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公開番号2025134574
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-17
出願番号2024032569
出願日2024-03-04
発明の名称立体造形物の補強方法、及び立体造形物の製造方法
出願人東レエンジニアリング株式会社
代理人個人,個人
主分類B29C 70/68 20060101AFI20250909BHJP(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】付加製造技術によって造形された立体造形物の積層方向の機械的特性を改善することができる立体造形物の補強方法を提供すること。
【解決手段】付加製造技術を用いて造形された立体造形物10の補強方法であって、立体造形物10の表面の少なくとも積層側面10bの一部を覆う補強部11を成形する工程を含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
付加製造技術を用いて造形された立体造形物の補強方法であって、
立体造形物の表面の少なくとも積層側面の一部を覆う補強部を成形する工程を含むことを特徴とする立体造形物の補強方法。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記補強部が強化材含有樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１記載の立体造形物の補強方法。
【請求項３】
前記強化材含有樹脂が炭素繊維含有熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項２記載の立体造形物の補強方法。
【請求項４】
前記炭素繊維含有熱硬化性樹脂がミルド状の炭素繊維を含有するものであることを特徴とする請求項３記載の立体造形物の補強方法。
【請求項５】
立体造形物の製造方法であって、
付加製造技術を用いて立体造形物を造形する工程と、
造形された前記立体造形物の表面の少なくとも積層側面の一部を覆う補強部を成形する工程とを含むことを特徴とする立体造形物の製造方法。
【請求項６】
前記補強部を成形する工程の後に、さらに前記補強部を加工する工程を備えていることを特徴とする請求項５記載の立体造形物の製造方法。
【請求項７】
前記補強部が強化材含有樹脂で構成されていることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の立体造形物の製造方法。
【請求項８】
前記強化材含有樹脂が炭素繊維含有熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項７記載の立体造形物の製造方法。
【請求項９】
前記炭素繊維含有熱硬化性樹脂がミルド状の炭素繊維を含有するものであることを特徴とする請求項８記載の立体造形物の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は立体造形物の補強方法、及び立体造形物の製造方法に関し、より詳細には、３Ｄプリンティングなどの付加製造技術を用いて造形される立体造形物の補強方法、及び立体造形物の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
３Ｄプリンティング技術を用いた製造装置の名称として、広く３Ｄプリンタという言葉が使われている。３Ｄプリンタは、３次元のＣＡＤデータをもとにコンピュータで造形物の断面形状を計算し、該造形物を薄い輪切り状の断面構成要素に分割して、その断面構成要素を種々の方法で形成し、それを積層させて目的とする造形物を造形する立体造形装置である。３Ｄプリンティング技術は、国際的にはＡｄｄｉｔｉｖｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙと同義語として使われる場合が多く、日本語訳として、付加製造技術が用いられている。
【０００３】
国際標準化団体のＡＳＴＭＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌでは、ＡｄｄｉｔｉｖｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ（付加製造）の方法を大きく以下の７つに分類している。
（１）液槽重合法（ＶａｔＰｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）
（２）材料押出法（Ｍａｔｅｒｉａｌｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）
（３）粉末床溶融結合法（Ｐｏｗｄｅｒｂｅｄｆｕｓｉｏｎ）
（４）結合材噴射法（ＢｉｎｄｅｒＪｅｔｔｉｎｇ）
（５）シート積層法（Ｓｈｅｅｔｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）
（６）材料噴射法（ＭａｔｅｒｉａｌＪｅｔｔｉｎｇ）
（７）指向性エネルギー堆積法（ＤｉｒｅｃｔｅｄＥｎｅｒｇｙＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
これら造形方式の概要については、例えば、下記の非特許文献１にも記載されている。
【０００４】
（１）液槽重合法は、これらの中でも最も古い時期に実用化されたものであり、３Ｄプリンタの名称が一般化する以前から、光造形法、ＳＬＡ（Ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）などの名称でラピッドプロトタイピング用途として用いられていた。
【０００５】
図４は、液槽重合法を用いた立体造形装置の構成例を示す図である。
液槽重合法では、槽４６内に、例えば紫外線硬化（重合）樹脂４８が保持され、その液面に、導入光学系４０から紫外線４２が選択的に照射されて、第１層目の硬化領域４８ａが形成される（図４（ａ）～（ｃ））。第１層目の硬化領域４８ａは造形テーブル４７に支持される。なお、第１層目の硬化領域４８ａと造形テーブル４７との間には、適宜サポート材が形成される。また、導入光学系４０は、紫外線原４１、コリメートレンズ４３、集光レンズ４４、及び反射鏡４５を備えている。
【０００６】
次に造形テーブル４７ごと第１層目の硬化領域４８ａを液中に沈める（図４（ｄ））、或いは、液面を上昇させることにより、第１層目の硬化領域４８ａを一定深さだけ液中に沈める。次いで再び紫外線４２が液面に選択的に照射されて、第１層目の硬化領域４８ａの上方に第２層目の硬化領域４８ｂが第１層目の硬化領域４８ａと積層方向に連続するように形成される（図４（ｅ））。これを繰り返すことによって、立体造形物を形成する方式である。
【０００７】
近年パーソナルユーズとして市販されている３Ｄプリンタには、（２）材料押出法、又は（６）材料噴射法が採用されているものが多い。
（２）材料押出法は、熱溶解積層法、ＦＤＭ（ＦｕｓｅｄＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇ）とも呼ばれ、多くの場合、熱可塑性樹脂からなる造形材料を加熱して溶融流動状態とし、それをノズルから押し出しながら積層して造形する方法である。
【０００８】
図５は、材料押出法を用いた立体造形装置の構成例を示す図である。
チャンバー５０内に、例えば、粒状の熱可塑性樹脂からなるペレット５１が充填される。そして、図示しない加熱機構によってチャンバー５０内が加熱され、ペレット５１が溶融する。溶融し流動状態となったペレット５１をここでは溶融材５２と呼ぶこととする。溶融材５２は加圧部材５３による加圧力Ｐにより、ノズル５４から押し出される。押し出された溶融材５２は、造形テーブル５５上に載置されていく。造形テーブル５５は、例えば、図中矢印ＸおよびＹで示す造形テーブル５５面内方向の並進自由度、矢印Ｚで示す造形テーブル５５上下方向の自由度、および支軸５６廻りの回転の自由度（図中矢印θ）を有している。
【０００９】
ノズル５４から溶融材５２が押し出されるのに合わせて、上記矢印Ｘ、Ｙ、θ方向に造形テーブル５５が駆動され、造形テーブル５５面上に任意の平面形状にて溶融材５２が載置されていく。この造形テーブル５５面上に最初に載置される溶融材層が、断面構成要素としての第１層５７に相当する。第１層５７の成型完了後、造形テーブル５５を下降させて、第１層５７の上に第２層が積層されていく。これを繰り返すことにより立体造形物が形成される。
【００１０】
（６）材料噴射法は、インクジェット式マテリアルジェッティング、ＭＪＰ（ＭｕｌｔｉｊｅｔＰｒｉｎｔｉｎｇ）とも呼ばれ、造形材料の粘度が、（２）材料押出法のそれよりやや低めのものが多く、いわばインクジェットプリンタのインクの代わりに造形材料を吐出させて積層させながら造形していく方法である。
（【００１１】以降は省略されています）

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