專利名稱：制造模塑物的方法和模塑物的制作方法
技術領域：
本公開涉及一種使用層壓模塑技術制造模塑物的方法和模塑物。
背景技術：
日本專利公開No. 63-236627公開了一種用于使用層壓模塑技術(laminationmolding technology)制造人體模型的技術。更具體地,根據該制造方法,使用CT (計算機斷層掃描)掃描儀測量人體獲得的形狀數據由計算機進行圖形處理，從而獲得多層斷層信息。根據該信息，光束照射在感光性樹脂上，每單位厚度地固化該樹脂以形成人體模型(例如參見日本專利申請公開No. 63-236627)。
此外，作為使用層壓模塑技術的實例，日本專利申請公開No. 2010-194942中描述的三維模塑裝置使用噴墨頭根據CT圖像數據將墨水供應在粉末材料上以固化該粉末材料并形成模塑物(例如參見日本專利公開No. 2010-194942)。

發(fā)明內容
期望實現一種模塑物，不僅能準確地再現其外形，而且能準確地再現其內部結構。在考慮到以上的情況下做出了本發(fā)明，因而期望提供能夠準確地再現內部結構的制造模塑物的方法以及該模塑物。為此，根據本公開實施方式的制造模塑物的方法包括將第一液體材料供給至被配置有粉末材料的可模塑區(qū)域(molding enabling region,模塑用區(qū)域)中的第一區(qū)域,并固化第一區(qū)域的粉末材料，以形成不溶解于溶劑的第一不可溶部分。當使用層壓模塑技術將與第一液體材料不同的第二液體材料提供至可模塑區(qū)域中的第二區(qū)域(被設置為被第一區(qū)域圍繞)的粉末材料并且固化第二區(qū)域的該粉末材料時，形成可溶解于溶劑的第二可溶部分。在溶劑中溶解第二可溶部分。根據本公開的該實施方式，將被設置為由第一不可溶部分圍繞的第二可溶部分溶解于溶劑以形成模塑物，其具有由第一不可溶部分圍繞的腔體部分。結果，可在模塑物內側形成腔體部分并準確地再現(reproduce)模塑物的內部結構。在完成的模塑物中，沒有必要整個腔體部分都由第一不可溶部分圍繞。例如，部分腔體可從第一不可溶部分露出?；蛘?，如果在完成的模塑物中，整個腔體部分由第一不可溶部分圍繞，僅需要在第一不可溶部分的至少一部分形成孔，以在溶劑中溶解第二可溶部分并且去除溶解的第二可溶部分。制造模塑物的方法還可包括，在溶劑中溶解第二可溶部分之前，基于待模塑對象的三維圖像數據形成用于形成與模塑物的第一不可溶部分和第二可溶部分不同的第三部分的成型鑄模。當將與粉末材料不同的材料供給至成型鑄模與包含所形成的第一不可溶部分和第二可溶部分的固化物之間且固化所供給的材料時，形成第三部分，其覆蓋第一不可溶部分的至少一部分。因為在第二可溶部分溶解于第二可溶部分之前，將用于形成第三部分的材料供給至成型鑄模，可使第二可溶部分用作第三部分形成時的掩模(mask)或隔離物(spacer)。第三部分可由使可見光透過的透光材料制成。如果第三部分是形成包括模塑物正面的層的部分，用戶可通過第三部分在外部看見模塑物的內側。第三部分可具有基底部分，其對應于不包含于待模塑對象的部分，以及主體部分，其對應于包含于待模塑對象的部分，主體部分形成在基底部分上。在此情況下，當形成第三部分時，在使成型鑄模接觸基底部分以用成型鑄模覆蓋主體部分的狀態(tài)下，供給用于形成第三部分的材料。因此，可容易地形成第三部分。模塑物可形成為使第三部分比第一不可溶部分柔軟。結果，可實現正面比內部結 構柔軟的模塑物。第一液體材料可包含粘合剤，并且第二液體材料可不包含粘合剤。在層壓模塑技術中，噴墨頭可噴射第一和第二液體材料。結果，可形成具有高精度的模塑物。根據本公開實施方式的模塑物是使用以上說明的制造模塑物的方法制造的。如上所述，根據本公開的實施方式，可準確地再現模塑物的內部結構。根據以下描述的附圖中示出的具體實施方案，本公開的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。


圖I為示出根據本公開的實施方式的模塑裝置的示圖。圖2為圖I所示的模塑裝置的側視圖；圖3為圖I所示的模塑裝置的平面圖；圖4為示出根據本實施方式的打印頭的示圖并且為從打印頭下方看的透視圖；圖5A至圖為連續(xù)示出模塑裝置的機械操作的示圖，并且為從模塑裝置側面看的不意圖；圖6為示出作模塑物的實例的人頭的一部分的模塑物的示圖；圖7為示出沿圖6中線A-A截取的模塑物的截面圖；圖8A至圖SC為示出說明圖6中所示的制造模塑物的方法的示圖并且示出顱骨等的CT數據；圖9A至圖9C為示出說明圖6中所示的制造模塑物方法的示圖并且示出肉體(flesh)部分等的CT數據；圖IOA至圖IOD為示出連續(xù)說明圖6中所示的制造模塑物方法的示圖；圖11為示出說明圖6中所示的制造模塑物方法的示圖并且示出用脫模形成有肌肉部分的模塑物；圖12為示出人體組織的CT值的表格；圖13A至圖13C為示出說明根據另ー個實例的制造模塑物的方法的示圖并且示出CT數據；圖14為示出說明圖13A至圖13C所示的制造模塑物方法的示圖并且示出從Z方向看的模塑裝置的可模塑區(qū)域的截面圖；圖15為示出用于在圖14所示的固化物的正面形成肌肉部分的成型鑄模的固化物的截面圖，該成型鑄模形成在可模塑區(qū)域內；圖16為示出用圖15中示出的成型鑄模形成有覆蓋下頜部分的肌肉部分的模塑物的截面圖；圖17為示出當下頜部分內的固化物溶解時形成的模塑物的截面圖；以及圖18為示出包含下頜部分和腫瘤部分的最終模塑物的示意性正面圖。
具體實施方式
·以下將參考

本公開的實施方式。(模塑裝置)(模塑裝置的配置)圖I為示出根據本公開的實施方式模塑裝置的示圖。圖2為圖I所示的模塑裝置的側視圖；而圖3為模塑裝置的平面圖；模塑裝置100具有模塑單元50和靠近模塑裝置50布置的控制單元60。模塑單元50具有框架I和固定在框架I上的板2。在板2的大致中央區(qū)域，沿Y軸方向(即板2的縱向)設置有用于模塑操作的開口 2a。在開口 2a的下方，被配置有供給粉末材料(以下簡稱粉末)的供給部分10、用粉末形成模塑物的模塑部分20、排放粉末的排放路徑構件31 (圖I中省略)。如圖2和圖3所示，供給部分10、模塑部分20以及排放路徑構件31被配置為從圖的左側沿Y軸方向連續(xù)地排列。注意在板2上也設置框架(未示出)，并且如圖I所示，蓋附接至該框架。該蓋由丙烯酸等制成，因而可允許用戶在外部看到模塑單元50的內側。此外，該蓋經過防靜電處理，以防止由于帶靜電的材料的附著導致其可見度下降。供給部分10具有能存儲粉末4 (見圖5)的供給箱11 ;供給臺12，其布置在供給箱11內并可從下方向上推存儲在供給箱11中的粉末4以通過開口 2a將粉末4供給到板2上；以及提升機構13，其提升供給箱11內的供給臺12。作為提升機構13，使用滾珠螺桿機構、皮帶機構、齒條和齒輪機構、汽缸機構等。如圖I和圖2示出，在供給部分10上方設置有進料斗(tank shooter) 15，其臨時存儲由操作員或自動機械供給的粉末。在進料斗15的下方，設置有例如用電控制打開和閉合的蓋(未示出)。當蓋打開，存儲的粉末由于自重落下并且供給至供給部分10。關于粉末4，使用水性材料。例如，使用無機物質，如食鹽(salt)、硫酸鎂、氯化鎂、氯化鉀和氯化鈉。可使用氯化鈉和鹽齒組分(bittern component)(諸如硫酸鎂、氯化鎂和氯化鉀)的混合物。即，混合物包含氯化鈉作為其主要組分。或者，可使用有機物質，諸如聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、聚丙烯酸銨、聚丙烯酸鈉、甲基丙烯酸銨、甲基丙烯酸鈉以及它們的共聚物。粉末4的平均粒徑通常大于等于10 μ m并且小于等于100 μ m。使用食鹽作為粉末4是環(huán)保的，因為相比于使用例如金屬、塑料等的粉末材料，節(jié)約了粉末材料的萃取、加工等的能量。緊靠供給部分10布置的模塑部分20具有能存儲粉末4的模塑箱21 ;布置在模塑箱21內的模塑臺22，其上放置(stick)有粉末4，并且從下方支撐形成的模塑物；以及提升機構23，其在模塑箱21內提升模塑臺22。作為提升機構23，使用滾珠螺桿機構(ballscrew mechani sm)、皮帶機構、齒條和齒輪機構、汽缸機構等。在圖2中觀看時，設定模塑箱21在X軸方向上的長度為IOcm至30cm并且在Y軸方向的長度為20cm至50cm。然而，模塑箱21的長度不限于此類范圍。配置有存儲于模塑箱21的粉末的區(qū)域用作可模塑區(qū)域。供給箱11、模塑箱21和排放路徑構件31在它們上部分別具有開ロ，并且開ロ的各個開ロ表面被布置為面向板2的開ロ 2a。在供給部分10側上板2的開ロ 2a的端部附近布置輥16，其將供給部分10供給的粉末4傳送至模塑部分20。沿與供給箱11、模塑箱21和排放路徑構件31在水平面排列成行的方向垂直的方向，即，X軸方向，輥16具有轉動軸17。還設置使轉動軸17旋轉的電機(未示出)。在板2上設置有在Y軸方向移動輥16的機構(未示出)。 如圖2所示，排放路徑構件31以折彎狀態(tài)設置以不干擾提升機構23。在排放路徑構件31的下方設置有收納盒34。由于自重經排放路徑構件31落下的過量粉末被收納于收納盒34。在板2的上方設置有打印頭41和在X軸和Y軸方向移動打印頭41的移動機構26。打印頭41能將墨水噴射到放置在模塑部分20中的模塑臺22的粉末4上。移動機構26具有導軌25，在開ロ 2a的x軸方向的兩側上沿Y軸方向延伸；Y軸驅動機構，設置在一條導軌25的端部；以及X軸驅動機構27，架在導軌25之間。打印頭41連接至X軸驅動機構27，從而能在X軸方向上移動。此外，利用Y軸驅動機構28，X軸驅動機構27能沿導軌25在Y軸方向上移動。X軸驅動機構27和Y軸驅動機構28由滾珠螺桿機構、皮帶機構、齒條齒輪機構等組成?？刂茊卧?0具有包括CPU、RAM和ROM的計算機的功能。此外，控制單元60具有布置在其正面上部區(qū)域的顯示部分61以及布置在顯示部分61下方的輸入操作設備62。輸入操作設備62 —般由鍵盤組成。顯示部分61可具有帶觸摸屏的輸入裝置。CT (計算機斷層掃描)數據輸入至控制單元60。根據輸入的CT數據，控制単元60控制模塑單元50的各個部分的操作以及操作時序(timing)，以形成模塑物。如下文所述，CT數據是例如CT直方圖的數據和CT圖像數據中的至少ー種。圖4是示出根據本實施方式的打印頭41的示圖并且是從打印頭41下方看的透視圖。關于打印頭41，可使用具有用于通用打印機的結構的打印頭。例如，在打印頭41的外殼44內設置多個墨水罐45。墨水罐45為分別存儲青色、品紅、黃色(以下稱為CMY)的墨水的罐45C、45M和45Y。此外，外殼44內設置存儲例如透明墨水(第一液體材料)的罐45T。該透明墨水包含粘合劑作為其組分。該粘合劑的實例一般包含，但不限于，聚こ烯醇。存儲在罐45C、45M和45Y的各個顏色的墨水(第二液體材料)不包含作為包含在存儲于罐45T中的透明墨水的組分的粘合剤。關于各個顏色的墨水材料可使用例如水性墨水。此外，也可使用用于市售噴墨打印機的墨水。根據粉末4的材料，該墨水可以是油性的。打印頭41的底部配置有多個噴墨頭46。噴墨頭46通過墨水流路(未示出)連接至各自的墨水罐45。噴墨頭46能根據諸如壓電式系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)的已知機構進行噴墨。通過使用噴墨頭46，可形成具有高精度的模塑物。(模塑裝置的操作)圖5A至圖連續(xù)示出模塑裝置100的機械操作的示圖并且是從模塑裝置100側面看的示意圖。在模塑裝置100形成模塑物之前，將待模塑對象的CT數據輸入控制單元60。在醫(yī)療領域中，三維圖像數據如CT圖像數據被處理為例如，DICOM (醫(yī)學數字影像和通訊)數據。根據CT數據，模塑單元50連續(xù)地將層層疊在一起以形成模塑物。DICOM數據可包含彩色圖像數據。在該情況下，模塑裝置100可形成彩色模塑物。圖5A至圖示出，如隨后將說明的，形成一個層的過程(對應于預定的層厚度)，其中通過打印頭41噴射墨水而固化粉末4。粉末4和待固化的粉末4通過點狀陰影進行標示，并且固化層通過黑塊(black paint)表示。 如圖5A示出，粉末4從進料斗15供給至供給箱11，以存儲于此。模塑部分20的模塑臺22上層壓有固化的層和待固化的粉末層。在該狀態(tài)下，開始形成一個固化層的工序。在圖5A中，輥16和打印頭41被設定在在它們的待機位置。首先，如圖5B示出，放置在供給部分10的供給臺12上的粉末由提升機構13 (見圖2)向上推，從而將略多于一層粉末層的量的粉末4向上至供給至高于板2的頂面2b的位置。然后，在塑模部分20，當提升機構23使塑模臺22下降時，厚度等于一層粉末層(固化層)的間隙設置在固化層和待固化粉末層的頂面與板2的頂面2b之間。在圖5B中，一層粉末層的厚度u通常在約O. Imm至O. 2mm的范圍，但其也可大于或小于該范圍。如圖5C所示，當輥16逆時針轉動并且在如白色箭頭示出的方向移動，從供給部分10供給的粉末4得以輸送。此處，輥16轉動的方向與假設當輥16在其可旋轉狀態(tài)(其中沒有扭矩施加在輥16的轉動軸17上)下在白色箭頭方向旋轉時輥16利用輥16和模塑部分20之間的摩擦力而旋轉的方向相反。當由輥16的此類旋轉進行輸送時，粉末4填充到設置在模塑部分20的固化層和待固化粉末層的頂面，從而形成均一的粉末層。如圖所示，輥16穿過模塑部分20并從排放路徑構件31排放過量的粉末4。然后，在輥16至待機位置的返回操作的同時，打印頭41在由移動機構26的驅動操作進行移動的同時噴射墨水，從而繪制出彩色圖形。在該情況下，水性墨水(彩色墨水和透明墨水)滲入粉末層，從而具有滲入的墨水的粉末4粘合在一起形成固化層。此處，打印頭41噴射包含粘合劑的透明墨水以固化(凝固)粉末。S卩，透明墨水噴射至與彩色墨水(CMY墨水)的噴射區(qū)域相同的區(qū)域，從而形成著色粉末的固化層。注意，在形成非著色固化層的情況下，僅需打印頭41選擇性僅噴射透明墨水至可模塑區(qū)域。注意，可以在輥16完成粉末4的輸送并返回至待機位置之后，打印頭41開始移動并噴射墨水。然而，由于輥16的返回操作的時間段和打印頭41的移動操作的時間段如上所述地相互重疊，可以減少處理時間。當打印頭41返回至待機位置，工序返回至圖5A所示的狀態(tài)，其中形成了對應于一層著色DICOM數據的固化物。通過重復以上說明的操作，模塑裝置100將固化層層疊在一起以形成模塑物。
也可以如下方式獲得硬度較高的模塑物模塑物在由操作員或自動機械取下之后由模塑裝置100以外的加熱裝置(未示出)進行加熱。(根據本公開實施方式的制造模塑物的方法)近年來，隨著CT掃描裝置和MRI (磁共振成像)裝置的廣泛使用，獲取特定個人的患病區(qū)域以在PC (個人電腦)的屏幕上觀察患病區(qū)域的情況或進行整形手術的模擬變得很常見。此類操作具有多種優(yōu)點。例如，手術時間的減少減輕了患者的負擔。此外，在整形手術之前進行模擬，減輕了醫(yī)生的負擔。此外，也有在整形手術之前使用模塑的實物進行模擬的情況。接下來，制造包含患者的患病區(qū)域的模塑物的方法將使用模塑裝置100進行說明。(實例I) 圖6是示出用作模塑物的實例的人頭部的一部分的模塑物的示圖。圖7是示出沿圖6線A-A截取的模塑物的截面圖。模塑物200具有基底部分201、形成在基底部分201上的硬質部分、以及形成為覆蓋硬質部分202的軟質部分203。當然，基底部分201不包含于待模塑對象(即，人頭)。如圖7示出，腔體部分204形成在基底部分201和硬質部分202之間。即，在根據該實例的模塑物200，人頭由兩個不同的材料表現，硬質部分202 (第一不可溶部分)和比硬質部分202軟的軟質部分203 (第三部分)。硬質部分202主要表現骨頭部分，而軟質部分203主要表現肌肉、脂肪和皮膚。此外，特別地，軟質部分203由允許可見光透過的透光材料(即透明材料)制成。圖8A、圖8B和圖8C至圖11是示出說明制造模塑物200的方法的示圖。計算機(例如，模塑裝置100的控制單元)保持，例如，圖8A示出的CT直方圖和對應于CT直方圖數據的CT圖像數據。CT圖像數據根據已知的方法生成且生成為例如DICOM數據。注意，也可以由控制単元60生成CT圖像數據。例如，計算機篩選(filter)圖8A所示的CT直方圖以獲得待模塑對象的圖像。此處，圖12是示出人體組織的CT值的表格。即，設定水的硬度值為參考值0，該表格顯示具有較高的CT值的組織，其硬度也較高。在圖8A的曲線圖中，水平軸表示CT值，而縱軸表示頻
率(量X通過篩選CT直方圖所獲得的圖像是待模塑對象的圖像。在圖8A示出的實例中，計算機提取比預定值大的CT值(由灰色表示的部分，其對應于例如骨頭部分，S卩，硬質部分202的部分)，以獲得如圖SB示出的圖像。然后，根據CT圖像數據，模塑裝置100使用層壓模塑技術形成骨頭部分(即硬質部分202的部分)以及對應于待用作腔體部分204的區(qū)域(第二區(qū)域)的腔體部分形成區(qū)域204’(第二可溶部分)(參見圖10A)。硬質部分202不溶于下文介紹的溶剤，而軟質部分203可溶于該溶剤。圖IOA示出具有硬質部分202’以及被形成為由硬質部分202’圍繞的腔體部分形成區(qū)域204’的固化物(包括基底部分201’)的截面圖。在硬質部分202’形成中，模塑裝置100供給至少包含粘合劑的透明墨水至可模塑區(qū)域中的ー個區(qū)域(第一區(qū)域)，其對應于包括基底部分201’的硬質部分202’。在該情況下，控制單元60根據骨頭部分(包括腔體部分形成區(qū)域204’)的CT圖像數據和基底部分201的CT圖像數據組合在一起的數據噴射透明墨水。在圖IOA示出的固化物中，基底部分201’以外的部分作為主體部分。當給硬質部分202’著色時，模塑裝置100還將彩色墨水噴射至第一區(qū)域。例如，如果粉末的主要組分是食鹽，無需進行著色來形成白色骨頭部分，因為食鹽的顏色是白的。因而可以原樣使用本身的白色。注意，在形成圖IOA示出的固化物時，僅需模塑裝置100從基底部分201’至臉部的正面層疊層?；蛘撸纬晒袒飼r，模塑裝置100可從頭部至下頜(或從下頜至頭部)層疊層，從而基底部分201垂直設置。此外，為形成腔體部分成形區(qū)域204’，模塑裝置100供給不包含粘合劑的彩色墨水CMY的至少一種至可模塑區(qū)域中的對應 于腔體部分形成區(qū)域204’的區(qū)域(第二區(qū)域)。例如，如果粉末包含作為粘合劑(諸如上所述的聚乙烯吡咯烷酮)的組分，該聚乙烯吡咯烷酮溶解于彩色墨水中的水分，從而使粉末保持一定程度的粘性(暫時保持粘性)。因而，即使彩色墨水沒有包含于透明墨水中的粘合劑，也可以暫時地固化粉末。因而形成了腔體部分形成區(qū)域204’。注意，圖8C示出形成有腔體部分204的固化物。接下來，如圖9A所示，計算機執(zhí)行篩選，以在CT直方圖中提取肉體部分(包含非皮膚部分等)作為軟質部分203，以獲得圖9B示出的圖像。計算機，例如，使用圖像數據執(zhí)行布爾運算，以獲得轉換(invert，反轉)軟質部分203的成型鑄模的圖像。根據成型鑄模205的圖像數據，模塑裝置100使用層壓模塑技術形成如圖9C和圖IOB示出的成型鑄模。在該情況下，成型鑄模205也可如上所述地供給透明墨水來形成。然后，如圖IOC所示，按以上方式形成的圖IOA所示的固化物210和圖IOB所示的成型鑄模205組合在一起，并且與粉末不同的材料(模塑材料)203’供給在固化物210和成型鑄模205之間。該模塑材料203’ 一般是熱固性樹脂。例如，硅樹脂用作模塑材料203’。在填充后，將模塑材料203’在150°C下加熱約30分鐘。結果，樹脂被固化。更具體地，在使成型鑄模205的框架接觸基底部分201以用成型鑄模205覆蓋主體部分的情況下，通過設置在成型鑄模205的注入口 205a將成型鑄模材料203’供應至固化物210和成型鑄模205之間的腔體。因此，形成了作為肉體部分的軟質部分203 (第三部分)，以至少部分地覆蓋硬質部分202’。在該實例中，為了形成軟質部分203，固化后具有相對較低的硬度的材料被用作模塑材料203’。然而，根據待模塑對象，也可適當地改變模塑材料。注入口 205a可以在使用層壓模塑技術形成成型鑄模205的同時形成。或者，也可以使用層壓模塑技術形成沒有注入口 205a的成型鑄模205，然后使用層壓模塑技術以外的加工技術使注入口 205a形成在成型鑄模205中。在腔體部分形成區(qū)域204’，充滿臨時固化的粉末。在圖IOC所示的模塑步驟中，腔體部分形成區(qū)域204’中存在的粉末用作相對于模塑材料的掩?；蚋綦x物。當圖IOC所示的截面圖中觀看時，似乎骨頭部分(硬質部分202’)的內部和外部相互之間沒有連通。然后，如圖SB所示，人的顱骨至少具有眼珠所在的孔以及形成鼻腔的孔。如果沒有粉末存在于腔體部分形成區(qū)域204’，模塑材料通過骨頭部分的此類孔進入到骨頭部分的內側。然后，如圖11所示，使用成型鑄模205形成軟質部分203，隨后釋放成型鑄模205。接下來，如圖IOD所示，一個或多個排放孔201a形成在例如基底部分201，并且溶劑從排放孔201a注入。溶劑使由于不包含粘合劑的彩色墨水而臨時固化的粉末溶解。從排放孔201a排放溶解的粉末。從而制成了圖6所示的模塑物200。
作為溶劑，使用水、こ醇等。但溶劑并不限于它們，并且可以是任意材料，只要其能溶解用于形成腔體部分204的暫時固化的粉末，并且不會影響腔體部分204以外的粉末的固化狀態(tài)。如上所述，根據本實施方式的制造方法，將被設置為由不可溶部分圍繞的可溶部分溶解在溶劑中，從而形成模塑物200，具有設置為由不可溶部分圍繞的腔體部分204。結果，可形成設置在模塑物200內的腔體部分204并準確地再現模塑物200的內部結構。此外，根據本實施方式，在使用層壓模塑技術時形成圖10A’所示的包含腔體部分形成區(qū)域204’的固化物210。因而，可以容易地形成腔體部分204并且有助于減少制造時間。如上所述，由于諸如醫(yī)生的用戶能夠容易地辨識模塑物的內部結構，本公開可有效地用于整形手術的模擬以及對患者的說明等。 (實例2)接下來，將參考圖13A、圖13B和圖13C至圖17說明制造根據另ー個實例的模塑物的方法。在此實例2中，該模塑物的制造方式與實例I的相同。圖13A至圖13C示出用于形成包括在人的下頜骨形成的腫瘤的模塑物的CT圖像的示圖。使用上述CT直方圖，計算機生成圖13A所示的人頜骨部分302的CT圖像、圖13B示出的腫瘤的CT圖像、以及圖13C示出的人頜骨部分302的CT圖像和腫瘤的CT圖像組合在一起的CT圖像。圖14示出模塑裝置100的可模塑區(qū)域的截面圖，即，當從Z軸方向看時的模塑盒21的內部區(qū)域。固化物310具有板形基底部分301’、下頜部分302、腫瘤部分306以及下頜部分302的內部304’。形成基底部分301’、下頜部分302以及腫瘤部分306的區(qū)域是第一區(qū)域。第一區(qū)域的形成方式為將噴射包含粘合劑的墨水以固化相同的粉末材料。下頜部分302的內部304’是將形成腔體部分304的第二區(qū)域。下頜部分302的內部304’的形成方式為噴射不包含粘合劑的墨水以暫時固化與基底部分301’、下頜部分302和腫瘤部分306相同的粉末材料。在該情況下，賦予固化物301不同的顏色。例如，下頜部分302的骨頭部分為白色、下頜部分302的牙齒為藍色、下頜部分302內的神經管和血管為紅色、而腫瘤部分306的顏色為綠色。圖15為示出用于在圖14所示的固化物的正面形成肉體部分的成型鑄模305的固化物的截面圖，如實例I 一祥，成型鑄模305在模塑箱21內形成。以此種方式，使用層壓模塑技術形成成型鑄模305。成型鑄模305的材料可與固化物310 (見圖14)的粉末材料相同。接下來，如圖16所示，使用圖15示出的成型鑄模305形成肉體部分，以覆蓋下頜部分302。如實例I 一祥，例如，透明樹脂或橡膠可用作肉體部分303。然后，如圖17所示，釋放成型鑄模305，然后通過形成在基底部分301’中的排放孔301a注入溶剤。結果，下頜部分302內的固化物溶解，溶解的固化物從排出孔301a排放，并且形成腔體部分304。以此種方式，如圖18所示，可形成模塑物300，可使醫(yī)生等用戶從模塑物300的外側看見形成于下頜部分302的腫瘤部分306等。根據本實施方式，可形成設置在模塑物300內的腔體部分304并準確地再現模塑物300的內部結構。
(其他實施方式)本公開不限于上述實施方式，可執(zhí)行各種其他實施方式。模塑裝置100是使用粉末材料執(zhí)行層壓模塑的裝置的實例，并且只要在本公開的范圍內，可對模塑裝置100的結構進行各種修改。在上述實施方式中，用于彩色墨水的罐和用于包含粘合劑的透明墨水的罐設置在打印頭41中。然而，也可將用于不包含粘合劑的透明墨水的罐設置在打印頭41并且將不包含粘合劑的透明墨水供給至形成有腔體部分204和304的區(qū)域。在上述實施方式中，設置一個打印頭41。然而可設置多個打印頭。在該情況下，可設置具有用于不包含粘合劑的彩色墨水的墨水罐的打印頭并且可設置具有用于包含粘合劑的透明墨水的墨水iiS的打印頭。根據上述實施方式的打印頭41具有多個墨水罐和多個噴墨頭。然而，打印頭可具·有多個墨水罐和一個噴墨頭。在上述實施方式中，包含粘合劑的透明墨水被用作第一液體材料，用于形成不可在溶劑中溶解的模塑部分，以及不包含粘合劑的墨水被用作第二液體材料，用于形成可在溶劑中溶解的模塑部分。然而，用于形成不可溶于溶劑的部分的第一液體材料和用于形成可溶于溶劑的第二部分的第二液體材料的不同可以至少為粘合劑的組分量的不同(組分比)。即，第一液體材料可包含第一組分比的粘合劑，而第二液體材料可包含低于第一組分比的第二組分比的粘合劑。第一和第二組分比可由本領域的技術人員根據包含粉末材料和溶劑材料的各種材料的組合進行設定。此外，也可將不改變從打印頭噴射的液體材料和粉末材料的基本功能的次要材料添加至液體材料的成分和粉末材料的成分。如果粉末不包含粘合劑組分并且墨水也不包含粘合劑組分，也可通過在模塑裝置100中提供噴射作為第二液體材料的可溶于溶劑的粘合劑的打印頭來固化形成腔體部分204的區(qū)域的粉末。即，打印頭可噴射用于暫時形成固化層的粘合劑。在上述實施方式的實例I和2中，使用層壓模塑技術形成骨頭部分(以及用于形成腔體部分204和304的部分)，并且使用成型鑄模205和305形成肉體部分。然而，骨頭部分和肉體部分均可使用層壓模塑技術形成。根據實例I和2的模塑物用于醫(yī)療領域。然而，本公開也可運用于工業(yè)領域中使用的機械、設備、部件等的模塑物。在上述各個實施方式的特征中，可以將它們中的至少兩個組合在一起。注意，本公開還可采用以下配置。(I) 一種制造模塑物的方法，本方法包括使用層壓模塑技術，將第一液體材料供給至被配置有粉末材料的可模塑區(qū)域中的第一區(qū)域，并且固化第一區(qū)域的粉末材料，以形成不溶于溶劑的第一不可溶部分；使用層壓模塑技術，將與第一液體材料不同的第二液體材料供給至可模塑區(qū)域中被設置為被所述第一區(qū)域圍繞的第二區(qū)域的粉末材料，并且固化第二區(qū)域的粉末材料，以形成可溶于溶劑的第二可溶部分；以及在溶劑中溶解第二可溶部分。(2)根據(I)所述的制造模塑物的方法，該方法還包括
在溶劑中溶解第二可溶部分之前，基于待模塑對象的三維圖像數據形成用于形成與模塑物的第一不可溶部分和第ニ可溶部分不同的第三部分的成型鑄模；以及通過將與粉末材料不同的材料供給至成型鑄模與包含所形成的第一不可溶部分和第二可溶部分的固化物之間，并固化所供給的材料來形成覆蓋第一不可溶部分的至少ー部分的第三部分。(3)根據(2)所述的制造模塑物的方法，其中 第三部分由使可見光透過的透光材料制成。(4)根據(I)至(3)中任一項的制造模塑物的方法，其中
第一不可溶部分具有對應于不包含在待模塑對象中的部分的基底部分，以及對應于包含在待模塑對象的部分中的主體部分,主體部分形成在基底部分上；以及形成第三部分包括在使成型鑄模接觸基底部分以用成型鑄模覆蓋主體部分的狀態(tài)下供給用于形成第三部分的材料。(5)根據(2)至(4)中任一項的制造模塑物的方法，其中模塑物被形成為第三部分比第一不可溶部分柔軟。(6)根據(I)至(5)中任一項的制造模塑物的方法，其中第一液體材料包含粘合剤，以及第二液體材料不包含粘合剤。(7)根據(I)至(6)中任一項的制造模塑物的方法，其中在層壓模塑技術中，噴墨頭噴射第一和第二液體材料。(8) ー種使用制造模塑物的方法制成的模塑物，該方法包括使用層壓模塑技術，將第一液體材料供給至被配置有粉末材料的可模塑區(qū)域中的第一區(qū)域并且固化第一區(qū)域的粉末材料以形成不溶解于溶劑的第一不可溶部分；使用層壓模塑技術，將不同于第一液體材料的第二液體材料供給至可模塑區(qū)域中被設置為被所述第一區(qū)域圍繞的第二區(qū)域的粉末材料并且固化第二區(qū)域的粉末材料以形成能溶解于溶劑的第二可溶部分；以及在溶劑中溶解第二可溶部分。本公開包含2011年08月12日提交給日本專利局的日本在先專利申請JP2011-176608的內容，其全部內容通過引用結合于此。本領域的技術人員應當理解，只要不脫離所附權利要求書和其等同實施方案的范圍，可以根據設計要求和其他因素，對本公開進行各種修改、組合、子組合和替換。
權利要求
1.ー種制造模塑物的方法，所述方法包括 使用層壓模塑技術，將第一液體材料供給至被配置有粉末材料的可模塑區(qū)域中的第一區(qū)域并且固化所述第一區(qū)域的所述粉末材料以形成不溶解于溶劑的第一不可溶部分； 使用層壓模塑技術，將不同于所述第一液體材料的第二液體材料供給至所述可模塑區(qū)域中被設置為被所述第一區(qū)域圍繞的第二區(qū)域的所述粉末材料并且固化所述第二區(qū)域的所述粉末材料以形成能溶解于所述溶劑的第二可溶部分；以及在所述溶劑中溶解所述第二可溶部分。
2.根據權利要求I所述的制造模塑物的方法，所述方法還包括 在所述溶劑中溶解所述第二可溶部分之前， 基于待模塑對象的三維圖像數據形成用于形成與所述模塑物的所述第一不可溶部分和所述第二可溶部分不同的第三部分的成型鑄模；以及 通過將與所述粉末材料不同的材料供給至所述成型鑄模與包含所形成的第一不可溶部分和第二可溶部分的固化物之間并固化所供給的材料來形成覆蓋所述第一不可溶部分的至少一部分的所述第三部分。
3.根據權利要求2所述的制造模塑物的方法，其中， 所述第三部分由使可見光透過的透光材料制成。
4.根據權利要求2所述的制造模塑物的方法，其中， 所述第一不可溶部分具有對應于不包含在所述待模塑對象中的部分的基底部分，以及對應于包含在所述待模塑對象中的部分的主體部分，所述主體部分形成在所述基底部分上；以及 形成所述第三部分包括在使所述成型鑄模接觸所述基底部分以用成型鑄模覆蓋所述主體部分的狀態(tài)下供給用于形成所述第三部分的材料。
5.根據權利要求2所述的制造模塑物的方法，其中， 所述模塑物被形成為所述第三部分比所述第一不可溶部分柔軟。
6.根據權利要求I所述的制造模塑物的方法，其中， 所述第一液體材料包含粘合剤，并且 所述第二液體材料不包含所述粘合剤。
7.根據權利要求I所述的制造模塑物的方法，其中， 在層壓模塑技術中，噴墨頭噴射所述第一和第二液體材料。
8.ー種使用制造模塑物的方法制造的模塑物，所述方法包括 使用層壓模塑技術，將第一液體材料供給至被配置有粉末材料的可模塑區(qū)域中的第一區(qū)域并且固化所述第一區(qū)域的所述粉末材料以形成不溶解于溶劑的第一不可溶部分； 使用層壓模塑技術，將不同于所述第一液體材料的第二液體材料供給至所述可模塑區(qū)域中被設置為被所述第一區(qū)域圍繞的第二區(qū)域的所述粉末材料并且固化所述第二區(qū)域的所述粉末材料以形成能溶解于所述溶劑的第二可溶部分；以及在所述溶劑中溶解所述第二可溶部分。
全文摘要
本公開涉及一種制造模塑物的方法和模塑物。制造模塑物的方法包括使用層壓模塑技術，將第一液體材料供給配置有粉末材料的可模塑區(qū)域中的第一區(qū)域并且固化第一區(qū)域的粉末材料以形成不可溶于溶劑的第一不可溶部分；使用層壓模塑技術，將與第一液體材料不同的第二液體材料供給至可模塑區(qū)域中的被設置為被第一區(qū)域圍繞的第二區(qū)域的粉末材料并且固化第二區(qū)域的粉末材料以形成可溶于溶劑的第二可溶部分；并且在溶劑中溶解第二可溶部分。
文檔編號B29C41/22GK102950691SQ20121027566
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權日2011年8月12日
發(fā)明者松井健, 木原信宏, 葛迫淳一 申請人:索尼公司