(57)【要約】【課題】内部視認性に優れ、複数回の脱着が可能であるラピッドプロトタイピングによる試作品を提供する。【解決手段】光造形部２と該光造形部と接合された粉末造形部４とを備えている試作品１であって、試作品１は、他の部材との連結固定部分１８が粉末造形部４によって構成され、光造形部２は透明であり、粉末造形部４との接合部が粉末造形部４と重ね合わされた重ね合わせ構造であり、粉末造形部４は、光造形部２の外周部の全周を囲むように配置され光造形部２と接合されている。このような構成によれば、透明な光造形部２によって内部視認性が確保される一方、脱着の際に力が加わる連結固定部１８は靱性に優れた粉末造形部４によって強度が確保されるので視認性と着脱に対する耐久性が両立される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光造形部と該光造形部と接合された粉末造形部とを備えている試作品であって、
前記試作品は、他の部材との連結固定部分が前記粉末造形部によって構成され、
前記光造形部は透明であり、前記粉末造形部との接合部が前記粉末造形部と重ね合わされた重ね合わせ構造であり、
前記粉末造形部は、前記光造形部の外周部の全周を囲むように配置され前記光造形部と接合されている、
ことを特徴とする試作品。
【請求項２】
前記接合部は、前記光造形部の周囲端部の片側面が、第１の接着剤を介して前記粉末造形部の周囲端部の片側面と接合され、前記光造形部の前記周囲端部の端面が、第２の接着剤を介して前記粉末造形部の周囲端部の前記片側面と接合されている、
請求項１に記載の試作品。
【請求項３】
前記接合部は、前記粉末造形部と前記光造形部の一方の末端が、他方の末端に乗り上げる段つき重ね構造である、
請求項１または２に記載の試作品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試作品に関し、詳細には、ラピッドプロトタイピングにより製造された試作品に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や家電製品などの量産品の製造に先立って、プロトタイプとしての試作品を作ることが行われる。このような試作品の製造方法として、ラピッドプロトタイピングと呼ばれる技術が用いられる。ラピッドプロトタイピングは、コンピュータに記録された試作品の各部品の３次元ＣＡＤデータから、高速かつ自動的にその３次元物体を造形することができる。
【０００３】
ラピッドプロトタイピングによる造形は、金型を必要とせず、ＣＡＤデータから直接、試作品（試作品の部品）を製造することができるため、金型を用いる従来の製造方法と比べて、試作品の製造時間、及びコストを大幅に削減することができる。このようなラピッドプロトタイピングの代表例として、光造形法と粉末造形法がある。
【０００４】
光造形法は、試作品の最下部の形状のＣＡＤデータに基づいて放射エネルギーを液状の光硬化性樹脂に照射して、光硬化性樹脂を所定の厚さだけ硬化させ試作品の最下部に相当する部分を形成し、次いで、硬化した光硬化性樹脂層によって形成された試作品の最下部の上方に液状の光硬化性樹脂を配置し、この液状の光硬化性樹脂に、試作品の最下部より一段上方の形状のＣＡＤデータに基づいて放射エネルギーを照射して光硬化性樹脂を硬化させ、すでに形成されている試作品の最下部の上に、最下部の一段上方の部分を積層形成する。この作業を、試作品の最上部まで繰り返すことにより、光硬化性樹脂による試作品（光造形品）が製造される（特許文献１参照）。
【０００５】
一方、粉末造形法では、使用する樹脂材料が粉末材料である点を除いて、基本的には上記光造形法と同様の作業が行われ試作品（粉末造形品）が製造される。（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２８０３６０号公報
【特許文献２】特開２００４−３０６６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記光造形法による光造形品は、粉末造形法では実現不可能な透明な試作品の製作が可能な反面、使用される樹脂の性質から金型で製造した試作品と比べて、靱性などの機械的特性が相対的に劣っているという問題があった。
【０００８】
自動車の内装品のような試作品には、試作品に覆われた部分の内部構造などを視認できるように透明であることが求められる場合がある一方、内部の部品を取り替える際などに、何度も脱着されるため着脱に対する耐久性が求められる。脱着は、試作品に設けられたクリップなどの嵌合部材を介して行われるが、透明にすることができる光造形品は、靱性が低いため、繰り返される脱着作業中に割れてしまうという問題があった。
このため、内部視認性に優れ、かつ脱着時に割れることのないラピッドプロトタイピングによる試作品が必要とされていた。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、内部視認性に優れ、複数回の脱着が可能であるラピッドプロトタイピングによる試作品を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、
光造形部と該光造形部と接合された粉末造形部とを備えている試作品であって、
前記試作品は、他の部材との連結固定部分が前記粉末造形部によって構成され、
前記光造形部は透明であり、前記粉末造形部との接合部が前記粉末造形部と重ね合わされた重ね合わせ構造であり、
前記粉末造形部は、前記光造形部の外周部の全周を囲むように配置され前記光造形部と接合されている、
ことを特徴とする試作品が提供される。
【００１１】
このような構成によれば、透明な光造形部によって内部視認性が確保される一方、脱着の際に力が加わる連結固定部分は靱性に優れた粉末造形部によって強度が確保されるので視認性と着脱に対する耐久性が両立される。
【００１２】
本発明の好ましい態様によれば、
前記接合部は、前記光造形部の周囲端部の片側面が、第１の接着剤を介して前記粉末造形部の周囲端部の片側面と接合され、前記光造形部の前記周囲端部の端面が、第２の接着剤を介して前記粉末造形部の周囲端部の前記片側面と接合されている。
【００１３】
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記接合部は、前記粉末造形部と前記光造形部の一方の末端が、他方の末端に乗り上げる段つき重ね構造である。
【００１４】
このような構成によれば、接合部の面積が小さくなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、内部視認性に優れ、複数回の脱着が可能であるラピッドプロトタイピングによる試作品が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態の試作品１について説明する。試作品１は、自動車の内装品、詳細には、試作車のＢピラーの室内側下部を覆うトリムの試作品である。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態の試作品１の構成を模式的に示す図面である。本実施形態の試作品１は、Ｂピラーの車室側下部を覆うトリム部材であるが、本発明はこれに限定されず、自動車のダッシュボードなどの部品、携帯電話の筐体などの部品など他のどのような製品用の試作品にも適用可能である。
【００１８】
試作品１は、略Ｔ字状の板状部材である光造形品（光造形部）２と、光造形部２の外周を囲む不透明な粉末造形品（粉末造形部）４とから構成される。光造形品２は、透明であり、試作品１が試作車に取付けられると、透明部材を通して、試作品１のトリムに覆われた部分に配置されているシートベルトリトラクタ６などの内部構成品を視認することができる。本実施形態では、光造形品２は、略Ｔ字状の平板状であるが、粉末造形品４との接合部分以外の形状は、どのような形状であってもよい。例えば、板状部材にリブなどの凸部が設けられていてもよいし、板状部材が曲率を有する曲面形状であってもよいし、複雑な凹凸形状などであってもよい。
【００１９】
粉末造形品４は、中央に光造形品２に対応した形状の空間部を有する略Ｔ字形状を有しており、この空間に光造形品２がはめ込まれ固定されている。このように、靱性の高い粉末造形品４が、靱性の低い光造形品２の外周の全体を囲むことにより、試作品１を脱着する際のたわみが、粉末造形品４に吸収されて、光造形品２に伝わることがないので、脱着する際に試作品１が割れることがなくなる。本実施形態では、粉末造形品４は、平板状であるが、上述した光造形品２の場合と同様に、光造形品２との接合部分以外の形状は、どのような形状であってもよい。
【００２０】
図２は、図１のII−II線に沿った断面である。図２に示すように、光造形品２と粉末造形品４の接合部は、光造形品２の末端部が、接合部の手前の立ち上がり部（折曲部）で粉末造形品４の末端部の厚さ分だけ内方に変位し、粉末造形品４の末端に乗り上げた状態で積層された段つき重ね構造となっている。
【００２１】
図３は、図２の光造形品２と粉末造形品４との接合部を拡大した断面図である。光造形品２と粉末造形品４との積層部分の接合面に接着剤８が塗布されて、接合面同士が接着固定されている。試作品１をＢピラーから脱着する際に、光造形品２が割れず且つ光造形品２と粉末造形品４とが剥離しない十分な接合強度を実現するためには、接合部の光造形品２の厚さｔは、ｔ≧１．５ｍｍ、接着剤８が塗布された接合部の長さｌは、ｌ≧５ｍｍとするのが好ましいが、ｔとｌの最適な値は、脱着時に接合部にかかる力、及び要求される脱着回数に基づいて、当業者が適宜設定することができる。本実施形態では、ｔ＝２ｍｍ、ｌ＝１０ｍｍである。光造形品２と粉末造形品４との接合は、接着剤による接合以外にも、複数回の脱着に耐え得る接合強度を実現できる方法であればどのような化学的または機械的接合方法を用いてもよい。
【００２２】
光造形品２と粉末造形品４の接合部は、図３に示す段つき重ね構造の他に、そぎ重ね構造（図４）や、単純な重ね合わせ構造（図５）など、光造形品の周囲端部と粉末造形品の周囲端部とが上下に重なり合うような、その他の構造としてもよい。光造形品２と粉末造形品４の末端部が重なり合う構造とすることで、光造形品２と粉末造形品４との膨張差を吸収することができるという利点も有する。
【００２３】
段つき重ね構造とすると、試作品１の表面が、光造形品２と粉末造形品４との段差がない、面一状態となり、量産時の部品形状と近い形状となり好ましい。また、光造形品２の立ち上がり部に粉末造形品４の末端が突き当てられている状態となるので、接合時の位置決めが容易となり、接合後も位置ずれが起こりにくく、光造形品と粉末造形品とが確実に固定されるので好ましい。光造形品の立ち上がり部と粉末造形品の端部との間には、遊び（隙間）が設けられている。本実施形態とは逆に、粉末造形品４に立ち上がり部を設けてもよいが、光造形品２の膨張の吸収が必要なときは、光造形品２に立ち上がり部を設けるのが好ましい。
【００２４】
光造形品２の膨張係数は、粉末造形品４の膨張係数よりも大きいため、接合部が、例えば突合せ構造などの、重ね合わせ構造以外の場合、試作品１が大気中の湿気や熱に曝されることによって、光造形品２が膨張して割れてしまう。重ね合わせ構造の場合、光造形品２の端部は、接合面（周囲端部の片側面、表面）のみが固定され、それ以外の面、特に、面積の大きい別の片側面（裏面）が、自由に膨張できる状態であるため、膨張を吸収することができ、一般には、割れることがないという利点も有する。
【００２５】
接着剤８は、一般的に樹脂の接着に用いられているものであれば、どのようなものも用いることができるが、本実施形態では、２種類の接着剤を用いて接着している。図６に示すように、先ず、斜線部で示される光造形品２と粉末造形品４との接合部を、第１の接着剤１０で接着して、光造形品２と粉末造形品４との位置を固定し、次いで、図６中の点線で示される、光造形品２の外周部分に沿って、第２の接着剤１２を塗布して、接合部の接合強度を補強する。
【００２６】
図６のVII−VII線に沿った断面図である図７に示すように、光造形品２の周囲端部の片側面は、第１の接着剤１０を介して粉末造形品４の周囲端部の片側面と接合され、光造形品２の周囲端部の端面は、第２の接着剤１２を介して、粉末造形品４の周囲端部の前記片側面と接合されている。
【００２７】
図１のVIII−VIII線に沿った断面図である図８に示すように、別の部品であるピラー板金１６への試作品１の連結固定は、粉末造形品４の連結固定部１８に取付けられるクリップ１４を介して行われる。すなわち、クリップ１４の頭部をピラー板金１６に設けられた孔に押入れることにより、試作品１がピラー板金１６に連結固定される。
【００２８】
また、試作品１をピラー板金１６から取り外すときは、ピラー板金１６を固定して、試作品１の粉末造形品部分４を持ち上げて、試作品１のクリップ１４をピラー板金１６に設けられた孔から引き抜く。連結固定部１８は粉末造形品４で構成され、取り外し時の引張り、曲げ、撓みなどに十分に耐えることができる靱性を有するので、試作品１は、脱着時に割れることが抑制される。
【００２９】
クリップ１４は、樹脂製または金属製であるのが典型的である。クリップ１４は、粉末造形品４にどのように取付けられてもよいが、試作品１の取り外し時にかかる外力を最小とするために、粉末造形品４の表面とクリップ１４とが略垂直になるように取付けるのがよい。本実施形態では、クリップ１４を別部材としているが、粉末造形品４にクリップ部を一体成形してもよい。
【００３０】
光造形品２は、上記特許文献１に記載されているような公知の光造形法によって、粉末造形品４は、上記特許文献２に記載されているような公知の粉末造形法によって形成される。
【００３１】
光造形品の材料は、光硬化性樹脂であり、本実施形態では、内部構成品を視認するために、硬化後に可視光に対して透明である樹脂を用いる。例えば、光重合性オリゴマー、光重合性モノマー、光開始剤を含む紫外線硬化樹脂であれば、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、エステルアクリレート系、アクリレート系、エポキシ系、ビニルエーテル系、オキセタン系などの樹脂も用いることができる。例えば、ハンツマン社のＲｅｎＳｈａｐｅＳＬ７５７０（アイゾット衝撃値が２４〜２６Ｊ／ｍ（ノッチ付）、引張破断伸びが６〜７％）などを用いることができる。
【００３２】
粉末造形材料は、ポリスチレン、ナイロン、その他のプラスチック、及び高分子材被覆金属またはセラミックのような複合材を含む様々な材料を用いることができる。例えば、熱可塑性プラスチックである、３Ｄシステムズ社のＤｕｒａＦｏｒｍＰＡ（アイゾット衝撃値が３２Ｊ／ｍ（ノッチ付）、３３６Ｊ／ｍ（ノッチなし）、引張破断伸びが１４％）などを用いることができる。
【００３３】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態の試作品を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施形態の試作品の接合部の部分拡大図である。
【図４】本発明の他の接合部の例の部分拡大図である。
【図５】本発明のもう一つの接合部の例の部分拡大図である。
【図６】本発明の一実施形態の試作品の接着方法を説明する図面である。
【図７】図６の接着部を拡大した断面図である。
【図８】本発明の実施形態の試作品の取付け方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１：試作品
２：光造形品
４：粉末造形品
６：内部構成品
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009012432.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009012432.tif 000007
【図６】
2009012432.tif 000008
【図７】
2009012432.tif 000009
【図８】
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