特開 2022-124150 三次元造形物の製造方法およびシート裁断装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022124150

(43)【公開日】2022-08-25

(54)【発明の名称】三次元造形物の製造方法およびシート裁断装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 3/16 20060101AFI20220818BHJP

   B29C 64/245 20170101ALI20220818BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20220818BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20220818BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20220818BHJP

   B22F 3/105 20060101ALI20220818BHJP

   C22C 38/00 20060101ALN20220818BHJP

【ＦＩ】

B22F3/16

B29C64/245

B29C64/153

B33Y10/00

B33Y30/00

B22F3/105

C22C38/00 302N

C22C38/00 302R

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021021746

(22)【出願日】2021-02-15

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000132725

【氏名又は名称】株式会社ソディック

(72)【発明者】

【氏名】樋口 茂雄

【テーマコード（参考）】

4F213

4K018

【Ｆターム（参考）】

4F213AC04

4F213WA25

4F213WB01

4F213WL03

4F213WL13

4F213WL56

4F213WL73

4K018AA24

4K018BA16

4K018CA44

4K018EA51

4K018EA60

4K018FA06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】歪みや破損を生じさせることなく、固定プレートへの薄板の脱着を容易に行うことができる三次元造形物の製造方法を提供する。
【解決手段】厚さ１ｍｍ以下の薄板の上に板厚方向に複数の貫通孔である接着剤投入孔が形成された固定プレートを載置し薄板を固定プレートの所定位置に位置決めする位置決め工程と、接着剤投入孔に接着剤を滴下し固定プレートと薄板とを接着する接着工程と、固定プレートおよび薄板を薄板が上になる位置で積層造形装置の鉛直方向に移動可能に構成された造形テーブルに固定する載置工程と、積層造形装置により薄板の上に造形材料からなる複数の固化層を形成し薄板と固化層とが一体となった三次元造形物を得る積層造形工程と、積層造形装置から固定プレートおよび三次元造形物を取り出し接着剤に対応したはがし液を使用して薄板と固定プレートとの接着を解除する接着解除工程と、を備える、三次元造形物の製造方法が提供される。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

厚さ１ｍｍ以下の薄板の上に板厚方向に複数の貫通孔である接着剤投入孔が形成された固定プレートを載置し、前記薄板を前記固定プレートの所定位置に位置決めする位置決め工程と、
前記位置決め工程後、前記接着剤投入孔に接着剤を滴下し、前記固定プレートと前記薄板とを接着する接着工程と、
前記接着工程後、前記固定プレートおよび前記薄板を、前記薄板が上になる位置で積層造形装置の鉛直方向に移動可能に構成された造形テーブルに固定する載置工程と、
前記載置工程後、前記積層造形装置により前記薄板の上に造形材料からなる複数の固化層を形成し、前記薄板と前記固化層とが一体となった三次元造形物を得る積層造形工程と、
前記積層造形工程後、前記積層造形装置から前記固定プレートおよび前記三次元造形物を取り出し、前記接着剤に対応したはがし液を使用して前記薄板と前記固定プレートとの接着を解除する接着解除工程と、を備える、三次元造形物の製造方法。

【請求項2】

前記積層造形工程は、前記造形テーブルに前記造形材料からなる材料層を形成する材料層形成工程と、レーザ光または電子ビームを前記材料層に照射して固化層を形成する固化工程と、を繰り返す、請求項１に記載の三次元造形物の製造方法。

【請求項3】

前記接着解除工程後、前記三次元造形物に対して二次加工を行う二次加工工程をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の三次元造形物の製造方法。

【請求項4】

前記位置決め工程において、
位置決め部材が取り付けられた位置決めプレートに前記薄板が載置され、
前記薄板が前記位置決め部材に当接されて位置決めされ、
前記固定プレートが前記位置決め部材に嵌合されて位置決めされる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法。

【請求項5】

前記載置工程において、
取付プレートに前記固定プレートが固定され、
前記取付プレートが前記造形テーブルと接するよう、前記取付プレート、前記固定プレート、前記薄板が前記造形テーブルに固定される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法。

【請求項6】

前記取付プレートは、前記固定プレートよりも底面積が大きい、請求項５に記載の三次元造形物の製造方法。

【請求項7】

前記積層造形工程時に前記薄板が水平となるよう、前記載置工程の前に前記取付プレートの裏面を加工する裏面加工工程をさらに備える、請求項５または請求項６に記載の三次元造形物の製造方法。

【請求項8】

前記薄板の熱膨張係数は、５．０×１０^－６／℃以下である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法。

【請求項9】

前記薄板は、インバー材からなる、請求項８に記載の三次元造形物の製造方法。

【請求項10】

前記薄板の前記厚さは、０．５ｍｍ以下である、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法。

【請求項11】

円筒形状の芯材と、前記芯材に巻き付けた刃部と、を有するカッターを備えるシート裁断装置の製造方法であって、
前記刃部を前記三次元造形物として、請求項１から請求項１０のいずれか１項の三次元造形物の製造方法により製造した、シート裁断装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元造形物の製造方法に関する。また、本発明は、三次元造形物の製造方法を用いるシート裁断装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

三次元造形物の積層造形法としては種々の方式が知られている。例えば、粉末床溶融結合を実施する積層造形装置は、粉末の造形材料を均して材料層を形成し、レーザ光や電子ビームを照射して材料層を焼結または溶融させ固化層を形成する。材料層の形成と固化層の形成が繰り返されて複数の固化層が積層され、所望の三次元造形物が製造される。

【0003】

特許文献１に開示されるように、一般的には、固化層はベースプレートと呼ばれる板状部材を土台にして形成される。ベースプレートは鉛直方向に移動可能に構成された造形テーブルに固定され、ベースプレート上に材料層および固化層が形成される。固化層は、ベースプレートと互いに固着される。積層造形後、ベースプレートは必要に応じて固化層と切り離されるが、ベースプレートを含んで最終的な製品とすることもある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６５６４１１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来のベースプレートよりも薄い薄板を土台として、薄板上に固化層を積層造形し、薄板と複数の固化層とが一体となった三次元造形物を製造したいという需要がある。薄板を直接造形テーブルに固定するのは困難であるので、薄板を板状部材である固定プレートに取り付け、固定プレートを介して造形テーブル上に薄板を載置することが考えられる。

【0006】

このとき、積層造形中に薄板が歪まないように、薄板を固定プレートに取り付ける必要がある。また、積層造形後に、薄板と固化層とからなる三次元造形物を固定プレートから容易に、破損させずに取り外すことが求められる。

【0007】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、薄板と固化層からなる三次元造形物を製造するにあたり、歪みや破損を生じさせることなく、固定プレートへの薄板の脱着を容易に行うことができる三次元造形物の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によれば、厚さ１ｍｍ以下の薄板の上に板厚方向に複数の貫通孔である接着剤投入孔が形成された固定プレートを載置し、薄板を固定プレートの所定位置に位置決めする位置決め工程と、位置決め工程後、接着剤投入孔に接着剤を滴下し、固定プレートと薄板とを接着する接着工程と、接着工程後、固定プレートおよび薄板を、薄板が上になる位置で積層造形装置の鉛直方向に移動可能に構成された造形テーブルに固定する載置工程と、載置工程後、積層造形装置により薄板の上に造形材料からなる複数の固化層を形成し、薄板と固化層とが一体となった三次元造形物を得る積層造形工程と、積層造形工程後、積層造形装置から固定プレートおよび三次元造形物を取り出し、接着剤に対応したはがし液を使用して薄板と固定プレートとの接着を解除する接着解除工程と、を備える、三次元造形物の製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0009】

固定プレートには板厚方向に複数の貫通孔である接着剤投入孔が形成されており、接着剤投入孔に接着剤が滴下されて固定プレートと薄板との固定が行われる。そのため、薄板と固定プレートとの固定を容易に行うことができる。また、薄板を含む三次元造形物を固定プレートから取り外す際も、貫通孔にはがし液を供給することで、三次元造形物に負荷を与えることなく、容易に固定を解除できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】積層造形装置の概略構成図である。

【図2】照射装置の概略構成図である。

【図3】サブプレートの上面図である。

【図4】図３のＡ－Ａ矢視断面図である。

【図5】固定プレートの上面図である。

【図6】図５のＢ－Ｂ矢視断面図である。

【図7】本実施形態の三次元造形物の製造方法のフローチャートである。

【図8】位置決め工程時のサブプレート、薄板および固定プレートの上面図である。

【図9】位置決め工程時のサブプレート、薄板および固定プレートの側面断面図である。

【図10】載置工程時のサブプレート、薄板および固定プレートの上面図である。

【図11】載置工程時のサブプレート、薄板および固定プレートの側面断面図である。

【図12】シート裁断装置のカッターの外観図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に説明される各種変形例は、それぞれ任意に組み合わせて実施することができる。

【0012】

所望の三次元造形物８５は、例えば、図１に示される積層造形装置１によって積層造形される。本実施形態の積層造形装置１は、粉末床溶融結合を実施する装置である。積層造形装置１は、チャンバ１１と、材料層形成装置２と、照射装置３と、を備える。

【0013】

チャンバ１１は、実質的に密閉されるように構成され、所望の三次元造形物８５が形成される領域である造形領域Ｒを覆う。造形中、チャンバ１１には不図示の不活性ガス供給装置から不活性ガスが供給され、所定濃度の不活性ガスがチャンバ１１内に充満する。不活性ガス供給装置は、例えば、空気から不活性ガスを生成する不活性ガス生成装置または不活性ガスが貯留されるガスボンベである。また、固化層８３の形成時に発生するヒュームを含んだ不活性ガスは、チャンバ１１内から排出される。望ましくは、チャンバ１１から排出された不活性ガスは、不図示のヒュームコレクタによりヒュームが除去された上でチャンバ１１内に返送される。ヒュームコレクタは、例えば、電気集塵機またはフィルタである。不活性ガスは、材料層８１や固化層８３と実質的に反応しないガスをいい、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等から造形材料の種類に応じて適当なものが選択される。

【0014】

材料層形成装置２はチャンバ１１内に設けられ、所定厚みの材料層８１を形成する。材料層形成装置２は、造形領域Ｒを有するベース台２１と、ベース台２１上に配置されるリコータヘッド２３と、を含む。リコータヘッド２３は、任意のアクチュエータを有する不図示のリコータヘッド駆動装置により水平方向に移動可能に構成される。造形領域Ｒには、造形テーブル２５が配置される。造形テーブル２５の上面には、ボルト７７と螺合する複数の締結穴が所定の位置に設けられている。造形テーブル２５は、任意のアクチュエータを有する造形テーブル駆動装置２７により鉛直方向に移動可能に構成される。

【0015】

造形時には、固化層８３を形成する土台として薄板６が造形テーブル２５上に配置され、薄板６の上に１層目の材料層８１が形成される。本実施形態においては、薄板６は、サブプレート４および固定プレート５を介して、造形テーブル２５に固定される。

【0016】

リコータヘッド２３は、材料収容部と、材料供給口と、材料排出口と、を含む。材料収容部は、造形材料を貯留する。材料供給口は、材料収容部の上面に設けられ、不図示の材料供給装置から材料収容部に供給される造形材料の受口となる。材料排出口は、材料収容部の底面に設けられ、材料収容部内の造形材料を排出する。材料排出口は、リコータヘッド２３の移動方向に直交する水平方向に延びるスリット形状を有する。リコータヘッド２３の側面には、造形材料を均して材料層８１を形成するブレードが設けられる。リコータヘッド２３は、材料収容部内に収容した造形材料を材料排出口から排出しながら造形領域Ｒ上を水平方向に往復移動する。このとき、ブレードは排出された造形材料を平坦化して材料層８１を形成する。

【0017】

本実施形態においては、造形材料は、例えば金属の粉体である。特に、最終製品を製造するにあたり、三次元造形物８５を曲げる必要がある場合には、靭性の比較的高い造形材料が求められる。本実施形態においては、コバルトを実質的に含まないマルエージング鋼相当の鋼材（以下、Ｃｏフリーマルエージング鋼）が使用される。Ｃｏフリーマルエージング鋼は、一例として、０．０３重量％以下の炭素と、０．４重量％以下の珪素と、０．１２重量％以下のマンガンと、１７重量％以上１９重量％以下のニッケルと、１．５重量％以上２．５重量％以下のモリブデンと、０．５重量％以上２．０重量％以下のチタンと、１．５重量％以下のアルミニウムと、０．０３重量％以下の酸素と、を含み、残部は鉄と不可避不純物とからなる。造形材料は他の材料でもよく、例えば、マルエージング鋼が使用されてもよい。マルエージング鋼は、一例として、０．０３重量％以下の炭素と、０．１２重量％以下の珪素と、０．１２重量％以下のマンガンと、１６．５重量％以上１９．０重量％以下のニッケルと、７．０重量％以上９．５重量％以下のコバルトと、４．５重量％以上５．２重量％以下のモリブデンと、０．８重量％以下のチタンと、０．１５重量％以下アルミニウムと、を含み、残部は鉄と不可避不純物とからなる。

【0018】

照射装置３は、チャンバ１１の上方に設けられる。照射装置３は、造形領域Ｒ上に形成される材料層８１の所定の照射領域にレーザ光Ｌを照射して、照射位置の材料層８１を溶融または焼結させ、固化層８３を形成する。照射領域は、造形領域Ｒ内に存在し、所定の分割層における三次元造形物の輪郭形状で囲繞される領域とおおよそ一致する。図２に示されるように、照射装置３は、光源３１と、コリメータ３３と、フォーカス制御ユニット３５と、走査装置３７と、を含む。

【0019】

光源３１はレーザ光Ｌを生成する。ここで、レーザ光Ｌは、材料層８１を焼結または溶融可能なものであればその種類は限定されず、例えば、ファイバレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、グリーンレーザまたは青色レーザである。コリメータ３３は、光源３１より出力されたレーザ光Ｌを平行光に変換する。フォーカス制御ユニット３５は、焦点調節レンズと、焦点調節レンズを前後に移動させるレンズアクチュエータとを有し、光源３１より出力されたレーザ光Ｌを所望のスポット径に調整する。走査装置３７は、例えば、ガルバノスキャナである。走査装置３７は、Ｘ軸ガルバノミラー３７ｘと、Ｘ軸ガルバノミラー３７ｘを回転させるＸ軸ミラーアクチュエータと、Ｙ軸ガルバノミラー３７ｙと、Ｙ軸ガルバノミラー３７ｙを回転させるＹ軸ミラーアクチュエータと、を有する。Ｘ軸ガルバノミラー３７ｘおよびＹ軸ガルバノミラー３７ｙは回転角度が制御され、光源３１より出力されたレーザ光Ｌを２次元走査する。

【0020】

Ｘ軸ガルバノミラー３７ｘおよびＹ軸ガルバノミラー３７ｙを通過したレーザ光Ｌは、チャンバ１１の上面に設けられたウインドウ１３を透過して、造形領域Ｒに形成された材料層８１に照射される。ウインドウ１３は、レーザ光Ｌを透過可能な材料で形成される。例えば、レーザ光ＬがファイバレーザまたはＹＡＧレーザの場合、ウインドウ１３は石英ガラスで構成可能である。

【0021】

チャンバ１１の上面には、ウインドウ１３を覆うように汚染防止装置１５が設けられる。汚染防止装置１５は、円筒状の筐体と、筐体内に配置された円筒状の拡散部材を含む。筐体と拡散部材の間に不活性ガス供給空間が設けられる。また、拡散部材の内側の筐体の底面には、開口部が設けられる。拡散部材には多数の細孔が設けられており、不活性ガス供給空間に供給された清浄な不活性ガスは細孔を通じて清浄室に充満される。そして、清浄室に充満された清浄な不活性ガスは、開口部を通じて汚染防止装置１５の下方に向かって噴出される。このようにして、ウインドウ１３に、ヒュームが付着することが防止される。

【0022】

なお、本実施形態の照射装置３はレーザ光Ｌを照射して固化層８３を形成するように構成されるが、照射装置は電子ビームを照射するものであってもよい。例えば、照射装置は、電子を放出するカソード電極と、電子を収束して加速するアノード電極と、磁場を形成して電子ビームの方向を一方向に収束するソレノイドと、被照射体である材料層８１と電気的に接続されカソード電極との間に電圧を印加するコレクタ電極と、を有するよう構成されてもよい。

【0023】

積層造形装置１は、固化層８３の表面や不要部分に対して切削を行う切削装置を備えていてもよい。切削装置は、例えば、加工ヘッドと、加工ヘッドをチャンバ１１内の所望の位置に移動させる加工ヘッド駆動装置と、加工ヘッドに設けられ切削工具を把持して回転させるスピンドルと、を含む。

【0024】

本実施形態において固化層８３の土台となる薄板６は、サブプレート４を使用して固定プレート５に位置決めされ、固定プレート５に接着される。また、薄板６は、サブプレート４および固定プレート５を介して、造形テーブル２５に固定される。換言すれば、本実施形態においては、サブプレート４は、薄板６を位置決めする位置決めプレートおよび薄板６および固定プレート５を造形テーブル２５に固定する取付プレートとして使用される。

【0025】

図３および図４に示されるように、サブプレート４は、位置決め穴４１と、締結穴４３と、締結孔４５とが、それぞれ板厚方向に形成された板状部材である。本実施形態のサブプレート４は機械構造用炭素鋼Ｓ５０Ｃからなるが、他の材料から構成されてもよい。位置決め穴４１は、ノックピン等の位置決め部材７１が挿通される有底穴である。位置決め穴４１は少なくとも２つ設けられればよく、本実施形態においてはサブプレート４に４つの位置決め穴４１が形成されている。位置決め時には位置決め穴４１に位置決め部材７１が挿通され、位置決め部材７１に薄板６を当接させることにより薄板６の位置決めが行われる。締結穴４３は、サブプレート４と固定プレート５とを締結するボルト７５が螺合する有底穴である。締結孔４５は、サブプレート４と造形テーブル２５とを締結するボルト７７が挿通される貫通孔である。

【0026】

なお、本実施形態においては、位置決めプレートおよび取付プレートを兼用するものとしてサブプレート４が使用されるが、それぞれ別体の位置決めプレートおよび取付プレートが使用されてもよい。すなわち、位置決め部材７１が挿通される位置決め穴が形成された板状部材を位置決めプレートとして使用し、サブプレート４と固定プレート５とを締結するボルト７５が螺合する締結穴４３およびサブプレート４と造形テーブル２５とを締結するボルト７７が挿通される締結孔４５が形成された板状部材を取付プレートとして使用してもよい。

【0027】

また、本実施形態においては、位置決め穴４１に挿通された位置決め部材７１により薄板６の位置決めを行うが、薄板６の位置決めは他の方法でなされてもよい。例えば、位置決めプレート（としてのサブプレート４）に薄板６と同形状の凹部を形成し、凹部に薄板６を嵌め込むことで薄板６の位置決めが行われてもよい。あるいは、薄板６に位置決め部材７１を挿通させる孔を形成してもよければ、位置決めプレートを使用せず、直接固定プレート５と薄板６とを位置決め部材７１で位置合わせしてもよい。

【0028】

また、本実施形態においては、取付プレート（としてのサブプレート４）を介して固定プレート５および薄板６を造形テーブル２５に固定するが、固定プレート５を直接造形テーブル２５に固定してもよい。但し、取付プレートを使用することで、造形テーブル２５の締結孔の位置を気にせず、より固定プレート５を小さく構成することができ、望ましい。すなわち、取付プレートは、固定プレート５よりも底面積が大きいことが望ましい。固定プレート５を比較的小さく構成することで、固定プレート５と薄板６との接着を解除するときに使用するはがし液の量を少なくすることができる。また、造形時に薄板６の上面の平行度を高めたい場合、取付プレートの裏面を加工することで、薄板６をより水平に調整することができる。

【0029】

図５および図６に示されるように、固定プレート５は、接着剤投入孔５１と、位置決め孔５３と、締結孔５５とが、それぞれ板厚方向に形成された板状部材である。本実施形態の固定プレート５は合金工具鋼ＳＫＤ１１からなるが、他の材料から構成されてもよい。接着剤投入孔５１は、接着剤が滴下される貫通孔である。接着剤投入孔５１は、固定プレート５の全面にわたって複数設けられることが好ましく、本実施形態においては固定プレート５に３８７個の接着剤投入孔５１が形成されている。位置決め孔５３は、位置決め部材７１が挿通される貫通孔である。位置決め孔５３は、サブプレート４の位置決め穴４１と対応する箇所に形成されている。締結孔５５は、サブプレート４と固定プレート５とを締結するボルト７５が挿通される貫通孔である。

【0030】

薄板６は、厚さ１ｍｍ以下、より好ましくは厚さ０．５ｍｍ以下の、金属板である。薄板６は可撓性を有していてもよい。薄板６は、従来のベースプレートに比べて、固化時の熱の影響を受けやすい。そのため、薄板６の熱膨張係数は低いことが望ましく、具体的に、５．０×１０^－６／℃以下であることが望ましい。具体的に、本実施形態の薄板６は、低熱膨張合金の一種である、インバー材（Ｆｅ－３６Ｎｉ合金）からなる。インバー材は、一例として、０．４重量％以下の炭素と、０．７重量％以下のマンガンと、３５重量％以上３８重量％以下のニッケルと、を含み、残部は鉄と不可避不純物とからなる。インバー材の熱膨張係数は２．０×１０^－６／℃以下であり、例えば約１．２×１０^－６／℃である。

【0031】

ここで、本実施形態の三次元造形物の製造方法を説明する。図７に示されるように、本実施形態の三次元造形物の製造方法は、位置決め工程と、接着工程と、裏面加工工程と、載置工程と、積層造形工程と、接着解除工程と、二次加工工程と、を備える。

【0032】

はじめに、位置決め工程（Ｓ１１）が行われる。まず、位置決めプレートであるサブプレート４の位置決め穴４１に位置決め部材７１が挿通され、サブプレート４の上に薄板６が載置される。次に、位置決め部材７１に薄板６を当接させ、薄板６が所定位置に位置決めされる。そして、固定プレート５の位置決め孔５３と位置決め部材７１が嵌合するように、固定プレート５が薄板６の上に載置され、固定プレート５が所定位置に位置決めされる。このようにして、薄板６が固定プレート５の所定位置に位置決めされる。

【0033】

位置決め工程後、接着工程（Ｓ１２）が行われる。サブプレート４、薄板６、固定プレート５が下から順に重なった状態で、固定プレート５の接着剤投入孔５１から接着剤が滴下される。接着剤は接着剤投入孔５１内で固化して接着層７３となり、図８および図９に示されるように、固定プレート５と薄板６とが接着される。接着剤は固定プレート５および薄板６を接着可能である限りにおいて任意の種類のものであってよいが、耐熱性があり、対応するはがし液により除去可能であるものが望ましい。本実施形態においては、接着剤としてシアノアクリレート系接着剤が使用され、対応するはがし液は例えばアセトンである。接着工程後、位置決めプレートであるサブプレート４から互いに接着された固定プレート５および薄板６が取り外され、サブプレート４から位置決め部材７１が取り外される。

【0034】

このような位置決め工程および接着工程によれば、容易に薄板６を固定プレート５に位置決めして固定することができる。また、薄板６の裏面が固定プレート５に接着されるので、薄板６の周縁を固定プレート５に接着するよりも強固に接着ができ、また、接着層７３が材料層８１の形成の妨げにならない。

【0035】

ここで、必要に応じて、薄板６の平行度が測定される（Ｓ１３）。まず、固定プレート５および薄板６が、薄板６が上になる位置で、ボルト７５により取付プレートであるサブプレート４に締結される。そして、サブプレート４、固定プレート５および薄板６が平坦な場所に設置され、マイクロメーター等を使用して薄板６の上面の平行度が測定される。但し、薄板６に高い平行度が求められない場合、本工程は省略されてもよい。

【0036】

薄板６の上面の平行度を測定し、薄板６が十分な平行度を有していない場合、裏面加工工程（Ｓ１４）が行われる。現在の薄板６の平行度のデータを基にして、取付プレートであるサブプレート４の裏面、すなわち、固定プレート５および薄板６が取り付けられている面とは逆側の面に対して、薄板６が水平となるよう加工が行われる。サブプレート４の裏面を加工する方法は任意でよいが、例えば、研削装置を使用して加工が行われる。このようにして、積層造形工程時に薄板６が水平となるように調整される。

【0037】

裏面加工工程後、または裏面加工工程を省略した場合は接着工程後、載置工程（Ｓ１５）が行われる。図１０および図１１に示されるように、薄板６が接着された固定プレート５がボルト７５によりサブプレート４に締結され、サブプレート４がボルト７７により造形テーブル２５に締結される。このようにして、取付プレートであるサブプレート４、固定プレート５および薄板６が、薄板６が上になる位置で、積層造形装置１の造形テーブル２５に固定される。

【0038】

載置工程後、積層造形工程が行われる。本実施形態の積層造形工程は、積層造形装置１を使用して、材料層形成工程（Ｓ１６）と、固化工程（Ｓ１７）とを、所望の数の固化層８３が得られるまで繰り返す。

【0039】

材料層形成工程においては、まず造形テーブル２５が所定厚みの材料層８１が形成できる適切な高さに調整され、リコータヘッド２３が造形領域Ｒ上を水平方向に移動する。リコータヘッド２３から撒布された造形材料はブレードによって均され、造形テーブル２５上に造形材料からなる材料層８１が形成される。

【0040】

固化工程においては、照射装置３がレーザ光Ｌを材料層８１の所定の照射領域に照射し、固化層８３を形成する。前述の通り、レーザ光Ｌに代えて電子ビームで固化層８３の形成が行われてもよい。

【0041】

以上に説明した材料層形成工程および固化工程が、所望の数の固化層８３が形成されるまで繰り返される（Ｓ１８）。薄板６と、薄板６の上に形成された複数の固化層８３とは、互いに固着する。このようにして、積層造形装置１により薄板６の上に造形材料からなる複数の固化層８３が形成され、薄板６と固化層８３とが一体となった三次元造形物８５が得られる。

【0042】

なお、積層造形装置１が切削装置を備えている場合、所定数の固化層８３が形成される毎に、固化層８３の表面に対して切削を行う切削工程が実施されてもよい。

【0043】

積層造形工程後、接着解除工程（Ｓ１９）が行われる。まず、取付プレートであるサブプレート４から、固定プレート５と三次元造形物８５とが取り外される。そして、接着剤投入孔５１内の接着層７３に対し、はがし液が使用される。例えば、はがし液が貯留された容器の中に、固定プレート５および三次元造形物８５を浸漬させ、接着層７３にはがし液を供給する。はがし液により接着層７３は溶解され、薄板６を含む三次元造形物８５と、固定プレート５との接着が解除される。このとき、三次元造形物８５に負荷を与えることなく、固定プレート５から三次元造形物８５を取り外すことができるので、三次元造形物８５に歪みや破損が発生しにくい。

【0044】

接着解除工程後、三次元造形物８５の用途に応じて、二次加工工程（Ｓ２０）が行われてもよい。例えば、三次元造形物８５がマシニングセンタ等任意の二次加工機に移設され、三次元造形物８５に対して所望の二次加工が行われる。なお、三次元造形物８５を二次加工機に載置するにあたっては、例えばマグネットクランプで装置内に固定される。また、積層造形装置１が切削装置を備えている場合、積層造形装置１を二次加工機として使用して二次加工工程を実施してもよい。

【0045】

本発明は、既にいくつかの例が具体的に示されているように、図面に示される実施形態の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形または応用が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本実施形態の三次元造形物の製造方法は、シート裁断装置の製造に利用することができる。シートカッターは、円筒形状の芯材９１と、芯材９１に巻き付けた刃部と、を有するカッター９を備える。シート裁断装置は、シールやステッカー等のシート上においてカッター９を転がして、シートを所望の形状に裁断する。

【0047】

前述した三次元造形物の製造方法を使用して、カッター９の刃部を作成する。例えば、薄板６には厚さ０．３ｍｍのインバー材が用いられ、造形材料にはＣｏフリーマルエージング鋼が用いられる。積層造形装置１により薄板６上に所望の形状の固化層８３が形成され、二次加工機により固化層８３の上端は鋭利に加工される。このようにして得られた三次元造形物８５はカッター９の刃部として使用される。図１２に示されるように、三次元造形物８５が芯材９１に巻き付けられて固定され、シート裁断装置のカッター９が製造される。

【0048】

従来、このような刃部を製造するにあたってはエッチング法が用いられていたが、本実施形態の三次元造形物の製造方法を用いることで、エッチング液を使用せずに製造を行うことができる。本製造方法によれば、エッチング液およびその交換・廃棄に係るコストを抑え、安全性が高く、環境負荷が低い方法で刃部を製造できる。

【符号の説明】

【0049】

１ 積層造形装置
４ サブプレート
５ 固定プレート
６ 薄板
９ カッター
２５ 造形テーブル
５１ 接着剤投入孔
８１ 材料層
８３ 固化層
８５ 三次元造形物
９１ 芯材
Ｌ レーザ光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【手続補正書】

【提出日】2021-10-04

【手続補正1】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図7】

【手続補正2】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図8】