JPH06254973A - 立体造形方法、立体造形装置および造形物 - Google Patents
立体造形方法、立体造形装置および造形物Info
- Publication number
- JPH06254973A JPH06254973A JP5069421A JP6942193A JPH06254973A JP H06254973 A JPH06254973 A JP H06254973A JP 5069421 A JP5069421 A JP 5069421A JP 6942193 A JP6942193 A JP 6942193A JP H06254973 A JPH06254973 A JP H06254973A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- dimensional
- shape
- dimensional modeling
- cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】光硬化樹脂を硬化させて樹脂モデルを製造する
ための立体造形方法、立体造形装置および造形物に関す
る。 【構成】樹脂の収縮による形状変形を補正するために、
原立体図形の頂点（または制御点）座標を移動し（また
は新たに追加し）、得られた立体図形から断面を算出
し、造形することを特徴とする。また樹脂容器中にピス
トンを内蔵したシリンダを設け、ピストンに樹脂固着台
を取り付けてシリンダ内に昇降自在に保持するととも
に、ピストンの降下によって樹脂液をシリンダ外の樹脂
容器中に排出して樹脂固着台上に逆流しないようにした
ことを特徴とする。さらに造形物の中に未硬化の樹脂を
部分的に残留させ、後に光を照射することにより造形物
を変形させて、所定の形状または形状を変化させようと
する力を得ることを特徴とする。
ための立体造形方法、立体造形装置および造形物に関す
る。 【構成】樹脂の収縮による形状変形を補正するために、
原立体図形の頂点（または制御点）座標を移動し（また
は新たに追加し）、得られた立体図形から断面を算出
し、造形することを特徴とする。また樹脂容器中にピス
トンを内蔵したシリンダを設け、ピストンに樹脂固着台
を取り付けてシリンダ内に昇降自在に保持するととも
に、ピストンの降下によって樹脂液をシリンダ外の樹脂
容器中に排出して樹脂固着台上に逆流しないようにした
ことを特徴とする。さらに造形物の中に未硬化の樹脂を
部分的に残留させ、後に光を照射することにより造形物
を変形させて、所定の形状または形状を変化させようと
する力を得ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光硬化樹脂を硬化さ
せて樹脂モデルを製造するための立体造形方法、立体造
形装置および造形物に関するものである。
せて樹脂モデルを製造するための立体造形方法、立体造
形装置および造形物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
は、単位硬化形状の補正を実施するためには、コンピュ
ータに入力された立体図形の断面輪郭を算出し、立体図
形を形成する面の傾きから擬似的な３次元オフセットを
行なっていたため、走査が面倒で、完全な補正が実施し
にくいなどの問題点があった。
は、単位硬化形状の補正を実施するためには、コンピュ
ータに入力された立体図形の断面輪郭を算出し、立体図
形を形成する面の傾きから擬似的な３次元オフセットを
行なっていたため、走査が面倒で、完全な補正が実施し
にくいなどの問題点があった。
【０００３】また従来の方法では樹脂液層の中に硬化物
を載せる昇降台があり、これを積層しながら沈めていた
ために、昇降台により押し出された樹脂が昇降台の上に
流れ込み、造形物がゆらいでしまうことがある。
を載せる昇降台があり、これを積層しながら沈めていた
ために、昇降台により押し出された樹脂が昇降台の上に
流れ込み、造形物がゆらいでしまうことがある。
【０００４】さらに従来の方法では、溢れた樹脂を補助
タンクに流し込む必要があるため、専用の補助タンクを
必要とする。
タンクに流し込む必要があるため、専用の補助タンクを
必要とする。
【０００５】従来の方法では、光ビームを樹脂液面に対
して垂直な方向または樹脂液面に対して垂直な方向に中
心を固定し、円弧を描くように照射を行なうために立体
を形成する面に沿った積層ができない。
して垂直な方向または樹脂液面に対して垂直な方向に中
心を固定し、円弧を描くように照射を行なうために立体
を形成する面に沿った積層ができない。
【０００６】従来の方法では顔料等を樹脂に混入するこ
とにより、単一の色をつけることができるが、造形物を
構成する樹脂の色を部分的に変化させるためには、樹脂
の入れ替え作業などを必要とし、実用的でない。
とにより、単一の色をつけることができるが、造形物を
構成する樹脂の色を部分的に変化させるためには、樹脂
の入れ替え作業などを必要とし、実用的でない。
【０００７】造形物に未硬化の樹脂が残っていた場合に
光が照射されると形状が変化する場合がある。これは従
来悪質なものとされ、利用不可能であった。
光が照射されると形状が変化する場合がある。これは従
来悪質なものとされ、利用不可能であった。
【０００８】造形物は液状の樹脂の色で造形されるのが
一般的である。このため、造形途中の形状を確認するこ
とは困難である。
一般的である。このため、造形途中の形状を確認するこ
とは困難である。
【０００９】液状の樹脂に、顔料、染料、粉末などを混
入して、光に吸収および散乱を起こさせて硬化形状を生
成させることがあるが、そこで生成される硬化形状は限
られた形状しか生成することができない。
入して、光に吸収および散乱を起こさせて硬化形状を生
成させることがあるが、そこで生成される硬化形状は限
られた形状しか生成することができない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そこでこの発明の立体造
形方法は、コンピュータに入力された原立体図形から補
正を行なって、得た立体図形から断面を算出し、造形を
行なうことを特徴とするものである。
形方法は、コンピュータに入力された原立体図形から補
正を行なって、得た立体図形から断面を算出し、造形を
行なうことを特徴とするものである。
【００１１】またこの発明の立体造形装置は、樹脂容器
中にピストンを内蔵したシリンダを設け、ピストンに樹
脂固着台を取り付けてシリンダ内に昇降自在に保持する
とともに、ピストンの下降によって樹脂液をシリンダ外
の樹脂容器中に排出して樹脂固着台上に逆流しないよう
にし、また樹脂容器中の光硬化樹脂液を樹脂固着台上に
設けた樹脂噴出口から吐出させた上、樹脂固着台の光硬
化樹脂液を平滑板でならして一層分の樹脂膜を形成し、
樹脂膜に光源からの光ビームを照射して一層分の造形物
を得、これを繰り返して造形物を積層しながら造形する
ようにしたことを特徴とするものである。
中にピストンを内蔵したシリンダを設け、ピストンに樹
脂固着台を取り付けてシリンダ内に昇降自在に保持する
とともに、ピストンの下降によって樹脂液をシリンダ外
の樹脂容器中に排出して樹脂固着台上に逆流しないよう
にし、また樹脂容器中の光硬化樹脂液を樹脂固着台上に
設けた樹脂噴出口から吐出させた上、樹脂固着台の光硬
化樹脂液を平滑板でならして一層分の樹脂膜を形成し、
樹脂膜に光源からの光ビームを照射して一層分の造形物
を得、これを繰り返して造形物を積層しながら造形する
ようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】さらに、造形物の内部局部に未硬化樹脂を
残留させて造形する。後に、光を照射して、未硬化樹脂
が硬化収縮する力を用いて、造形物の形状を変化させて
（または変化しようとする力を得て）作用させる。
残留させて造形する。後に、光を照射して、未硬化樹脂
が硬化収縮する力を用いて、造形物の形状を変化させて
（または変化しようとする力を得て）作用させる。
【００１３】予め樹脂の中に光発色剤を混入し、安定し
た硬化形状を得るとともに、硬化した樹脂の色を変化さ
せて、未硬化樹脂との識別を容易にする。
た硬化形状を得るとともに、硬化した樹脂の色を変化さ
せて、未硬化樹脂との識別を容易にする。
【００１４】
【作用】この発明の立体造形方法およびそのための装置
は以上のように構成したので、樹脂の硬化広がりと、樹
脂の収縮による変形の補正を実施することができ、精密
な加工が可能となった。
は以上のように構成したので、樹脂の硬化広がりと、樹
脂の収縮による変形の補正を実施することができ、精密
な加工が可能となった。
【００１５】コンピュータに入力された原立体図形に補
正を施してから断面を算出し、造形を行なうので、サポ
ートの必要箇所を自動診断することにより、サポートの
不足による加工の失敗がない。
正を施してから断面を算出し、造形を行なうので、サポ
ートの必要箇所を自動診断することにより、サポートの
不足による加工の失敗がない。
【００１６】また光ビームによる塗りつぶし走査を実施
する箇所は、内部に未硬化樹脂が残らない範囲で輪郭走
査より速い走査速度で照射加工することにより、後硬化
の進行による立体の歪みがない。
する箇所は、内部に未硬化樹脂が残らない範囲で輪郭走
査より速い走査速度で照射加工することにより、後硬化
の進行による立体の歪みがない。
【００１７】サーフェスデータやソリッドデータをもと
に精密な厚さを制御した造形が可能になる。
に精密な厚さを制御した造形が可能になる。
【００１８】走査速度を変化させることで光ビームによ
る単位硬化形状の大きさを変化させ、レーザー出力の連
続制御を必要としないため、装置を簡単に実現できる。
る単位硬化形状の大きさを変化させ、レーザー出力の連
続制御を必要としないため、装置を簡単に実現できる。
【００１９】積層間隔を部分的に変化させることにより
加工精度を制御することができる。
加工精度を制御することができる。
【００２０】レンズまたはホログラムから構成される小
型の光制御装置により光ビームの照射方向、光分布を変
化させることにより、立体図形の面に滑らかにフィット
する硬化形状を作って加工することで加工精度を向上さ
せることができる。
型の光制御装置により光ビームの照射方向、光分布を変
化させることにより、立体図形の面に滑らかにフィット
する硬化形状を作って加工することで加工精度を向上さ
せることができる。
【００２１】シリンダを樹脂液層の中に配置して樹脂液
をピストンで下降させ、樹脂液が溢流しないようにする
ことにより、造形物が揺らぐのを防止し、加工精度をよ
くすることができる。
をピストンで下降させ、樹脂液が溢流しないようにする
ことにより、造形物が揺らぐのを防止し、加工精度をよ
くすることができる。
【００２２】ピストンによって排出される樹脂を樹脂容
器中に設けたシリンダ外の樹脂容器上部に移動させ、こ
れを樹脂固着台上に吐出させて積層加工することによ
り、補助タンクを必要とせず、加工装置を小型にでき
る。
器中に設けたシリンダ外の樹脂容器上部に移動させ、こ
れを樹脂固着台上に吐出させて積層加工することによ
り、補助タンクを必要とせず、加工装置を小型にでき
る。
【００２３】光反応性を有する光硬化樹脂は、温度によ
る特性の変化が大きいが、ピストンの圧力等で樹脂容器
から部分的に取り出した樹脂を供給する場合に、供給す
る樹脂の温度を制御すれば光ビームの照射を行なう液面
から順次恒温に保つことができるので、省エネ効果があ
り、装置が簡単となるほか、温度制御が速やか行なえる
とともに、樹脂の長寿命化にもつながる。
る特性の変化が大きいが、ピストンの圧力等で樹脂容器
から部分的に取り出した樹脂を供給する場合に、供給す
る樹脂の温度を制御すれば光ビームの照射を行なう液面
から順次恒温に保つことができるので、省エネ効果があ
り、装置が簡単となるほか、温度制御が速やか行なえる
とともに、樹脂の長寿命化にもつながる。
【００２４】波長依存性の発色剤を用いて多波長の光ビ
ームによる照射を行なうことにより、部分的または全体
を創成する硬化物の色を選択的に変化させることができ
る。
ームによる照射を行なうことにより、部分的または全体
を創成する硬化物の色を選択的に変化させることができ
る。
【００２５】内部局部に未硬化樹脂を残留させて造形し
た造形物は、後に、光を照射して、未硬化樹脂が硬化収
縮する力を用いて、造形物の形状を変化させる（または
変化しようとする力を得て）ことができる。
た造形物は、後に、光を照射して、未硬化樹脂が硬化収
縮する力を用いて、造形物の形状を変化させる（または
変化しようとする力を得て）ことができる。
【００２６】予め樹脂の中に光発色剤を混入することに
より、顔料、染料、粉末などの混入では得られない硬化
形状を得ることができる。また造形加工中に、造形物を
変色したものとして容易に識別することができる。
より、顔料、染料、粉末などの混入では得られない硬化
形状を得ることができる。また造形加工中に、造形物を
変色したものとして容易に識別することができる。
【００２７】
【実施例】以下図面に基づき実施例について説明する。
【００２８】図１ないし図３は、本発明を具体化した光
硬化樹脂を積層することによって立体造形物を得る立体
造形装置の実施例である。
硬化樹脂を積層することによって立体造形物を得る立体
造形装置の実施例である。
【００２９】１は樹脂容器で、この樹脂容器１内にはシ
リンダ２が設けられていて、シリンダ２は樹脂液中に浸
されている。上記シリンダ２内には、ゴムパッキング１
０を介してピストン９が昇降可能に内蔵され、樹脂容器
１に付設したピストン昇降台７によって昇降操作され
る。このピストン９は、通常シリンダ２内の樹脂液をそ
の下方から押し出しながら下降するようになっている。
リンダ２が設けられていて、シリンダ２は樹脂液中に浸
されている。上記シリンダ２内には、ゴムパッキング１
０を介してピストン９が昇降可能に内蔵され、樹脂容器
１に付設したピストン昇降台７によって昇降操作され
る。このピストン９は、通常シリンダ２内の樹脂液をそ
の下方から押し出しながら下降するようになっている。
【００３０】ピストン９には樹脂固着台４が設置してあ
り、レーザービームの照射によって固着した造形物をこ
の樹脂固着台４に付着させながらピストン９を下降させ
て樹脂液中に沈め、それと同時にピストン９がシリンダ
２内の樹脂を押し出すようになっている。押し出された
樹脂液はシリンダ２の外側の樹脂容器１内に移るため樹
脂液の水位が上昇し、この樹脂液は樹脂汲み上げポンプ
１１によって汲み上げられる。
り、レーザービームの照射によって固着した造形物をこ
の樹脂固着台４に付着させながらピストン９を下降させ
て樹脂液中に沈め、それと同時にピストン９がシリンダ
２内の樹脂を押し出すようになっている。押し出された
樹脂液はシリンダ２の外側の樹脂容器１内に移るため樹
脂液の水位が上昇し、この樹脂液は樹脂汲み上げポンプ
１１によって汲み上げられる。
【００３１】シリンダ２の上端面には平滑板３が設けら
れており、モータ５で駆動される。したがって樹脂汲み
上げポンプ１１により汲み上げられた樹脂をシリンダ２
上に設けた樹脂噴出口８から吐出させて供給し、モータ
５を駆動して平滑板３を操作することにより、平滑板３
はシリンダ２の上端面に沿って移動して一層分の薄い樹
脂膜を形成する。６はシリンダ２の上端面に付設した平
滑板３のガイド、１２は樹脂容器内上部に設けた固形物
混入防止網である。
れており、モータ５で駆動される。したがって樹脂汲み
上げポンプ１１により汲み上げられた樹脂をシリンダ２
上に設けた樹脂噴出口８から吐出させて供給し、モータ
５を駆動して平滑板３を操作することにより、平滑板３
はシリンダ２の上端面に沿って移動して一層分の薄い樹
脂膜を形成する。６はシリンダ２の上端面に付設した平
滑板３のガイド、１２は樹脂容器内上部に設けた固形物
混入防止網である。
【００３２】上記樹脂容器１の上部には、レーザー光等
からなる光ビームを樹脂膜に照射する光源が設置されて
いる（図示せず）。この光源から照射される光ビーム
は、レンズまたはホログラムを用いて照射方向を変化さ
せることにより、立体図形の面に滑らかにフィットする
硬化形状を作って加工することが可能であり、加工精度
を向上させることができる。
からなる光ビームを樹脂膜に照射する光源が設置されて
いる（図示せず）。この光源から照射される光ビーム
は、レンズまたはホログラムを用いて照射方向を変化さ
せることにより、立体図形の面に滑らかにフィットする
硬化形状を作って加工することが可能であり、加工精度
を向上させることができる。
【００３３】光反応性を有する光硬化樹脂は、温度によ
る特性の変化が大きいため、ピストンの圧力等で樹脂容
器から部分的に取り出した樹脂を供給する配管系や樹脂
噴出口８の近辺にヒータ等の温度制御手段を設けておく
ことが望ましい。この温度制御手段で供給する樹脂の温
度を制御すれば、光ビームの照射を行なう液面から順次
恒温に保つことができるので、省エネ効果があり、装置
が簡単となるほか、温度制御が速やか行なえるととも
に、樹脂の長寿命化にもつながる。
る特性の変化が大きいため、ピストンの圧力等で樹脂容
器から部分的に取り出した樹脂を供給する配管系や樹脂
噴出口８の近辺にヒータ等の温度制御手段を設けておく
ことが望ましい。この温度制御手段で供給する樹脂の温
度を制御すれば、光ビームの照射を行なう液面から順次
恒温に保つことができるので、省エネ効果があり、装置
が簡単となるほか、温度制御が速やか行なえるととも
に、樹脂の長寿命化にもつながる。
【００３４】また、樹脂液に波長依存性の発色剤を混入
させておき、多波長の光ビームによる照射を行なえば、
部分的または全体を創成する硬化物の色を選択的に変化
させることができ、非常に便利である。
させておき、多波長の光ビームによる照射を行なえば、
部分的または全体を創成する硬化物の色を選択的に変化
させることができ、非常に便利である。
【００３５】次に、図４ないし図９に基いて形状補正の
方法について説明する。
方法について説明する。
【００３６】例えば、図４のように円筒状の造形を行な
う場合、円筒２１に沿った精度の高い造形を行なうに
は、円筒２１の形状から単位硬化形状の補正量だけずれ
たビーム中心図形２２を予め作成し、この断面にビーム
中心位置を合わせて造形すれば円筒２１の外側へ硬化物
が飛び出さず、精度の高い造形ができる。
う場合、円筒２１に沿った精度の高い造形を行なうに
は、円筒２１の形状から単位硬化形状の補正量だけずれ
たビーム中心図形２２を予め作成し、この断面にビーム
中心位置を合わせて造形すれば円筒２１の外側へ硬化物
が飛び出さず、精度の高い造形ができる。
【００３７】そのためには先ず、硬化物の無い例えば紫
外線硬化型の光硬化樹脂表面にレーザービーム等の光ビ
ームを１走査させるときに生じる１本の硬化物の断面を
単位硬化形状２３と定義する。この単位硬化形状２３の
１例を図５に示す。
外線硬化型の光硬化樹脂表面にレーザービーム等の光ビ
ームを１走査させるときに生じる１本の硬化物の断面を
単位硬化形状２３と定義する。この単位硬化形状２３の
１例を図５に示す。
【００３８】この単位硬化形状２３を使用してコンピュ
ータで入力された原立体図形に補正を施すには、先ず電
子顕微鏡などを用いて単位硬化形状２３を写し取るか、
コンピュータによるシミュレーションにより形状を求め
ておく。この形状を生成するビームの照射位置を中心Ｏ
として平面上に積層する場合の補正量は、単位硬化形状
２３の端面と中心Ｏの距離で求められる。このように求
めた補正量２４は図５のように図示することができる。
この補正量２４はコンピュータに記憶し、参照できるよ
うにしておく。なお単位硬化形状２３は、走査速度、光
ビームの例えばレーザー光強度により変化するので、サ
ンプルをいくつか取り、実際使用する補正量２４として
はこのようにして予め保管したものを使用する。
ータで入力された原立体図形に補正を施すには、先ず電
子顕微鏡などを用いて単位硬化形状２３を写し取るか、
コンピュータによるシミュレーションにより形状を求め
ておく。この形状を生成するビームの照射位置を中心Ｏ
として平面上に積層する場合の補正量は、単位硬化形状
２３の端面と中心Ｏの距離で求められる。このように求
めた補正量２４は図５のように図示することができる。
この補正量２４はコンピュータに記憶し、参照できるよ
うにしておく。なお単位硬化形状２３は、走査速度、光
ビームの例えばレーザー光強度により変化するので、サ
ンプルをいくつか取り、実際使用する補正量２４として
はこのようにして予め保管したものを使用する。
【００３９】次に得ようとする立体形状は多数の面によ
って構成されているので、図６のように単位硬化形状２
３の面を補正量２４だけシフトすれば、コンピュータ上
でビーム中心位置図形を作ることができる。その後ビー
ム中心位置図形の断面を算出し、これに基いて光ビーム
を走査しながら照射することによって、高精度な立体図
形を作り出せる。
って構成されているので、図６のように単位硬化形状２
３の面を補正量２４だけシフトすれば、コンピュータ上
でビーム中心位置図形を作ることができる。その後ビー
ム中心位置図形の断面を算出し、これに基いて光ビーム
を走査しながら照射することによって、高精度な立体図
形を作り出せる。
【００４０】図７は中空部分を備えた立体図形の厚さ部
分を塗りつぶし走査する方法について説明するためのも
のである。
分を塗りつぶし走査する方法について説明するためのも
のである。
【００４１】この場合、先ずコンピュータに入力された
所定の厚さを有する原立体図形３１に対して、厚さ方向
の両側に単位硬化形状２３の補正を施して原立体図形３
１から一定の距離離れた一対の図形３２，３３を作成す
る。次いでこの図形３２，３３に基いて断面を算出し、
上記一対の図形３２，３３の間を、内部に未硬化樹脂が
残らない範囲で輪郭走査より速い走査速度で光ビームに
よって塗りつぶし走査を行なうことにより、より高速に
一定の厚さで加工することが可能となる。なお未硬化樹
脂が残留すると、造形した立体を取り出してから強い光
が当たると硬化が進行し、形状が変化してしまう。反対
に過剰に光エネルギーを与えると加工速度が遅くなり、
実用的でない。したがって、積層間隔中に未硬化樹脂が
残らない範囲で高速に積層を進めるものが最適である。
所定の厚さを有する原立体図形３１に対して、厚さ方向
の両側に単位硬化形状２３の補正を施して原立体図形３
１から一定の距離離れた一対の図形３２，３３を作成す
る。次いでこの図形３２，３３に基いて断面を算出し、
上記一対の図形３２，３３の間を、内部に未硬化樹脂が
残らない範囲で輪郭走査より速い走査速度で光ビームに
よって塗りつぶし走査を行なうことにより、より高速に
一定の厚さで加工することが可能となる。なお未硬化樹
脂が残留すると、造形した立体を取り出してから強い光
が当たると硬化が進行し、形状が変化してしまう。反対
に過剰に光エネルギーを与えると加工速度が遅くなり、
実用的でない。したがって、積層間隔中に未硬化樹脂が
残らない範囲で高速に積層を進めるものが最適である。
【００４２】図８は立体図形に滑らかにフィットする単
位硬化形状を得るための装置について説明するためのも
のである。
位硬化形状を得るための装置について説明するためのも
のである。
【００４３】図８は、レンズ１３を使用した場合を例示
している。これによれば、通常の単位硬化形状２３を光
ビーム２５の光軸に対して所定の角度傾斜させた単位硬
化形状２３’を得ることができる。このようにして、液
面に対して斜めにビームを照射して単位硬化形状を変化
させることにより、立体形状によりフィットした積層が
可能になる。
している。これによれば、通常の単位硬化形状２３を光
ビーム２５の光軸に対して所定の角度傾斜させた単位硬
化形状２３’を得ることができる。このようにして、液
面に対して斜めにビームを照射して単位硬化形状を変化
させることにより、立体形状によりフィットした積層が
可能になる。
【００４４】図９はこの発明の立体造形方法の加工工程
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【００４５】〔実施例〕予め樹脂（トリメチロールプロ
パントリアクリレート、１、６−ヘキサンジオールジア
クリレート｛１対１の混合液を主とする｝）中に可視光
開始剤（ＢＴＴＢ／ケトクマリン｛４対１の混合｝）を
少量、ＵＶ開始薬光（２−ヒドロキシ−２−メチル−１
−フェニルプロパン−１−オン）を少量、光発色剤
（４、４’、４”−トリスジメチルアミノイトリフェニ
ルメタン）を少量混入し、アルゴンレーザの波長５１
４．５ｎｍおよびヘリウム−カドニュムレーザの波長３
２５ｎｍの２波長を用いて、選択的に照射することで、
２色の立体形状を造形する。
パントリアクリレート、１、６−ヘキサンジオールジア
クリレート｛１対１の混合液を主とする｝）中に可視光
開始剤（ＢＴＴＢ／ケトクマリン｛４対１の混合｝）を
少量、ＵＶ開始薬光（２−ヒドロキシ−２−メチル−１
−フェニルプロパン−１−オン）を少量、光発色剤
（４、４’、４”−トリスジメチルアミノイトリフェニ
ルメタン）を少量混入し、アルゴンレーザの波長５１
４．５ｎｍおよびヘリウム−カドニュムレーザの波長３
２５ｎｍの２波長を用いて、選択的に照射することで、
２色の立体形状を造形する。
【００４６】図１０は、未硬化樹脂を故意に残留させて
造形した造形物である。後に、これらをランプ等で照射
し、ａは、線などを束ねる材料へ用いる。ｂは、コネク
ター等に用いる。ｃは、積算露光計に用いた例である。
造形した造形物である。後に、これらをランプ等で照射
し、ａは、線などを束ねる材料へ用いる。ｂは、コネク
ター等に用いる。ｃは、積算露光計に用いた例である。
【００４７】予め樹脂（トリメチロールプロパントリア
クリレート、１、６−ヘキサンジオールジアクリレート
｛１対１の混合液を主とする｝）中に光発色剤（４、
４’、４”−トリスジメチルアミノイトリフェニルメタ
ン）を少量混入し、造形を行なうことにより、樹脂の硬
化反応を抑制し、高精度な加工を可能にし、さらに造形
途中の形状を容易に変色した色で確認することができ
る。
クリレート、１、６−ヘキサンジオールジアクリレート
｛１対１の混合液を主とする｝）中に光発色剤（４、
４’、４”−トリスジメチルアミノイトリフェニルメタ
ン）を少量混入し、造形を行なうことにより、樹脂の硬
化反応を抑制し、高精度な加工を可能にし、さらに造形
途中の形状を容易に変色した色で確認することができ
る。
【００４８】
【発明の効果】この発明の立体造形方法およびそのため
の装置は以上のように構成したので、完全な３次元の形
状補正を実施することができ、精密な加工が可能となっ
た。
の装置は以上のように構成したので、完全な３次元の形
状補正を実施することができ、精密な加工が可能となっ
た。
【００４９】コンピュータに入力された原立体図形に単
位硬化形状の補正を施してから断面を算出し、造形を行
なうので、サポートの必要箇所を自動診断することによ
り、サポートの不足による加工の失敗がない。
位硬化形状の補正を施してから断面を算出し、造形を行
なうので、サポートの必要箇所を自動診断することによ
り、サポートの不足による加工の失敗がない。
【００５０】また光ビームによる塗りつぶし走査を実施
する箇所は、内部に未硬化樹脂が残らない範囲で輪郭走
査より速い走査速度で照射加工することにより、後硬化
の進行による立体の歪みがない。
する箇所は、内部に未硬化樹脂が残らない範囲で輪郭走
査より速い走査速度で照射加工することにより、後硬化
の進行による立体の歪みがない。
【００５１】サーフェスデータやソリッドデータをもと
に精密な厚さを制御した造形が可能になる。
に精密な厚さを制御した造形が可能になる。
【００５２】走査速度を変化させることで光ビームによ
る単位硬化形状の大きさを変化させ、レーザー出力の連
続制御を必要としないため、装置を簡単に実現できる。
る単位硬化形状の大きさを変化させ、レーザー出力の連
続制御を必要としないため、装置を簡単に実現できる。
【００５３】積層間隔を部分的に変化させることにより
加工精度を制御することができる。
加工精度を制御することができる。
【００５４】レンズまたはホログラムを用いて光ビーム
の照射方向を変化させることにより、立体図形の面に滑
らかにフィットする硬化形状を作って加工することで加
工精度を向上させることができる。
の照射方向を変化させることにより、立体図形の面に滑
らかにフィットする硬化形状を作って加工することで加
工精度を向上させることができる。
【００５５】シリンダを樹脂液層の中に配置して樹脂液
をピストンで下降させ、樹脂液が溢流しないようにする
ことにより、造形物が揺らぐのを防止し、加工精度をよ
くすることができる。
をピストンで下降させ、樹脂液が溢流しないようにする
ことにより、造形物が揺らぐのを防止し、加工精度をよ
くすることができる。
【００５６】ピストンによって排出される樹脂を樹脂容
器中に設けたシリンダ外の樹脂容器上部に移動させ、こ
れを樹脂固着台上に吐出させて積層加工することによ
り、補助タンクを必要とせず、加工装置を小型にでき
る。
器中に設けたシリンダ外の樹脂容器上部に移動させ、こ
れを樹脂固着台上に吐出させて積層加工することによ
り、補助タンクを必要とせず、加工装置を小型にでき
る。
【００５７】光反応性を有する光硬化樹脂は、温度によ
る特性の変化が大きいが、ピストンの圧力等で樹脂容器
から部分的に取り出した樹脂を供給する場合に、供給す
る樹脂の温度を制御すれば光ビームの照射を行なう液面
から順次恒温に保つことができるので、省エネ効果があ
り、装置が簡単となるほか、温度制御が速やか行なえる
とともに、樹脂の長寿命化にもつながる。
る特性の変化が大きいが、ピストンの圧力等で樹脂容器
から部分的に取り出した樹脂を供給する場合に、供給す
る樹脂の温度を制御すれば光ビームの照射を行なう液面
から順次恒温に保つことができるので、省エネ効果があ
り、装置が簡単となるほか、温度制御が速やか行なえる
とともに、樹脂の長寿命化にもつながる。
【００５８】波長依存性の発色剤を用いて多波長の光ビ
ームによる照射を行なうことにより、部分的または全体
を創成する硬化物の色を選択的に変化させることができ
る。
ームによる照射を行なうことにより、部分的または全体
を創成する硬化物の色を選択的に変化させることができ
る。
【図１】この発明の立体造形装置の一実施例を示す正面
図である。
図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】円筒状の造形を行なう場合の光ビームの走査を
示す概略図である。
示す概略図である。
【図５】単位硬化形状と補正量を示す概略図である。
【図６】直方体形状の造形を行なう場合のビーム中心位
置図形を示す斜視図である。
置図形を示す斜視図である。
【図７】中空部分を備えた立体図形の厚さ部分を塗りつ
ぶし走査する方法について説明する概略図である。
ぶし走査する方法について説明する概略図である。
【図８】立体図形に滑らかにフィットする単位硬化形状
を得るための装置を示す要部断面図である。
を得るための装置を示す要部断面図である。
【図９】この発明の立体造形方法の加工工程を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図１０】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ未硬化樹
脂を故意に残留させて造形した造形物を示す概略図であ
る。
脂を故意に残留させて造形した造形物を示す概略図であ
る。
１ 樹脂容器 ２ シリンダ ３ 平滑板 ４ 樹脂固着台 ５ モータ ６ ガイド ７ ピストン昇降台 ８ 樹脂噴出口 ９ ピストン １０ ゴムパッキング １１ 樹脂汲み上げポンプ １２ 固形物混入防止網 １３ レンズ ２１ 円筒 ２２ ビーム中心図形 ２３，２３’ 単位硬化形状 ２４ 補正量 ２５ 光ビーム ３１ 原立体図形 ３２，３３ 図形
Claims (16)
- 【請求項１】 樹脂の収縮による形状変形を補正するた
めに、原立体図形の頂点（または制御点）座標を移動し
（または新たに追加し）、得られた立体図形から断面を
算出し、造形することを特徴とする立体造形方法。 - 【請求項２】 樹脂の硬化広がりによる形状変形を補正
するために、原立体図形の頂点（または制御点）座標を
移動し（または新たに追加し）、得られた立体図形から
断面を算出し、造形することを特徴とする立体造形方
法。 - 【請求項３】 所定の厚さを有する原立体図形に対し
て、樹脂の収縮による形状変形を補正するために、原立
体図形の頂点（または制御点）座標を移動し（または新
たに追加し）、得られた立体図形から断面を算出し、内
部を未硬化樹脂が残らない範囲で輪郭走査より速い速度
で走査することにより、均一な厚さで加工することを特
徴とする立体造形方法。 - 【請求項４】 所定の厚さを有する原立体図形に対し
て、樹脂の硬化広がりによる形状変形を補正するため
に、原立体図形の頂点（または制御点）座標を移動し
（または新たに追加し）、得られた立体図形から断面を
算出し、内部を未硬化樹脂が残らない範囲で輪郭走査よ
り速い速度で走査することにより、均一な厚さで加工す
ることを特徴とする立体造形方法。 - 【請求項５】 走査速度を変えることで単位硬化形状の
大きさを変化させ、加工精度の向上または加工時間の短
縮をすることを特徴とする立体造形方法。 - 【請求項６】 照射方向を変えることで単位硬化形状の
大きさを変化させ、加工精度の向上または加工時間の短
縮をすることを特徴とする立体造形方法。 - 【請求項７】 積層間隔を部分的に変化させることによ
り、加工精度を遅くすることなく精度の高い造形を可能
にすることを特徴とする立体造形方法。 - 【請求項８】 立体図形に滑らかにフィットする硬化形
状を、レンズまたはホログラムから構成される小型の光
制御装置を用いて光の照射方向（または光分布）を能動
的に変化させ、加工することを特徴とする立体造形方
法。 - 【請求項９】 樹脂容器中にピストンを内蔵したシリン
ダを設け、ピストンに樹脂固着台を取り付けてシリンダ
内に昇降自在に保持するとともに、ピストンの降下によ
って樹脂液をシリンダ外の樹脂容器中に排出して樹脂固
着台上に逆流しないようにしたことを特徴とする立体造
形装置。 - 【請求項１０】 樹脂容器中にピストンを内蔵したシリ
ンダを設け、ピストンに樹脂固着台を取り付けてシリン
ダ内に昇降自在に保持するとともに、ピストンの降下に
よって樹脂液をシリンダ外の樹脂容器中に排出して樹脂
固着台上に逆流しないようにし、また樹脂容器中の光硬
化樹脂液を樹脂固着台上に設けた樹脂噴出口から吐出さ
せた上、樹脂固着台の光硬化樹脂液を平滑板でならして
一層分の樹脂膜を形成し、樹脂膜に光源からの光ビーム
を照射して一層分の造形物を得、これを繰り返して造形
物を積層しながら造形するようにしたことを特徴とする
立体造形装置。 - 【請求項１１】 波長依存性の発色剤を用いて多波長の
光ビームによる照射を行なうことにより、部分的または
全体を創成する硬化物の色を選択的に変化させることを
特徴とする立体造形装置。 - 【請求項１２】 請求項１から１１までの立体造形方法
および立体造形装置において、造形物の中に未硬化の樹
脂を部分的に残留させ、後に光を照射することにより造
形物を変形させて、所定の形状または形状を変化させよ
うとする力を得ることを特徴とする造形物。 - 【請求項１３】 請求項１から１１までの立体造形方法
および立体造形装置において、造形物の中に未硬化の樹
脂を部分的に残留させ、後に光を照射することにより造
形物を変形させて、所定の形状または形状を変化させよ
うとする力を得ることを特徴とする立体造形方法。 - 【請求項１４】 請求項１から１１までの立体造形方法
および立体造形装置において、造形物の中に未硬化の樹
脂を部分的に残留させ、後に光を照射することにより造
形物を変形させて、所定の形状または形状を変化させよ
うとする力を得ることを特徴とする立体造形装置。 - 【請求項１５】 予め光発色剤を樹脂に混合させること
により、樹脂の硬化反応を抑制し、加工精度を向上させ
ることを特徴とする立体造形方法。 - 【請求項１６】 予め光発色剤を樹脂に混合させること
により、余分に吸収される光エネルギーの補正を行なう
ことを特徴とする立体造形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06942193A JP3721477B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 光造形法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06942193A JP3721477B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 光造形法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001168063A Division JP4072568B2 (ja) | 2001-06-04 | 2001-06-04 | 最適な照射、積層条件による高精度光造形法 |
| JP2001168062A Division JP2002036375A (ja) | 2001-06-04 | 2001-06-04 | 発色剤の混入によるカラー光造形法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06254973A true JPH06254973A (ja) | 1994-09-13 |
| JP3721477B2 JP3721477B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=13402139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06942193A Expired - Lifetime JP3721477B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 光造形法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3721477B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018103472A (ja) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | シーメット株式会社 | 光学的立体造形方法 |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP06942193A patent/JP3721477B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018103472A (ja) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | シーメット株式会社 | 光学的立体造形方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3721477B2 (ja) | 2005-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0355944A2 (en) | Methods for curing partially polymerized parts | |
| KR20010051780A (ko) | 광경화성 수지 3차원 조형물의 적층 조형 장치 및 그 적층조형 방법 | |
| JPH0278531A (ja) | 三次元モデル自動形成システムと方法 | |
| EP3181357B1 (en) | Additive manufacturing method using dynamic light projection for flexographic print masters | |
| Gibson et al. | Vat photopolymerization | |
| CN101301792B (zh) | 一种基于液晶空间光调制器的光固化快速成型方法及装置 | |
| JP3712202B2 (ja) | 光固化着色造形方法及び装置 | |
| US10118338B2 (en) | Additive manufacturing with integrated microliter resin delivery | |
| CN119141863B (zh) | 一种快速体成型光固化dlp 3d打印系统及方法 | |
| JPH06254973A (ja) | 立体造形方法、立体造形装置および造形物 | |
| JP2617532B2 (ja) | 三次元形状の形成方法および装置 | |
| JPH10249943A (ja) | 光造形装置 | |
| JP4072568B2 (ja) | 最適な照射、積層条件による高精度光造形法 | |
| JPS61217219A (ja) | 立体形状形成装置 | |
| JP2002036375A (ja) | 発色剤の混入によるカラー光造形法 | |
| RU2269416C2 (ru) | Способ изготовления изделий с помощью лазерной стереолитографии и устройство для его осуществления | |
| Herder et al. | Direct 3D printing of optical elements with xolography | |
| JPH08238678A (ja) | 光造形装置 | |
| JP3444740B2 (ja) | 三次元物体を製造する装置および方法 | |
| JP3127230B2 (ja) | 貴金属製品の鋳造方法 | |
| JPH03281329A (ja) | 光学的立体造形方法 | |
| JPH0514839Y2 (ja) | ||
| JP3117452B2 (ja) | 立体造形後硬化方法および装置 | |
| Corbel et al. | Computer-aided manufacture of three-dimensional objects by laser space-resolved photopolymerization | |
| Lü et al. | Fundamentals of laser-lithography processes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050630 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050831 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080922 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110922 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110922 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120922 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120922 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130922 Year of fee payment: 8 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |