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公開番号2025120816
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-18
出願番号2024015925
出願日2024-02-05
発明の名称積層構造体およびその製造方法
出願人シャープ株式会社
代理人弁理士法人あーく事務所
主分類B29C 64/336 20170101AFI20250808BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】異なる樹脂材料を結合してなる積層構造体において、より強固な結合構造を提供する。
【解決手段】構造体S1は、第1樹脂にて造形された第1樹脂部分R1と、第2樹脂にて造形された第2樹脂部分R2とを有し、複数の層が結合方向に複数積層されて造形される。第1樹脂部分R1と第2樹脂部分R2との間には、双方の樹脂材料が混在する結合領域302が設けられ、結合領域302では、第1樹脂部分R1に凸部300が設けられ、第2樹脂部分R2に凸部300と同一形状の凹部301が設けられ、凹部301に凸部300が嵌合することで第1樹脂部分R1と第2樹脂部分R2とが結合する。凸部300は、結合方向に延びる複数の第1棒状部300aと、第1棒状部300aから結合方向と交わる方向に同一位置から延びる複数の第2棒状部300b,300cとを有しており、第2棒状部300b,300cは、複数の第1棒状部300aと連結される。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
第１樹脂にて造形された第１樹脂部分と、前記第１樹脂とは異なる樹脂材料である第２樹脂にて造形された第２樹脂部分とを有し、複数の層が結合方向に複数積層されて造形される積層構造体であって、
前記第１樹脂部分と前記第２樹脂部分との間に、双方の樹脂材料が混在する結合領域が設けられ、
前記結合領域では、前記第１樹脂部分に凸部が設けられ、前記第２樹脂部分に前記凸部と同一形状の凹部が設けられ、前記凹部に前記凸部が嵌合することで前記第１樹脂部分と前記第２樹脂部分とが結合し、
前記凸部は、前記結合方向に延びる複数の第１棒状部と、前記第１棒状部から前記結合方向と交わる方向に同一位置から延びる複数の第２棒状部とを有しており、
前記第２棒状部は、複数の第１棒状部と連結されるように形成されており、
前記結合領域は、前記第２棒状部が存在する第１の層と、前記第２棒状部が存在しない第２の層とが前記結合方向に沿って順に繰り返し積層された構造であることを特徴とする積層構造体。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
第１樹脂にて造形された第１樹脂部分と、前記第１樹脂とは異なる樹脂材料である第２樹脂にて造形された第２樹脂部分とを有し、複数の層が結合方向に複数積層されて造形される積層構造体であって、
前記第１樹脂部分と前記第２樹脂部分との間に、双方の樹脂材料が混在する結合領域が設けられ、
前記結合領域では、前記第１樹脂部分に凸部が設けられ、前記第２樹脂部分に前記凸部と同一形状の凹部が設けられ、前記凹部に前記凸部が嵌合することで前記第１樹脂部分と前記第２樹脂部分とが結合し、
前記凸部は、前記結合方向に延びる複数の第１棒状部と、前記第１棒状部の長手方向一部の側面の周囲を囲うように形成された複数の塊状部とを有しており、
前記結合領域は、前記塊状部が存在する第１の層と、前記塊状部が存在しない第２の層とが前記結合方向に沿って順に繰り返し積層された構造であることを特徴とする積層構造体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の積層構造体であって、
前記結合領域では、前記第１樹脂と前記第２樹脂との混合比率が前記結合方向に沿って変化し、前記第１樹脂部分の比率が前記第１樹脂部分側から前記第２樹脂部分側に近づくにつれて減少し、前記第２樹脂部分の比率が前記第１樹脂部分側から前記第２樹脂部分側に近づくにつれて増加することを特徴とする積層構造体。
【請求項４】
請求項１に記載の積層構造体であって、
前記結合領域では、前記第２棒状部の太さが前記第１樹脂部分側から前記第２樹脂部分側に近づくにつれて細くなることを特徴とする積層構造体。
【請求項５】
請求項２に記載の積層構造体であって、
前記結合領域では、前記塊状部のサイズが前記第１樹脂部分側から前記第２樹脂部分側に近づくにつれて小さくなることを特徴とする積層構造体。
【請求項６】
請求項１または２に記載の積層構造体であって、
前記第１樹脂が前記第２樹脂に比べて相対的に硬い樹脂材料であることを特徴とする積層構造体。
【請求項７】
請求項６に記載の積層構造体であって、
前記第１樹脂がＡＢＳ樹脂であり、前記第２樹脂がＰＰ樹脂またはＰＥ樹脂であることを特徴とする積層構造体。
【請求項８】
請求項１または２に記載の積層構造体であって、
少なくとも１つの前記第１樹脂部分と少なくとも２つの前記第２樹脂部分とを有する、もしくは、少なくとも２つの前記第１樹脂部分と少なくとも１つの前記第２樹脂部分とを有するものであり、
少なくとも１カ所の前記第１樹脂部分と前記第２樹脂部分との結合部分では、前記結合領域を形成する結合構造体を形成し、
他の少なくとも１カ所の前記第１樹脂部分と前記第２樹脂部分との結合部分では、前記結合領域を形成せずに、互いの表面が接しているだけの積層構造体を形成することを特徴とする積層構造体。
【請求項９】
第１樹脂にて造形された第１樹脂部分と、前記第１樹脂とは異なる樹脂材料である第２樹脂にて造形された第２樹脂部分とを有し、複数の層が結合方向に複数積層されて造形される積層構造体の製造方法であって、
前記第１樹脂部分と前記第２樹脂部分との間に、双方の樹脂材料が混在する結合領域が設けられ、
前記結合領域では、前記第１樹脂部分に凸部が設けられ、前記第２樹脂部分に前記凸部と同一形状の凹部が設けられ、前記凹部に前記凸部が嵌合することで前記第１樹脂部分と前記第２樹脂部分とが結合し、
前記凸部は、前記結合方向に延びる複数の第１棒状部と、前記第１棒状部から前記結合方向と交わる方向に同一位置から延びる複数の第２棒状部とを有しており、
前記第２棒状部は、複数の第１棒状部と連結されるように形成されており、
前記結合領域を、前記第２棒状部が存在する第１の層と、前記第２棒状部が存在しない第２の層とを前記結合方向に沿って順に繰り返し積層させて形成することを特徴とする積層構造体の製造方法。
【請求項１０】
第１樹脂にて造形された第１樹脂部分と、前記第１樹脂とは異なる樹脂材料である第２樹脂にて造形された第２樹脂部分とを有し、複数の層が結合方向に複数積層されて造形される積層構造体の製造方法であって、
前記第１樹脂部分と前記第２樹脂部分との間に、双方の樹脂材料が混在する結合領域が設けられ、
前記結合領域では、前記第１樹脂部分に凸部が設けられ、前記第２樹脂部分に前記凸部と同一形状の凹部が設けられ、前記凹部に前記凸部が嵌合することで前記第１樹脂部分と前記第２樹脂部分とが結合し、
前記凸部は、前記結合方向に延びる複数の第１棒状部と、前記第１棒状部の長手方向一部の側面の周囲を囲うように形成された複数の塊状部とを有しており、
前記結合領域を、前記塊状部が存在する第１の層と、前記塊状部が存在しない第２の層とを前記結合方向に沿って順に繰り返し積層させて形成することを特徴とする積層構造体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、異なる樹脂材料を結合してなる積層構造体およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、三次元造形手法を用いた構造体の造形が行われるようになっており、異なる種類の樹脂材料を用いた造形が行われることもある。特許文献１には、三次元造形装置（いわゆる３Ｄプリンター）を利用し、２種類の樹脂材料で井桁構造を形成することで、２種類の樹脂材料を結合してなる積層構造体を造形する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－２５１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
異なる種類の樹脂材料を用いた積層構造体では、これらの樹脂材料の特性が異なる場合、特に樹脂材料同士の相溶性が低い（界面での結合力が弱い）場合に、樹脂結合部分での結合強度が低くなるといった課題がある。
【０００５】
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、異なる樹脂材料を結合してなる積層構造体において、より強固な結合構造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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本開示の第１の態様である積層構造体は、第１樹脂にて造形された第１樹脂部分と、前記第１樹脂とは異なる樹脂材料である第２樹脂にて造形された第２樹脂部分とを有し、複数の層が結合方向に複数積層されて造形される積層構造体であって、前記第１樹脂部分と前記第２樹脂部分との間に、双方の樹脂材料が混在する結合領域が設けられ、前記結合領域では、前記第１樹脂部分に凸部が設けられ、前記第２樹脂部分に前記凸部と同一形状の凹部が設けられ、前記凹部に前記凸部が嵌合することで前記第１樹脂部分と前記第２樹脂部分とが結合し、前記凸部は、前記結合方向に延びる複数の第１棒状部と、前記第１棒状部から前記結合方向と交わる方向に同一位置から延びる複数の第２棒状部とを有しており、前記第２棒状部は、複数の第１棒状部と連結されるように形成されており、前記結合領域は、前記第２棒状部が存在する第１の層と、前記第２棒状部が存在しない第２の層とが前記結合方向に沿って順に繰り返し積層された構造であることを特徴としている。
【０００７】
上記の構成によれば、結合領域において第２樹脂部分の凹部内に第１樹脂部分の凸部が嵌合することで、強固な機械的結合が得られる。特に、凸部では、長手方向が互いに直交する第１棒状部および第２棒状部が互いに交わってマトリックス構造体を形成し、凹部では、凸部のマトリックス構造体を挟み込みながら、孤立する部分なく全て連結したバルクを作る。これにより、結合領域では、局所的に分離しやすい箇所を形成し難く、極めて強固な結合構造が得られる。
【０００８】
また、本開示の第２の態様である積層構造体は、第１樹脂にて造形された第１樹脂部分と、前記第１樹脂とは異なる樹脂材料である第２樹脂にて造形された第２樹脂部分とを有し、複数の層が結合方向に複数積層されて造形される積層構造体であって、前記第１樹脂部分と前記第２樹脂部分との間に、双方の樹脂材料が混在する結合領域が設けられ、前記結合領域では、前記第１樹脂部分に凸部が設けられ、前記第２樹脂部分に前記凸部と同一形状の凹部が設けられ、前記凹部に前記凸部が嵌合することで前記第１樹脂部分と前記第２樹脂部分とが結合し、前記凸部は、前記結合方向に延びる複数の第１棒状部と、前記第１棒状部の長手方向一部の側面の周囲を囲うように形成された複数の塊状部とを有しており、前記結合領域は、前記塊状部が存在する第１の層と、前記塊状部が存在しない第２の層とが前記結合方向に沿って順に繰り返し積層された構造であることを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によれば、結合領域において第２樹脂部分の凹部内に第１樹脂部分の凸部が嵌合することで、強固な機械的結合が得られる。また、塊状部は第１棒状部からの張り出し量が小さくなるため、塊状部となる第１樹脂は造形時にノズルからの離脱がよく、造形が容易となる。
【００１０】
また、上記積層構造体は、前記結合領域では、前記第１樹脂と前記第２樹脂との混合比率が前記結合方向に沿って変化し、前記第１樹脂部分の比率が前記第１樹脂部分側から前記第２樹脂部分側に近づくにつれて減少し、前記第２樹脂部分の比率が前記第１樹脂部分側から前記第２樹脂部分側に近づくにつれて増加する構成とすることができる。この場合、上記積層構造体は、前記結合領域では、前記第２棒状部の太さが前記第１樹脂部分側から前記第２樹脂部分側に近づくにつれて細くなる構成とすることができる。あるいは、上記積層構造体は、前記結合領域では、前記塊状部のサイズが前記第１樹脂部分側から前記第２樹脂部分側に近づくにつれて小さくなる構成とすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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