(57)【要約】【課題】  光造形樹脂部品と金属部品で構成される部品の製作において、金属部品の剥離、一部剥がれを低減し、金属部品の剥がれ強度向上を確保できる光造形樹脂部品と金属部品を一体化した光造形部品と製作方法を提供することにある。【解決手段】  光造形樹脂部品に金属部品を配置するための凹部を設計しておき、光造形プロセスで光造形樹脂部品を製作した後、凹部に金属部品を配置する。この後、凹部に液状の紫外線硬化樹脂を金属部品を覆うように流し込み、再び光造形プロセスで凹部に紫外線レーザを照射し、液状の紫外線硬化樹脂を硬化させて、金属部品を紫外線硬化樹脂で覆う形状で光造形部品と一体化させる。【選択図】  図１
2006281645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状の紫外線硬化樹脂を用いて光造形プロセスで製作した光造形部品に金属部品を配置して、その上からさらに液状の紫外線硬化樹脂を硬化させ強固に一体化した光造形部品であって、前記金属部品が光造形部品に完全または一部が覆われた状態の光造形部品。
【請求項２】
光造形樹脂部品と金属部品を一体化させるため、光造形樹脂部品本体と金属部品を挟み込むための光造形樹脂合わせ部品で構成される光造形部品であって、光造形樹脂部品本体と合わせ部品が紫外線硬化樹脂で結合された構造をもつ光造形部品。
【請求項３】
請求項１または、請求項２の光造形樹脂部品本体と金属部品を挟み込むための光造形樹脂合わせ部品で構成され、光造形樹脂部品本体と光造形樹脂合わせ部品が紫外線硬化樹脂で結合された構造をもつ光造形部品の製作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光造形部品に係り、光造形樹脂部品と金属部品で構成される部品を、エポキシ系接着剤等を用いて光造形樹脂部品と金属部品を接着、固定して試作する際、金属部品の剥離、一部剥がれが生じるのを防ぐための光造形部品製作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の製品開発サイクル短縮のために、３次元ＣＡＤによる設計完成度の向上や、ラピッドプロトタイピングと呼ばれる試作品製作方法の一つである光造形技術を用いた試作品製作が頻繁におこなわれるようになってきている中、より量産品に近い樹脂の開発、高精度、高強度な試作品の提供が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、樹脂部品と金属部品で構成される部品を製作する場合、樹脂部品成形金型へ金属部品を配置して一体成形するインサート成形が一般的であるが、試作部品を前記方法で製作することは、高額な試作品用金型費用の発生、製作期間の問題等から実現は困難となる。通常、樹脂部品と金属部品で構成される部品を試作する場合は、紫外線硬化樹脂を紫外線レーザで固めて積層し、部品形状を形成する光造形プロセスなどを使用して光造形樹脂部品を作成後、前記光造形樹脂部品にエポキシ系接着剤等を用いて光造形樹脂部品と金属部品を接着、固定する。従来例として、プリント配線基板を収納する基板ケースを製作する方法とルームエアコン用の送風部品である貫流ファンを製作する方法を添付の図面を用いて説明する。
【０００４】
図４（ａ）は、前記基板ケースの外観である。図４（ｂ）に示す樹脂部品で基板収納部となるケース１１と、プリント配線基板と別回路を接続するための金属製の金属ピン１２で構成される。樹脂部のケース１１は、光造形プロセスを利用して製作する。ケース１１には、金属ピン１２を配置するための溝が形成されており、この溝に接着剤１３を流し込み、金属ピン１２を溝に配置してケース１１と金属ピン１２を接着する。
【０００５】
図５（ａ）は、前記貫流ファンの外観である。図５（ｂ）に示す樹脂部品のボスファン１と、ボスファン１を回転させるモータの軸を固定するための金属ボスプレート２で構成される。樹脂部品のボスファン１は、光造形プロセスを利用して製作する。ボスファン１には、金属ボスプレート２を収納するための凹部が形成されており、ボスファン１の凹部及び、金属ボスプレート２に接着剤１３を塗布し、金属ボスプレート２を配置後、ボス固定用ピース１４を配置して接着する。
【０００６】
しかし、前記方法の問題として、プリント配線基板と金属ピン１２をはんだ付けする際、はんだ付けによる熱で金属ピン１２が剥がれるという問題や、ボスファン１及び、金属ボスプレート２への接着剤１３の塗布量のばらつきにより回転バランスの悪化や、金属ボスプレート２の剥離などの現象が生じる。本来、樹脂部品と金属部品を一体化させるには、接着剤１３を用いずに、前記インサート成形のような部品形成が望ましいが、光造形プロセスで光造形樹脂部品と金属部品を一体で製作しようとする場合、光造形装置の構造を示す図２の液状紫外線硬化樹脂８の液面１０から金属部品が突出し、液状紫外線硬化樹脂８を平滑化するための樹脂平滑化バー６が金属部品と干渉することなどから、光造形プロセスを用いることができなくなり、光造形プロセス以外の接合方法で光造形樹脂部品と金属部品を接合していた。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、接着剤１３を用いることなく、光造形プロセスで光造形樹脂部品と金属部品を強固に一体化し、金属部品の剥離、一部剥がれを低減し、金属部品の剥がれ強度向上を確保できる光造形部品と製作方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、樹脂部品と金属部品で構成される部品を試作する際、まず、光造形樹脂部品を液状の紫外線硬化樹脂を紫外線レーザで硬化させて形状形成する光造形プロセスで製作する。このとき、前記光造形樹脂部品の３次元ＣＡＤデータ作成時点で金属部品を配置するための凹部を設計しておき、光造形プロセスで前記光造形樹脂部品を製作する。通常、この後、光造形装置から前記光造形樹脂部品を取り出し、洗浄などの後処理を行うが、金属部品と一体化させた光造形部品を形成するため、前記光造形樹脂部品を光造形装置に配置したままの状態で、金属部品を配置するための凹部に金属部品を配置する。この後、凹部に液状の紫外線硬化樹脂を金属部品を覆うように流し込み、再び光造形プロセスで凹部に紫外線レーザを照射し液状の紫外線硬化樹脂を硬化させることにより、前記金属部品を、凹部に流し込んだ紫外線硬化樹脂で覆う形状で前記光造形樹脂部品と一体化させることができ、光造形樹脂部品と金属部品の剥がれ強度向上を確保できる。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、光造形樹脂部品と金属部品を一体化させるために、光造形樹脂部品に金属部品を配置するための凹部を形成し、その凹部へ金属部品を配置したあと、凹部に流れ込んだ液状の紫外線硬化樹脂を再び光造形プロセスで硬化させるが、凹部には金属部品を光造形樹脂部品で挟み込む形状となる前記凹部の反転形状の凸形状合わせ部品を形成させ、光造形樹脂部品と金属部品をより強固に一体化させることができ、光造形樹脂部品と金属部品の剥がれ強度向上を確保できる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項1または２記載の凹部を形成した光造形樹脂部品と、凹部の反転形状の凸形状合わせ部品で金属部品を挟み込んで一体化させる方法で、光造形樹脂部品と金属部品が強固に一体化された光造形部品を製作することが可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、樹脂部品と金属部品で構成される部品の光造形部品試作において、光造形樹脂部品と金属部品を強固に一体化させることが可能となり、金属部品の剥離、一部剥がれを低減し、金属部品の剥がれ強度向上を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１（ａ）は、液状紫外線硬化樹脂８を光造形プロセスで硬化させて形成したボスファン１及び、凹部合わせピース３と金属部品である金属ボスプレート２を挟み込む形で一体化させた部品の断面図である。ボスファン１と凹部合わせプレート３の接触面は光造形プロセスにより硬化した紫外線硬化樹脂で結合しており、強固に一体化する。図１（ｂ）は、一体化させる部品の分解図である。ボスファン１には、凹部合わせピース３、金属ボスプレート２が納まる凹部４があり、ボスファン１の光造形プロセス終了後、金属ボスプレート２を凹部４に配置し、再度、光造形プロセスで凹部合わせピース３を形成することで、前記３部品を一体化させる。
【００１４】
以下に、光造形プロセスについて説明する。光造形部品は３次元ＣＡＤデータをもとに製作される。３次元ＣＡＤデータは、高さ方向に等間隔の水平面で切断し、スライス形状データ郡を作成する。図２は光造形装置の構成を示した図である。はじめに、前記データ郡を端から取り出し、その形状に基づき紫外線レーザ５を走査し、第１層目を形成する。その後、テーブル７を昇降装置９により下降させ、所望の厚さの液状紫外線硬化樹脂８を樹脂平滑化バー６で平滑化させながら上に重ねる。ここで、液状紫外線硬化樹脂８の液面１０は、常に一定の高さを保ちつづける。続いて第２層目のスライス形状について露光、硬化を行い、これをデータ郡の最終層に至るまで繰り返す。硬化反応時に各層は互いに強固に接合され、全体は一体化した立体部品となる。
【００１５】
ここで、本発明の光造形樹脂部品と金属部品を一体化した光造形部品の製作方法を説明する。まず、ボスファン１を光造形装置で前記光造形プロセスと同様に製作する。図３（ａ）は光造形プロセスにより形成されたボスファン１の断面図である。ボスファン１における光造形プロセス終了後の液状紫外線硬化樹脂８の液面１０は、ボスファン１の最終高さであるＡの位置であるが、ここで、ボスファン１は光造形装置から取り出さず、凹部４の底面と液面１０が一致するＢの位置になるようテーブル７を上昇させた後、図３（ｂ）のように凹部４に金属プレート２を配置する。次に、凹部合わせピース３を光造形プロセスで形成する。ここで、凹部合わせピース３は、凹部４を反転した凸形状で、且つ金属ボスプレート２の外周部を覆う形状とし、また、凹部４に合致するよう、ボスファン１と凹部合わせピース３の形成座標をスライス形状データ作成時に一致させておく。また、金属ボスプレート２が液面１０から突出し、液状紫外線硬化樹脂８を平滑化するための樹脂平滑化バー６が、金属ボスプレート２に干渉するため使用できなくなることから、金属ボスプレート２が液状紫外線硬化樹脂８に完全に浸る位置までテーブル７を下降させて液状紫外線硬化樹脂８を凹部４に流し込む、この後、テーブル７を上昇させ、液状紫外線硬化樹脂８が凹部４から流れだして平坦になり、凹部合わせピース３の１層分が形成できるだけの厚みになるよう紫外線レーザ５を走査するまでの待ち時間を光造形装置に設定する。このとき、凹部４の形状は、液状紫外線硬化樹脂８を囲うことなく、少なくとも１方向から流れ出すよう予め設計しておく。前記方法で液状紫外線硬化樹脂８を平坦化した後、紫外線レーザ５を走査し硬化させる。これを繰り返した状態であり、図３（ｂ）のＣ部を拡大した図を図３（ｃ）に示す。凹部合わせピース３の第１層目は、ボスファン１の凹部４との接触面で強固に結合し、１層目以降は金属ボスプレート２を覆う形で形成される。本方法により、光造形樹脂部品と金属部品を強固に一体化させることができ、金属部品の剥離、一部剥がれを著しく低減し、金属部品の剥がれ強度向上を確保する光造形部品を製作することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例を説明する図であり、光造形樹脂部品と金属部品を強固に一体化させる構造を説明する図である。
【図２】光造形プロセス及び、光造形装置の構造を説明する図である。
【図３】本発明の実施例を説明する図であり、光造形樹脂部品と金属部品を一体化した光造形部品の製作方法の過程を説明する図である。
【図４】樹脂部品と金属部品で構成される部品を製作する従来例を説明する図である。
【図５】同じく樹脂部品と金属部品で構成される部品を製作する従来例を説明する図である。
【符号の説明】
【００１７】
１…ボスファン、２…金属ボスプレート、３…凹部合わせピース、４…凹部、５…紫外線レーザ、６…樹脂平滑化バー、７…テーブル、８…液状紫外線硬化樹脂、９…昇降装置、１０…液面、１１…ケース、１２…金属ピン、１３…接着剤、１４…ボス固定用ピース。
【図１】
2006281645.tif 000003
【図２】
2006281645.tif 000004
【図３】
2006281645.tif 000005
【図４】
2006281645.tif 000006
【図５】
2006281645.tif 000007