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JP7606171B2 - Method for producing three-dimensional laminated object, support material and article - Google Patents

Method for producing three-dimensional laminated object, support material and article Download PDF

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JP7606171B2 JP2021042832A JP2021042832A JP7606171B2 JP 7606171 B2 JP7606171 B2 JP 7606171B2 JP 2021042832 A JP2021042832 A JP 2021042832A JP 2021042832 A JP2021042832 A JP 2021042832A JP 7606171 B2 JP7606171 B2 JP 7606171B2
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本発明は、3次元積層造形体を材料押出法による造形プロセス中に、3次元積層造形体の下部において、3次元積層造形体を支持するサポート材を用いた3次元積層造形体の作製方法、サポート材および物品に関する。 The present invention relates to a method for producing a three-dimensional additive manufacturing object using a support material that supports the three-dimensional additive manufacturing object below the three-dimensional additive manufacturing object during the manufacturing process of the three-dimensional additive manufacturing object using a material extrusion method, as well as a support material and an article.

3次元積層造形技術(Additive Manufacturing、以下、AMともいう)は、3次元CADデータなどをもとに付加加工により立体形状を作製する技術である。AMは大別して7種類の工法があるが、その一種である材料押出法は、可塑性を有する材料をノズルより押出し積層することで造形物を作製する工法であり、材料として、熱により溶融する熱可塑性樹脂を用いて造形物を製作することが一般的に知られている。また、材料押出法において、造形体の下部に造形体を支持する部材がない形状(たとえばオーバーハング形状やブリッジ形状)を造形する場合、造形体を支持するためのサポート材を用いて、造形体を造形する技術が知られている。 3D additive manufacturing (AM) is a technology that creates three-dimensional shapes by additive processing based on 3D CAD data and other data. AM can be broadly divided into seven types, one of which is the material extrusion method, which creates a model by extruding a plastic material from a nozzle and layering it. It is generally known that models are created using a thermoplastic resin that melts when heated as the material. In addition, when using the material extrusion method to create a shape that does not have a member to support the model below it (for example, an overhang shape or a bridge shape), a technology is known in which a support material is used to support the model.

その際、サポート材を、造形体と同じ材料で構成した場合、脱脂・焼成後に、サポート材と造形体とが溶着してしまい、サポート材を造形体から除去できなくなってしまう問題があった。そこで、サポート材を、造形体との融着を防止するためのインターフェース層(剥離層)と、造形体の脱脂・焼成工程における収縮を吸収するためのサポート材本体とから構成し、サポート材本体と造形体との間にインターフェース層を介在させて焼成することで、焼成後に、サポート材を造形体から除去しやすくする方法が開示されている(たとえば特許文献1,2参照)。 In this case, if the supporting material is made of the same material as the model, the supporting material will fuse to the model after degreasing and firing, making it impossible to remove the supporting material from the model. To address this issue, a method has been disclosed in which the supporting material is made of an interface layer (peeling layer) to prevent the supporting material from fusing with the model, and a supporting material body to absorb shrinkage during the degreasing and firing process of the model, and the supporting material body is fired with the interface layer interposed between it and the supporting material body, making it easier to remove the supporting material from the model after firing (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特表2019-522105公報Special table 2019-522105 publication 特開2020-501022号公報JP 2020-501022 A

前記インターフェース層は、造形体から剥離しやすいように、造形体で使用される材料とは異なる材料で構成され、また、造形体と同程度に収縮しないため、造形体の収縮を吸収するために、インターフェース層を薄層とし、造形体と同じ材料(造形体と同程度の収縮率を有する材料)から構成されるサポート材本体を厚くする構成が採用されていた。しかし、造形体をジルコニアセラミックスなどの高価な材料で形成する場合、サポート材本体も造形体と同じ高価な材料で形成することとなるため、インターフェース層を薄層としてしまうと、その分、サポート材本体を厚く形成しなくてはならず、造形体の作製コストが高くなってしまうという問題があった。さらに、サポート材は、焼成後に廃棄されるため、大量の廃材が生じ、環境上の問題も生じていた。 The interface layer is made of a material different from that used for the model so that it can be easily peeled off from the model. Also, since it does not shrink to the same extent as the model, a configuration has been adopted in which the interface layer is made thin and the support material body made of the same material as the model (a material with the same shrinkage rate as the model) is made thick in order to absorb the shrinkage of the model. However, when the model is made of an expensive material such as zirconia ceramics, the support material body is also made of the same expensive material as the model. Therefore, if the interface layer is made thin, the support material body must be made thick accordingly, which creates a problem in that the cost of producing the model increases. Furthermore, the support material is discarded after firing, which generates a large amount of waste material and causes environmental problems.

本発明は、材料押出法による3次元積層造形体の作製において、脱脂・焼成時において3次元積層造形体を適切に支持することができながらも、作製コストを削減することができ、サポート材の回収・再利用が可能な、3次元積層造形体作の作製方法、サポート材および物品を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a method, support material, and article for producing a three-dimensional additive manufacturing object using a material extrusion method, which can adequately support the three-dimensional additive manufacturing object during degreasing and firing, while reducing production costs and allowing the support material to be recovered and reused.

本発明は下記(1)ないし(12)の3次元積層造形体の作製方法を要旨とする。
(1)3次元積層造形体の材料押出法による造形プロセス中に、前記3次元積層造形体の下部において前記3次元積層造形体を支持するサポート材を形成する、3次元積層造形体の作製方法であって、前記サポート材として、焼成時に前記3次元積層造形体の収縮に追随して収縮する収縮緩和層と、高融点無機フィラーと熱可塑性樹脂とを含む混合物のフィラメント材料から、焼成後に前記3次元積層造形体から剥離可能な自己崩壊層と、を有し、前記自己崩壊層が、焼成時に前記3次元積層造形体の収縮に追随して収縮するが、前記収縮緩和層よりも焼成時の収縮率が小さい、サポート材を形成する、3次元積層造形体の作製方法。
(2)前記3次元積層造形体は、セラミックス造形体であり、セラミックス粉末を含有するセラミックス材料を用いて造形され、前記収縮緩和層は、セラミックス粉末と熱可塑性樹脂とを含む混合物のフィラメント材料から形成される、上記(1)に記載の3次元積層造形体の作製方法。
(3)前記収縮緩和層を形成するフィラメント材料は、前記セラミックス粉末の含有量が30体積%以上である、上記(2)に記載の3次元積層造形体の作製方法。
)前記自己崩壊層を形成するフィラメント材料は、前記高融点無機フィラーの含有量が30体積%以上である、上記(1)ないし()のいずれかに記載の3次元積層造形体の作製方法。
)前記高融点無機フィラーは、前記3次元積層造形体の焼成温度より100℃以上高い溶融温度を有する、上記(1)または()に記載の3次元積層造形体の作製方法。
)前記高融点無機フィラーは、平均粒子径が1μm以上40μm以下であり、かつ、焼成前後の平均粒子径の増加率が150%以下である、上記(1)ないし()のいずれかに記載の3次元積層造形体の作製方法。
)前記収縮緩和層および/または前記自己崩壊層を形成するフィラメント材料は、造形温度における粘度が20~500Pa・sである、上記(2)ないし()のいずれかに記載の3次元積層造形体の作製方法。
)前記自己崩壊層は、焼成後の圧縮強さが5MPa以下である、上記(1)ないし()のいずれかに記載の3次元積層造形体の作製方法。
)前記サポート材は、前記自己崩壊層の構成比率が5%以上60%以下である、上記(1)ないし()のいずれかに記載のサポート材。
10)前記サポート材は、脱脂時の熱変形の割合が10%以内であり、焼成時における前記3次元積層造形体との収縮率の差が4%以内である、上記(1)ないし()のいずれかに記載の3次元積層造形体の作製方法。
11)前記3次元積層造形体は、オーバーハング形状またはブリッジ形状に造形される造形体である、上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の3次元積層造形体の作製方法。
The present invention relates to a method for producing a three-dimensional layered object as described below in (1) to (12).
(1) A method for producing a three-dimensional additive model, comprising forming a support material that supports the three-dimensional additive model below the three-dimensional additive model during a modeling process using a material extrusion method for the three-dimensional additive model, the support material having a shrinkage relief layer that shrinks in response to the shrinkage of the three-dimensional additive model when fired, and a self-disintegrating layer that is made of a filament material that is a mixture containing a high-melting point inorganic filler and a thermoplastic resin and can be peeled off from the three-dimensional additive model after firing, the self-disintegrating layer shrinking in response to the shrinkage of the three-dimensional additive model when fired but having a smaller shrinkage rate when fired than the shrinkage relief layer .
(2) A method for producing a three-dimensional additively manufactured body described in (1) above, in which the three-dimensional additively manufactured body is a ceramic body and is manufactured using a ceramic material containing ceramic powder, and the shrinkage relaxation layer is formed from a filament material that is a mixture containing ceramic powder and a thermoplastic resin.
(3) The method for producing a three-dimensional additive manufacturing object described above in (2), wherein the filament material forming the shrinkage relaxation layer has a ceramic powder content of 30 volume % or more.
( 4 ) A method for producing a three-dimensional additive manufacturing object according to any one of (1) to ( 3 ) above, wherein the filament material forming the self-disintegrating layer has a content of the high melting point inorganic filler of 30 volume % or more.
( 5 ) The method for producing a three-dimensional additive manufacturing object according to (1) or ( 4 ) above, wherein the high melting point inorganic filler has a melting temperature that is 100° C. or more higher than a firing temperature of the three-dimensional additive manufacturing object.
( 6 ) The method for producing a three-dimensional additive manufacturing object according to any one of (1) to ( 5 ) above, wherein the high-melting point inorganic filler has an average particle size of 1 μm or more and 40 μm or less, and the increase rate of the average particle size before and after firing is 150% or less.
( 7 ) A method for producing a three-dimensional additive manufacturing object according to any one of (2) to ( 6 ) above, wherein the filament material forming the shrinkage relaxation layer and/or the self-disintegrating layer has a viscosity of 20 to 500 Pa·s at the modeling temperature.
( 8 ) The method for producing a three-dimensional additive manufacturing object according to any one of (1) to ( 7 ) above, wherein the self-disintegrating layer has a compressive strength of 5 MPa or less after firing.
( 9 ) The support material according to any one of (1) to ( 8 ) above, wherein the self-disintegrating layer has a constituent ratio of 5% or more and 60% or less.
( 10 ) A method for producing a three-dimensional additive manufacturing object according to any one of (1) to (9 ) above, wherein the supporting material has a thermal deformation rate of 10% or less during degreasing, and the difference in shrinkage rate between the supporting material and the three-dimensional additive manufacturing object during firing is 4% or less.
( 11 ) The method for producing a three-dimensional additive manufacturing object according to any one of (1) to ( 10 ) above, wherein the three-dimensional additive manufacturing object is a manufacturing object formed into an overhang shape or a bridge shape.

また、本発明は下記(12)ないし(15)のサポート材を要旨とする。
12)3次元積層造形体の材料押出法による造形プロセス中に、前記3次元積層造形体の下部において前記3次元積層造形体を支持するサポート材であって、焼成中の前記3次元積層造形体の収縮に追随して収縮する収縮緩和層と、高融点無機フィラーと熱可塑性樹脂とを含む混合物のフィラメント材料から形成され、前記3次元積層造形体と前記収縮緩和層との固着を防止する、焼成後に前記3次元積層造形体から剥離可能な自己崩壊層と、を有し、前記自己崩壊層が、焼成時に前記3次元積層造形体の収縮に追随して収縮するが、前記収縮緩和層よりも焼成時の収縮率が小さい、サポート材。
13)前記3次元積層造形体が、オーバーハング形状またはブリッジ形状の造形体である、上記(12)に記載のサポート材。
14)前記材料押出法が、3次元積層造形技術(Additive Manufacturing,AM)における可塑性を有する材料をノズルより押出し積層することで造形物を作製する工法である、上記(12)または(13)に記載のサポート材。
15)前記サポート材の材料が、収縮緩和層はセラミックス粉末と熱可塑性樹脂とを含む混合物であり、自己崩壊層は高融点無機フィラーと熱可塑性樹脂とを含む混合物である、上記(12)ないし(14)のいずれかに記載のサポート材。
The present invention also relates to the following support materials ( 12 ) to ( 15 ).
( 12 ) A support material that supports a three-dimensional additive model under a three-dimensional additive model during a modeling process using a material extrusion method for the three-dimensional additive model, the support material having: a shrinkage relief layer that shrinks in response to the shrinkage of the three-dimensional additive model during firing; and a self-disintegrating layer that is formed from a filament material that is a mixture containing a high-melting point inorganic filler and a thermoplastic resin, prevents adhesion between the three-dimensional additive model and the shrinkage relief layer and is peelable from the three-dimensional additive model after firing , wherein the self-disintegrating layer shrinks in response to the shrinkage of the three-dimensional additive model during firing, but has a smaller shrinkage rate during firing than the shrinkage relief layer .
( 13 ) The supporting material according to ( 12 ) above, wherein the three-dimensional additive manufacturing object is an overhang-shaped or bridge-shaped manufacturing object.
( 14 ) The supporting material according to ( 12 ) or ( 13 ) above, wherein the material extrusion method is a method for producing a molded object by extruding a material having plasticity from a nozzle and laminating it in a three-dimensional additive manufacturing (AM) technology.
( 15 ) The support material according to any one of (12) to (14) above, wherein the material of the support material is such that the shrinkage relaxation layer is a mixture containing a ceramic powder and a thermoplastic resin, and the self-disintegrating layer is a mixture containing a high melting point inorganic filler and a thermoplastic resin.

さらに、本発明は下記(16)ないし(19)の物品を要旨とする。
16)焼結温度で最終部品を形成するための焼結可能なセラミックス粉末材料を含む造形材料で押出法により造形された、該粉末材料を最終部品に緻密化する前に、該粉末材料をネットシェイプの物体に保持する1つ以上の樹脂バインダーを含むセラミックス3次元積層造形体と、前記セラミックス3次元積層造形体の表面に隣接して配置されて、該造形体の脱脂および焼結のうち少なくとも1つの間に前記セラミックス3次元積層造形体の下部でそれを支持する、セラミックス3次元積層造形体のためのサポート材であって、焼成中の前記3次元積層造形体の収縮に追随して収縮する収縮緩和層と、前記3次元積層造形体と前記収縮緩和層の固着を防止する、焼成後に前記3次元積層造形体から剥離可能な自己崩壊層とを併せ持ち、前記自己崩壊層が、焼成時に前記3次元積層造形体の収縮に追随して収縮するが、前記収縮緩和層よりも焼成時の収縮率が小さい複合サポート材と、を含む、物品。
17)前記サポート材が、収縮緩和層のセラミックス粉末あるいは自己崩壊層の高融点無機フィラーと、熱可塑性樹脂とを含む混合物からなる材料であって、かつ、収縮緩和層のセラミックス粉末あるいは自己崩壊層の高融点無機フィラーの含有率が30体積%以上の混合物であり、これら混合物をストランド状にしたフィラメントが、造形時の加熱温度において、粘度が20~500Pa・sの流動性を有する材料のものである、上記(16)に記載の物品。
18)自己崩壊層の高融点無機フィラーは、造形体の所望の焼結温度より100℃以上高い溶融温度を有し、平均粒子径が1μm以上40μm以下であり、焼成工程においてサポートを除去する際のセラミックス造形体の相対密度が50%以上とし、その際の自己崩壊層の圧縮強さが5MPa以下で、自己崩壊層である無機フィラーの焼き付き度合いが、焼成前の平均粒子径の変化が150%以下になる回収しリサイクルできるものである、上記(16)または(17)に記載の物品。
19)複合サポート材中の自己崩壊層の構成比率は、5%以上60%以下であり、複合サポート材の脱脂時の熱変形が10%以下、焼成時のセラミックス造形体と複合サポートの収縮率の差が4%以内なるセラミックス造形用複合サポート材である上記(16)ないし(18)のいずれかに記載の物品。
Furthermore, the present invention relates to the following articles ( 16 ) to ( 19 ).
( 16 ) A ceramic three-dimensional additive manufacturing body, which is shaped by an extrusion method with a shaping material including a sinterable ceramic powder material for forming a final part at a sintering temperature, and which includes one or more resin binders that hold the powder material into a net-shaped object before densifying the powder material into a final part; and a support material for the ceramic three-dimensional additive manufacturing body, which is arranged adjacent to a surface of the ceramic three-dimensional additive manufacturing body and supports the ceramic three-dimensional additive manufacturing body at a lower portion thereof during at least one of degreasing and sintering of the shaping body , and which has both a shrinkage relief layer that shrinks in accordance with the shrinkage of the three-dimensional additive manufacturing body during firing , and a self-disintegrating layer that prevents adhesion between the three-dimensional additive manufacturing body and the shrinkage relief layer and is peelable from the three-dimensional additive manufacturing body after firing, and the self-disintegrating layer shrinks in accordance with the shrinkage of the three-dimensional additive manufacturing body during firing, but has a smaller shrinkage rate during firing than the shrinkage relief layer .
( 17) The article described in (16 ) above, wherein the support material is a material consisting of a mixture containing a ceramic powder of the shrinkage relaxation layer or a high-melting point inorganic filler of the self-disintegrating layer and a thermoplastic resin, and the content of the ceramic powder of the shrinkage relaxation layer or the high-melting point inorganic filler of the self-disintegrating layer is 30 volume % or more, and a filament formed by stranding the mixture is made of a material having a fluidity of a viscosity of 20 to 500 Pa·s at the heating temperature during molding.
( 18 ) The article according to (16) or (17) above, wherein the high-melting-point inorganic filler of the self-disintegrating layer has a melting temperature 100° C. or more higher than the desired sintering temperature of the shaped body, has an average particle size of 1 μm or more and 40 μm or less, the relative density of the ceramic shaped body when the support is removed in the firing process is 50% or more, the compressive strength of the self-disintegrating layer at that time is 5 MPa or less, and the degree of adhesion of the inorganic filler of the self-disintegrating layer is such that the change in the average particle size before firing is 150 % or less , and the article can be recovered and recycled.
( 19 ) The article according to any one of (16) to (18), which is a composite support material for ceramic modeling, in which the composition ratio of the self-disintegrating layer in the composite support material is 5% or more and 60 % or less, the thermal deformation during degreasing of the composite support material is 10% or less, and the difference in shrinkage rate between the ceramic model and the composite support during firing is within 4 %.

本発明によれば、材料押出法による3次元積層造形体の作製において、脱脂・焼成時に3次元積層造形体を適切に支持することができた上で、作製コストも削減することができ、サポート材の回収・再利用が可能である、3次元積層造形体作の作製方法、サポート材および物品を提供することができる。 The present invention provides a method for producing a three-dimensional additive manufacturing object using a material extrusion method, a support material, and an article that can adequately support the three-dimensional additive manufacturing object during degreasing and sintering, reduce production costs, and enable recovery and reuse of the support material.

本実施形態に係るセラミックス造形体の作製方法を説明するための図である。1A to 1C are diagrams for explaining a method for producing a ceramic body according to an embodiment of the present invention. 脱脂・焼成前後におけるセラミックス造形体1およびサポート材2の状態を説明するための図である。2A to 2C are diagrams for explaining the state of the ceramic body 1 and the supporting material 2 before and after degreasing and firing. 本実施形態に係るサポート材の構成を示す概要図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a supporting material according to the present embodiment. 自己崩壊層に使用したシリカ粉末の平均粒子径と、自己崩壊層の加熱による熱変形率との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the average particle size of the silica powder used in the self-collapsing layer and the thermal deformation rate of the self-collapsing layer due to heating. 自己崩壊層における、シリカ粉末の平均粒子径と、焼成温度と焼成後の圧縮強さとの関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the average particle size of silica powder, the firing temperature, and the compressive strength after firing in a self-disintegrating layer.

以下に、図に基づいて、本発明の実施形態について説明する。なお、以下においては、本発明に係る3次元積層造形体の好ましい一例として、セラミックス材料から構成されたセラミックス造形体を例示して説明するが、材料押出法により3次元積層造形体を作製することが可能な材料を用いて造形した造形体であれば、セラミックス造形体に限定されるものではない。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in the following, a ceramic shaped body made of a ceramic material will be described as a preferred example of a three-dimensional additively shaped body according to the present invention, but the shaped body is not limited to a ceramic shaped body as long as it is made of a material that can be used to produce a three-dimensional additively shaped body by a material extrusion method.

図1は、本実施形態に係るセラミックス造形体1の作製方法を説明するための図であり、図2は、脱脂・焼成前後におけるセラミックス造形体1およびサポート材2の状態を説明するための図である。サポート材2は、図1に示すように、セラミックス造形体1を、セラミックス造形体1の下部に支えがない形状(たとえば、図1に示すブリッジ形状や、図示しないオーバーハング形状など)に造形する際に、脱脂・焼成時においてセラミックス造形体1が変形しないように、セラミックス造形体1を支持するためのものである。ここで、セラミックス造形体1は、造形後に脱脂・焼成を行うことで、最終製品のセラミックス造形体1として作製される。セラミックス造形体1を脱脂・焼成する場合、図2に示すように、セラミックス造形体1は、脱脂・焼成前と比べて、脱脂・焼成後に収縮する。そのため、サポート材2には、図2に示すように、脱脂・焼成時に、溶倒する(熱変形で倒れる)ことなく、かつ、セラミックス造形体1の収縮に合わせて収縮することで、セラミックス造形体1を継続的に支持できるものであることが望まれる。また、セラミックス造形体1の焼成後は、セラミックス造形体1からサポート材2を除去する必要があるため、サポート材2は、焼成後にセラミックス造形体1から容易に除去できる部材であることが望まれる。このような特性を備えるため、本実施形態に係るサポート材2は、以下のような構成を有する。 Figure 1 is a diagram for explaining the method for producing a ceramic shaped body 1 according to this embodiment, and Figure 2 is a diagram for explaining the state of the ceramic shaped body 1 and the support material 2 before and after degreasing and firing. As shown in Figure 1, the support material 2 is for supporting the ceramic shaped body 1 so that the ceramic shaped body 1 does not deform during degreasing and firing when the ceramic shaped body 1 is shaped into a shape with no support at the bottom of the ceramic shaped body 1 (for example, a bridge shape shown in Figure 1 or an overhang shape not shown). Here, the ceramic shaped body 1 is produced as the final product ceramic shaped body 1 by degreasing and firing after shaping. When the ceramic shaped body 1 is degreased and fired, as shown in Figure 2, the ceramic shaped body 1 shrinks after degreasing and firing compared to before degreasing and firing. For this reason, it is desirable for the support material 2 to be able to continuously support the ceramics shaped body 1 by not melting or collapsing (collapse due to thermal deformation) during degreasing and firing, and by shrinking in accordance with the shrinkage of the ceramics shaped body 1, as shown in Figure 2. Furthermore, since it is necessary to remove the support material 2 from the ceramics shaped body 1 after firing of the ceramics shaped body 1, it is desirable for the support material 2 to be a member that can be easily removed from the ceramics shaped body 1 after firing. In order to have such characteristics, the support material 2 according to this embodiment has the following configuration.

図3は、本実施形態に係るサポート材2の構成を示す概要図である。本実施形態に係るサポート材2は、図3に示すように、収縮緩和層10と、自己崩壊層20とを有する。また、本実施形態では、図3に示すように、セラミックス造形体1に接するサポート材2の両端が自己崩壊層20により構成され、セラミックス造形体1に接しない、自己崩壊層20に挟まれた位置に収縮緩和層10が構成される。 Figure 3 is a schematic diagram showing the configuration of the support material 2 according to this embodiment. As shown in Figure 3, the support material 2 according to this embodiment has a shrinkage relaxation layer 10 and a self-disintegrating layer 20. Also, in this embodiment, as shown in Figure 3, both ends of the support material 2 that contact the ceramic shaped body 1 are configured with the self-disintegrating layer 20, and the shrinkage relaxation layer 10 is configured at a position sandwiched between the self-disintegrating layers 20 that is not in contact with the ceramic shaped body 1.

収縮緩和層10は、脱脂・焼成工程においてセラミックス造形体1と同程度の比率で収縮する材料から形成されることが好ましく、セラミックス造形体1と同じ材料で形成することができる。たとえば、セラミックス造形体1の材料として、ジルコニアセラミックス粉末と熱可塑性樹脂とを含む混合物を用いる場合、収縮緩和層10の材料としても、ジルコニアセラミックス粉末と熱可塑性樹脂とを含む混合物を用いることができる。このように、収縮緩和層10をセラミックス造形体1と同じ材料で構成することで、収縮緩和層10は、焼成時にセラミックス造形体1と同程度の比率で収縮することができ、その結果、焼成時におけるセラミックス造形体1とサポート材2との収縮率の差を小さくすることができる。 The shrinkage relaxation layer 10 is preferably formed from a material that shrinks at approximately the same rate as the ceramic shaped body 1 during the degreasing and firing process, and can be formed from the same material as the ceramic shaped body 1. For example, when a mixture containing zirconia ceramic powder and a thermoplastic resin is used as the material for the ceramic shaped body 1, the material for the shrinkage relaxation layer 10 can also be a mixture containing zirconia ceramic powder and a thermoplastic resin. In this way, by forming the shrinkage relaxation layer 10 from the same material as the ceramic shaped body 1, the shrinkage relaxation layer 10 can shrink at approximately the same rate as the ceramic shaped body 1 during firing, and as a result, the difference in the shrinkage rate between the ceramic shaped body 1 and the support material 2 during firing can be reduced.

本実施形態では、ジルコニアセラミックス粉末と熱可塑性樹脂とを、セラミックス造形体1と同じ組成で混合したフィラメント材料は、フィラメントとして押出ヘッドへ挿入され、加熱溶融しながら押出ヘッドに備えたノズル部位から連続的に押し出され積層することで、収縮緩和層10が構成される。収縮緩和層10のフィラメント材料においては、セラミックス粉末の含有率を30体積%以上とすることが好ましい。セラミックス粉末の含有率を30%以下未満とした場合、セラミックス造形体1と収縮率の差が大きくなりすぎてしまう(セラミックス造形体1に比べて焼成収縮が大きくなりすぎてしまう)とともに、支持体としての機能を失う(溶倒する)支障がありうる。また、収縮緩和層10のフィラメント材料を、造形温度における粘度が20~500Pa・sとなるように調整することが好ましい。フィラメント材料の粘度の調整は、セラミックス粉末の含有率の他に樹脂の種類などによって調整することができる。 In this embodiment, the filament material, which is a mixture of zirconia ceramic powder and thermoplastic resin with the same composition as the ceramic shaped body 1, is inserted into the extrusion head as a filament, and is continuously extruded from a nozzle part of the extrusion head while being heated and melted, and laminated to form the shrinkage relaxation layer 10. In the filament material of the shrinkage relaxation layer 10, the ceramic powder content is preferably 30 volume % or more. If the ceramic powder content is less than 30%, the difference in shrinkage rate with the ceramic shaped body 1 becomes too large (the firing shrinkage becomes too large compared to the ceramic shaped body 1), and there is a possibility that the function as a support will be lost (melted down). In addition, it is preferable to adjust the filament material of the shrinkage relaxation layer 10 so that the viscosity at the shaping temperature is 20 to 500 Pa·s. The viscosity of the filament material can be adjusted by adjusting the type of resin in addition to the ceramic powder content.

また、収縮緩和層10とセラミックス造形体1とを、異なる材料や異なる配合で形成してもよい。収縮緩和層10およびセラミックス造形体1の材料を、異なる材料とする場合は、焼成時における収縮挙動がほぼ同じ(たとえば収縮率の差が4%以内)の材料とすることが好ましい。また、収縮緩和層10とセラミックス造形体1の材料を、同じ原料を用いるとともに、その原料の配合比率を変える構成とすることもできる。 The shrinkage buffer layer 10 and the ceramic shaped body 1 may be formed from different materials or with different compositions. If the materials for the shrinkage buffer layer 10 and the ceramic shaped body 1 are different, it is preferable that they have approximately the same shrinkage behavior during firing (for example, the difference in shrinkage rate is within 4%). The shrinkage buffer layer 10 and the ceramic shaped body 1 may also be formed from the same raw materials with different composition ratios of the raw materials.

自己崩壊層20は、高融点無機フィラーと熱可塑性樹脂とを含む混合物からなるフィラメント材料を押し出して積層することで形成される。特に、自己崩壊層20において使用される高融点無機フィラーは、セラミックス造形体1の焼成後も再利用できるように、セラミックス造形体1の予定焼結温度よりも100℃以上高い溶融温度を有することを特徴とする。たとえば、セラミックス造形体1の材料としてジルコニアセラミックスを用いる場合、セラミックス造形体1が変形しないように、セラミックス造形体1の相対密度が50%以上となる1150℃で焼成が行われることが多い。この場合、自己崩壊層20の高融点無機フィラーとして、1250℃以上の融点を有するシリカ粉末(融点は1650℃)を用いることができる。 The self-disintegrating layer 20 is formed by extruding and laminating a filament material made of a mixture containing a high-melting-point inorganic filler and a thermoplastic resin. In particular, the high-melting-point inorganic filler used in the self-disintegrating layer 20 is characterized by having a melting temperature 100°C or more higher than the planned sintering temperature of the ceramic shaped body 1 so that it can be reused even after the ceramic shaped body 1 is fired. For example, when zirconia ceramics is used as the material for the ceramic shaped body 1, the ceramic shaped body 1 is often fired at 1150°C, at which the relative density of the ceramic shaped body 1 is 50% or more, so that the ceramic shaped body 1 does not deform. In this case, silica powder (melting point is 1650°C) having a melting point of 1250°C or more can be used as the high-melting-point inorganic filler of the self-disintegrating layer 20.

自己崩壊層20で用いられる高融点無機フィラーの粒子径は、特に限定されないが、平均粒子径が1μm以上であることが好ましく、2μm以上であることがより好ましい。高融点無機フィラーの平均粒子径を1μm未満とした場合、後述するように、焼成後の自己崩壊層20の圧縮強さが高くなってしまい、セラミックス造形体1からサポート材2を容易に除去することができなくなるおそれがあるためである。また、高融点無機フィラーの粒子径は、平均粒子径が40μm以下であることが好ましく、30μm以下であることがより好ましい。後述するように、高融点無機フィラーは、平均粒子径が大きくなるほど脱脂時における自己崩壊層20の熱変形が大きくなる傾向にあり、平均粒子径が40μmを超えてしまうと、サポート材2が溶倒し、サポート材2でセラミックス造形体1を支持できないおそれが生じるためである。 The particle diameter of the high-melting-point inorganic filler used in the self-disintegrating layer 20 is not particularly limited, but the average particle diameter is preferably 1 μm or more, and more preferably 2 μm or more. If the average particle diameter of the high-melting-point inorganic filler is less than 1 μm, as described below, the compressive strength of the self-disintegrating layer 20 after firing will be high, and the support material 2 may not be easily removed from the ceramic shaped body 1. In addition, the particle diameter of the high-melting-point inorganic filler is preferably 40 μm or less, and more preferably 30 μm or less. As described below, the higher the average particle diameter of the high-melting-point inorganic filler, the greater the thermal deformation of the self-disintegrating layer 20 during degreasing tends to be, and if the average particle diameter exceeds 40 μm, the support material 2 may melt and the support material 2 may not be able to support the ceramic shaped body 1.

また、本実施形態に係るサポート材2では、自己崩壊層20に含まれる高融点無機フィラーを回収し、再利用できることも特徴としている。ここで、高融点無機フィラーを回収して再利用する場合、再利用する高融点無機フィラーの粒子径のバラツキが大きいと、再利用時に、脱脂工程における自己崩壊層20の熱変形、および、焼成工程における自己崩壊層20の収縮を制御することが困難となる。そのため、自己崩壊層20に含まれる高融点無機フィラーにおいて、焼成前後における平均粒子径の増加率が150%以下となるように、セラミックス造形体1が作製される。具体的には、サポート材2を焼成する温度が所定温度以上となると、焼成後の高融点無機フィラーの平均粒子径が大きくなる傾向にある。そのため、たとえば、シリカ粉末を高融点無機フィラーとして用いた自己崩壊層20を有するサポート材2では、サポート材2の焼成温度を1400℃未満とすることで、焼成前後におけるシリカ粉末の平均粒子径の増加率を概ね150%以下に抑えることができる。 In addition, the support material 2 according to this embodiment is also characterized in that the high melting point inorganic filler contained in the self-disintegrating layer 20 can be recovered and reused. Here, when recovering and reusing the high melting point inorganic filler, if the particle size of the high melting point inorganic filler to be reused varies greatly, it becomes difficult to control the thermal deformation of the self-disintegrating layer 20 in the degreasing process and the contraction of the self-disintegrating layer 20 in the firing process during reuse. Therefore, the ceramic shaped body 1 is manufactured so that the increase rate of the average particle size of the high melting point inorganic filler contained in the self-disintegrating layer 20 before and after firing is 150% or less. Specifically, when the temperature at which the support material 2 is fired is equal to or higher than a predetermined temperature, the average particle size of the high melting point inorganic filler after firing tends to increase. Therefore, for example, in a support material 2 having a self-disintegrating layer 20 using silica powder as a high-melting point inorganic filler, the rate of increase in the average particle size of the silica powder before and after firing can be suppressed to approximately 150% or less by setting the firing temperature of the support material 2 to less than 1400°C.

本実施形態では、シリカ粉末と熱可塑性樹脂の混合物をストランド状にしたフィラメント材料を、材料押出法により積層することで、自己崩壊層20が形成される。自己崩壊層20のフィラメント材料は、シリカ粉末(高融点無機フィラー)の含有率を30体積%以上とすることが好ましい。また、自己崩壊層20のフィラメント材料を積層して自己崩壊層20を形成しやすいように、自己崩壊層20のフィラメント材料を、造形温度における粘度が20~500Pa・sとなるように調整することが好ましい。さらに、本実施形態では、焼成後にサポート材2をセラミックス造形体1から剥離しやすいように、焼成後における自己崩壊層20の圧縮強さが5MPa以下となるように、自己崩壊層20が構成される。なお、後述するように、焼成後における自己崩壊層20の圧縮強さは、焼成温度と自己崩壊層20の高融点無機フィラーの平均粒子径によって調整することができるため、予定焼成温度に応じて、自己崩壊層20の圧縮強さが5MPa以下となるように、高融点無機フィラーの平均粒子径を決定することが好ましい。 In this embodiment, the self-disintegrating layer 20 is formed by stacking a filament material made of a mixture of silica powder and thermoplastic resin in a strand shape by a material extrusion method. The filament material of the self-disintegrating layer 20 preferably has a silica powder (high melting point inorganic filler) content of 30% by volume or more. In addition, it is preferable to adjust the filament material of the self-disintegrating layer 20 so that the viscosity at the modeling temperature is 20 to 500 Pa·s so that the filament material of the self-disintegrating layer 20 can be easily stacked to form the self-disintegrating layer 20. Furthermore, in this embodiment, the self-disintegrating layer 20 is configured so that the compressive strength of the self-disintegrating layer 20 after firing is 5 MPa or less so that the support material 2 can be easily peeled off from the ceramic shaped body 1 after firing. As described later, the compressive strength of the self-disintegrating layer 20 after firing can be adjusted by the firing temperature and the average particle size of the high-melting-point inorganic filler of the self-disintegrating layer 20. Therefore, it is preferable to determine the average particle size of the high-melting-point inorganic filler according to the planned firing temperature so that the compressive strength of the self-disintegrating layer 20 is 5 MPa or less.

サポート材2は、脱脂・焼成時においてセラミックス造形体1を継続的に支持できるように、脱脂工程における熱変形が少なく、また、焼成工程においてセラミックス造形体1と同程度に収縮することが望ましい。また、サポート材2は、作製コストを削減しながら、材料の廃棄量を削減できることが望ましい。そのため、本実施形態に係るサポート材2は、脱脂工程における熱変形率が10%以内であり、かつ、焼成工程におけるサポート材2とセラミックス造形体1との収縮率の差が4%以内となるように、収縮緩和層10および自己崩壊層20が構成されている。また、本実施形態に係るサポート材2では、作製コストを削減しながらも、廃材を少なくするために、比較的安価な材料で作製できる自己崩壊層20の構成比率を多くするとともに、自己崩壊層20に使用される高融点無機フィラーが再利用可能となるように構成されている。以下に、本実施形態に係るサポート材2の構成例について説明する。 It is desirable that the support material 2 has little thermal deformation in the degreasing process and shrinks to the same extent as the ceramic model 1 in the firing process so that it can continuously support the ceramic model 1 during degreasing and firing. In addition, it is desirable that the support material 2 can reduce the amount of material waste while reducing the manufacturing cost. Therefore, the support material 2 according to this embodiment is configured such that the thermal deformation rate in the degreasing process is within 10% and the difference in the shrinkage rate between the support material 2 and the ceramic model 1 in the firing process is within 4%. In addition, in the support material 2 according to this embodiment, in order to reduce the manufacturing cost while reducing waste material, the composition ratio of the self-disintegrating layer 20, which can be made from a relatively inexpensive material, is increased, and the high melting point inorganic filler used in the self-disintegrating layer 20 is configured to be reusable. Below, an example of the configuration of the support material 2 according to this embodiment is described.

(1)脱脂工程での熱変形量について
脱脂工程は、セラミックス造形体1およびサポート材2に含まれるバインダー樹脂などの有機物を加熱により熱分解、燃焼させて除去する工程である。脱脂工程では、バインダー樹脂の軟化により、セラミックス造形体1およびサポート材2に変形が生じ、変形量の大きいものは、サポート材2として適さない。そのため、本実施形態に係るサポート材2では、脱脂時の熱変形率が、脱脂終了時(多くは600℃)において10%以内となるように構成される。以下においては、脱脂時における熱変形量が10%以内となる、サポート材2の構成について検証した結果を示す。
(1) Amount of thermal deformation in the degreasing process The degreasing process is a process in which organic matter such as the binder resin contained in the ceramics model 1 and the supporting material 2 is thermally decomposed and burned by heating to remove them. In the degreasing process, deformation occurs in the ceramics model 1 and the supporting material 2 due to softening of the binder resin, and those with a large amount of deformation are not suitable as the supporting material 2. For this reason, the supporting material 2 according to this embodiment is configured so that the thermal deformation rate during degreasing is within 10% at the end of degreasing (usually 600° C.). The following shows the results of verifying the configuration of the supporting material 2 that results in an amount of thermal deformation within 10% during degreasing.

異なる粒子径のシリカ粉末(2~35μm)を用い、これらのシリカ粉末の含有量を40体積%として自己崩壊層20を作製し、熱機械分析装置を用いて、加熱中の各サンプルの熱変形率(%)を測定した。また、比較例として、セラミックス造形体1および収縮緩和層10で用いられるジルコニア(含有量を40体積%とした)を用いたサンプルの加熱中の熱変形率(%)も測定した。図4に評価の結果を示す。なお、図4において、(A)は2.3μmのシリカ粉末を用いたサンプルの評価結果を示し、(B)は4.0μmのシリカ粉末を用いたサンプルの評価結果を示す。また、(C)は8.5μmのシリカ粉末を用いたサンプルの評価結果を示し、(D)は34.5μmのシリカ粉末を用いたサンプルの評価結果を示す。さらに、(X)はジルコニアを用いた比較例の評価結果を示す。 Using silica powders of different particle sizes (2 to 35 μm), the self-disintegrating layer 20 was prepared with a silica powder content of 40 volume %, and the thermal deformation rate (%) of each sample during heating was measured using a thermomechanical analyzer. As a comparative example, the thermal deformation rate (%) of a sample using zirconia (content 40 volume %) used in the ceramic shaped body 1 and the shrinkage relaxation layer 10 was also measured during heating. The evaluation results are shown in FIG. 4. In FIG. 4, (A) shows the evaluation result of a sample using 2.3 μm silica powder, and (B) shows the evaluation result of a sample using 4.0 μm silica powder. In addition, (C) shows the evaluation result of a sample using 8.5 μm silica powder, and (D) shows the evaluation result of a sample using 34.5 μm silica powder. Furthermore, (X) shows the evaluation result of a comparative example using zirconia.

図4に示すように、自己崩壊層20に、平均粒子径が2~4μmのシリカ粉末を用いた場合、ジルコニアを用いた比較例と比べて、熱変形率の乖離が小さく、脱脂時に変形しにくいことがわかった。特に、2~4μmの平均粒子径のシリカ粉末を用いた場合には、脱脂時の変形率が10%以内となり、サポート材2が熱変形により溶倒するおそれが少なくなり、サポート材2として適することがわかった。一方で、平均粒子径が8~35μmのシリカ粉末を用いた場合は、ジルコニアを用いた比較例と比べて、熱変形率が大きくなることがわかった。 As shown in FIG. 4, when silica powder with an average particle size of 2 to 4 μm is used for the self-disintegrating layer 20, the deviation in thermal deformation rate is smaller than in the comparative example using zirconia, and it is found that it is less likely to deform during degreasing. In particular, when silica powder with an average particle size of 2 to 4 μm is used, the deformation rate during degreasing is within 10%, reducing the risk of the support material 2 melting down due to thermal deformation, and it is found to be suitable as the support material 2. On the other hand, when silica powder with an average particle size of 8 to 35 μm is used, it is found that the thermal deformation rate is larger than in the comparative example using zirconia.

ただし、自己崩壊層20に平均粒子径が8~35μmのシリカ粉末を用いる場合も、ジルコニアを用いる収縮緩和層10と、シリカ粉末を用いる自己崩壊層20の構成比率を調整することで、サポート材2の熱変形の影響を軽減することができる。たとえば、自己崩壊層20に含まれるシリカ粉末の平均粒子径が2.3μmまたは4.0μmの場合は、脱脂時の熱変形が小さいため、サポート材2における自己崩壊層20の構成比率を最大で60%まで上げることが可能である。一方で、自己崩壊層20のシリカ粉末の平均粒子径が8.5μmおよび34.5μmの場合は、脱脂工程での熱変形が大きくなるため、サポート材2における自己崩壊層20の構成比率は、最大で20%とされる。このように、本実施形態に係るサポート材2では、自己崩壊層20で使用するシリカ粉末の平均粒子径と、自己崩壊層20の構成比率とを調整することで、脱脂工程におけるサポート材2の熱変形率を10%以内に調整することができる。 However, even when silica powder with an average particle size of 8 to 35 μm is used for the self-disintegrating layer 20, the influence of thermal deformation of the support material 2 can be reduced by adjusting the composition ratio of the shrinkage relaxation layer 10 using zirconia and the self-disintegrating layer 20 using silica powder. For example, when the average particle size of the silica powder contained in the self-disintegrating layer 20 is 2.3 μm or 4.0 μm, the thermal deformation during degreasing is small, so the composition ratio of the self-disintegrating layer 20 in the support material 2 can be increased to a maximum of 60%. On the other hand, when the average particle size of the silica powder in the self-disintegrating layer 20 is 8.5 μm and 34.5 μm, the thermal deformation during the degreasing process is large, so the composition ratio of the self-disintegrating layer 20 in the support material 2 is set to a maximum of 20%. In this way, in the support material 2 according to this embodiment, the average particle size of the silica powder used in the self-disintegrating layer 20 and the composition ratio of the self-disintegrating layer 20 can be adjusted to within 10% in the degreasing process.

(2)サポート材2の焼成時の収縮率について
本実施形態では、焼成工程において、サポート材2を、セラミックス造形体1に追随して収縮させるため、収縮緩和層10において、セラミックス造形体1と同じ材料を使用することが好ましい。ここで、セラミックス造形体1および収縮緩和層10において、ジルコニアセラミックスなどのセラミックス材料を使用する場合、ジルコニアセラミックスなどのセラミックス材料は非常に高価なものが多いため、サポート材2における収縮緩和層10の構成比率はできるだけ小さくし、自己崩壊層20の構成比率をできるだけ大きくすることが好ましい。しかしながら、自己崩壊層20の構成比率を大きくしすぎてしまうと、焼成時において、サポート材2が、セラミックス造形体1の収縮に追随できず(セラミックス造形体1の収縮を吸収することができず)、セラミックス造形体1に破壊が生じてしまうおそれがある。したがって、サポート材2の収縮緩和層10と自己崩壊層20との構成比率を、セラミックス造形体1に破壊が生じないようにしながらも、低コスト化が実現可能となる、適切な範囲とすることが望ましい。
(2) Shrinkage rate of the support material 2 during firing In this embodiment, in order to cause the support material 2 to shrink following the ceramic shaped body 1 during the firing process, it is preferable to use the same material as the ceramic shaped body 1 for the shrinkage relaxation layer 10. Here, when a ceramic material such as zirconia ceramics is used for the ceramic shaped body 1 and the shrinkage relaxation layer 10, it is preferable to make the composition ratio of the shrinkage relaxation layer 10 in the support material 2 as small as possible and the composition ratio of the self-disintegrating layer 20 as large as possible, since ceramic materials such as zirconia ceramics are often very expensive. However, if the composition ratio of the self-disintegrating layer 20 is too large, the support material 2 cannot follow the shrinkage of the ceramic shaped body 1 during firing (cannot absorb the shrinkage of the ceramic shaped body 1), and there is a risk that the ceramic shaped body 1 will be destroyed. Therefore, it is desirable to set the composition ratio of the shrinkage relaxation layer 10 and the self-disintegrating layer 20 of the support material 2 to an appropriate range that can realize cost reduction while preventing destruction of the ceramic shaped body 1.

そこで、本実施形態に係るサポート材2では、サポート材2およびセラミックス造形体1を焼成した場合に、サポート材2の収縮率が、セラミックス造形体1の収縮率と比べて4%以内、好ましくは3%以内となるように調整が行われる。ここで、セラミックス造形体1の焼成工程においては、セラミックス造形体1の相対密度が50%以上に達した段階で、セラミックス造形体1およびサポート材2を焼成炉から取り出し、サポート材2をセラミックス造形体1から除去し回収した後に、再度、セラミックス造形体1のみを目的とする温度まで昇温し焼結することができる。セラミックス造形体1の相対密度が50%未満の場合に、サポート材2を除去すると、その後の焼成工程においてセラミックス造形体1が支持をなくし変形するおそれがあるためである。セラミックス造形体1の材料をジルコニアセラミックスとした場合、相対密度が50%となる焼成温度は約1150℃となる。そのため、セラミックス造形体1の材料をジルコニアセラミックスとした場合、1150℃で焼成するまで、セラミックス造形体1とサポート材2の収縮率の差を4%以内、好ましくは3%以内とすることが望ましい。 Therefore, in the support material 2 according to this embodiment, when the support material 2 and the ceramic shaped body 1 are fired, the shrinkage rate of the support material 2 is adjusted to be within 4%, preferably within 3%, of the shrinkage rate of the ceramic shaped body 1. Here, in the firing process of the ceramic shaped body 1, when the relative density of the ceramic shaped body 1 reaches 50% or more, the ceramic shaped body 1 and the support material 2 are removed from the firing furnace, the support material 2 is removed from the ceramic shaped body 1 and recovered, and then the ceramic shaped body 1 alone can be heated again to the desired temperature and sintered. This is because if the support material 2 is removed when the relative density of the ceramic shaped body 1 is less than 50%, the ceramic shaped body 1 may lose support and deform in the subsequent firing process. When the material of the ceramic shaped body 1 is zirconia ceramic, the firing temperature at which the relative density reaches 50% is approximately 1150°C. Therefore, when the material of the ceramic body 1 is zirconia ceramic, it is desirable to keep the difference in shrinkage rate between the ceramic body 1 and the support material 2 within 4%, preferably within 3%, until firing at 1150°C.

サポート材2においては、収縮緩和層10と自己崩壊層20との構成比率を調整することで、焼成時におけるセラミックス造形体1とサポート材2との収縮率の差を4%以内下に制御することが可能となる。具体的には、自己崩壊層20の構成比率は、5%以上60%以下とすることが好ましく、10%以上50%以下とすることがより好ましい。なお、自己崩壊層20の構成比率を5%以上としたのは、自己崩壊層20の構成比率を5%未満とした場合に、セラミックス造形体1と自己崩壊層20との界面に、若干の焼き付きが発生し、セラミックス造形体1からサポート材2を除去する際に、自己崩壊層20の一部がセラミックス造形体1に融着するとともに、自己崩壊層20に含まれる高融点無機フィラーの回収量が著しく少なくなってしまい、サポート材2の廃棄量が多くなってしまうおそれがあるためである。一方、自己崩壊層20の構成比率を60%より多くした場合、自己崩壊層20は収縮緩和層10と比べて焼成時の収縮率が低いため、サポート材2とセラミックス造形体1との収縮差が大きくなり、焼成亀裂などの欠陥を誘発してしまうおそれがあるためである。 In the support material 2, by adjusting the composition ratio of the shrinkage relaxation layer 10 and the self-disintegrating layer 20, it is possible to control the difference in shrinkage rate between the ceramic shaped body 1 and the support material 2 during firing to within 4%. Specifically, the composition ratio of the self-disintegrating layer 20 is preferably 5% or more and 60% or less, and more preferably 10% or more and 50% or less. The reason why the composition ratio of the self-disintegrating layer 20 is set to 5% or more is that if the composition ratio of the self-disintegrating layer 20 is less than 5%, some burning occurs at the interface between the ceramic shaped body 1 and the self-disintegrating layer 20, and when the support material 2 is removed from the ceramic shaped body 1, a part of the self-disintegrating layer 20 is fused to the ceramic shaped body 1, and the amount of the high melting point inorganic filler contained in the self-disintegrating layer 20 is significantly reduced, which may result in a large amount of waste of the support material 2. On the other hand, if the composition ratio of the self-disintegrating layer 20 is greater than 60%, the self-disintegrating layer 20 has a lower shrinkage rate during firing than the shrinkage relaxation layer 10, which increases the difference in shrinkage between the support material 2 and the ceramic shaped body 1, and this may induce defects such as firing cracks.

また、自己崩壊層20に含まれる高融点無機フィラーの粒子径によっても、自己崩壊層20の構成比率を調整する必要がある。たとえば、セラミックス造形体1および収縮緩和層10にジルコニア粉末を用い、自己崩壊層20にシリカ粉末を用い、焼成温度を1150℃とし、焼成後にサポート材2を除去する場合、セラミックス造形体1とサポート材2の焼成時の収縮率の差を3%以内にするには、シリカ粉末の粒子径が2.3μm、4.0μm、8.5μmの場合、自己崩壊層20の構成比率を60%まで上げることが可能である。一方、シリカ粉末の粒子径が34.5μmの場合、自己崩壊層20の構成比率を50%まで上げることができる。 The composition ratio of the self-disintegrating layer 20 must also be adjusted depending on the particle diameter of the high-melting inorganic filler contained in the self-disintegrating layer 20. For example, when zirconia powder is used for the ceramic shaped body 1 and the shrinkage relaxation layer 10, silica powder is used for the self-disintegrating layer 20, the firing temperature is 1150°C, and the support material 2 is removed after firing, in order to keep the difference in shrinkage rate between the ceramic shaped body 1 and the support material 2 during firing within 3%, when the particle diameter of the silica powder is 2.3 μm, 4.0 μm, or 8.5 μm, the composition ratio of the self-disintegrating layer 20 can be increased to 60%. On the other hand, when the particle diameter of the silica powder is 34.5 μm, the composition ratio of the self-disintegrating layer 20 can be increased to 50%.

このように、本実施形態に係るサポート材2では、自己崩壊層20の組成(たとえば自己崩壊層20に用いられる高融点無機フィラーの平均粒子径や含有量)や収縮緩和層10と自己崩壊層20の構成比率を調整することで、脱脂時の熱変形の割合を10%以内に制御することができ、また、焼成時におけるサポート材2の収縮率を、セラミックス造形体1の収縮率に対して4%以内、より好ましくは3%以内に制御することができる。その結果、サポート材2が、脱脂工程において溶倒することなく、また、焼成工程においてセラミックス造形体1の収縮に追従して収縮することで、セラミックス造形体1を継続的に支持することができる。 In this way, in the support material 2 according to this embodiment, by adjusting the composition of the self-disintegrating layer 20 (for example, the average particle size and content of the high-melting-point inorganic filler used in the self-disintegrating layer 20) and the composition ratio of the shrinkage relaxation layer 10 and the self-disintegrating layer 20, the rate of thermal deformation during degreasing can be controlled to within 10%, and the shrinkage rate of the support material 2 during firing can be controlled to within 4%, and more preferably within 3%, of the shrinkage rate of the ceramic shaped body 1. As a result, the support material 2 does not melt during the degreasing process, and shrinks in accordance with the shrinkage of the ceramic shaped body 1 during the firing process, thereby allowing the ceramic shaped body 1 to be continuously supported.

(3)サポート材2の回収・再利用に適した焼付き度合および自己崩壊強さ
サポート材2は、焼成後に、セラミックス造形体1から容易に除去できることが望ましい。焼成工程においては、自己崩壊層20に含まれる高融点無機フィラーも焼結するため、焼成後の自己崩壊層20が高い圧縮強さを備えた場合に、自己崩壊層20をセラミックス造形体1から除去することが困難となる。そのため、本実施形態において、自己崩壊層20の焼成後の圧縮強さが、自己崩壊層20を容易に崩壊、回収が可能な5MPa以下となるように、自己崩壊層20が構成される。
(3) Degree of sintering and self-disintegrating strength suitable for recovery and reuse of the support material 2 It is desirable that the support material 2 can be easily removed from the ceramic shaped body 1 after firing. In the firing process, the high melting point inorganic filler contained in the self-disintegrating layer 20 is also sintered, so if the self-disintegrating layer 20 after firing has a high compressive strength, it becomes difficult to remove the self-disintegrating layer 20 from the ceramic shaped body 1. Therefore, in this embodiment, the self-disintegrating layer 20 is configured so that the compressive strength of the self-disintegrating layer 20 after firing is 5 MPa or less, which allows the self-disintegrating layer 20 to be easily disintegrated and recovered.

図5に、様々な平均粒子径のシリカ粉末(高融点無機フィラー)を用いて作製した自己崩壊層20を、各焼成温度で焼成した場合の圧縮強さを示す。平均粒径2.3μmのシリカ粉末を用いて1400℃で焼成した自己崩壊層20(A)では、自己崩壊層20の圧縮強さが5MPaを超えるため、自己崩壊層20をセラミックス造形体1から除去することが困難となる。一方、平均粒径4μm以上のシリカ粉末を用いて1400℃で焼成した自己崩壊層20(B)~(D)では、自己崩壊層20の圧縮強さが5MPa以下となるため、自己崩壊層20をセラミックス造形体1から容易に除去することが可能となる。また、1300℃で焼成した場合も同様に、平均粒径2.3μmのシリカ粉末を用いた自己崩壊層20(E)では、自己崩壊層20の圧縮強さが5MPaを超えてしまい、自己崩壊層20をセラミックス造形体1から除去することは困難となるが、平均粒径4μm以上のシリカ粉末を用いた自己崩壊層20(F)~(H)では、自己崩壊層20の圧縮強さは5MPa以下となり、自己崩壊層20をセラミックス造形体1から容易に除去することが可能となる。さらに、図4に示すように、自己崩壊層20を1200℃で焼成した場合、および、1100℃で焼成した場合には、自己崩壊層20(I)~(L),(M)~(P)の圧縮強さは5MPa以下となり、平均粒径2.3μmのシリカ粉末を用いた場合でも、自己崩壊層20をセラミックス造形体1から容易に除去することが可能となった。このように、本実施形態に係る自己崩壊層20では、焼成後の圧縮強さを5MPa以下とするために、平均粒径4μm以上のシリカ粉末を用いることが好ましいが、平均粒径4μm未満のシリカ粉末を用いる場合でも、焼成温度を制御することで、焼成後の圧縮強さを5MPa以下とすることができる。 Figure 5 shows the compressive strength of the self-disintegrating layer 20 made using silica powder (high melting point inorganic filler) of various average particle sizes when fired at each firing temperature. In the self-disintegrating layer 20 (A) fired at 1400 ° C using silica powder with an average particle size of 2.3 μm, the compressive strength of the self-disintegrating layer 20 exceeds 5 MPa, making it difficult to remove the self-disintegrating layer 20 from the ceramic shaped body 1. On the other hand, in the self-disintegrating layers 20 (B) to (D) fired at 1400 ° C using silica powder with an average particle size of 4 μm or more, the compressive strength of the self-disintegrating layer 20 is 5 MPa or less, making it possible to easily remove the self-disintegrating layer 20 from the ceramic shaped body 1. Similarly, when fired at 1300°C, the compressive strength of the self-disintegrating layer 20 (E) using silica powder with an average particle size of 2.3 μm exceeds 5 MPa, making it difficult to remove the self-disintegrating layer 20 from the ceramic shaped body 1, but the compressive strength of the self-disintegrating layer 20 (F) to (H) using silica powder with an average particle size of 4 μm or more is 5 MPa or less, making it possible to easily remove the self-disintegrating layer 20 from the ceramic shaped body 1. Furthermore, as shown in FIG. 4, when the self-disintegrating layer 20 is fired at 1200°C and when fired at 1100°C, the compressive strength of the self-disintegrating layers 20 (I) to (L), (M) to (P) is 5 MPa or less, making it possible to easily remove the self-disintegrating layer 20 from the ceramic shaped body 1 even when silica powder with an average particle size of 2.3 μm is used. Thus, in the self-disintegrating layer 20 according to this embodiment, it is preferable to use silica powder with an average particle size of 4 μm or more in order to make the compressive strength after firing 5 MPa or less. However, even if silica powder with an average particle size of less than 4 μm is used, the compressive strength after firing can be made 5 MPa or less by controlling the firing temperature.

また、本実施形態に係るサポート材2では、廃材量を削減するために、自己崩壊層20は回収、再利用に適した材料で構成することが好ましい。ここで、自己崩壊層20を回収、再利用するためには、焼成前後の高融点無機フィラーの粒子径に大きな変化がないことが求められる。焼成後の高融点無機フィラーの粒子径のバラツキが大きくなると、熱変形および焼成収縮の制御が困難となるため、再利用には適さなくなるためである。そのため、本実施形態においては、自己崩壊層20の高融点無機フィラーとして、焼成後の平均粒子径(累積50%)の増加率が150%以下であり、かつ、平均粒子径が40μm以下のものが使用される。 In addition, in the support material 2 according to this embodiment, in order to reduce the amount of waste material, it is preferable that the self-disintegrating layer 20 is made of a material suitable for recovery and reuse. Here, in order to recover and reuse the self-disintegrating layer 20, it is required that there is no significant change in the particle diameter of the high-melting-point inorganic filler before and after firing. If the variation in the particle diameter of the high-melting-point inorganic filler after firing becomes large, it becomes difficult to control the thermal deformation and firing shrinkage, and it becomes unsuitable for reuse. Therefore, in this embodiment, as the high-melting-point inorganic filler of the self-disintegrating layer 20, a filler is used whose average particle diameter (cumulative 50%) increase rate after firing is 150% or less and whose average particle diameter is 40 μm or less.

本実施例では、セラミックス造形体1および収縮緩和層10のセラミックス粉末として、3molY-ジルコニア粉末(平均粒子径0.71μm)を用い、自己崩壊層20の高融点無機フィラーとしてシリカ粉末(平均粒子径2.3~34.5μm)を用いた。また、樹脂バインダーには、アクリル系樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体系樹脂およびポリエチレン系樹脂に、滑剤および可塑剤を適量加えたものを用いた。 In this example, 3 mol Y-zirconia powder (average particle size 0.71 μm) was used as the ceramic powder for the ceramic molded body 1 and the shrinkage relaxation layer 10, and silica powder (average particle size 2.3 to 34.5 μm) was used as the high melting point inorganic filler for the self-disintegrating layer 20. In addition, the resin binder used was an acrylic resin, an ethylene vinyl acetate copolymer resin, and a polyethylene resin with appropriate amounts of lubricant and plasticizer added.

ジルコニア粉末またはシリカ粉末が40体積%となるように、樹脂バインダーを混合し、加圧式ニーダー(トーシン製、TD0.3-3)にて150℃で加熱混練し、押出機 (製品名「Noztek Pro HT」、Noztek社製)を用いて直径3mm程度の棒状に押出すことでジルコニアフィラメント材料およびシリカフィラメント材料を調製した。 Zirconia powder or silica powder was mixed with a resin binder so that the volume percentage was 40%, and the mixture was heated and kneaded at 150°C using a pressure kneader (Toshin, TD0.3-3), and then extruded into rods with a diameter of approximately 3 mm using an extruder (product name "Noztek Pro HT", Noztek) to prepare zirconia filament material and silica filament material.

セラミックス造形体1およびサポート材2の造形は、熱溶解積層方式デスクトップ3Dプリンタ(製品名「MF-2200D」、武藤工業製)を用いて行った。この装置は造形ノズルを2つ有しており、一方のノズル1からセラミックスフィラメント材料を押出すことでセラミックス造形体1および収縮緩和層10を造形することができ、もう一方のノズル2からシリカフィラメント材料を押出すことで自己崩壊層20を造形することができる。 The ceramic body 1 and support material 2 were created using a fused deposition modeling desktop 3D printer (product name "MF-2200D", manufactured by Muto Industries). This device has two modeling nozzles, and the ceramic body 1 and shrinkage relaxation layer 10 can be created by extruding ceramic filament material from one nozzle 1, and the self-disintegrating layer 20 can be created by extruding silica filament material from the other nozzle 2.

本実施例では、上記熱溶解積層方式デスクトップ3Dプリンタを用いて、収縮緩和層10に上記のジルコニアフィラメント材料を使用し、自己崩壊層20に上記のシリカフィラメント材料を使用し、下記表1に示す構成比率において、収縮緩和層10と自己崩壊層20とを構成することで、実施例1~8および比較例1~4のサポート材2を作製した。また、実施例1~8および比較例1~4のサポート材2では、自己崩壊層20を、下記表1に示す平均粒子径のシリカ粉末を使用して構成している。
In this example, the support material 2 of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 was produced by using the above-mentioned fused deposition model desktop 3D printer to form the shrinkage relaxation layer 10 using the above-mentioned zirconia filament material and the self-disintegrating layer 20 using the above-mentioned silica filament material, and forming the shrinkage relaxation layer 10 and the self-disintegrating layer 20 in the composition ratio shown in Table 1 below. In addition, in the support material 2 of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4, the self-disintegrating layer 20 is formed using silica powder having the average particle size shown in Table 1 below.

次に、上記表1に基づいて、実施例1~8および比較例1~4における、脱脂時におけるサポート材2の熱変形率L、焼成時におけるサポート材2とセラミックス造形体1の収縮率の差L、焼成後の自己崩壊層20の圧縮強さ、および、焼成前後の自己崩壊層20の粒径変化率の測定結果について説明する。 Next, based on Table 1 above, the measurement results of the thermal deformation rate L D of the support material 2 during degreasing, the difference L S in the shrinkage rate between the support material 2 and the ceramic body 1 during firing, the compressive strength of the self-disintegrating layer 20 after firing, and the rate of change in particle size of the self-disintegrating layer 20 before and after firing in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 will be described.

まず、脱脂時におけるサポート材2の熱変形率L、焼成時におけるサポート材2とセラミックス造形体1の収縮率の差Lについて説明する。脱脂時におけるサポート材2の熱変形率L、焼成時におけるサポート材2とセラミックス造形体1の収縮率の差Lの測定では、直径1.0mmの造形ノズルを用い、積層ピッチ150μm、造形ノズル温度120℃、造形テーブル温度75℃の条件にて、おおよそ幅3mm×長さ3mm×高さ3mmとなるように、実施例1~8および比較例1~4のサポート材2を造形した。 First, we will explain the thermal deformation rate L D of the supporting material 2 during degreasing and the difference L S in the shrinkage rates between the supporting material 2 and the ceramic shaped body 1 during firing. In measuring the thermal deformation rate L D of the supporting material 2 during degreasing and the difference L S in the shrinkage rates between the supporting material 2 and the ceramic shaped body 1 during firing, a modeling nozzle with a diameter of 1.0 mm was used to model the supporting materials 2 of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 to have dimensions of approximately 3 mm wide x 3 mm long x 3 mm high under conditions of a layer pitch of 150 μm, a modeling nozzle temperature of 120° C., and a modeling table temperature of 75° C.

また、脱脂時における熱変形率Lおよび焼成時におけるサポート材2とセラミックス造形体1の収縮率の差Lの評価には、熱機械分析装置(製品名「TMA402 F1 Hyperion」、NETZSCH社製)を使用した。具体的には、アルミナ製押し棒を熱機械分析装置に装着し、25℃~600℃の範囲においては、昇温速度5℃/分、窒素雰囲気、荷重5mNの条件とし、600℃~1000℃の範囲においては、昇温速度5℃/分、大気雰囲気、荷重5mNの条件とし、1000℃~1400℃の範囲においては昇温速度1℃/分、大気雰囲気、荷重5mNの条件として、実施例1~8および比較例1~4のサポート材2の長さを測定した。 A thermomechanical analyzer (product name "TMA402 F1 Hyperion", manufactured by NETZSCH) was used to evaluate the thermal deformation rate L D during degreasing and the difference in the shrinkage rate L S between the support material 2 and the ceramic shaped body 1 during firing. Specifically, an alumina push rod was attached to the thermomechanical analyzer, and the lengths of the support material 2 in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 were measured under the following conditions: a heating rate of 5°C/min, nitrogen atmosphere, and load of 5 mN in the range of 25°C to 600°C, a heating rate of 5°C/min, air atmosphere, and load of 5 mN in the range of 600°C to 1000°C, and a heating rate of 1°C/min, air atmosphere, and load of 5 mN in the range of 1000°C to 1400°C.

そして、測定した実施例1~8および比較例1~4のサポート材2の長さに基づいて、下記式(1)により、実施例1~8および比較例1~4の脱脂時のサポート材2の熱変形率Lを算出した。
脱脂時のサポート材2の熱変形率L(%)=(L-L)/L×100 ・・・(1)
なお、上記式(1)において、Lは室温での実施例1~8および比較例1~4のサポート材2の試料長さ(μm)であり、Lは25~600℃の範囲において最も変形量が大きいときの実施例1~8および比較例1~4のサポート材2の試料長さ(μm)である。
Then, based on the measured lengths of the supporting materials 2 in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4, the thermal deformation rates L D of the supporting materials 2 during degreasing in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 were calculated by the following formula (1).
Thermal deformation rate of the supporting material 2 during degreasing L D (%)=(L 1 −L 0 )/L 0 ×100 (1)
In the above formula (1), L 0 is the sample length (μm) of the supporting material 2 of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 at room temperature, and L 1 is the sample length (μm) of the supporting material 2 of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 when the amount of deformation is largest in the range of 25 to 600° C.

さらに、下記式(2),(3)により、焼成時のセラミックス造形体1の収縮率LS1と、焼成時のサポート材2の収縮率LS2とを求めることで、焼成時におけるサポート材2とセラミックス造形体1の収縮率の差L(L=LS1-S2)を算出した。
焼成時のセラミックス造形体1の収縮率LS1(%)=(L31-L21)/L21×100 …(2)
焼成時のサポート材2の収縮率LS2(%)=(L32-L22)/L22×100 …(3)
なお、上記式(2)において、L21は、ジルコニアが焼成収縮し始めるときの温度(1000℃)における、セラミックス造形体1の試料長さ(μm)であり、L31は、上記表1に示すサポート材2の回収温度(1150~1400℃)におけるセラミックス造形体1の試料長さ(μm)である。また、上記式(3)において、L22は、ジルコニアが焼成収縮し始めるときの温度(1000℃)における、実施例1~8および比較例1~4のサポート材2の試料長さ(μm)であり、L32は、上記表1に示すサポート材2の回収温度(1150~1400℃)における、実施例1~8および比較例1~4のサポート材2の試料長さ(μm)である。
Furthermore, the shrinkage rate L S1 of the ceramic body 1 during firing and the shrinkage rate L S2 of the supporting material 2 during firing were calculated using the following formulas (2) and (3), and the difference L S between the shrinkage rates of the supporting material 2 and the ceramic body 1 during firing (L S = L S1 - L S2 ) was calculated.
Shrinkage rate of the ceramic shaped body 1 during firing L S1 (%)=( L 31L 21 )/ L 21 ×100 (2)
Shrinkage rate of supporting material 2 during firing L S2 (%) = (L 32 -L 22 ) / L 22 × 100 ... (3)
In the above formula (2), L 21 is the sample length (μm) of the ceramic shaped body 1 at the temperature (1000° C.) when zirconia starts to shrink during firing, and L 31 is the sample length (μm) of the ceramic shaped body 1 at the recovery temperature (1150 to 1400° C.) of the supporting material 2 shown in Table 1. In addition, in the above formula (3), L 22 is the sample length (μm) of the supporting material 2 of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 at the temperature (1000° C.) when zirconia starts to shrink during firing, and L 32 is the sample length (μm) of the supporting material 2 of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 at the recovery temperature (1150 to 1400° C.) of the supporting material 2 shown in Table 1.

ここで、サポート材2の脱脂時における熱変形率Lは、上記式(1)で求めているが、脱脂工程においてサポート材2を600℃以下で加熱すると、サポート材2内のバインダー樹脂などの有機物が加熱により熱分解、燃焼し、サポート材2は収縮するため、上記表1において、熱変形率Lは、マイナスで表記されることとなる。しかしながら、本発明における「サポート材2の脱脂時における熱変形率」とは、サポート材2が脱脂工程において変形する割合を意味するため、本実施形態では、上記表1の熱変形率Lの絶対値と比較して評価することとする。その場合、上記表1に示すように、実施例1~8では、いずれもサポート材2の脱脂時における熱変形率Lの絶対値が10%以内となることがわかった。また、上記表1に示すように、焼成時のサポート材2とセラミックス造形体1の収縮率の差L(LS1-LS2)は、サポート材2を除去する回収温度(1150~1200℃)において、4%以内となった。このことから、実施例1~8のサポート材2では、脱脂時の溶倒を抑制することができ、焼成時にセラミックス造形体1に追従して収縮することが可能となり、脱脂・焼成工程においてセラミックス造形体1を継続的に支持することが可能となった。 Here, the thermal deformation rate L D of the supporting material 2 during degreasing is calculated by the above formula (1), but when the supporting material 2 is heated to 600°C or less in the degreasing process, organic substances such as binder resin in the supporting material 2 are thermally decomposed and burned by heating, and the supporting material 2 shrinks, so the thermal deformation rate L D is expressed as a negative value in Table 1. However, since the "thermal deformation rate of the supporting material 2 during degreasing" in the present invention means the rate at which the supporting material 2 is deformed in the degreasing process, in this embodiment, it is evaluated by comparing it with the absolute value of the thermal deformation rate L D in Table 1. In that case, as shown in Table 1, it was found that the absolute value of the thermal deformation rate L D of the supporting material 2 during degreasing was within 10% in all of Examples 1 to 8. Furthermore, as shown in Table 1 above, the difference L S (L S1 -L S2 ) in the shrinkage rate between the supporting material 2 and the ceramics shaped body 1 during firing was within 4% at the recovery temperature (1150 to 1200°C) at which the supporting material 2 was removed. From this, the supporting material 2 in Examples 1 to 8 was able to suppress melting during degreasing, was able to shrink in accordance with the ceramics shaped body 1 during firing, and was able to continuously support the ceramics shaped body 1 during the degreasing and firing processes.

一方、比較例1~4では、サポート材2の脱脂時における熱変形率Lの絶対値が10%を超えるか、または、焼成時のサポート材2とセラミックス造形体1の収縮率の差L(LS1-LS2)が、サポート材2を除去する回収温度において4%を超えてしまい、脱脂・焼成工程においてセラミックス造形体1を継続的に支持することができないおそれが生じた。すなわち、比較例1~4では、以下の点を除いて、実施例1~8と同様の方法で作製している。具体的には、比較例1では、サポート材2における自己崩壊層20の構成比率を上限の60%を超える80%とし、比較例2および比較例3では、サポート材2の回収温度を1200℃よりも高い1300℃、1400℃とそれぞれし、比較例4ではサポート材2を自己崩壊層20のみで作製した。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4, the absolute value of the thermal deformation rate L D during degreasing of the supporting material 2 exceeded 10%, or the difference L S (L S1 -L S2 ) in the shrinkage rate between the supporting material 2 and the ceramic shaped body 1 during firing exceeded 4% at the recovery temperature at which the supporting material 2 was removed, and there was a risk that the ceramic shaped body 1 could not be continuously supported in the degreasing and firing process. That is, in Comparative Examples 1 to 4, the supporting material 2 was produced in the same manner as in Examples 1 to 8, except for the following points. Specifically, in Comparative Example 1, the composition ratio of the self-disintegrating layer 20 in the supporting material 2 was 80%, which exceeds the upper limit of 60%, and in Comparative Examples 2 and 3, the recovery temperature of the supporting material 2 was 1300 ° C. and 1400 ° C., which are higher than 1200 ° C., respectively, and in Comparative Example 4, the supporting material 2 was produced only with the self-disintegrating layer 20.

上記表1に示すように、比較例1,4では、脱脂時のサポート材2の熱変形量Lの絶対値が10%より大きくなり、サポート材2が溶倒するおそれが生じた。また、比較例2~4では、焼成時におけるセラミックス造形体1とサポート材2との収縮率の差L(LS1-LS2)が4%よりも大きくなり、焼成時にセラミックス造形体1を破壊してしまうおそれが生じた。このように、比較例1~4では、サポート材2の脱脂時における熱変形率Lの絶対値が10%を超えるか、または、焼成時のサポート材2とセラミックス造形体1の収縮率の差L(LS1-LS2)が、サポート材2を除去する回収温度において4%を超えてしまい、脱脂・焼成工程においてセラミックス造形体1を継続的に支持することができないおそれが生じた。 As shown in Table 1 above, in Comparative Examples 1 and 4, the absolute value of the thermal deformation amount L D of the supporting material 2 during degreasing was greater than 10%, which caused the risk of the supporting material 2 melting down. In addition, in Comparative Examples 2 to 4, the difference in shrinkage rate L S (L S1 -L S2 ) between the ceramic shaped body 1 and the supporting material 2 during firing was greater than 4%, which caused the risk of the ceramic shaped body 1 being destroyed during firing. Thus, in Comparative Examples 1 to 4, the absolute value of the thermal deformation rate L D of the supporting material 2 during degreasing exceeded 10%, or the difference in shrinkage rate L S (L S1 -L S2 ) between the supporting material 2 and the ceramic shaped body 1 during firing exceeded 4% at the recovery temperature at which the supporting material 2 was removed, which caused the risk of the ceramic shaped body 1 not being able to be continuously supported during the degreasing and firing process.

次に、サポート材2を構成する、焼成後の自己崩壊層20(実施例1~8および比較例1~4)の圧縮強さ、および、焼成前後の自己崩壊層20の粒径変化率について説明する。焼成後の自己崩壊層20の圧縮強さおよび粒径変化率の評価では、直径1.0mmの造形ノズルを用い、積層ピッチ200μm、造形ノズル温度120℃、造形テーブル温度75℃の条件にて、おおよそ幅3mm×長さ3mm×高さ3mmとなるように自己崩壊層20を造形した。そして、大気雰囲気において、昇温速度1℃/分、所定の温度にて1時間焼成し、焼成後のサポート材2に使用する自己崩壊層20(実施例1~8および比較例1~4)を得た。 Next, the compressive strength of the self-disintegrating layer 20 (Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4) after firing, which constitutes the support material 2, and the rate of change in particle size of the self-disintegrating layer 20 before and after firing will be described. In the evaluation of the compressive strength and rate of change in particle size of the self-disintegrating layer 20 after firing, a modeling nozzle with a diameter of 1.0 mm was used to model the self-disintegrating layer 20 to approximately 3 mm wide x 3 mm long x 3 mm high under conditions of a layer pitch of 200 μm, a modeling nozzle temperature of 120°C, and a modeling table temperature of 75°C. Then, the self-disintegrating layer 20 was fired for 1 hour at a predetermined temperature with a heating rate of 1°C/min in an air atmosphere, to obtain the self-disintegrating layer 20 (Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4) to be used in the support material 2 after firing.

焼成後のサポート材2に使用する自己崩壊層20の圧縮強さ(MPa)の測定は、万能材料試験機(製品名「5566」、インストロン社製)を用いて、実施例1~8および比較例1~4をクロスヘッド速度0.5mm/minで加圧し、試験片が圧縮破壊するまでの最大荷重を測定することで行った(n=7)。焼成後のサポート材2の圧縮強さは、下記式(4)より算出した。
焼成後のサポート材2の圧縮強さ(MPa)=破壊荷重(N)/試験片の断面積(mm) …(4)
The compressive strength (MPa) of the self-disintegrating layer 20 used in the support material 2 after firing was measured by applying pressure to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 at a crosshead speed of 0.5 mm/min using a universal material testing machine (product name "5566", manufactured by Instron Corporation) and measuring the maximum load until the test piece was compressed and broken (n=7). The compressive strength of the support material 2 after firing was calculated from the following formula (4).
Compressive strength of supporting material 2 after firing (MPa)=breaking load (N)/cross-sectional area of test piece (mm 2 ) (4)

さらに、圧縮強さ測定に用いた実施例1~8および比較例1~4の自己崩壊層20を回収し、自己崩壊層20の高融点無機フィラーの粒子径を測定した。回収した高融点無機フィラーの粒径変化率は、粒度分布測定装置(製品名「マイクロトラックHRA9320」、マイクロトラック・ベル社製)を用い、水を分散媒として、屈折率1.54の条件にて測定した。焼成前後の高融点無機フィラーの粒径変化率(%)は、下記式(5)により算出した。
焼成前後の高融点無機フィラーの粒径変化率(%)=x/x×100 …(5)
なお、上記式(5)において、xは高融点無機フィラー原料粉末の平均粒子径(μm)、xは回収後の高融点無機フィラーの平均粒子径(μm)である。
Furthermore, the self-disintegrating layers 20 of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 used in the compressive strength measurement were collected, and the particle diameter of the high-melting-point inorganic filler in the self-disintegrating layers 20 was measured. The particle size change rate of the collected high-melting-point inorganic filler was measured using a particle size distribution measuring device (product name "Microtrac HRA9320", manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.) with water as the dispersion medium and a refractive index of 1.54. The particle size change rate (%) of the high-melting-point inorganic filler before and after firing was calculated by the following formula (5).
Particle size change rate (%) of high melting point inorganic filler before and after firing = x / x 0 × 100 ... (5)
In the above formula (5), x 0 is the average particle size (μm) of the high melting point inorganic filler raw material powder, and x is the average particle size (μm) of the high melting point inorganic filler after recovery.

上記表1に示すように、実施例1~8では、焼成後の自己崩壊層20の圧縮強さは5MPa以下となった。また、実施例1~8では、回収した高融点無機フィラーの粒径変化率は150%以下となった。このように実施例1~8のサポート材2では、自己崩壊層20をセラミックス造形体1から容易に除去することができるとともに、自己崩壊層20を適切に回収、再利用にすることもできることがわかった。一方、上記表1に示すように、比較例2では、圧縮強さが5MPaより大きくなり、自己崩壊層20をセラミックス造形体1から容易に除去できないおそれがあった。また、比較例3では、高融点無機フィラーの粒径変化が150%を上回り、再利用に適したサポート材2ではなくなってしまった。 As shown in Table 1 above, in Examples 1 to 8, the compressive strength of the self-disintegrating layer 20 after firing was 5 MPa or less. In addition, in Examples 1 to 8, the particle size change rate of the recovered high-melting-point inorganic filler was 150% or less. As described above, it was found that in the support material 2 of Examples 1 to 8, the self-disintegrating layer 20 can be easily removed from the ceramic shaped body 1, and the self-disintegrating layer 20 can also be appropriately recovered and reused. On the other hand, as shown in Table 1 above, in Comparative Example 2, the compressive strength was greater than 5 MPa, and there was a risk that the self-disintegrating layer 20 could not be easily removed from the ceramic shaped body 1. In addition, in Comparative Example 3, the particle size change of the high-melting-point inorganic filler exceeded 150%, and the support material 2 was no longer suitable for reuse.

次に、実施例9および比較例5について説明する。下記表2に、実施例9および比較例5のサポート材2の構成比率および各物性値を示す。実施例9および比較例5では、寸法が幅14mm×長さ20mm×高さ12mmで、内部に幅10mm×長さ20mm×高さ10mmの空洞をもつ直方体のセラミックス造形体1を、空洞の部分に幅6mm×長さ20mm×高さ10mm、充填率が50%となるようサポート材2を付与しながら造形した。造形条件は、直径1.0mmの造形ノズルを用い、積層ピッチを200μm、造形ノズル温度を120℃、造形テーブル温度を75℃とした。そして、大気雰囲気、昇温速度1℃/分の条件にて、所定の温度まで加熱した後、冷却し、サポート材2を適切に回収できたか、および、サポート材を回収した後の焼成におけるセラミックス造形体1の変形を評価した。
Next, Example 9 and Comparative Example 5 will be described. Table 2 below shows the composition ratio and each physical property value of the support material 2 of Example 9 and Comparative Example 5. In Example 9 and Comparative Example 5, a rectangular parallelepiped ceramic shaped body 1 having dimensions of 14 mm wide x 20 mm long x 12 mm high and a cavity of 10 mm wide x 20 mm long x 10 mm high inside was shaped while applying the support material 2 to the cavity part so that the width was 6 mm wide x 20 mm long x 10 mm high and the filling rate was 50%. The shaping conditions were as follows: a shaping nozzle with a diameter of 1.0 mm was used, the layer pitch was 200 μm, the shaping nozzle temperature was 120 ° C., and the shaping table temperature was 75 ° C. Then, under conditions of an air atmosphere and a temperature rise rate of 1 ° C./min, the ceramic shaped body 1 was heated to a predetermined temperature, cooled, and evaluated whether the support material 2 was properly recovered, and the deformation of the ceramic shaped body 1 during firing after the support material was recovered.

実施例9では、脱脂時におけるサポート材2の熱変形率Lの絶対値が10%以内となり、また、焼成時のサポート材2とセラミックス造形体1の収縮率の差L(LS1-LS2)も4%以内となった。さらに、焼成後のサポート材2の圧縮強さも5MPa以下となり、回収した高融点無機フィラーの粒径変化率も150%以下となった。また、実施例9では、サポート材2の回収温度(1150℃)まで加熱した後、室温まで冷却して、サポート材2を容易に回収することができた。さらに、サポート材2を回収した後、セラミックス造形体1を1400℃まで昇温し、1時間保持の条件にて焼成したところ、セラミックス造形体1に変形は認められなかった。 In Example 9, the absolute value of the thermal deformation rate L D of the supporting material 2 during degreasing was within 10%, and the difference L S (L S1 -L S2 ) in the shrinkage rate between the supporting material 2 and the ceramic shaped body 1 during firing was also within 4%. Furthermore, the compressive strength of the supporting material 2 after firing was 5 MPa or less, and the particle size change rate of the recovered high melting point inorganic filler was 150% or less. In Example 9, the supporting material 2 was easily recovered by heating to the recovery temperature (1150°C) of the supporting material 2 and then cooling to room temperature. Furthermore, after recovering the supporting material 2, the ceramic shaped body 1 was heated to 1400°C and fired under the condition of holding for 1 hour, and no deformation was observed in the ceramic shaped body 1.

これに対して、比較例5でも、セラミックス造形体1およびサポート材2を回収温度(1150℃)まで加熱した後、室温まで冷却し、サポート材2を回収した。比較例5では、脱脂時におけるサポート材2の熱変形率Lの絶対値は10%以内となり、焼成時のサポート材2とセラミックス造形体1の収縮率の差L(LS1-LS2)も4%以内となった。また、焼成後のサポート材2の圧縮強さも5MPa以下となり、回収した高融点無機フィラーの粒径変化率も150%以下となった。しかしながら、比較例5では、自己崩壊層20の構成比率が5%未満であるため、サポート材2がセラミックス造形体1に焼き付き引っかかりが生じてしまい、サポート材2を綺麗に除去できない結果となった。 In contrast, in Comparative Example 5, the ceramic shaped body 1 and the supporting material 2 were heated to the recovery temperature (1150°C) and then cooled to room temperature, and the supporting material 2 was recovered. In Comparative Example 5, the absolute value of the thermal deformation rate L D of the supporting material 2 during degreasing was within 10%, and the difference L S (L S1 -L S2 ) in the shrinkage rate between the supporting material 2 and the ceramic shaped body 1 during firing was also within 4%. In addition, the compressive strength of the supporting material 2 after firing was also 5 MPa or less, and the particle size change rate of the recovered high melting point inorganic filler was also 150% or less. However, in Comparative Example 5, since the composition ratio of the self-disintegrating layer 20 was less than 5%, the supporting material 2 was burned and caught on the ceramic shaped body 1, resulting in the supporting material 2 not being able to be removed cleanly.

以上のように、本実施形態では、焼成時にセラミックス造形体1の収縮に追随して収縮する収縮緩和層10と、高融点無機フィラーと熱可塑性樹脂とを混合したフィラメント材料から構成され、焼成後にセラミックス造形体1から剥離可能な自己崩壊層20とを有するサポート材2を用いて、セラミックス造形体1を作製する。特に、本実施形態に係るサポート材2は、脱脂時のサポート材2の熱変形率を10%以内となり、また、焼成時のセラミックス造形体1とサポート材2との収縮率の差L(LS1-LS2)が、サポート材2を除去する各温度において4%以内となるため、脱脂時におけるサポート材2の溶倒を抑制することができるとともに、焼成時にセラミックス造形体1に追従して収縮することができ、脱脂・焼成工程においてセラミックス造形体1を継続的に支持することができる。その結果、オーバーハング形状およびブリッジ形状などのセラミックス造形体1を適切に作製することが可能となる。 As described above, in this embodiment, the ceramic shaped body 1 is produced using a support material 2 having a shrinkage relaxation layer 10 that shrinks following the shrinkage of the ceramic shaped body 1 during firing, and a self-disintegrating layer 20 that is made of a filament material that is a mixture of a high-melting-point inorganic filler and a thermoplastic resin and can be peeled off from the ceramic shaped body 1 after firing. In particular, the support material 2 according to this embodiment has a thermal deformation rate of the support material 2 during degreasing that is within 10%, and the difference L S (L S1 -L S2 ) in the shrinkage rate between the ceramic shaped body 1 and the support material 2 during firing is within 4% at each temperature at which the support material 2 is removed. Therefore, it is possible to suppress melting of the support material 2 during degreasing, and it is possible to shrink following the ceramic shaped body 1 during firing, and it is possible to continuously support the ceramic shaped body 1 during the degreasing and firing process. As a result, it is possible to appropriately produce a ceramic shaped body 1 having an overhang shape, a bridge shape, or the like.

また、本実施形態に係るサポート材2では、焼成後の圧縮強さが5MPa以下とされ、回収した高融点無機フィラーの粒径変化率が150%以下とされる。これにより、焼成後にサポート材2をセラミックス造形体1から容易に除去することができるとともに、自己崩壊層20を効率的に回収し、自己崩壊層20に用いた高融点無機フィラーを再利用することが可能となる。その結果、材料をリサイクルすることができ、環境に配慮しながらも、作製コストの削減を図ることができる。 In addition, in the support material 2 according to this embodiment, the compressive strength after firing is set to 5 MPa or less, and the particle size change rate of the recovered high-melting-point inorganic filler is set to 150% or less. This allows the support material 2 to be easily removed from the ceramic shaped body 1 after firing, and also allows the self-disintegrating layer 20 to be efficiently recovered and the high-melting-point inorganic filler used in the self-disintegrating layer 20 to be reused. As a result, the material can be recycled, and production costs can be reduced while being environmentally friendly.

以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。 The above describes preferred embodiments of the present invention, but the technical scope of the present invention is not limited to the above description of the embodiments. Various modifications and improvements can be made to the above embodiments, and such modifications or improvements are also included in the technical scope of the present invention.

1…セラミックス造形体
2…サポート材
10…収縮緩和層
20…自己崩壊層
1... Ceramic shaped body 2... Support material 10... Shrinkage relaxation layer 20... Self-disintegrating layer

Claims (19)

3次元積層造形体の材料押出法による造形プロセス中に、前記3次元積層造形体の下部において前記3次元積層造形体を支持するサポート材を形成する、3次元積層造形体の作製方法であって、
前記サポート材として、焼成時に前記3次元積層造形体の収縮に追随して収縮する収縮緩和層と、高融点無機フィラーと熱可塑性樹脂とを含む混合物のフィラメント材料から、焼成後に前記3次元積層造形体から剥離可能な自己崩壊層と、を有し、前記自己崩壊層が、焼成時に前記3次元積層造形体の収縮に追随して収縮するが、前記収縮緩和層よりも焼成時の収縮率が小さい、サポート材を形成する、3次元積層造形体の作製方法。
A method for producing a three-dimensional additive manufacturing object, comprising forming a support material that supports the three-dimensional additive manufacturing object below the three-dimensional additive manufacturing object during a manufacturing process of the three-dimensional additive manufacturing object by a material extrusion method, the method comprising the steps of:
The method for producing a three-dimensional additive model includes forming a support material having a shrinkage relaxation layer that shrinks in response to the shrinkage of the three-dimensional additive model during firing, and a self-disintegrating layer that is made of a filament material that is a mixture containing a high-melting point inorganic filler and a thermoplastic resin and can be peeled off from the three-dimensional additive model after firing, wherein the self-disintegrating layer shrinks in response to the shrinkage of the three-dimensional additive model during firing, but has a smaller shrinkage rate during firing than the shrinkage relaxation layer .
前記3次元積層造形体は、セラミックス造形体であり、セラミックス粉末を含有するセラミックス材料を用いて造形され、
前記収縮緩和層は、セラミックス粉末と熱可塑性樹脂とを含む混合物のフィラメント材料から形成される、請求項1に記載の3次元積層造形体の作製方法。
The three-dimensional additively manufactured object is a ceramics manufactured object, and is manufactured using a ceramics material containing ceramic powder;
The method for producing a three-dimensional additive manufacturing object according to claim 1 , wherein the shrinkage relaxation layer is formed from a filament material that is a mixture containing a ceramic powder and a thermoplastic resin.
前記収縮緩和層を形成するフィラメント材料は、前記セラミックス粉末の含有量が30体積%以上である、請求項2に記載の3次元積層造形体の作製方法。 The method for producing a three-dimensional additive manufacturing object according to claim 2, wherein the filament material forming the shrinkage relaxation layer contains 30% or more by volume of the ceramic powder. 前記自己崩壊層を形成するフィラメント材料は、前記高融点無機フィラーの含有量が30体積%以上である、請求項1ないしのいずれかに記載の3次元積層造形体の作製方法。 The method for producing a three-dimensional additive manufacturing object according to claim 1 , wherein the filament material forming the self-disintegrating layer has a content of the high melting point inorganic filler of 30 volume % or more. 前記高融点無機フィラーは、前記3次元積層造形体の焼成温度より100℃以上高い溶融温度を有する、請求項1ないしのいずれかに記載の3次元積層造形体の作製方法。 The method for producing a three-dimensional additive manufacturing object according to claim 1 , wherein the high melting point inorganic filler has a melting temperature that is 100° C. or more higher than a firing temperature of the three-dimensional additive manufacturing object. 前記高融点無機フィラーは、平均粒子径が1μm以上40μm以下であり、かつ、焼成前後の平均粒子径の増加率が150%以下である、請求項1ないしのいずれかに記載の方法。 6. The method according to claim 1 , wherein the high melting point inorganic filler has an average particle size of 1 μm or more and 40 μm or less, and an increase in the average particle size before and after firing is 150% or less. 前記収縮緩和層および/または前記自己崩壊層を形成するフィラメント材料は、造形温度における粘度が20~500Pa・sである、請求項2ないしのいずれかに記載の3次元積層造形体の作製方法。 The method for producing a three-dimensional additive manufacturing object according to any one of claims 2 to 6 , wherein the filament material forming the shrinkage relaxation layer and/or the self-disintegrating layer has a viscosity of 20 to 500 Pa·s at the modeling temperature. 前記自己崩壊層は、焼成後の圧縮強さが5MPa以下である、請求項1ないしのいずれかに記載の3次元積層造形体の作製方法。 The method for producing a three-dimensional additive manufacturing object according to claim 1 , wherein the self-disintegrating layer has a compressive strength of 5 MPa or less after firing. 前記サポート材は、前記自己崩壊層の構成比率が5%以上60%以下である、請求項1ないしのいずれかに記載の3次元積層造形体の作製方法。 The method for producing a three-dimensional additive manufacturing object according to claim 1 , wherein the supporting material has a composition ratio of the self-disintegrating layer of 5% or more and 60% or less. 前記サポート材は、
脱脂時の熱変形の割合が10%以内であり、
焼成時における前記サポート材と前記3次元積層造形体との収縮率の差が4%以内である、請求項1ないしのいずれかに記載の方法。
The support material is
The rate of thermal deformation during degreasing is within 10%.
The method according to claim 1 , wherein a difference in shrinkage rate between the supporting material and the three-dimensional additive manufacturing object during firing is within 4%.
前記3次元積層造形体は、オーバーハング形状またはブリッジ形状に造形される造形体である、請求項1ないし10のいずれかに記載の方法。 The method according to claim 1 , wherein the three-dimensional additive manufacturing object is a manufacturing object that is manufactured into an overhang shape or a bridge shape. 3次元積層造形体の材料押出法による造形プロセス中に、前記3次元積層造形体の下部において前記3次元積層造形体を支持するサポート材であって、
焼成中の前記3次元積層造形体の収縮に追随して収縮する収縮緩和層と、
高融点無機フィラーと熱可塑性樹脂とを含む混合物のフィラメント材料から形成され、前記3次元積層造形体と前記収縮緩和層との固着を防止する、焼成後に前記3次元積層造形体から剥離可能な自己崩壊層と、を有し、
前記自己崩壊層が、焼成時に前記3次元積層造形体の収縮に追随して収縮するが、前記収縮緩和層よりも焼成時の収縮率が小さい、サポート材。
A support material that supports a three-dimensional additive manufacturing object under a lower portion of the three-dimensional additive manufacturing object during a manufacturing process of the three-dimensional additive manufacturing object by a material extrusion method,
a shrinkage relaxation layer that shrinks in response to shrinkage of the three-dimensional additive manufacturing body during firing;
a self-disintegrating layer that is formed from a filament material that is a mixture containing a high melting point inorganic filler and a thermoplastic resin, prevents adhesion between the three-dimensional additive manufacturing object and the shrinkage relaxation layer, and is peelable from the three-dimensional additive manufacturing object after firing ;
The self-disintegrating layer shrinks in response to shrinkage of the three-dimensional additive manufacturing body during firing, but has a smaller shrinkage rate during firing than the shrinkage relaxation layer .
前記3次元積層造形体が、オーバーハング形状またはブリッジ形状の造形体である、請求項12に記載のサポート材。 The supporting material according to claim 12 , wherein the three-dimensional additive manufacturing object is an overhang-shaped or bridge-shaped manufactured object. 前記材料押出法が、3次元積層造形技術(Additive Manufacturing,AM)における可塑性を有する材料をノズルより押出し積層することで造形物を作製する工法である、請求項12または13に記載のサポート材。 14. The supporting material according to claim 12 or 13 , wherein the material extrusion method is a method for producing a molded object by extruding a plastic material from a nozzle and laminating it in a three-dimensional additive manufacturing (AM) technology. 前記サポート材の材料が、収縮緩和層はセラミックス粉末と熱可塑性樹脂とを含む混合物であり、自己崩壊層は高融点無機フィラーと熱可塑性樹脂とを含む混合物である、請求項12ないし14のいずれかに記載のサポート材。 The support material according to any one of claims 12 to 14 , wherein the material of the support material is a mixture containing a ceramic powder and a thermoplastic resin for the shrinkage relaxation layer, and a mixture containing a high melting point inorganic filler and a thermoplastic resin for the self-disintegrating layer. 焼結温度で最終部品を形成するための焼結可能なセラミックス粉末材料を含む造形材料で押出法により造形された、該粉末材料を最終部品に緻密化する前に、該粉末材料をネットシェイプの物体に保持する1つ以上の樹脂バインダーを含むセラミックス3次元積層造形体と、前記セラミックス3次元積層造形体の表面に隣接して配置されて、該造形体の脱脂および焼結のうち少なくとも1つの間に前記セラミックス3次元積層造形体の下部でそれを支持する、セラミックス3次元積層造形体のためのサポート材であって、焼成中の前記3次元積層造形体の収縮に追随して収縮する収縮緩和層と、前記次元積層造形体と前記収縮緩和層の固着を防止する、焼成後に前記3次元積層造形体から剥離可能な自己崩壊層とを併せ持ち、前記自己崩壊層が、焼成時に前記3次元積層造形体の収縮に追随して収縮するが、前記収縮緩和層よりも焼成時の収縮率が小さい複合サポート材と、を含む、物品。 an article comprising: a ceramic three-dimensional additive manufactured body shaped by an extrusion method with a modeling material including a sinterable ceramic powder material for forming a final part at a sintering temperature, the ceramic three-dimensional additive manufactured body including one or more resin binders that hold the powder material into a net-shape object before densifying the powder material into a final part; and a support material for the ceramic three-dimensional additive manufactured body arranged adjacent to a surface of the ceramic three-dimensional additive manufactured body and supporting the ceramic three-dimensional additive manufactured body underside during at least one of degreasing and sintering of the manufactured body , the support material having both a shrinkage relief layer that shrinks in accordance with the shrinkage of the three-dimensional additive manufactured body during firing , and a self-disintegrating layer that prevents adhesion between the three-dimensional additive manufactured body and the shrinkage relief layer and is peelable from the three-dimensional additive manufactured body after firing, the self-disintegrating layer shrinking in accordance with the shrinkage of the three-dimensional additive manufactured body during firing, but having a smaller shrinkage rate during firing than the shrinkage relief layer . 前記サポート材が、収縮緩和層のセラミックス粉末あるいは自己崩壊層の高融点無機フィラーと、熱可塑性樹脂とを含む混合物からなる材料であって、かつ、収縮緩和層のセラミックス粉末あるいは自己崩壊層の高融点無機フィラーの含有率が30体積%以上の混合物であり、これら混合物をストランド状にしたフィラメントが、造形時の加熱温度において、粘度が20~500Pa・sの流動性を有する材料のものである、請求項16に記載の物品。 The support material is a material made of a mixture containing a ceramic powder of the shrinkage relaxation layer or a high-melting point inorganic filler of the self-disintegrating layer and a thermoplastic resin, and the ceramic powder of the shrinkage relaxation layer or the high-melting point inorganic filler of the self-disintegrating layer is a mixture having a content of 30 volume % or more, and a filament made of this mixture in a strand shape is made of a material having a fluidity of a viscosity of 20 to 500 Pa s at the heating temperature during molding. The article according to claim 16 . 自己崩壊層の高融点無機フィラーは、造形体の所望の焼結温度より100℃以上高い溶融温度を有し、平均粒子径が1μm以上40μm以下であり、焼成工程においてサポートを除去する際のセラミックス造形体の相対密度が50%以上とし、その際の自己崩壊層の圧縮強さが5MPa以下で、自己崩壊層である無機フィラーの焼き付き度合いが、焼成前の平均粒子径の変化が150%以下になる回収しリサイクルできるものである、請求項16または17に記載の物品。 The article according to claim 16 or 17, wherein the high-melting point inorganic filler of the self-disintegrating layer has a melting temperature 100° C. or more higher than the desired sintering temperature of the shaped body, has an average particle diameter of 1 μm or more and 40 μm or less, the relative density of the ceramic shaped body when the support is removed in the firing process is 50% or more, the compressive strength of the self-disintegrating layer at that time is 5 MPa or less, and the degree of adhesion of the inorganic filler that is the self-disintegrating layer is such that the change in the average particle diameter before firing is 150 % or less , and the article can be recovered and recycled. 複合サポート材中の自己崩壊層の構成比率は、5%以上60%以下であり、複合サポート材の脱脂時の熱変形が10%以下、焼成時のセラミックス造形体と複合サポートの収縮率の差が4%以内なるセラミックス造形用複合サポート材である請求項16ないし18のいずれかに記載の物品。 19. An article according to any one of claims 16 to 18, which is a composite support material for ceramic modeling, in which the composition ratio of the self-disintegrating layer in the composite support material is 5% or more and 60% or less, the thermal deformation of the composite support material during degreasing is 10 % or less, and the difference in shrinkage rate between the ceramic modeled body and the composite support during firing is within 4 %.
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