KR20180019747A - 3차원 형상 조형물의 제조 방법 및 3차원 형상 조형물 - Google Patents

3차원 형상 조형물의 제조 방법 및 3차원 형상 조형물 Download PDF

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이사오 후와
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Abstract

금형으로서 보다 적합한 제열 특성을 갖는 3차원 형상 조형물의 제조 방법을 제공하기 위해서, 본 발명에서는, (i) 분말층의 소정 개소에 광 빔을 조사하여 해당 소정 개소의 분말을 소결 또는 용융 고화시켜 고화층을 형성하는 공정, 및 (ii) 얻어진 고화층 위에 새로운 분말층을 형성하고, 그 새로운 분말층의 소정 개소에 광 빔을 조사하여 추가로 고화층을 형성하는 공정에 의해 분말층 형성 및 고화층 형성을 교대로 반복 실행하는 3차원 형상 조형물의 제조 방법이 제공된다. 특히, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 3차원 형상 조형물의 내부에 냉각 매체로를 형성하는 동시에, 3차원 형상 조형물의 표면을 요철 형상으로 형성하고, 냉각 매체로의 윤곽면의 일부와 요철 형상의 표면을 서로 동일 형상으로 한다.

Description

3차원 형상 조형물의 제조 방법 및 3차원 형상 조형물
본 개시는 3차원 형상 조형물의 제조 방법 및 3차원 형상 조형물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 개시는, 분말층으로의 광 빔 조사에 의해 고화층을 형성하는 3차원 형상 조형물의 제조 방법, 및 그에 따라 얻어지는 3차원 형상 조형물에 관한 것이다.
광 빔을 분말 재료에 조사하는 것을 통하여 3차원 형상 조형물을 제조하는 방법(일반적으로는 「분말 소결 적층법」이라 칭해짐)은 종래부터 알려져 있다. 이러한 방법은, 이하의 공정(i) 및 (ii)에 근거하여 분말층 형성과 고체층 형성을 교대로 반복 실시하여 3차원 형상 조형물을 제조한다.
(i) 분말층의 소정 개소에 광 빔을 조사하고, 이러한 소정 개소의 분말을 소결 또는 용융 고화시켜 고화층을 형성하는 공정.
(ii) 얻어진 고화층 위에 새로운 분말층을 형성하고, 마찬가지로 광 빔을 조사하여 추가로 고화층을 형성하는 공정.
이러한 제조 기술에 따르면, 복잡한 3차원 형상 조형물을 단시간에 제조하는 것이 가능해진다. 분말 재료로서 무기질의 금속 분말을 이용하는 경우, 얻어지는 3차원 형상 조형물을 금형으로서 사용할 수 있다. 한편, 분말 재료로서 유기질의 수지 분말을 이용하는 경우, 얻어지는 3차원 형상 조형물을 각종 모델로서 사용할 수 있다.
분말 재료로서 금속 분말을 이용하고, 그에 따라 얻어지는 3차원 형상 조형물을 금형으로서 사용하는 경우를 예로 든다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 우선, 스퀴징 블레이드(23)를 움직여 조형 플레이트(21) 상에 소정 두께의 분말층(22)을 형성한다(도 6의 (a) 참조). 이어서, 분말층(22)의 소정 개소에 광 빔(L)을 조사하여 분말층(22)에 고화층(24)을 형성한다(도 6의 (b) 참조). 이어서, 얻어진 고화층(24) 상에 새로운 분말층(22)을 형성하고 재차 광 빔을 조사하여 새로운 고화층(24)을 형성한다. 이와 같이 하여 분말층 형성과 고화층 형성을 교대로 반복 실시하면 고화층(24)이 적층되게 되고(도 6의 (c) 참조), 최종적으로는 적층화된 고화층(24)으로 이루어지는 3차원 형상 조형물을 얻을 수 있다. 최하층으로서 형성되는 고화층(24)은 조형 플레이트(21)와 결합한 상태가 되므로, 3차원 형상 조형물과 조형 플레이트(21)는 일체화물을 이루게 되며, 그 일체화물을 금형으로서 사용할 수 있다.
일본 특허 공표 평1-502890 호 공보 일본 특허 공개 제 2000-73108 호 공보
3차원 형상 조형물을 금형으로서 사용하는 경우, 이른바 "코어측"과 "캐비티측"의 금형을 조합하여 형성되는 금형 캐비티부에 대하여 용융 상태의 성형용 원료를 충전하여, 최종적인 성형품을 얻는다. 구체적으로는, 용융 상태의 성형용 원료를 금형 캐비티부에 충전한 후, 성형용 원료를 금형 캐비티부 내에서 냉각하는 것에 의해 성형용 원료를 고화시켜, 최종적인 성형품을 얻는다. 즉, 금형 캐비티부 내에 충전된 성형용 원료는 용융 상태로부터 고화 상태로 변화하도록 제열(除熱)되어, 성형용 원료로부터 성형품이 얻어지게 된다.
성형용 원료의 제열은 금형 캐비티부에 충전된 성형용 원료의 열이 금형으로 전달되는 것에 의해 이루어지지만, 이러한 제열을 조력하기 위해 3차원 형상 조형물의 내부에 냉각 매체로를 마련하는 경우가 있다.
본원 발명자들은, 3차원 형상 조형물의 내부에 마련한 냉각 매체로의 형태의 여하에 따라서는 성형용 원료의 소망의 제열을 달성할 수 없는 경우가 있는 것을 발견했다. 일반적으로 이용되는 냉각 매체로는, 그 단면 윤곽이 비교적 간이한 형상(예를 들면, 직사각형상 또는 원형상 등의 간이한 형상)으로 되어 있는 바, 그러한 냉각 매체로에서는 금형 캐비티부 내의 성형용 원료의 제열이 불균일하게 되어 버릴 우려가 있다. 즉, 성형 불량이 생길 우려가 있다. 예를 들면, 그와 같이 제열이 불균일한 것에 기인하여 성형품의 형상 정밀도가 저하된다는 문제가 생길 수 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 주요 과제는, 금형으로서 보다 적합한 제열 특성을 갖는 3차원 형상 조형물의 제조 방법을 제공하는 것이며, 또한 제열 특성이 보다 호적하게 된 3차원 형상 조형물을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시형태에서는,
(i) 분말층의 소정 개소에 광 빔을 조사하여 해당 소정 개소의 분말을 소결 또는 용융 고화시켜 고화층을 형성하는 공정, 및
(ii) 얻어진 고화층 위에 새로운 분말층을 형성하고, 그 새로운 분말층의 소정 개소에 광 빔을 조사하여 추가로 고화층을 형성하는 공정에 의해 분말층 형성 및 고화층 형성을 교대로 반복 실행하여 3차원 형상 조형물을 제조하는 방법으로서,
3차원 형상 조형물의 제조에 있어서, 냉각 매체로를 3차원 형상 조형물의 내부에 형성하는 동시에, 3차원 형상 조형물의 표면을 요철 형상으로 형성하고, 또한,
냉각 매체로의 윤곽면의 일부와 요철 형상의 표면을 서로 동일 형상으로 하는 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 조형물의 제조 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에서는, 냉각 매체로를 내부에 구비한 3차원 형상 조형물로서,
3차원 형상 조형물의 표면이 요철 형상을 갖고, 냉각 매체로의 윤곽면의 일부와 요철 형상의 표면이 서로 동일 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 조형물도 제공된다.
본 발명의 제조 방법 및 3차원 형상 조형물에 따르면, 금형으로서 보다 적합한 제열 특성을 갖는 3차원 형상 조형물이 얻어진다. 보다 구체적으로는, 3차원 형상 조형물이 금형으로서 사용되는 경우, 냉각 매체로에 의한 제열 효과가 보다 균일하게 되는 금형이 얻어진다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법으로 얻어지는 3차원 형상 조형물을 도시한 모식적 단면도,
도 2는 금형으로서 사용되는 3차원 형상 조형물의 태양을 도시한 모식적 단면도,
도 3은 「냉각 매체로의 바람직한 설치 위치의 태양」을 도시한 모식적 단면도,
도 4는 「미세 형상의 태양」을 도시한 모식적 단면도
도 5는 「하이브리드 방식에 의한 고화층 형성 태양」을 도시한 모식적 단면도,
도 6은 분말 소결 적층법이 실시되는 광조형 복합 가공의 프로세스 태양을 도시한 모식적 단면도,
도 7은 광조형 복합 가공기의 구성을 도시한 모식적 사시도,
도 8은 광조형 복합 가공기의 일반적인 동작을 나타내는 흐름도.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법 및 3차원 형상 조형물을 보다 상세하게 설명한다. 도면에 있어서의 각종 요소의 형태 및 치수는 어디까지나 예시에 지나지 않으며, 실제의 형태 및 치수를 반영하는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서 「분말층」이란, 예를 들어 「금속 분말로 이루어지는 금속 분말층」 또는 「수지 분말로 이루어지는 수지 분말층」을 의미하고 있다. 또한 「분말층의 소정 개소」란, 제조되는 3차원 형상 조형물의 영역을 실질적으로 가리키고 있다. 따라서, 이러한 소정 개소에 존재하는 분말에 대하여 광 빔을 조사하는 것에 의해, 그 분말이 소결 또는 용융 고화되어 3차원 형상 조형물을 구성하게 된다. 또한 「고화층」이란, 분말층이 금속 분말층인 경우에는 「소결층」을 의미하며, 분말층이 수지 분말층인 경우에는 「경화층」을 의미하고 있다. 본 명세서에서 직접적 또는 간접적으로 설명하는 "상하"의 방향은, 예를 들어 조형 플레이트와 3차원 형상 조형물의 위치 관계에 근거하는 방향이며, 조형 플레이트를 기준으로 하여 3차원 형상 조형물이 제조되는 측을 「상부 방향」으로 하고, 그 반대측을 「하부 방향」으로 한다.
[분말 소결 적층법]
우선, 본 발명의 제조 방법의 전제가 되는 분말 소결 적층법에 대하여 설명한다. 특히 분말 소결 적층법에 있어서 3차원 형상 조형물의 절삭 처리를 부가적으로 실행하는 광조형 복합 가공을 예로 든다. 도 6은, 광조형 복합 가공의 프로세스 태양을 모식적으로 도시하고 있으며, 도 7 및 도 8은 분말 소결 적층법과 절삭 처리를 실시할 수 있는 광조형 복합 가공기(1)의 주요 구성 및 동작의 흐름도를 각각 나타내고 있다.
광조형 복합 가공기(1)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 분말층 형성 수단(2), 광 빔 조사 수단(3) 및 절삭 수단(4)을 구비하고 있다.
분말층 형성 수단(2)은 금속 분말 또는 수지 분말 등의 분말을 소정 두께로 까는 것에 의해 분말층을 형성하기 위한 수단이다. 광 빔 조사 수단(3)은 분말층의 소정 개소에 광 빔(L)을 조사하기 위한 수단이다. 절삭 수단(4)은 적층화된 고화층의 측면, 즉 3차원 형상 조형물의 표면을 절삭하기 위한 수단이다.
분말층 형성 수단(2)은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 분말 테이블(25), 스퀴징 블레이드(23), 조형 테이블(20) 및 조형 플레이트(21)를 주로 갖고서 이루어진다. 분말 테이블(25)은 외주가 벽(26)으로 둘러싸인 분말 재료 탱크(28) 내에서 상하로 승강할 수 있는 테이블이다. 스퀴징 블레이드(23)는 분말 테이블(25) 상의 분말(19)을 조형 테이블(20) 상으로 제공하여 분말층(22)을 얻기 위해 수평 방향으로 이동할 수 있는 블레이드이다. 조형 테이블(20)은 외주가 벽(27)으로 둘러싸인 조형 탱크(29) 내에서 상하로 승강할 수 있는 테이블이다. 그리고, 조형 플레이트(21)는 조형 테이블(20) 상에 배치되며, 3차원 형상 조형물의 토대가 되는 플레이트이다.
광 빔 조사 수단(3)은, 도 7에 도시하는 바와 같이, 광 빔 발진기(30) 및 갈바노 미러(31)를 주로 갖고서 이루어진다. 광 빔 발진기(30)는 광 빔(L)을 발광하는 기기이다. 갈바노 미러(31)는 발광된 광 빔(L)을 분말층에 스캐닝하는 수단, 즉 광 빔(L)의 주사 수단이다.
절삭 수단(4)은, 도 7에 도시하는 바와 같이, 밀링 헤드(40) 및 구동 기구(41)을 주로 갖고서 이루어진다. 밀링 헤드(40)는 적층화된 고화층의 측면을 절삭하기 위한 절삭 공구이다. 구동 기구(41)는 밀링 헤드(40)를 소망의 절삭해야 할 개소로 이동시키는 수단이다.
광조형 복합 가공기(1)의 동작에 대하여 상술한다. 광조형 복합 가공기(1)의 동작은, 도 8의 흐름도에 나타내는 바와 같이, 분말층 형성 단계(S1), 고화층 형성 단계(S2) 및 절삭 단계(S3)로 구성되어 있다. 분말층 형성 단계(S1)는 분말층(22)을 형성하기 위한 단계이다. 이러한 분말층 형성 단계(S1)에서는, 우선 조형 테이블(20)을 Δt 낮추어(S11), 조형 플레이트(21)의 상면과 조형 탱크(29)의 상부 단부면의 레벨 차이가 Δt가 되도록 한다. 이어서, 분말 테이블(25)을 Δt 높인 후, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이 스퀴징 블레이드(23)를 분말 재료 탱크(28)로부터 조형 탱크(29)를 향하여 수평 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 분말 테이블(25)에 배치되어 있던 분말(19)을 조형 플레이트(21) 상으로 이송시킬 수 있으며(S12), 분말층(22)의 형성이 실행된다(S13). 분말층(22)을 형성하기 위한 분말 재료로서는, 예를 들어 「평균 입경 5㎛~100㎛ 정도의 금속 분말」 및 「평균 입경 30㎛~100㎛ 정도의 나일론, 폴리프로필렌 또는 ABS 등의 수지 분말」을 예로 들 수 있다. 분말층(22)이 형성되면, 고화층 형성 단계(S2)로 이행한다. 고화층 형성 단계(S2)는 광 빔 조사에 의해 고화층(24)을 형성하는 단계이다. 이러한 고화층 형성 단계(S2)에 있어서는, 광 빔 발진기(30)로부터 광 빔(L)을 발광하고(S21), 갈바노 미러(31)에 의해 분말층(22) 상의 소정 개소로 광 빔(L)을 스캐닝한다(S22). 이에 의해, 분말층(22)의 소정 개소의 분말을 소결 또는 용융 고화시켜, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이 고화층(24)을 형성한다(S23). 광 빔(L)으로서는, 탄산 가스 레이저, Nd:YAG 레이저, 파이버 레이저 또는 자외선 등을 이용하여도 좋다.
분말층 형성 단계(S1) 및 고화층 형성 단계(S2)는 교대로 반복하여 실시한다. 이에 의해, 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이 복수의 고화층(24)이 적층화된다.
적층화된 고화층(24)이 소정 두께에 달하면(S24), 절삭 단계(S3)로 이행한다. 절삭 단계(S3)는 적층화된 고화층(24)의 측면, 즉 3차원 형상 조형물의 표면을 절삭하기 위한 단계이다. 절삭 공구로서 이용되는 밀링 헤드(40)(도 6의 (c) 및 도 7 참조)를 구동시키는 것에 의해 절삭 단계가 개시된다(S31). 예를 들면, 밀링 헤드(40)가 3㎜의 유효 칼날 길이를 갖는 경우, 3차원 형상 조형물의 높이 방향을 따라서 3㎜의 절삭 처리를 실행할 수 있으므로, Δt가 0.05㎜이면 60층분의 고화층(24)이 적층된 시점에서 밀링 헤드(40)를 구동시킨다. 구체적으로는 구동 기구(41)에 의해 밀링 헤드(40)를 이동시키면서, 적층화된 고화층(24)의 측면에 대하여 절삭 처리를 실시하게 된다(S32). 이러한 절삭 단계(S3)가 종료되면, 소망의 3차원 형상 조형물이 얻어지고 있는지의 여부를 판단한다(S33). 소망의 3차원 형상 조형물이 여전히 얻어지고 있지 않은 경우에는, 분말층 형성 단계(S1)로 되돌아간다. 이후, 분말층 형성 단계(S1) 내지 절삭 단계(S3)를 반복 실시하고 추가로 고화층(24)의 적층화 및 절삭 처리를 실시하는 것에 의해, 최종적으로 소망의 3차원 형상 조형물이 얻어진다.
[본 발명의 제조 방법]
본 발명의 제조 방법은 상술한 분말 소결 적층법 중, 고화층의 적층화에 관련된 태양에 특징을 갖고 있다.
구체적으로는, 분말 소결 적층법에 근거한 제조 시에, 냉각 매체로를 3차원 형상 조형물의 내부에 형성하는 동시에, 3차원 형상 조형물의 표면을 요철 형상으로 형성한다. 특히 「3차원 형상 조형물의 내부에 형성하는 냉각 매체로의 윤곽면의 일부」와 「3차원 형상 조형물의 요철 형상의 표면」을 서로 동일 형상으로 한다. 이와 같이, 본 발명의 제조 방법에서는 3차원 형상 조형물의 내부의 냉각 매체로의 윤곽면 형상과 3차원 형상 조형물의 표면 형상을 서로 상관짓는 것으로 한다.
도 1에, 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법으로 얻어지는 3차원 형상 조형물(100)을 도시한다. 도 1에 도시하는 3차원 형상 조형물(100)은, 그 내부에 냉각 매체로(50)가 포함되는 동시에, 표면(100A)이 요철 상태로 되어 있다. 도시하는 바와 같이, 냉각 매체로(50)의 윤곽면(50A)의 일부는 3차원 형상 조형물(100)의 요철 형상의 표면(100A)과 동일 형상으로 되어 있다. 이와 같이, 본 발명의 제조 방법에서는, 3차원 형상 조형물(100)의 표면(100A)과 냉각 매체로(50)의 윤곽면(50A)의 일부가 서로 반영된 형상을 갖도록 고화층의 적층화를 실행하여 3차원 형상 조형물(100)을 제조한다.
본 발명에 있어서 「냉각 매체로」는 3차원 형상 조형물의 강온에 이용되는 냉각 매체(예를 들면 물)가 흐르기 위한 통로를 의미하고 있다. 냉각 매체가 흐르기 위한 통로이기 때문에, 냉각 매체로는 3차원 형상 조형물을 관통하도록 연장되는 중공부의 형태를 갖고 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 냉각 매체로(50)는 고화층의 적층 방향("Z"의 방향)과 교차하는 방향으로 연장되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 「동일 형상」이란, 도 1에 도시하는 바와 같이, 고화층의 적층 방향을 따라서 절단하여 얻어지는 3차원 형상 조형물(100)의 단면도에 있어서, 냉각 매체로(50)의 윤곽면(50A)의 일부 형상과 3차원 형상 조형물(100)의 표면(100A)의 형상이 동일한 것을 의미하고 있다. 여기서 말하는 「동일」이란, 실질적인 동일을 의미하고 있으며, 불가피적 또는 우발적으로 약간 어긋난 태양에 있어서도 본 발명에서의 「동일」에 포함된다. 또한, 냉각 매체로(50)의 윤곽면(50A)의 해당 일부에 주목하여 말하면, 그것은 3차원 형상 조형물(100)의 요철 형상의 표면(100A)의 전체와 동일 형상으로 되어 있을 필요는 없으며, 표면(100A)의 적어도 일부와 동일 형상으로 되어 있으면 좋다(도 1 참조).
또한, 본 발명에 있어서 「표면을 요철 형상으로 형성함」이란, 3차원 형상 조형물(100)에 있어서 외표면의 높이 레벨이 국소적으로 상이하도록 고화층을 형성하는 것을 의미하고 있다. 그 때문에, 본 발명에 있어서 「요철 형상의 표면」이란, 3차원 형상 조형물(100)의 높이 레벨이 국소적으로 상이한 3차원 형상 조형물의 외표면을 가리키고 있다. 여기서, 3차원 형상 조형물(100)이 금형으로서 사용되는 경우를 상정하면, 「요철 형상의 표면(100A)」은 이른바 "캐비티 형성면"에 상당한다(도 2 참조). 도 2에 도시하는 형태에서는, 금형으로서 사용되는 3차원 형상 조형물(100)(코어측의 금형)과 다른 3차원 형상 조형물(100')(캐비티측의 금형)이 조합되어 금형 캐비티부(200)가 형성된다.
본 발명의 제조 방법으로 얻어지는 3차원 형상 조형물(100)이 금형으로서 성형에 사용되는 경우, 금형의 내부에 마련된 냉각 매체로(50)에 의한 냉각 효과는 보다 균일하게 된다. 특히 냉각 매체로(50)로부터 캐비티 형성면으로의 전열(냉각을 위한 전열)이 보다 균일하게 될 수 있다. 이와 같이 냉각 매체로(50)의 냉각 효과가 보다 균일하게 되는 것에 기인하여, 성형용 원료의 불균일한 제열은 감소되어, 최종적인 성형품에 있어서 형상 정밀도의 저하가 방지될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법에서는, 「냉각 매체로의 윤곽면의 일부」는 "근위측 윤곽면"이 되는 것이 바람직하다. 즉, 도 1에 도시하는 바와 같이, 냉각 매체로(50)의 윤곽면(50A) 중 요철 형상의 표면(100A)에 대하여 근위측에 위치하는 근위측 윤곽면(50A')을 해당 요철 형상의 표면(100A)과 동일 형상으로 하는 것이 바람직하다. 3차원 형상 조형물(100)이 금형으로서 사용되는 경우, 「근위측 윤곽면(50A')」은, 금형 캐비티부에 의해 가까운 측에 위치하는 윤곽면에 상당하며, 금형 캐비티부로의 전열에 특히 큰 영향을 줄 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법에서는, 그러한 「금형 캐비티부로의 전열에 큰 영향을 줄 수 있는 근위측 윤곽면(50A')」에 대하여 3차원 형상 조형물(100)의 요철 형상의 표면(100A)의 형상을 반영시킨다.
본 명세서에 있어서 「근위측 윤곽면」이란, 냉각 매체로(50)의 윤곽면(50A) 중 3차원 형상 조형물(100)의 요철 형상의 표면(100A)에 상대적으로 가까운 측에 위치하는 윤곽면 부분을 가리키고 있다. 고화층의 적층 방향을 따라서 절단하여 얻어지는 3차원 형상 조형물의 단면도(도 1 참조)로 말하면, 3차원 형상 조형물(100)의 요철 형상의 표면(100A)과 직접적으로 대향하는 「냉각 매체로의 윤곽면 부분」이 근위측 윤곽면(50A')에 상당한다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법에서는 근위측 윤곽면(50A')을 요철 형상의 표면(100A)과 동일 형상으로 하지만, 도 1의 단면도에 있어서 도시하는 바와 같이 근위측 윤곽면(50A')의 최단 부분(50A")은 특별히 동일 형상으로 되어 있지 않아도 좋다.
근위측 윤곽면(50A')을 요철 형상의 표면(100A)과 동일 형상으로 하면, 냉각 매체로(50)로부터 캐비티 형성면으로의 전열을 보다 균일하게 할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법으로 얻어지는 3차원 형상 조형물(100)을 금형으로서 사용하는 경우(도 2 참조), 냉각 매체로(50)에 기인한 전열이 보다 균일하게 되기 쉬워서, 성형용 원료의 불균일한 제열이 효과적으로 감소된다. 따라서, 최종적인 성형품에 있어서 형상 정밀도의 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 바람직하게는 근위측 윤곽면(50A')과 요철 형상의 표면(100A)의 이격 거리를 일정하게 한다. 즉, 3차원 형상 조형물(100)의 표면(100A)의 형상이 "오프셋"된 형상을 냉각 매체로(50)의 근위측 윤곽면(50A')이 갖도록 한다. 여기에서 말하는 「이격 거리가 일정」이란, 서로 대향하는 「냉각 매체로(50)의 근위측 윤곽면(50A')」과 「3차원 형상 조형물(100)의 요철 형상의 표면(100A)」을 연결하는 법선이 어느 포인트에서도 동일한 길이를 갖는 것을 의미하고 있다. 즉, 근위측 윤곽면(50A')또는 표면(100A)의 어느 포인트에서의 법선에 있어서도 「냉각 매체로(50)의 근위측 윤곽면(50A')」과 「3차원 형상 조형물(100)의 요철 형상의 표면(100A)」 사이의 길이는 동일하게 되는 것을 의미하고 있다. 이에 의해, 3차원 형상 조형물(100)이 금형으로서 사용되는 경우, 금형의 냉각 매체로(50)로부터 금형 캐비티부로의 전열이 근위측 윤곽면(50A')을 따르는 방향으로 보다 균일하게 된다. 따라서, 그러한 금형으로부터 얻어지는 최종적인 성형품에 있어서 형상 정밀도의 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법에 있어서, 냉각 매체로는 고화층의 적층화의 도중에 형성한다. 구체적으로는, 분말 소결 적층법으로서 분말층 형성과 고체층 형성을 교대로 반복하여 고화층을 적층화시켜 나가는 도중에, 일부의 국소적 영역을 비조사부로 하여 고화시키지 않는 것에 의해 냉각 매체로를 형성할 수 있다. 비조사부는 분말층에 규정되는 「3차원 형상 조형물이 형성되는 영역」에 있어서 광 빔이 조사되지 않는 개소에 상당하므로, 이러한 비조사부에서는 "고화층을 구성하지 않은 분말"이 광 빔 조사 후에 남는다. 냉각 매체로는, 이러한 남은 분말을 3차원 형상 조형물로부터 최종적으로 제거하는 것에 의해 얻어진다. 특히 본 발명에 있어서는, 냉각 매체로의 윤곽면의 일부(즉, 냉각 매체로를 형성하는 중공부 벽면의 일부)를 최종적으로 얻어지는 3차원 형상 조형물의 "요철 형상의 표면"과 동일 형상으로 한다. 보다 바람직하게는, 냉각 매체로의 윤곽면 중에서 3차원 형상 조형물의 요철 형상의 표면에 대하여 근위측에 위치하는 윤곽면 부분(즉, 근위측 윤곽면)을 해당 요철 형상의 표면과 동일 형상으로 한다.
냉각 매체로의 형성이 완료되면, 그 형성 전과 동일한 분말 소결 적층법을 실시한다. 즉, 분말층 형성과 고체층 형성을 교대로 반복 실시하여 고화층을 재차 적층화시킨다. 최종적으로는 3차원 형상 조형물의 표면(특히, 3차원 형상 조형물을 금형으로서 사용할 때에 캐비티 형성면이 되는 표면)의 적어도 일부가 냉각 매체로의 윤곽면의 일부(특히 근위측 윤곽면)와 동일 형상이 되도록 고화층의 적층화를 실행한다. 이에 의해, 소망의 3차원 형상 조형물이 얻어지게 된다. 즉, 표면이 요철 형상을 갖고, 그 요철 형상의 표면과 동일 형상의 근위측 윤곽면을 갖는 냉각 매체로가 내부에 마련된 3차원 형상 조형물을 얻을 수 있다.
상기에 있어서는 본 발명의 이해를 위해서 전형적인 실시형태를 설명했지만, 본 발명의 제조 방법은 여러 가지의 태양을 채용할 수 있다.
(냉각 매체로의 바람직한 설치 위치의 태양)
본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법에서는, 3차원 형상 조형물의 내부에 형성하는 냉각 매체로의 위치는 3차원 형상 조형물을 금형으로서 이용했을 때의 "국소적인 제열"의 관점에서 결정하여도 좋다. 이러한 점에서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법에서는, 요철 형상의 표면(100A)의 코너 부분에 냉각 매체로(50)를 위치시키는 것이 바람직하다(도 3의 (A) 및 도 3의 (B) 참조). 보다 바람직하게는, 도 3의 (A)에 도시하는 바와 같이, 「요철 형상에 기인하여 형성되는 3차원 형상 조형물(100)의 볼록 형상 국소부(100B)의 천정면측 코너 부분(100B')」에 냉각 매체로(50)를 위치시킨다.
3차원 형상 조형물(100)을 금형으로서 이용하여 성형을 실시하는 경우, 천정면측 코너 부분(100B')의 근방에 위치하는 성형용 원료의 국소적 부분(150)(도 3의 (A) 참조)은 특히 제열되기 어려운 개소가 된다. 이러한 제열되기 어려운 개소가 존재하면, 최종적으로 얻어지는 성형품에 있어서 국소적인 휨이 발생하기 쉬워진다. 즉, 이러한 제열되기 어려운 개소를 기점으로 하여 성형품이 부분적으로 휘어져 버리는 현상이 생길 우려가 있다. 그 때문에, 그 개소에 대하여 적극적으로 냉각 작용을 미치기 위해 볼록 형상 국소부(100B)의 천정면측 코너 부분(100B')에 냉각 매체로(50)를 위치시키는 것이 바람직하다. 이에 의해, 성형용 원료의 국소적 부분(150)에 대한 균일한 제열이 촉진되어, 최종적인 성형품에 있어서 "국소적인 휨"이 효과적으로 감소되게 된다.
여기서 말하는「볼록 형상 국소부」란, 3차원 형상 조형물(100)의 요철 형상의 표면(100A)에 있어서 특히 융기 부분을 이루는 개소를 가리키고 있다. 3차원 형상 조형물(100)이 금형으로서 사용되는 경우를 상정하면, 금형 캐비티부를 형성하는 캐비티 형성면의 융기 부분이 볼록 형상 국소부(100B)에 상당한다(도 3의 (A) 참조). 그리고, 「천정면측 코너 부분」이란, 볼록 형상 국소부(100B)에 있어서 정상부의 주연 부분을 의미하고 있다. 도 3의 (A)에 도시하는 형태로 말하면, 볼록 형상 국소부(100B)에 있어서 보다 상측에 위치하게 되고, 그 때문에 "볼록 형상"의 정상부를 이루고 있는 동시에 그 정상부에서 상대적으로 주연측에 위치하는 국소적 부분이 천정면측 코너 부분(100B')에 상당한다.
복수의 볼록 형상 국소부(100B)가 마련되는 경우, 즉, 금형 캐비티부를 형성하는 캐비티 형성면의 융기 부분이 복수 존재하는 경우, 그에 따라 냉각 매체로(50)를 복수 마련하여도 좋다(도 3의 (B) 참조). 보다 구체적으로는, 도 3의 (B)에 도시하는 바와 같이, 그와 같이 복수 존재하는 「볼록 형상 국소부(100B)의 천정면측 코너 부분(100B')」의 각각에 대하여 냉각 매체로(50)를 마련하여도 좋다. 이에 의해, 성형품의 복수의 개소에 있어서 국소적인 휨을 감소할 수 있어, 전체적으로 성형품의 형상 정밀도의 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
(미세 형상의 태양)
본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법에서는, 냉각 매체로(50)의 윤곽면(50A)에 미세 형상을 부여하여도 좋다. 구체적으로는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 냉각 매체로(50)의 근위측 윤곽면(50A')에 있어서 복수의 미세 함몰부(51')로 이루어지는 미세 형상(51)을 형성하여도 좋다. 이러한 미세 형상(51)이 형성되면 근위측 윤곽면(50A')의 표면적을 크게 할 수 있어, 냉각 매체로(50)로부터의 전열이 보다 효율적이 된다. 이러한 태양에서는, 거시적으로는 근위측 윤곽면(50A')을 요철 형상의 표면(100A)과 동일 형상으로 하는 것에 부가하여, 미시적으로는 근위측 윤곽면(50A')에 「복수의 미세 함몰부(51')로 이루어지는 미세 형상(51)」을 형성한다. 따라서, 냉각 매체로(50)로부터 캐비티 형성면으로의 전열을 보다 균일하고 또한 효율적으로 할 수 있어, 3차원 형상 조형물(100)이 금형으로서 사용되는 경우에 최종적인 성형품의 형상 정밀도의 저하를 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 「미세 함몰부」란, 냉각 매체로(50)의 중앙측으로 연장되는 미세한 움푹부를 의미하고 있다. 미세 함몰부의 형상은, 특별히 한정되지 않으며, 근위측 윤곽면(50A')의 표면적이 커지는 것이면, 어느 형상이어도 좋다. 이러한 미세 함몰부는 고화층의 형성 시에 비조사부를 남기는 것에 의해 형성되며, 바람직하게는 냉각 매체로의 형성과 함께 얻어진다. 보다 구체적으로는, 형성되게 되는 미세 함몰부의 높이 레벨에 상당하는 1개 또는 그것보다 많은 고화층의 형성 시에 비조사부를 국소적으로 남기고, 그 국소적인 비조사부에 남는 분말을 최종적으로 제거하는 것에 의해 미세 함몰부를 얻을 수 있다.
미세 형상(51)은 그러한 미세 함몰부(51')로 구성되는 것이지만, 근위측 윤곽면(50A')에서 상이한 종류의 미세 형상(51)이 포함되도록 하여도 좋다. 구체적으로는, 도 4의 일부 확대도에 도시하는 바와 같이, 근위측 윤곽면(50A')에 있어서 미세 형상(51)을 적어도 2종류 포함하도록 형성하여도 좋다. 도시하는 태양에서는, 미세 형상(51a) 및 미세 형상(51b)의 2종류의 미세 형상(51)이 근위측 윤곽면(50A')에 형성되어 있다. 미세 형상(51a)과 미세 형상(51b)은 표면적이 서로 상이하며, 냉각 매체로(50)로부터 요철 형상의 표면(100A)으로의 열의 전달 방식에 상위(相違)가 생기게 된다. 따라서, 도시하는 바와 같이 미세 형상(51a)과 미세 형상(51b)을 적절히 조합하는 것에 의해, 근위측 윤곽면(50A')을 거친 성형용 원료의 냉각 방법에 의해 큰 자유도를 제공하게 된다. 즉, 금형 캐비티부의 형상에 기인하여 성형 시에 성형용 원료에서 제열의 용이함 등의 차이가 있는 경우라도, 그러한 차이에 따라서 성형용 원료를 보다 바람직하게 냉각할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 「미세 형상의 종류가 상이함」이란, 미세 형상을 구성하는 미세 함몰부의 형상(움푹부 깊이 및 움푹부 폭의 치수 등)이 상이한 것, 및 복수의 미세 함몰부의 피치가 상이한 것 중 적어도 하나를 실질적으로 의미하고 있다.
(전열 부재의 설치 태양)
본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법에서는, 3차원 형상 조형물의 내부에 있어서 냉각 매체로의 근위측 윤곽면과 3차원 형상 조형물의 요철 형상의 표면 사이에 전열 부재를 마련하여도 좋다.
특히, 높은 열전도성을 나타내는 전열 부재를 「근위측 윤곽면」과 「3차원 형상 조형물의 요철 형상의 표면」 사이에 마련하는 것이 바람직하다. 이러한 점에서, 3차원 형상 조형물의 재질보다 높은 열전도율을 갖는 전열 부재를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 전열 부재가 이용되면, 근위측 윤곽면으로부터 요철 형상의 표면으로의 전열을 촉진할 수 있다. 따라서, 3차원 형상 조형물을 금형으로서 사용하는 경우, 금형 캐비티부에 있어서의 성형용 원료의 냉각을 촉진할 수 있다. 전열 부재의 재질에 대하여 말하면, 금속 재질이 바람직하다. 이러한 금속 재질로서는 보다 높은 열전도율을 갖는 점에서 구리계 재질이 바람직하며, 예를 들어 베릴륨 구리를 포함하여 이루어지는 재질이면 좋다.
(하이브리드 방식에 의한 고화층 형성 태양)
본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법에서는, 분말 소결 적층법 이외의 수법을 조합하여 고화층 형성을 실행하여도 좋다. 즉, 분말 소결 적층법과 그 이외의 고화층 형성 수법과 조합한 하이브리드 방식으로 고화층 형성을 실시하여도 좋다.
구체적으로는, 도 5에 도시하는 바와 같이 「분말층(22)의 형성 후에 광 빔 조사가 실행되는 층 형성 후 조사 방식(60)」과 「원료의 공급 시에 광 빔 조사가 실행되는 원료 공급 시 조사 방식(70)」을 조합한 하이브리드 방식에 의해 고화층(24)을 형성하여도 좋다. 「층 형성 후 조사 방식(60)」은 분말층(22)을 형성한 후에 광 빔(L)을 분말층(22)에 조사하여 고화층(24)을 형성하는 방식이며, 상술한 "분말 소결 적층법"에 상당한다. 한편, 「원료 공급 시 조사 방식(70)」은 분말(74) 또는 용가재(76) 등의 원료의 공급과 광 빔(L)의 조사를 실질적으로 동시에 실행하여 고화층(24)을 형성하는 방식이다. 「층 형성 후 조사 방식(60)」은, 형상 정밀도를 비교적 높게 할 수 있지만, 고화층 형성을 위한 시간이 비교적 길어진다는 특징을 갖는다. 한편, 「원료 공급 시 조사 방식(70)」은, 형상 정밀도가 비교적 낮기는 하지만, 고화층 형성을 위한 시간을 비교적 짧게 할 수 있다는 특징을 갖는다. 따라서, 그와 같이 상반되는 특징을 구비한 「층 형성 후 조사 방식(60)」과 「원료 공급 시 조사 방식(70)」을 바람직하게 조합하는 것에 의해, 3차원 형상 조형물을 보다 효율적으로 제조할 수 있다. 보다 구체적으로 말하면, 하이브리드 방식에서는 「층 형성 후 조사 방식(60)」 및 「원료 공급 시 조사 방식(70)」의 각각의 장단을 서로 보완하게 되므로, 소망의 형상 정밀도를 갖는 3차원 형상 조형물을 보다 단시간에 제조할 수 있다.
특히, 본 발명에서는, 냉각 매체로의 윤곽면의 일부 및 3차원 형상 조형물의 요철 형상의 표면의 형상에 특징을 갖고 있으며, 그들의 형상 정밀도가 요구된다. 따라서, 그에 관련된 영역은 「층 형성 후 조사 방식(60)」으로 형성하는 한편, 그 이외의 영역은 「원료 공급 시 조사 방식(70)」으로 형성하여도 좋다. 보다 구체적으로는, 냉각 매체로의 주위에 위치하는 고화층 영역(예를 들면, 냉각 매체로의 벽면을 이루는 고화층 영역) 및 3차원 형상 조형물의 요철 형상의 표면을 이루는 고화층 영역 등은 「층 형성 후 조사 방식(60)」으로 형성하는 한편, 그 이외의 영역은 「원료 공급 시 조사 방식(70)」으로 형성하여도 좋다.
(냉각 매체로의 단면 형상의 변화 태양)
본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법에 있어서, 냉각 매체로는, 그 단면 형상이 연장 방향을 따라서 상사(相似) 변화하도록 마련하여도 좋다. 즉, 냉각 매체로의 단면 형상이 냉각 매체로의 연장 방향에 있어서 상사 변화하도록 냉각 매체로를 연장시켜도 좋다. 특히 본 발명에서는, 냉각 매체로의 단면 형상이 연장 방향을 따라서 상사 변화하는 경우, 임의의 개소에 있어서의 냉각 매체로의 윤곽면의 일부(바람직하게는 근위측 윤곽면)와 3차원 형상 조형물의 요철 형상의 표면의 이격 거리를 일정하게 하는 것이 바람직하다. 여기서 말하는 「임의의 개소」란, 구체적으로는 연장 방향을 따른 냉각 매체로의 임의의 개소를 의미한다. 이에 의해, 3차원 형상 조형물을 금형으로서 사용하는 경우, 이러한 임의의 개소에 있어서의 냉각 매체로의 제열 효과를 보다 균일하게 할 수 있다.
[본 발명의 3차원 형상 조형물]
본 발명의 3차원 형상 조형물은 상술한 제조 방법으로 얻어지는 것이다. 따라서, 본 발명의 3차원 형상 조형물은 분말층에 대한 광 빔 조사로 형성되는 고화층이 적층되어 구성되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 3차원 형상 조형물(100)은, 그 내부에 냉각 매체로(50)를 구비하고 있으며, 표면(100A)이 요철 형상을 갖는 동시에, 냉각 매체로(50)의 윤곽면(50A)의 일부와 요철 형상의 표면(100A)이 서로 동일 형상으로 되어 있는 특징을 갖고 있다. 이러한 특징에 기인하여, 보다 적합한 제열 특성이 나타나며, 특히 3차원 형상 조형물(100)을 금형으로서 사용하는 경우, 냉각 매체로(50)로부터 캐비티 형성면으로의 전열(냉각을 위한 전열)이 보다 균일하게 된다.
금형으로서 사용되는 3차원 형상 조형물에 관하여 말하면, 본 발명의 3차원 형상 조형물(100)은, 특히 성형용 금형으로서 바람직하게 이용할 수 있다. 여기서 말하는 「성형」이란, 수지 등으로 이루어지는 성형품을 얻기 위한 일반적인 성형이며, 예를 들어 사출 성형, 압출 성형, 압축 성형, 트랜스퍼 성형 또는 블로우 성형 등을 가리키고 있다. 또한, 도 1에 도시하는 성형용 금형은 이른바 "코어측"에 상당하지만, 본 발명의 3차원 형상 조형물(100)은 "캐비티측"의 성형용 금형에 상당하는 것이어도 좋다.
금형으로서 사용하는데 바람직한 본 발명의 일 실시형태에 따른 3차원 형상 조형물(100)은 냉각 매체로(50)의 윤곽면(50A)의 일부가 3차원 형상 조형물(100)의 요철 형상의 표면(100A)과 동일 형상으로 되어 있다(도 1 참조). 특히, 본 발명의 일 실시형태에 따른 3차원 형상 조형물(100)에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 냉각 매체로(50)의 윤곽면(50A) 중에서 요철 형상의 표면(100A)에 대하여 근위측에 위치하는 근위측 윤곽면(50A')이 요철 형상의 표면(100A)과 동일 형상으로 되어 있는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 냉각 매체로(50)의 근위측 윤곽면(50A')과 요철 형상의 표면(100A)의 이격 거리가 일정하게 되어 있다. 즉, 보다 바람직하게는 3차원 형상 조형물(100)의 표면(100A)의 일부가 "오프셋"되는 것과 같은 근위측 윤곽면(50A')을 냉각 매체로(50)가 갖고 있다. 예를 들면, 냉각 매체로(50)의 근위측 윤곽면(50A')과 3차원 형상 조형물(100)의 요철 형상의 표면(100A)의 이격 거리는 0.5~20㎜ 정도이면 좋다. 이러한 3차원 형상 조형물(100)이 금형으로서 성형에 사용되면(도 2 참조), 냉각 매체로(50)로부터 캐비티 형성면으로의 전열이 보다 더욱 균일하게 된다. 따라서, 금형으로부터 얻어지는 최종적인 성형품에 있어서 형상 정밀도의 저하가 효과적으로 방지될 수 있다.
그 이외에, 3차원 형상 조형물의 여러 가지의 구체적인 특징, 변경 태양 및 관련된 효과 등은, 상술한 [본 발명의 제조 방법]에서 언급하고 있으므로, 중복을 피하기 위해서 여기에서의 설명은 생략한다.
이상, 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법 및 그에 따라 얻어지는 3차원 형상 조형물에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 일 없이, 특허청구범위에 규정되는 발명의 범위로부터 일탈하는 일 없이 여러 가지의 변경이 당업자에 의해 이해될 것이다.
또한 상술과 같은 본 발명은 다음의 바람직한 태양을 포함하고 있다.
제 1 태양:
(i) 분말층의 소정 개소에 광 빔을 조사하여 해당 소정 개소의 분말을 소결 또는 용융 고화시켜 고화층을 형성하는 공정, 및
(ii) 얻어진 고화층 위에 새로운 분말층을 형성하고, 해당 새로운 분말층의 소정 개소에 광 빔을 조사하여 추가로 고화층을 형성하는 공정에 의해 분말층 형성 및 고화층 형성을 교대로 반복 실행하여 3차원 형상 조형물을 제조하는 방법으로서,
상기 3차원 형상 조형물의 상기 제조에 있어서, 냉각 매체로를 해당 3차원 형상 조형물의 내부에 형성하는 동시에, 해당 3차원 형상 조형물의 표면을 요철 형상으로 형성하고, 또한,
상기 냉각 매체로의 윤곽면의 일부와 상기 요철 형상의 상기 표면을 서로 동일 형상으로 하는 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 조형물의 제조 방법.
제 2 태양:
상기 제 1 태양에 있어서, 상기 냉각 매체로의 상기 윤곽면 중 상기 요철 형상의 상기 표면에 대하여 근위측에 위치하는 근위측 윤곽면을 상기 요철 형상의 상기 표면과 상기 동일 형상으로 하는 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 조형물의 제조 방법.
제 3 태양:
상기 제 2 태양에 있어서, 상기 근위측 윤곽면과 상기 요철 형상의 상기 표면의 이격 거리를 일정하게 하는 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 조형물의 제조 방법.
제 4 태양:
상기 제 2 태양 또는 제 3 태양에 있어서, 상기 근위측 윤곽면에 있어서 복수의 미세 함몰부로 이루어지는 미세 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 조형물의 제조 방법.
제 5 태양:
상기 제 4 태양에 있어서, 상기 근위측 윤곽면에 있어서 상기 미세 형상을 적어도 2종류 포함하도록 형성하는 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 조형물의 제조 방법.
제 6 태양:
상기 제 1 태양 내지 제 5 태양 중 어느 하나에 있어서, 상기 요철 형상에 기인하여 형성되는 상기 3차원 형상 조형물의 볼록 형상 국소부의 천정면측 코너 부분에 상기 냉각 매체로를 위치시키는 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 조형물의 제조 방법.
제 7 태양:
냉각 매체로를 내부에 구비한 3차원 형상 조형물로서,
상기 3차원 형상 조형물의 표면이 요철 형상을 갖고, 상기 냉각 매체로의 윤곽면의 일부와 상기 요철 형상의 상기 표면이 서로 동일 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 조형물.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 일 실시형태에 따른 3차원 형상 조형물의 제조 방법을 실시하는 것에 의해, 여러 가지의 물품을 제조할 수 있다. 예를 들면, 「분말층이 무기질의 금속 분말층이며, 고화층이 소결층이 되는 경우」에서는, 얻어지는 3차원 형상 조형물을 플라스틱 사출 성형용 금형, 프레스 금형, 다이캐스팅 금형, 주조 금형, 단조 금형 등의 금형으로서 이용할 수 있다. 한편, 「분말층이 유기질의 수지 분말층이며, 고화층이 경화층이 되는 경우」에서는, 얻어지는 3차원 형상 조형물을 수지 성형품으로서 이용할 수 있다.
[관련 출원의 상호 참조]
본 출원은 일본 특허 출원 제 2015-152057 호(출원일: 2015년 7월 31일, 발명의 명칭: 「3차원 형상 조형물의 제조 방법 및 3차원 형상 조형물」)에 근거하는 파리 조약상의 우선권을 주장한다. 해당 출원에 개시된 내용은 모두, 이러한 인용에 의해, 본 명세서에 포함되어야 한다.
22 : 분말층
24 : 고화층
50 : 냉각 매체로
50A : 냉각 매체로의 윤곽면
50A' : 근위측 윤곽면
51 : 미세 형상
51' : 미세 함몰부
100 : 3차원 형상 조형물
100A : 3차원 형상 조형물의 요철 형상의 표면
100B : 볼록 형상 국소부
100B' : 볼록 형상 국소부의 천정면측 코너 부분
L : 광 빔

Claims (7)

  1. (i) 분말층의 소정 개소에 광 빔을 조사하여 상기 소정 개소의 분말을 소결 또는 용융 고화시켜 고화층을 형성하는 공정, 및
    (ii) 얻어진 고화층 위에 새로운 분말층을 형성하고, 상기 새로운 분말층의 소정 개소에 광 빔을 조사하여 추가로 고화층을 형성하는 공정에 의해 분말층 형성 및 고화층 형성을 교대로 반복 실행하여 3차원 형상 조형물을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 3차원 형상 조형물의 상기 제조에 있어서, 냉각 매체로를 상기 3차원 형상 조형물의 내부에 형성하는 동시에, 상기 3차원 형상 조형물의 표면을 요철 형상으로 형성하고, 또한,
    상기 냉각 매체로의 윤곽면의 일부와 상기 요철 형상의 상기 표면을 서로 동일 형상으로 하는 것을 특징으로 하는
    3차원 형상 조형물의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 매체로의 상기 윤곽면 중 상기 요철 형상의 상기 표면에 대하여 근위측에 위치하는 근위측 윤곽면을 상기 요철 형상의 상기 표면과 상기 동일 형상으로 하는 것을 특징으로 하는
    3차원 형상 조형물의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 근위측 윤곽면과 상기 요철 형상의 상기 표면의 이격 거리를 일정하게 하는 것을 특징으로 하는
    3차원 형상 조형물의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 근위측 윤곽면에 있어서 복수의 미세 함몰부로 이루어지는 미세 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는
    3차원 형상 조형물의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 근위측 윤곽면에 있어서 상기 미세 형상을 적어도 2종류 포함하도록 형성하는 것을 특징으로 하는
    3차원 형상 조형물의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철 형상에 기인하여 형성되는 상기 3차원 형상 조형물의 볼록 형상 국소부의 천정면측 코너 부분에 상기 냉각 매체로를 위치시키는 것을 특징으로 하는
    3차원 형상 조형물의 제조 방법.
  7. 냉각 매체로를 내부에 구비한 3차원 형상 조형물에 있어서,
    상기 3차원 형상 조형물의 표면이 요철 형상을 갖고, 상기 냉각 매체로의 윤곽면의 일부와 상기 요철 형상의 상기 표면이 서로 동일 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는
    3차원 형상 조형물.
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