立体结构物的制造方法及3D打印机用长丝技术

提供使用3D打印机制造立体结构物时、内部的空隙量少的立体结构物的方法，以及用于制造前述立体结构物的3D打印机用长丝。一种立体结构物的制造方法，其包括使用3D打印机将长丝熔融、层叠，所述长丝含有混纤丝，所述混纤丝为含有连续增强纤维(A)和连续热塑性树脂纤维(B)的混纤丝、混纤丝中的连续增强纤维(A)的分散度为60～100％。

Method for manufacturing three-dimensional structure and filament for 3D printer

The invention provides a method for manufacturing a three-dimensional structure with less internal voids when using a 3D printer, and a filament for a three-dimensional printer for manufacturing the said three-dimensional structure. A method for fabricating a three-dimensional structure includes melting and laminating filaments with a 3D printer. The filaments contain blended filaments. The blended filaments are blended filaments containing continuous reinforcing fibers (A) and continuous thermoplastic resin fibers (B), and the dispersion of continuous reinforcing fibers (A) in the blended filaments is 60-100%.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】立体结构物的制造方法及3D打印机用长丝
本专利技术涉及立体结构物的制造方法以及3D打印机用长丝。
技术介绍
3D打印机为快速成形机(rapidprototyping)(三维造形机)的一种，为将在计算机上制成的CAD、CG等3D数据作为设计图，制造由塑料等形成的立体结构物(三维物体)的立体打印机。3D打印机根据层叠方式分类。具体而言，已知使用了丙烯酸系光固化树脂的喷墨紫外线固化方式的3D打印机(例如ObjetGeometriesLtd制、CONNEX、EDEN、KEYENCECORPORATION制、AGILISTA-3000等)。另外也已知使用了丙烯腈·丁二烯·苯乙烯树脂(ABS)、聚碳酸酯树脂(PC)、聚苯砜树脂(PPSF)等热塑性树脂的热熔解层叠方式的3D打印机(例如StratasysLtd.制、FORTUS系列、Dimension系列和uPrint系列、Solidoodle公司制、Solidoodle3等)。进而也已知对于树脂系粉末材料、铜·青铜·钛·镍等金属系的粉末材料照射高输出功率的激光光线使其烧结或熔融的SLS方式(选择性激光烧结、SelectiveLaserSintering)、或SLM方式(选择性激光熔化、SelectiveLaserMelting)的3D打印机(例如3DSystems公司制、SLS系列、AspectCorporation制、RaFael550、EOS公司制、EOSInt系列等)。利用3D打印机时，使用作为立体结构物的材料的树脂(油墨)制作形状。例如对于热熔解层叠方式中使用的树脂(油墨)而言，使用将ABS树脂长丝等热塑性树脂形成长丝状而成的材料。从而在热熔解层叠方式中，将热塑性树脂长丝自3D打印机边熔融边喷出，以构成所希望形状的方式层叠在基板上。热熔解层叠方式中，树脂以熔融的状态喷出到基板上，因此可以容易地造形为所希望的形状。迄今，以制造业为中心在建筑·医疗·教育·尖端研究等广泛领域中，在实际制作产品之前将各零件缩小到能够用3D打印机输出的尺寸来输出，用于设计的验证·功能验证等试制。但是，近年也期待用于更精密的验证、或者实际的树脂成形品的制造。于是，随着3D打印机用途扩大，对于利用3D打印机得到的立体结构物也要求机械的强度。在此，非专利文献1中提出了分别供给纤维和热塑性树脂长丝的方式的热熔解层叠方式的3D打印机。即，如图6所示，为边将热塑性树脂长丝以油墨形式投入，边另外供给纤维，在喷嘴加热熔解，层叠在加热台上，制造立体结构物的方式。现有技术文献非专利文献非专利文献1：增强塑料(強化プラスチックス)Vol.61No.7(2015年7月号)
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，对于上述非专利文献1本专利技术人等进行研究，结果可知，利用非专利文献1中记载的方法得到的立体结构物在内部存在很多空隙、气泡。本专利技术是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供制造内部的空隙、气泡量少的立体结构物的方法。另外，其目的在于，提供用于制造前述立体结构物的3D打印机用长丝。用于解决问题的方案基于上述问题，本专利技术人等进行深入研究，结果发现，作为3D打印机用长丝，使用含有混纤丝的长丝，由此能够解决上述问题。具体而言，通过下述<1>和<10>、优选通过<2>～<9>和<11>～<18>解决上述问题。<1>一种立体结构物的制造方法，其包括使用3D打印机将长丝熔融、层叠，前述长丝含有混纤丝，前述混纤丝为含有连续增强纤维(A)和连续热塑性树脂纤维(B)的混纤丝、混纤丝中的连续增强纤维(A)的分散度为60～100％。<2>根据<1>所述的立体结构物的制造方法，其中，前述长丝的弹性模量为10MPa以上，其中，弹性模量指的是，将15mm的长度的长丝的一端直至10mm的区域以形成直径25mm的圆筒状的方式用树脂包埋，将前述圆筒状的树脂部以形成下侧的方式嵌入到开有直径25mm、高度20mm的圆筒状的孔的夹具，自前述圆筒状的树脂部的上侧方向，将直径25mm的圆盘状的负荷嵌入到夹具，由此以试验速度0.2mm/分钟附加负荷时的弹性模量。<3>根据<1>或<2>所述的立体结构物的制造方法，其中，前述长丝含有混纤丝和加强材料。<4>根据<3>所述的立体结构物的制造方法，其中，前述加强材料为热塑性树脂纤维(C)。<5>根据<1>～<4>中任一项所述的立体结构物的制造方法，其中，前述连续增强纤维(A)的长度超过30mm。<6>根据<1>～<5>中任一项所述的立体结构物的制造方法，其中，构成前述连续热塑性树脂纤维(B)的热塑性树脂b为聚酰胺树脂。<7>根据<1>～<5>中任一项所述的立体结构物的制造方法，其中，构成前述连续热塑性树脂纤维(B)的热塑性树脂b为包含源自二胺的结构单元和源自二羧酸的结构单元、源自二胺的结构单元的50摩尔％以上源自苯二甲胺的聚酰胺树脂。<8>根据<1>～<7>中任一项所述的立体结构物的制造方法，其中，前述连续增强纤维(A)为碳纤维或玻璃纤维。<9>根据<1>～<8>中任一项所述的立体结构物的制造方法，其中，前述混纤丝中的连续热塑性树脂纤维(B)对(A)连续增强纤维的浸渗率为80％以下。<10>一种3D打印机用长丝，其含有混纤丝，前述混纤丝为含有连续增强纤维(A)和连续热塑性树脂纤维(B)的混纤丝、混纤丝中的连续增强纤维(A)的分散度为60～100％。<11>根据<10>所述的3D打印机用长丝，其中，前述长丝的弹性模量为10MPa以上，其中，弹性模量指的是，将15mm的长度的长丝的一端直至10mm的区域以形成直径25mm的圆筒状的方式用树脂包埋，将前述圆筒状的树脂部以形成下侧的方式嵌入到开有直径25mm、高度20mm的圆筒状的孔的夹具，自前述圆筒状的树脂部的上侧方向，将直径25mm的圆盘状的负荷嵌入到夹具，由此以试验速度0.2mm/分钟附加负荷时的弹性模量。<12>根据<10>或<11>所述的3D打印机用长丝，其还含有前述混纤丝的加强材料。<13>根据<12>所述的3D打印机用长丝，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种立体结构物的制造方法，其包括使用3D打印机将长丝熔融、层叠，所述长丝含有混纤丝，所述混纤丝为含有连续增强纤维(A)和连续热塑性树脂纤维(B)的混纤丝、混纤丝中的连续增强纤维(A)的分散度为60～100％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.22 JP 2016-0102381.一种立体结构物的制造方法，其包括使用3D打印机将长丝熔融、层叠，所述长丝含有混纤丝，所述混纤丝为含有连续增强纤维(A)和连续热塑性树脂纤维(B)的混纤丝、混纤丝中的连续增强纤维(A)的分散度为60～100％。2.根据权利要求1所述的立体结构物的制造方法，其中，所述长丝的弹性模量为10MPa以上，其中，弹性模量指的是，将15mm的长度的长丝的一端直至10mm的区域以形成直径25mm的圆筒状的方式用树脂包埋，将所述圆筒状的树脂部以形成下侧的方式嵌入到开有直径25mm、高度20mm的圆筒状的孔的夹具，自所述圆筒状的树脂部的上侧方向，将直径25mm的圆盘状的负荷嵌入到夹具，由此以试验速度0.2mm/分钟附加负荷时的弹性模量。3.根据权利要求1或2所述的立体结构物的制造方法，其中，所述长丝含有混纤丝和加强材料。4.根据权利要求3所述的立体结构物的制造方法，其中，所述加强材料为热塑性树脂纤维(C)。5.根据权利要求1～4中任一项所述的立体结构物的制造方法，其中，所述连续增强纤维(A)的长度超过30mm。6.根据权利要求1～5中任一项所述的立体结构物的制造方法，其中，构成所述连续热塑性树脂纤维(B)的热塑性树脂b为聚酰胺树脂。7.根据权利要求1～5中任一项所述的立体结构物的制造方法，其中，构成所述连续热塑性树脂纤维(B)的热塑性树脂b为包含源自二胺的结构单元和源自二羧酸的结构单元、源自二胺的结构单元的50摩尔％以上源自苯二甲胺的聚酰胺树脂。8.根据权利要求1～7中任一项所述的立体结构物的制造方法，其中，所述连续增强纤维(A)为碳纤维或玻璃纤维。9.根据权利要求1～8中任一项所述的立体结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲井朝美，大谷章夫，伊藤拓人，平野史也，广冈伸树，松本信彦，
申请(专利权)人：三菱瓦斯化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP