(57)【要約】【課題】紛体積層造形法による三次元造形方法において、造形物を未結合の紛体の中から容易に取り出して、造形物に付着した未結合の紛体を容易に除去できるようにする。【解決手段】造形領域２に紛体１を敷詰め、インクジェット方式によりバインダを噴射して造形物Ｗの断面形状に対応する形状に紛体を結合させて薄層を形成する。これを順次繰り返して薄層を積層、結合して、未結合の紛体１の中で立体形状の造形物Ｗを造形する。このとき、造形物Ｗの全周囲を隙間をもって覆う外殻３を未結合の紛体１の中で造形物Ｗと共に造形する。造形物Ｗを収容した外殻３を未結合の紛体１の中から取り出し、外殻２を切欠き４に沿って分割して造形物Ｗを取り出す。造形物Ｗは、外殻３に保護された状態で未結合の紛体１の中から容易に取り出すことができる。外殻３から取り出した造形物Ｗから少量の未結合の紛体１を除去することにより造形を完了することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紛体を敷詰め、造形物の断面形状に対応する形状に前記紛体を結合させて薄層を形成し、これを順次繰り返して前記薄層を積層、結合して、未結合の前記紛体の中で立体形状の前記造形物を造形する三次元造型方法において、
前記造形物の全周囲を隙間をもって覆い、前記造形物から分離した外殻を前記未結合の紛体の中で前記造形物と共に造形し、
内部に前記造形物を収容した前記外殻を前記未結合の紛体の中から取り出し、
該外殻を分割して前記造形物を取り出すことを特徴とする三次元造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素材紛体を層状に敷詰めて造形物の断面形状に対応する形状に結合し、これを順次積層して立体形状を造形する三次元造形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、造形すべき造形物の断面形状に対応する薄層を積層して立体形状を造形する積層造形法の一種として、紛体積層造形法が知られている。紛体積層造形法は、合成樹脂、金属、セラミックス等の素材紛体（以下、紛体という）を層状に敷詰め、レーザビーム等によって焼結し、また、インクジェット方式によってバインダを噴射し結合する等により、造形物の断面形状に対応する薄層を形成し、これを順次、積層、結合して立体形状を造形するものである。紛体積層造形法は、形成型を必要としないことから、三次元造形物を迅速かつ容易に得ることができる。
【０００３】
紛体積層造形法に関する先行技術として、特許文献１には、紛体層に光ビームを照射して紛体を溶融、固化させて立体形状を造形する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１２５６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の紛体積層造形法では、造形物は、未結合の紛体の中に埋もれた状態で造形されるため、造形後、完成した造形物を紛体の中から取り出し、造形物に付着した未結合の紛体を除去する必要がある。このため、エンジンのシリンダヘッドの冷却水通路、オイルギャラリ等を含む空洞部分を形成するための中子のような複雑で破損しやすい形状の造形物を紛体積層造形法によって造形する場合、未結合の紛体の中から造形物を取り出し、造形物に付着した未結合の紛体を除去するために非常に手間がかかるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み打てなされたものであり、紛体積層造形法において、造形後、造形物を未結合の紛体の中から容易に取り出して、造形物に付着した未結合の紛体を容易に除去することができる三次元造形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、紛体を敷詰め、造形物の断面形状に対応する形状に前記紛体を結合させて薄層を形成し、これを順次繰り返して前記薄層を積層、結合して、未結合の前記紛体の中で立体形状の前記造形物を造形する三次元造型方法において、
前記造形物の全周囲を隙間をもって覆い、前記造形物から分離した外殻を前記未結合の紛体の中で前記造形物と共に造形し、
内部に前記造形物を収容した前記外殻を前記未結合の紛体の中から取り出し、
該外殻を分割して前記造形物を取り出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る三次元造形方法によれば、造形後、造形物は、これを覆う外殻に保護された状態で未結合の紛体の中から外殻と共に容易に取り出すことができる。そして、外殻を分割して造形物を取り出し、造形物に付着した少量の未結合の紛体を容易に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る紛体積層造形法による三次元造形方法の各工程を示す造形物及び外殻の概略的な縦断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態により、外殻と共に造形された造形物を外殻から取出す工程を示す造形物及び外殻の概略的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１を参照して、本実施形態に係る三次元造形方法は、合成樹脂、金属、セラミックス等の紛体１を造形領域２に薄い層状に敷詰め、造形物の断面形状に対応する形状にインクジェット方式等によりバインダを噴射し、硬化させて紛体１を結合させることで薄層を形成し、これを順次繰り返して積層することにより、未結合の紛体の中で立体形状を造形するものである。
【００１１】
本実施形態に係る三次元造形方法は、図１に示すように、造形すべき造形物Ｗの設計情報（ＣＡＤ情報）に、造形物Ｗの周囲を隙間をもって覆う外殻３の設計情報を付加し、造形物Ｗを外殻３と共に造形する。外殻３は、造形物Ｗの上下左右の全周囲を覆うものである。また、外殻３は、造形物Ｗとの間に２ｍｍ程度の隙間もって形成し、造形物Ｗから完全に分離している。図示の例では、外殻３は、便宜的に外面及び内面の形状が長方形として図示されているが、造形物Ｗとの隙間がほぼ一定になるように、外殻３の少なくとも内面の形状は、造形物Ｗの外形に倣ったものとするとよい。
【００１２】
外殻３の外周部には、造形後、分割しやすいように、全周にわたって切欠４が形成されている。切欠４は、断面がＶ字形の溝状に形成されており、外殻３の切欠４の部位の肉厚が薄くなっているので、外殻３は、切欠４に沿って容易に破断することできる。ここで、切欠４の断面をＶ字形とすることにより、薄肉部に応力が集中するので、外殻３は切欠４に沿って破断し易くなっている。また、切欠４は、紛体１の積層方向（積層される面に平行な方向）に沿って形成することにより、積層面に沿って破断し易くすることができる。切欠４は、図示の例では、外殻３の外周部のみに形成されているが、外周部及び内周部の両方に形成してもよい。
【００１３】
次に、造形物Ｗの造形工程の一例について、図１（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。
造形物Ｗの設計情報（ＣＡＤ情報）に、外殻３の設計情報を追加し、これらの設計情報に基づき、紛体積層造形法によって、造形物Ｗと外殻３とを同時に造形する。
【００１４】
図１（Ａ）に示すように、造形領域２に紛体１を薄い層状に敷詰め、造形物Ｗ及び外殻３の断面形状に対応する形状にインクジェット方式でバインダを噴射し、硬化させて紛体を結合することで薄層を形成し、これを順次繰り返して薄層を積層することにより、未結合の紛体１の中で造形物Ｗ及び外殻３の立体形状を同時に造形する。
【００１５】
図１（Ｂ）に示すように、造形物Ｗ及びこれを覆う外３殻の造形が完了した後、図１（Ｃ）に示すように、未結合の紛体１の中から、造形物Ｗを収容した外殻３を取り出す。このとき、造形物Ｗは、外殻３に覆われて保護されているので、紛体１中から容易に取り出すことができ、損傷し難くなっている。なお、造形物Ｗと外殻３との間の隙間には、未結合の紛体１が充填された状態となっている。
【００１６】
図１（Ｄ）に示すように、未結合の紛体１の中から取り出した造形後の外殻３を切欠４に沿って分割して、造形物Ｗを外殻３から取り出す。このとき、断面Ｖ字形の切欠４にマイナスドライバの先端等を挿入してこじることにより、外殻３を切欠４に沿って容易に破断することができる。その後、外殻３から取り出した造形物Ｗに付着した未結合の紛体を除去して造形を完了する。このとき、造形物Ｗと外殻３との間の隙間は、２ｍｍ程度で充分小さいので、造形物Ｗに付着して残存する未結合の紛体１は、少量であり、容易に除去することができる。
【００１７】
このようにして、造形物Ｗの周囲を覆う外殻３を造形物Ｗと共に未結合の紛体の中で同時に造形することにより、造形後、造形物Ｗを外殻３の中で保護した状態で、未結合の紛体１の中から容易に取り出すことができる。そして、外殻３を分割して造形物Ｗを取り出し、造形物Ｗに付着した少量の未結合の紛体１を容易に取り除くことができる。その結果、エンジンのシリンダヘッドの冷却水通路、オイルギャラリ等を含む空洞部分を形成するための中子のような複雑で破損しやすい形状の造形物を紛体積層造形法によって容易に造形することが可能になる。
【００１８】
上記実施形態では、外殻３の切欠４を紛体１の積層方向に沿って設けた例を示しているが、他の実施形態として、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、切欠４Ａを紛体１の積層方向と直交する方向あるいは積層方向とは異なる方向に設けることもできる。しかしながら、図１に示すように、切欠４を紛体１の積層方向に沿って設けることにより、外殻３を積層面に沿って破断することになることから、破断の容易性を高めることが期待できる。なお、図２中、図１の実施形態と同様の部分には同じ参照符号が付されている。
【００１９】
上記実施形態では、一例としてインクジェット方式による紛体積層造形法について説明しているが、本発明は、これに限らず、光ビーム照射により紛体を溶融結合あるいは焼結するもの等の他の紛体積層造形法にも同様に適用することができる。また、素材紛体として、合成樹脂、セラミックス、金属等のあらゆる紛体を用いるものに同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００２０】
１…紛体、３…外殻、Ｗ…造形物
【図１】
2017148996.tif 000003
【図２】
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