JPH09201878A - 光造形物とその作製方法 - Google Patents
光造形物とその作製方法Info
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- JPH09201878A JPH09201878A JP8013630A JP1363096A JPH09201878A JP H09201878 A JPH09201878 A JP H09201878A JP 8013630 A JP8013630 A JP 8013630A JP 1363096 A JP1363096 A JP 1363096A JP H09201878 A JPH09201878 A JP H09201878A
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- JP
- Japan
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- stereolithography
- curing
- photocurable resin
- reinforcing component
- cured product
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】光造形技術で、射出成形に用いて成形品を高精
度で得られ、かつ破損を防止できる高強度の型を光造形
する方法を提供する。 【解決手段】強度の弱い部分の型の構造を造形型と金属
補強板１４の複合構造とし、その境界面を密着する。
度で得られ、かつ破損を防止できる高強度の型を光造形
する方法を提供する。 【解決手段】強度の弱い部分の型の構造を造形型と金属
補強板１４の複合構造とし、その境界面を密着する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光硬化樹脂を紫外
線レーザで硬化させ立体物を作成する光造形技術に関
し、特に射出成形に用いても成形品が高精度で得られる
高強度の型を作製できる光造形方法に関する。
線レーザで硬化させ立体物を作成する光造形技術に関
し、特に射出成形に用いても成形品が高精度で得られる
高強度の型を作製できる光造形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光造形装置、光造形方法は、特開昭５６
−１４４４７８号公報、特開昭６３−１４１７２４号公
報、特開平２−２２０３５号公報、特開平２−１７８０
２２号公報等に記載されているように、三次元ＣＡＤの
データから等高線データを作成し、そのデータに基づい
て容器内に光硬化樹脂あるいは硬化させて一層ずつ積み
重ねて所望の立体形状を作成するものである。複雑な構
造物を短時間で作成することのできる技術である。
−１４４４７８号公報、特開昭６３−１４１７２４号公
報、特開平２−２２０３５号公報、特開平２−１７８０
２２号公報等に記載されているように、三次元ＣＡＤの
データから等高線データを作成し、そのデータに基づい
て容器内に光硬化樹脂あるいは硬化させて一層ずつ積み
重ねて所望の立体形状を作成するものである。複雑な構
造物を短時間で作成することのできる技術である。
【０００３】光造形で使用できる材料が光硬化樹脂に限
定されているため、造形物の強度、耐熱性に問題があっ
たが、材料の改善によりこの光造形技術で作成した造形
物を、射出成形用の型として利用する光造形直接型の技
術が日刊工業新聞平成６年６月９日号に記載されてい
る。
定されているため、造形物の強度、耐熱性に問題があっ
たが、材料の改善によりこの光造形技術で作成した造形
物を、射出成形用の型として利用する光造形直接型の技
術が日刊工業新聞平成６年６月９日号に記載されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、材料特性が向
上したといえども所詮は光造形直接型は樹脂製であり、
従来の金型材料として用いられている金属の炭素鋼、ス
テンレス鋼やアルミニウム等と比較すると、射出成形等
に使用するには強度不足であり、造形型に薄い突起部が
あると、成形時に変形が発生したり、破損する等の問題
があった。その現象を図を用いて説明する。
上したといえども所詮は光造形直接型は樹脂製であり、
従来の金型材料として用いられている金属の炭素鋼、ス
テンレス鋼やアルミニウム等と比較すると、射出成形等
に使用するには強度不足であり、造形型に薄い突起部が
あると、成形時に変形が発生したり、破損する等の問題
があった。その現象を図を用いて説明する。
【０００５】光造形で作製した光造形直接型の模式図を
図６（ａ）に示す。２１、２２は光造形で作成した造形
型で、造形型２１に突起部２１ａが存在している。２３
は造形型２１、２２囲まれた空間で成形される樹脂が充
填されるキャビティ、２４は充填された成形樹脂であ
る。
図６（ａ）に示す。２１、２２は光造形で作成した造形
型で、造形型２１に突起部２１ａが存在している。２３
は造形型２１、２２囲まれた空間で成形される樹脂が充
填されるキャビティ、２４は充填された成形樹脂であ
る。
【０００６】この場合、射出成形機（図示せず）よりス
プル、ランナ、ゲート（いずれも図示せず）等を介し
て、溶融状態の成形樹脂２４がキャビティ２３内に充填
されると、造形型２１の突起部２１ａの部分が厚さが小
さくて強度が低いため、図６（ｂ）に示すような樹脂の
充填時の射出圧力により、突起部２１ａが変形して成形
品の形状がくずれて寸法精度が悪くなる。また、冷却工
程中の成形樹脂２４の収縮により、成形樹脂２４が突起
部２１ａに喰い付いて、突起部２１ａを破損させること
がある。
プル、ランナ、ゲート（いずれも図示せず）等を介し
て、溶融状態の成形樹脂２４がキャビティ２３内に充填
されると、造形型２１の突起部２１ａの部分が厚さが小
さくて強度が低いため、図６（ｂ）に示すような樹脂の
充填時の射出圧力により、突起部２１ａが変形して成形
品の形状がくずれて寸法精度が悪くなる。また、冷却工
程中の成形樹脂２４の収縮により、成形樹脂２４が突起
部２１ａに喰い付いて、突起部２１ａを破損させること
がある。
【０００７】本発明の目的は、成形品が高精度で得られ
ることのできる高強度の造形型およびそのための造形方
法を提供することにある。
ることのできる高強度の造形型およびそのための造形方
法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、成形型を強
度不足を補うための強度の高い金属の補強部品と光硬化
樹脂の硬化物の複合構造の造形型とし、前記造形型部分
が完全に硬化する前に、硬化物部分と前記補強部品とを
嵌合させ、それらの境界面を密着させることにより達成
される。
度不足を補うための強度の高い金属の補強部品と光硬化
樹脂の硬化物の複合構造の造形型とし、前記造形型部分
が完全に硬化する前に、硬化物部分と前記補強部品とを
嵌合させ、それらの境界面を密着させることにより達成
される。
【０００９】金属補強部品と光硬化樹脂の硬化物の複合
構造の造形型とすることは、硬化物だけの造形型では強
度の低い部分の強度を補強板により強度を高くできるた
め、射出圧力による変形は小さくなり成形品の寸法精度
が向上するとともに、成形樹脂の収縮による喰い付きに
対する強度を確保することができ破損を防止することが
できる。
構造の造形型とすることは、硬化物だけの造形型では強
度の低い部分の強度を補強板により強度を高くできるた
め、射出圧力による変形は小さくなり成形品の寸法精度
が向上するとともに、成形樹脂の収縮による喰い付きに
対する強度を確保することができ破損を防止することが
できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の造形方法および造
形物の一実施例を図により説明する。
形物の一実施例を図により説明する。
【００１１】図１は本発明により作製した光造形型の構
造の一部分の一例を示した断面図である。１１、１２は
光造形で作製した造形型である。造形型１１には突起部
１１ａが存在している。１４は金属補強部品で、前記造
形型１１の突起部１１ａの内部に設けてある。
造の一部分の一例を示した断面図である。１１、１２は
光造形で作製した造形型である。造形型１１には突起部
１１ａが存在している。１４は金属補強部品で、前記造
形型１１の突起部１１ａの内部に設けてある。
【００１２】この図１に示す構造の光造形型を作製する
方法の一実施例を図２ないし図５に示す。図２で、１は
光造形装置、２は光硬化樹脂、３は光硬化樹脂１の入っ
た容器、４は容器２内を上下に動作することができるエ
レベータ装置、５はレーザ光源、６は容器２内の光硬化
樹脂２の上面（液面）２ａを動作するスキジ、７はエレ
ベータ装置４、レーザ光源５およびスキジ６の動作を制
御する制御装置である。
方法の一実施例を図２ないし図５に示す。図２で、１は
光造形装置、２は光硬化樹脂、３は光硬化樹脂１の入っ
た容器、４は容器２内を上下に動作することができるエ
レベータ装置、５はレーザ光源、６は容器２内の光硬化
樹脂２の上面（液面）２ａを動作するスキジ、７はエレ
ベータ装置４、レーザ光源５およびスキジ６の動作を制
御する制御装置である。
【００１３】図２のように構成された光造形装置１での
造形物作製方法の動作の一例は次のようになる。まず三
次元ＣＡＤデータから作成した等高線データにより、各
積層面でのレーザ光５ａの照射位置制御データおよびエ
レベータ装置４の動作制御データが制御装置６に入力さ
れる。
造形物作製方法の動作の一例は次のようになる。まず三
次元ＣＡＤデータから作成した等高線データにより、各
積層面でのレーザ光５ａの照射位置制御データおよびエ
レベータ装置４の動作制御データが制御装置６に入力さ
れる。
【００１４】そして光硬化樹脂２の液面２ａより一層の
厚さ分だけ制御装置７によりエレベータ装置４を下げ
る。そして制御装置７により光硬化樹脂２を硬化すべき
位置にレーザ光５ａを照射し、一層分の紫外線硬化樹脂
層をエレベータ装置４のベース上底面４ａに密着させ
る。
厚さ分だけ制御装置７によりエレベータ装置４を下げ
る。そして制御装置７により光硬化樹脂２を硬化すべき
位置にレーザ光５ａを照射し、一層分の紫外線硬化樹脂
層をエレベータ装置４のベース上底面４ａに密着させ
る。
【００１５】１層目が硬化したらエレベータ装置４をさ
らに一層の厚さ分下げて、１層目の上に未硬化樹脂を満
遍なくコートする。さらにスキジ６を動作させて、液面
２ａを安定化する。
らに一層の厚さ分下げて、１層目の上に未硬化樹脂を満
遍なくコートする。さらにスキジ６を動作させて、液面
２ａを安定化する。
【００１６】そして２層目を同様に硬化させ、１層目の
上に密着させる。これを繰り返し行って、光硬化樹脂の
造形物１１を作製する。
上に密着させる。これを繰り返し行って、光硬化樹脂の
造形物１１を作製する。
【００１７】作製した硬化物１１には突起部１１ａがあ
り、その直近に空間１１ｂを設けて造形を行う。この空
間１１ｂの形状は予め三次元ＣＡＤデータで入力したも
のである。また、空間１１ｂは突起部１１ａのように厚
さが薄くて強度が小さい部分の直近に設ける。
り、その直近に空間１１ｂを設けて造形を行う。この空
間１１ｂの形状は予め三次元ＣＡＤデータで入力したも
のである。また、空間１１ｂは突起部１１ａのように厚
さが薄くて強度が小さい部分の直近に設ける。
【００１８】作製した造形物の形状は図３に示すように
なる。この状態では、造形物１１は半硬化状態であり、
完全には硬化していない。
なる。この状態では、造形物１１は半硬化状態であり、
完全には硬化していない。
【００１９】この状態で図４（ａ）に示すように、造形
物１１の空間１１ｂに補強部品１４を挿入する。その
後、図４（ｂ）に示すように紫外線ランプ１５により造
形物１１に紫外線１６を照射する。この時、造形物１１
の空間１１ｂの表面の未硬化樹脂が挿入した補強部品の
表面に密着して硬化される。従って、造形物１１と補強
部品１４が密着するため、容易にははずれない。
物１１の空間１１ｂに補強部品１４を挿入する。その
後、図４（ｂ）に示すように紫外線ランプ１５により造
形物１１に紫外線１６を照射する。この時、造形物１１
の空間１１ｂの表面の未硬化樹脂が挿入した補強部品の
表面に密着して硬化される。従って、造形物１１と補強
部品１４が密着するため、容易にははずれない。
【００２０】以上により、図１に示すように強度の小さ
い突起部１１ａの直近に補強部品１４を挿入して強度が
向上した造形型１１を作製することができた。
い突起部１１ａの直近に補強部品１４を挿入して強度が
向上した造形型１１を作製することができた。
【００２１】この造形型１１を用いた成形型の一実施例
を図５に示す。成形型３１は固定型３２と可動型３３で
構成されており、各々に上記の方法で作製した補強部品
を挿入して強度を高めた造形型１１Ａ、１１Ｂが組み込
まれている。ここでは、型の概略構造を示しており、造
形型１１Ａ、１１Ｂ内に挿入された補強部品の図示は省
略する。造形型１１Ａ、１１Ｂに挟まれた空間３３が成
形樹脂が充填されるキャビティである。
を図５に示す。成形型３１は固定型３２と可動型３３で
構成されており、各々に上記の方法で作製した補強部品
を挿入して強度を高めた造形型１１Ａ、１１Ｂが組み込
まれている。ここでは、型の概略構造を示しており、造
形型１１Ａ、１１Ｂ内に挿入された補強部品の図示は省
略する。造形型１１Ａ、１１Ｂに挟まれた空間３３が成
形樹脂が充填されるキャビティである。
【００２２】図示しない成形機から射出された樹脂がキ
ャビティ３３内に充填される。この時、造形型１１Ａ、
１１Ｂは補強部品で強度を高くしてあるため、射出圧力
での変形は小さく、破損しない。その後、キャビティ３
３内の樹脂が冷却されて樹脂の体積収縮が生じるが、射
出の時と同様に造形型１１Ａ、１１Ｂは補強部品で強度
を高くしてあるため、樹脂の収縮力での変形は小さく、
破損しない。
ャビティ３３内に充填される。この時、造形型１１Ａ、
１１Ｂは補強部品で強度を高くしてあるため、射出圧力
での変形は小さく、破損しない。その後、キャビティ３
３内の樹脂が冷却されて樹脂の体積収縮が生じるが、射
出の時と同様に造形型１１Ａ、１１Ｂは補強部品で強度
を高くしてあるため、樹脂の収縮力での変形は小さく、
破損しない。
【００２３】以上のように、補強部品を挿入した造形型
を用いることにより、造形型の変形が小さくなり寸法精
度の向上した成形を得ることができた。また、型の破損
が生じることなく、この造形型を長期間使用することが
できた。
を用いることにより、造形型の変形が小さくなり寸法精
度の向上した成形を得ることができた。また、型の破損
が生じることなく、この造形型を長期間使用することが
できた。
【００２４】本実施例では、強度小さい部分として突起
部を示したが、突起部でなくても形状を問わず強度が小
さい部分であれば、その直近に補強部品を挿入挿入して
強度を高めることにより同様の効果が得られる。
部を示したが、突起部でなくても形状を問わず強度が小
さい部分であれば、その直近に補強部品を挿入挿入して
強度を高めることにより同様の効果が得られる。
【００２５】なお、補強部品１４の材質として、炭素
鋼、ステンレス鋼等の鉄材料やアルミニウム等の非鉄金
属材料を用いることができる。またセラミック等の非金
属であっても強度の大きい材質であってもよい。
鋼、ステンレス鋼等の鉄材料やアルミニウム等の非鉄金
属材料を用いることができる。またセラミック等の非金
属であっても強度の大きい材質であってもよい。
【００２６】また、光硬化樹脂２としてはウレタンアク
リレート系、エポキシアクリレート系の樹脂等や、それ
らに充填剤を添加したものを用いることができる。
リレート系、エポキシアクリレート系の樹脂等や、それ
らに充填剤を添加したものを用いることができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、金属補強板と造形型の
複合構造にすることにより型の変形を小さくし、成形樹
脂の収縮による喰い付きに対する強度を大きくし型の破
損を防止することができたので、高精度の成形品を数多
く得ることができた。
複合構造にすることにより型の変形を小さくし、成形樹
脂の収縮による喰い付きに対する強度を大きくし型の破
損を防止することができたので、高精度の成形品を数多
く得ることができた。
【図１】本発明の光造形型構造の一実施例の断面図。
【図２】本発明の光造形型を作製する光造形装置の一実
施例を示す断面図。
施例を示す断面図。
【図３】本発明の光造形型構造の造形部分の一実施例を
示す断面図。
示す断面図。
【図４】本発明の光造形型を作製する方法の一実施例の
断面図。
断面図。
【図５】本発明の光造形型を用いた成形型の一実施例の
断面図。
断面図。
【図６】従来の光造形型の型構造の一実施例とそれを用
いたときの成形時の状態を示す断面図。
いたときの成形時の状態を示す断面図。
１…光造形装置、 ２…光硬化樹脂、 ３…容器、 ４…エレベータ装置、 ５…レーザ光源、 ６…スキジ、 ７…制御装置、 １１…光硬化樹脂硬化物、 １４…金属補強板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｋ 105:24 (72)発明者 小澤 雅彦 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マルチメディアシステム開 発本部内 (72)発明者 遠藤 敏朗 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マルチメディアシステム開 発本部内 (72)発明者 村中 昌幸 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株 式会社日立製作所内
Claims (4)
- 【請求項１】光硬化樹脂を紫外線レーザで硬化させて積
層することにより立体物を作製する光造形において、前
記光硬化樹脂を硬化して作製する硬化物に、補強部品を
挿入する部分を設けて造形し、前記硬化物を完全に硬化
させる前に前記硬化物に補強部品を挿入し、その後に前
記硬化物を前記補強部品と密着させて硬化させて、造形
物を作製することを特徴とする光造形物の作製方法。 - 【請求項２】光硬化樹脂を紫外線レーザで硬化させて積
層することにより作製する光造形物において、前記光硬
化樹脂を硬化した硬化物に、補強部品を密着挿入して作
製したことを特徴とする光造形物。 - 【請求項３】請求項２の光造形物において、前記硬化物
が完全に硬化する前に、前記硬化物に前記補強部品を挿
入し、その後に前記硬化物を前記補強部品と密着させて
硬化させて作製したことを特徴とする光造形物。 - 【請求項４】光硬化樹脂を紫外線レーザで硬化させて積
層することにより作製する光造形物において、前記光硬
化樹脂を硬化した硬化物に、補強部品を密着挿入して作
製した光造形物を成形品を賦形するキャビティ面に用い
たことを特徴とする成形型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8013630A JPH09201878A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 光造形物とその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8013630A JPH09201878A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 光造形物とその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09201878A true JPH09201878A (ja) | 1997-08-05 |
Family
ID=11838565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8013630A Pending JPH09201878A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 光造形物とその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09201878A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017154486A (ja) * | 2016-02-29 | 2017-09-07 | 株式会社ミマキエンジニアリング | 三次元造形物製造方法、三次元造形物および造形装置 |
| WO2017150196A1 (ja) * | 2016-02-29 | 2017-09-08 | 株式会社ミマキエンジニアリング | 三次元造形物製造方法、三次元造形物および造形装置 |
| CN113334759A (zh) * | 2021-06-03 | 2021-09-03 | 中国空间技术研究院 | 纤维增强桁架结构和金属连接件的一体化增材制造方法 |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP8013630A patent/JPH09201878A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017154486A (ja) * | 2016-02-29 | 2017-09-07 | 株式会社ミマキエンジニアリング | 三次元造形物製造方法、三次元造形物および造形装置 |
| WO2017150196A1 (ja) * | 2016-02-29 | 2017-09-08 | 株式会社ミマキエンジニアリング | 三次元造形物製造方法、三次元造形物および造形装置 |
| US11718016B2 (en) | 2016-02-29 | 2023-08-08 | Mimaki Engineering Co., Ltd. | Three-dimensional object manufacturing method, three-dimensional object, and shaping device |
| CN113334759A (zh) * | 2021-06-03 | 2021-09-03 | 中国空间技术研究院 | 纤维增强桁架结构和金属连接件的一体化增材制造方法 |
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