エキシマレーザを用いた新しい光造形システムの開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555218
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 佐藤 三郎 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (80264141)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 達美 (株)東芝, 生技研, 参与 ; 猪原 哲 佐賀大学, 理工学部, 助手 (90260728) ; 山部 長兵衛 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (30093082)
• Keywords: 光造形 / エキシマレーザ / 造形時間短縮 / ビームホモジナイザー / ビーム強度の均一化 / 光硬化 / 樹脂硬化量 / 3次元造形物

Research Abstract

本研究では,エキシマレーザ(波長308nmもしくは248nm)を用いて,これを紫外線光源として新しい方式の光造形技術を開発する。具体的には,従来の光造形では,連続発振のArイオンレーザ(351と364nm)やHe-Cdレーザ(325nm)等の1本の細いレーザビーム(直径約0.2mm)を光源として用い一筆書き描画を行っていたが,これをパルス発振ではあるが,大出力で太いレーザビーム(10mmx20mm)を用いる方式に改め,光造形の製作時間を飛躍的に短縮する。このため,大出力で太いレーザビームの有効活用技術やパルスレーザビームの新しい利用技術を研究開発する。
本年度は,既設のエキシマレーザ装置(XeCl:308nm)にビームホモジナイザーやレンズ・ミラーで構成される均一ビーム照射光学系を試作して取り付け,ビーム強度の均一化および効率的な利用方法に付いて検討した。またこの時,紫外線硬化樹脂にエキシマレーザ光を照射し光硬化実験を行い,エキシマレーザによる光造形を実証した。
光硬化試験は,それぞれのレーザエネルギー密度に対し樹脂の硬化重量・厚さなどの評価を行った。この結果,均一ビーム照射光学系を用いることによりレーザエネルギーが有効に使われ,樹脂硬化量の増加が確認された。
さらに,コンピュータ(既設)制御のZ軸テーブルを導入し、テーブル上に形成された造形物を0.2mmづつ樹脂中に降下させながら硬化層を70層重ね,3次元造形物の製作を実証した。
来年度は,照射光学系を改良して複雑な形状の造形物製作を行い,エキシマレーザが光造形に有利な条件を追求する予定である。

Research Products

• [Publications] 佐藤 三郎 他4名: "エキシマレーザを用いた光造形の基礎的検討(VII)" 平成9年度電気関係学会九州支部連合大会 予稿 No.851. 401 (1997)
• [Publications] 佐藤 三郎: "エキシマレーザを用いた光造形の研究" 産官学技術交流会 in北九州 予稿. 18 (1997)
• [Publications] 横川 一男 他4名: "XeClエキシマレーザを用いたマスク方式光造形の検討" レーザー学会研究会報告 RTN-97-46. 39-43 (1997)
• [Publications] 横川 一男 他4名: "エキシマレーザを用いた光造形の基礎的研究" 佐賀大学理工学部集報. 26(1). 55-57 (1997)
• [Publications] 佐藤 三郎 他4名: "XeClエキシマレーザを用いたマスク方式光造形の検討" 第13回ラピット・プロトタイピングシンポジウム 予稿. 52-54 (1997)
• [Publications] 横川 一男 他4名: "XeClエキシマレーザを用いたマスク方式光造形の検討" 応用物理学会九州支部大会 予稿 2Da-6. 178 (1997)
• [Publications] 佐藤 三郎 他4名: "XeClエキシマレーザを用いたマスク方式光造形の検討" レーザー学会学術講演会第18回年次大会 予稿 23pIV10. 180 (1998)
• [Publications] 佐藤 三郎 他4名: "XeClエキシマレーザを用いたマスク方式光造形の検討(IV)" 平成10年春季応用物理学関係連合講演会 予稿 28a-W8. (1998)