JPH11123766A - 積層造形プロセス及び積層造形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３次元モデルの断面データに基づいて反りや
厚さ変動の少ない、しかも歪みのない積層造形物を生産
性良く製造するプロセス及びその製造装置を提供するこ
と。 【解決手段】 積層体を調温加熱しておき、その積層体
上に貼り合わされるシート面に３次元モデルの所定の断
面における積層体領域データに基づいて未凝固剤の凝固
剤を塗布印刷してこれを保温状態において積層体上に重
ね合わせ貼着し、前記積層体上に貼着されたシートを前
記３次元モデルのその断面における積層体輪郭線データ
に基づいて切断し、これらの工程を繰り返した後最終的
に積層体を調温冷却することにより積層造形物を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層造形プロセス
及び積層造形装置に関し、さらに詳しくは、３次元モデ
ルの断面データに基づいてシートの積層・切断を繰り返
し積層造形物を製造する積層造形プロセス及び積層造形
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
この種の積層造形方式（プロセス）としては、本出願の
発明者によるＰＣＴ／ＪＰ９３／０１５６７号、特願平
４−３１４１１１号、特願平５−２７３９７号、あるい
はマイケル・フェイガン氏の発明によるＰＣＴ／ＵＳ８
９／０４３５７号等が挙げられる。

【０００３】これらの積層造形方式では、精度の高い造
形物を作製する場合に積層に起因する次のような欠点あ
った。 未凝固の層を急速に固化を行う場合、収縮の内部応力
が大きく現れ易く、造形物に反りが発生しやすい。 繊維質のシートと樹脂を積層材料に使った場合には、
樹脂層が表面にしかない場合に空間の繊維層が吸湿し、
高さ方向に大きく変形する。 一旦、積層物が室温になると、層毎に同じ繰返しとな
らないため、形状が連続せず歪む。 造形した歪んだ３次元形状では、基準面となるべき面
が、そのまま利用できず、本格的な型を作成するシステ
ムの実現が困難であった。

【０００４】これらの問題を解決するために、本発明者
は、特願平５−３４７８８２号より、積層後プレスしな
がら調温し、積層造形物の平面度や段差の問題を改善す
る方法を示すとともに、未凝固剤あるいは未凝固剤シー
トを使い、積層造形物の高さ精度を改善する方法を示し
た。

【０００５】本発明の解決しようとする課題は、さらに
精度の向上に絞って、これらの改善に加えて一層の改善
を行い、反りや厚さ変動が少なく、しかも歪みのない積
層造形物を生産性良く製造するプロセス及びその製造装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の１番目の積層造形プロセスは、積層体を調温
加熱する工程と、前記積層体の上面に又は該積層体上に
貼り合わされるシート面に３次元モデルの所定断面にお
ける積層体領域データに基づいて未凝固の凝固剤を塗布
印刷する工程と、前記未凝固の凝固剤が塗布印刷された
シートと積層体とを保温状態において重ね合わせ貼着す
る工程と、前記積層体上に貼着されたシートを前記３次
元モデルのその断面における積層体輪郭線データに基づ
いて切断する工程と、前記各工程を繰り返した後最終的
に積層体を調温冷却する工程と、からなることを要旨と
するものである。

【０００７】この場合に前記シートが空隙の多い繊維質
シートにより構成されていることが好ましい。これによ
り積層造形物の厚さ方向の寸法精度が確保される。さら
に前記凝固剤が２液反応型又はそれ以上の数の材料が反
応して凝固するタイプのものであることが望ましい。こ
れによりシート面への凝固剤の塗布印刷前における凝固
剤の凝固反応が制御されるし、またインクジェットプリ
ンタなどで複数のノズルからそれぞれの材料を吐出され
ることによりノズルの詰りが回避される。

【０００８】本発明の２番目の積層造形プロセスは、積
層体を調温加熱する工程と、凝固剤が含浸された凝固剤
シートを前記積層体上に重ね合わせ貼着する工程と、前
記積層体上に貼着された凝固剤シートを前記３次元モデ
ルの所定の断面における積層体輪郭線データに基づいて
切断する工程と、前記各工程を繰り返した後最終的に積
層体を調温冷却する工程とからなることを要旨とするも
のである。

【０００９】この場合に前記凝固剤シートの積層体上へ
の貼着工程と、前記輪郭線データに基づく切断工程とが
同一工程で行われるようにするとよい。そうすれば、凝
固剤による接着領域と切断ラインとのズレが回避あるい
は低減されることになる。

【００１０】本発明の３番目の積層造形プロセスは、積
層体を３次元モデルの所定の断面における積層体領域デ
ータに基づいて調温加熱する工程と、前記調温加熱され
た積層体上に凝固剤を提供し、前記積層体の調温加熱領
域において接着された連続体とする工程と、前記連続体
上の凝固剤層を前記３次元モデルのその断面における積
層体輪郭線データに基づいて切断する工程とからなり、
上記各工程の繰り返しにより積層造形物を製造すること
を要旨とするものである。

【００１１】本発明の積層造形装置の１番目は、積層体
を調温加熱する調温加熱手段と、前記積層体の上面に又
は該積層体上に貼り合わされるシート面に３次元モデル
のその断面における積層体領域データに基づいて未凝固
の凝固剤を塗布印刷する凝固剤塗布印刷手段と、前記未
凝固の凝固剤が塗布印刷されたシートを保温状態におい
て前記積層体上に重ね合わせ貼着する貼着手段と、前記
積層体上に貼着されたシートを前記３次元モデルのその
断面における積層体輪郭線データに基づいて切断する切
断手段と、前記各手段による操作を繰り返した後最終的
に積層体を調温冷却する調温冷却手段とを備えることを
要旨とするものである。

【００１２】このように構成された積層造形装置によれ
ば、積層体が調温加熱手段により調温加熱され、前記積
層体の上面に又は該積層体上に貼り合わされるシート面
に凝固剤塗布印刷手段により３次元モデルのその断面に
おける積層体領域データに基づいて未凝固剤が塗布印刷
されると、このシートと積層体とが保温状態において重
ね合わされて貼着手段によって貼着され、前記積層体上
に貼着されたシートが前記３次元モデルのその断面にお
ける積層体輪郭線データに基づいて切断手段により切断
され、前記各手段による操作を繰り返した後最終的に積
層体が調温冷却手段により調温冷却される。そして後は
積層体の各シートに形成される切断線に沿って分割すれ
ば、収縮や歪みのない寸法精度に優れた積層造形物が得
られる。

【００１３】この場合に前記凝固剤塗布印刷手段は、２
液反応型又はそれ以上の数の材料が反応して凝固するタ
イプの凝固剤の各材料がそれぞれ別個に吐出されて混合
される複数のノズルを備えていることが望ましい。これ
により凝固反応に伴うノズルの詰りが回避されることは
前述のとうりである。

【００１４】本発明の積層造形装置の２番目は、積層体
を調温加熱する調温加熱手段と、凝固剤が含浸された凝
固剤シートを前記積層体上に重ね合わせ貼着する貼着手
段と、前記積層体上に貼着された凝固剤シートを前記３
次元モデルの所定の断面における積層体輪郭線データに
基づいて切断する切断手段と、前記各工程を繰り返した
後最終的に積層体を調温冷却する調温冷却手段とを備え
ることを要旨とするものである。

【００１５】このように構成された積層造形装置によれ
ば、積層体が調温加熱手段により調温加熱され、凝固剤
が含浸された凝固剤シートが前記積層体上に重ね合わさ
れ貼着手段により貼着され、この積層体上に貼着された
凝固剤シートが前記３次元モデルの所定の断面における
積層体輪郭線データに基づいて切断手段により切断さ
れ、これらの各工程を繰り返した後最終的に積層体が調
温冷却手段により調温冷却される。この場合も後は積層
体の各シートに形成される切断線に沿って分割すれば、
やはり収縮や歪みのない寸法精度に優れた積層造形物が
得られる。

【００１６】この場合に前記凝固剤シートを積層体上へ
貼着する貼着手段と、前記輪郭線データに基づいて凝固
剤シートを切断する切断手段とが一つの貼着切断手段に
より構成されていることが好ましい。そうすればやはり
前述のように凝固剤による接着領域と切断ラインとのズ
レが回避あるいは低減されて寸法精度が更に良いものと
なる。

【００１７】本発明の積層造形装置の３番目は、積層体
を３次元モデルの所定の断面における積層体領域データ
に基づいて調温加熱する調温加熱手段と、前記調温加熱
された積層体上に凝固剤を提供し、前記積層体の調温加
熱領域において接着された連存体とする連続体形成手段
と、前記連続体上の凝固剤層を前記３次元モデルのその
断面における積層体輪郭線データに基づいて切断する切
断手段とを備えることを要旨とするものである。

【００１８】このように構成された積層造形装置によれ
ば、積層体が３次元モデルの所定の断面における積層体
領域データに基づいて調温加熱手段により調温加熱さ
れ、その調温加熱された積層体上に凝固剤が提供されて
連続体形成手段により前記積層体の調温加熱領域におい
て接着された連続体が得られ、この連続体上の凝固剤が
前記３次元モデルのその断面における積層体輪郭線デー
タに基づいて切断手段によって切断される。この４番目
の積層造形装置によっても積層体が調温加熱された状態
で順次積層物が得られるものであるから収縮による歪み
や変形のない積層造形物が得られることになる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を好適な実施のの形
態を図面を参照して詳細に説明する。初めに図１は、本
発明の第１の製造方法（プロセス）についての製造工程
を示している。但し、この図１では、次に述べる方法１
の以下の製造工程を順に示している。

【００２０】〈方法１：凝固速度が遅いプロセス、およ
び高さ方向の精度確保〉 電子的に作成した立体形状を輪切りにした断面データ
を作成する。この断面データの作成は、グラフィックワ
ークステーションによって行われ、グラフィックステー
ションでは３次元モデルの形状データに基づいてその断
面形状を表わす断面ベクトルデータを作成し、作成した
断面ベクトルデータが積層造形装置に送られるものであ
る。ここで、ＣＡＤデータから３次元モデルの断面形状
を表わす断面ベクトルデータを作成する方法はＣＡＤ
（計算機援用設計）の分野において周知な方法であり、
特開昭６３−７２５２６号公報、及び特開平２−７８５
３１号公報に詳述されているので、ここではその説明を
省略する。

【００２１】テーブルまたはテーブル上の積層体ＬＳ
をヒータパネル１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄにより
調温する（図１（ａ））。この調温により、テーブルま
たはテーブル上の積層体上の熱条件を上に乗せるシート
に近い条件とすることにより、シートの収縮による反り
や、サイズの差による積層した側面の段差を低減する。

【００２２】の工程で準備されたデータに基づき、
シートＳＳの必要な部分（断面の共通部分やサポート）
やその近傍に、インクジェットプリンタ１４を使用して
接着剤（フェノール系接着剤などの熱硬化性樹脂または
ポリエステル系のホットメルト接着剤や嫌気性接着剤や
低融点金属など）などの凝固剤Ｓを塗布する（図１
（ｂ））。

【００２３】ここで用いられる凝固剤には、特開平２−
５５６３８号公報に記載されている尿素系混合物が用い
られる。この尿素系混合物は、尿素にポリビニルアルコ
ールと共有化合物とを添加してなるものである。共有化
合物は、尿素と低温で共有結合して共有物の融点ないし
凝固点を大きく下げる化合物であり、安息香酸、ベンゼ
ンスルフィン酸、ベンゼンスルフォン酸、塩化ベンゾイ
ル、グリシン、ナフタリン、グルタル酸等が用いられ
る。また、この尿素系混合物は、融点が約１２０℃であ
り、室温より高いことからヒータで加熱することにより
溶融状態に保持されるものである。なお、この尿素系混
合物の製造方法、物性等については特開平２−５５６３
８号公報に詳述されているので、ここではその説明を省
略する。この他に凝固剤Ｓとしては加熱溶融した熱可塑
性エンジニアリングプラスチック（ポリカーボネイト、
ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン等）や、加熱溶融したワック
ス（パラフィンやポリエチレングリコール等）を用いて
もよい。

【００２４】凝固剤が塗布されたシートを調温する
（図１（ｃ））。この図ではヒートローラ１６ａ、１６
ｂを用いて所定温度に調温するようにしている。 静電気を加えたテーブルまたはテーブル上の積層体Ｌ
Ｓの上にの凝固剤塗布工程において凝固剤を塗布した
シートＳＳを置き、密着（貼着）させる（図１
（ｄ））。

【００２５】テーブルまたはテーブル上の積層体ＬＳ
の上面を調温する（図１（ｅ））。 レーザカッタなどのカッタ１８で、の工程で用意さ
れる所望の立体の断面の輪郭線や分割線に沿って彫刻お
よび切断を行う（図１（ｆ））。 テーブルまたはテーブル上の積層体ＬＳを所定の位置
まで下降させる（図示せず）。

【００２６】上記のからを繰返し、所定の高さま
で積層する。最後に積層体を平面プレスを行いながら、
調温し、凝固剤を硬化させる（図１（ｇ））。この図で
はチルプレート２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを用い
て常温まで調温（冷却）するようにしている。

【００２７】この製造方法１によれば、３次元モデルの
断面データに基づいて未凝固の凝固剤が塗布された凝固
剤シートＳＳがヒートローラ１６ａ、１６ｂにより、あ
るいは積層体ＬＳ上に重ね合わせられた後はヒータパネ
ル１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄにより所定温度に調
温保持されてその硬化速度が遅らされているので凝固剤
シートＳＳが積層造形物の製造途中において自然的な降
温による収縮歪みや反りを生じることは回避される。

【００２８】尚、上記実施例においては以下のように変
更しても良い。 １）の凝固剤塗布工程に用いられるシートに吸取り紙
や和紙などの空隙の多い繊維質のシートを使うと、イン
クジェットプリンタで印刷した凝固剤が内部に含浸さ
れ、シート厚ぜんぶに凝固剤が広がり、厚さ方向の経時
変化を低く抑えることができる。また、ナイフによるカ
ット時の切断面の両側の盛上がり（ブラウジング）を低
く抑えることができる。

【００２９】２）の凝固剤塗布工程で用いられるシー
トの代用として繊維質のフィルムの間に凝固剤を挟んだ
ものを用いるものでも良い。このシートを使えば、凝固
剤の使用量を少なくしても、凝固剤が繊維質フィルムに
浸透し、シートの厚さ方向の接着貼合わせが可能とな
る。

【００３０】３）の凝固剤塗布工程で用いられる凝固
剤として複数の材料が反応して凝固するタイプのものを
採用し、この凝固剤を塗布する装置として用いられるイ
ンクジェットプリンタ１４が複数のノズルから異なる材
料を吐出する機能を備えるものであれば、そのインクジ
ェットのノズルの詰りを防止できる。

【００３１】４）の凝固剤塗布工程の前に、シートＳ
Ｓをヒートロールやヒータパネルに押しあてたり赤外線
ランプや温風などで調温しても良い。こうする事によ
り、凝固剤塗布工程における凝固剤の塗布印刷が安定す
る。この場合にこのプレヒート工程は次工程である凝固
剤シート調温工程（図１（ｃ））に代えて、または追加
して行われるとよい。 ５）の凝固剤塗布工程における凝固剤の塗布に、静電
複写の原理を使ったプリンタや各種のアプリケータを使
ってもよい。

【００３２】６）の凝固剤塗布工程における凝固剤の
塗布パターンに、メッシュ上のサポートパターンや四隅
やのレーザ切断工程で切断する線のエッジ部の近傍を
追加することにより、平面度を保つことができ、また各
シート間の密着性を高めることができる。これにより、
のレーザ切断工程での切断やの凝固剤シート重ね合
わせ工程やプレスやロールへの押しあて時の剥離を軽減
することができる。 ７）の凝固剤シートの密着重ね合わせ工程は、凝固剤
の硬化の初期段階に現われる粘着性を利用しても良い。

【００３３】８）の凝固剤シート重ね合わせの過程
で、シート間の密着性を高めるために、平板やロールで
加圧しても良い。このプレスやロールは、凝固剤を非凝
固（溶融）状態にするために、加熱されていても良い。
また、この際、事前に水分を噴霧して、シート繊維質を
柔軟にしておいて、ロールやプレスの効果を高めるとと
もに加湿しておいても良い。これにより積層体の乾燥に
よるヒビ割れ等が防止できる。

【００３４】更に平板やロールの表面に離型性を高める
ために、離型性の高い弾性のある薄膜を介在させてもよ
い。剥す速度を微速にして、その後高速に移動させても
良い。このようにすると、負圧による剥離力を小さく抑
えることができる。また、平板による加圧は、平板に押
し付ける直前まで、僅かな力で移動させ、押し付ける際
に所要の力を出すようにしてもよい。このようにする
と、指挟みによる事故を防ぐ事ができ、安全性が向上す
る。

【００３５】９）の凝固剤塗布工程における凝固剤の
塗布印刷を行わずに、シート自体に繊維質の紙などに凝
固剤を含浸固化させたような凝固剤シートを用いの凝
固剤シート重ね合わせ工程でローラやプレートなどで密
着させる際に、レーザやサーマルヘッドで、この凝固剤
シートを３次元モデルの断面データに基づいて選択的に
非凝固（溶融）状態にしても良い。

【００３６】１０）の上面シート切断工程で用いられ
るカッタは、熱した刃またはサーマルヘッドでもよい。
これを樹脂シートに使用した場合には、エッジ部分での
切断性能が向上するとともに、切断口が収縮し、積層完
了後の剥離性が向上する。

【００３７】１１）のシート切断工程においてカッタ
で切断する場合に、事前にまたは切断中にエアークーラ
などの冷却装置で、部分的に低温に冷却しておけば、切
断後に冷却することにより生じる、熱歪みの影響を低く
抑えることができる。また、切断後の冷却時に、冷却板
を使い、プレスしながら冷却し、平面度を確保しても良
い。更に、切断中の冷却の気体として、窒素ガスまたは
炭酸ガスなどの不燃性ガスを供給すれば、熱による焦げ
を防ぐことができる。また、紙などのように燃焼を伴っ
て切断する場合には、中心部に酸素を周辺部に窒素ガス
などの不燃性ガスを吐出すれば、安全に切断できる。こ
の酸素ガスと窒素ガスは、空気を分離膜により分離する
ことにより、容易に得ることができる。

【００３８】１２）のシート切断工程の切断に代わっ
て、の凝固剤シート重ね合わせ工程で凝固剤シートを
積層体の上に重ね合わせた後レーザやサーマルヘッドな
どによってその最上面シートの凝固剤を溶融させて貼合
わせると同時に、そのレーザ光線の強弱により切断デー
タの輪郭線に沿って切断を行っても良い。溶融と同時に
切断することにより、接着と切断のズレを低減すること
ができる。

【００３９】１３）の積層体調温（保温）工程から
の積層体調温（冷却）工程までテーブルまたはテーブル
上の積層体の全体を温風や保温で調温するようにする
と、凝固剤の硬化速度を適切にすることができる。 １４）の凝固剤シート塗布工程におけるシートへの凝
固剤の塗布印刷は、上下を逆さにしたシートを行っても
よい。

【００４０】１５）の凝固剤塗布工程からの凝固剤
シート貼着工程までのプロセスで、凝固剤の塗布印刷を
テーブルまたはテーブル上の積層体側の面に行い、凝固
剤を塗布印刷していないシートをその上に重ね貼着する
ようにしても良い。積層体上に重ね合わされるシート側
に凝固剤塗布印刷する場合は、の凝固剤シート調温工
程と同時に次の凝固剤シートの凝固剤塗布工程における
凝固剤の塗布印刷を同時に行う事ができ、プロセス速度
を向上させやすい。テーブルまたはテーブル上の積層体
に印刷する場合は、印刷の位置決め精度を高くしやす
い。

【００４１】１６）の凝固剤塗布工程またはの積層
体上面シート切断工程の位置決め時に、テーブルの距離
測定器により測定した複数の積層体厚さ寸法に基づい
て、の断面データ作成工程で輪切りにする３次元モデ
ルの高さを決定しても良い。 １７）の断面データ作成工程は、事前に予測される高
さで用意しておいても良い。また、多数の高さで予め準
備しておいて輪切りデータを、積層高さの測定結果に基
づいて、選択しても良い。

【００４２】次に本発明の第２の製造方法（プロセス）
についての製造工程を図２に示して説明する。 〈方法２：調温するプロセス〉 電子的に作成した立体形状を輪切りにした断面データ
を作成する。この断面データの作成手法は方法１の場合
と同様であるのでその説明を割愛する。 テーブルまたはテーブル上の積層物ＬＳ側をチルプレ
ート２２により十分に調温（冷却）しておく（図２
（ａ））。

【００４３】赤外線レーザやサーマルヘッドなどの熱
源２４によって、この積層物ＬＳの所要の立体形状の輪
切り形状の上面と下面の積の領域内の全部または一部分
の接着させるべき領域ＳＲを調温（加熱）する（図２
（ｂ））。 予め十分に調温（加熱）した材料（未凝固剤）Ｓを層
状に供給し、調温された領域を持つ積層物の上を覆い、
積層物と覆った層状の材料を所要部分で連続体とする
（図２（ｃ））。

【００４４】調温板２６などの調温（冷却）装置で、
積層した層を適切な温度に調温（冷却）し、凝固される
（図２（ｄ））。 赤外線レーザなどの彫刻装置２８で、積層した層を所
用の立体の輪郭および分割線に添って、彫刻または切断
するとともに、必要であれば送風などで調温（冷却）す
る（図２（ｅ））。

【００４５】固体側を積層厚分だけ下降させる。 上記からの繰返し、所定の高さまで積層する。 積層した物体を、上下に位置決めする装置より、剥離
する。そしてこの場合も最後に積層した物体を分割線よ
り分割することによって積層造形物が得られる。

【００４６】この第２実施例の場合も以下のような種々
の改変が可能である。 １）上記の積層体調温（保温）のサブプロセスは、自
然に冷却されることを活用しても良い。 ２）上記の未凝固剤供給のサブプロセスは、凝固剤が
予め調温（予熱）され、積層体上に層状に供給した後
に、レーザやサーマルヘッドなどで所要部分のみを選択
的に所定の温度に調温して連続体としても良い。この場
合、調温（冷却）板で平面プレスを行いながら、短時間
の加熱（溶融）を行えば、すぐに平面化されながら冷却
（接着）されるため、加熱の影響による変形を最小限に
抑えられる。

【００４７】この場合、の積層体調温（冷却）のサブ
プロセスは不要となる。レーザで加圧調温（加熱）する
場合は、図３に一例を示したが、直後に水冷等により調
温（冷却）したチルプレートあるいは冷却ローラを置
き、ラスタスキャンまたは帯状にランダムスキャンして
裁断した直後に調温（冷却）する。こうすることによ
り、シート全体としての湿度変化も低く抑えられるた
め、湿度による変形も抑えられる場合がある。

【００４８】３）上記の積層体調温（冷却）のサブプ
ロセスは、積層がすべて終わってから行っても良い。 ４）積層物を分割線より分割する場合、分離する部分に
引抜くためのボルト穴等の引抜きのための穴を積層時に
設けておいても良い。 ５）の３次元モデルを輪切りにして断面データを作成
する工程は、事前に所定の高さのものを用意しておいて
もよい。

【００４９】６）レーザでの切断の場合は、対象物を瞬
時に凝固させる程低温（約−７０℃）の冷風を例えばア
イエヌ工業製の「パルスクーラント」（商品名）で送っ
て、溶融による変形を抑えても良い。 ７）紙などの可燃性のシートをレーザで切断する場合
は、冷風またはローラで冷却または酸素を遮断すること
により火炎の発生を抑止できる。

【００５０】次に本発明の第３の製造方法（プロセス）
についての製造工程について説明する。 〈方法３：型および実用品を作成するプロセス〉 上記の方式１または方式２で造形された３次元形状の
表面に塗布を施し、表面研磨により、段差を除去する。
その後、表面に塗布を施し、表面を保護する。

【００５１】上記のの表面を滑らかにした３次元形
状平面度が出た面を、定盤上に置き、型枠で囲い、石膏
またはシリコーンゴムまたは砂を注入することにより、
精度が良い反転型を作成する。 反転型上に、金属粉を混入した熱硬化性樹脂液または
溶融金属を流し込み、型を作成する。

【００５２】本型を利用して、試作品を製作する。 本試作品を手で修正して、３次元測定を行ったデータ
に基づき、元の電子的に作成した立体形状をＣＡＤ上で
修正し、修正した立体形状のデータに基づきＮＣ加工す
るデータを元にして、金型を製作し、その金型を使っ
て、実用品を射出成形やブロー成形や真空成形などの各
種の成形方法やプレスにより、実用品を得る。

【００５３】本発明は上記の３つの方法以外にも次のよ
うな各種のプロセスを提示できるものである。 ［プレス下で溶融と冷却を行い、熱歪みを低減］ １．熱溶融切断で袋を製作する要領で、凝固層を含むシ
ートをプレスしながら、選択的に加熱して、加熱・非凝
固とし、冷却して接着を行う部分と加熱・軟化とし、冷
却して粘着を行う部分とを含むシート状態とし、その
後、切断することを繰返して積層するプロセス。

【００５４】２．熱溶融切断で袋を製作する要領で、凝
固層を含むシートをプレスしながら、選択的に加熱し
て、切断を行うとともに、加熱・非凝固とし、冷却して
接着を行う部分と加熱・軟化とし、冷却して粘着を行う
部分とを含む工程を繰返して積層するプロセス。

【００５５】［上下の層の温度を同じにすることによっ
て熱歪みを低減］ ３．はんだ付けの要領で、選択的に加熱した層の上に溶
融した層を積み冷却して部分的に結合した部分と付着し
た部分を作り分け、その後、切断する工程を繰返して積
層するプロセス。

【００５６】４．はんだ付けの要領で、選択的に加熱し
た上に溶融した層を積み冷却して部分的に結合した部分
と付着した部分を作り分け、選択的に加熱する時に切断
する工程を繰返して積層するプロセス。 ５．はんだ付けの要領で、加熱した上に選択的に溶融し
た層を積み冷却して部分的に結合した部分を作り、その
後、切断する工程を繰返して積層するプロセス。

【００５７】［溶融→粘着を繰返して積層し、最後にプ
レスしながら調温により接着を行い、 熱歪みを低
減］ ６．選択的塗布→溶融→切断→積層を繰返し、最後にプ
レスしながら冷却して接着するプロセス。

【００５８】７．全面塗布→選択的溶融→切断→積層を
繰返し、最後にプレスしながら冷却して接着するプロセ
ス。 ８．選択的塗布→積層→切断を繰返し、最後にプレスし
ながら加熱して接着するプロセス。

【００５９】以上各種の製造プロセスについて説明した
が、本発明の製造プロセスによれば、１）凝固剤の硬化
速度を遅くすることにより冷却に伴う収縮の内部応力の
発生を回避し、反りや変動の少ない、精度の良い積層体
を得ることができる（第１実施例）。

【００６０】２）空隙の多い繊維質のシートの必要な部
分にのみ凝固剤の樹脂を塗布印刷し、又は充填し、その
凝固剤樹脂を介してシートを上下に連結した状態にし、
厚み方向の寸法精度が確保される（第１実施例の改
変）。 ３）被接着物である積層体を調温し、その上に未凝固の
凝固体を重ねて、積層する。特に、調温は、接着する部
分のみを選択的に調温するとより効率的な積層が可能で
ある（第２実施例）。

【００６１】また、この高精度化した積層造形によって
作成された３次元形状で初めて実現される量産に活用で
きる本格的な型を作成するシステムを提供できるもので
ある。 本発明は上記した実施の形態に何ら限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の
改変が可能であることは言うまでもないことである。

【００６２】

【発明の効果】本発明の積層造形プロセスによれば、積
層体を冷やさないままシートを積層し、３次元モデルの
断面データのうちの積層体領域データに基づいた凝固剤
の塗布印刷（あるいは凝固剤の部分的加熱溶融）と輪郭
線データに基づいた切断と繰り返すことにより積層造形
物が得られる。したがって積層造形物の製造途中に冷却
収縮による反りや歪みの発生はなく、寸法精度の一層優
れた積層造形物が生産性良く製造されるという産業上の
有益性を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層造形プロセスの第１の実施の
方法についての製造工程図である。

【図２】本発明に係る積層造形プロセスの第２の実施方
法についての製造工程図である。

【図３】図２に示した第２の実施方法の改変技術として
のレーザによる加熱・冷却装置の一構成を示した図であ
る。

【符号の説明】

ＬＳ 積層体 ＳＳ シート Ｓ 凝固剤 １２ａ〜１２ｄ ヒートパネル（調温加熱手段） １４ インクジェットプリンタ（凝固剤塗布印刷手段） １６ａ、１６ｂ ヒートローラ １８ カッタ（切断手段） ２４ 熱源（調温加熱手段） ２８ 彫刻装置（切断手段）

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積層体を調温加熱する工程と、 前記積層体の上面に又は該積層体上に貼り合わされるシ
   ート面に３次元モデルの所定断面における積層体領域デ
   ータに基づいて未凝固の凝固剤を塗布印刷する工程と、 前記未凝固の凝固剤が塗布印刷されたシートと積層体と
   を保温状態において重ね合わせ貼着する工程と、 前記積層体上に貼着されたシートを前記３次元モデルの
   その断面における積層体輪郭線データに基づいて切断す
   る工程と、 前記各工程を繰り返した後最終的に積層体を調温冷却す
   る工程と、 からなることを特徴とする積層造形プロセス。
2. 【請求項２】 前記シートが空隙の多い繊維質シートに
   より構成されていることを特徴とする請求項１に記載の
   積層造形プロセス。
3. 【請求項３】 前記凝固剤が２液反応型又はそれ以上の
   数の材料が反応して凝固するタイプのものであることを
   特徴とする請求項１又は２に記載の積層造形プロセス。
4. 【請求項４】 積層体を調温加熱する工程と、 凝固剤が含浸された凝固剤シートを前記積層体上に重ね
   合わせ貼着する工程と、 前記積層体上に貼着された凝
   固剤シートを前記３次元モデルの所定の断面における積
   層体輪郭線データに基づいて切断する工程と、 前記各工程を繰り返した後最終的に積層体を調温冷却す
   る工程と、 からなることを特徴とする積層造形プロセス。
5. 【請求項５】 前記凝固剤シートの積層体上への貼着工
   程と、前記輪郭線データに基づく切断工程とが同一工程
   で行われることを特徴とする請求項４に記載の積層造形
   プロセス。
6. 【請求項６】 積層体を３次元モデルの所定の断面にお
   ける積層体領域データに基づいて調温加熱する工程と、 前記調温加熱された積層体上に凝固剤を提供し、前記積
   層体の調温加熱領域において接着された連続体とする工
   程と、 前記連続体上の凝固剤層を前記３次元モデルのその断面
   における積層体輪郭線データに基づいて切断する工程と
   からなり、 上記各工程の繰り返しにより積層造形物を製造すること
   を特徴とする積層造形プロセス。
7. 【請求項７】 積層体を調温加熱する調温加熱手段と、 前記積層体の上面に又は該積層体上に貼り合わされるシ
   ート面に３次元モデルのその断面における積層体領域デ
   ータに基づいて未凝固の凝固剤を塗布印刷する凝固剤塗
   布印刷手段と、 前記未凝固の凝固剤が塗布印刷されたシートを保温状態
   において前記積層体上に重ね合わせ貼着する貼着手段
   と、 前記積層体上に貼着されたシートを前記３次元モデルの
   その断面における積層体輪郭線データに基づいて切断す
   る切断手段と、 前記各手段による操作を繰り返した後最終的に積層体を
   調温冷却する調温冷却手段と、 を備えることを特徴とする積層造形装置。
8. 【請求項８】 前記凝固剤塗布印刷手段は、２液反応型
   又はそれ以上の数の材料が反応して凝固するタイプの凝
   固剤の各材料がそれぞれ別個に吐出されて混合される複
   数のノズルを備えていることを特徴とする請求項７に記
   載の積層造形装置。
9. 【請求項９】 積層体を調温加熱する調温加熱手段と、 凝固剤が含浸された凝固剤シートを前記積層体上に重ね
   合わせ貼着する貼着手段と、 前記積層体上に貼着された凝固剤シートを前記３次元モ
   デルの所定の断面における積層体輪郭線データに基づい
   て切断する切断手段と、 前記各工程を繰り返した後最終的に積層体を調温冷却す
   る調温冷却手段と、 を備えることを特徴とする積層造形装置。
10. 【請求項１０】 前記凝固剤シートを積層体上へ貼着す
    る貼着手段と、前記輪郭線データに基づいて凝固剤シー
    トを切断する切断手段とが一つの貼着切断手段により構
    成されていることを特徴とする請求項９に記載の積層造
    形装置。
11. 【請求項１１】 積層体を３次元モデルの所定の断面に
    おける積層体領域データに基づいて調温加熱する調温加
    熱手段と、 前記調温加熱された積層体上に凝固剤を提供し、前記積
    層体の調温加熱領域において接着された連存体とする連
    続体形成手段と、 前記連続体上の凝固剤層を前記３次元モデルのその断面
    における積層体輪郭線データに基づいて切断する切断手
    段と、 を備えることを特徴とする積層造形装置。