JP2738017B2 - 三次元成形装置 - Google Patents

三次元成形装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱硬化性樹脂を小滴として噴出する複数の
インクジェットヘッドと、当該インクジェットヘッドか
ら噴出されたそれぞれの熱硬化性樹脂が積層するステー
ジと、積層した熱硬化性樹脂に熱を与えてその熱硬化性
樹脂を硬化する熱源と、熱硬化性樹脂の噴出途中にこの
熱硬化性樹脂の噴出位置や方向を相対的に変化させる制
御手段とを備えている、成形品を成形するための三次元
成形装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、樹脂を用いて成形を行う装置には、射出成形器
や切削機がある。
また第６図に示されるような、三次元成形を行う装置
が存する。CADで作られた三次元モデルが幾層もの薄い
断面体にスライスされ、このデータに従って制御コンピ
ュータ61により、XY方向移動制御装置62とＺ方向移動装
置63とが作動して、同時にレーザー光源64よりレーザー
光線が照射されて、樹脂タンク65内の光硬化性樹脂66の
液体表面67を走査して、制御コンピュータ61の情報に基
づく断面形状が描かれる。タンク65内のテーブル68上
で、レーザー光線が当たった光硬化性樹脂66は、液体か
ら固体に変化して硬化する。これによって一層分の断面
体が作り出される。制御コンピュータ61によってテーブ
ル68は一層分の厚さに相当する距離だけ降下し、次に形
成された一層目に続いて上記と同様の操作によって新た
な層が作り出される。このように連続的に作り出された
幾層もの薄い断面体が積層されて硬化物69が成形され
る。
しかしながら、従来の装置である射出成形機は、樹脂
モールド用の金型を先に作成しなければならず、時間と
費用とが余分にかかり、且つ多品種少量生産には、多く
の金型を必要とするため適さない。またランナー部分な
ど不要となる材料も多く、中空物体の成形にも多くの制
約がある。更には、材料の変更にも時間がかかる。
また切削機は切り屑を大量に出す。したがって、不要
となる材料が多くなり、且つ成形品が切り屑により汚
れ、精度が悪くなる可能性も高い。また射出成形機等に
比べ、成形に時間がかかり、大量生産には向かない。
第６図に示した装置は、光硬化性樹脂が液状でタンク
に入っていて、これにレーザー光線を照射して硬化させ
るといった構造を採っているため、単一材料でしか成形
することができなかった。仮に成形途中で、材料を変更
しようとすれば、タンク内の光硬化性樹脂をすべて入れ
換える必要がある。したがって、洗浄等の操作を施さな
ければならないため、時間と費用が必要以上にかかっ
た。また、樹脂の重合の制御をすることも非常に困難で
あった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、成型品の成形途中で樹脂材料を変え
ても成形を続行可能である三次元成形装置を提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
そこで本発明は、複数の異なる熱硬化性樹脂の各々か
ら上記成形品を成形するため、異なる上記熱硬化性樹脂
の各々に対してそれぞれに１つのインクジェットヘッド
を備えていること、成形品の一部は、複数のうちのいず
れか１つの熱硬化性樹脂がインクジェットヘッドから噴
出されることによって、ステージ上に成形されること、
成形品のその他の一部若しくはその成形品の残りの全部
は、他の１つの熱硬化性樹脂がインクジェットヘッドか
ら噴出されることによって、上記成形品の一部に積層し
て成形されることによって解決される。
〔作用〕
上記の構成を有する本発明の三次元成形装置は、イン
クジェットヘッドから熱硬化性樹脂をステージ上に噴出
し、制御手段により当該樹脂の噴出位置や方向を相対的
に変化させてステージ上に積層させ、熱照射することで
硬化し、この工程を繰り返すことで三次元成形品を成形
する。ここで、三次元成形品を設定の異なる熱硬化性樹
脂から構成するには、成型品の一部を、一のインクジェ
ットヘッドから所望の熱硬化性樹脂を噴出させて成形
し、成形品のその他の一部又は成形品の残りの全部を、
他のインクジェットヘッドから他の熱硬化性樹脂を噴出
させて成形する。このため、成型時の材料の切り換えを
早く行うことができる。これにより、途中から変更した
樹脂材料が前の異なる樹脂材料と混合することがない。
また、噴出と熱硬化を繰り返すためたれ等が生じないの
で、成形精度がよい。また、樹脂が小滴状で噴射される
ので、樹脂の重合の制御も容易である。
〔実施例〕
以下に、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の三次元成形装置は、基本的に、三次元モデル
の形成とそのデータに従い各部位を制御する制御コンピ
ュータ11、熱硬化性樹脂の噴出位置や方向を制御するた
めのXY方向移動制御装置12及びＺ方向移動制御装置13、
インクジェットヘッド14〜19、樹脂用タンク20,21,ポン
プ22〜27、成形ステージ28及び樹脂硬化用熱源29から構
成されている。
次に本装置の動作を図示の実施例に基づき、説明す
る。
先ず成形されるべき物体の形状が制御コンピュータ11
に入力される。当該制御コンピュータ11からの情報に基
づいて、XY方向移動制御装置12とＺ方向移動制御装置13
が作動し、インクジェットヘッド14〜19と、これより上
側に位置した成形ステージ28が所定の位置へ移動する。
移動後、制御コンピュータ11からポンプ24へ指令が出さ
れ、インクジェットヘッド16からタンク21に入っている
熱硬化性樹脂ＡがＸ方向乃至Ｙ方向に移動しながら噴出
されて、成形ステージ28上に「コ」の字状に積層する。
熱源29の照射によって、当該樹脂が硬化される（第２
図）。次に制御コンピュータ11からポンプ23,27へ指令
が出され、インクジェットヘッド15,19から上記と同じ
くタンク21に入っている熱硬化性樹脂ＡがＸ方向乃至Ｙ
方向に移動しながら噴出されて（本実施例においては、
その形成物体の形状の関係からインクジェットヘッド15
からは樹脂が噴出されない）、先に硬化された物体上に
積層する。熱源29の照射によって、当該樹脂が硬化され
る（第３図）。更に制御コンピュータ11からの指令によ
り、成形ステージ28がＺ方向に移動し、且インクジェッ
トヘッド16,17がＸ方向乃至Ｙ方向に移動し、しかるの
ち、インクジェットヘッド17からタンク20に入っている
熱硬化性樹脂ＢがＸ方向乃至Ｙ方向に移動しながら噴出
されて、上記の硬化物体上に積層する。熱源29の照射に
よって、当該樹脂が硬化される（第４図）。最後に制御
コンピュータ11からポンプ22,26へ指令が出され、イン
クジェットヘッド14,18から上記と同じくタンク20に入
っている熱硬化性樹脂ＢがＸ方向乃至Ｙ方向に移動しな
がら噴出されて（本実施例においては、その形成物体の
形状の関係からインクジェットヘッド14からは樹脂が噴
出されない）、先に硬化された物体上に積層する。熱源
29の照射によって、当該樹脂が硬化され、成形が終了す
る（第５図）。
本実施例に用いられる熱硬化性樹脂Ａ及びＢには、加
熱により、（１）酸化重合して硬化する樹脂、（２）縮
重合して硬化する樹脂、（３）付加反応して硬化する樹
脂などが用いられる。（１）の例としては、乾性油、半
乾性油、エポキシエステル等が挙げられる。（２）の例
としては、メラミン樹脂や尿素樹脂等のアミノ樹脂が挙
げられる。（３）の例としては、ビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂等のエポキシ樹脂等が挙げられる。これらの
樹脂には、粘度、反応速度、反応効率などを考慮に入れ
る必要があり、増感剤や安定剤、反応性希釈剤などが適
当な比率で混合されていることはいうまでもない。
本発明は以上に詳述した実施例に限定されるものでは
なく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を
加えることができる。例えば、前記制御コンピュータ11
にCAD/CAM/CAEのシステムを導入すれば更に「成形のス
ピードアップ化」と「デザインの質的向上」をおしすす
めることも可能である。
〔発明の効果〕
本発明は、複数の異なる熱硬化性樹脂の各々に対して
それぞれに１つのインクジェットヘッドを備えているの
で成型品の成形途中で樹脂材料を変更しても成形を続行
できる。このため従来に比較して短時間できわめて容易
に複数種類の熱硬化性樹脂から構成された三次元成形品
を高精度に成形できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明を具体化した一実施例の三次元成形装
置の全体の概略図である。 第２図〜第５図は、本発明の成形過程の一例を示す説明
図である。 第６図は、従来の三次元成形装置の全体の概略図であ
る。 〔符号の説明〕 11……制御コンピュータ 12……XY方向移動制御装置 13……Ｚ方向移動制御装置 14〜19……インクジェットヘッド 20,21……樹脂用タンク 22〜27……ポンプ 28……ステージ 29……熱源

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱硬化性樹脂を小滴として噴出する複数の
    インクジェットヘッド（14〜19）と、当該インクジェッ
    トヘッド（14〜19）から噴出されたそれぞれの熱硬化性
    樹脂が積層するステージ（28）と、積層した熱硬化性樹
    脂に熱を与えてその熱硬化性樹脂を硬化する熱源（29）
    と、熱硬化性樹脂の噴出途中にこの熱硬化性樹脂の噴出
    位置や方向を相対的に変化させる制御手段（11）とを備
    えている、成形品を成形するための三次元成形装置であ
    って、 複数の異なる熱硬化性樹脂（A;B）の各々から上記成形
    品を成形するため、異なる上記熱硬化性樹脂（A;B）の
    各々に対してそれぞれに１つのインクジェットヘッド
    （15,16,19;14,17,18）を備えていること、 成形品の一部は、複数のうちのいずれか１つの熱硬化性
    樹脂（Ａ）がインクジェットヘッド（15,16,19）から噴
    出されることによって、ステージ（28）上に成形される
    こと、 成形品のその他の一部若しくはその成形品の残りの全部
    は、他の１つの熱硬化性樹脂（Ｂ）がインクジェットヘ
    ッド（14,17,18）から噴出されることによって、上記成
    形品の一部に積層して成形されること、 を特徴とする三次元成形装置。
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