JPH0479828B2 - - Google Patents

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JPH0479828B2
JPH0479828B2 JP63282674A JP28267488A JPH0479828B2 JP H0479828 B2 JPH0479828 B2 JP H0479828B2 JP 63282674 A JP63282674 A JP 63282674A JP 28267488 A JP28267488 A JP 28267488A JP H0479828 B2 JPH0479828 B2 JP H0479828B2
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JP
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light
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fluid material
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Takashi Nakai
Seiji Hayano
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive 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
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • B29C64/135Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources

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  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光及び光硬化性流動物質を用いて所
望形状の固体を形成する光学的造形法に関する。
従来の技術及びその問題点 従来、鋳型製作時に必要とされる製品形状に対
応する模型、或いは切削加工の倣い制御用又は形
彫放電加工電極用の模型の製作は、手加工によ
り、或いはNCフライス盤等を用いたNC切削加
工により行なわれていた。しかしながら、手加工
による場合は多くの手間と熟練とを要するという
問題が存し、NC切削加工による場合は、刃物の
刃先形状変更のための交換や摩耗等を考慮した複
雑な工作プロクラムを作る必要があると共に、加
工面に生じた段を除くために更に仕上げ加工を必
要とする場合があるという問題が存していた。
このような問題に対処すべく、光硬化性樹脂を
選択的に硬化させて所望形状の固体を得る方法が
種々提案されている。
例えば、上記光硬化性樹脂を用いた固体形成の
一方法として、該光硬化性樹脂に対するマスキン
グに基づく選択的光照射を繰返し行ない、所望の
立体を得る方法が提案されている。これは、まず
極めて浅い光硬化性樹脂に上方又は下方から光照
射をするにあたり、得ようとする立体物の断面形
状に相当する光透過部分を有したマスキングフイ
ルムを光硬化性樹脂の手前に配置し、この照射に
より所望断面形状の薄層硬化部分を得、これに連
続する断面形状について、光硬化性樹脂の深さを
僅かづつ増しマスキングフイルムを順次取替えて
は光照射を繰返すことにより、所望の立体を得る
方法である。
また、他の方法としては、連続した硬化部分が
得られる厚みの光硬化性流動物質層に対し、所望
形状の固体の断面形状に従つて光エネルギ集中照
射を行ない、所定の硬化部分を形成した後に該硬
化部分表面に新たな光硬化性流動物質層を付加
し、該硬化部分に連続する断面形状について再び
光エネルギ集中照射を行ない新たな硬化部分を形
成する、という操作を繰返し行なつて所望の立体
を得る方法が提案されている。
上記の各種方法においては、所望形状の固体を
保持する基盤面、例えば容器の底壁又は容器内で
移動可能に設置されるベースプレート等と、前記
固体とが強固に固着している場合があり、これに
より基盤面と固体との分離に手間取り、固体を破
損することもあるという問題があつた。
本発明の目的は、上記問題点を解決し、所望形
状の固体形成後における該固体と基盤面との剥離
を、該固体の破損を伴うことなく容易に行ない得
る光学的造形法を提供することにある。
問題点を解決するための手段 本発明の上記目的は、光により硬化する光硬化
性流動物質を容器内に収容し、該流動物質中に光
照射を行ないつつ、該照射箇所を前記容器に対し
水平及び垂直方向に造形対象の形状に応じて相対
移動させ、所望形状の固体を基盤面上に形成する
光学的造形法であつて、前記流動物質中に浸漬さ
れる支持部材に対し、可撓性を有するシート状部
材を着脱自在に固定して前記基盤面を形成し、該
シート状部材上に前記固体形成を行い、該固体形
成後に前記シート状部材を撓ませて、前記固体か
ら該シート状部材を剥離することを特徴とする光
学的造形法、及び光により硬化する光硬化性流動
物質を容器内に収容し、該容器底壁上に可撓性を
有するシート状部材を着脱自在に設置し、前記流
動物質中に光照射を行ないつつ、該照射箇所を前
記容器に対し水平及び垂直方向に造形対象の形状
に応じて相対移動させ、前記シート状部材上に所
望形状の固体を形成し、該固体形成後に前記シー
ト状部材を撓ませて、該シート状部材を前記固体
から剥離することを特徴とする光学的造形法によ
り達成される。
前記光硬化性流動物質としては、光照射により
硬化する種々の物質を用いることができ、例えば
変性ポリウレタンメタクリレート、オリゴエステ
ルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキ
シアクリレート、感光性ポリイミド、アミノアル
キドを挙げることができる。
該光硬化性流動物質に、予め顔料、セラミツク
ス粉、金属粉等の改質用材料を混入したものを使
用してもよい。
前記光としては、使用する光硬化性物質に応
じ、可視光、紫外線等種々の光を用いることがで
きる。該光は通常の光としてもよいが、レーザ光
とすることにより、エネルギレベルを高めて造形
時間を短縮し、良好な集光性を利用して造形精度
を向上させ得るという利点を得ることができる。
実施例 以下に、本発明の実施例を、添付図面を参照し
つつ説明する。
第1図は、本発明の1実施例にかかる光学的造
形法を実施するための装置を用いて、所望形状の
固体を製作する工程を段階的に示す。該装置は、
光硬化性流動物質Aを収容する容器(図示せず)
と、上下方向に延びる支持棒1の下端部に支持さ
れたベースプレート(支持部材)2と、前記容器
上方の光源から発せられた光を該容器中の流動物
質A上面近傍で点状に収束させる光収束器4とを
備え、流動物質Aに対し光照射位置を相対的に移
動させるようになつている。
更に、この装置においては、可撓性を有し且つ
表面平滑性を有する薄板のシート状部材6が、ベ
ースプレート2上面に取付けられ、固体形成用の
基盤面を形成している。該部材6は、ベースプレ
ート2上面の略全面を覆うように配置され、該ベ
ースプレート2上の固定具7により着脱自在に取
付けられている。
光源及び光収束器4は、容器外に固定されてお
り、該容器に対し、主に水平方向に移動する。光
収束器4は、図示の如き凸レンズに換えて、例え
ば凹面鏡とすることもできる。また、ベースプレ
ート2を支持する支持棒1の上端部も容器外に固
定され、該容器に対し垂直方向に移動する。
上記光源及び光収束器4の移動制御、又は支持
棒1の移動制御は、NC等の自動制御や人手によ
る制御等、適宜に行なうことができる。
本装置を用いて、所望形状の固体造形を行なう
には、まず、光硬化流動物質Aを容器内に収容
し、ベースプレート2を、上方からの光照射によ
り流動物質A上面から該ベースプレート2上のシ
ート状部材6上面に及ぶ連続した硬化部分が得ら
れる深さとなるように流動物質A中に沈め、位置
決めする。その後、流動物質の硬化に必要なエネ
ルギレベルの光を光源から発し、光収束器4でも
つて該光を点状に収束させつつ選択的に光照射を
行い、流動物質A上面からシート状部材6上面に
及ぶ硬化部分bを形成する。(第1図a参照)。
前記硬化部分bが得られた後、流動物質A上面
から該硬化部分b上面までの深さが、これら両面
間に及ぶ連続した硬化部分が光照射により得られ
る深さ、即ち前記硬化部分を形成したと同じ深さ
となるようベースプレート2を沈降させ、前述と
同様の光収束器4を介する集中光照射を選択的に
行なうことにより、前記硬化部分上に新たにこれ
に連続する硬化部分を得る。更に、これらベース
プレート2の沈降と、光照射による硬化部分の形
成を繰り返し行ない、シート状部材6の上面に所
望形状の固体Bを形成する(第1図b参照)。
該固体Bの形成後、ベースプレート2の固定具
7を解除し、固体B固着状態のままにシート状部
材6をベースプレート2から取り外す(第1図c
参照)。その後、第1図dに示すように、シート
状部材6を固体B固着面側とは反対側へ撓ませ、
徐々に該部材6を固体Bから剥離する。
これにより、固体Bがシート状部材6に強固に
固着している場合であつても、該固体Bの破損を
伴うことなく容易に該シート状部材6を固体Bか
ら剥離することができ、所望の立体を確実に得る
ことができる。また、上記の所望形状固体Bを形
成した後、直ちに該固体Bをベースプレート2か
ら分離することができるため、上記装置を用いた
次の固体形成を速やかに行うことができるという
利点もある。
本発明方法に使用する装置は、この外、以下に
述べるような種々の形態とすることができる。
第2図に示す装置は、上記装置に用いたシート
状部材として、金属又は合成樹脂等からなり且つ
可撓性を有する網状部材16を使用し、更にベー
スプレート(支持部材)12に多数の貫通孔18
を穿設したものであり、これらの点を除き、上記
装置と同じ構成である。固体Bの下面には、網状
部材16剥離後に該網状部材16の表面形状が残
存するが、これは必要に応じて除去され得る。
本装置を用いた光学的造形法においては、網状
部材16と固体Bとの固着面積が上記シート状部
材6に比して少なく、このため網状部材16をよ
り容易に固体Bから分離し得るという効果を奏す
る。また、ベースプレート12の下方に存する光
硬化性流動物質Aが、ベースプレート12の沈降
に基づき該ベースプレート12の貫通孔18及び
網状部材16の網目を通過して該網状部材16上
に移行するため、網状部材16上及び硬化部分上
への流動物質Aの付加を容易にし得るという利点
もある。
第3図に示す装置においては、ベースプレート
22が、枠体(支持部材)23及び固定具27に
より該枠体23の内側に着脱自在に張設された可
撓性網状部材26を有している。該網状部材26
が、固体形成用の基盤面を形成しており、この上
に所望形状の固体が形成される。この装置は、前
述の点を除き、上記実施例に用いた装置と同じ構
造である。本実施例における装置を使用し、固体
Bを形成した後は、網状部材26を張設する固定
具27を解除し、固体B固着状態のままに網状部
材26を枠体23から取り外し、その後該網状部
材26を固体B固着面側とは反対側へ撓ませるこ
とにより行われる。
従つて、上述したように、固体Bの破損を伴う
ことなく容易に該網状部材26を固体Bから剥離
することができる。また、上記の所望形状固体B
を形成した後、直ちに該固体Bを枠体23から取
外すことができるため、他の同形状網状部材を枠
体23内に装着することにより、上記装置を用い
た次の固体形成を速やかに行うこともできる。更
にまた、網状部材26の下方に存する光硬化性流
動物質Aが、ベースプレート22の沈降に基づき
該網状部材26の網目を通過するため、網状部材
26上及び硬化部分上への流動物質Aの付加を容
易にするという利点も得られる。
なお、第2図及び第3図に示した装置において
は、上記網状部材16,26に替えて、複数の貫
通孔が穿設された可撓性を有するシート状部材が
用いられてもよい。
第4図aに示す装置は、流動物質A中に浸漬さ
れる支持部材が、上下方向に延びる支持棒31の
下端部に支持された水平方向に延びる2本のアー
ム32と、該両アーム32の基端部間及び先端部
間に各々回動自在に軸着された2本のローラ3
3,34と、該両ローラ33,34に張設された
可撓性を有するエンドレスの網状部材36とを備
えており、その他の点で、上記した各実施例にお
ける装置と同じ構造である。この装置において
は、両ローラ33,34間の上側の網状部材36
が固体形成用の基盤面となる。この装置は、2本
のローラ33,34のうちの少なくとも一方が駆
動ローラとされている。この駆動ローラの回動に
基づき網状部材36が移動し、固体Bがアーム3
2の先端側へ搬送される。網状部材36は、ロー
ラ34に沿つて撓む。このため、ローラ33,3
4の回転速度を調節し、網状部材36の移動速度
を適度なものとすることにより、該網状部材36
は、固体Bの破損を伴うことなく該固体Bから
徐々に剥離される(第4図b参照)。
本実施例における装置を使用すれば、上記のよ
うに、人手を煩わせることなく自動的に固体Bと
基盤とを剥離することができ、更に網状部材36
の下方に存する光硬化性流動物質Aが、基盤の沈
降に基づき該網状部材36の網目を通過するた
め、網状部材36上及び硬化部分上への流動物質
Aの付加を容易にするという利点も得られる。
なお、本実施例造形法における装置において
は、2本のローラに張設される部材を上記網状の
ものとしたが、これに限定されるものではなく、
例えば可撓性を有する平滑なエンドレスシート状
部材であつてもよい。また、該エンドレスシート
状部材には、複数の貫通孔が穿設されていてもよ
い。
更に、本発明造形法においては、流動物質を収
容した容器の底壁に上記部材を着脱自在に配設
し、該部材上に固体形成を行つてもよい。
本発明造形法は、上述のように、支持部材上、
又は容器底壁上に着脱自在に取付けられた可撓性
を有するシート状部材の上面に所望形状の固体形
成を行なうことを特徴とするものであり、この特
徴を備える限りにおいて、光照射に基づく種々の
造形法に適用されるものである。従つて、上記実
施例に述べた光照射に基づく造形法の外、例えば
容器内の光硬化性流動物質の上面を僅かずつ上昇
させ上方からの光照射により固体を形成する方
法、容器内光硬化性流動物質中に透明板を有する
箱体を浸漬させ該透明板を上昇させつつ該透明板
を介する光照射に基づき固体を形成する方法、容
器の側壁又は底壁の一部を透明板とし硬化部分が
支持される基盤面を該透明板から遠ざけつつ該透
明板を介する光照射に基づき基盤面に固体を形成
する方法などに適用され得る。
上記シート状部材の上面には、予め離型剤が塗
布されていてもよい。これにより、該シート状部
材上面に形成された所望形状固体の該シート状部
材からの剥離を、より簡便なものとすることがで
きる。
また、これら方法における光照射は、例えば導
光体を用いた光照射、複数の光源から発せられる
光を一点に交差させる光照射、光軸に垂直な断面
における光強度の大きい部分が環状の光量分布を
呈する光の照射などを採用できる。上記導光体を
用いる場合、該導光体の先端部を半球状のものと
すれば、光エネルギが点状に集中するように光を
収束させて照射を行い得るという利点がある。更
にまた、上記複数光を交差させる光照射を採用す
れば、該光交差箇所において光エネルギを非線形
的に増加させることができ、所望形状の固体を速
やかに形成することができる。上記環状の光量分
布を有する光の照射を行えば、該光照射の1度の
走査で比較的太い帯状固体を高い寸法精度で形成
することができ、所望形状の固体形成を効率良い
ものとする。
発明の効果 以上から明らかなように、本発明方法によれ
ば、つぎの効果を得ることができる。
即ち、可撓性を有する着脱可能なシート状部材
を所望形状固体の形成用基盤とし、該固体形成後
に該シート状部材を撓ませて、該固体から徐々に
剥離するので、固体形成後における該固体と基盤
面との分離を、該固体の破損を伴うことなく容易
に行い得る。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜dは本発明の1実施例にかかる光学
的造形法を段階的に示す説明図、第2図はシート
状部材として網状部材を用いた本発明光学的造形
法の1例を示す説明図、第3図は固体形成用基盤
を支持部材に張設された網状部材とした本発明造
形法の1例を示す説明図、第4図aは2本のロー
ラにより張設された網状部材を基盤とした本発明
造形法の他の例を示す説明図、第4図bはその網
状部材と固体との剥離方法を示す説明図である。 1,31……支持棒、2,12,22……ベー
スプレート(支持部材)、4……光収束器、6…
…シート状部材(基盤)、16,26,36……
網状部材(基盤)、32……アーム、A……光硬
化性流動物質、B……所望形状固体、b……硬化
部分。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光により硬化する光硬化性流動物質を容器内
    に収容し、該流動物質中に光照射を行ないつつ、
    該照射箇所を前記容器に対し水平及び垂直方向に
    造形対象の形状に応じて相対移動させ、所望形状
    の固体を基盤面上に形成する光学的造形法であつ
    て、前記流動物質中に浸漬される支持部材に対
    し、可撓性を有するシート状部材を着脱自在に固
    定して前記基盤面を形成し、該シート状部材上に
    前記固体形成を行い、該固体形成後に前記シート
    状部材を撓ませて、前記固体から該シート状部材
    を剥離することを特徴とする光学的造形法。 2 光により硬化する光硬化性流動物質を容器内
    に収容し、該容器底壁上に可撓性を有するシート
    状部材を着脱自在に設置し、前記流動物質中に光
    照射を行ないつつ、該照射箇所を前記容器に対し
    水平及び垂直方向に造形対象の形状に応じて相対
    移動させ、前記シート状部材上に所望形状の固体
    を形成し、該固体形成後に前記シート状部材を撓
    ませて、該シート状部材を前記固体から剥離する
    ことを特徴とする光学的造形法。
JP63282674A 1988-11-08 1988-11-08 光学的造形法 Granted JPH02128829A (ja)

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