特許ウォッチ

公開番号2025118544
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2025010776
出願日2025-01-24
発明の名称粉末組成物、粉末組成物を用いて粉末床溶融結合方式によって三次元造形物を製造する方法、および三次元造形物
出願人東レ株式会社
代理人個人,個人
主分類B29C 64/153 20170101AFI20250805BHJP(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】ビーム波長が400nm～2000nmのレーザー光を効果的に吸収する粉末組成物を提供する。
【解決手段】(A)D50粒子径1μm～100μm、真球度80以上の熱可塑性樹脂粉末および(B)熱吸収材0.02重量%以上2重量%以下で構成される粉末組成物であって、ビーム波長が400nm～2000nmのレーザー光を使用する粉末床溶融結合方式造形に使用する粉末組成物。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
（Ａ）Ｄ５０粒子径１μｍ～１００μｍ、真球度８０以上の熱可塑性樹脂粉末および（Ｂ）熱吸収材０．０２重量％以上２重量％以下で構成される粉末組成物であって、ビーム波長が４００ｎｍ～２０００ｎｍのレーザー光を使用する粉末床溶融結合方式造形に使用する粉末組成物。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
前記粉末組成物が熱吸収材と熱可塑性樹脂粉末の粉体混合によって得られる請求項１に記載の粉末組成物。
【請求項３】
９５００ｃｍ
－１
の近赤外光の透過率が４０％以下である請求項１に記載の粉末組成物。
【請求項４】
安息角が４０度以下である請求項１に記載の粉末組成物。
【請求項５】
熱可塑性樹脂粉末を構成する熱可塑性樹脂がポリアミドである請求項１に記載の粉末組成物。
【請求項６】
前記熱吸収材がカーボンブラックである請求項１に記載の粉末組成物。
【請求項７】
前記熱吸収材のＤ５０粒子径が１００ｎｍ～１０００ｎｍである請求項１に記載の粉末組成物。
【請求項８】
ビーム波長が４００ｎｍ～２０００ｎｍのレーザー光がファイバーレーザーによるレーザー光である請求項１に記載の粉末組成物。
【請求項９】
前記粉末組成物に対して、強化フィラー５重量％以上６０重量％以下を含む請求項１に記載の粉末組成物。
【請求項１０】
請求項１～９のいずれかに記載の粉末組成物を用いて、ビーム波長が４００ｎｍ～２０００ｎｍのレーザー光を照射し、粉末床溶融結合方式により三次元造形物を製造する方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビーム波長が４００ｎｍ～２０００ｎｍのレーザー光を使用する粉末床溶融結合方式造形に使用するための粉末組成物、およびその粉末組成物を用いて三次元造形を行う三次元造形物の製造方法、および三次元造形物に関するものである。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
三次元造形物を得る造形方式の一つとして粉末床溶融結合方式が知られている。粉末床溶融結合方式による造形は、原料として一般的に金属粉末や熱可塑性樹脂粉末が使用される。中でも原料粉末が敷き詰められた造形層に選択的にレーザー光を照射させることで原料を溶融させる選択的レーザー焼結方式によって三次元造形物が得られる。粉末床溶融結合方式用の特徴としては、選択的にレーザー光を照射できることで機械強度の強い造形や、サポート部材を必要としないことから精密造形に適しており、航空機、鉄道や自動車などの産業用途、精密機械や医療機器での活用が進んでいる。
【０００３】
選択的レーザー焼結方式では、熱可塑性樹脂粉末を効果的に溶融できる観点から、約１００００ｎｍの波長を有する炭酸ガスレーザーが使用される。一方で近年は、造形速度を向上する検討が精力的に行われており、中でも波長域が約１／１０倍でレーザー自体が高出力であり、レーザー光の伝送に複雑な装置構造を要しない理由で、高速化が期待できる近赤外光を利用したファイバーレーザーの活用が開示されている（特許文献１）。しかしながら、熱可塑性樹脂粉末は、一般的にファイバーレーザーを吸収しにくいため、特許文献２では、ファイバーレーザーの吸収性を向上させるために、カーボンブラックを熱可塑性樹脂粉末に混合する製造方法について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
ＣＮ－Ａ－１０６６２６３７９
ＵＳ－Ａ－２０２１０４０３７１４
国際公開第２０１６／１０４１４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、ファーバーレーザーをレーザー光として使用する粉末床溶融結合方式造形に使用するために、ビーム波長が４００ｎｍ～２０００ｎｍのレーザー光を効果的に吸収する粉末組成物を得ることである。特許文献２には、カーボンブラックを熱可塑性樹脂粉末より均一に分散させる技術が記載されているが、熱可塑性樹脂粉末が不定形であることから、カーボンブラックの分散性に限界があり、また、製造工程も複雑である。特許文献３では、真球状のポリアミド微粒子にカーボンブラックを内包させた三次元造形用粉末を得ており、内包させることでカーボンブラックの凝集や分離を防ぐことができることを特徴としているが、好ましいレーザー光の種類や、近赤外光の吸収性については記載されていない。
【０００６】
そこで、本発明は、真球度の高いポリアミド微粒子と熱吸収材を含む粉末組成物とすることで、熱吸収材を均一にポリアミド微粒子に分散させることができ、該粉末組成物を、ファイバーレーザーをレーザー光として使用する粉末床溶融結合方式に適用した際に、効果的にレーザー光を吸収することができる粉末組成物の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は次の構成を有する。
＜１＞（Ａ）Ｄ５０粒子径１μｍ～１００μｍ、真球度８０以上の熱可塑性樹脂粉末および（Ｂ）熱吸収材０．０２重量％以上２重量％以下で構成される粉末組成物であって、ビーム波長が４００ｎｍ～２０００ｎｍのレーザー光を使用する粉末床溶融結合方式造形に使用する粉末組成物。
＜２＞前記粉末組成物が熱吸収材と熱可塑性樹脂粉末の粉体混合によって得られる＜１＞に記載の粉末組成物。
＜３＞９５００ｃｍ
－１
の近赤外光の透過率が４０％以下である＜１＞または＜２＞に記載の粉末組成物。
＜４＞安息角が４０度以下である＜１＞～＜３＞のいずれかに記載の粉末組成物。
＜５＞熱可塑性樹脂粉末を構成する熱可塑性樹脂がポリアミドである＜１＞～＜４＞のいずれかに記載の粉末組成物。
＜６＞前記熱吸収材がカーボンブラックである＜１＞～＜５＞のいずれかに記載の粉末組成物。
＜７＞前記熱吸収材のＤ５０粒子径が１００ｎｍ～１０００ｎｍである＜１＞～＜６＞のいずれかに記載の粉末組成物。
＜８＞ビーム波長が４００ｎｍ～２０００ｎｍのレーザー光がファイバーレーザーによるレーザー光である＜１＞～＜７＞のいずれかに記載の粉末組成物。
＜９＞前記粉末組成物に対して、強化フィラー５重量％以上６０重量％以下を含む＜１＞～＜８＞のいずれかに記載の粉末組成物。
＜１０＞＜１＞～＜９＞のいずれかに記載の粉末組成物を用いて、ビーム波長が４００ｎｍ～２０００ｎｍのレーザー光を照射し、粉末床溶融結合方式により三次元造形物を製造する方法。
＜１１＞ビーム波長が４００ｎｍ～２０００ｎｍのレーザー光を照射する粉末床溶融結合方式によって得られる三次元造形物であって、少なくとも（Ａ）熱可塑性樹脂と、（Ｂ）熱吸収材０．０２重量％以上２重量％以下を含み、表面粗度が２０μｍ以下である三次元造形物。
＜１２＞自動車用部品、航空宇宙用部品またはロボット用部品に使用される＜１１＞に記載の三次元造形物。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、真球度の高いポリアミド微粒子と熱吸収材を含む粉末組成物であって、簡便な方法で熱吸収材がポリアミド微粒子に均一に分散された粉末組成物を得ることができ、また、少量の熱吸収材添加でも効果的に近赤外光を吸収できる粉末組成物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明における三次元造形物の製造装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明における熱可塑性樹脂は、粉末床溶融結合方式によって三次元造形物を製造するのに適した熱可塑性樹脂であり、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリテトラフルオロエチレンまたはそれらの混合物などが挙げられる。得られる三次元造形物が耐熱性に優れ、また、融点と結晶化温度の差が明確で造形性、再現性に優れるという点でポリエステル、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイドが好ましく、粉末床溶融結合方式による最適な造形温度領域の点からポリアミドがより好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許