特開 2024-104679 立体造形方法、及び立体造形物の製造方法

(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】P2024104679

(43)【公開日】2024-08-05

(54)【発明の名称】立体造形方法、及び立体造形物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/135 20170101AFI20240729BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

B29C64/135

B33Y10/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023009023

(22)【出願日】2023-01-24

(71)【出願人】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096080

【弁理士】

【氏名又は名称】井内 龍二

(74)【代理人】

【識別番号】100194098

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 一

(72)【発明者】

【氏名】江川 航平

(72)【発明者】

【氏名】杉原 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】中根 隆雄

(72)【発明者】

【氏名】神村 尊

【テーマコード（参考）】

4F213

【Ｆターム（参考）】

4F213AA39

4F213AA43

4F213AB11

4F213AD02

4F213AD16

4F213WA25

4F213WB01

4F213WL03

4F213WL13

4F213WL23

4F213WL24

4F213WL25

4F213WL42

4F213WL52

(57)【要約】

【課題】いわゆるコアシェル方式の立体造形方法において、コア材を硬化させる際にシェルで囲われた部分であるコア充填部の変形を防止することができ、かつ、コア材硬化後にシェルの分離を容易に行うことができる立体造形方法を提供すること。
【解決手段】立体造形物の外形を規定するシェル部を造形するシェル造形工程と、シェル部の内側面に囲われた部分であるコア充填部に液相材料であるコア材を充填するコア材充填工程と、コア充填部内のコア材を硬化させるコア材硬化工程と、シェル部の少なくとも一部を硬化後のコア材から分離させて、コア材を主とする立体造形物を得る分離工程とを含む立体造形方法であって、シェル造形工程が、コア充填部を形成するための第１シェル部を造形する第１シェル部造形工程と、第１シェル部の外側面の少なくとも一部に、剛性に異方性を有する第２シェル部を造形する第２シェル部造形工程とを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シェル材を用いて立体造形物の外形を規定するシェル部を造形するシェル造形工程と、
前記シェル部の内側面に囲われた部分であるコア充填部に液相材料であるコア材を充填するコア材充填工程と、
前記コア充填部内の前記コア材を硬化させるコア材硬化工程と、
前記シェル部の少なくとも一部を硬化後の前記コア材から分離させて、該コア材を主とする立体造形物を得る分離工程と、を含む立体造形方法であって、
前記シェル造形工程が、
前記コア充填部を形成するための第１シェル部を造形する第１シェル部造形工程と、
前記第１シェル部の外側面の少なくとも一部に、剛性に異方性を有する第２シェル部を造形する第２シェル部造形工程とを含んで構成されていることを特徴とする立体造形方法。

【請求項2】

前記第１シェル部造形工程が、
前記第１シェル部として、前記コア充填部を形成する第１シェル壁を造形する工程を含み、
前記第２シェル部造形工程が、
前記第２シェル部として、前記第１シェル壁から所定間隔を隔てた第２シェル壁と、該第２シェル壁と前記第１シェル壁との間に、前記第２シェル部の剛性に異方性を付与するための異方性付与層とを造形する工程を含んで構成されていることを特徴とする請求項１記載の立体造形方法。

【請求項3】

前記第２シェル部造形工程が、
前記第２シェル部の剛性が前記第１シェル壁と前記第２シェル壁との対向面に平行な方向よりも前記対向面に直交する方向に高くなる形状となるように、前記異方性付与層を造形することを特徴とする請求項２記載の立体造形方法。

【請求項4】

前記第２シェル部造形工程が、
前記異方性付与層として、前記第１シェル壁と前記第２シェル壁とを繋ぎ合わせる複数の連結部を造形し、
これら各連結部における前記第１シェル壁との第１接合部の接合面積が、前記第２シェル壁との第２接合部の接合面積よりも狭くなるように造形することを特徴とする請求項２記載の立体造形方法。

【請求項5】

前記分離工程が、
前記コア材硬化工程の後に、前記第２シェル部を前記第１シェル部から分離させる第１分離工程と、
該第１分離工程の後に、前記第１シェル部の少なくとも一部を硬化後の前記コア材から分離させ、前記コア充填部の形状に倣った外形を有する前記コア材を主とする立体造形物を得る第２分離工程とを含んで構成されていることを特徴とする請求項１記載の立体造形方法。

【請求項6】

前記第２シェル部造形工程が、
前記第１シェル部の外側面の一部に前記第２シェル部を造形し、
前記シェル部の剛性が前記第２シェル部の前記第１シェル部との対向面に平行な方向よりも前記対向面に直交する方向に高くなる形状となるように、前記第２シェル部を造形することを特徴とする請求項１記載の立体造形方法。

【請求項7】

前記第２シェル部造形工程が、
前記第２シェル部がハニカム構造、トラス構造、又は錐台構造のいずれかとなるように造形する工程を含んで構成されていることを特徴とする請求項６記載の立体造形方法。

【請求項8】

前記コア材が熱硬化性樹脂からなり、
前記コア材硬化工程では、前記コア材に熱エネルギーを付与することにより、前記コア材を熱硬化させることを特徴とする請求項１～７のいずれかの項に記載の立体造形方法。

【請求項9】

請求項１～７のいずれかの項に記載の立体造形方法を用いて立体造形物を製造することを特徴とする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立体造形物を造形する立体造形方法、及び立体造形物の製造方法に関する。

【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Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ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】

近年は、３Ｄプリンタで造形した造形物に対しても、実製品の量産前の評価目的で外観だけでなく剛性や強度が要求されるようになり、金属３Ｄプリンタや複合材３Ｄプリンタなどが注目されている。

【0004】

本出願人は、上記した付加製造技術に関連する技術の一つとして、下記の特許文献１記載の立体造形方法を提案している。特許文献１記載の立体造形方法は、造形槽内で複数回のシェルの造形とコア材の充填とを繰り返した後、活性エネルギー線の照射又は熱エネルギーの付与により前記コア材を一括して硬化させることを特徴としている。係る立体造形方法により、前記コア材により造形された部分に積層界面が存在しない、換言すれば、剛性、強度に方向性が無い立体造形物を造形することが可能となった。

【0005】

上記特許文献１記載の立体造形方法（以下この方法をコアシェル方式とも言う。）で立体造形物を得るにあたり、一般には外殻層を形成するシェルと、該シェルの内側の硬化したコア材とを合わせたものを立体造形物と呼んでいる。
［発明が解決しようとする課題］

【0006】

一方で、このコアシェル方式で立体造形物を得るにあたり、立体造形物の一体性が重視されたり、前記シェルの強度が問題視されたりする場合に、前記シェルの少なくとも一部を硬化後の前記コア材から分離させて、硬化後のコア材を主とする立体造形物が求められる場合がある。

【0007】

この場合、前記シェルと硬化後の前記コア材とは密着しているため、前記シェルに切削等による外力を加えて前記コア材から前記シェルを分離する工程が必要となる。
上記コアシェル方式においては、液相状態の前記コア材を一括して硬化させる際、前記コア材を歪みなく硬化させるために、前記シェルの厚さは、前記コア材の硬化時に変形しない十分な厚みを有していることが望ましい。

【0008】

一方で、前記シェルの厚みが増すほど、硬化後の前記コア材から前記シェルを分離しにくくなるため、硬化後の前記コア材から前記シェルを分離させる必要がある場合は、前記シェルの厚さは薄い方が望ましい。
しかしながら、前記シェルの厚さを薄くすると前記コア材を一括して硬化させる工程において、前記熱エネルギー等による加熱によって前記シェルが軟化し、硬化前の前記コア材の自重等も加わって、前記シェルの形状が変形しやすくなり、その結果、硬化後の前記コア材の寸法精度が低下してしまうという課題があった。

【0009】

上記課題が生じる現象の一例について、図６、７を用いて説明する。
図６、７は、上記コアシェル方式において、従来のコア材を一括して硬化させる工程の前後の状態を模式的に示す図である。
図６（ａ）は、シェルの厚さが厚い場合のコア材硬化前の状態を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるｂ－ｂ線断面図であり、（ｃ）は、シェルの厚さが厚い場合のコア材硬化後の状態を模式的に示す平面図であり、（ｄ）は、（ｃ）におけるｄ－ｄ線断面図である。
図７（ａ）は、シェルの厚さが薄い場合のコア材硬化前の状態を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるｂ－ｂ線断面図であり、（ｃ）は、シェルの厚さが薄い場合のコア材硬化後の状態を模式的に示す平面図であり、（ｄ）は、（ｃ）におけるｄ－ｄ線断面図である。

【0010】

なお、図６、７に示した例では、シェル４０は、上方に開口する有底箱形状に造形されて、シェル４０で囲われた部分であるコア部５０にコア材６０が充填されている。
図６に示すように、シェル４０の厚さが厚い場合は、コア材硬化前後でシェル４０及びコア部５０の変形はほとんど生じておらず、コア材６０をほとんど歪みなく硬化させて、硬化コア材６０ａにすることが可能である。

【0011】

一方、図７に示すように、シェル４０の厚さが薄い場合は、図７（ｃ）、（ｄ）に示すコア材硬化後において、シェル４０の長手方向の外周面が少し膨らんだ状態となり、図７（ｄ）の断面図に示すように、シェル４０が逆ハの字状に少し広がった形態に変形し、これに伴いコア部５０も変形することにより、硬化コア材６０ａが少し歪んだ状態となる。
このように、シェル４０の厚さを薄くするとコア材６０を一括して硬化させる工程において、熱エネルギー等によってシェル４０が軟化し、硬化前のコア材６０の自重等も加わって、シェル４０の形状が変形して、硬化コア材６０ａの寸法精度が低下する現象が生じることとなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２０１９―１３６９２３号公報

【発明の概要】

【課題を解決するための手段及びその効果】

【0013】

本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、いわゆるコアシェル方式の立体造形方法において、コア材を硬化させる際にシェルで囲われた部分であるコア充填部の変形を防止することができ、かつ、コア材硬化後にシェルの分離を容易に行うことができる立体造形方法、及び立体造形物の製造方法を提供することを目的とする。

【0014】

上記目的を達成するために本発明に係る立体造形方法（１）は、
シェル材を用いて立体造形物の外形を規定するシェル部を造形するシェル造形工程と、
前記シェル部の内側面に囲われた部分であるコア充填部に液相材料であるコア材を充填するコア材充填工程と、
前記コア充填部内の前記コア材を硬化させるコア材硬化工程と、
前記シェル部の少なくとも一部を硬化後の前記コア材から分離させて、該コア材を主とする立体造形物を得る分離工程と、を含む立体造形方法であって、
前記シェル造形工程が、
前記コア充填部を形成するための第１シェル部を造形する第１シェル部造形工程と、
前記第１シェル部の外側面の少なくとも一部に、剛性に異方性を有する第２シェル部を造形する第２シェル部造形工程とを含んで構成されていることを特徴としている。

【0015】

上記立体造形方法（１）によれば、前記シェル造形工程が前記第１シェル部造形工程と前記第２シェル部造形工程とを含んでいるので、前記シェル部として、前記コア充填部を形成するための第１シェル部と、該第１シェル部の外側面の少なくとも一部に、剛性に異方性を有する第２シェル部とが造形される。そのため、前記コア材硬化工程において、剛性に異方性を有する前記第２シェル部によって前記コア充填部が変形しないように前記第１シェル部の外側面の少なくとも一部を支持することが可能となる。したがって、前記第２シェル部を造形することによって、前記コア材硬化工程における前記コア充填部の変形を防止することができる。しかも、前記第２シェル部を造形することによって、前記第１シェル部の厚さを薄くすることも可能となり、前記分離工程において、前記第１シェル部を硬化後の前記コア材から容易に分離させることが可能となる。

【0016】

また本発明に係る立体造形方法（２）は、上記立体造形方法（１）において、
前記第１シェル部造形工程が、
前記第１シェル部として、前記コア充填部を形成する第１シェル壁を造形する工程を含み、
前記第２シェル部造形工程が、
前記第２シェル部として、前記第１シェル壁から所定間隔を隔てた第２シェル壁と、該第２シェル壁と前記第１シェル壁との間に、前記第２シェル部の剛性に異方性を付与するための異方性付与層とを造形する工程を含んで構成されていることを特徴としている。

【0017】

上記立体造形方法（２）によれば、前記第１シェル部造形工程において、前記第１シェル部として、前記コア充填部を形成する前記第１シェル壁が造形され、前記第２シェル部造形工程において、前記第２シェル部として、前記第１シェル壁から所定間隔を隔てた前記第２シェル壁と、該第２シェル壁と前記第１シェル壁との間に、前記シェル部の剛性に異方性を付与するための前記異方性付与層とが造形される。
前記第２シェル壁と前記異方性付与層とを造形することによって、前記シェル部の厚さを十分に確保しつつ、前記第１シェル壁の厚さを薄く造形することが可能となる。そして、前記コア材硬化工程において、前記第２シェル壁と前記異方性付与層とによって前記コア充填部が変形しないように前記第１シェル壁の外側面を支持することが可能となり、前記コア充填部の変形を防止することができる。
また、前記異方性付与層は剛性に異方性を有しているので、前記分離工程において、前記第２シェル壁と前記異方性付与層とを前記第１シェル壁から分離させた後に、前記第１シェル壁を前記コア材から分離させることが可能となり、硬化後の前記コア材と密着している部分の厚さを薄くした状態にして、前記第１シェル壁を硬化後の前記コア材から容易に分離させることが可能となる。

【0018】

また本発明に係る立体造形方法（３）は、上記立体造形方法（２）において、
前記第２シェル部造形工程が、
前記第２シェル部の剛性が前記第１シェル壁と前記第２シェル壁との対向面に平行な方向よりも前記対向面に直交する方向に高くなる形状となるように、前記異方性付与層を造形することを特徴としている。

【0019】

上記立体造形方法（３）によれば、前記第２シェル部造形工程において、前記第２シェル部の剛性が前記第１シェル壁と前記第２シェル壁との対向面に平行な方向よりも前記対向面に直交する方向に高くなる形状となるように、前記異方性付与層が造形される。
そのため、前記異方性付与層によって、前記シェル部が前記第１シェル壁と前記第２シェル壁との対向面に直交する方向に剛性が高く、前記対向面に平行な方向に相対的に剛性が低い構造、換言すれば、前記コア材硬化工程での前記コア充填部の変形方向に剛性が高く、前記分離工程での前記第１シェル壁と前記第２シェル壁との分離方向に相対的に剛性が低い構造にすることができる。
したがって、前記コア材硬化工程において、前記異方性付与層によって前記第１シェル壁の外側面を確実に支持することが可能となり、前記コア充填部の変形を防止することができる。また、前記分離工程において、前記第１シェル壁を硬化した前記コア材から分離させる前に、先に前記第２シェル壁と前記異方性付与層とを前記第１シェル壁から容易に分離させることができ、その後に行われる前記第１シェル壁を硬化後の前記コア材から分離させる作業を容易に行うことが可能となる。

【0020】

また本発明に係る立体造形方法（４）は、上記立体造形方法（２）において、
前記第２シェル部造形工程が、
前記異方性付与層として、前記第１シェル壁と前記第２シェル壁とを繋ぎ合わせる複数の連結部を造形し、
これら各連結部における前記第１シェル壁との第１接合部の接合面積が、前記第２シェル壁との第２接合部の接合面積よりも狭くなるように造形することを特徴としている。

【0021】

上記立体造形方法（４）によれば、前記第２シェル部造形工程において、前記異方性付与層として、前記第１シェル壁と前記第２シェル壁とを繋ぎ合わせる複数の連結部が造形され、これら各連結部における前記第１シェル壁との第１接合部の接合面積が、前記第２シェル壁との第２接合部の接合面積よりも狭くなるように造形される。
そのため、前記複数の連結部によって、前記シェル部が前記第１シェル壁と前記第２シェル壁との対向面に直交する方向に剛性が高く、前記対向面に平行な方向に相対的に剛性が低い構造、換言すれば、前記コア材硬化工程での前記コア充填部の変形方向に剛性が高く、前記分離工程での前記第１シェル壁と前記第２シェル壁との分離方向に相対的に剛性が低い構造にすることができる。
したがって、前記コア材硬化工程において、前記複数の連結部によって前記第１シェル壁の外側面を確実に支持することが可能となり、前記コア充填部の変形を防止することができる。また、前記分離工程において、前記第１シェル壁を硬化した前記コア材から分離させる前に、先に前記第２シェル壁と前記連結部とを前記第１シェル壁から容易に分離させることができ、その後に行われる前記第１シェル壁を硬化後の前記コア材から分離させる作業も容易に行うことが可能となる。

【0022】

また本発明に係る立体造形方法（５）は、上記立体造形方法（１）～（４）のいずれかにおいて、
前記分離工程が、
前記コア材硬化工程の後に、前記第２シェル部を前記第１シェル部から分離させる第１分離工程と、
該第１分離工程の後に、前記第１シェル部の少なくとも一部を硬化後の前記コア材から分離させ、前記コア充填部の形状に倣った外形を有する前記コア材を主とする立体造形物を得る第２分離工程とを含んで構成されていることを特徴としている。

【0023】

上記立体造形方法（５）によれば、前記第１分離工程において、先に前記第２シェル部を前記第１シェル部から分離させて、その後、前記第２分離工程において、前記第２シェル部のない状態で、前記第１シェル部の少なくとも一部を硬化後の前記コア材から分離させることが可能となる。したがって、硬化後の前記コア材と密着している部分の厚さを薄くした状態にして、前記第１シェル部を硬化後の前記コア材から分離させることが容易となり、前記分離工程での作業効率を高めることができる。

【0024】

また本発明に係る立体造形方法（６）は、上記立体造形方法（１）において、
前記第２シェル部造形工程が、
前記第１シェル部の外側面の一部に前記第２シェル部を造形し、
前記シェル部の剛性が前記第２シェル部の前記第１シェル部との対向面に平行な方向よりも前記対向面に直交する方向に高くなる形状となるように、前記第２シェル部を造形することを特徴としている。

【0025】

上記立体造形方法（６）によれば、前記第１シェル部の外側面の一部に前記第２シェル部が造形され、前記シェル部の剛性が前記第２シェル部の前記第１シェル部との対向面に平行な方向よりも前記対向面に直交する方向に高くなる形状となるように、前記第２シェル部が造形される。
そのため、前記第２シェル部によって、前記第１シェル部と前記第２シェル部との対向面に直交する方向に剛性が高くなる構造、換言すれば、前記コア材硬化工程での前記コア充填部の変形方向に剛性が高い構造にすることができる。
したがって、前記コア材硬化工程において、前記第２シェル部によって前記第１シェル部の外側面の一部を確実に支持することが可能となり、前記コア充填部の変形を防止することができる。

【0026】

また、前記第２シェル部が前記第１シェル部の外側面の一部にしか造形されていないので、前記第２シェル部を造形するのに使用する前記シェル材の量が少なくてすみ、造形コストを節減できる。また前記第１シェル部から前記第２シェル部の分離も容易に行うことができる。

【0027】

また本発明に係る立体造形方法（７）は、上記立体造形方法（６）において、
前記第２シェル部造形工程が、
前記第２シェル部がハニカム構造、トラス構造、又は錐台構造のいずれかとなるように造形する工程を含んで構成されていることを特徴としている。

【0028】

上記立体造形方法（７）によれば、前記第２シェル部造形工程において、前記第２シェル部がハニカム構造、トラス構造、又は錐台構造のいずれかを含むように造形される。したがって、前記第２シェル部によって、前記シェル部の剛性が前記第１シェル部と前記第２シェル部との対向面に直交する方向に高くなる構造、換言すれば、前記コア材硬化工程での前記コア充填部の変形方向に剛性が高い構造にすることができる。

【0029】

また本発明に係る立体造形方法（８）は、上記立体造形方法（１）～（７）のいずれかにおいて、
前記コア材が熱硬化性樹脂からなり、
前記コア材硬化工程では、前記コア材に熱エネルギーを付与することにより、前記コア材を熱硬化させることを特徴としている。

【0030】

上記立体造形方法（８）によれば、前記コア材が熱硬化性樹脂からなるので、前記コア材硬化工程において、前記コア材全体を積層界面が存在しないように一体化させた状態に効率良く硬化させることができる。

【0031】

また本発明に係る立体造形物の製造方法は、上記立体造形方法（１）～（８）のいずれかを用いて立体造形物を製造することを特徴としている。

【0032】

上記立体造形物の製造方法によれば、前記立体造形物を製造する場合に、上記立体造形方法（１）～（８）のいずれかにより得られる効果を奏することとなり、前記コア材硬化工程において前記コア充填部の変形を防止して、硬化した前記コア材の寸法精度を高めることができる。そして、前記分離工程での前記シェル部の分離を、前記第２シェル部と前記第１シェル部とで分けて行うことが可能となり、前記第１シェル部を硬化した前記コア材から分離する作業が容易となり、寸法精度の高い前記コア材を主とする立体造形物の製造効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の実施の形態に係る立体造形方法に用いる立体造形装置の構成例を示す概略図である。

【図2】実施の形態に係る立体造形方法の一例を説明するための図であり、（ａ）はシェル造形工程、（ｂ）はコア材充填工程を説明するための図である。

【図3】実施の形態に係る立体造形方法におけるコア材硬化工程の一例を説明するための図であり、（ａ）はコア材硬化前、（ｂ）はコア材硬化後の状態を示す図である。

【図4】実施の形態に係る立体造形方法における分離工程の一例を説明するための図であり、（ａ）は第２シェル部の分離前、（ｂ）は第２シェル部分離中、（ｃ）は第１シェル部の分離中、（ｄ）、（ｅ）は第１シェル部の分離後の状態を示す図である。

【図5】実施の形態に係る立体造形方法のシェル造形工程で造形されたシェル部の別の造形例を示す図であり、（ａ）はコア材充填工程後の造形物の断面斜視図であり、（ｂ）はコア材硬化工程後の造形物の断面斜視図の一例である。

【図6】コアシェル方式において、従来のコア材を一括して硬化させる工程の前後の立体造形物の状態の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は、シェルの厚さが厚い場合のコア材硬化前の状態を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるｂ－ｂ線断面図であり、（ｃ）は、シェルの厚さが厚い場合のコア材硬化後の状態を模式的に示す平面図であり、（ｄ）は、（ｃ）におけるｄ－ｄ線断面図である。

【図7】コアシェル方式において、従来のコア材を一括して硬化させる工程の前後の立体造形物の状態の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は、シェルの厚さが薄い場合のコア材硬化前の状態を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるｂ－ｂ線断面図であり、（ｃ）は、シェルの厚さが薄い場合のコア材硬化後の状態を模式的に示す平面図であり、（ｄ）は、（ｃ）におけるｄ－ｄ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明に係る立体造形方法、及び立体造形物の製造方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図面に記載しているシェル部やコア充填部の形態などは、本発明の主旨が容易に理解できるように模式的に描かれており、これらの形態に限定されるものではない。

【0035】

図１は、実施の形態に係る立体造形方法に用いる立体造形装置の構成例を示す概略図である。
立体造形装置１０は、複合材３Ｄプリンタとしての機能を備え、液槽重合が行われる造形槽１１、レーザー光学系１２、コア材供給系１３、及び熱硬化手段１６を主たる構成要素としている。

【0036】

造形槽１１内には、シェル材２として、例えば、液相材料である光硬化性樹脂が貯留されており、図示しない光硬化性樹脂調整系により、その液面位置を所定位置に維持、調整可能となっている。シェル材２には、例えば、エポキシ系、アクリル系などの公知の紫外線硬化樹脂などが使用可能である。また、造形槽１１内には造形台１５が設けられている。造形台１５は、造形中の造形物を支持するためのものであり、図示しない駆動機構により図中ｚ軸方向の任意の位置に移動（昇降）かつ設置可能となっている。

【0037】

レーザー光学系１２は、紫外線レーザー光源１２ａ、及び走査光学系１２ｂを備えている。紫外線レーザー光源１２ａから紫外線レーザー光１２ｃが出射され、出射された紫外線レーザー光１２ｃは、走査光学系１２ｂの駆動により、シェル材２の液面上（すなわちｘｙ平面）の所定範囲を走査させることが可能となっている。

【0038】

シェル材２は、活性エネルギー線の一つである紫外線レーザー光１２ｃの照射により、図１にて硬化済み紫外線硬化樹脂層３で示すように液面から所定の深さだけ硬化するようになっている。この硬化深度は、紫外線レーザー光源１２ａの出力を調整することにより、ある程度の幅で調整可能となっており、例えば、０．１ｍｍ～０．４ｍｍ程度の範囲で調整されている。

【0039】

したがって、造形台１５上面をシェル材２の液面から所定の硬化深度だけ沈めた深さに位置させ、シェル材２の液面の任意の位置へ紫外線レーザー光１２ｃを照射することにより、造形台１５上に任意の面積の硬化済み紫外線硬化樹脂層３が形成される。そして、造形台１５上に硬化済み紫外線硬化樹脂層３が形成された後、硬化深度分だけ造形台１５を下降させ、シェル材２の液面の任意の位置へ紫外線レーザー光１２ｃを照射することにより、硬化済み紫外線硬化樹脂層３の上に硬化済み紫外線硬化樹脂層３が積層されるようになっている。

【0040】

そして、造形台１５の下降とシェル材２液面への紫外線レーザー光１２ｃの照射とを繰り返し実施することにより、硬化済み紫外線硬化樹脂層３の積層が進行し、３次元形状の硬化済み紫外線硬化樹脂層３を得ることが可能となっている。
本実施の形態では、このようにして造形された造形物をシェル部４（図２参照）と呼ぶ。シェル部４は、第１シェル部５と、第１シェル部５の外側面を囲う第２シェル部６とを含んで構成されている。第１シェル部５は、コア材８を充填するための外殻層としての機能を備えており、第１シェル部５の内側面に囲われた部分のうち底面を有する部分をコア充填部７（図２参照）と呼ぶ。

【0041】

コア材供給系１３は、コア材８を内部に貯留するコア材タンク１３ａ中から、ポンプ１３ｂで配管系１３ｃ、１３ｄを順に介して圧送しながらコア材８を供給し、ノズル１４先端からコア材８を吐出する。ノズル１４は図示しないノズル移動機構により、図中ｘｙｚ各方向に移動かつ固定可能となっている。このため配管系１３ｄはノズル１４の移動に追随するようフレキシブルな構造及び材料で構成されている。

【0042】

コア材８は、例えば、エポキシ系、アクリル系など公知の液相材料である熱硬化性樹脂の中に強化材が均一に分散された複合材で構成されている。前記強化材は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、及びアラミド繊維のうちの少なくとも１つを含む繊維状の強化材でもよいし、シリカ等の無機材料粉などでもよい。コア材８にはシェル材２よりも高比重なものが使用されている。また、コア材８の粘度は、シェル材２の粘度よりも２倍以上であることが好ましい。

【0043】

熱硬化手段１６は、加熱対象を密閉可能なチャンバを有する加熱炉で構成されている。ここでの加熱対象は、造形槽１１から取り出された、コア材８が充填されたシェル部４（図３参照）であり、熱硬化手段１６は、その加熱炉内をコア材８の熱硬化温度よりも高い温度まで昇降させることが可能となっている。

【0044】

熱硬化手段１６を用いて、コア材８が充填されたシェル部４を加熱するにあたり、加熱による第１シェル部５の変形を抑え込むための手段として第２シェル部６を機能させることが可能となっている。

【0045】

そして、熱硬化手段１６によって、シェル部４に充填されているコア材８に熱エネルギーを付与し、コア材８の熱硬化温度よりも高い温度まで昇温させて、第２シェル部６によって第１シェル部５の外側面を支持しながらコア充填部７が変形する現象を抑え込んだ状態で、コア材８を一括して熱硬化させることが可能となっている。シェル部４は、物性としてガラス転移温度Ｔｇｓを有し、このガラス転移温度Ｔｇｓはコア材８の熱硬化温度Ｔｐｃよりも低い値となっている。
熱硬化手段１６を用いたコア材硬化工程では、コア材８の熱硬化温度Ｔｐｃよりも高い温度まで昇温させて、第１シェル部５が軟らかくなったとしても、第１シェル部５がコア材８の自重に耐えきれずに変形するのを第２シェル部６によって抑え込むことができ、これによりコア充填部７の変形を防止することが可能となっている。

【0046】

この硬化したコア材８を本実施の形態では硬化コア材８ａ（図３参照）と呼び、この硬化コア材８ａが本実施の形態における立体造形物を主として構成する。
コア充填部７が後に形成される立体造形物における所望の形状を有するように第１シェル部５が造形され、このコア充填部７全体にコア材８を充填してからコア材８を熱硬化させることにより、前記所望の形状の立体造形物１（図４（ｄ）、（ｅ）参照）を得ることが可能となる。
また、本方法によると、硬化コア材８ａにより形成される立体造形物１には積層界面が存在しないため、剛性、強度に方向性が無い立体造形物を造形することが可能となっている。

【0047】

次に、実施の形態に係る立体造形方法の一例について、図２～４を用いて説明する。
図２（ａ）はシェル造形工程、図２（ｂ）はコア材充填工程の一場面を示す図である。
図３は、コア材硬化工程の一例を説明するための図であり、（ａ）はコア材硬化前、（ｂ）はコア材硬化後の状態を示す図である。
図４は、分離工程の一例を説明するための図であり、（ａ）は第２シェル部の分離前、（ｂ）は第２シェル部分離中、（ｃ）は第１シェル部の分離中、（ｄ）、（ｅ）は第１シェル部の分離後の状態を示す図である。

【0048】

実施の形態に係る立体造形方法では、最初に立体造形装置１０によってシェル部４を構成する第１シェル部５及び第２シェル部６の造形、及び造形されたシェル部４内へのコア材８の充填が行われる。
具体的には、まず、ノズル１４が紫外線レーザー光１２ｃの照射範囲から退避した状態において、造形台１５上のシェル材２の液面の任意の位置への紫外線レーザー光１２ｃの照射、及び硬化深度分の造形台１５の降下が交互に行われる。これら動作により、図２（ａ）に示すように所望の形状のコア充填部７を有する第１シェル部５と第２シェル部６とからなるシェル部４が造形される。上記のようにしてコア充填部７を形成するための第１シェル部５を造形する第１シェル部造形工程と、第１シェル部５の外側面に、その剛性に異方性を有する第２シェル部６を造形する第２シェル部造形工程とを含んでシェル造形工程が構成されている。

【0049】

図２に示すシェル部４は、コア充填部７を形成する第１シェル部５と、第１シェル部５の外側面を囲う第２シェル部６とを含んでいる。第１シェル部５は、後の分離工程での作業性向上の観点から、第２シェル部６よりもその厚さが薄くなるように造形することが好ましい。

【0050】

第１シェル部５は、コア材８を充填するための外殻層として機能し、上面に開口を有する略有底箱形状に造形されている。第２シェル部６は、第１シェル部５の外側面を囲うように造形され、剛性に異方性を有する形状、例えば、後のコア材硬化工程でのコア充填部７の変形方向である第１シェル部５の外側面に直交する方向に剛性が高く、第１シェル部５と第２シェル部６との対向面に平行な方向に相対的に剛性が低い形状となるように造形されている。

【0051】

本実施の形態のシェル造形工程では、第１シェル部造形工程が、第１シェル部５として、コア充填部７を囲う薄壁状の第１シェル壁５ａを造形する工程を含み、第２シェル部造形工程が、第２シェル部６として、第１シェル壁５ａから所定間隔Ｄを隔てた第２シェル壁６ａと、第２シェル壁６ａと第１シェル壁５ａとの間に、シェル部４の剛性に異方性を付与するための異方性付与層６ｂとを造形する工程を含んでいる。この場合、第２シェル部６は、第１シェル部５の外周面と底面とを囲うように形成されているが、別の形態例では、第２シェル部６が第１シェル部５の外周面だけを囲うように造形されてもよい。

【0052】

異方性付与層６ｂは、第１シェル壁５ａと第２シェル壁６ａとを繋ぎ合わせる複数の連結部６ｃを含む構造で構成されている。これら各連結部６ｃは、例えば、円錐台や角錐台などの錐台形状、又は断面略台形の薄板形状を有し、各連結部６ｃにおける第１シェル壁５ａとの第１接合部６ｄの幅Ｗ１が第２シェル壁６ａとの第２接合部６ｅの幅Ｗ２よりも狭くなるように形成されている。換言すれば、各連結部６ｃにおける第１シェル壁５ａとの第１接合部６ｄの接合面積が第２シェル壁６ａとの第２接合部６ｅの接合面積よりも小さくなるように形成されている。

【0053】

第１シェル壁５ａの厚さｔ１と第２シェル壁６ａの厚さｔ２は、例えば、１ｍｍ程度、異方性付与層６ｂの厚さ（各連結部６ｃの長さ）を示す所定間隔Ｄは、例えば、３ｍｍ程度、第１接合部６ｄの幅Ｗ１は、例えば、０．５ｍｍ程度、第２接合部６ｅの幅Ｗ２は、例えば、２．５ｍｍ程度となるように造形することが可能である。なお、これら各部のサイズは上記サイズに限定されるものではなく、コア充填部７の形状やサイズに応じて適宜設定することが可能である。

【0054】

次に、図２（ｂ）に示すようにシェル部４内に形成されたコア充填部７内へノズル１４が移動し、ノズル１４からコア充填部７へコア材８が吐出されることにより、コア充填部７内へのコア材８の充填が進行する。上記のようにしてシェル部４の内側面に囲われた部分であるコア充填部７へコア材８を充填する工程をコア材充填工程という。

【0055】

本実施の形態では、コア材充填工程は、シェル部４が造形槽１１内のシェル材２に浸漬した状態で実施され、コア材８の充填前には、図２（ａ）に示すようにコア充填部７にシェル材２が存在する。そして、シェル材２より比重が大きいコア材８がコア充填部７に充填されていくにしたがって、コア充填部７内のシェル材２は押し上げられ、図２（ｂ）に示すように、シェル部４の上部に設けられた開口を経てコア充填部７からシェル部４の外部へシェル材２が押し出されて、シェル材２からコア材８への置換が行われる。

【0056】

なお、上記のシェル造形工程、及びコア材充填工程は交互に複数回ずつ実施されてもよい。すなわち、所定の高さまで第１シェル部５及び第２シェル部６からなるシェル部４を造形し、その第１シェル部５によって形成されるコア充填部７にコア材８を充填した後、さらに第１シェル部５及び第２シェル部６を増築し、そして増築された第１シェル部５によって新たに形成されたコア充填部７にコア材８を充填する、という工程を繰り返し行ってもよい。このように第１シェル部５及び第２シェル部６の造形を複数回に分割することで、特にコア充填部７が複雑な形状（例えば、狭い、細い、薄い、など）を有する場合にも、段階的にコア材８を充填することによってコア充填部７の隅々までコア材８を充填することが可能となる。なお、上記シェル造形工程およびコア材充填工程は、通常室温（例えば、２０℃～３０℃）環境下にて実施される。

【0057】

そして、コア材充填工程が完了すると、次に造形槽１１内にある造形台１５をシェル材２の液面よりも上に上昇させて、造形台１５からコア材８が充填されたシェル部４を取り外し、次のコア材硬化工程に進む。

【0058】

コア材硬化工程では、図３（ａ）に示すように、コア材８が充填されたシェル部４を熱硬化手段１６に投入して、コア材８の熱硬化処理を開始する。
すなわち、コア材８が充填されたシェル部４を熱硬化手段１６内に載置し、熱硬化手段１６内をコア材８の熱硬化温度Ｔｐｃよりも高い温度まで上昇させることにより、シェル部４及びコア材８が加熱されて、コア材８の硬化が開始、進行する。そこから所定時間経過するとコア材８全体の硬化が完了して、図３（ｂ）に示すように、コア充填部７に硬化コア材８ａが形成される。

【0059】

コア材硬化工程においては、第１シェル部５の外周面を囲う第２シェル部６、すなわち、異方性付与層６ｂを構成する複数の連結部６ｃ及び第２シェル壁６ａが、第１シェル壁５ａの外側面を支持する構造となっている。そのため、コア材硬化工程でシェル部４のガラス転移温度Ｔｇｓ以上の温度（熱硬化温度Ｔｐｃよりも高い温度）で加熱されて、第１シェル部５が軟らかくなったとしても、第２シェル部６によって、熱硬化中におけるコア充填部７の変形方向（図３（ａ）に示す断面図ではｘ軸方向）に対する第１シェル壁５ａの変形を防止することが可能となっている。

【0060】

なお、異方性付与層６ｂの形態は、図３（ａ）に示した、連結部６ｃのような錐台構造に限定されるものではなく、例えば、複数のセル壁が周期的に配列されたハニカム構造、トラス構造などの形態にしても良く、これらの構造によっても連結部６ｃの有する効果と同様の効果を奏するものとなる。

【0061】

上記のようにして、シェル部４の外層を構成する第２シェル部６により第１シェル部５の変形を抑え込み可能な状態で、コア材８を硬化させて硬化コア材８ａを形成させる工程をコア材硬化工程という。なお、コア充填部７に充填されたコア材８全体を硬化させるためには、本実施の形態のようにコア材８として熱硬化性樹脂からなる材料を使用し、コア材硬化工程では、例えば光エネルギーによる硬化よりも熱エネルギーによるコア材８の硬化を実施することが好ましい。

【0062】

コア材硬化工程が完了した後、熱硬化手段１６内からシェル部４（コア充填部７に硬化コア材８ａが形成された状態のシェル部４）を取り出し、次の分離工程に進む。

【0063】

この分離工程は、シェル部４を硬化コア材８ａから分離させる工程である。分離工程は、上記コア材硬化工程の後に、第２シェル部６を第１シェル部５から分離させる第１分離工程と、該第１分離工程の後に、第１シェル部５の少なくとも一部を硬化コア材８ａから分離させ、コア充填部７の形状に倣った外形を有し硬化コア材８ａを主とする立体造形物１を得る第２分離工程とを有している。

【0064】

分離工程では、熱硬化手段１６内から取り出した図４（ａ）に示すシェル部４（第１シェル部５と第２シェル部６の２層構造）の状態から、まず、図４（ｂ）に示すように、第２シェル部６を第１シェル部５から分離させる。例えば、カッターなどの工具１７を用いて、第２シェル部６の異方性付与層６ｂを構成する連結部６ｃに切り込みを入れた後、第２シェル部６（第２シェル壁６ａ及び連結部６ｃ）を第１シェル壁５ａから剥離させる。連結部６ｃの第１接合部６ｄの幅Ｗ１が第２接合部６ｅの幅Ｗ２よりも狭くなっているので、第１シェル部５と第２シェル部６との剥離方向（ｘ方向）に外力を加えると、第１シェル壁５ａの外側面から連結部６ｃの第１接合部６ｄが順次切り離されて、第２シェル部６が第１シェル部５から分離される（第１分離工程）。この第１分離工程では、手作業による第２シェル部６の分離も可能となっている。

【0065】

第２シェル部６を第１シェル部５から分離し終えると、次に図４（ｃ）に示すように、第１シェル部５の少なくとも一部を硬化コア材８ａから分離させる（第２分離工程）。例えば、切削工具などの工具１８を用いて、不要な第１シェル部５を硬化コア材８ａから分離させることによって、図４（ｄ）に示すように、コア充填部７の形状に倣った形状を有する硬化コア材８ａからなる立体造形物１が得られる。また、図４（ｅ）に示すように、第１シェル部５を全て分離せずに、一部の第１シェル部５が残され、この第１シェル部５と硬化コア材８ａとを合わせたものを立体造形物１と呼んでもよい。

【0066】

第２分離工程は、例えば、第１シェル部５と硬化コア材８ａとの少なくとも一方が軟化する条件下で実施してもよい。前記条件としては、例えば、第１シェル部５は軟化するが、硬化コア材８ａは軟化せずに硬い状態を維持できる温度条件が好ましい。該温度条件にする方法としては、例えば、温水槽へ投入したり、熱雰囲気に設置したり、ドライヤーやヒートガンなどを用いて熱エネルギーを局所的に付与したりして、第１シェル部５を軟化させる方法が採用され得る。
係る方法によれば、第２分離工程において、第１シェル部５と硬化コア材８ａとの間の密着性が緩和され、図４（ｃ）に示すように、厚さが薄い第１シェル部５を硬化コア材８ａから剥離しやすくなり、容易に第１シェル部５を硬化コア材８ａから剥離させることが可能となる。

【0067】

上記実施の形態に係る立体造形方法によれば、シェル造形工程が第１シェル部造形工程と第２シェル部造形工程とを含んでいるので、シェル部４として、コア充填部７を形成するための第１シェル部５と、第１シェル部５の外側面に、剛性に異方性を有する第２シェル部６とが造形される。
そして、第１シェル部造形工程において、第１シェル部５として、コア充填部７を形成する薄壁状の第１シェル壁５ａが造形され、第２シェル部造形工程において、第２シェル部６として、第１シェル壁５ａから所定間隔Ｄを隔てた第２シェル壁６ａと、第２シェル壁６ａと第１シェル壁５ａとの間に、シェル部４の剛性に異方性を付与するための異方性付与層６ｂとが造形される。

【0068】

そして、異方性付与層６ｂとして、第１シェル壁５ａと第２シェル壁６ａとを繋ぎ合わせる複数の連結部６ｃが造形され、これら各連結部６ｃにおける第１シェル壁５ａとの第１接合部６ｄの幅Ｗ１が、第２シェル壁６ａとの第２接合部６ｅの幅Ｗ２よりも狭くなるように造形される。

【0069】

そのため、第２シェル壁６ａと異方性付与層６ｂを構成する複数の連結部６ｃとによって、シェル部４が第１シェル壁５ａと第２シェル壁６ａとの対向面に直交する方向に剛性が高く、前記対向面に平行な方向に相対的に剛性が低い構造にすることができる。換言すれば、コア材硬化工程でのコア充填部７の変形方向に剛性が高く、分離工程での第１シェル壁５ａと第２シェル壁６ａとの分離方向に相対的に剛性が低い構造にすることができる。したがって、コア材硬化工程において、複数の連結部６ｃによって第１シェル壁５ａの外側面を確実に支持することが可能となり、第１シェル壁５ａの厚さを１ｍｍ程度にした場合であってもコア充填部７の変形を防止することができる。

【0070】

また、分離工程では、まず第１分離工程において、先に第２シェル部６を第１シェル部５から分離させて、その後、第２分離工程において、第２シェル部６のない状態で、第１シェル部５の少なくとも一部を硬化コア材８ａから分離させることが可能となる。
そのため、分離工程において、第１シェル壁５ａを硬化コア材８ａから分離させる前に、先に第２シェル壁６ａと連結部６ｃとを第１シェル壁５ａから容易に分離させることができ、その後に行われる第１シェル壁５ａを硬化コア材８ａから分離させる作業も容易に行うことが可能となる。
したがって、硬化コア材８ａと密着しているシェル部分の厚さを薄くした状態（１ｍｍ程度）にして、第１シェル部５を硬化コア材８ａから分離させることが容易となり、分離工程での作業性を向上させることができる。

【0071】

また上記実施の形態に係る立体造形方法によれば、コア材８が熱硬化性樹脂からなるので、コア材硬化工程において、コア材８全体を積層界面が存在しないように一体化させた状態に効率良くと硬化させることができる。

【0072】

また上記実施の形態に係る立体造形方法を用いて立体造形物１を製造することにより、立体造形物１を製造する場合に、コア材硬化工程において第１シェル部５の変形、すなわち、コア充填部７の変形を防止して、硬化コア材８ａの寸法精度を高めることできる。そして、分離工程でのシェル部４の分離を、第２シェル部６と第１シェル部５とで分けて行うことが可能となり、第１シェル部５を硬化コア材８ａから分離する作業が容易となり、寸法精度の高い硬化コア材８ａを主とする立体造形物１の製造効率を高めることができる。

【0073】

図５は、別の実施の形態に係る立体造形方法のシェル造形工程で造形されたシェル部の造形例を示す図であり、（ａ）はコア材充填工程後の造形物の断面斜視図であり、（ｂ）はコア材硬化工程後の造形物の断面斜視図の一例である。

【0074】

図２（ａ）に示した実施の形態では、シェル造形工程において、第１シェル部５と、第１シェル部５の外側面全体を囲う第２シェル部６とを有する２層構造からなるシェル部４を造形するようになっていた。
この別の実施の形態では、前述２層構造からなるシェル部４の代替構成として、シェル造形工程において、シェル部４Ａとして、コア充填部７Ａを形成する第１シェル部５Ａと、第１シェル部５Ａの外側面の一部に、剛性に異方性を有する第２シェル部６Ａとを造形することを特徴としている。

【0075】

第２シェル部６Ａは、例えば、第１シェル部５Ａの外周面の一部を囲う枠状に造形され、シェル部４Ａの剛性が第２シェル部６Ａの第１シェル部５Ａとの対向面（接合面）に平行な方向よりも前記対向面に直交する方向に高くなる形状となるように造形されている。
すなわち、第２シェル部６Ａは、コア材硬化工程でのコア充填部７Ａの変形方向に剛性が高く、分離工程でのシェル部４Ａの分離方向に相対的に剛性が低くなるように、その剛性に異方性を有する構造となっている。なお、第２シェル部６Ａの構造は、図５に示すような、複数のセル壁が周期的に配列されているハニカム構造の他、トラス構造などでもよく、また、前述した錐台構造などであってもよく、これら構造によってもハニカム構造と同様の作用及び効果を得ることが可能である。
また、第２シェル部６Ａが造形される箇所は、図５に示した箇所に限定されるわけではなく、第１シェル部５Ａの変形が大きくなることが予想される箇所であることが好ましく、第１シェル部５Ａの形状に応じて第２シェル部６Ａが造形される箇所を適宜決めることができる。

【0076】

別の実施の形態におけるコア材硬化工程では、上記と同様、コア材８が充填されたシェル部４Ａを熱硬化手段１６に投入して、コア材８の硬化処理を開始する。コア材硬化工程が完了した後、熱硬化手段１６内からシェル部４Ａ（コア充填部７Ａに硬化コア材８ａが形成された状態のシェル部４Ａ）を取り出し、次の分離工程に進む。

【0077】

分離工程では、第２シェル部６Ａが第１シェル部５Ａの外側面の一部にしか造形されていないので、第１シェル部５Ａから第２シェル部６Ａの分離も容易に行える。なお、シェル造形工程では、第２シェル部６Ａを造形するのに使用するシェル材２の量が少なくてすみ、造形コストを節減できる。
そして、第１シェル部５Ａから第２シェル部６Ａを分離した後、例えば、図４（ｃ）に示した切削工具などの工具１８を用いて、不要な第１シェル部５Ａを硬化コア材８ａから分離させることによって、コア充填部７Ａの形状に倣った形状を有する硬化コア材８ａからなる立体造形物を得ることが可能となっている。
この分離工程では、例えば、シェル部４Ａと硬化コア材８ａとの少なくとも一方が軟化する条件下で実施してもよい。前記条件としては、例えば、シェル部４Ａは軟化するが、硬化コア材８ａは軟化せずに硬い状態を維持できる温度条件が好ましい。

【0078】

上記した別の実施の形態に係る立体造形方法によれば、第１シェル部５Ａの外周面の一部に第２シェル部６Ａが造形され、シェル部４の剛性が第２シェル部６Ａの第１シェル部５Ａとの対向面（接合面）に平行な方向よりも前記対向面に直交する方向に高くなる形状となるように、ハニカム構造を有する第２シェル部６Ａが造形される。
そのため、第２シェル部６Ａによって、シェル部４Ａの剛性が第１シェル部５Ａと第２シェル部６Ａとの対向面に直交する方向に高くなる構造、換言すれば、コア材硬化工程でのコア充填部７Ａの変形方向に剛性が高い構造にすることができる。

【0079】

したがって、コア材硬化工程において、第２シェル部６Ａによって第１シェル部５Ａの外周面を確実に支持することが可能となり、コア充填部７Ａの変形を防止することができる。
また、第２シェル部６Ａは第１シェル部５Ａの外周面の一部に造形されているだけであり、第２シェル部６Ａは前記対向面に平行な方向に相対的に剛性が低い構造、換言すれば、第１シェル部５Ａと硬化コア材８ａとの分離方向に相対的に剛性が低い構造となっている。
そのため、コア材硬化工程後の分離工程においては、第１シェル部５Ａから第２シェル部６Ａの分離を容易に行うことができる。

【0080】

本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではなく、上記したシェル造形工程において造形される第1シェル部と第２シェル部とからなるシェル部の構造は、上記の構造の他、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
なお、上記実施の形態では、シェル部４（第１シェル部５及び第２シェル部６）、４Ａ（第１シェル部５Ａ及び第２シェル部６Ａ）の造形に用いられるシェル材２が液相材料である場合について説明したが、シェル部４、４Ａの造形は、液相材料を硬化させる方法（液相重合法）に限定されるものではなく、たとえば熱溶解積層方式（Ｆｕｓｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ、ＦＤＭ）等の他の付加製造の方法などが適用されてもよい。
また、コア材８はコア充填部７、７Ａに充填後一度に硬化させることが可能であれば、熱硬化性樹脂に限らずたとえば光硬化性樹脂などから構成されていても構わない。

【0081】

本発明は、３Ｄプリンタなどの付加製造技術の分野において広く適用可能であり、係る分野に本発明を適用することにより、例えば、自動車、航空機、ロボットなどの各種産業機器に用いられる部品、介護用品、スポーツ用品など、特に、軽量且つ高強度が要求される部品、製品の試作のみならず、量産化を実現することが可能となる。

【符号の説明】

【0082】

１ 立体造形物
２ シェル材
３ 硬化済み紫外線硬化樹脂層
４、４Ａ シェル部
５、５Ａ 第１シェル部
５ａ 第１シェル壁
６、６Ａ 第２シェル部
６ａ 第２シェル壁
６ｂ 異方性付与層
６ｃ 連結部
６ｄ 第１接合部
６ｅ 第２接合部
７、７Ａ コア充填部
８ コア材
８ａ 硬化コア材
１０ 立体造形装置
１１ 造形槽
１２ レーザー光学系
１２ａ 紫外線レーザー光源
１２ｂ 走査光学系
１２ｃ 紫外線レーザー光
１３ コア材供給系
１３ａ コア材タンク
１３ｂ ポンプ
１３ｃ、１３ｄ 配管系
１４ ノズル
１５ 造形台
１６ 熱硬化手段
１７、１８ 工具

４０ シェル
５０ コア部
６０ コア材
６０ａ 硬化コア材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】