焼結する第５の
手順と、前記シート材等の残りかすを除去する第６の手
順とを行なうことを特徴とする焼結を応用した粉末材に
よるＲＰ。 - 【請求項２】 製品形状をスライス状に仮想分割してス
ライス毎の輪郭形状を求める第１の手順と、まず、無垢
のシート材を搭載してから前記輪郭形状に対応する空間
部を形成するシート材を一枚づつ積重する第２の手順
と、前記シート材を一枚づつ積重する毎に前記空間部内
に粉末材を投入する第３の手順と、粉末材の投入された
前記シート材を一枚毎に加圧する第４の手順と、前記製
品形状に見合うすべてのシート材の積重と粉末材の投入
加圧が終了した後、全体を焼結する第５の手順と、前記
シート材等の残りかすを除去する第６の手順とを行なう
ことを特徴とする焼結を応用した粉末材によるＲＰ。 - 【請求項３】 製品形状をスライス状に仮想分割してス
ライス毎の輪郭形状を求める第１の手順と、まず、無垢
のシート材を搭載して前記輪郭形状に対応する空間部を
形成する第２の手順と、空間部内に粉末材を投入する第
３の手順と、粉末材の投入された前記シート材を加圧す
る第４の手順とを行ない、引き続き第２乃至第４の手順
をシート材を積載する毎に繰り返し行ない、前記製品形
状に見合うすべてのシート材の積重と粉末材の投入加圧
が終了した後、全体を焼結する第５の手順と、前記シー
ト材等の残りかすを除去する第６の手順とを行なうこと
を特徴とする焼結を応用した粉末材によるＲＰ。 - 【請求項４】 前記シート材は治具枠により外縁を保持
され、該治具枠の底面上に順次積重されるものである請
求項１乃至３のいずれかに記載の焼結を応用した粉末材
によるＲＰ。 - 【請求項５】 前記シート材の下端および上端には、無
垢のシート材が配置されることを特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載の焼結を応用した粉末材によるＲ
Ｐ。 - 【請求項６】 前記加圧工程終了後における前記シート
材上に積重される次のシート材は、１つ前の前記シート
材の表面に接着固定されるものである請求項１乃至３の
いずれかに記載の焼結を応用した粉末材によるＲＰ。 - 【請求項７】 製品形状が比較的簡単な場合において、
前記シート材を接着積重した後、粉末材を投入し，加
圧，焼結の手順を順次行なうことを特徴とする請求項１
乃至３のいずれかに記載の焼結を応用した粉末材による
ＲＰ。 - 【請求項８】 シート材のみを複数枚又は全部接着積重
した後、粉末材を投入し，加圧，焼結の手順を順次行な
うことを特徴とする請求項７に記載の焼結を応用した粉
末材によるＲＰ。 - 【請求項９】 投入される粉末材が複数種類のものから
なる請求項１乃至３のいずれかに記載の焼結を応用した
粉末材によるＲＰ。 - 【請求項１０】 前記複数種類の粉末材が、積重層間，
上下端，製品の縁部に形成されるものである請求項９に
記載の焼結を応用した粉末材によるＲＰ。 - 【請求項１１】 前記シート材が、パルプ，木材，パー
ティクルボード，合板，コルクシートの如く常温で固体
で熱を加えることにより炭化する材料からなる請求項１
乃至３のいずれかに記載の焼結を応用した粉末材による
ＲＰ。 - 【請求項１２】 前記シート材が、常温で固形物で熱を
加えることにより分解してバラバラになり、且つ有害気
体を発生しないものからなる請求項１乃至３のいずれか
に記載の焼結を応用した粉末材によるＲＰ。 - 【請求項１３】 製品形状をスライス状に仮想分割して
行なわれる輪郭形状の空間部を有するシート材を順次積
重すると共に、一枚毎に前記シート材の前記空間部に粉
末材を投入し、全体を加圧した後、焼結により全体を固
化して製品を形成する粉末材によるＲＰに用いる製造装
置であって、ＣＡＤ上で製品形状を仮想分割して輪郭形
状を求め、レーザ加工機等の加工機の制御プログラムを
作成するＣＡＤ部と、投入されたシート材を前記制御プ
ログラムにより前記輪郭形状に切断加工形成するシート
材輪郭加工部と、無垢のシート材をまず搭載した後、輪
郭加工されたシート材を前記無垢のシート材上の所定位
置に一枚づつセットし順次積重するシート材セット部
と、セットされた前記シート材の前記空間部内に粉末材
を投入する粉末材投入部と、粉末材の投入された前記シ
ート材毎に全体を加圧する加圧部と、積重，粉末材投
入，加圧のすべての工程を終了したシート積重体を焼結
する焼結部と、焼結された製品に付着するシート材等の
残りかすを除去する後処理部とを有することを特徴とす
る焼結を応用した粉末材によるＲＰの製造装置。 - 【請求項１４】 製品形状をスライス状に仮想分割して
行なわれる輪郭形状の空間部を有するシート材を順次積
重すると共に、一枚毎に前記シート材の前記空間部に粉
末材を投入し、全体を加圧した後、焼結により全体を固
化して製品を形成する粉末材によるＲＰに用いる製造装
置であって、ＣＡＤ上で製品形状を仮想分割して輪郭形
状を求め、レーザ加工機等の加工機の制御プログラムを
作成するＣＡＤ部と、無垢のまま投入されたシート材を
前記制御プログラムにより前記輪郭形状に切断加工形成
するシート材輪郭加工部と、無垢のシート部材を一つ前
のシート部材状に接着固定するシート材セット部と、セ
ットされた前記シート材の前記空間部内に粉末材を投入
する粉末材投入部と、粉末材の投入された前記シート材
毎に全体を加圧する加圧部と、積重，粉末材投入，加圧
のすべての工程を終了したシート積重体を焼結する焼結
部と、焼結された製品に付着するシート材等の残りかす
を除去する後処理部とを有することを特徴とする焼結を
応用した粉末材によるＲＰの製造装置。 - 【請求項１５】 前記焼結部は、非酸化の雰囲気を形成
する焼結炉内で行なわれることを特徴とする請求項１４
に記載の焼結を応用した粉末材によるＲＰの製造装置。 - 【請求項１６】 前記シート材の輪郭加工がレーザによ
り行なうものである請求項１４に記載の焼結を応用した
粉末材によるＲＰの製造装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8344703A JPH10183204A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 焼結を応用した粉末材によるｒｐ及びその製造装置 |
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| DE19757463A DE19757463C2 (de) | 1996-12-25 | 1997-12-23 | Verfahren zur schnellen Prototypherstellung aus sinterbarem pulverförmigem Material und Fertigungsvorrichtung unter Verwendung desselben |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8344703A JPH10183204A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 焼結を応用した粉末材によるｒｐ及びその製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10183204A true JPH10183204A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=18371332
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP8344703A Pending JPH10183204A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 焼結を応用した粉末材によるｒｐ及びその製造装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JPH10183204A (ja) |
| DE (1) | DE19757463C2 (ja) |
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