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公開番号2024053270
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-15
出願番号2022159406
出願日2022-10-03
発明の名称光造形用スラリー及び三次元積層造形物の製造方法
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人サクラ国際特許事務所
主分類B28B 1/30 20060101AFI20240408BHJP(セメント,粘土,または石材の加工)
要約【課題】三次元積層造形物を高精度かつ安定的に作製することを可能にした光造形用スラリを提供する。
【解決手段】実施形態の光造形用スラリーは、無機粒子と、液状の光硬化性樹脂と、分散剤とを含有し、分散剤は非イオン性分散剤とイオン性分散剤とを含む。実施形態の光造形用スラリーにおいて、せん断速度が0.5s-1であるときの粘度η0.5と、せん断速度が10s-1であるときの粘度η10と、せん断速度が30s-1であるときの粘度η30とが、η0.5≧0[Pa・s]、η10≦65[Pa・s]、η30≦50[Pa・s]、η0.5/η10≦11.00、及びη10/η30≧0.86の関係を満足する。
【選択図】図2C
特許請求の範囲【請求項１】
無機粒子と、液状の光硬化性樹脂と、分散剤とを含有する光造形用スラリーであって、
前記分散剤は、非イオン性分散剤とイオン性分散剤とを含み、
せん断速度が０．５ｓ
－１
であるときの粘度η０．５と、せん断速度が１０ｓ
－１
であるときの粘度η１０と、せん断速度が３０ｓ
－１
であるときの粘度η３０とが、η０．５≧０［Ｐａ・ｓ］、η１０≦６５［Ｐａ・ｓ］、η３０≦５０［Ｐａ・ｓ］、η０．５／η１０≦１１．００、及びη１０／η３０≧０．８６の関係を満足する、光造形用スラリー。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記非イオン性分散剤の質量Ｗ１と前記イオン性分散剤の質量Ｗ２との割合が、９１質量％：９質量％≦Ｗ１：Ｗ２≦１０質量％：９０質量％の関係を満足する、請求項１に記載の光造形用スラリー
【請求項３】
前記分散剤の含有割合が、１００質量％の前記無機粒子に対して、０．５質量％以上２２．０質量％以下である、請求項１に記載の光造形用スラリー。
【請求項４】
前記無機粒子の平均粒子径Ｒが０．１μｍ≦Ｒ≦５．０μｍの関係を満足する、請求項１に記載の光造形用スラリー
【請求項５】
前記無機粒子の含有割合が３０体積％以上６５体積％以下である、請求項１に記載の光造形用スラリー。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光造形用スラリーを準備し、前記光造形用スラリーを槽内に収容する工程と、
前記光造形用スラリーを収容した前記槽の下面より光を照射し、前記光硬化性樹脂を硬化させることにより、硬化層を形成する工程とを具備し、
前記硬化層の形成工程を三次元積層造形物の形状データに基づいて繰り返し実行することにより、前記硬化層の積層体を形成する、三次元積層造形物の製造方法。
【請求項７】
さらに、前記硬化層の積層体に脱脂処理を行うことにより、硬化した前記光硬化性樹脂を除去して脱脂体を得る工程と、
前記脱脂体に焼結処理を行うことにより、前記脱脂体中の前記無機粒子を焼結させる工程とを具備する、請求項６に記載の三次元積層造形物の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光造形用スラリー及び三次元積層造形物の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
三次元積層造形物を作製する際には、例えば、まず無機粒子（セラミックス粒子など）と液状の光硬化性樹脂とを含む光造形用スラリーを槽に入れた後、上からステージを下降させ、槽下面から光を照射して光硬化性樹脂を硬化させることによって、ステージの下部に硬化層を形成する。その後、ステージを上昇させることによって、硬化層分だけ不足した部分にスラリーを流動させて供給する。上記の硬化層の形成は、三次元積層造形物の三次元設計データに基づいて繰り返し実行され、硬化層の積層体が作製される。そして、硬化層の積層体について、例えば、脱脂処理を実行することにより、上記において硬化した光硬化性樹脂を除去すると共に、焼結処理を実行することで無機粒子を焼結させることによって、三次元積層造形物を作製する。
【０００３】
上記したように、三次元積層造形物を作製する際には、ステージを上昇する際に、槽内の光造形用スラリーを光照射して硬化させた部分に供給する必要がある。このため、上記した光造形用スラリーには、流動性を維持しつつ、せん断速度が低いときに粘度が高く、せん断速度が高いときに粘度が低いチクソトロピーが要求される。また、せん断速度が低いときに粘度が低く、せん断速度が高いときに粘度が高いダイラタンシーが強いと、スラリー内の粒子が沈降状態になるため、ダイラタンシーの抑制も要求される。
【０００４】
しかしながら、従来の光造形用スラリーにおいては、流動性を有するチクソトロピーとダイラタンシーの抑制を実現することが困難な場合がある。特に、高精細な造形を実現するために、粒子径が小さい無機粒子を用いる場合には、光造形用スラリーにおいて無機粒子の凝集が発生しやすくなるため、光造形用スラリーのチクソトロピーの性質が高まり、流動しない場合がある。また、分散性が低いとダイラタンシーの性質が高まり、粒子が沈降状態となりやすい場合がある。これらの結果、三次元積層造形物を高精度かつ安定的に作製することが困難な場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６９６３６９０号公報
特開２０１７－１３２０９２号公報
特開２０１９－１６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、三次元積層造形物を高精度かつ安定的に作製することを可能にした光造形用スラリー及びそれを用いた三次元積層造形物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の光造形用スラリーは、無機粒子と、液状の光硬化性樹脂と、分散剤とを含有し、前記分散剤は非イオン性分散剤とイオン性分散剤とを含む。実施形態の光造形用スラリーにおいて、せん断速度が０．５ｓ
－１
であるときの粘度η０．５と、せん断速度が１０ｓ
－１
であるときの粘度η１０と、せん断速度が３０ｓ
－１
であるときの粘度η３０とが、η０．５≧０［Ｐａ・ｓ］、η１０≦６５［Ｐａ・ｓ］、η３０≦５０［Ｐａ・ｓ］、η０．５／η１０≦１１．００、及びη１０／η３０≧０．８６の関係を満足する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態の三次元積層造形物の製造方法の概要を示すフロー図である。
実施形態の三次元積層造形物の製造方法における硬化層形成工程（ＳＴ２０）の概要を模式的に示す図である。
実施形態の三次元積層造形物の製造方法における硬化層形成工程（ＳＴ２０）の概要を模式的に示す図である。
実施形態の三次元積層造形物の製造方法における硬化層形成工程（ＳＴ２０）の概要を模式的に示す図である。
実施形態の三次元積層造形物の製造方法における硬化層形成工程（ＳＴ２０）の概要を模式的に示す図である。
実施形態の三次元積層造形物の製造方法における脱脂工程（ＳＴ３０）を実行する前の状態を示す図である。
実施形態の三次元積層造形物の製造方法における脱脂工程（ＳＴ３０）を実行した後の状態を示す図である。
実施形態の三次元積層造形物の製造方法における焼結工程（ＳＴ４０）を実行した後の状態を示す図である。
各例の光造形用スラリーのせん断速度が異なる複数の条件で測定した粘度を示すグラフである。
図４のせん断速度η１０からせん断速度η３０の詳細を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の光造形用スラリー及び三次元積層造形物の製造方法について、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、その説明を一部省略する場合がある。図面は模式的なものであり、各部の厚さと平面寸法との関係、各部の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。
【００１０】
図１は、実施形態の三次元積層造形物の製造方法の概要を示すフロー図である。図１に示すように、三次元積層造形物の製造方法は、準備工程（ＳＴ１０）と硬化層形成工程（ＳＴ２０）と脱脂工程（ＳＴ３０）と焼結工程（ＳＴ４０）とを順次実行することにより行われる。三次元積層造形物の製造は、造形装置（例えば、ローランドＤＧ社製の型番ＡＲＭ－１０）を用いて実行される。各工程に関して以下に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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