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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

通过层厚闭环控制提高立体光刻系统的精度

基本信息

批准号：
09750144
负责人：
楢原弘之
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

Optical modeling is a method of producing thin layer and solid model. Production is simple, complex and easy to manufacture, high-speed product development is the focus of attention (i) resin material characteristics,(ii) measurement method for accuracy factors (thickness of laminate),(iii) manufacturing method, and (iv) optical properties. This study aims at the automatic measurement and correction of resin curing shape by optical molding method, the precise measurement of lamination thickness, the construction of resin curing system and the realization of high-precision optical molding model. This year, the following contents were carried out. 1. Development of automatic measurement technology for resin curing characteristics: photo-patterning method, ultraviolet ray irradiation and resin curing. In this case, since the hardened material is supplied with a layer of liquid film thickness, the irradiation conditions are different from those of the layer, and the layer is different from the layer. The determination of curing characteristics of each resin and the setting of optimum irradiation conditions are necessary. The preparation of the secondary layer is accompanied by the change of the liquid surface position and the preparation of the uniform thickness of the resin. The optimum irradiation conditions for the former layer thickness are determined, and the conditions for the formation of the first layer thickness of the hardened material are determined. In the latter case, the smoothness of the liquid surface is fully reflected in the CCD projection. 2. Set the thickness of the layer, control the three-dimensional shape, and measure the difference in the accuracy of the model. The flatness of the layer is measured and the effect of the high accuracy is confirmed.