WO2019155897A1 - 立体造形方法 - Google Patents

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WO2019155897A1
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core
shell
shell layer
modeling
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岩出　卓
潤 稲垣
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東レエンジニアリング株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional modeling method and apparatus such as a so-called 3D printer whose performance has been remarkably improved in recent years, or a modeling apparatus using an optical modeling technique that has been put into practical use before that. It is related to the three-dimensional modeling technology of the composite material containing.
  • a so-called 3D printer calculates the cross-sectional shape of a modeled object with a computer based on three-dimensional CAD data, divides the modeled object into thin, round-shaped cross-sectional components, and forms the cross-sectional components using various methods. Then, it is a three-dimensional modeling method for obtaining the desired shape by laminating them.
  • the name of the 3D printer is widely used. However, internationally, it is often referred to as additive manufacturing technology, or directly translated as additive manufacturing technology. In this specification, the term “3D printer” is mainly used, but expressions are appropriately used according to the intended use.
  • the additive manufacturing technology is roughly classified into seven methods as shown below depending on the type of modeling material and the lamination method.
  • Vat photopolymerization (2) Material extrusion method (3) Powder bed fusion method (4) Binder Jetting (5) Sheet lamination method (6) Material jetting method (Material Jetting) (7) Directed Energy Deposition (Directed Energy Deposition)
  • the liquid tank polymerization method was put into practical use at the earliest time among these, and has been used for rapid prototyping under the name of stereolithography before the name of the 3D printer is generalized. .
  • an ultraviolet curable (polymerized) resin is used, and an ultraviolet curable resin 41 is held in the tank 3 as shown in FIG. 42 is formed (FIGS. 22A to 22C).
  • the cured area 41 of the first layer is supported by a suitable support member 4.
  • the cured region 42 of the first layer together with the support member 4 is submerged in the liquid (FIG. 22 (d)), or the cured region 42 of the first layer is fixed to a certain depth by raising the liquid level. Just submerge in the liquid.
  • the ultraviolet ray 7 is selectively irradiated again on the liquid surface so that the second layer cured region 43 is continuous with the first layer cured region 42 in the stacking direction above the first layer cured region 42. (FIG. 22E). By repeating this, a three-dimensional model is obtained.
  • 3D printers commercially available as personal use are generally (2) material extrusion method and (6) material injection method.
  • the material extrusion method is a method in which a modeling material made of a thermoplastic resin is heated to be in a melt-flow state and laminated while being extruded from a nozzle (see FIG. 5).
  • the viscosity of the modeling material is often slightly lower than that of the (2) material extrusion method, so to speak, it is a method of modeling while discharging the modeling material instead of the ink of the ink jet printer It is.
  • the powder bed fusion bonding method and (4) binder injection method are characterized in that powdery and granular materials are used as modeling materials.
  • the modeling material powder 61 is placed in a suitable tank 60. This is often called the material bed 62.
  • the material bed 62 As a modeling material, it is a feature that a wide range of modeling materials can be selected as long as it can be melted by an energy ray, such as an inorganic material such as a metal, a resin, or a ceramic.
  • the surface of the material floor 62 is selectively irradiated with a laser beam 66 to melt and combine the modeling material powder 61 to form a first modeling layer 67.
  • a laser beam 66 to melt and combine the modeling material powder 61 to form a first modeling layer 67.
  • an infrared laser 63 is used as an energy beam source, and the surface of the material bed 82 can be arbitrarily scanned using galvano optical systems 64 and 65.
  • the table 69 is lowered by a certain amount, and the squeegee 68 is moved in the direction of arrow A in the figure to equalize the modeling material content. And flatten. This again forms the material bed 62.
  • a laser beam 66 is scanned to form a second modeling layer. By repeating this, a desired three-dimensional model is obtained.
  • the binding material injection method uses a material bed made of modeling material powder as in the case of (3) powder bed fusion bonding method, but it has a function of an adhesive that binds the modeling material powder to the material bed. This is a method in which modeling material powders are bound to each other by selectively ejecting a dressing material from an inkjet head or the like.
  • the sheet lamination method is a method of three-dimensional modeling by cutting a sheet-like material such as paper or plastic film into a laminated cross-sectional shape, and sequentially laminating and bonding them.
  • the last (7) directional energy deposition method shows a typical configuration in FIG. 25, and is a method of laminating modeling materials while supplying modeling materials and selectively applying energy simultaneously.
  • the inner nozzle 73 of the double rod nozzle 72 transmits laser light 71 therein, and the laser light 71 is condensed on the surface of the base 75 by a condenser lens 74.
  • a shielding gas and modeling material powder are sprayed toward the condensing point of the laser beam 71.
  • the sprayed modeling material powder 78 is heated and melted by the laser beam 71 at the condensing point of the laser beam 71, and a molten pool 77 in which the modeling material powder 78 is melted and aggregated is formed on the surface of the base 75.
  • This is a method in which the modeling material is placed and stacked on the base while the relative position of the base 75 and the double rod nozzle 72 is moved and the molten pool 72 is swallowed on the base material.
  • This method is a typical example of a 3D printer using a metal material. From a different point of view, it can be said that this method has been developed as a modeling method by refining and automating the arc welding method that has been known for a long time.
  • the core part when the modeled object, that is, the core part becomes considerably large, or the core part has a complicated shape having a narrow part, a bent part, a staying part, etc.
  • the core is formed, that is, when the core material is filled with the core material having fluidity, specifically, the core layer (core portion).
  • the core part has a complicated shape having a narrow part, a bent part, etc.
  • the hydrodynamic flow resistance increases, and similarly, a considerable time is required for filling.
  • the core material cannot be filled after the narrowed portion and the bent portion and a void is generated.
  • the outer shell layer (shell layer) of the three-dimensional structure is first formed using a shell material, and then the inside of the outer shell layer that has been formed (core portion) ) Using a core material, the shell layer is formed by an additive manufacturing technique, and is divided into a plurality of times in the layered modeling direction, and further, The core material is cured from a fluidized state to a non-fluidized state by irradiation with active energy rays or application of thermal energy, and the core material is shaped for each shaping of the shell layer divided into the plurality of times.
  • the core material is filled into the shell layer (the core portion), and after the formation of the shell layer and the filling of the core material into the core portion are all completed, irradiation with active energy rays or application of thermal energy results in the core material.
  • Hard together Stereolithography method that features thereby is provided.
  • the shell layer is formed by a liquid tank polymerization method, and the shell material is cured from a fluid state to a non-fluid state by irradiation with an active energy ray.
  • a three-dimensional modeling method characterized in that the shell material slightly remaining in the core portion is cured by further irradiating active energy simultaneously with or before and after the core material is cured in a lump. Provided.
  • the core material is filled in the uncured shell material in filling the core material into the core part that has been shaped and only the uncured shell material remains.
  • the three-dimensional modeling method is characterized by replacing the uncured shell material and the core material by injecting.
  • the core material which has been shaped and the uncured shell material and the filled core material coexist, is further filled (refilled).
  • a three-dimensional modeling method characterized by injecting the refilled core material into the injected core material.
  • a three-dimensional modeling method characterized in that the shell material and / or the core material includes a reinforcing material.
  • the reinforcing material is a fibrous reinforcing material made of carbon fiber, glass fiber, aramid fiber or a combination thereof.
  • the three-dimensional modeling method is characterized in that the predetermined direction is a gravitational direction and the specific gravity of the uncured core material is larger than the specific gravity of the uncured shell material. Is provided.
  • the gist of the invention of the present application is that the core layer is long and complicated in the shape of the final modeled object, and the shell layer is divided into a plurality of steps, and the core material is filled each time.
  • An object of the present invention is to substantially simplify the shape of the core part and to avoid the difficulty of filling the core material due to the length and complexity of the core part. Then, after completing the formation of the shell layer and filling of the core material to the final shape, the curing of the core material may be completed in a lump by irradiation with active energy rays or application of thermal energy.
  • the shell layer is formed by an additive manufacturing technique in which additive manufacturing is fundamental, it is easy and preferable to divide the formation into a plurality of times and perform it step by step.
  • the remaining shell material is replaced while injecting the core material with an injection nozzle member or the like into the remaining shell material of the core portion where the uncured shell material remains.
  • the replacement of the core material and the shell material is carried out between the liquids.
  • the core material is replaced with a micro space called a void or the like. In many cases, the generation can be reduced.
  • the shell material when replacing the shell material while injecting the core material into the remaining shell material of the core portion with an injection nozzle member or the like, the shell material is slightly uncured in the core portion for some reason, for example, near the interface between the core and the shell. Even when the core material is cured, it is possible to cure the remaining shell material by irradiating the entire object with active energy rays at the time of curing the core material or before and after that. It is suitable without generating.
  • the present invention it becomes easy to fill the core material even when the molded article becomes considerably large or the core portion includes a narrow portion, a bent portion, a stay portion, and the like. Even when the composite material is used, a modeling interface is not formed in the core material, and the problem of the division of the dispersed state of the reinforcing material can be avoided.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the three-dimensional modeling apparatus by a powder bed fusion
  • FIGS. the most basic embodiment of the three-dimensional modeling method according to the present invention will be conceptually described with reference to FIGS.
  • FIGS. it should be noted that the three-dimensional model itself and the dimensions of the shell layer and the core part are exaggerated for easy understanding of the gist of the present invention.
  • the three-dimensional structure 1 has a core portion 1b in the shell layer 1a, and the core material 2 is filled and solidified in 1b to become the final three-dimensional structure 1.
  • the shell layer 1a is shaped by an appropriate height h1.
  • the modeling of the shell layer 1a can be performed by a modeling method and apparatus using an additive manufacturing method, and the height direction may be the additive manufacturing method in the additive manufacturing method.
  • the core material 2 is filled when the shell layer is shaped by h1 (FIG. 3).
  • the core material 2 is filled but not solidified, and subsequently the shell layer 1a is further shaped to the height of h2 as shown in FIG. In this state, the core material 3 is further filled to obtain the state shown in FIG.
  • the core material 2 is additionally filled on the core material 2a filled up to the height h1 shown in FIG.
  • Both the core material 2 and the filled core material 2a are in an uncured and fluid liquid state, and both can be easily filled even if the core material 2 is further filled on the filled core material 2a up to the height h1. They can be mixed, and an interface (modeling interface) between the core material 2 and the filled core material 2a is not formed at the height h1.
  • the core material is a composite material containing a reinforcing material, it is possible to avoid the problem of fragmentation of the reinforcing material or the dispersed state of the reinforcing material, which was cited as a problem to be solved in the prior application. Is preferred.
  • the shell layer 1a is additionally shaped in the height direction and shaped to a height H as a final shaped object (FIG. 6), and then the core material 2 is filled again to the height H (FIG. 7).
  • the modeling of the shell layer 1a and the filling of the core material 2 into the core portion 1b are completed.
  • the core material 2 is cured by, for example, putting the entire three-dimensional object 1 into a suitable heating furnace and applying thermal energy to the core material, or irradiating the whole with active energy rays.
  • the modeling of the model 1 is completed.
  • the shell layer 1a of the three-dimensional model 1 is modeled by dividing it into three layers in the layered modeling direction.
  • this number is arbitrary.
  • the core portion 1b has a relatively simple shape and can be easily filled with the core material 2
  • the size of the three-dimensional structure 1, that is, the internal volume of the core portion 1b is larger than the supply capacity of the core material 2 per hour.
  • the number of divisions of the shell layer 1a may be small. In extreme cases, it may be possible to fill the core material 3 after the shell layer 1a is formed collectively.
  • a reinforcing device is dispersed in a thermosetting resin as a core material using a modeling apparatus based on a liquid tank polymerization method which is one of the additive manufacturing methods for forming a shell layer.
  • a schematic configuration diagram of the composite 3D printer 100 using the reinforced resin and a modeling procedure thereof will be described with reference to FIGS.
  • the arrow x direction in the figure is the x-axis direction
  • the arrow z direction is the z-axis direction
  • the y-axis direction is perpendicular to the paper surface.
  • the composite material 3D printer 100 includes a modeling tank 111, a laser optical system 112, and a core material supply system 113, in which an ultraviolet curable resin 121, which is a shell material, is stored.
  • An ultraviolet curable resin 121 is stored in the modeling tank 111, and the liquid level position can be maintained and adjusted at a predetermined position by an ultraviolet curable resin supply system (not shown).
  • an ultraviolet curable resin supply system (not shown).
  • a known resin such as an epoxy resin or an acrylic resin can be used.
  • a modeling table 128 is provided in the modeling tank 111. The modeling table 128 is for supporting the three-dimensional model 101, and can be moved and installed at an arbitrary position in the z-axis direction in the figure by a driving mechanism (not shown).
  • the laser optical system 112 includes an ultraviolet laser 114 and a scanning optical system 115.
  • the ultraviolet laser light 130 emitted from the ultraviolet laser 114 is a predetermined range on the liquid surface (that is, the xy plane) of the ultraviolet curable resin 121 by the scanning optical system 115. Can be scanned.
  • the ultraviolet curable resin 121 is cured by a predetermined depth from the liquid surface as indicated by 124 in the figure by irradiation of the ultraviolet laser light 130.
  • the curing depth is generally about 0.1 mm to 0.2 mm. Of course, this curing depth can be adjusted by adjusting the output of the ultraviolet laser 114. If the upper surface of the modeling table 128 is located at a depth that is submerged from the liquid level of the ultraviolet curable resin 121 by this curing depth, the three-dimensional model 101 is modeled on the modeling table 181.
  • the core material supply system 113 pumps and supplies the core material 116 from the core material tank 117 that stores the core material 116 therein through the piping systems 118b and 118a in order by the pump 119, and discharges it from the tip of the nozzle 120.
  • the nozzle 120 can be moved and fixed in the xyz directions in the drawing by a moving mechanism (not shown). Therefore, the piping system 118a has a flexible configuration and material so as to follow the movement of the nozzle 120.
  • the core material 116 is obtained by uniformly dispersing a reinforcing material in a thermosetting resin.
  • a known thermosetting resin such as an epoxy resin or an acrylic resin can be used.
  • modeling procedure by the composite material 3D printer 100 will be described in order.
  • an example in which modeling of the shell layer 125 is divided into two times is shown.
  • modeling may be performed once. There are cases where this is possible, and conversely, there are cases where two or more divisions are required.
  • the shell layer 125 is modeled on the modeling table 128 while scanning the ultraviolet laser beam 130 and sequentially lowering the modeling table 128 by a predetermined height (depth) in the z direction. This state is shown in FIG.
  • the uncured ultraviolet curable resin and the uncured shell material 121a remain inside the molded shell layer 125 (in the core portion 126).
  • the nozzle driving mechanism is operated, the nozzle 120 is inserted into the core portion 126, and the tip thereof is disposed near the bottom of the core portion 126 (FIG. 10).
  • the pump 119 is driven, and the core material 116 is slowly discharged from the tip of the nozzle 120 to supply the core material 116 to the core portion 126.
  • the core material 116 is discharged and supplied from near the bottom of the core portion 126, the remaining uncured shell material 121a overflows from the edges of the shaped shell layer 125, and the uncured shell material 121a in the core portion 126 becomes the core.
  • the material 116 is gradually replaced from the bottom (FIG. 11).
  • a material used as a reinforcing material is often a material having a relatively high specific gravity such as carbon fiber, glass fiber, silica or other inorganic material powder (so-called compound), and therefore the specific gravity of the core material 116 is larger than that of the shell material 121. There are many cases.
  • FIG. 12 shows a state where the replacement of the uncured shell material 121a and the core material 116 is completed.
  • the second modeling starts.
  • the second shell layer 125a is formed, and the state shown in FIG. 13 is obtained.
  • the core material 116a injected in the first modeling is present in the bottom of the shell layers 125 and 125a, and the uncured shell material 121b in the modeling of the second shell layer 125a remains on the core material 116a. .
  • the nozzle drive mechanism is operated, and the tip of the nozzle 120 is positioned at the bottom of the core material 116a that has been injected in the first shaping (FIG. 14).
  • the pump 119 is operated to slowly discharge and supply the core material 116 from the tip of the nozzle 120.
  • the upper surface of the injected core material 116a increases.
  • the uncured shell material 121b overflows from the edge of the shell layer 125a, and the replacement of the uncured shell material 121b and the core material 116 proceeds (FIG. 15).
  • the nozzle 120 is retracted (FIG. 16), the modeling base is driven, and the modeled object is put out on the liquid surface of the ultraviolet curable resin 121 (FIG. 17). 101 is removed from the modeling table 128.
  • the removed three-dimensional model 101 is heated in an appropriate heating furnace or the like, and the core material 116 in the core part 126 is cured to complete the modeling.
  • the injection of the core material into the core portion 126 is not performed by injecting the core material 116 into the uncured shell material 121a or 121b remaining in the core portion 126 as in the present embodiment to replace the liquids.
  • the shell layer 125 is modeled once, after the shell layer 125 is modeled, the shell layer 125 is positioned on the liquid surface of the ultraviolet curable resin 121, or further removed from the modeling table 128, and the remaining shell material inside.
  • inject the core material 116 into the core part 121 after removing 121a illustrated in FIG. 18).
  • the core material 116 is injected into the core portion 126 that has become a space by removing the uncured shell material 121a, the inner surface of the shell layer 125, that is, the interface between the shell layer 125 and the injected core material 116 is used. In some cases, an air layer remains slightly and a minute space called void or the like is generated. Such minute spaces and voids are extremely undesirable from the viewpoint of the strength, rigidity, fatigue characteristics, etc. of the three-dimensional structure.
  • the uncured shell materials 121a and 121b may remain slightly at the interface between the inner surface of the shell material 125 and the core material 116 when the liquid of the uncured shell materials 121a and 121b and the core material 116 is replaced.
  • the slightly remaining uncured shell materials 121a and 121b can be cured by irradiating the entire three-dimensional structure 101 with ultraviolet rays after the modeling is completed, and remain in an uncured state at least inside the three-dimensional structure 101. Will not continue.
  • an ultraviolet curable resin is generally transparent to ultraviolet rays even after curing because of its modeling characteristics, and such curing of the uncured shell materials 121a and 121b can be easily achieved.
  • the tip of the nozzle 120 can be in the shell material 121b remaining in the core part 126 when the shell 125a is modeled a second time.
  • the specific gravity of the core material 116 is heavier than that of the shell material, the discharged core material 116 settles in the shell material 121a and newly accumulates on the top surface of the injected shell material 116a. sell.
  • the shell material 121b may be slightly sandwiched and remained as the interface remaining shell material 129 at the interface between the newly injected core material 116 and the injected core material 116a as shown in FIG. There is not preferable.
  • This interface remaining shell material 129 remains in an uncured state after the core material 116 is heated and cured in a later modeling process, and even if it is further irradiated with ultraviolet rays thereafter, the inside of the shell layer 125 and the core portion 116. Since it exists in the inner part, it is often unfavorable that ultraviolet rays are difficult to reach and remain in an uncured state almost permanently. In particular, when the reinforcing material in the core material 116 is carbon fiber or the like, it is extremely difficult to even cure the interface residual shell material 128 due to the ultraviolet light non-transmitting property of the carbon fiber.

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Abstract

流動性のあるコア材をシェル層内部（コア部）充填していくにあたって、コア材の充填が困難となるという問題を解決する。具体的には、立体造形物の外殻層（シェル層）をシェル材を用いて先に造形し、次に造形済みの該外殻層の内部（コア部）をコア材を用いて造形する立体造形方法であって、前記シェル層の造形が付加製造技術によって行われ、かつその積層造形方向に複数回に分割して造形されるものであり、さらに前記コア材が活性エネルギー線の照射又は熱エネルギーの付与により流動状態から非流動状態に硬化するものであり、前記複数回に分割された前記シェル層の造形毎に、前記コア材が造形済みの前記シェル層内部（前記コア部）に充填され、前記複数回のシェル層の造形と前記コア材の前記コア部への充填がすべて完了後、活性エネルギー線の照射又は熱エネルギーの付与により前記コア材を一括して硬化させることを特長とする立体造形方法を提供する。

Description

立体造形方法
　本発明は、近年その性能を著しく向上させてきているいわゆる３Ｄプリンタ、或いは、それ以前より実用化されている光造形技術を用いた造形装置など、立体造形方法および装置に関するもので、特に強化材を含有した複合材の立体造形技術に関わるものである。
　いわゆる３Ｄプリンタは、３次元のＣＡＤデータをもとにコンピューターで造形物の断面形状を計算し、造形物を薄い輪切り状の断面構成要素に分割して、その断面構成要素を種々の方法で形成し、それを積層させて目的とする形状を得る立体造形方法である。一般的には３Ｄプリンタの名称が広く用いられているが、国際的にはＡｄｄｉｔｉｖｅ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、直訳すれば付加製造技術と呼ぶことが多い。本明細書に於いては主として３Ｄプリンタの用語を用いるが、使用意図に応じて適宜表現を使い分けることとする。
　付加製造技術は、造形材料の種類やその積層方法によって、以下に示すように大きく７つの方式に分類される。
（１）液槽重合法（Ｖａｔ　Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）
（２）材料押出法（Ｍａｔｅｒｉａｌ　ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）
（３）粉末床溶融結合法（Ｐｏｗｄｅｒ　ｂｅｄ　ｆｕｓｉｏｎ）
（４）結合材噴射法（Ｂｉｎｄｅｒ　Ｊｅｔｔｉｎｇ）
（５）シート積層法（Ｓｈｅｅｔ　ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）
（６）材料噴射法（Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｊｅｔｔｉｎｇ）
（７）指向性エネルギー堆積法（Ｄｉｒｅｃｔｅｄ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
（１）液槽重合法はこれらの中でも最も古い時期に実用化されたもので、３Ｄプリンタの名称が一般化する以前から、光造形法などの名称でラピッドプロトタイピング用途として用いられてきている。多くは紫外線硬化（重合）樹脂を用い、図２２に示すように紫外線硬化樹脂４１を槽３内に保持し、その液面に紫外線７を選択的に照射して、第１層目の硬化領域４２を形成する（図２２(a)～(c)）。該第１層目の硬化領域41は適当なサポート部材４でサポートされる。次に該サポート部材４ごと第１層目の硬化領域４２を液中に沈める（図２２（ｄ））、或いは、液面を上昇させることにより、第１層目の硬化領域４２を一定深さだけ液中に沈める。次いで再び紫外線７を液面に選択的に照射して、第１層目の硬化領域４２の上方に第２層目の硬化領域４３を第１層目の硬化領域４２と積層方向に連続するように形成する（図２２（ｅ））。これを繰り返すことによって、立体造形物を得る方式である。
　近年パーソナルユーズとして市販されている３Ｄプリンタとしては、（２）材料押出法と（６）材料噴射法のものが一般的である。
　（２）材料押し出し法は、多くの場合熱可塑性樹脂からなる造形材料を加熱して溶融流動状態とし、それをノズルから押し出しながら積層して造形する方法である（図５参照）。
　（６）材料噴射法は造形材料の粘度が（２）材料押し出し法のそれよりやや低めのものが多く、いわばインクジェットプリンタのインクの代わりに造形材料を吐出させて積層させながら造形していく方法である。
　（３）粉末床溶融結合法と（４）結合材噴射法は造形材料として粉体状、粒状のものを用いるところが特徴である。
　（３）粉末床溶融結合法は。図２４に示すように、適当な槽６０内に造形材料粉６１を静置する。これを材料床６２と呼ぶことが多い。造形材料としては金属、樹脂、セラミックなどの無機材料などエネルギー線によって溶融可能なものであれば、幅広く造形材料が選択できることが特長である。材料床６２の表面を多くの場合レーザー光６６を選択的に照射してその造形材料粉６１を溶融合体させて、１層目の造形層６７を形成する。図２４ではエネルギー線源として赤外線レーザー６３を用い、ガルバノ光学系６４、６５を用いて材料床８２表面を任意にスキャンできるようにしている。次いで、図２４（ｂ）に示すように、造形材料粉６２を一定量継ぎ足したのち、テーブル６９を一定量降下させ、スキージ６８を図中矢印Ａ方向に移動させることで、造形材料分を均して平らにする。これで再び材料床６２が形成される。次いでレーザー光６６をスキャンさせで２層目の造形層を形成する。これを繰り返しすとにより所望の立体造形物を得る方式である。
　（４）結合材噴射法も（３）粉末床溶融結合法と同様、造形材料粉から成る材料床を用いる、が、材料床に対し造形材料粉を結着するいわば接着剤の機能を有する結着材料をインクジェットヘッド等から選択的に噴射することで、造形材料粉同士を結着させ造形する方式である。
　（５）シート積層法はその名の通り、紙、プラスチックフィルム等のシート状材料を積層断面形状に切断しそれを順次積層、接着することにより立体造形する方式である。
　最後の、（７）指向性エネルギー堆積法は、図２５に代表的な構成を示すが、造形材料を供給しながら且つエネルギーも同時に選択的に付与しながら、造形材料を積層する方式である。二重菅ノズル７２の内側ノズル７３はその内部をレーザー光７１が透過し、レーザー光７１は集光レンズ７４によって、ベース７５表面に集光される。外側ノズル７６からは、シールドガスと造形材料粉末（図中矢印７８で示す）がレーザー光７１の集光点目指して吹き付けられる。レーザー光７１の集光点において、吹き付けられた造形材料粉末７８がレーザー光７１によって加熱溶融され、ベース７５表面に造形材料粉末７８が溶融凝集した溶融池７７が形成される。ベース７５と二重菅ノズル７２の相対位置を移動させ、溶融池７２をベース材上をいわば泳がせながら、ベース上に造形材料を載置、積層していく方法である。この方式は金属材料を用いる３Ｄプリンタの代表例である。なお、この方式は見方を変えれば、古くから知られているアーク溶接法を精細化、自動化し造形方法として発展させたとも言える。
平成２５年度特許出願技術動向調査報告書（概要）　３Ｄプリンター、平成２６年３月、特許庁
　本願発明者らは先に、特願２０１６－２２９９６４（公開前出願以下「先願」とする）において複合材料の立体造形に適した立体造形方法にかかわる発明の特許出願を行っている。先願明細書においては、立体造形物の外殻層（スキン層）のみをスキン材によって先に造形し、ついで造形済みの該外殻層の内部（コア部）をコア材によって造形することを特長とする立体造形方法を開示している。なお本願明細書においては先願明細書におけるスキン層、スキン材なる文言の代わりにシェル層、シェル材の文言を用いるが、これらは表現が異なるのみで実質的に同じものである。
　先願に開示される発明の実施において、造形物すなわちコア部が相当に大きなもとなった場合や、コア部が狭隘部、屈曲部、滞留部などを有する複雑な形状のものであったりする場合に、シェル層（スキン層に同じ）の造形を完了してから、コア部の造形、すなわち具体的には流動性のあるコア材をシェル層内部（コア部）充填していくにあたって、コア材の充填が困難となるという問題があった。
　これは、コア材の単位時間当たりの供給量に比して造形物すなわちコア部容積が相当に大きなものである場合、多量のコア材が必要となりかつその流動経路も相当に長いものとなる。したがって、コア材の充填に相当の時間が必要で、さらにはコア材の粘性が高い場合などにはコア部末端にまでコア材を流入させるためにさらに相当の時間が必要となる。著しい場合にはコア部末端までコア材が到達できず、コア部末端などに空隙が発生するといった問題が発生する場合があった。
　また、コア部が狭隘部、屈曲部などを有する複雑な形状の場合、狭隘部、屈曲部をコア材が通過するにあたり、流体力学的な流動抵抗が大きくなり、同様に充填に相当の時間を要したり、狭隘部、屈曲部以降にコア材が充填できず空隙が発生するという問題が発生する場合があった。
　このような場合、図２１に例示するが、コア部の末端にまでコア材を流入させるために、パイプ状或いはチューブ状の注入部材をコア部末端近傍にまでに挿入し、コア材を注入する方法も考えられるが、造形物すなわちコア部が相当に大きなものとなった場合には、相当に長い注入部材が必要となったり、コア部が狭隘部、屈曲部、などを有する複雑な形状のものであったりする場合には、当該コア形状に沿って末端部や奥端部まで到達可能な、長尺でかつ可撓性を有するノズル部材が必要となるという問題も発生する。さらには、斯様な長尺でかつ可撓性を有するノズル部材が実現できたとしても、複雑なコア形状に沿って末端部や奥端部までその先端を到達さえること自体が困難であるという問題も発生する場合がある。
　上記課題を解決するために本願発明に於いては、立体造形物の外殻層（シェル層）をシェル材を用いて先に造形し、次に造形済みの該外殻層の内部（コア部）をコア材を用いて造形する立体造形方法であって、前記シェル層の造形が付加製造技術によって行われ、かつその積層造形方向に複数回に分割して造形されるものであり、さらに前記コア材が活性エネルギー線の照射又は熱エネルギーの付与により流動状態から非流動状態に硬化するものであり、前記複数回に分割された前記シェル層の造形毎に、前記コア材が造形済みの前記シェル層内部（前記コア部）に充填され、前記複数回のシェル層の造形と前記コア材の前記コア部への充填がすべて完了後、活性エネルギー線の照射又は熱エネルギーの付与により前記コア材を一括して硬化させることを特長とする立体造形方法が提供される。
　本願発明の別の態様に依れば、前記シェル層が液槽重合法により造形されるものであって、前記シェル材が活性エネルギー線の照射により流動状態から非流動状態に硬化するものであり、前記コア材を一括して硬化させるのと同時又はその前後に、さらに活性エネルギーを照射することにより、前記コア部にわずかに残存する前記シェル材を硬化させることを特長とする立体造形方法が提供される。
　本願発明の好ましい態様に依れば、造形済みであって、未硬化の前記シェル材のみが残存する前記コア部に前記コア材を充填するにあたり、前記未硬化の前記シェル材中に前記コア材を注入することにより、前記未硬化の前記シェル材と前記コア材を置換することを特長とする立体造形方法が提供される。
　本願発明のさらに好ましい態様に依れば、造形済みであって、未硬化の前記シェル材と充填済みの前記コア材が併存する前記コア部に、さらに前記コア材を充填（再充填）するにあたり、前記注入済みの前記コア材中に、前記再充填の前記コア材を注入することを特長とする立体造形方法が提供される。
　本願発明のさらに好ましい態様に依れば、前記シェル材及び／又は前記コア材が、強化材を含むものであることを特長とする立体造形方法が提供される。
　本願発明のさらに好ましい態様に依れば、前記強化材が炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維のいずれか又はそれらの組み合わせより成る繊維状の強化材であることを特長とする立体造形方法が提供される。
　本願発明の別の好ましい態様に依れば、前記所定方向が重力方向であり、かつ未硬化の前記コア材の比重が未硬化の前記シェル材の比重よりも大きいことを特長とする立体造形方法が提供される。
　本願の発明の主旨は、最終造形物の形状においてコア部が長大、複雑なものであっても、シェル層の造形を複数回に分割して段階的に行いその都度コア材を充填することでコア部の形状を実質的に単純化し、コア部の長大性や複雑性に起因するコア材の充填の困難性を回避することにある。そして、最終形状までシェル層の造形およびコア材の充填を完了させたのちに、活性エネルギー線の照射や熱エネルギーの付与によりコア材の硬化を一括で完了させればよい。
　シェル層の造形を、積層造形が基本である付加製造技術により行えば、その造形を複数回に分割し、段階的に行うことが容易で好適である。
　また、その付加製造技術として液槽重合法を用いれば、未硬化のシェル材が残存するコア部の残存シェル材中に注入ノズル部材等でコア材を注入しながら残存シェル材と置換するこうせいとすれば、コア材とシェル材の置換は液体同志で行われることとなり、未硬化シェル材をいったん除去して空間となったコア部にコア材を注入するよりも、ボイド等と称する微小空間の発生が低減できる場合が多く好適である。
　さらに、コア部の残存シェル材中に注入ノズル部材等でコア材を注入しながらシェル材と置換する場合に、何らかの理由で例えばコアとシェルの界面近傍などコア部にわずかに未硬化のシェル材が残存したとしても、コア材の硬化時あるいはその前後で、活性エネルギー線を造形物全体に照射すれば、当該残存シェル材を硬化させることが可能で、空隙や未硬化のシェル材の残存を発生させることなく好適である。
　本願発明によれば、造形物が相当に大きなものとなったり、そのコア部に狭隘部、屈曲部、滞留部などが存する場合でも、コア材の充填を行うことが容易となり、また、コア材に複合材を用いる場合でも、コア材に造形界面が形成されることがなく、強化材の分散状態の分断という問題も回避することができる。
本発明に関わる立体造形方法による造形物を示す図である。 本発明に関わる立体造形方法による造形物の造形途中を示す図である。 本発明に関わる立体造形方法による造形物の造形途中を示す図である。 本発明に関わる立体造形方法による造形物の造形途中を示す図である。 本発明に関わる立体造形方法による造形物の造形途中を示す図である。 本発明に関わる立体造形方法による造形物の造形途中を示す図である。 本発明に関わる立体造形方法による造形物の造形途中を示す図である。 本発明の別の実施態様である複合材３Ｄプリンタを示す図である。 本発明に関わる複合材３Ｄプリンタによる造形途中を示す図である。 本発明に関わる複合材３Ｄプリンタによる造形途中を示す図である。 本発明に関わる複合材３Ｄプリンタによる造形途中を示す図である。 本発明に関わる複合材３Ｄプリンタによる造形途中を示す図である。 本発明に関わる複合材３Ｄプリンタによる造形途中を示す図である。 本発明に関わる複合材３Ｄプリンタによる造形途中を示す図である。 本発明に関わる複合材３Ｄプリンタによる造形途中を示す図である。 本発明に関わる複合材３Ｄプリンタによる造形途中を示す図である。 本発明に関わる複合材３Ｄプリンタによる造形途中を示す図である。 本発明に関わる複合材３Ｄプリンタによる造形途中を示す図である。 本発明に関わる複合材３Ｄプリンタによる造形途中を示す図である。 本発明に関わる複合材３Ｄプリンタによる造形途中を示す図である。 従来技術による、立体造形装置による造形を示す図である。 液槽重合法による立体造形装置を示す図である。 材料押出法による立体造形装置を示す図である。 粉末床溶融結合法による立体造形装置を示す図である。 指向性エネルギー堆積法の原理図である。 従来技術により、複合材料を材料押出法による３Ｄプリンタに適用した場合の概念図である。 従来技術により、複合材料を液槽重合法による立体造形装置に適用した場合の概念図である。
　まず、本願発明にかかわる立体造形方法の最も基本的な実施態様を図１から図７を用いて概念的に説明する。尚、これら図面に於いては、立体造形物自体、及びそのシェル層やコア部の寸法などは、本発明の主旨の理解を容易とするため誇張されて描かれていることに留意されたい。
　立体造形物１はシェル層１ａ内にコア部１ｂが存在し、１ｂ内にコア材２が充填固化されて最終的な立体造形物１となる。
　まず図２に示すように、シェル層１ａを適当な高さｈ１だけ造形する。シェル層１ａの造形には付加製造方法による造形方法および装置を用いることができ、高さ方向が付加製造方法における積層造形方向とするとよい。
　ｈ１だけシェル層を造形した段階でコア材２を充填する（図３）。コア材２は充填されるが固化させずに、引き続いて図４に示すようにシェル層１ａをさらにｈ２の高さまで造形する。この状態でさらにコア材３をさらに充填し図５の状態とする。
　ここで本願発明の作用効果の一つとして留意すべきことは、図４に示す高さｈ１まで充填済みのコア材２ａ上にさらにコア材２が追加充填されて図５の状態となるが、コア材２及び充填済みのコア材２ａともに未硬化で流動性を持つ液体状態であり、高さｈ１まで充填済みのコア材２ａ上ににさらにコア材２を追加充填しても両者は容易に混ざり合うことができ、高さｈ１の位置にコア材２と充填済みのコア材２ａの界面（造形界面）が形成されることはない。さらには図５の状態で、コア材２を適当な撹拌部材等（図示せず）で撹拌することにより両者の混合をより促進することも可能である。
　このことは、コア材が強化材を含有する複合材であった場合に、先願において解決すべき課題として挙げた、造形界面における強化材又は強化材の分散状態の分断という問題も回避でき極めて好適である。
　シェル層１ａをさらに高さ方向に追加造形して最終造形物としての高さＨまで造形（図６）した後、再びコア材２を高さＨまで充填する（図７）。ここでシシェル層１ａの造形と、コア部１ｂへのコア材２の充填が完了する。この後、立体造形物１全体を例えば適当な加熱炉に投入してコア材に熱エネルギーを付与する、あるいは全体に活性エネルギー線を照射する等により、コア材２を硬化させ図１に示す立体造形物１の造形が完了する。
　本実施態様においては、立体造形物１のシェル層１ａの造形を、その積層造形方向に３回に分割して造形しているが。もちろんこの回数は任意で構わない。コア部１ｂ形状が比較的単純で容易にコア材２が充填可能な形状である場合、立体造形物１の大きさすなわちコア部１ｂの内容積が、コア材２の時間当たり供給能力に比して小さい場合などは、シェル層１ａの分割回数は少なくて済む。極端にはシェル層１ａを一括で造形したのちにコア材３を充填することも可能な場合もある。
　次に、本願発明の第２の実施態様として、シェル層の形成に付加製造方法の一つである液槽重合法による造形装置を用い、コア材として熱硬化性樹脂中に強化材が分散された強化樹脂を用いる複合材３Ｄプリンタ１００の概略構成図、およびその造形手順を図８から２０を用いて説明する。
　図８以降で、図中矢印ｘ方向がｘ軸方向、矢印ｚ方向がｚ軸方向、紙面に垂直にｙ軸方向とする。
　複合材３Ｄプリンタ１００は、シェル材である紫外線硬化樹脂１２１が貯留されている造形槽１１１、レーザー光学系１１２、コア材供給系１１３を主たる構成要素とする。
　造形槽１１１中には紫外線硬化樹脂１２１が貯留されており、図示しない紫外線硬化樹脂供給系により、その液面位置を所定位置に維持、調整可能となっている。紫外線硬化樹脂１２１としてはエポキシ系、アクリル系など公知のものが使用可能である。造形槽１１１中には造形台１２８が設けられている。造形台１２８は立体造形物１０１を支持するためのもので、図示しない駆動機構により図中ｚ軸方向の任意の位置に移動かつ設置可能となっている。
　レーザー光学系１１２は紫外線レーザー１１４、走査光学系１１５とからなり、紫外線レーザ１１４から出射される紫外線レーザー光１３０は走査光学系１１５により紫外線硬化樹脂１２１の液面上（すなわちｘｙ平面）の所定範囲を走査することが可能となっている。紫外線硬化樹脂１２１は紫外線レーザー光１３０の照射により図中１２４で示すように液面から所定の深さだけ硬化する。この硬化深さは０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度が一般的である。もちろん紫外線レーザ１１４の出力を調整することによりこの硬化深さを調整することが可能である。造形台１２８上面を紫外線硬化樹脂１２１の液面からこの硬化深さ程度沈めた深さに位置しておけば、造形台１８１上に立体造形物１０１が造形されていく。
　コア材供給系１１３はコア材１１６をその内部に貯留するコア材タンク１１７中から、ポンプ１１９で配管系１１８ｂ、１１８ａを順に介してコア材１１６を圧送、供給しノズル１２０先端から吐出する。ノズル１２０は図示しない移動機構により、図中ｘｙｚ各方向に移動かつ固定可能となっている。このため配管系１１８ａはノズル１２０の移動に追随するようフレキシブルな構成及び材料となっている。コア材１１６は熱硬化性樹脂中に強化材が均一に分散されたもので、シェル材１２１同様エポキシ系、アクリル系など公知の熱硬化樹脂が使用可能である。
　以下、複合材３Ｄプリンタ１００による造形手順を順に説明する。本実施態様においては、シェル層１２５の造形を２回に分割して造形する例を示しているが、もちろん、立体造形物１０１の大きさや、コア部１２６の形状によっては、１回で造形で可能な場合もあるし、逆に２回以上の分割が要求される場合も存在する。しかしながらシェル層造形の分割回数の多寡に依らす、同じ手順が繰り返されるだけで造形方法に本質的な違いはない。
　まず１回目の造形を行う。紫外線レーザー光１３０を走査し、造形台１２８をｚ方向所定高さ（深さ）順次下げつつ、造形台１２８上にシェル層１２５を造形する。この状態を図９に示す。造形されたシェル層１２５の内部（コア部１２６には）未硬化の紫外線硬化樹脂、未硬化シェル材１２１ａが残留している。
　次いで、ノズル駆動機構を動作させ、ノズル１２０をコア部１２６内に挿入し、その先端をコア部１２６底近傍に配置させる（図１０）。この状態でポンプ１１９を駆動しノズル１２０先端からコア材１１６をゆっくりと吐出しコア部１２６にコア材１１６を供給する。コア部１２６の底近傍からコア材１１６が吐出供給されるにつれて、残存する未硬化シェル材１２１ａは造形済みのシェル層１２５辺縁から溢れていき、コア部１２６内の未硬化シェル材１２１ａがコア材１１６に底部から徐々に置換されていく（図１１）。この時、コア材１１６の比重がシェル材１２１のそれよりも大きければ、コア材１１６は未硬化シェル材１２１ａ中に自重で沈降しようとするため、コア部１１６の底部から置換がより容易に実現でき好適である。一般に強化材として用いられる材料は炭素繊維、ガラス繊維、シリカ等の無機材料粉（いわゆるコンパウント)など比較的比重の高いもの場合が多く、よってコア材１１６の比重がシェル材１２１のそれよりも大きくなる場合が多い。
　未硬化シェル材１２１ａとコア材１１６の置換が完了した状態を図１２に示す。
　次いで、２回目の造形が開始される。まず２回目のシェル層１２５ａの造形が行われ図１３の状態となる。この時、シェル層１２５、１２５ａ内部には底部に１回目の造形で注入済みのコア材１１６ａが存在し、その上に２回目シェル層１２５ａの造形時の未硬化シェル材１２１ｂが残留している。
　ノズル駆動機構を動作させ、ノズル１２０先端を１回目の造形で注入済みのコア材１１６ａの底部に位置させる(図１４)。この状態でポンプ１１９を動作させノズル１２０先端からコア材１１６をゆっくりと吐出、供給する。１回目の造形と同様にコア材１１６がゆっくりと吐出供給されるに応じて、１回目造形時の注入済みコア材１１６ａ上面（注入済みコア材１１６ａと未硬化シェル材１２１ｂの界面）が上昇していき、未硬化シェル材１２１ｂはシェル層１２５ａ辺縁から溢れていき、未硬化シェル材１２１ｂとコア材１１６の置換が進行する（図１５）。
　未硬化シェル材１１２ｂとコア材１１６の置換が完了すると、ノズル１２０を退避させ（図１６）、造形台を駆動させ造形物を紫外線硬化樹脂１２１液面上に出し（図１７）、立体造形物１０１を造形台１２８から取り外す。
　取り外した立体造形物１０１を適当な加熱炉等で加熱し、コア部１２６内のコア材１１６を硬化させることで造形が完了する。
　さて、コア部１２６へのコア材の注入を本実施態様のようにコア部１２６に残存する未硬化シェル材１２１ａや１２１ｂ中にコア材１１６を注入して、液体同志の置換とするのではなく、シェル層１２５の造形後コア部１２６に残存する未硬化のシェル材１２１ａや１２１ｂをいったん除去して、空間となったコア部１２６にコア材１１６を注入することも原理的には可能である。特にシェル層１２５の造形を１回で行う場合など、シェル層１２５を造形したのち、紫外線硬化樹脂１２１液面上に位置させた状態、或いはさらに造形台１２８上からも取り外し、内部の残存シェル材１２１ａを除去してから、コア材１１６をコア部１２１に注入することも可能である（図１８に例示）。
　しかしながらこの場合、未硬化シェル材１２１ａを除去して空間となったコア部１２６にコア材１１６を注入することとなる為、シェル層１２５の内面すなわちシェル層１２５と注入されたコア材１１６界面に、わずかに空気層が残存しボイド等と称する微小空間、空隙が発生する場合がある。このような、微小空間、空隙は立体造形物の強度、剛性、疲労特性等の観点からは極めて好ましくない。
　一方、本実施態様のように残存する未硬化シェル材１２１ａや１２１ｂとコア材１１６との液体同志の置換とすれば、両者の置換時に空気が介在することはなく斯様な微小空間、空隙の発生は原理的に回避でき好適である。
　さらに、未硬化シェル材１２１ａ、１２１ｂ等とコア材１１６との液体同志の置換時に、シェル材１２５内面とコア材１１６の界面にわずかに未硬化シェル材１２１ａ、１２１ｂが残存する可能性が存在する。しかしながら、このわずかに残存する未硬化シェル材１２１ａ、１２１ｂは造形完了後に、立体造形物１０１全体に紫外線を照射することで硬化させることができ、少なくとも立体造形物１０１内部で未硬化の状態で残存し続けることはない。一般に紫外線硬化樹脂はその造形特性上、硬化後も紫外線に対し透明性を有するのが通例であり、斯様な未硬化シェル材１２１ａ、１２１ｂの硬化は容易に達成できる。
　またさらに、２回目のコア部の造形において図１９に示すようにノズル１２０の先端を２回目のシェル１２５ａの造形時にコア部１２６に残留したシェル材１２１ｂ中とする事も可能ではある。コア材１１６の比重がシェル材のそれよりも重い場合など、吐出されたコア材１１６がシェル材１２１ａ中で沈降していき、注入済みのシェル材１１６ａ上面に新たに堆積していくことは起こりうる。しかしながらこの場合、新たに注入されたコア材１１６と注入済みのコア材１１６ａ間の界面に、図２０に示すようにシェル材１２１ｂが界面残存シェル材１２９としてわずかに挟まれ残存してしまう場合があり好ましくない。この界面残存シェル材１２９は後の造形工程で、コア材１１６を加熱硬化したあとも未硬化の状態で残存し、またさらにそのあとに紫外線照射したとしても、シェル層１２５、コア部１１６の内奥部に存在するため、紫外線が到達が困難な場合が多くほぼ永久に未硬化の状態で存在し続け好ましくない。特に、コア材１１６中の強化材が炭素繊維等である場合には、炭素繊維の紫外線非透過性のため界面残存シェル材１２８を硬化さえることは極めて困難である。
１　　　立体造形物
１ａ　　　スキン層
１ｂ　　コア部
２　　　コア材
２ａ　　充填済みコア材
３　　　硬化済みコア材
４ａ　　ベース材
４ｂ　　針状サポート
６０　　　槽
６１　　　造形材料粉
６２　　　材料床
６３　　　赤外線レーザー
６４，６５ 　ガルバノ光学系
６６　　　レーザー光
６７　　　１層目の造形層
６８　　　スキージ
６９　　　テーブル
７１　　　レーザー光
７２　　　二重菅ノズル
７３　　　内側ノズル
７４　　　集光レンズ
７５　　　ベース
７６　　　外側ノズル
７７　　　溶融池
９０　　　強化材
９１　　　母材
９２　　　強化材分散液
９３　　　槽
９４　　　寝た強化材
１００　　複合材３Ｄプリンタ
１０１　　立体造形物
１１１　　造形槽
１１２　　レーザー光学系
１１３　　コア材供給系
１１４　　紫外線レーザー
１１５　　走査光学系
１１６　　コア材
１１６ａ　注入済みコア材
１１７　　コア材タンク
１１８ａ，１１８ｂ　　配管系
１１９　　ポンプ
１２０　　ノズル
１２１　　紫外線硬化樹脂、シェル材
１２１ａ，１２１ｂ　　未硬化シェル材
１２３　　硬化済み紫外線硬化樹脂
１２５，１２５ａ　　シェル層
１２６　　コア部
１２８　　造形台
１２９　　界面残存シェル材
１３０　　レーザー光

Claims (7)

  1. 　立体造形物の外殻層（シェル層）をシェル材を用いて先に造形し、次に造形済みの該外殻層の内部（コア部）をコア材を用いて造形する立体造形方法であって、前記シェル層の造形が付加製造技術によって行われ、かつその積層造形方向に複数回に分割して造形されるものであり、さらに前記コア材が活性エネルギー線の照射又は熱エネルギーの付与により流動状態から非流動状態に硬化するものであり、前記複数回に分割された前記シェル層の造形毎に、前記コア材が造形済みの前記シェル層内部（前記コア部）に充填され、前記複数回のシェル層の造形と前記コア材の前記コア部への充填がすべて完了後、活性エネルギー線の照射又は熱エネルギーの付与により前記コア材を一括して硬化させることを特長とする立体造形方法。
  2. 　前記シェル層が液槽重合法により造形されるものであって、前記シェル材が活性エネルギー線の照射により流動状態から非流動状態に硬化するものであり、前記コア材を一括して硬化させるのと同時又はその前後に、さらに活性エネルギーを照射することにより、前記コア部にわずかに残存する前記シェル材をも硬化させることを特長とする請求項１に記載の立体造形方法。
  3. 　造形済みであって、未硬化の前記シェル材のみが残存する前記コア部に前記コア材を充填するにあたり、前記未硬化の前記シェル材中に前記コア材を注入することにより、前記未硬化の前記シェル材と前記コア材を置換することを特長とする請求項２に記載の立体造形方法。
  4. 　造形済みであって、未硬化の前記シェル材と充填済みの前記コア材が併存する前記コア部に、さらに前記コア材を充填（再充填）するにあたり、前記注入済みの前記コア材中に、前記再充填の前記コア材を注入することを特長とする請求項２又は３に記載の立体造形方法。
  5. 　前記シェル材及び／又は前記コア材が、強化材を含むものであることを特長とする請求項１乃至４のいずれかに記載の立体造形方法。
  6. 　前記強化材が炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維のいずれか又はそれらの組み合わせより成る繊維状の強化材であることを特長とする請求項５に記載の立体造形方法。
  7. 　前記積層造形方向が重力方向であり、かつ未硬化の前記コア材の比重が未硬化の前記シェル材の比重よりも大きいことを特長とする請求項２乃至６のいずれかに記載の立体造形方法。
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