具体实施方式

<实施方式>

参照附图对上述树脂成形方法所涉及的优选的实施方式进行说明。

在本方式的树脂成形方法中，进行配置工序、填充工序以及冷却工序来成形(制造)热塑性树脂的树脂成形件1。如图1以及图2所示，在配置工序中，将将材料层叠成三维形状而成形的一个或多个树脂的预成形体2配置在成形模具3内。

如图3以及图4所示，在填充工序中，通过透过成形模具3的电磁波对树脂的预成形体2进行加热而使其熔融，并将熔融的树脂材料20填充到成形模具3内。在冷却工序中，使熔融的树脂材料20在成形模具3内冷却并使其固化，在成形模具3内成形出树脂材料20被一体化以消除预成形体2的层叠界面21的树脂成形件1。

此外，在图1以及图2中，示意性地示出了在预成形体2中层叠有多个的树脂材料20的截面。另外，在图3以及图4中，示意性地示出了层叠有多个的树脂材料20熔融而一体化的状态。

以下，对本方式的树脂成形方法进行详细说明。

在本方式的树脂成形方法中，进行使用电磁波在成形模具3内成形出树脂成形件1的电磁波成形，作为在进行该电磁波成形时配置于成形模具3内的原材料，使用通过层叠造形法而被成形(造形)的预成形体2。

(预成形体2)

如图2所示，预成形体2通过各种层叠造形法层叠成三维形状，由热塑性树脂的成形体构成。层叠造形法是使用将从喷嘴511、521、531以丝状(线状)或粒状喷出的热塑性树脂材料层叠成三维形状的各种3D打印机(AM：增材制造)而成形(造形)树脂成形件1的方法。

作为基于层叠造形法的方法，存在热熔解层叠法(材料挤出堆积法)：FDM(FusedDeposition Modeling，熔融沉积成形)、挤出成形法、喷墨法、粉末烧结层叠造形法：SLS(Selective Laser Sintering，选择性激光烧结)等。另外，作为成形用于构成树脂成形件1的一部分的预成形体2的方法，有超声波粉末成形法、尼龙浇注法等。

(热熔解层叠法)

如图5所示，在热熔解层叠法中，使用热熔解层叠装置51，将由长条状(丝状)的热塑性树脂构成的长丝(树脂材料)20A在加热而使其熔融的状态下从喷嘴511中喷出，并在工作台(table)514上层叠成三维形状。更具体而言，热熔解层叠装置51具有能够在作为X方向以及Y方向的平面方向(水平方向)X、Y上移动的喷嘴511、用于将长丝20A供给至喷嘴511的供给装置512、对供给至喷嘴511的长丝20A进行加热的加热装置513、以及用于在作为与平面方向X、Y正交的Z方向的垂直方向(铅垂方向)Z上移动而对从喷嘴511喷出的长丝20A进行层叠的工作台514。

而且，将从沿平面方向X、Y移动的喷嘴511中喷出的熔融状态的长丝20A朝向垂直方向Z依次层叠于沿垂直方向Z阶段性地移动的工作台514上以及已经层叠于工作台514的长丝20A上，由此得到三维形状的预成形体2。在通过热熔解层叠法而成形的预成形体2中，丝状的树脂材料20隔着层叠界面21而层叠。

在热熔解层叠法中，能够对各种热塑性树脂的预成形体2进行成形。在热熔解层叠法中，例如可以进行PLA(聚乳酸树脂)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂)、TPU(热塑性聚氨酯树脂)、HIPS(耐冲击性聚苯乙烯树脂)、PET/G(二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂)、PC(聚碳酸酯树脂)、PA(聚酰胺树脂)、PVA(聚乙烯醇树脂)、PP(聚丙烯树脂)等的造形。

(挤出成形法)

如图6所示，在挤出成形法中，将对热塑性树脂的固体或粉粒体进行加热而使其熔融后的丝状的树脂材料20从在挤出成形装置52的模头520设置的喷嘴521中挤出，并在工作台526上层叠成三维形状。更具体而言，挤出成形装置52具有用于投入固体或粉粒体的树脂材料20的投入口522、对从投入口522投入的树脂材料20进行容纳的缸体523、对缸体523内的树脂材料20进行加热的加热装置524、对缸体523内的树脂材料20进行混炼的螺杆525、通过螺杆525的旋转而将树脂材料20挤出成丝状的模头520及喷嘴521、以及将从模头520及喷嘴521挤出的树脂材料20层叠成三维形状的工作台526。

然后，将从喷嘴521喷出的树脂材料20朝向垂直方向Z依次层叠在沿平面方向X、Y移动的工作台526上以及已经层叠在工作台526上的树脂材料20上，由此得到三维形状的预成形体2。在通过挤出成形法而成形的预成形体2中，丝状的树脂材料20经由层叠界面21而层叠。

在挤出成形法中，能够对与热熔解层叠法中列举的热塑性树脂同样的热塑性树脂进行成形。

(喷墨法)

如图7所示，在喷墨法中，使用喷墨装置53，将液状的树脂材料20滴落到工作台532上并使其固化，从而在工作台532上层叠成三维形状。更具体而言，喷墨装置53具有沿作为X方向以及Y方向的平面方向(水平方向)X、Y移动而使液状的树脂材料20滴落的喷嘴头530的喷嘴531、以及沿作为与平面方向X、Y正交的Z方向的垂直方向(铅垂方向)Z移动而用于层叠从喷嘴头530的喷嘴531滴落的液状的树脂材料20的工作台532。另外，喷墨装置53也可以具有对滴落到工作台532上的液状的树脂材料20的上层部进行切割而使树脂材料20的表面变得平坦的切割辊。

然后，通过将从沿平面方向X、Y移动的喷嘴头530的喷嘴531滴落的树脂材料20朝向垂直方向Z依次层叠于沿垂直方向Z阶段性地移动的工作台532上以及已经层叠于工作台532的树脂材料20上，得到三维形状的预成形体2。在通过喷墨法而成形的预成形体2中，在平面方向X、Y以及垂直方向Z上经由层叠界面21而层叠有粒状的树脂材料20。

在喷墨法中，除了造形用蜡以外，还能够进行容易固化的热塑性树脂的造形。

(粉末烧结层叠造形法)

如图8所示，在粉末烧结层叠造形法中，使用粉末烧结层叠造形装置54，对粉末状的树脂材料20照射激光R，对照射了激光R的树脂材料20的部分进行加热并使其烧结，通过烧结后的树脂部分20B将树脂材料20造形为三维形状。粉末烧结层叠造形装置54具有在作为Z方向的垂直方向Z上阶段性地移动并且贮存粉末状的树脂材料20的容器541、以及通过透镜使CO₂激光等激光R在与垂直方向Z正交的、作为X方向以及Y方向的平面方向X、Y上移动而向容器541内的粉末状的树脂材料20照射的激光照射装置542。

然后，通过在平面方向X、Y上移动的激光R，使容器541内的粉末状的树脂材料20烧结(固化)，并且通过容器541的沿垂直方向Z的阶段性的移动，将烧结后的树脂部分20B层叠，由此得到三维形状的预成形体2。在通过粉末烧结层叠造形法而造形(成形)的预成形体2中，沿平面方向X、Y以及垂直方向Z经由层叠界面21而层叠粉末状(粒状)的树脂材料20。

另外，在基于粉末烧结层叠造形法的粉末烧结层叠造形装置54中，也可以而使用卤素灯(近红外线)等施加热的手段来代替使用激光R，并使用助熔剂(熔解促进剂)以及细化剂(表面装饰剂)来造形三维形状的预成形体2。更具体而言，在粉末烧结层叠造形装置54中，向粉末状的热塑性树脂上喷射助熔剂以及细化剂，通过近红外线等对该喷射部分进行加热而使其熔融，使粉末状的热塑性树脂彼此融合。然后，反复进行将粉末状的热塑性树脂铺成层状的工序、喷射助熔剂以及细化剂的工序、以及对喷射部分进行加热的工序，从而能够对所希望的形状的预成形体2进行成形。根据该粉末烧结层叠造形装置54，能够高速地得到高品质的预成形体2。

在粉末烧结层叠造形法中，例如能够进行PA12(聚酰胺12树脂)、玻璃珠添加PA12、PA11(聚酰胺11树脂)、PA6(聚酰胺6树脂)、PP(聚丙烯树脂)、TPE(热塑性弹性体树脂)、脱蜡用的PS(聚苯乙烯树脂)等的造形。

(超声波粉末成形法)

如图9所示，在超声波粉末成形法中，使用超声波粉末成形装置55，通过进行超声波振动的焊头551使粉末状的树脂材料20熔融，并填充到超声波成形模具552内，从而在超声波成形模具552内成形(造形)三维形状的成形体。超声波粉末成形装置55具有进行超声波振动而使粉末状的树脂材料20熔融的焊头551、以及填充有熔融的树脂材料20的超声波成形模具552。

在通过超声波粉末成形法而成形的成形体中，几乎不形成层叠界面21。通过超声波粉末成形法而成形的成形体作为构成树脂成形件1的一部分的预成形体2，能够与通过其他层叠造形法而成形的预成形体2一起在配置工序中使用。在该情况下，在进行填充工序以及冷却工序时，通过其他层叠造形法而成形的预成形体2中的层叠界面21消失，并且该预成形体2和通过超声波粉末成形法而成形的预成形体2在预成形体2彼此之间的边界部分熔融而接合。

在超声波粉末成形法中，能够进行各种热塑性树脂的造形。

(尼龙浇注法)

如图10所示，在尼龙浇注法中，使用尼龙浇注装置56，在橡胶模具561内使液状的尼龙单体聚合，从而在橡胶模具561内成形(造形)三维形状的成形体。尼龙单体是作为用于对尼龙树脂进行成形的原材料的单体。尼龙浇注装置56除了橡胶模具561之外，还具有用于对尼龙单体进行加热的加热装置。

在通过尼龙浇注法而成形的成形体中，几乎不形成层叠界面21。通过尼龙浇注法而成形的成形体作为构成树脂成形件1的一部分的预成形体2，能够与通过其他层叠造形法而成形的预成形体2一起在配置工序中使用。在该情况下，在进行了填充工序以及冷却工序时，通过其他层叠造形法而成形的预成形体2中的层叠界面21消失，并且该预成形体2与通过尼龙浇注法而成形的预成形体2在预成形体2彼此之间的边界部分熔融而接合。

在尼龙浇注法中，能够进行作为热塑性树脂的尼龙树脂的造形。

(粒状物结合法)

如图11所示，在配置工序中使用的预成形体2作为构成树脂成形件1的一部分的构件，也可以使用与后述的电磁波成形装置4同样的结构的预成形装置4A来进行成形。此时，使用形成有具有预成形体2的形状的型腔33的预成形模具3A和与后述的电磁波发生器42相同的结构的电磁波发生器42A。将使用具备该预成形模具3A等的预成形装置4A对预成形体2进行成形的方法称为粒状物结合法。

在采用粒状物结合法的情况下，如图12所示，将在配置工序中使用的预成形体2设为由粒状的热塑性树脂材料形成的粒状物221彼此接触的界面224熔融而使粒状物221彼此隔着间隙相互固接而成的三维形状的粒状物结合体。粒状物221可以使用最大外形为0.5～5mm的范围内的粒料。粒状物结合体中的界面224与预成形体2中的层叠界面21相当。

粒状物221彼此隔着间隙相互固接的状态是指粒状物221的表面部位222的一部分彼此固接并在粒状物221的表面部位222的剩余部分彼此之间形成有间隙的状态。换言之，粒状物221彼此隔着间隙相互固接的状态是指，粒状物221彼此未完全熔合，在粒状物221的表面形状的大部分保留不变的状态下，粒状物221彼此以能够维持预成形体2的三维形状的程度相互结合的状态。图12示意性地放大示出了粒状物221彼此在表面部位222的界面224相互固接的状态。粒状物221的表面部位222是指除了残留于粒状物221的中心部位223的未熔融的树脂的芯以外的部位。

顺便提及的是，作为以往的成形方法，在不使用预成形体2而进行电磁波成形的情况下，根据成形模具的型腔的形成状态，有时无法向成形模具的型腔内充分填充粒状的热塑性树脂材料。例如，可以想像若成形模具的成形面的一部分相对于铅垂方向配置成倾斜状，则粒状的热塑性树脂材料沿倾斜状的成形面滑落而堆积于下方，在型腔的整体无法尽可能均匀地配置粒状的热塑性树脂材料。

在这样的情况下，关于粒状物结合体，在填充工序以及冷却工序中，将粒状的热塑性树脂材料的一部分置换为粒状物结合体并用于成形出树脂成形件1是有效的。如图13所示，在填充工序中，在成形模具3的型腔33的一部分配置作为预成形体2的粒状物结合体，并且在成形模具3的型腔33的剩余部分配置粒状的热塑性树脂材料。图13示意性地放大示出了将预成形体2配置于成形模具3的型腔33内的状态。在型腔33内，在型腔33的成形面331与预成形体(粒状物结合体)2的凹凸状的表面201之间形成有凹凸状的间隙S1，在预成形体2的粒状物221彼此之间形成有复杂形状的间隙S2。

而且，在填充工序中，电磁波成形装置4的成形模具3的型腔33内的粒状物结合体以及粒状的热塑性树脂材料作为树脂材料20而熔融，并填充到型腔33内。另外，在冷却工序中，熔融的树脂材料20固化，成形出树脂材料20被一体化以消除粒状物结合体的层叠界面21，并且转印有成形模具3的成形面331的形状的树脂成形件1。

在利用粒状物结合法的情况下，能够沿用电磁波成形装置4的电磁波发生器42等来对作为预成形体2的粒状物结合体进行成形。因此，能够简化装置的结构并得到具有所需特性的树脂成形件1。

在配置工序中，可以仅使用基于粒状物结合体的预成形体2，也可以组合使用基于粒状物结合体的预成形体2和基于其他成形法等的预成形体2。

(使用其他预成形装置57的粒状物结合法)

另外，在粒状物结合法中，也可以使用通过对粒状物进行层叠来对作为预成形体2的粒状物结合体进行成形的预成形装置57来代替使用预成形装置4A。具体而言，如图14～图16所示，预成形装置57对用于树脂成形件1的成形的预成形体2进行成形。预成形装置57具备载物台框571、载物台572以及光照射源573。载物台框571形成为在铅垂上侧具有上端开口部571A的框形状。载物台572配置于载物台框571的内侧，并且构成为相对于载物台框571沿着铅垂方向相对地升降。在载物台572上，作为粒状物221的粒料作为粒状物层22在规定厚度的范围内反复以层状铺满。粒状物221含有树脂，且具有0.5～5mm的范围内的最大外形。

如图15以及图16所示，光照射源573构成为，以在与铅垂方向正交的水平方向上描绘平面形状的方式，一边使会聚光G相对于载物台572相对地移动，一边向载物台572上的粒状物层22照射会聚光G。预成形装置57构成为反复交替地进行粒状物层22向载物台572的层叠和由光照射源573进行的会聚光G的照射。

光照射源573能够通过平面移动机构574在与载物台572进行升降的铅垂方向正交的方向上移动。预成形装置57具备用于向载物台572上供给粒状物221的粒状物供给体575。粒状物供给体575在载物台572的上方移动，向被载物台框571包围的载物台572上供给粒状物221，从而形成粒状物层22。

在预成形装置57中，对光照射源573的光的能量、光照射源573的移动速度等进行调整，从而对会聚光G向粒状物层22的照射状态进行控制。而且，如图12所示，在粒状物层22中的被光照射源573的会聚光G照射的照射部位23，粒状物层22中的粒状物221的表面部位222熔融，表面部位222彼此接触的界面224相互固接。另外，相互相邻的粒状物层22中的粒状物221彼此也在界面224相互粘接。粒状物结合体中的界面224与预成形体2中的层叠界面21相当。这样，多个粒状物221相互固接，对作为预成形体2的粒状物结合体进行成形。

(其他层叠造形法)

除了所说明的热熔解层叠法、挤出成形法、喷墨法、粉末烧结层叠造形法、粒状物结合法以外，还可以使用对热塑性树脂的树脂材料20进行层叠来进行造形的各种方法来对预成形体2进行成形(造形)。

例如，虽然省略了图示，但预成形体2也可以是配置于电磁波成形装置4的成形模具3的型腔33内的各种固态物，使用该固态物进行配置工序、填充工序以及冷却工序来成形出树脂成形件1。例如，在配置工序中，也可以在成形模具3的型腔33中的垂直状或倾斜状的部位配置固态物的树脂材料，并且在型腔33的剩余部分配置粒状的树脂材料，进行填充工序以及冷却工序来成形出树脂成形件1。该情况下的固态物例如也可以是将基于热熔解层叠法的长条状的树脂的线料沿横向排列配置而成的固态物。在该情况下，通过使用固态物，能够防止粒状的树脂材料的滑落，容易向型腔33的整体填充树脂材料。

另外，虽然省略了图示，但在所成形的树脂成形件1具有难以填充粒状的树脂材料的螺旋形状等特殊形状的情况下，能够在成形模具3的中心轴部分的外周卷绕长条状的固态树脂材料。另外，通过烙铁等对固态树脂材料的一部分局部地进行加热而使其熔融，能够使固态树脂材料不会从中心轴部分落下。而且，在成形模具3的中心轴部分与外侧部分合在一起时，能够形成在型腔33内配置有树脂材料的状态。在该情况下，通过使用作为固态物的长条状的固态树脂材料，也能够容易地将树脂材料填充于型腔33的整体。

另外，虽然省略了图示，但配置于成形模具3的型腔33的固态物也能够通过烙铁等简易的加热设备而变形为沿着型腔33的形状的形状。例如，在型腔33或型腔33的一部分的形状具有曲面形状的情况下等，能够使用使该固态物变形的方法。

另外，虽然省略了图示，但也可以在成形模具3的模具部彼此打开的状态下，在模具部的型腔33的成形面331上配置粒状的树脂材料，并使该粒状的树脂材料彼此简单地结合，使得树脂材料不会相对于模具部错位。而且，能够将配置有树脂材料的模具部和其他模具部关闭，从而形成在型腔33内配置有树脂材料的状态。

在配置工序中配置于成形模具3内的预成形体2能够设为与所成形的树脂成形件1的产品形状接近的形状(模仿产品形状的形状)的近终形(near net shape)。在该情况下，在配置工序中，在成形模具3内配置近终形的一个预成形体2，在填充工序以及冷却工序中，能够使预成形体2的整体熔融而成形出树脂成形件1。在所成形的树脂成形件1的形状不那么复杂的情况下，可以使用一个预成形体2来进行成形。

在配置工序中配置于成形模具3内的预成形体2也可以成形为将所成形的树脂成形件1分割成多个的、多个部分形状。在该情况下，多个预成形体2可以通过相同种类的层叠造形法成形，也可以通过不同种类的层叠造形法成形。另外，也可以将预成形体2中的任一个通过层叠造形法成形，并将预成形体2中的其他任一个通过超声波粉末成形法或尼龙浇注法成形。

在组合使用多个层叠造形法的情况下，能够在所成形的树脂成形件1中的形状微细的部分配置通过适合于微细的成形的层叠造形法而成形的预成形体2。另外，在该情况下，在所成形的树脂成形件1中的形状简单的部分，能够配置通过成形速度快、能够廉价地成形的层叠造形法而成形的预成形体2。

(电磁波成形装置4)

如图3所示，在本方式的树脂成形方法中，使用具备成形模具3、真空泵41以及电磁波发生器42的电磁波成形装置4。成形模具3具有将作为产品的树脂成形件1的形状反转而成的型腔33。真空泵41用于使成形模具3的型腔33内成为真空状态。电磁波发生器42产生向成形模具3照射的电磁波。

(成形模具3、真空泵41)

如图1以及图3所示，本方式的成形模具3由橡胶材料的橡胶模具构成。橡胶材料除了硅橡胶以外，还可以使用各种橡胶。成形模具3能够通过分割成多个的模具部31、32的组合来构成。成形模具3分割成一对模具部31、32而形成，在作为一对模具部31、32的第一模具部31与第二模具部32之间形成有用于成形出树脂成形件1的型腔33。

在第一模具部31以及第二模具部32中的任一个模具部形成有与用于使型腔33内成为比大气压低的真空状态的真空泵41连接的真空口34。本方式的真空口34形成于第二模具部32。通过真空泵41使型腔33内成为真空状态，由此能够从成形模具3的外部向内部作用合模力。通过该合模力，将配置于型腔33内并熔融的预成形体2的树脂材料20按压于型腔33的成形面331，从而成形出在表面转印有型腔33的成形面331的形状的树脂成形件1。

成形模具3由橡胶模具构成，由此在压力从成形模具3的外部向内部作用时，成形模具3能够以缩小型腔33的容积的方式向内侧弹性变形。通过该成形模具3的弹性变形，能够将型腔33的成形面331的形状有效地转印到在型腔33内成形的树脂成形件1上。

如图17所示，第一模具部31和第二模具部32也能够形成为以相互接近的方式滑动而能够缩小型腔33的容积的滑动构造。在该情况下，在第一模具部31以及第二模具部32形成有用于使它们相对地滑动的引导部35。在该情况下，在型腔33内配置预成形体2，在型腔33内成为真空状态而型腔33内的压力变得比成形模具3的外部的压力低时，第一模具部31和第二模具部32相互接近。由此，型腔33的容积缩小，将型腔33内的熔融的预成形体2的树脂材料20更有效地按压于型腔33的成形面331。

如图1所示，在将预成形体2配置于型腔33内时，在预成形体2的表面201与型腔33的成形面331之间几乎不形成间隙的情况下，能够形成为第一模具部31与第二模具部32不滑动的固定构造。另一方面，在将预成形体2配置于型腔33内时，在预成形体2的表面201与型腔33的成形面331之间形成有一定程度的间隙的情况下，能够形成为第一模具部31与第二模具部32滑动的构造。

(成形模具3的制造)

基于橡胶模具的成形模具3能够通过转印作为要成形的产品的树脂成形件1的主模型而制造。更具体而言，在模具框内配置主模型，向该模具框内的间隙浇注橡胶材料，使该橡胶材料固化。之后，将固化的橡胶材料切开，从其内部取出主模型，形成由橡胶材料形成的一对模具部31、32。另外，橡胶材料被切开的位置成为一对模具部31、32之间的分割面(分型线)332。

另外，构成由橡胶模具构成的成形模具3的各模具部31、32也可以使用主模型而分别制造。尤其是，在一对模具部31、32具有能够滑动的构造的情况下，为了在各模具部31、32形成滑动用的引导部35，可以分别制造各模具部31、32。

主模型具有产品的形状，可以通过各种方法来制作。在通过层叠造形法制作主模型的情况下，可以对三维造形物的由层叠界面21形成的台阶状的表面进行切削、磨削、涂装等而形成为光滑的表面。例如，主模型可以通过对利用层叠造形法等成形为三维形状的成形件的表面进行切削或磨削而形成。另外，主模型也可以在成形为三维形状的成形件的表面涂装含有树脂的涂料等而形成。另外，主模型也可以是对已经作为产品而使用的树脂成形件中的缺损部进行修复而得到的主模型。

另外，成形模具3也可以使用产品的三维的数字数据(CAD数据等)，通过各种层叠造形法直接制造。例如，成形模具3可以通过使用三维的数字数据，对通过紫外线(UV)而固化的液状树脂照射紫外线从而形成层状的三维造形物的光造形法来制造。另外，成形模具3也可以通过喷墨法(材料喷墨法)等进行制造。另外，在形成成形模具3时，能够对根据三维造形物的层叠界面21而形成的台阶状的表面进行切削、磨削、涂装等而形成光滑的表面。

成形模具3除了橡胶模具以外，还可以由通过固化性树脂材料形成的树脂模具、通过水泥材料形成的水泥模具、或者通过石膏材料形成的石膏模具构成。在固化性树脂材料中，存在热固性树脂材料、光固性树脂材料等。成形模具3可以由具有耐热性的其他各种非金属材料构成。

(电磁波、电磁波发生器42)

如图3所示，在本方式的填充工序中使用的电磁波是包含0.78～2μm的波长区域的电磁波(近红外线)、包含0.01～1m的波长区域的电磁波(微波)、或者包含1～100m的波长区域的电磁波(高频)。在使用近红外线的情况下，成形模具3使用容易透过近红外线的透明或半透明的橡胶模具等，能够利用透过成形模具3的近红外线对成形模具3内的热塑性树脂的预成形体2进行加热而使其熔融。在该情况下，能够使成形模具3中的近红外线的透射率比预成形体2中的近红外线的透射率高。换言之，能够使成形模具3中的近红外线的吸收率比预成形体2中的近红外线的吸收率低。

在使用微波的情况下，成形模具3使用介电损耗(介质损耗)较少的橡胶模具等，通过微波使成形模具3内的热塑性树脂的预成形体2产生介电损耗，能够对预成形体2进行介电加热而使其熔融。介电损耗是指在向绝缘体施加交变电场时在该绝缘体产生的能量损失。通过该能量损失而在绝缘体产生热。

在使用微波的情况下，能够使成形模具3的介电常数(介电损耗角正切，tanδ)比预成形体2的介电常数低。通过使成形模具3的介电常数比预成形体2的介电常数低，与成形模具3相比，能够使预成形体2产生更多的介电损耗。在使用微波的情况下，能够使用进行了各种配色的橡胶模具等。

在填充工序中，使用产生电磁波的电磁波发生器42。电磁波发生器42在产生近红外线的情况下，能够设为卤素灯等。另外，电磁波发生器42在产生微波的情况下，能够设为微波振荡器等。另外，电磁波发生器42在产生高频的情况下，能够设为高频振荡器等。

(介电加热器44)

如图18所示，在填充工序中，也可以使用利用外加于一对电极441的高频的交流电压对成形模具3的型腔33内的树脂材料20以及成形模具3外加交变电场的介电加热器44代替电磁波发生器42。更具体而言，介电加热器44通过在配置于成形模具3的两侧的一对电极441间施加的交流电压，对型腔33内的树脂材料20以及成形模具3外加交变电场。介电加热器44使用由一对电极441产生交变电场的、作为电磁波的高频。由介电加热器44产生的交流电压的频率设为作为包含1m～100m的波长区域的电磁波的高频。

与介电加热器44一起使用的成形模具3是具有因介电损耗而发热的性质的绝缘性的成形模具。在通过介电加热器44的一对电极441对成形模具3外加交变电场时，成形模具3或树脂材料20中的至少一方因介电损耗而发热，使树脂材料20熔融。介电损耗的值根据作为绝缘体的物质的种类而决定。另外，介电损耗根据介电损耗角正切tanδ的值而决定。

另外，也可以在成形模具3中的型腔33的成形面331形成介电损耗比作为成形模具3的其他部位的一般部大的成形表面层。为了增大介电损耗，成形表面层可以含有例如选自由炭黑、石墨(graphite)、碳化硅、铁氧体、钛酸钡、石墨(黒鉛)以及二氧化锰组成的群组中的至少一种物质。

可以将电极441的外形设为比成形模具3的外形大，并在一对电极441之间配置成形模具3的整体。在该情况下，一对电极441与成形模具3的位置关系被固定。另一方面，也可以将电极441的外形设为比成形模具3的外形小，并在一对电极441之间配置成形模具3的一部分。在该情况下，能够使成形模具3相对于一对电极441相对地移动，使位于成形模具3的型腔33内的各部的树脂材料20依次熔融。

(树脂成形方法的详细情况)

在本方式的树脂成形方法中，通过进行预成形工序、配置工序、填充工序以及冷却工序，制造热塑性树脂的树脂成形件1。在预成形工序中，使用层叠造形法，对从喷嘴511、521、531喷出的树脂材料20层叠而成的三维形状的预成形体2进行成形。该预成形体2由层叠的丝状或粒状的热塑性树脂的树脂材料20成形为三维形状。然后，通过在预成形体2的表面201层叠树脂材料20，从而反复形成台阶状或凹凸状的表面形状。另外，在层叠的树脂材料20彼此之间，形成有由树脂材料20的表面合在一起而形成的层叠界面21。

接着，在配置工序中，将层叠成三维形状而成形的预成形体2配置在成形模具3内。此时，将构成成形模具3的一对模具部31、32打开，在一对模具部31、32之间的型腔33中配置预成形体2。在预成形体2中，根据所使用的层叠造形法的种类，存在树脂材料20层叠成丝状的预成形体、树脂材料20层叠成粒状的预成形体等。

在型腔33中，除了配置一个预成形体2以外，也可以配置多个预成形体2。当在型腔33中配置多个预成形体2的情况下，预成形体2的任一个除了通过层叠造形法而成形的预成形体以外，还可以使用通过超声波粉末成形法或尼龙浇注法而成形的预成形体。

如图2所示，在将预成形体2配置于成形模具3的型腔33时，在型腔33的成形面331与预成形体2的台阶状或凹凸状的表面201之间形成台阶状或凹凸状的间隙S1。该台阶状或凹凸状的间隙S1是伴随着在预成形体2形成有层叠界面21而形成的。

在将预成形体2配置于型腔33的状态下将一对模具部31、32关闭之后，利用真空泵41从第二模具部32的真空口34对型腔33内进行抽真空。此时，型腔33内的间隙成为真空状态。另外，成形模具3被配置于大气压以上的压力环境下。而且，通过使成形模具3的外部的压力比成形模具3的内部(型腔33)的压力高，能够从成形模具3的外部朝向内部作用合模力。

另外，在填充工序中，在对成形模具3内进行抽真空时，经由由预成形体2在成形模具3内形成的间隙S1、S2，将成形模具3内的残留气体向成形模具3的外部抽出。尤其是，通过利用具有层叠界面21的作为固体的预成形体2，能够有效地抽出残留气体。

然而，在将预成形体配置于型腔33时，在型腔33的成形面331与预成形体的表面的整体密接的情况下，树脂材料熔融时产生的气体(水分等)的排出通道消失，型腔33内的抽真空变得不充分，存在在成形的树脂成形件中残留空隙(气泡)的隐患。与此相对，在本方式的填充工序等中，在利用真空泵41对型腔33内进行抽真空时，利用型腔33的成形面331和预成形体2的台阶状或凹凸状的表面201形成间隙S1。另外，在构成预成形体2的树脂材料20彼此之间形成有间隙S2。

而且，在对型腔33内进行抽真空时，预成形体2中的台阶状或凹凸状的表面201所形成的间隙S1、以及构成预成形体2的树脂材料20彼此之间的间隙S2成为型腔33内的残留气体的通道、以及树脂材料20熔融时产生的气体的排出通道。由此，能够充分地进行型腔33内的抽真空，能够使所成形的树脂成形件1不会残留空隙。

另外，在配置工序中，在所成形的树脂成形件1的形状复杂的情况下，能够在成形模具3内配置沿着成形模具3的型腔33的各个部分的形状的多个种类的预成形体2。另外，在配置工序中，也可以将与构成预成形体2的热塑性树脂相同成分的热塑性树脂的粉末材料与预成形体2一起配置在型腔33内。该粉末材料例如能够以补充到型腔33的成形面331与预成形体2的表面201之间形成的间隙中而对所成形的树脂成形件1的一部分的形状进行修补的目的进行使用。另外，粉末材料可以使用微型粒料。

接着，在填充工序中，通过电磁波发生器42产生作为包含0.01～1m的波长区域的电磁波的微波，并将该微波照射到成形模具3。此时，构成成形模具3的橡胶材料的介电常数比构成预成形体2的热塑性树脂材料的介电常数低，由此，与成形模具3相比，预成形体2吸收更多的微波。由此，利用透过成形模具3的微波，将预成形体2加热至更高的温度而使其熔融。

在预成形体2熔融时，型腔33内的压力比成形模具3的外部的压力低，由此使成形模具3以向内侧稍微压扁的方式进行弹性变形。然后，向型腔33的成形面331与预成形体2的表面201之间的间隙S1、以及构成预成形体2的树脂材料20彼此之间的间隙S2流入熔融的树脂材料20。由此，消除层叠的树脂材料20彼此之间的层叠界面21，并且将型腔33内的间隙S1、S2填埋，将熔融的树脂材料20填充到型腔33内。另外，在填充工序中，可以继续利用真空泵41对型腔33内进行抽真空。

另外，在使用一对模具部31、32能够以相互接近的方式进行滑动的滑动构造的成形模具3的情况下，在型腔33内的预成形体2熔融时，型腔33内的压力比成形模具3的外部的压力低，由此一对模具部31、32相互接近，熔融的树脂材料20被填充到缩小后的型腔33内。在该情况下，型腔33内的间隙S1、S2被熔融的树脂材料20更有效地填埋，熔融的树脂材料20更有效地被按压于型腔33的成形面331。

另外，在型腔33内配置有预成形体2以及粉末材料的情况下，在预成形体2以及粉末材料因微波而熔融时，利用粉末材料对预成形体2的三维形状进行修补。另外，当在型腔33内配置有多个种类的预成形体2的情况下，利用微波对多个种类的预成形体2进行加热而使其熔融，预成形体2彼此在边界部分(界面部分)接合。预成形体2彼此之间的边界部分是指在型腔33内预成形体2彼此面对面的部分。

接着，在冷却工序中，使基于电磁波发生器42的电磁波的产生停止，并且继续由真空泵41进行的型腔33内的抽真空。而且，通过使成形模具3的外部的压力比型腔33内的压力高，从而维持合模力作用于一对模具部31、32的状态。另外，在冷却工序中，将在型腔33内填充有树脂材料20的状态的成形模具3放置在空气中，通过自然放冷或强制放冷，使成形模具3以及型腔33内的树脂材料20冷却。然后，熔融的树脂材料20在成形模具3内被冷却而固化。

在进行了填充工序以及冷却工序时，在成形模具3内，成形出树脂材料20被一体化以消除预成形体2中的树脂材料20间的层叠界面21的树脂成形件1。另外，在进行了填充工序以及冷却工序时，成形出具有光滑地转印有型腔33的成形面331的形状的表面的树脂成形件1。另外，当在型腔33的成形面331形成有纹理加工、凹凸加工等形状的情况下，能够将该形状转印到树脂成形件1的表面。另外，也可以通过型腔33的成形面331的转印而使树脂成形件1的表面成为镜面。

在填充工序中，在使用介电加热器44来代替电磁波发生器42的情况下，从介电加热器44的一对电极441对成形模具3外加高频的交变电场，使成形模具3以及型腔33内的树脂材料20中的至少一方因该交变电场所产生的介电损耗而发热。在成形模具3发热的情况下，通过来自成形模具3的传热，对型腔33内的树脂材料20进行加热。另外，也可以是，在成形模具3形成有成形表面层时，成形表面层因交变电场而发热，通过来自成形表面层的传热，对型腔33内的树脂材料20进行加热。

(作用效果)

在本方式的树脂成形方法中，使用层叠成三维形状而成形的预成形体2作为原材料，使用电磁波在成形模具3内成形出树脂成形件1。而且，具有层叠界面21的预成形体2能够通过各种层叠造形法来成形。而且，在层叠造形法中，不使用比固体状的粒料小的粒状的微型粒料就能够进行树脂的成形。因此，在通过层叠造形法对预成形体2进行成形时，能够节省制造微型粒料的工夫。

相对于通常的粒料的颗粒尺寸为3～5mm左右，微型粒料的颗粒尺寸为0.5～1mm左右。微型粒料是为了在进行电磁波成形时容易填充到成形模具3的型腔33而进行微粒化而成的粒料。

另外，在本方式的树脂成形方法中使用的成形模具3使用橡胶材料、固化性树脂材料、水泥材料、石膏材料等非金属材料来制造。与在制造金属材料的成形模具的情况下需要进行切削加工等相比，使用非金属材料的成形模具3的制造不需要进行切削加工等，是容易的。另外，本方式的树脂成形方法由于成形模具3的制造容易，因此也适合于小批量(少量)的生产。

另外，在基于使用了预成形体2的树脂成形方法的树脂成形件1中，能够得到在基于层叠造形法的树脂成形件中无法得到的特性。具体而言，根据本方式的树脂成形方法，能够解决作为通过层叠造形法而成形的树脂成形件中的问题的、因存在层叠界面21而层叠方向上的强度较低这样的问题、树脂成形件的密度较低这样的问题、在树脂成形件的表面存在台阶或凹凸这样的问题等。

在通过层叠造形法而成形的预成形体2中，在层叠的树脂材料20彼此之间，树脂材料20的表面彼此合在一起而成的层叠界面21是与所层叠的数量相应地形成的。而且，在将成形后的预成形体2沿树脂材料20的层叠方向拉伸的情况下，在层叠界面21容易产生剥离。因此，预成形体2在层叠方向上的强度比预成形体2在其他方向上的强度低。

关于该强度的问题，通过使树脂材料20一体化以消除预成形体2中的树脂材料20之间的层叠界面21，从而在树脂成形件1中几乎看不出树脂材料20层叠的痕迹。而且，在树脂成形件1中，能够消除相对于从特定方向施加的力的强度较低这样的强度的偏差。此外，关于层叠方向，作为树脂材料20彼此合在一起的方向，在丝状的树脂材料20中，形成为与树脂材料20所延伸的方向正交的方向，在粒状的树脂材料20中，形成为在树脂材料20的周围的至少三个方向。

在通过层叠造形法而成形的预成形体2中，在层叠的树脂材料20彼此之间形成有间隙S2。该间隙S2在预成形体2中作为空隙而存在。而且，仅因存在该间隙S2，就会使预成形体2的密度变低，使预成形体2的强度变低。

关于该密度的问题，通过使树脂材料20一体化以消除预成形体2中的树脂材料20之间的层叠界面21，从而将树脂材料20彼此之间的间隙S2填埋。而且，使构成树脂成形件1的树脂材料20的密度变高，使树脂成形件1的强度变高。

在通过层叠造形法而成形的预成形体2的表面201，由于预成形体2中的层叠界面21的存在而形成有台阶或凹凸。由于该台阶或凹凸的存在，预成形体2的表面201在外观设计性上并不优异。

关于该外观设计性的问题，通过使树脂材料20一体化以消除预成形体2中的树脂材料20之间的层叠界面21，从而几乎消除由配置于预成形体2的表面201的树脂材料20引起的台阶或凹凸。而且，能够使树脂成形件1的表面的外观设计性变得良好。

另外，尤其是在通过热熔解层叠法对造形件进行造形(成形)的情况下，若考虑到维持造形件的外观设计性以及强度，则优选使从喷嘴511喷出的树脂材料20尽可能地细。但是，若使从喷嘴511喷出的树脂材料20变细，则造形件的造形速度会变慢。

在本方式的树脂成形方法的预成形工序中，能够使从热熔解层叠装置51的喷嘴511喷出的树脂材料20变粗。而且，在填充工序以及冷却工序中，对预成形体2进行再成形而制成树脂成形件1。由此，不会使外观设计性以及强度变差，能够加快树脂成形件1的成形速度(成形时间)。

另外，在利用电磁波使配置于成形模具3内的粉末树脂材料熔融而成形出树脂成形件的以往的方法中，在成形出圆筒形状(中空形状)、深的立壁、肋等形状的树脂成形件时，难以将微型粒料填充至成形模具3的型腔33的端部。另外，除此之外，也难以对微型粒料难以遍布的复杂形状的部分进行成形。

在本方式的树脂成形方法中，由于进行使用预成形体2的电磁波成形，因此能够进行对使用粉末树脂材料的电磁波成形而言较困难的形状的成形。另外，对于具有难以填充微型粒料的壁厚形状的树脂成形件1，根据使用预成形体2的电磁波成形，也能够高精度地成形。

另外，例如对于硬度较低的热塑性树脂材料、具有橡胶和树脂的中间性质的热塑性弹性体(TPE)等难以制造微型粒料的种类的树脂材料20，通过使用利用以往的层叠造形法而成形的预成形体2进行电磁波成形，也能够得到几乎没有层叠界面21的树脂成形件1。

这样，根据本方式的树脂成形方法，能够减少微型粒料的使用量，能够成形出具有所需的机械特性的树脂成形件1。

本公开并不仅限定于实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内进一步构成不同的实施方式。另外，本公开包含各种变形例、均等范围内的变形例等。进一步地，根据本公开而设想的各种构成要素的组合、方式等也包含在本公开的技术思想内。