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公開番号2023076364
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-06-01
出願番号2021202059
出願日2021-11-22
発明の名称液中立体造形物製造法
出願人個人
代理人
主分類B29C 64/118 20170101AFI20230525BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】熱溶解積層法おけるオーバーハング部の重力変形の防止、材料がノズル温度から温度降下し凝固するときの温度差によるソリ変形の防止、さらに、積層材料の熱伝導率が高い場合、レイヤー間の積層材料の密着が不完全で微少空隙が残存することの防止のための、積層方法を提供する。
【解決手段】プラットフォームとノズルの空間に液体で満たす容器を構成させ、液体の中で熱溶解積層法による造形物を製造することで、積層物の浮力を利用して重力変形を防止する。さらに、温度管理された液体中で造形することで、ノズルから吐出される材料の凝固速度を最適化させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
熱溶解積層法の３Ｄプリンターにおいて、プラットフォームとノズルの空間を温度管理された液体で満たした状態で積層する方法。
続きを表示（約 320 文字）【請求項２】
熱溶解積層法の３Ｄプリンターにおいて、プラットフォームとノズルの空間を温度管理された液体で満たした状態で積層する形態で、ノズル径をΦ１０μｍからΦ１００μｍとする極小物を積層する方法。
【請求項３】
熱溶解積層法の３Ｄプリンターにおいて、プラットフォームとノズルの空間を満たす液体として、水（温水）や油、およびその混合液体を使用し、液体の温度を積層材料の融点あるいは軟化点未満に設定した状態で積層する方法。
【請求項４】
熱溶解積層法の３Ｄプリンターにおいて、プラットフォームとノズルの空間を満たす液体として、液体に微細なセラミック粉末や金属粉末を浮遊させたコロイド状態を利用して積層する方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱溶解積層法による立体造形物の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
３Ｄプリンターは、コンピュータで作成された三次元の造形データを元に、造形材料を順次積層して立体物を造形する装置であり、数種類の方式が知られている。中でも、熱溶解積層法（ＭａｔｅｒｉａｌＥｘｔｒｕｓｉｏｎ）は、プラスチックなどの材料を溶かして３Ｄ積層物をレイヤーごとに作成する３Ｄ印刷方法である。積層材料はプラスチックだけでなく、金属粉末と樹脂を混錬して作ったフィラメントやペレットあるいはセラミック粉末と樹脂を混錬して作ったフィラメントやペレットが使われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
熱溶解積層法による積層物は、積層形状がオーバーハングする部位には重力変形を阻止するための支え（サポート）を予め設計し、３Ｄ積層物と同時に積層する。この支えは最終的には不要物であり、完成した積層物から切断除去あるいは溶解除去させる無駄な作業が発生するという課題があった。
【０００４】
熱溶解積層法による積層物は、材料がノズル温度から温度降下して凝固するときに、プラットフォーム近傍の積層物の温度と積層物の上層部の温度に差が生まれ、ソリ変形が発生する課題があった。
【０００５】
また、金属粉末と樹脂、あるいはセラミック粉末と樹脂を混錬して作ったフィラメントやペレットを使用する熱溶解積層法においては、積層材料の熱伝導率は金属やセラミックを含むため高く、ノズルから吐出された材料がすぐに冷却凝固し、レイヤー間の積層材料の密着が不完全になることで微少空隙が残存する。これは、後工程の脱脂・焼結でも拡散することはなく、焼結された積層物の中に微小空隙として残り、機械的性質の著しい低下を招くという課題があった。
【０００６】
さらに、熱溶解積層法に使用する標準ノズル径はΦ０．２５ｍｍが下限であるが、ノズル径をさらに小さくするとノズルから吐出された材料がすぐに冷却凝固し、レイヤー間の積層材料の密着が不完全で微少空隙が残存するだけではなく、全く密着しない状態が発生する。このため、微小物を積層することができない。さらに、積層面の表面粗度はノズル径に依存するため熱溶解積層法の表面粗度実績Ｒａ１２を改善させることができないという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、液体の中で熱溶解積層法による造形物を製造する方法を見出した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、熱溶解積層法の３Ｄプリンターにおいて、プラットフォームとノズルの空間に液体で満たす容器を構成させる。
【００１０】
液体中で造形することで、積層物の浮力を利用することができる。従って材料密度に合致させた液体を使用すれば、積層物の重力による変形が発生しないため、変形防止の支え（サポート）を造形する必要がない。液体は水（温水）や油、およびその混合液体を使用する。さらに微細なセラミック粉末や金属粉末を浮遊させたコロイド液を使用することも選択できる。液体の温度は、積層材料の融点あるいは軟化点未満に設定する。
（【００１１】以降は省略されています）

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