JPH01232024A - 光硬化性樹脂を用いた３次元模型の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はノズルから流出された光硬化性樹脂に光を照射
して該樹脂を硬化させつつ積み重ねるようにして３次元
模型を製造する方法に関する。

［従来の技術］ 光硬化性樹脂に光束を照射しつつ走査して硬化部分を水
平方向に連続させると共に、さらにその上側に光硬化性
樹脂を供給して同様にして硬化させることにより上下方
向に硬化体を連続させ、これを繰り返すことにより３次
元形状の樹脂硬化体よりなる模型を製造する光学的造形
法が特開昭６０−２４７５１５などにより公知とされて
いる。上記光束を走査させるかわりに所定の光透過孔を
有するマスクを用いる方法も知られている（例えば特開
昭６２−３５９６６）。

また、光硬化性樹脂をノズルの先端から流出させると共
に、流出された樹脂に光を照射して樹脂を硬化させ、か
つノズルを３次元模型の断面に沿って移動させ、硬化樹
脂を積み重ねることにより３次元模型を製造する方法も
近年開発されつつある。この方法によれば、上記２つの
光学的造形法に比べ、造形に要する樹脂の使用量が少な
くて足りるという長所が得られる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来公知とされているノズルから流出された樹脂を硬化
させつつ積み重ねる方法にあっては、ノズルには１種類
の樹脂のみが供給されるようになっており、１つの３次
元模型は同一種類の樹脂のみで構成されている。そのた
め、次のような問題があった。

（イ）　部分的に色を違えることにより３次元模型に模
様付けを行なうことができない。

（ロ）　部分的に透明の部分を形成することができない
。

（ハ）　部分的に硬さの違う部分を形成することができ
ない。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、光硬化性樹脂をノズルの先端から流出させる
と共に、流出された樹脂に光を照射して樹脂を硬化させ
、かつこの硬化樹脂を積み重ねる−　ことにより３次元
模型を製造する方法において、複数種類の樹脂を同一の
ノズルから混合物として流出させることを特徴とするも
のである。

［作用］ 本発明の３次元模型の製造方法によれば、該模型を構成
する樹脂の組成を部分的に他の箇所と変えることにより
、色、硬さなどが部分的に異なる摩箇所を有する３次元
模型を製造することができる。

［実施例］ 以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本発明方法を説明する斜視図である。

符号１０．１２．１４はそれぞれ未硬化の光硬化性樹脂
を貯蔵する貯槽であり、本実施例ではａ、ｂ％Ｃのそれ
ぞれ３　ｆｉ類の異なる光硬化性樹脂が貯蔵されている
。これの貯槽１０，１２．１４は配管１６．１８．２０
とその途中に設けられたポンプ２０，２２，２４を介し
てノズル２６に接続されており、それぞれ樹脂ａ、ｂ％
Ｃが該ノズル２６へ供給可能とされている。該ノズル２
６はロボット装置２８のロボットアーム３０の先端に取
り付けられており、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向にそれぞれ９勤自在
とされている。なおＸ％Ｙ％Ｚは直交する３次元座標軸
を示している。

符号３２は光源であり、光ファイバ３４を介してノズル
２６に接続され、該ノズル２６の先端から流出される光
硬化性樹脂に光を照射可能としている。符号３６はポン
プ２０，２２．２４、ロボット装置２８及び光源３２を
制御するコンピュータである。

第２図はノズル２６の構成を示す縦断面図である。該ノ
ズル２６は配管１６．１８．２ｏを受は入れるボート３
８．４０．４２を備えており、各ボートは途中で合流す
る通路４４を介して１個の流出ボート４６に連通されて
いる。またノズル２６は光ファイバ３４の差込口４８を
備えており、この差込口４８は前記流出ボート４６を同
軸的に囲んでいる光束出口５０に光を伝達可能とされて
いる。

このように構成された装置を用いた３次元模型の製造方
法について次に説明する。

まず、コンピュータ３６に製造しようとする３次元模型
５２のデータについて入力しておく、このデータとして
は、３次元模型５２の水平断面データと、樹脂混合デー
タ（３次元模型５２の各箇所における樹脂ａ、ｂ％Ｃの
混合割合）が例示される。水平断面データとは、３次元
模型５２を所要の高さ方向（２方向）の厚みごとにいわ
ゆる輪切りを行なうように水平方向に沿ってとった断面
における形状である。第１図の３次元模型５２は自動車
のモデルであり、その車体のルーフ近傍付近における所
要の厚さをもった断面５４の形状が水平断面データとな
る。この自動車モデルとしての３次元模型５２は、多数
の薄い肉厚の断面の積み重ね体として形成され、全ての
断面の形状がコンピュータ３６に入力される。

コンピュータ３６に入力された水平断面データと樹脂混
合データとに基づいて、コンピュータ３６はポンプ２０
．２２．２４及びロボット装置２８の制御を行なう、第
１図の実施例では、ベース５６の上にまずタイヤ５８の
最底部が形成され、順次その上にタイヤ５８の中央部か
ら上部並びに車体６０の底部が形成され、順次上方の部
分が積み重ねられる。

符号５４で示す閉じたループ形状の断面を形成する場合
、ノズル２６は例えば第４図に示す如くループ状の軌跡
５６を描くように移動される。なお、断面５４における
水平方向の断面肉厚が大きい場合には、第５図に示す如
くノズル２６を二重ループもしくはそれ以上の他重ルー
プを描くように周回させるか、あるいは第６図に示す如
くノズル２６が進行方向に対し小刻みに往復動される軌
跡５６を描くようにすれば良い。

ノズル２６の流出ボート４６から流出した樹脂４６には
光束出口５０から光が照射される。これにより、流出し
た樹脂は直ちに硬化を開始し、既に積層されかつ所要の
硬度にまで硬化している模型５２の断面５４上に積み重
ねられる。

しかして、本発明にあっては複数種類の樹脂ａ、ｂ、　
ｃがノズル２６に供給されており、かつそれらが通路４
４にて混合されて流出ボート４６から流出される。そし
て、各樹脂ａ％ｂ、ｃの混合割合はポンプ２０．２２．
２４の吐出量を調節することにより変更可能である。そ
のため、３次元模型５２はその任意の位置における樹脂
ａ、ｂ、ｃの混合割合を所望の割合に選択できる。

従って、樹脂ａ％　５％　Ｃとして着色の異なるものあ
るいは透明度の異なるものなどを採用しておくことによ
り、３次元模型５２の任意の部分に任意の着色部分を形
成したり、あるいは部分的に透明箇所を形成したりする
ことが可能である。さうに、樹脂ａ％ｂ％Ｃとして硬化
後の硬度の異なるものを選択しておけば、３次元模型５
２に部分的に他の箇所と硬度の異なる部分を形成するこ
とができる。

特に、本実施例にあっては、第３図に示す如く流出ボー
ト４６が光束出口５０により円環形状に取り囲まれてい
るので、第７図に示す如く、流出ボート４６から流出し
た樹脂６２に対し全周方向から光６６を照射させること
ができ、樹脂６２を確実に硬化させることができる。

なお、木廃明にあっては第８図に示す如く流出ボート４
６から流出した樹脂６２を挟むように光照射装置６４を
配置し、樹脂６２の相対向する２方自から光６６を照射
しても良い、さらに、本発明にあっては、第９図に示す
如くノズル２６に近接して可動式の光照射装置６４を設
置し、該照射装置６４から樹脂６２に向けて光６６を照
射するようにしても良い、この場合、光照射装置６４は
ノズル２６の周囲を円運動可能としておき、常に該光照
射装置６４がノズル２６の８動方向の後尾側に位置する
ように制御するのが好適である。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明方法によれば、部分的に色、透明度
、硬さ等の物性の異なる部分を有する光硬化性樹脂性の
３次元模型を製造することができる。

なお、本発明によれば、部分的に硬化収縮の小さい樹脂
を用いて３次元模型を製造することができる。一般に硬
化収縮の小さい樹脂は値段が高いので、このようにすれ
ば大きな収縮ひずみが生じ易い箇所のみ低収縮の樹脂を
採用しその他の部分は比較的硬化収縮が大きいが値段の
安価な光硬化性樹脂を採用するようにできるので、硬化
収縮時の亀裂の発生等を防止しながら材料コストの低減
を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施例方法を説明する斜視図、第
２図はノズルの縦断面図、第３図は第２図ＩＩＩ　−Ｉ
ＩＩ線に沿う断面図、第４図、第５図及び第６図はノズ
ルの８動軌跡の説明図、第７図及び第８図は光照射方法
を説明する断面図、第９図は同斜視図である。 １０．１２．１４・・・貯槽、 ２０．２２．２４・・・ポンプ、 ２６・・・ノズル、　　　２８・・・ロボット装置、３
２・・・光源、　　　　３４・・・光ファイバ、３６・
・・コンピュータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光硬化性樹脂をノズルの先端から流出させると共に、流
   出された該樹脂に光を照射して樹脂を硬化させ、かつ該
   ノズルを３次元模型の断面に沿って移動させ、硬化樹脂
   を積み重ねることにより３次元模型を製造する方法にお
   いて、 複数種類の樹脂を同一のノズルから混合物として流出さ
   せることを特徴とする光硬化性樹脂を用いた３次元模型
   の製造方法。