JP7549219B2 - Manufacturing method of the object - Google Patents
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Description
本発明は、積層造形によって形成される造形物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a molded object formed by additive manufacturing.
積層造形とは、所定の構造を有する立体を造形する方法であって、流動状態の材料が押出された後、固化し、その上にさらに材料が積層されていくことで物品が造形される。積層造形方法にはUV硬化法、熱溶融積層法等が提案されているが、装置構造が簡便であることから、熱溶融積層法が広く使用されている。 Additive manufacturing is a method of creating a three-dimensional object with a specified structure, in which a fluid material is extruded, solidifies, and then further material is layered on top of it to create the object. Although UV curing and fused deposition modeling have been proposed as additive manufacturing methods, fused deposition modeling is widely used due to its simple device structure.
積層造形される立体構造には様々な構造があり、造形される過程において、他の何かでサポートしておかないと造形できない部位を含むものもある。そこで、造形物を積層造形する際に、造形物の少なくとも一部を支持する支持体も一緒に積層造形をし、造形完了後に支持体を溶解させて除去することが一般的である(例えば、特許文献1)。 There are a variety of three-dimensional structures that can be additively manufactured, and some of them include parts that cannot be manufactured unless they are supported by something else during the manufacturing process. Therefore, when additively manufacturing an object, it is common to also additively manufacture a support that supports at least a part of the object, and then dissolve and remove the support after manufacturing is complete (for example, Patent Document 1).
しかし、特許文献1の方法では、造形物と支持体を一緒に造形するので、支持体の分だけ、造形時間が長くなってしまうという問題がある。 However, the method of Patent Document 1 has the problem that the object and the support are formed together, which means that the forming time is increased by the time required for the support.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、造形時間の短縮が可能な、造形物の製造方法を提供するものである。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a method for manufacturing objects that can shorten the molding time.
本発明によれば、造形物の製造方法であって、積層造形工程と、除去工程を備え、前記積層造形工程では、予め準備された支持体が配置された造形領域において樹脂の単層構造体を積層することによって前記樹脂で構成された造形物と前記支持体が一体となった一体物を形成し、前記除去工程では、前記一体物を前記造形物と前記支持体に分離することによって、前記一体物から前記支持体を除去する、方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a method for manufacturing a molded object, comprising an additive manufacturing process and a removal process, in which the additive manufacturing process forms an integrated object in which a molded object made of resin and the support are integrated by stacking a single-layer structure of resin in a modeling area in which a previously prepared support is arranged, and the removal process separates the integrated object into the molded object and the support, thereby removing the support from the integrated object.
本発明の積層造形工程では、予め準備された支持体を用いて、造形物と支持体が一体となった一体物を形成するので、支持体の造形にかかる時間が不要であるために、造形時間の短縮が可能である。 In the additive manufacturing process of the present invention, a support prepared in advance is used to form an integrated object in which the model and the support are integrated, so the time required for modeling the support is not required, making it possible to shorten the modeling time.
好ましくは、前記記載の方法であって、前記積層造形工程は、熱溶融積層法で行われる、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記支持体は、前記単層構造体が形成される部位に凹部を有する、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記単層構造体は、ヘッドを移動させながら流動状態の樹脂を吐出するとともに吐出した樹脂を固化させることによって形成され、前記凹部の開口径は、前記ヘッドの吐出口の直径よりも小さい、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記支持体を構成する樹脂と前記造形物を構成する樹脂は、共通するモノマーを有する、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記除去工程で分離した前記支持体を、次の造形物を製造するための積層造形工程において再利用する、方法である。
Preferably, in the method described above, the additive manufacturing process is carried out by fused deposition modeling.
Preferably, in the method described above, the support has a recess at the site where the single layer structure is to be formed.
Preferably, in the method described above, the single-layer structure is formed by discharging a resin in a fluid state while moving a head and solidifying the discharged resin, and the opening diameter of the recess is smaller than the diameter of the discharge port of the head.
Preferably, in the above-described method, the resin constituting the support and the resin constituting the shaped object have a common monomer.
Preferably, in the method described above, the support separated in the removing step is reused in an additive manufacturing step for producing a next shaped object.
以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。 The following describes the embodiments of the present invention. The various features shown in the embodiments below can be combined with each other. In addition, each feature can be an invention independently.
1.第1実施形態
1-1.造形物1の構成
図1~図2は、本発明の一実施形態の造形物1の製造方法によって製造可能な造形物1の例を示す。造形物1は、例えばブラパッドや人工乳房などの乳房体である。である。造形物1は、上面1a及び下面1bを備える。造形物1が乳房体である場合、上面1aは、乳房の外形を模した形状を有し、下面1bは、造形物1が装着されるユーザーの身体の外面にフィットする形状を有する。下面1bには、身体の凸部の相補形状となる凹部1cが設けられている。
1 and 2 show an example of a molded object 1 that can be manufactured by a manufacturing method for a molded object 1 according to one embodiment of the present invention. The molded object 1 is, for example, a breast body such as a bra pad or an artificial breast. The molded object 1 has an upper surface 1a and a lower surface 1b. When the molded object 1 is a breast body, the upper surface 1a has a shape that imitates the outer shape of a breast, and the lower surface 1b has a shape that fits the outer surface of the body of a user on whom the molded object 1 is worn. The lower surface 1b is provided with a recess 1c that has a complementary shape to a protrusion of the body.
造形物1は、積層造形によって形成される。積層造形は、造形物1の一部を構成する単層構造体を積層することによって造形物1を形成する方法である。積層造形は、UV硬化法、熱溶融積層法等の何れの方法であってもよいが、熱で溶融した樹脂を積層させる熱溶融積層法が好ましい。 The model 1 is formed by additive manufacturing. Additive manufacturing is a method of forming the model 1 by stacking single-layer structures that form part of the model 1. The additive manufacturing may be performed by any method such as UV curing or fused deposition modeling, but fused deposition modeling, in which resin melted by heat is stacked, is preferred.
造形物1は、一例では、図2Aに示すような三次元網目構造2を有する。三次元網目構造2は、線状樹脂2aで構成された単層構造体が積層されることによって網目状になった構造である。造形物1がこのような構造を有する場合、隣接する線状樹脂2a間の間隔を変化させたり、線状樹脂2aの太さを変化させたりすることによって、造形物1の剛性を変化させることができる。造形物1が乳房体である場合、造形物1をユーザーの要望に応じた剛性を有するものにする必要があるところ、三次元網目構造2を有する造形物1では、このような要望を実現することが容易である。また、造形物1内の一部の剛性をその他の部位よりも高く又は低くしたいという要望があるが、三次元網目構造2の一部において隣接する線状樹脂2a間の間隔を狭く又は広くすることによって上記要望を容易に実現することができる。 In one example, the molded object 1 has a three-dimensional mesh structure 2 as shown in FIG. 2A. The three-dimensional mesh structure 2 is a mesh-like structure formed by stacking single-layer structures composed of linear resin 2a. When the molded object 1 has such a structure, the rigidity of the molded object 1 can be changed by changing the interval between adjacent linear resins 2a or by changing the thickness of the linear resins 2a. When the molded object 1 is a breast body, it is necessary to make the molded object 1 have a rigidity according to the user's request, and a molded object 1 having a three-dimensional mesh structure 2 can easily realize such a request. In addition, there is a request to make the rigidity of a part of the molded object 1 higher or lower than the other parts, and the above request can be easily realized by narrowing or widening the interval between adjacent linear resins 2a in a part of the three-dimensional mesh structure 2.
線状樹脂2aの直径は、例えば0.5~6.0mmであり、1.0~4.0mmが好ましい。この直径は、具体的には例えば、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0mmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 The diameter of the linear resin 2a is, for example, 0.5 to 6.0 mm, and preferably 1.0 to 4.0 mm. Specifically, the diameter may be, for example, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, or 6.0 mm, or may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
一例では、三次元網目構造2は、図2Bに示す単層構造体6,7,8がこの順で繰り返し積層されて構成される。単層構造体6は、互いに間隔を開けて設けられた複数の平行線で構成される線状樹脂6aを有する。単層構造体7は、互いに間隔を開けて設けられた複数の平行線で構成される線状樹脂7aを有する。単層構造体8は、互いに間隔を開けて設けられた複数の平行線で構成される線状樹脂8aを有する。線状樹脂6a,7a,8aは、互いに60度ずつずれた方向に延びるように設けられている。 In one example, the three-dimensional mesh structure 2 is formed by repeatedly stacking the single layer structures 6, 7, and 8 shown in FIG. 2B in this order. The single layer structure 6 has linear resin 6a composed of multiple parallel lines spaced apart from each other. The single layer structure 7 has linear resin 7a composed of multiple parallel lines spaced apart from each other. The single layer structure 8 has linear resin 8a composed of multiple parallel lines spaced apart from each other. The linear resins 6a, 7a, and 8a are arranged to extend in directions shifted by 60 degrees from each other.
造形物1を構成する樹脂は、特に限定されず、ABS、ポリオレフィン(例:ポリプロピレン)、ポリエステル、熱可塑性エラストマーが挙げられる。造形物1が乳房体のような高い柔軟性が要求されるものである場合、造形物1を構成する樹脂は、熱可塑性エラストマーが好ましい。 The resin constituting the molded object 1 is not particularly limited, and examples include ABS, polyolefin (e.g., polypropylene), polyester, and thermoplastic elastomer. When the molded object 1 is required to have high flexibility, such as a breast body, the resin constituting the molded object 1 is preferably a thermoplastic elastomer.
熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、アクリル系エラストマー等が挙げられる。この熱可塑性エラストマーは、スチレン系エラストマーを含むことが好ましい。スチレン系エラストマーは柔軟性が高いので、熱可塑性エラストマーがスチレン系エラストマーを含むことによって、熱可塑性エラストマーの柔軟性が高くなる。熱可塑性エラストマー中のスチレン系エラストマーの割合は、50~100質量%が好ましく、80~100質量%がさらに好ましく、具体的には例えば、50、60、70、80、90、100質量%であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 Examples of thermoplastic elastomers include styrene-based elastomers, olefin-based elastomers, and acrylic-based elastomers. It is preferable that this thermoplastic elastomer contains a styrene-based elastomer. Since styrene-based elastomers have high flexibility, the flexibility of the thermoplastic elastomer increases when the thermoplastic elastomer contains a styrene-based elastomer. The proportion of the styrene-based elastomer in the thermoplastic elastomer is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 80 to 100% by mass, and specifically, for example, 50, 60, 70, 80, 90, or 100% by mass, and may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
スチレン系エラストマーとは、スチレン単位を有する熱可塑性エラストマーであり、スチレン系共重合体(例えば、スチレン-エチレン-スチレンブロック共重合体(SES)、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体(SIS)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)等)、水素添加スチレン系共重合体(例えば、スチレン-エチレン・プロピレン-スチレンブロック共重合体(SEPS)、スチレン-エチレン・ブチレン-スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン-ブチレン・ブタジエン-スチレンブロック共重合体(SBBS)、水素添加スチレン-ブタジエンゴム(HSBR)等)等から選ばれた一種又は二種以上をブレンドしたものを挙げることができる。 A styrene-based elastomer is a thermoplastic elastomer having styrene units, and examples thereof include a blend of one or more selected from styrene-based copolymers (e.g., styrene-ethylene-styrene block copolymer (SES), styrene-butadiene-styrene block copolymer (SBS), styrene-isoprene-styrene block copolymer (SIS), styrene-butadiene rubber (SBR)), hydrogenated styrene-based copolymers (e.g., styrene-ethylene propylene-styrene block copolymer (SEPS), styrene-ethylene butylene-styrene block copolymer (SEBS), styrene-butylene butadiene-styrene block copolymer (SBBS), hydrogenated styrene-butadiene rubber (HSBR)), etc.
熱可塑性エラストマーのショアA硬度は、0~10が好ましく、具体的には例えば、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。ショアA硬度がこの範囲内である場合に、柔軟性に優れた造形物が得られる。ショアA硬度は、JIS K6253に基づいて測定する。 The Shore A hardness of the thermoplastic elastomer is preferably 0 to 10, specifically, for example, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, and may be within a range between any two of the values exemplified here. When the Shore A hardness is within this range, a molded object with excellent flexibility is obtained. The Shore A hardness is measured based on JIS K6253.
1-2.造形物1の製造方法
次に、本発明の一実施形態の造形物1の製造方法について説明する。この方法は、積層造形工程と、除去工程を備える。以下、各工程について説明する。
1-2. Method for Manufacturing the Model 1 Next, a method for manufacturing the model 1 according to an embodiment of the present invention will be described. This method includes an additive manufacturing process and a removal process. Each process will be described below.
(1)積層造形工程
積層造形工程では、図3に示すように、予め準備された支持体3が配置された造形領域Rにおいて樹脂4の単層構造体を積層することによって、図4Aに示すように、樹脂4で構成された造形物1と支持体3が一体となった一体物9を形成する。
(1) Additive Manufacturing Process In the additive manufacturing process, as shown in FIG. 3, a single-layer structure of resin 4 is laminated in a manufacturing area R in which a pre-prepared support 3 is arranged, thereby forming an integrated object 9 in which a molded object 1 made of resin 4 and the support 3 are integrated, as shown in FIG. 4A.
積層造形工程は、任意の積層造形法で行うことができる。単層構造体は、一例では、ヘッド5を移動させながら流動状態の樹脂を吐出するとともに、吐出した樹脂4を固化させることによって行うことができる。熱溶融積層法では、加熱によって流動状態になった樹脂を吐出し、吐出された流動状態の樹脂は、冷却によって固化される。UV硬化法では、吐出された流動状態の樹脂は、UV照射によって固化される。 The additive manufacturing process can be performed by any additive manufacturing method. In one example, a single-layer structure can be produced by discharging resin in a fluid state while moving the head 5, and solidifying the discharged resin 4. In the fused deposition modeling method, resin that has been made fluid by heating is discharged, and the discharged resin in a fluid state is solidified by cooling. In the UV curing method, the discharged resin in a fluid state is solidified by UV irradiation.
一例では、熱溶融積層法では、図3に示すように、ヘッド5内で溶融した樹脂4をヘッド5の先端に設けた吐出口5aから吐出しながら、造形領域Rにおいてヘッド5を移動させることによって造形物1を形成することができる。ヘッド5に供給する樹脂の形態は限定されず、フィラメントであってもペレットであってもよい。樹脂の形態がフィラメントである場合、ヘッド5に内蔵されたギアをフィラメントに係合させた状態でギアを回転させることによってフィラメントを下流に移動させてヘッド5内で溶融された樹脂4を吐出することができる。樹脂の形態がペレットである場合、ヘッド5として、スクリューを内蔵したスクリュー式押出機を用いることができ、スクリューの回転によって、ヘッド5内で溶融された樹脂4を吐出することができる。樹脂が熱可塑性エラストマーのように柔軟性が非常に高いものである場合には、ギアの回転によってフィラメントを下流に移動させることが困難な場合があるので、この場合、ヘッド5は、スクリュー式押出機であることが好ましい。 In one example, in the fused deposition modeling method, as shown in FIG. 3, the resin 4 melted in the head 5 is discharged from the discharge port 5a at the tip of the head 5 while the head 5 is moved in the modeling region R to form the model 1. The form of the resin supplied to the head 5 is not limited, and may be a filament or a pellet. When the resin is in the form of a filament, the filament can be moved downstream by rotating the gear built into the head 5 while engaging the gear, thereby discharging the resin 4 melted in the head 5. When the resin is in the form of a pellet, a screw-type extruder having a built-in screw can be used as the head 5, and the resin 4 melted in the head 5 can be discharged by rotating the screw. When the resin is very flexible, such as a thermoplastic elastomer, it may be difficult to move the filament downstream by rotating the gear, so in this case, it is preferable that the head 5 is a screw-type extruder.
吐出口5aから吐出された直後の樹脂4の温度を造形温度と定義する。造形温度は、120~230℃であることが好ましい。この場合に、冷却時に樹脂4が十分に固化されやすく、且つ造形材料の加熱による劣化が起こりにくいからである。上記造形温度は、具体的には例えば、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230℃であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 The temperature of the resin 4 immediately after it is discharged from the discharge port 5a is defined as the modeling temperature. The modeling temperature is preferably 120 to 230°C. This is because in this case, the resin 4 is likely to be sufficiently solidified when cooled, and deterioration of the modeling material due to heating is unlikely to occur. The modeling temperature is specifically, for example, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, or 230°C, and may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
造形物1は、凹部1cを有するので、凹部1cの上方の部位1d(図1Bに図示)を形成するためには、支持体3を準備し、支持体3上に部位1dを形成する必要がある。 Since the object 1 has a recess 1c, in order to form a portion 1d (shown in FIG. 1B) above the recess 1c, it is necessary to prepare a support 3 and form the portion 1d on the support 3.
特許文献1では、造形物と支持体を一緒に造形しているが、このような方法では、支持体の分だけ、造形時間が長くなってしまうという問題がある。そこで、本実施形態では、予め準備された支持体3を用いることによって、造形時間を短縮している。 In Patent Document 1, the model and the support are modeled together, but this method has the problem that the modeling time is longer due to the support. Therefore, in this embodiment, the modeling time is shortened by using a support 3 that is prepared in advance.
支持体3の形成方法は、特に限定されず、積層造形や射出成形などによって形成することができる。射出成形によって支持体3を形成する場合、支持体3の表面を平滑にすることが容易であり、この場合、造形物1の凹部1cの内面を平滑にすることができる。造形物1が乳房体である場合、凹部1cの内面が身体に接触する面となるので、この面を平滑にすることによって、乳房体の品質を向上させることができる。 The method for forming the support 3 is not particularly limited, and it can be formed by additive manufacturing, injection molding, or the like. When the support 3 is formed by injection molding, it is easy to smooth the surface of the support 3, and in this case, the inner surface of the recess 1c of the molded object 1 can be smoothed. When the molded object 1 is a breast body, the inner surface of the recess 1c is the surface that comes into contact with the body, and so by smoothing this surface, the quality of the breast body can be improved.
支持体3を構成する樹脂(以下、「支持体樹脂」)の融点は、樹脂4の融点よりも高いことが好ましい。この場合、支持体樹脂の融点と、樹脂4の融点の間の温度で造形することによって、支持体3を溶融させることなく、造形物1の造形が可能である。また、この場合、支持体3が溶融しないので、後述する除去工程で分離された支持体3を次の造形物を製造するための積層造形工程において再利用することができる。支持体樹脂の融点は、造形温度よりも高いことが好ましい。この場合、支持体3を溶融させることなく、造形物1の造形が可能である。本明細書において、「融点」は、JIS K 7121:2012に従って測定した融解ピーク温度Tpmを意味する。 The melting point of the resin constituting the support 3 (hereinafter, "support resin") is preferably higher than the melting point of the resin 4. In this case, by modeling at a temperature between the melting points of the support resin and the resin 4, it is possible to model the object 1 without melting the support 3. In this case, since the support 3 does not melt, the support 3 separated in the removal process described below can be reused in the additive manufacturing process for producing the next object. The melting point of the support resin is preferably higher than the modeling temperature. In this case, it is possible to model the object 1 without melting the support 3. In this specification, "melting point" means the melting peak temperature Tpm measured in accordance with JIS K 7121:2012.
図3Bに示すように、支持体3は、傾斜面3aを有する。傾斜面3aは、平面であっても曲面であってもよい。造形物1が乳房体である場合、凹部1cの内面には、造形物1を身体にフィットさせるための傾斜面を設けることが好ましいところ、支持体3に傾斜面3aを設けることによって、凹部1cの内面にも傾斜面を設けることができる。水平面に対する傾斜面3aの傾斜角度は、例えば5~85度であり、10~80度が好ましい。この傾斜角度は、具体的には例えば、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85度であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 As shown in FIG. 3B, the support 3 has an inclined surface 3a. The inclined surface 3a may be flat or curved. When the object 1 is a breast body, it is preferable to provide an inclined surface on the inner surface of the recess 1c to make the object 1 fit the body. By providing the inclined surface 3a on the support 3, it is possible to provide an inclined surface on the inner surface of the recess 1c as well. The inclination angle of the inclined surface 3a with respect to the horizontal plane is, for example, 5 to 85 degrees, and preferably 10 to 80 degrees. Specifically, this inclination angle may be, for example, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, or 85 degrees, or may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
ところで、支持体3上に樹脂4を吐出すると、樹脂4が支持体3上で滑ってしまい、所望形状の造形物1が得られなくなる場合がある。従って、支持体3上での樹脂4の滑りを抑制する滑り抑制構成を備えることが好ましい。。 However, when the resin 4 is ejected onto the support 3, the resin 4 may slip on the support 3, making it impossible to obtain a molded object 1 of the desired shape. Therefore, it is preferable to provide a slippage suppression structure that suppresses the resin 4 from slipping on the support 3.
滑り抑制構成の一例は、支持体樹脂と樹脂4が、共通するモノマーを有することである。共通するモノマーを有する樹脂(つまり、同系統の樹脂)は、一般に、親和性が高いので、このような樹脂の組み合わせを用いることによって、樹脂4の滑りが抑制される。例えば、樹脂4がスチレン系エラストマーである場合、支持体樹脂としては、スチレン系エラストマーや、エラストマー以外のスチレン系樹脂を採用することが好ましい。支持体樹脂と樹脂4の共通するモノマーの割合は、例えば50~100質量%であり、具体的には例えば、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100質量%であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 One example of a slip-suppressing configuration is that the support resin and resin 4 have a common monomer. Resins having a common monomer (i.e., resins of the same type) generally have high affinity, so by using such a combination of resins, the slippage of resin 4 is suppressed. For example, when resin 4 is a styrene-based elastomer, it is preferable to use a styrene-based elastomer or a styrene-based resin other than an elastomer as the support resin. The proportion of the common monomer between the support resin and resin 4 is, for example, 50 to 100 mass%, and specifically, for example, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, or 100 mass%, and may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
滑り抑制構成の別の例は、支持体樹脂と樹脂4のハンセン溶解度パラメータの差の絶対値をΔSPとすると、ΔSPの値が1.3以下であることである。ΔSPは、樹脂同士の親和性を示す指標であり、ΔSPの値が小さいほど支持体樹脂と樹脂4の間の親和性が高いので、ΔSPの値が1.3以下となる樹脂の組み合わせを用いることによって、樹脂4の滑りが抑制される。ΔSPは、1.0以下が好ましく、0.5以下がさらに好ましく、具体的には例えば、0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 Another example of a slip suppression configuration is that the absolute value of the difference in Hansen solubility parameters between the support resin and resin 4 is ΔSP, where ΔSP is a value of 1.3 or less. ΔSP is an index showing the affinity between resins, and the smaller the ΔSP value, the higher the affinity between the support resin and resin 4. Therefore, by using a combination of resins with a ΔSP value of 1.3 or less, slippage of resin 4 is suppressed. ΔSP is preferably 1.0 or less, more preferably 0.5 or less, and specifically, for example, 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, and may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
滑り抑制構成の別の例は、図3Bに示すように、支持体3のうち、単層構造体が形成される部位(図3Bでは、傾斜面3a)に凹部3bを設けることである。この場合、樹脂4が凹部3bに入り込んで固化することによって、樹脂4が支持体3に係合されて、樹脂4の滑りが抑制される。この滑り抑制構成を採用する場合、支持体樹脂と樹脂4の親和性が低くても、樹脂4の滑りが抑制されるので、支持体3の材料選択の幅が広がるという利点がある。凹部3bの開口径は、吐出口5aの直径よりも小さいことが好ましい。この場合、凹部3b内に入り込む樹脂4の量が多くなりすぎず、樹脂4が凹部3bに入り込むことに起因する形状の乱れが抑制される。 As shown in FIG. 3B, another example of a slip prevention configuration is to provide a recess 3b in the portion of the support 3 where the single-layer structure is formed (the inclined surface 3a in FIG. 3B). In this case, the resin 4 enters the recess 3b and solidifies, so that the resin 4 engages with the support 3 and suppresses slippage of the resin 4. When this slip prevention configuration is adopted, even if the affinity between the support resin and the resin 4 is low, the slippage of the resin 4 is suppressed, so there is an advantage that the range of material selection for the support 3 is widened. The opening diameter of the recess 3b is preferably smaller than the diameter of the discharge port 5a. In this case, the amount of resin 4 that enters the recess 3b is not too large, and the deformation of the shape caused by the resin 4 entering the recess 3b is suppressed.
支持体3が多孔体である場合、多孔体の孔が凹部3bとして機能する。多孔体としては、ゼオライトのような材料自体が多孔質であるものであってもよく、積層造形によって形成された図2に示すような三次元網目構造2を有するものであってもよい。また、支持体3が金型を用いて形成する成形体である場合、金型の凸部を転写して凹部3bを形成してもよい。 When the support 3 is a porous body, the pores of the porous body function as the recesses 3b. The porous body may be a material such as zeolite that is itself porous, or may have a three-dimensional mesh structure 2 formed by additive manufacturing as shown in FIG. 2. When the support 3 is a molded body formed using a mold, the recesses 3b may be formed by transferring the protrusions of the mold.
滑り抑制構成の別の例は、図3Bに示すように、支持体3に接触する層を形成する際の、ヘッド5の吐出口5aの中心線5b上でのヘッド5と支持体3の間の間隔をGとし、ヘッド5の吐出口の直径をDとすると、G/Dを0.5以下とすることである。G/Dは、0.8程度に設定されるのが一般的であるが、G/Dをこのような値に設定すると、樹脂4が支持体3上で滑りやすい。樹脂4の滑りを抑制するには、支持体樹脂と樹脂4の親和性を高めることが考えられるが、その場合、支持体樹脂の選択の自由度が狭くなってしまうという課題がある。 As shown in FIG. 3B, another example of a slippage suppression configuration is to set G/D to 0.5 or less when forming a layer in contact with the support 3, where G is the distance between the head 5 and the support 3 on the center line 5b of the discharge port 5a of the head 5 and D is the diameter of the discharge port of the head 5. G/D is generally set to about 0.8, but when G/D is set to such a value, the resin 4 tends to slip on the support 3. In order to suppress the slippage of the resin 4, it is possible to increase the affinity between the support resin and the resin 4, but in that case, there is an issue that the freedom of selection of the support resin is narrowed.
本構成では、このような課題を解決すべく、G/Dが0.5以下という構成を採用している。G/Dをこのような値にすると、吐出された樹脂4が支持体3に強く押し付けられるので、樹脂4と支持体3の密着性が高まって、樹脂4の滑りが抑制される。このため、本構成の採用によって、支持体3の材料選択の幅が広がる。G/Dは、例えば0.1~0.5であり、具体的には例えば、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 To solve this problem, this configuration employs a G/D of 0.5 or less. With this G/D value, the ejected resin 4 is pressed strongly against the support 3, increasing the adhesion between the resin 4 and the support 3 and suppressing slippage of the resin 4. Therefore, by adopting this configuration, the range of materials that can be selected for the support 3 is expanded. G/D is, for example, 0.1 to 0.5, and more specifically, for example, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.35, 0.40, 0.45, and 0.50, and may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
また、下層の単層構造体上に次の単層構造体を形成する際の、ヘッド5と前記下層との間の距離をG1とすると、G/G1は、0.1~1が好ましく、0.3~0.8が好ましい。G,G1は、いわゆる造形ピッチを示している。支持体3と造形物1が分離されやすいように、支持体3上に単層構造体を形成する際の造形ピッチは、下層の単層構造体上に次の単層構造体を形成する際の造形ピッチよりも大きくする、つまり、G/G1を1よりも大きくするのが一般的であるが、本構成では、G/G1を1以下とすることによって、支持体3上での樹脂4の滑りを抑制している。G/G1は、具体的には例えば、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 When forming the next monolayer structure on the lower monolayer structure, the distance between the head 5 and the lower layer is G1, and G/G1 is preferably 0.1 to 1, and more preferably 0.3 to 0.8. G and G1 indicate the so-called modeling pitch. In order to facilitate separation of the support 3 and the modeled object 1, the modeling pitch when forming the monolayer structure on the support 3 is generally set to be larger than the modeling pitch when forming the next monolayer structure on the lower monolayer structure, that is, G/G1 is generally set to be larger than 1. However, in this configuration, the slippage of the resin 4 on the support 3 is suppressed by setting G/G1 to 1 or less. Specifically, G/G1 is, for example, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, or 1.0, and may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
本構成は、支持体3に凹部3bを設ける構成との併用が特に効果的である。この場合、樹脂4が凹部3b内に入り込みやすくなり、樹脂4の滑りがさらに効果的に抑制される。 This configuration is particularly effective when used in combination with a configuration in which a recess 3b is provided in the support 3. In this case, the resin 4 can easily enter the recess 3b, and slippage of the resin 4 can be more effectively suppressed.
(2)除去工程
除去工程では、図4Aに示す一体物9を、図4Bに示すように支持体3と造形物1に分離することによって、一体物9から支持体3を除去する。これによって、造形物1が得られる。
(2) Removal Step In the removal step, the integrated object 9 shown in Fig. 4A is separated into the support 3 and the shaped object 1 as shown in Fig. 4B, thereby removing the support 3 from the integrated object 9. In this way, the shaped object 1 is obtained.
支持体樹脂と樹脂4の少なくとも一方がエラストマーのような柔軟性が高い樹脂である場合、支持体3又は造形物1を変形させることによって上記分離を行うことができる。支持体3と樹脂4の両方の剛性が高い場合は、支持体3と造形物1を互いに引き離す方向の力を加えることによって上記分離を行うことができる。例えば、支持体3を別の部材に固定した状態で、支持体3又はその周囲に領域に設けた突き出しピンで造形物1を突くことによって、上記分離を行うことができる。 If at least one of the support resin and resin 4 is a highly flexible resin such as an elastomer, the above separation can be achieved by deforming the support 3 or the molded object 1. If both the support 3 and resin 4 are highly rigid, the above separation can be achieved by applying a force in a direction that pulls the support 3 and the molded object 1 away from each other. For example, the above separation can be achieved by poking the molded object 1 with an ejector pin provided on the support 3 or an area surrounding it while the support 3 is fixed to another member.
除去工程で取り外した支持体3は、次の造形物1を製造するための積層造形工程において再利用することができる。このため、上記分離は、支持体3が損傷しないように行うことが好ましい。また、支持体3を再利用することによって、支持体3の製造にかかる時間とコストを削減することが可能である。 The support 3 removed in the removal process can be reused in the additive manufacturing process for manufacturing the next model 1. For this reason, it is preferable to perform the above separation in a manner that does not damage the support 3. Furthermore, by reusing the support 3, it is possible to reduce the time and cost required for manufacturing the support 3.
2.その他の実施形態
・上記実施形態では、傾斜面3a及び凹部3bを有する支持体3を用いているが、傾斜面3aを有しない支持体3や、凹部3bを有しない支持体3を用いてもよい。
・上記実施形態では、G/Dを0.5以下としているが、G/Dは、0.5よりも大きくてもよい。この場合、G/Dは、例えば、0.1~1であり、具体的には例えば、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55、0.60、0.65、0.70、0.75、0.80、0.85、0.90、0.95、1.00であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
2. Other embodiments In the above embodiment, the support 3 having the inclined surface 3a and the recessed portion 3b is used, but a support 3 without the inclined surface 3a or a support 3 without the recessed portion 3b may be used.
In the above embodiment, G/D is 0.5 or less, but G/D may be greater than 0.5. In this case, G/D is, for example, 0.1 to 1, specifically, for example, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.35, 0.40, 0.45, 0.50, 0.55, 0.60, 0.65, 0.70, 0.75, 0.80, 0.85, 0.90, 0.95, 1.00, and may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
1 :造形物
1a :上面
1b :下面
1c :凹部
1d :部位
2 :三次元網目構造
2a :線状樹脂
3 :支持体
3a :傾斜面
3b :凹部
4 :樹脂
5 :ヘッド
5a :吐出口
5b :中心線
6 :単層構造体
6a :線状樹脂
7 :単層構造体
7a :線状樹脂
8 :単層構造体
8a :線状樹脂
9 :一体物
R :造形領域
Reference Signs List 1: Modeled object 1a: Upper surface 1b: Lower surface 1c: Recess 1d: Part 2: Three-dimensional mesh structure 2a: Linear resin 3: Support 3a: Inclined surface 3b: Recess 4: Resin 5: Head 5a: Discharge port 5b: Center line 6: Single-layer structure 6a: Linear resin 7: Single-layer structure 7a: Linear resin 8: Single-layer structure 8a: Linear resin 9: Integrated object R: Modeling region
Claims (5)
積層造形工程と、除去工程を備え、
前記積層造形工程では、予め準備された支持体が配置された造形領域において樹脂の単層構造体を積層することによって前記樹脂で構成された造形物と前記支持体が一体となった一体物を形成し、
前記除去工程では、前記一体物を前記造形物と前記支持体に分離することによって、前記一体物から前記支持体を除去し、
前記支持体は、前記単層構造体が形成される部位である傾斜面に凹部を有する、方法。 A method for manufacturing a shaped object, comprising the steps of:
The method includes an additive manufacturing process and a removal process,
In the additive manufacturing process, a resin monolayer structure is laminated in a modeling region in which a support body prepared in advance is disposed, thereby forming an integrated object in which a modeled object made of the resin and the support body are integrated,
In the removing step, the support is removed from the integrated body by separating the integrated body into the shaped object and the support ,
The method of claim 1, wherein the support has a recess on an inclined surface where the monolayer structure is formed .
前記積層造形工程は、熱溶融積層法で行われる、方法。 2. The method of claim 1 ,
The method, wherein the additive manufacturing process is performed by fused deposition modeling.
前記単層構造体は、ヘッドを移動させながら流動状態の樹脂を吐出するとともに吐出した樹脂を固化させることによって形成され、
前記凹部の開口径は、前記ヘッドの吐出口の直径よりも小さい、方法。 3. The method of claim 1 or claim 2 ,
The single-layer structure is formed by discharging a resin in a fluid state while moving a head and solidifying the discharged resin,
A method in which an opening diameter of the recess is smaller than a diameter of an ejection port of the head.
前記支持体を構成する樹脂と前記造形物を構成する樹脂は、共通するモノマーを有する、方法。 The method according to any one of claims 1 to 3 ,
A method, wherein a resin constituting the support and a resin constituting the shaped object have a common monomer.
前記除去工程で分離した前記支持体を、次の造形物を製造するための積層造形工程において再利用する、方法。 The method according to any one of claims 1 to 4 ,
The support separated in the removing step is reused in an additive manufacturing step for producing a next object.
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