(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−予め定義された放射線（４ａ）への暴露により凝固させるのに適した、液体又はペースト状態の流体物質（３）を収容する容器（２）；
−前記流体物質（３）を凝固して凝固層（６）を得るために、予め定義された厚さを有し前記容器（２）の底部（２ａ）に隣接して配置した前記流体物質（３）の層を選択的に照射するのに適した、前記予め定義された放射線（４ａ）を放出するための手段（４）；
−前記凝固層（６）を支持するのに適したモデリングプレート（５）；
−前記底部（２ａ）に垂直であるモデリング方向（Ｘ）に少なくとも従って、前記モデリングプレート（５）を前記底部（２ａ）に対して移動させるのに適したアクチュエータ手段（７）；
−前記流体物質（３）と接触して配置した水平化手段（８）；
を備える型のステレオリソグラフィ機械（１）により、前記凝固層（６）の複数層でなる３次元物体（１１）を複数層で作製するための方法が、以下の動作：
−モデリングプレート（５）及び／又は形成された３次元物体（１１）は、モデリングプレート５が得られる凝固層の厚さと等しい、底部２ａからの距離で配置されるまで流体物質３に浸漬されること；
−前記流体物質（３）の前記層を前記凝固層（６）を得るように選択的に照射すること；
−前記凝固層（６）を前記流体物質（３）から出現させるように前記凝固層（６）を前記底部（２ａ）から離すこと；
−前記凝固層（６）を持ち上げることによって生じた凹部（３ａ）を充填するように前記流体物質（３）を前記容器（２）に再分散することであって、前記再分散工程が、前記流体物質（３）のレベルが前記凹部（３ａ）のレベルよりも高い前記容器（２）の第１の領域から前記凹部（３ａ）の方に前記水平化手段（８）を移動することにより行われる、２つの連続する層が凝固する間隔の間に前記流体物質（３）を再分散すること；
−前記移動が、前記水平化手段（８）が前記モデリングプレート（５）及び／又は形成された３次元物体（１１）と前記容器（２）との間を通過するように実施されること；
を含む操作から成っていることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記水平化手段（８）が、長手方向に従って主に展開するパドル（９）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記移動が、前記長手方向に垂直な移動方向（Ｙ）に前記パドル（９）を変位させることにより実施されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
２つの連続する層が凝固する間隔の間に行われる前記流体物質（３）の各再分散工程の間、前記移動は、前記水平化手段（８）が前記モデリングプレート（５）の１つの側から他方の側へ通過するように単一の移動方向（Ｙ）で行われることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記各再分散動作の間の前記水平化手段（８）の前記移動が、前回の再分散動作に対して反対方向に行われることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記パドル（９）を前記流体物質（３）に浸漬する工程と、前記パドルを流動性の物質から取り出す工程とを含み、それら両方の工程では、前記パドル（９）を前記底部（２Ａ）に対して垂直に移動させることを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
【請求項７】
前記水平化手段（８）が前記容器（２）の中に配置されることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオリソグラフィ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のように、ステレオリソグラフィ技術を使用して、光源への暴露により重合することができる感光性液体樹脂のいくつかの層を連続的に堆積することにより３次元物体が作製される。
【０００３】
具体的には、各樹脂層を、作製される３次元物体の直前の層に重ね合わせ、物体自体の体積に一致する点で選択的に凝固させる。
【０００４】
公知の実施形態によるステレオリソグラフィ機械は、前記液体樹脂を収容するのに適し、透過性の底部を備える容器を備える。
【０００５】
一般的にはレーザエミッタ又はプロジェクタである光源も存在し、この光源は、液体樹脂が凝固するように容器の底部に隣接して配置された液体樹脂の層に選択的に照射することができる。
【０００６】
この機械は、３次元物体の凝固層を支持するのに適したモデリングプレートも備え、このモデリングプレートは、プレートを容器の底部に垂直な方向に移動するのに適したアクチュエータ手段と関連付けられる。
【０００７】
上述した機械を使用する、公知の種類のステレオリソグラフィ方法によれば、まず、モデリングプレートが、凝固される層の厚さと等しい、容器の底部からの距離で配置される。
【０００８】
続いて、容器の底部に隣接する液体樹脂層が凝固されるように、光源によりこの液体樹脂層を選択的に照射する。
【０００９】
モデリングプレートは、凝固層がモデリングプレートに接着するように構成される一方で、反対に、容器の底部は、そのような接着を減らす被覆物（ｃｏｖｅｒｉｎｇ）を備える。
【００１０】
続いて、モデリングプレートは、液体樹脂から凝固層を出現させるように容器の底部から離され、したがって物体の次の層の加工に必要な液体樹脂の厚みを回復することが可能になる。
【００１１】
実際には、モデリングプレート及び凝固層を持ち上げることは、液体樹脂に凹部を残すことを意味し、この凹部は樹脂自体の自然な流れによって充填される。
【００１２】
前記水平化（ｌｅｖｅｌｌｉｎｇ）作用により、物体の新たな層を凝固するのに必要な液体樹脂の厚みが回復し、さらに、次にモデリングプレートを下げる間、３次元物体の次の層の完全性に影響を与えるおそれのある気泡が液体樹脂内に捕捉されたままになることを防止する。
【００１３】
前記自然の水平化が完了すると、モデリングプレートが再び液体樹脂に浸漬され、物体のさらなる層が凝固される。
【００１４】
上記した方法は、３次元物体の全体的な加工時間が、液体樹脂を水平にするための、物体の各層の凝固の後に必要な待機時間のためにかなり長くなるという欠点をもたらす。
【００１５】
ステレオリソグラフィにより得られる物体を形成する層の数は、数百に達することがあるので、上述した待機時間の結果、加工時間のかなりの増加となることが理解できよう。
【００１６】
当然ながら、待機時間は液体樹脂の粘度に比例する。したがって、上述した欠点は、セラミック中に粒子を含む、いわゆる「ハイブリッド」型の樹脂又はポリマー成分と混合した他の材料が使用されるとき特に重要である。
【００１７】
前記ハイブリッド樹脂は、高い機械抵抗を有する物体を作製するのに適しているが、その一方で、ハイブリッド樹脂の粘度は、ステレオリソグラフィに通常使用される他の樹脂と比べてかなり高い。
【００１８】
特許出願国際公開第２０１０／０４５９５０号パンフレットに記載された、公知の実施形態では、ステレオリソグラフィ機械は、移動可能な槽及び、樹脂と接触して配置される、固定された水平化パドルを含む。
【００１９】
各層の凝固の前に、モデリングプレートが持ち上げられるときに、水平化パドルがモデリングプレートによって残された凹部を充填するように槽を移動させる。
【００２０】
この実施形態は、槽の移動にある一定量の場所を必要とし、結果として機械の全体的な寸法の増大を伴うという欠点をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０４５９５０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、上記で概説された、公知の技術のすべての欠点を克服することを目的とする。
【００２３】
具体的には、本発明の目的は、上記した公知の種類の方法を用いるときよりも迅速に流体物質を複数層凝固することにより３次元物体の作製を可能にする、ステレオリソグラフィ方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上述した目的は、請求項１に記載の、３次元物体を複数層で作製するための方法によって達成される。
【００２５】
本発明のさらなる特徴及び詳細は、対応する従属請求項に記載される。
【発明の効果】
【００２６】
有利には、本発明の主題である方法により、使用される流体物質の粘度とは実質的に関係のない全体時間で３次元物体を作製することが可能になる。
【００２７】
したがって、有利なことに、例えば上述したハイブリッド樹脂のような高粘度の液体物質又は粘度がさらに高いペースト状流体物質で使用するのに本発明は特に適している。
【００２８】
以下で強調することになる他の目的及び利点と共に、前記目的及び利点を、添付の図面を参照して、非限定的な例として提供される本発明のいくつかの好ましい実施形態の説明で例示する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】作動構成におけるステレオリソグラフィ機械の概略的側面図である。
【図２】異なる作動構成におけるステレオリソグラフィ機械の概略的側面図である。
【図３】異なる作動構成におけるステレオリソグラフィ機械の概略的側面図である。
【図４】異なる作動構成におけるステレオリソグラフィ機械の概略的側面図である。
【図５】異なる作動構成におけるステレオリソグラフィ機械の概略的側面図である。
【図６】異なる作動構成におけるステレオリソグラフィ機械の概略的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の方法を、図１では全体が１として示され、予め定義した照射４ａへの暴露により凝固するのに適した流体物質３を収容する容器２を備えるステレオリソグラフィ機械を参照して説明する。
【００３１】
ここで、用語「流体物質」は、容器２に分散されるのに適した物質を意味するので、したがって流体物質の表面は、例えば液体又はペースト状物質の形状のような実質的に平坦な形状が想定されることを明記する。
【００３２】
流体物質３は、必ずしもその必要はないが、好ましくは、感光性ポリマー液体樹脂であり、予め定義された照射は、光照射である。
【００３３】
具体的には、前記樹脂は、セラミック中に粒子を含むいわゆる「ハイブリッド」型の樹脂、又は一度樹脂が凝固すると樹脂の機械抵抗を増大することができる他の材料である。
【００３４】
しかし、本発明の方法及び機械を、予め定義された照射への暴露後に凝固することができるという条件で、あらゆる種類の流体物質で使用することができる。
【００３５】
機械１は、予め定義した照射４ａを放出するのに適し、予め定義した厚さを有する流体物質３の層を選択的に照射することができ、流体物質３を凝固するように容器２の底部２ａに隣接して配置された手段４も備える。
【００３６】
図２に示すように、エミッタ手段４は、好ましくは容器２の下に配置され、照射に対して透過性である容器２の底部２ａへ予め定義した照射４ａを向けるように構成される。
【００３７】
好ましくは、流体物質３が感光性樹脂である場合、エミッタ手段４は、光ビームを流体物質３の上述した層のあらゆる点へ向けるのに適した手段と関連付けられたレーザ光エミッタを備える。
【００３８】
本明細書には示していない、本発明の変形形態によれば、エミッタ手段４は、凝固される流体物質３の層の表面領域に対応する発光像を生成するのに適したプロジェクタを備える。
【００３９】
ステレオリソグラフィ機械１は、容器２の底部２ａに面し、形成される３次元物体１１を支持するのに適したモデリングプレート５も備える。
【００４０】
モデリングプレート５は、モデリングプレート５を底部２ａに垂直であるモデリング方向Ｘに従って、該底部２ａに対して移動させるのに適したアクチュエータ手段７と関連付けられる。
【００４１】
具体的には、モデリングプレート５は、流体物質３が凝固するとモデリングプレート５に接着するように構成される。
【００４２】
その反対に、容器２の底部２ａは、好ましくは前記接着を防止する材料から作られる。
【００４３】
本発明の方法によれば、モデリングプレート５は、モデリングプレート５が得られる凝固層の厚さと等しい、底部２ａからの距離で配置されるまで流体物質３に浸漬される。
【００４４】
次に、図２及び図３に示すように、流体物質３の層は、凝固層６を得るために選択的に照射され、この凝固層６はモデリングプレート５に接着する。
【００４５】
続いて、図４に示すように、モデリングプレート５は、凝固層６が流体物質３から出現するまで、凝固層６を底部２ａから離すように持ち上げられる。
【００４６】
上述の、凝固層６を底部２ａから離す移動の後、容器２に収容される流体物質３中には、モデリングプレート５及び／又は形成された３次元物体１１によって以前に占められた位置のレベルで、陥凹領域３ａが依然として存在する。
【００４７】
本発明の方法によれば、上述した凹部３ａを充填するために、流体物質３と接触して配置された水平化手段８により流体物質３を凹部３ａの方に押すことによって流体物質３が容器２に再分散される。
【００４８】
具体的には、前記水平化手段８は、本明細書には示していないが、それ自体は公知の動力手段と関連付けられ、この動力手段は、流体物質３を上記のように再分散するために、流体物質３と接触して容器２の底部２ａに対して水平化手段８を移動方向Ｙに従って移動させるように構成される。
【００４９】
前記移動の間、水平化手段８はモデリング板５と容器２との間、すなわちモデリング板５の下を通過する。
【００５０】
このように、水平化動作を実行するために容器２を移動させる必要がなく、したがって機械１の全体的な寸法を制限することが可能である。
【００５１】
続いて、モデリングプレート５は再度下げられ、上記した動作が、物体１１のさらなる層の凝固を得るために繰り返される。
【００５２】
上述の水平化手段８により、充填作用が流体物質の自然な再分散によるものである前述の公知の方法と比べてかなり迅速に凹部３ａを充填することが可能になることは理解できよう。
【００５３】
したがって、物体の各層の凝固の後、流体物質３を水平化するための待機時間は、かなり減少し、したがって、公知の種類の方法が必要する時間と比べて、全体的な加工時間を減少する目的に達する。
【００５４】
具体的には、使用される流体物質３の粘度がより高いほど、全体的な加工時間はより短いものとなる。
【００５５】
したがって、本発明の方法は、前に説明したように、流体物質３が高粘度を有するハイブリッド樹脂であるときに使用するのに特に適している。
【００５６】
さらに好ましくは、図面からわかるように、２つの連続する層が凝固する間隔の間に流体物質３を再分散させるために、前回の再分散工程に対応する方向と反対の一方向にのみ水平化手段８を移動させる。
【００５７】
具体的には、各層が凝固すると、水平化手段８がモデリング板５を越えて通過し、前回の層の凝固の後モデリング板５が位置決めされた側に対して反対側でモデリング板５のそばに位置決めされるようになる。
【００５８】
このように、有利には、流体物質３を再分散させる各動作は、水平化手段８が初めの位置に戻ることを要求せず、したがって特に迅速である。
【００５９】
水平化手段８は、流体物質３を凹部３ａの方に押すことができるように、水平化手段８のレベルが凹部３ａの高さにおける流体物質３のレベルよりも高い領域で流体物質３の表面に接触して置かれる。
【００６０】
好ましくは、水平化手段８は、長手方向に従って主に展開するパドル９を備え、パドル９の長さは、好ましくは容器２の幅と対応する。
【００６１】
図面において、パドル９は側面図で示され、したがって直前に述べた長手方向は、図面自体の面に垂直である。
【００６２】
図５に示すように、流体物質３を押すために、流体物質３と接触して配置された上述のパドル９は、上述の長手方向に垂直である移動方向Ｙに従って移動する。
【００６３】
図６に示すように、パドル９の移動により、実質的に均一な厚さが得られるように流体物質３を水平化することが可能になる。
【００６４】
当然ながら、パドル９は、容器２に収容された流体物質３の表面を水平にするために、流体物質３の表面への接触に適しているという条件で、図面に示された形状とは異なっていてもあらゆる形状を有することができる。
【００６５】
本明細書に例示されない本発明の変形形態によれば、容器２は、パドル９の長手方向に垂直である方向Ｙにモデリングプレート５に対して移動可能である。
【００６６】
この場合では、流体物質３の再分散は、パドル９の移動及び容器２の移動の組合せにより行われる。
【００６７】
上記のことは明らかに本発明がすべての設定された目的を達成することを示している。
【００６８】
具体的には、物体の各層を凝固した後、流体物質に存在する凹部を充填するための水平化手段を使用することにより、次の層を凝固する前の待機時間を減少させることが可能になる。
【００６９】
その結果、３次元物体を作製するのに必要な全体時間が、公知の種類のステレオリソグラフィ方法を使用するときに必要な時間と比べてかなり減少し、前記時間の減少は、使用する流体物質の粘度が増大するにつれてより大きなものとなる。
【００７０】
さらに、水平化手段がモデリングプレートと容器との間を通過するように移動することにより機械の全体寸法を制限することが可能になる。
【００７１】
本明細書に記載されず、図面に示されないとしても、本発明の主題である方法及び機械は、さらなる変更を受けることができ、これらの変更がすべて、以下の特許請求の範囲の範囲内にあるという条件で、本特許によって保護されると考えるべきである。
【００７２】
あらゆる請求項で述べる技術的特徴の後に参照符号が続く場合、これらの参照符号は、特許請求の範囲の理解度を上げる唯一の目的として含められており、したがってそのような参照符号は、そのような参照符号によって例として特定される各要素の保護に対していかなる限定効果も有するものではない。
【符号の説明】
【００７３】
１     リソグラフィー機械
２     容器
２ａ   底部
３     流体物質
３ａ   陥凹領域
３ａ   凹部
４     手段
４ａ   放射線
５     モデリングプレート
６     層
７     アクチュエータ手段
８     水平化手段
９     パドル
１１   ３次元物体
Ｘ     モデリング方向
Ｙ     移動方向
【図１】
0005896253.tif 000002
【図２】
0005896253.tif 000003
【図３】
0005896253.tif 000004
【図４】
0005896253.tif 000005
【図５】
0005896253.tif 000006
【図６】
0005896253.tif 000007