積層厚さのクローズドループ制御による光造形システムの高精度化

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光造形法は、薄層の積み重ねを繰り返し、実体模型を製造する手法である。製造プロセスが単純で、複雑な形状を容易に作製でき、高速製品開発に向いた技術として注目されている。しかし寸法精度向上のためには、(i)樹脂材料特性、(ii)精度要因(積層厚さ)の計測手法、および(iii)制御方法、について明らかにしなければならない。本研究は、光造形法の樹脂硬化形状の自動計測・補正を行い、積層厚さを精密に測定してクローズドループ制御系を構成したシステムを構築し、高精度な光造形模型を実現することにある。この目的にために、本年度は以下の内容を行った。1. 樹脂硬化特性の自動測定技術の開発:光造形法は、紫外線レーザ光を照射して樹脂を固化させる。この際、既硬化物上へ供給した1層分の液膜厚さに対応した厚で固まるように照射条件を与えないと、層同士が接着せず積層できなくなる。このため、各樹脂について硬化特性を測定し、最適な照射条件を設定する必要がある。また、次層の準備に伴うテーブル沈下と液供給による液面位置の変動を押さえ、均一な厚さの樹脂を準備する必要がある。前者の積層厚さに最適な照射条件を求めるために、実機上で条件を変えて生成した1層分の硬化物の厚みを測定する装置を開発した。また後者の作業領域全面について液面の平滑性が満足されているかを検出するために、稿投影による液面のひずみをCCDカメラにより検出する装置を開発した。2. 設定層厚さ制御による立体造形実験:開発した上記測定装置を用いて、積層面の状態を測定しながら積層造形を行った場合と、行わない場合とで模型精度の差異を測定した。積層面の平滑性を測定しながら積層作業を行った場合には平坦度が向上し、高精度化の効果を確認する事ができた。