JP2013067117A - Setting data generation device for three-dimensional shaping apparatus, three-dimensional shaping apparatus, setting data generation program for the same, and computer-readable recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、立体造形物を作製する三次元造形装置用の設定データ作成装置、三次元造形装置及び三次元造形装置用の設定データ作成プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体に関する。 The present invention relates to a setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus, a three-dimensional modeling apparatus, a setting data creation program for a three-dimensional modeling apparatus, and a computer-readable recording medium for producing a three-dimensional modeling object.
従来より、造形物の基礎データである3次元データを、コンピュータの画面上で任意の姿勢に設定し、設定された姿勢に基づいて高さ方向に平行な複数の面で切断した各断面毎のデータを生成し、この各層に関する二次元データに基づいて、樹脂を順次積層することよって立体造形を行い、造形物の三次元モデルとなる造形物を生成する装置が知られている。特に製品開発において試作等に用いられるラピッド・プロトタイピング(Rapid Prototyping:RP)の分野では、三次元造型が可能な積層造形法が利用されている。積層造形法は、製品の三次元CADデータをスライスし、薄板を重ね合わせたようなものを製造の元データとして作成し、それに粉体、樹脂、鋼板、紙等の材料を積層して試作品を作成する。このような積層造形法としては、インクジェット法、粉末法、光造形法、シート積層法、押し出し法等が知られている。 Conventionally, three-dimensional data, which is basic data of a modeled object, is set to an arbitrary posture on a computer screen, and each cross section cut by a plurality of surfaces parallel to the height direction based on the set posture. 2. Description of the Related Art There is known an apparatus that generates data and performs three-dimensional modeling by sequentially laminating resins on the basis of two-dimensional data related to each layer to generate a three-dimensional model of a three-dimensional model. In particular, in the field of rapid prototyping (RP), which is used for prototyping in product development, an additive manufacturing method capable of three-dimensional molding is used. The additive manufacturing method slices the three-dimensional CAD data of a product, creates the original data of production by superimposing thin plates, and laminates materials such as powder, resin, steel plate, paper, etc. Create As such a layered modeling method, an inkjet method, a powder method, an optical modeling method, a sheet lamination method, an extrusion method, and the like are known.
このような三次元造形装置では、一般に三次元造形プログラムを用いて、造形対象の造形物を造形するための設定データを作成する。例えば別の三次元CADプログラムで予め作成された造形物の三次元データを、三次元造形プログラムで読み込み、この三次元データをオブジェクトとして造形プレート上に配置して、配置や姿勢を決定し、三次元造形装置が解読できるフォーマットに変換して、変換した造形データを三次元造形装置本体に送信する。 In such a three-dimensional modeling apparatus, generally, setting data for modeling a modeled object is created using a three-dimensional modeling program. For example, three-dimensional data of a model created in advance by another three-dimensional CAD program is read by the three-dimensional modeling program, this three-dimensional data is placed on the modeling plate as an object, and the arrangement and orientation are determined. The data is converted into a format that can be read by the original modeling apparatus, and the converted modeling data is transmitted to the 3D modeling apparatus main body.
このような樹脂などで造形物を造型する三次元造形装置では、熱による造形物の変形が問題となることがある。例えば、造形材である樹脂をUVランプにより硬化させる際に、反応熱が生じる。この様子を図26(a)〜(d)に基づいて説明する。まず図26(a)に示すように、造形プレート40に吐出され、既に硬化された樹脂上に更に未硬化の樹脂を液体状にて塗布した状態で、図26(b)に示すように上面からUVランプ等により紫外光を照射して、未硬化樹脂の硬化反応を生じさせる。これにより図26(c)に示すように樹脂が硬化して造形物が完成するが、この際に樹脂の反応熱が発生し、樹脂の内部で80℃程度に温度が上昇する。この結果、樹脂内部が高温となって、時間の経過と共に徐々に冷却されるものの熱収縮が生じ、図26(d)に示すように通常の樹脂成形と同様の、歪みや反りなどの変形が発生する。 In a three-dimensional modeling apparatus that molds a model with such a resin, deformation of the model due to heat may be a problem. For example, reaction heat is generated when a resin as a modeling material is cured by a UV lamp. This will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 26 (a), the upper surface as shown in FIG. 26 (b) in a state where an uncured resin is further applied in a liquid state onto the resin that has been discharged to the modeling plate 40 and has already been cured. Then, ultraviolet light is irradiated by a UV lamp or the like to cause a curing reaction of the uncured resin. As a result, as shown in FIG. 26 (c), the resin is cured to complete a modeled object. At this time, reaction heat of the resin is generated, and the temperature rises to about 80 ° C. inside the resin. As a result, the inside of the resin becomes a high temperature and gradually shrinks as time passes, but heat shrinkage occurs, and deformations such as distortion and warping are the same as in normal resin molding as shown in FIG. Occur.
しかしながら従来、このような配置位置に依存した冷却能力の相違は考慮されていなかった。逆に造形プレート上に配置される造形物(オブジェクト)の配置を決定する手順としては、造形時間や消費樹脂量を低減することが考慮されてきた。すなわち、樹脂で造形物を造形する三次元造形装置では、造形に要する時間や樹脂量は、造形プレート上に配置される造形対象物のオブジェクトの配置位置や姿勢によって、大きく変化する。したがって、従来は造形プレート上でオブジェクトの配置位置や姿勢を調整することで、可能な限り短時間で造形でき、また必要な樹脂量を少なくするような設定値を見つけ出そうとしていた。 However, conventionally, such a difference in cooling capacity depending on the arrangement position has not been considered. Conversely, as a procedure for determining the arrangement of a modeled object (object) arranged on the modeling plate, it has been considered to reduce the modeling time and the amount of consumed resin. That is, in a three-dimensional modeling apparatus that models a modeled object with resin, the time required for modeling and the amount of resin vary greatly depending on the arrangement position and orientation of the object of the modeling target arranged on the modeling plate. Therefore, conventionally, an attempt has been made to find a setting value that can be modeled in the shortest possible time by adjusting the arrangement position and orientation of the object on the modeling plate and that can reduce the required amount of resin.
例えば、図27の造形プレート40を示す平面図に示すように、ヘッド部を駆動するXY平面のXY原点ODに近い位置にオブジェクトを配置すれば、造形時間を低減できる。この図においてXY原点ODは、左上であり、またX方向は横方向、Y方向は縦方向である。オブジェクトがヘッド部のXY原点ODに近付けて配置されることで、ヘッド部の移動距離が少なくなるため、その分、ヘッドの移動に要する時間が節約されて、トータルの造形時間を短くできる。 For example, as shown in the plan view of the modeling plate 40 in FIG. 27, if the object is arranged at a position close to the XY origin OD of the XY plane that drives the head unit, the modeling time can be reduced. In this figure, the XY origin OD is the upper left, the X direction is the horizontal direction, and the Y direction is the vertical direction. Since the object is arranged close to the XY origin OD of the head portion, the moving distance of the head portion is reduced. Therefore, the time required for moving the head is saved, and the total modeling time can be shortened.
その一方で、図27の平面図の例では、冷却風として外気を吸収する吸気口ITが図において下方に設けられており、また排気口EXが上方に設けられている。この結果、冷却能力の観点からいえば、図において下方の吸気側が優れており、逆に上方の排気側が劣ることとなって、この結果上方に配置されたオブジェクトの冷却効率が悪くなって、熱変形が大きくなるという問題があった。 On the other hand, in the example of the plan view of FIG. 27, an intake port IT that absorbs outside air as cooling air is provided at the lower side in the drawing, and an exhaust port EX is provided at the upper side. As a result, from the viewpoint of the cooling capacity, the lower intake side in the figure is superior, and the upper exhaust side is inferior, and as a result, the cooling efficiency of the object disposed above is deteriorated, resulting in heat There was a problem of large deformation.
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、造形物の熱変形を抑制可能な三次元造形装置用の設定データ作成装置、三次元造形装置及び三次元造形装置用の設定データ作成プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional problems. Main objects of the present invention are a setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus capable of suppressing thermal deformation of a modeled object, a three-dimensional modeling apparatus, a setting data creation program for a three-dimensional modeling apparatus, and a computer-readable recording To provide a medium.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、一以上の三次元状の造形物を、造形材を用いて造形プレート40上に造形する三次元造形装置用の設定データ作成装置であって、一以上の造形物の三次元データを取得するための入力手段61と、造形プレート40上における冷却性能の分布に基づき、冷却性能の高い順に前記一以上の造形物の三次元データをオブジェクトとして配置する候補位置を決定する候補位置決定手段64aと、前記候補位置決定手段64aで決定された候補位置に、前記入力手段で取得されたオブジェクトを配置する配置手段64bとを備えることができる。これにより、造形プレート上の冷却性能の分布に応じて、放熱に適した位置に造形物を配置することができ、造形物の放熱性を高めて熱収縮を抑制し、硬化後の変形を低減できる利点が得られる。 In order to achieve the above object, according to the setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to the first aspect of the present invention, one or more three-dimensional modeling objects can be formed using a modeling material. 40 is a setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus that models on the basis of the input means 61 for acquiring three-dimensional data of one or more modeling objects and the distribution of cooling performance on the modeling plate 40, Candidate position determining means 64a for determining candidate positions for arranging three-dimensional data of the one or more shaped objects as objects in descending order of cooling performance; and candidate positions determined by the candidate position determining means 64a at the input means Arrangement means 64b for arranging the acquired object can be provided. Thereby, according to the distribution of the cooling performance on the modeling plate, the modeled object can be arranged at a position suitable for heat dissipation, and the heat dissipation of the modeled object is enhanced to suppress thermal shrinkage and reduce deformation after curing. Benefits that can be obtained.
また第2の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、さらに前記入力手段で取得されたオブジェクトの内、該造形物の硬化時の発熱によって熱変形する変形量の最も大きい造形物を選択する選択手段を備えており、前記配置手段64bは、前記選択手段により選択された造形物を、前記候補位置決定手段64aで決定された候補位置に配置するよう構成できる。これにより、硬化時の熱変形量の最も大きい造形物を、冷却性能の最も高い位置に配置することで、変形量を抑制することができる。 Further, according to the setting data creation apparatus for the three-dimensional modeling apparatus according to the second aspect, among the objects acquired by the input means, the deformation amount that is thermally deformed by the heat generated when the modeled object is cured is the largest. Selection means for selecting a modeled object is provided, and the arranging means 64b can be configured to arrange the modeled object selected by the selecting means at the candidate position determined by the candidate position determining means 64a. Thereby, a deformation amount can be suppressed by arrange | positioning the modeling thing with the largest thermal deformation amount at the time of hardening in the position with the highest cooling performance.
さらに第3の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、前記選択手段が、前記一以上の造形物の形状に応じて、熱変形量の最も大きい造形物を演算して選択することができる。これにより、装置側で熱変形量の大きい造形物を自動的に演算して選択することができ、さらに選択された造形物の配置まで自動化することができる。 Furthermore, according to the setting data creation device for the three-dimensional modeling apparatus according to the third aspect, the selection unit calculates a modeled object having the largest thermal deformation amount according to the shape of the one or more modeled objects. You can choose. Thereby, a modeled object with a large amount of thermal deformation can be automatically calculated and selected on the apparatus side, and further, the arrangement of the selected modeled object can be automated.
さらにまた、第4の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、前記選択手段を、熱変形をさせたくない造形物をユーザに選択させるよう促す手段とできる。これにより、所望の造形物をユーザに直接選択させることで、選択された造形物の熱変形を抑えるように造形プレート上に配置することができる。 Furthermore, according to the setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to the fourth aspect, the selection unit can be a unit that prompts the user to select a model that is not desired to be thermally deformed. Thereby, it can arrange | position on a modeling plate so that the user may select a desired modeling object directly, and the thermal deformation of the selected modeling object is suppressed.
さらにまた、第5の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、前記候補位置決定手段64aが、造形プレート40上の冷却性能の分布を、三次元造形装置中の該造形プレート40を配置した造形領域MRに冷却気体を採り入れる吸気口IT又は冷却気体を造形領域MRから排出するための排気口EXの位置によって決定できる。これにより、造形領域に新鮮な冷却気体を取り入れる吸気口に近い位置を冷却能力すなわち冷却性能が高い、又は逆に熱交換が進んで温度が高くなった冷却気体を排出する排出口に近い位置を、冷却性能が低いとして、冷却性能の分布を決定できる。 Furthermore, according to the setting data creation device for the three-dimensional modeling apparatus according to the fifth aspect, the candidate position determining means 64a determines the distribution of the cooling performance on the modeling plate 40 in the modeling in the three-dimensional modeling apparatus. This can be determined by the position of the intake port IT for introducing the cooling gas into the modeling region MR where the plate 40 is disposed or the position of the exhaust port EX for discharging the cooling gas from the modeling region MR. As a result, the position close to the intake port for taking in the fresh cooling gas into the modeling area has a high cooling capacity, i.e., the cooling performance, or conversely the position close to the discharge port for discharging the cooling gas whose temperature has increased due to the progress of heat exchange. Assuming that the cooling performance is low, the distribution of cooling performance can be determined.
さらにまた、第6の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、前記選択手段が、前記一以上のオブジェクトに相当する造形物の硬化時の発熱によって熱変形する変形量に加え、前記一以上のオブジェクトに相当する三次元造形に要する造形時間と、造形物の造形に要する造形材の使用量とを含む複数の造形パラメータの、いずれを優先するかを設定するためのパラメータ設定手段63を兼ねることができる。これにより、複数のオブジェクトに対して個々に最適な姿勢となるよう設定でき、従来複数のオブジェクトがあっても一括でしか設定できずに、小さなオブジェクトの姿勢を最適姿勢とできなかった問題を解消できる。 Furthermore, according to the setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to the sixth aspect, the selection means has a deformation amount that is thermally deformed by heat generated when the model corresponding to the one or more objects is cured. In addition, a parameter for setting which one of the plurality of modeling parameters including the modeling time required for the three-dimensional modeling corresponding to the one or more objects and the usage amount of the modeling material required for modeling the model to be given priority The setting means 63 can also be used. This makes it possible to set an optimum posture for each of multiple objects, eliminating the problem that the posture of a small object could not be set to the optimum posture even if there were multiple objects. it can.
さらにまた、第7の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、さらに前記パラメータ設定手段63で設定された造形パラメータの優先度に基づいて、オブジェクトの姿勢が最適となるよう演算するための演算手段64を備えており、前記演算手段64が、複数のオブジェクトの各々に対して、個別に最適姿勢を演算可能に構成できる。 Furthermore, according to the setting data creation device for the three-dimensional modeling apparatus according to the seventh aspect, the posture of the object is optimized based on the priority of the modeling parameters set by the parameter setting unit 63. Computation means 64 for computation is provided, and the computation means 64 can be configured to be able to calculate an optimum posture individually for each of a plurality of objects.
さらにまた、第8の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、前記演算手段64が、造形パラメータの内、造形材の使用量を最小とする、又は造形時間を最小とするオブジェクトの最適姿勢を演算可能に構成できる。 Furthermore, according to the setting data creation device for the three-dimensional modeling apparatus according to the eighth aspect, the calculation unit 64 minimizes the amount of modeling material used in the modeling parameters or minimizes the modeling time. The optimum posture of the object to be operated can be calculated.
さらにまた、第9の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、三次元造形装置が、造形プレート40上に、造形材として、最終的な造形物となるモデル材MAと、前記モデル材MAが張り出した張り出し部分を支え、最終的に除去されるサポート材SAと、を少なくとも一方向に走査しながら吐出させ、かつこれを硬化させる動作を繰り返すことで、高さ方向に所定の厚みを有するスライスを層状に生成し、該スライスを高さ方向に積層していくことにより造形を行うことができる。 Furthermore, according to the setting data creation device for the three-dimensional modeling apparatus according to the ninth aspect, the three-dimensional modeling apparatus has a model material MA that becomes a final modeled object as a modeling material on the modeling plate 40, and By repeating the operation of supporting the overhanging portion where the model material MA overhangs and discharging the support material SA that is finally removed while scanning in at least one direction and curing the support material SA in the height direction. Slices having a predetermined thickness can be generated in layers, and modeling can be performed by stacking the slices in the height direction.
さらにまた、第10の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、さらに入力された三次元データで規定される造形物を示す複数のオブジェクトを表示させるための表示手段62を備えており、前記表示手段62において、各オブジェクトの姿勢を、前記モデル材MAに前記サポート材SAを付加した状態で表示可能に構成できる。 Furthermore, according to the setting data creation device for the three-dimensional modeling apparatus according to the tenth aspect, the display means 62 for displaying a plurality of objects indicating the modeled object specified by the inputted three-dimensional data is further provided. The display means 62 can be configured to display the posture of each object in a state where the support material SA is added to the model material MA.
さらにまた、第11の側面に係る三次元造形装置によれば、造形プレート40上に、造形材を少なくとも一方向に走査しながら吐出させ、かつこれを硬化させる動作を繰り返すことで、高さ方向に所定の厚みを有するスライスを層状に生成し、該スライスを高さ方向に積層していくことにより造形を行う三次元造形装置であって、一以上の造形物を載置するための前記造形プレート40と、前記造形材を吐出するための造形材吐出手段と、前記造形材吐出手段を支承するヘッド部20と、前記ヘッド部を移動させながら、前記造形材吐出手段による前記造形材の吐出及び硬化を制御する制御手段10と、を備え、前記造形プレート40上における冷却性能の分布に基づき、冷却性能の高い順に前記一以上の造形物を前記造形プレート40上に配置して造形するよう構成できる。これにより、造形プレート上の冷却性能の分布に応じて、放熱に適した位置に造形物を配置することができ、造形物の放熱性を高めて熱収縮を抑制し、硬化後の変形を低減できる利点が得られる。 Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the eleventh aspect, the height direction is determined by repeating the operation of discharging and curing the modeling material on the modeling plate 40 in at least one direction. A three-dimensional modeling apparatus that performs modeling by generating slices having a predetermined thickness in layers and laminating the slices in the height direction, the modeling for placing one or more modeling objects Plate 40, modeling material discharge means for discharging the modeling material, head part 20 supporting the modeling material discharge means, and discharge of the modeling material by the modeling material discharge means while moving the head part And control means 10 for controlling curing, and based on the distribution of cooling performance on the modeling plate 40, the one or more modeling objects are placed on the modeling plate 40 in descending order of cooling performance. It can be configured to be shaped by location. Thereby, according to the distribution of the cooling performance on the modeling plate, the modeled object can be arranged at a position suitable for heat dissipation, and the heat dissipation of the modeled object is enhanced to suppress thermal shrinkage and reduce deformation after curing. Benefits that can be obtained.
さらにまた、第12の側面に係る三次元造形装置によれば、さらに前記一以上の造形物の内、該造形物の硬化時の発熱によって熱変形する変形量の最も大きい造形物を選択する選択手段を備えており、前記選択手段により選択された造形物を、前記造形プレート40上で冷却性能の最も高い位置に配置して造形するよう構成できる。これにより、硬化時の熱変形量の最も大きい造形物を可能な限り冷却して、このような変形を抑制することができる。 Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the twelfth aspect, the selection of the one or more modeling objects that has the largest deformation amount that is thermally deformed by heat generated when the modeling object is cured is selected. And a modeling object selected by the selection means can be arranged and modeled on the modeling plate 40 at a position having the highest cooling performance. Thereby, the modeling object with the largest amount of thermal deformation at the time of hardening can be cooled as much as possible, and such a deformation | transformation can be suppressed.
さらにまた、第13の側面に係る三次元造形装置によれば、前記選択手段が、前記一以上の造形物の形状に応じて、熱変形量の最も大きい造形物を演算して選択できる。これにより、装置側で熱変形量の大きい造形物を自動的に演算して選択することができ、さらに選択された造形物の配置まで自動化することができる。 Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the thirteenth aspect, the selection unit can calculate and select a modeled object having the largest amount of thermal deformation according to the shape of the one or more modeled objects. Thereby, a modeled object with a large amount of thermal deformation can be automatically calculated and selected on the apparatus side, and further, the arrangement of the selected modeled object can be automated.
さらにまた、第14の側面に係る三次元造形装置によれば、前記選択手段を、熱変形をさせたくない造形物をユーザに選択させるよう促す手段とできる。これにより、所望の造形物をユーザに直接選択させることで、選択された造形物の熱変形を抑えるように造形プレート上に配置することができる。 Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the fourteenth aspect, the selection unit can be a unit that prompts the user to select a model that is not desired to be thermally deformed. Thereby, it can arrange | position on a modeling plate so that the user may select a desired modeling object directly, and the thermal deformation of the selected modeling object is suppressed.
さらにまた、第15の側面に係る三次元造形装置によれば、前記造形プレート40上の冷却性能の分布が、三次元造形装置中の該造形プレート40を配置した造形領域MRに冷却気体を採り入れる吸気口IT又は冷却気体を造形領域MRから排出するための排気口EXの位置によって決定できる。これにより、造形領域に新鮮な冷却気体を取り入れる吸気口に近い位置を冷却能力すなわち冷却性能が高い、又は逆に熱交換が進んで温度が高くなった冷却気体を排出する排出口に近い位置を、冷却性能が低いとして、冷却性能の分布を決定できる。 Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the fifteenth aspect, the cooling performance distribution on the modeling plate 40 introduces the cooling gas into the modeling region MR in which the modeling plate 40 is arranged in the three-dimensional modeling apparatus. It can be determined by the position of the exhaust port EX for discharging the intake port IT or the cooling gas from the modeling region MR. As a result, the position close to the intake port for taking in the fresh cooling gas into the modeling area has a high cooling capacity, i.e., the cooling performance, or conversely the position close to the discharge port for discharging the cooling gas whose temperature has increased due to the progress of heat exchange. Assuming that the cooling performance is low, the distribution of cooling performance can be determined.
さらにまた、第16の側面に係る三次元造形装置によれば、前記造形プレート40が、一方向に延長された矩形状であり、該矩形状の略中央に近接して、前記吸気口ITを設けることができる。これにより、吸気口を造形プレートの中央に配置して、造形プレート上の冷却能力を可能な限り均一に近付けることができる。 Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the sixteenth side surface, the modeling plate 40 has a rectangular shape extending in one direction, and is close to the substantially center of the rectangular shape so that the intake port IT is Can be provided. Thereby, an air inlet can be arrange | positioned in the center of a modeling plate, and the cooling capability on a modeling plate can be approached as uniformly as possible.
さらにまた、第17の側面に係る三次元造形装置によれば、さらに前記ヘッド部20を水平方向に往復走査させるための水平駆動手段と、前記ヘッド部20と造形プレート40との高さ方向の相対位置を移動させるための垂直駆動手段と、前記造形材を硬化させるための硬化手段24と、を備え、前記制御手段10が、前記水平駆動手段で前記ヘッド部20を一方向に往復走査させて、前記造形材吐出手段により前記造形物を前記造形プレート40上に吐出させ、さらに前記硬化手段24により前記造形物を硬化させることができる。 Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the seventeenth aspect, horizontal driving means for reciprocally scanning the head unit 20 in the horizontal direction, and the height direction of the head unit 20 and the modeling plate 40 are as follows. A vertical driving unit for moving the relative position; and a curing unit 24 for curing the modeling material. The control unit 10 reciprocally scans the head unit 20 in one direction with the horizontal driving unit. Then, the modeling object can be discharged onto the modeling plate 40 by the modeling material discharging unit, and the modeling object can be cured by the curing unit 24.
さらにまた、第18の側面に係る三次元造形装置によれば、造形材が、最終的な造形物となるモデル材MAと、前記モデル材MAが張り出した張り出し部分を支え、最終的に除去されるサポート材SAと、を含み、前記造形材吐出手段が、前記モデル材MAを吐出するためのモデル材吐出ノズル21、及び前記サポート材SAを吐出するためのサポート材吐出ノズル22を、それぞれ一方向に複数個配列させることができる。 Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the eighteenth aspect, the modeling material supports the model material MA to be the final modeled object and the projecting portion from which the model material MA projects, and is finally removed. The modeling material discharge means includes a model material discharge nozzle 21 for discharging the model material MA and a support material discharge nozzle 22 for discharging the support material SA. A plurality can be arranged in the direction.
さらにまた、第19の側面に係る三次元造形装置によれば、前記吸気口ITを、前記造形プレート40に対して、前記水平駆動手段で、前記ヘッド部を水平方向においてXY平面で移動させる際のXY原点ODの存在する側と反対側に設けることができる。 Furthermore, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the nineteenth aspect, when the intake port IT is moved with respect to the modeling plate 40 by the horizontal driving means in the horizontal direction on the XY plane. Can be provided on the opposite side of the XY origin OD.
さらにまた、第20の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成プログラムによれば、一以上の三次元状の造形物を、造形材を用いて造形プレート40上に造形する三次元造形装置用の設定データ作成プログラムであって、コンピュータに、一以上の造形物の三次元データを取得するための入力機能61と、造形プレート40上における冷却性能の分布に基づき、冷却性能の高い順に前記一以上の造形物の三次元データをオブジェクトとして配置する候補位置を決定する候補位置決定機能と、前記候補位置決定機能で決定された候補位置に、前記入力機能で取得されたオブジェクトを配置する配置機能と、前記入力機能で取得されたオブジェクトの内、該造形物の硬化時の発熱によって熱変形する変形量の最も大きい造形物を選択する選択機能と、を実現させ、前記配置機能は、前記選択機能により選択された造形物を、前記候補位置決定機能で決定された候補位置に配置するよう構成できる。 Furthermore, according to the setting data creation program for the three-dimensional modeling apparatus according to the twentieth aspect, the three-dimensional modeling apparatus that models one or more three-dimensional models on the modeling plate 40 using the modeling material This is a setting data creation program for the computer, based on the input function 61 for acquiring three-dimensional data of one or more shaped objects in the computer and the distribution of the cooling performance on the modeling plate 40 in the descending order of the cooling performance. A candidate position determining function for determining candidate positions for arranging three-dimensional data of one or more shaped objects as objects, and an arrangement for arranging the object acquired by the input function at the candidate positions determined by the candidate position determining function Function and the object obtained by the input function are selected to select the model with the largest amount of deformation that is thermally deformed by the heat generated when the model is cured. Features and, to realize the placement function, the molded object selected by the selection function can be configured to place the candidate position determined by the candidate position determining function.
さらにまた第21の側面に係るコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、上記プログラムを格納したものである。記録媒体には、CD−ROM、CD−R、CD−RWやフレキシブルディスク、磁気テープ、MO、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−R、DVD+R、DVD−RW、DVD+RW、Blu−ray、HD DVD(AOD)等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。またプログラムには、上記記録媒体に格納されて配布されるものの他、インターネット等のネットワーク回線を通じてダウンロードによって配布される形態のものも含まれる。さらに記録媒体にはプログラムを記録可能な機器、例えば上記プログラムがソフトウエアやファームウエア等の形態で実行可能な状態に実装された汎用もしくは専用機器を含む。さらにまたプログラムに含まれる各処理や機能は、コンピュータで実行可能なプログラムソフトウエアにより実行してもよいし、各部の処理を所定のゲートアレイ(FPGA、ASIC)等のハードウエア、又はプログラムソフトウエアとハードウエアの一部の要素を実現する部分的ハードウエアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。 Furthermore, a computer-readable recording medium according to the twenty-first aspect stores the above program. Recording media include CD-ROM, CD-R, CD-RW, flexible disk, magnetic tape, MO, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD + R, DVD-RW, DVD + RW, Blu-ray, HD A medium that can store a program such as a magnetic disk such as a DVD (AOD), an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like is included. The program includes a program distributed in a download manner through a network line such as the Internet, in addition to a program stored and distributed in the recording medium. Furthermore, the recording medium includes a device capable of recording the program, for example, a general purpose or dedicated device in which the program is mounted in a state where the program can be executed in the form of software, firmware, or the like. Furthermore, each process and function included in the program may be executed by computer-executable program software, or each part of the process or hardware may be executed by hardware such as a predetermined gate array (FPGA, ASIC), or program software. And a partial hardware module that realizes a part of hardware elements may be mixed.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための三次元造形装置、三次元造形方法、三次元造形装置用の設定データ作成装置、三次元造形装置用の設定データ作成プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体を例示するものであって、本発明は三次元造形装置、三次元造形方法、三次元造形装置用の設定データ作成装置、三次元造形装置用の設定データ作成プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
(実施例1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below is a three-dimensional modeling apparatus, a three-dimensional modeling method, a setting data creation apparatus for a three-dimensional modeling apparatus, and setting data for a three-dimensional modeling apparatus for embodying the technical idea of the present invention. The present invention exemplifies a creation program and a computer-readable recording medium, and the present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus, a three-dimensional modeling method, a setting data creation apparatus for a three-dimensional modeling apparatus, and setting data for a three-dimensional modeling apparatus The creation program and the computer-readable recording medium are not specified as follows. Further, the present specification by no means specifies the members shown in the claims to the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely explanations. It's just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.
Example 1
図1に、本発明の実施例1に係る三次元造形システム100のブロック図を示す。ここでは、三次元造形装置の一例として、インクジェット方式の三次元造形装置に適用する例を説明する。ただ、本発明は三次元造形装置をインクジェット方式に特定するものでなく、他の方式、例えば粉末法、光造形法、シート積層法、押し出し法等の積層造形法を用いた三次元造形装置に対しても利用できる。この三次元造形システム100は、造形材を流動状態でインクジェット方式によって吐出、硬化させ、これを積層することによって任意の造形物を製造するものである。造形材には、最終的な造形物を構成するモデル材MAと、このモデル材MAが張り出した張り出し部分を支えるために造形され、最終的に除去されるサポート材SAとが利用される。 In FIG. 1, the block diagram of the three-dimensional modeling system 100 which concerns on Example 1 of this invention is shown. Here, an example applied to an inkjet three-dimensional modeling apparatus will be described as an example of the three-dimensional modeling apparatus. However, the present invention does not specify the three-dimensional modeling apparatus as an ink jet system, but a three-dimensional modeling apparatus using another system, for example, a powder modeling method, an optical modeling method, a sheet laminating method, an extrusion method, or the like. It can also be used. This three-dimensional modeling system 100 manufactures an arbitrary modeled object by ejecting and curing a modeling material in a fluidized state by an ink jet method, and laminating them. As the modeling material, a model material MA constituting a final modeled object and a support material SA that is modeled and finally removed to support the projecting portion from which the model material MA projects are used.
図1に示す三次元造形システム100は、三次元造形装置2に造形データならびに造形条件である設定データを送出する設定データ作成装置1(図1ではコンピュータPC)と、三次元造形装置2で構成される。三次元造形装置2は、制御手段10と、ヘッド部20と、造形プレート40とを備える。ヘッド部20は、造形材吐出手段として、モデル材MAを吐出するモデル材吐出ノズル21と、サポート材SAを吐出するサポート材吐出ノズル22を備えている。またこれらの吐出された造形材から余剰分を掻き取ることによりその時点での造形物の最上層の厚みの適正化を図ると共に、造形材の表面を平滑化するためのローラ部25と、造形材を硬化させる硬化手段24も、ヘッド部20に備えられる。さらにヘッド部20を水平方向において、モデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22から造形材を液体又は流体状態でインクジェット方式によって、造形プレート40上の適切な位置に吐出させるために、往復走査するX方向と、このX方向に直交するY方向に走査させるための水平駆動手段、及びヘッド部20と造形プレート40との高さ方向の相対位置を移動させるための垂直駆動手段として、XY方向駆動部31及びZ方向駆動部32を備えている。ここで、Y方向とはモデル材吐出ノズル21及びサポート材吐出ノズルが有する複数のオリフィスが配列した並び方向であり、X方向は水平面内においてこのY方向と直交する方向である。 A three-dimensional modeling system 100 shown in FIG. 1 includes a setting data creation device 1 (computer PC in FIG. 1) that sends modeling data and setting data that are modeling conditions to the three-dimensional modeling device 2, and the three-dimensional modeling device 2. Is done. The three-dimensional modeling apparatus 2 includes a control unit 10, a head unit 20, and a modeling plate 40. The head unit 20 includes a model material discharge nozzle 21 that discharges the model material MA and a support material discharge nozzle 22 that discharges the support material SA as modeling material discharge means. Further, by scraping off the excess from the discharged modeling material, the thickness of the uppermost layer of the modeling object at the time is optimized, and the roller portion 25 for smoothing the surface of the modeling material, and modeling The head unit 20 is also provided with a curing means 24 for curing the material. Further, the head portion 20 is scanned back and forth in the horizontal direction in order to discharge the modeling material from the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 to an appropriate position on the modeling plate 40 in a liquid or fluid state by an ink jet method. XY direction drive as horizontal drive means for scanning in the X direction and Y direction orthogonal to the X direction, and vertical drive means for moving the relative position in the height direction between the head portion 20 and the modeling plate 40 A unit 31 and a Z-direction drive unit 32 are provided. Here, the Y direction is an arrangement direction in which a plurality of orifices of the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle are arranged, and the X direction is a direction orthogonal to the Y direction in a horizontal plane.
コンピュータPCは、三次元形状の造形物の基礎データ、例えば三次元CAD等で設計されたモデルデータの入力を外部から受けると、まずこのCADデータを、例えばSTL(Stereo Lithography Data)データに変換し、更にこのSTLデータを複数の薄い断面体にスライスして得られる断面データを生成し、そしてこのスライスデータを、一括又は各スライス層単位にて三次元造形装置2に対して送信を行う設定データ作成装置1として機能する。この際、三次元CAD等で設計されたモデルデータ(実際は、変換後のSTLデータ)の造形プレート40上における姿勢の決定に対応し、この姿勢におけるモデル材MAにて形成されるモデルを支持することが必要な空間又は箇所に対して、サポート材SAを設ける位置の設定が行われ、これらのデータを元に各層に対応するスライスデータが形成される。制御手段10は、ローラ回転速度制御手段12と、吐出制御手段13を備える。ローラ回転速度制御手段12は、ローラ本体26がモデル材MA又はサポート材SAを個別に回収する際に、各吐出ノズルから吐出されるモデル材MA又はサポート材SAの物理的特性に応じて、ローラ本体26の回転速度を変化させることができる。制御手段10は、コンピュータPCからの断面データを取り込み、そのデータに従ってヘッド部20、XY方向駆動部31及びZ方向駆動部32を制御する。この制御手段10の制御により、XY方向駆動部31が作動すると共に、ヘッド部20のモデル材吐出ノズル21及びサポート材吐出ノズル22より造形材としてのモデル材MAならびにサポート材SAを、小滴として造形プレート40上の適切な位置に吐出することにより、コンピュータPCから与えられた断面データに基づく断面形状が造形される。そして造形プレート40上に吐出された造形材の一であるモデル材MAは少なくとも硬化されて液体又は流体状態から固体に変化して硬化する。このような動作によって一層分の断面体すなわちスライスが作り出される。なお、スライスデータは、三次元造形装置2側で生成してもよいが、その際においても、各スライス層の厚み等のオペレータが決定しなくてはならない造形パラメータはコンピュータPC側から三次元造形装置2へ送信しなければならない。
(スライス)
When the computer PC receives the input of the basic data of a three-dimensional shaped object, for example, model data designed by three-dimensional CAD, etc., it first converts this CAD data into, for example, STL (Stereo Lithography Data) data. Further, setting data for generating cross-sectional data obtained by slicing the STL data into a plurality of thin cross-sectional bodies and transmitting the slice data to the 3D modeling apparatus 2 in a batch or in units of each slice layer It functions as the creation device 1. At this time, corresponding to the determination of the posture on the modeling plate 40 of model data (actually, STL data after conversion) designed by three-dimensional CAD or the like, the model formed by the model material MA in this posture is supported. The position where the support material SA is provided is set for the necessary space or location, and slice data corresponding to each layer is formed based on these data. The control unit 10 includes a roller rotation speed control unit 12 and a discharge control unit 13. When the roller main body 26 individually collects the model material MA or the support material SA, the roller rotation speed control unit 12 determines whether the roller rotation speed control means 12 is a roller according to the physical characteristics of the model material MA or the support material SA discharged from each discharge nozzle. The rotational speed of the main body 26 can be changed. The control means 10 takes in the cross-sectional data from the computer PC and controls the head unit 20, the XY direction driving unit 31, and the Z direction driving unit 32 according to the data. Under the control of the control means 10, the XY direction drive unit 31 is operated, and the model material MA and the support material SA as modeling materials are formed as droplets from the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 of the head unit 20. By discharging to an appropriate position on the modeling plate 40, a cross-sectional shape based on the cross-sectional data given from the computer PC is modeled. Then, the model material MA, which is one of the modeling materials discharged onto the modeling plate 40, is at least cured to be changed from a liquid or fluid state to a solid and cured. This action creates a cross section or slice. Note that the slice data may be generated on the 3D modeling apparatus 2 side, but in that case, the modeling parameters that the operator must determine such as the thickness of each slice layer are 3D modeling from the computer PC side. Must be sent to device 2.
(slice)
ここで「スライス」とは、造形物のz方向の積層単位であり、スライス数は高さを積層厚で除算した値となる。実際には、各スライスの厚みを決定する要件としては、各吐出ノズルからの吐出可能な最小限の単位吐出量やローラ部25のローラの上下方向における偏心によるばらつき等によって、設定可能な最小の厚みが決定される。このような観点に基づいて設定された値をスライスの最小値として、後は、ユーザが造形物に対して、求める、例えば、造形精度や造形速度の観点から各スライス量を最終的に決定できる。つまり、ユーザが造形精度を優先することを選択すれば、上述したスライス最小値又はその近傍の値にて各スライス量を決定し、一方造形速度を優先すれば、最低限の造形精度を維持した各スライス量を決定することができる。または、別の方法としては、造形精度と造形速度の比率をユーザに感覚的に選択させる方法や、ユーザに許容可能な最大造形時間を入力させることにより、いくつかの造形時間と造形精度の組み合わせを候補として表示し、その中からユーザが好む条件を選択させることも可能である。 Here, the “slice” is a stacking unit in the z direction of the modeled object, and the number of slices is a value obtained by dividing the height by the stacking thickness. Actually, as a requirement for determining the thickness of each slice, the minimum unit discharge amount that can be discharged from each discharge nozzle, the variation due to the eccentricity of the roller of the roller unit 25 in the vertical direction, and the like can be set. The thickness is determined. The value set based on such a viewpoint is set as the minimum value of the slice, and thereafter, the user obtains the modeling object, for example, each slice amount can be finally determined from the viewpoint of modeling accuracy and modeling speed. . In other words, if the user chooses to give priority to modeling accuracy, each slice amount is determined by the above-described minimum slice value or a value in the vicinity thereof, while if the modeling speed is given priority, the minimum modeling accuracy is maintained. Each slice amount can be determined. Or, as another method, a method of letting the user select the ratio of modeling accuracy and modeling speed sensuously, or by letting the user input the maximum allowable modeling time, some combinations of modeling time and modeling accuracy Can be displayed as candidates, and the conditions that the user prefers can be selected.
また、一つのスライスデータに対する造形行為は、少なくともヘッド部20をX方向(ヘッド部20の主走査方向)に往復動作する際の少なくとも往路又は復路にてモデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22から造形材を液体又は流体状態でインクジェット方式によって吐出させ、造形プレート40上に吐出された造形物が未硬化の状態にて、少なくとも往路又は復路にてその未硬化の造形物の表面を平滑化するためにローラ部25を作用させると共に、平滑化された造形物の表面に対して、硬化手段24から特定波長の光を照射することにより、造形物を硬化させる一連のステップを少なくとも一回行うことで行われるが、この回数は、スライスデータの厚みや要求される造形精度によって自動的に変更されることはいうまでもない。なお、造形に用いる造形材料が、所定の温度によって硬化するものであれば、本発明においては硬化手段24を冷却または加熱手段とすることもでき、また自然硬化できる場合には硬化手段を省略することもできる。 In addition, the modeling action for one slice data is that the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 are at least in the forward or backward path when the head unit 20 is reciprocated in the X direction (main scanning direction of the head unit 20). The modeling material is ejected from the molding material in a liquid or fluid state by an ink jet method, and the surface of the uncured modeling object is smoothed at least in the forward path or the return path in a state where the modeling object discharged on the modeling plate 40 is uncured. In order to make the roller part 25 act, a series of steps of curing the modeled object is performed at least once by irradiating the smoothed surface of the modeled object with light of a specific wavelength from the curing means 24. Of course, this number is automatically changed according to the thickness of the slice data and the required modeling accuracy. There. If the modeling material used for modeling is cured at a predetermined temperature, in the present invention, the curing means 24 can be a cooling or heating means, and if it can be naturally cured, the curing means is omitted. You can also
一方、また少なくとも往路又は復路にてモデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22から吐出され、造形プレート40上に形成される一回の最大の厚みは、吐出された液滴の着弾後の断面形状が略円形を留めることが可能な単位吐出量によって決まる。
(造形プレート40)
On the other hand, the maximum thickness formed once on the modeling plate 40 is discharged from the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 at least in the forward path or the return path, and is a cross section after landing of the discharged liquid droplets. The shape is determined by the unit discharge amount capable of retaining a substantially circular shape.
(Modeling plate 40)
造形プレート40は、Z方向駆動部32によって昇降自在としている。一スライスが形成されると、制御手段10によってZ方向駆動部32が制御され、造形プレート40は一スライス分の厚さに相当する距離だけ降下する。そして上記と同様な動作を繰り返し行うことにより一スライス目の上側(上表面)に新たなスライスが積層される。このように連続的に作り出された幾層もの薄いスライスが積層されて造形物が造形される。 The modeling plate 40 can be moved up and down by the Z-direction drive unit 32. When one slice is formed, the Z-direction drive unit 32 is controlled by the control means 10, and the modeling plate 40 is lowered by a distance corresponding to the thickness of one slice. Then, by repeating the same operation as described above, a new slice is stacked on the upper side (upper surface) of the first slice. A thin object is formed by laminating several thin slices produced in this way.
また、造形物がZ方向(つまり高さ方向)において、下方に位置する造形部分よりX−Y平面で張り出した、いわゆるオーバーハング形状を有する場合には、コンピュータPCにおいて造形物をデータ化する際に必要に応じてオーバーハング支持部形状が付加される。言い換えれば、オーバーハング形状を有する造形物とは、既に成形されたモデル材のスライスが存在しない部分の上表面に新たなモデル材のスライスが成形される部分(オーバーハング部)を有する造形物である。そして制御手段10は、最終造形物を構成するモデル材MAの造形と同時に、そのオーバーハング支持部形状に基づいて、オーバーハング支持部SBを造形する。具体的には、モデル材MAとは別のサポート材SAを、サポート材吐出ノズル22から小滴として吐出させることにより、オーバーハング支持部SBを形成する。造形後に、オーバーハング支持部SBを構成するサポート材SAを除去することで、目的の三次元造形物を得ることができる。 In addition, when the modeling object has a so-called overhang shape that protrudes in the XY plane from the modeling part positioned below in the Z direction (that is, the height direction), when the modeling object is converted into data on the computer PC If necessary, an overhang support part shape is added. In other words, a modeled object having an overhang shape is a modeled object having a part (overhang part) in which a slice of a new model material is molded on an upper surface of a part where a slice of the model material already formed does not exist. is there. And the control means 10 models overhang support part SB based on the shape of the overhang support part simultaneously with modeling of model material MA which comprises the last molded article. Specifically, the overhang support portion SB is formed by discharging a support material SA different from the model material MA from the support material discharge nozzle 22 as a droplet. After the modeling, the target three-dimensional modeled object can be obtained by removing the support material SA constituting the overhang support part SB.
ヘッド部20は、図3の平面図に示すように、ヘッド移動手段30により水平方向、すなわちXY方向に移動される。ヘッド部20は、図において上下にそれぞれ配置された一対のX方向(主走査方向)ガイド機構であるX方向移動レール43に支持される。ヘッド部20を支持する基台側には、X方向への駆動部(図示せず)が、一方のX方向移動レール43に沿って設けられている。また、ヘッド部20をX方向移動レール43上に載置する門型のフレームに、ヘッド部20をY方向(副走査方向)に移動させるためのY方向移動レール44が設けられる。またヘッド部20をY方向移動レール44に沿って駆動するための駆動部(図示せず)が載置される。これらの駆動部によってヘッド部20は、XならびにY方向に移動することが可能となっている。 As shown in the plan view of FIG. 3, the head unit 20 is moved in the horizontal direction, that is, the XY direction by the head moving means 30. The head unit 20 is supported by an X-direction moving rail 43 that is a pair of X-direction (main scanning direction) guide mechanisms that are arranged vertically in the drawing. On the base side that supports the head unit 20, a drive unit (not shown) in the X direction is provided along one X-direction moving rail 43. In addition, a Y-shaped moving rail 44 for moving the head unit 20 in the Y direction (sub-scanning direction) is provided on a portal frame on which the head unit 20 is placed on the X-direction moving rail 43. A drive unit (not shown) for driving the head unit 20 along the Y-direction moving rail 44 is placed. With these driving units, the head unit 20 can move in the X and Y directions.
さらに造形プレート40が、図1に示すようにプレート昇降手段(Z方向駆動部32)によって高さ方向、すなわちZ方向に移動される。これによって、ヘッド部20と造形プレート40の相対高さを変更でき、立体的な造形が可能となる。より詳細には、まずヘッド部20は、ヘッド移動手段30によりモデル材吐出ノズル21及びサポート材吐出ノズル22より造形材としてのモデル材MAならびにサポート材SAをスライスデータに基づいた適切な箇所に吐出するために、X方向に往復動作され、各吐出ノズル21、22に各々設けられる複数のY方向に伸びるオリフィスから、モデル材MA及びサポート材SAが吐出される。さらに、図3に示すように、各吐出ノズル21、22のY方向の幅が、造形プレート40上の造形可能なY方向の幅より小さい場合で、且つ造形用のモデルデータのY方向の幅が、Y方向に伸びるオリフィスの全長より大きい場合は、各吐出ノズル21、22の所定の位置におけるX方向の往復動作の後、Y方向に各吐出ノズル21、22を所定量シフトさせ、その位置でのX方向の往復走査と共に、モデル材MA及びサポート材SAをスライスデータに基づいた適切な箇所に吐出させることを繰り返すことにより、設定された全ての造形データに対応した造形物の生成を行う。 Further, as shown in FIG. 1, the modeling plate 40 is moved in the height direction, that is, the Z direction by the plate lifting / lowering means (Z direction driving unit 32). Thereby, the relative height of the head part 20 and the modeling plate 40 can be changed, and three-dimensional modeling becomes possible. More specifically, the head unit 20 first discharges the model material MA and the support material SA as modeling materials from the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 to appropriate locations based on the slice data by the head moving unit 30. Therefore, the model material MA and the support material SA are discharged from a plurality of orifices that are reciprocated in the X direction and are provided in the discharge nozzles 21 and 22, respectively, and extend in the Y direction. Furthermore, as shown in FIG. 3, the width in the Y direction of each discharge nozzle 21, 22 is smaller than the width in the Y direction that can be formed on the modeling plate 40, and the width in the Y direction of the model data for modeling Is larger than the total length of the orifice extending in the Y direction, the reciprocating operation in the X direction at a predetermined position of each discharge nozzle 21, 22 is followed by shifting each discharge nozzle 21, 22 in the Y direction by a predetermined amount, The model material MA and the support material SA are repeatedly ejected to appropriate locations based on the slice data together with the reciprocal scanning in the X direction, thereby generating a modeled object corresponding to all set modeling data. .
なお図1の例では、Z方向駆動部32として造形プレート40を昇降させるプレート昇降手段を用いているが、この例に限られず、図2に示す三次元造形装置2’のように、造形プレート40側を高さ方向に固定し、ヘッド部側をZ方向に移動させるZ方向駆動部32’を採用することもできる。また、XY方向への移動も、ヘッド部側を固定して、造形プレート側を移動させてもよい。また、上述したような、ヘッド部20のY方向へのシフトは、各ノズルの幅を、実質的に造形プレート40の造形可能なY方向の幅と同じにすれば、その必要はないが、その際においても、例えばノズルに設けられるオリフィスの間隔で決定される造形物のY方向の解像度を高める目的として、ヘッド部20のY方向へのシフトにより、各オリフィスが、先の造形時におけるオリフィスとオリフィスの間に位置するようにシフトさせてもよい。
(制御手段10)
In addition, in the example of FIG. 1, the plate raising / lowering means which raises / lowers the modeling plate 40 is used as the Z direction drive part 32, However, it is not restricted to this example, Like 3D modeling apparatus 2 'shown in FIG. It is also possible to employ a Z-direction drive unit 32 ′ that fixes the 40 side in the height direction and moves the head unit side in the Z direction. Further, the movement in the XY direction may be performed by fixing the head portion side and moving the modeling plate side. Further, as described above, the shift in the Y direction of the head unit 20 is not necessary if the width of each nozzle is substantially the same as the width of the modeling plate 40 in the Y direction. Even in this case, for example, for the purpose of increasing the resolution in the Y direction of the modeled object determined by the interval between the orifices provided in the nozzles, each of the orifices becomes an orifice at the time of the previous modeling by shifting the head part 20 in the Y direction. And may be shifted so that it is located between the orifice and the orifice.
(Control means 10)
制御手段10は、造形材の吐出パターンを制御する。すなわちモデル材MA及びサポート材SAを、X方向における往復走査の内、少なくとも往路又は復路の一方にて造形材吐出手段により造形プレート40上に吐出させながら、ヘッド部20をX方向に往復走査させて、造形材吐出手段により造形材が造形プレート40上に吐出された後で、且つ往路又は復路の少なくともいずれか一方で、モデル材MA及びサポート材SAに対して硬化手段24で硬化させることにより、スライスを生成し、高さ方向に造形プレート40とヘッド部20の相対位置を移動させて、スライスの積層を繰り返すことにより造形を実行する。なお、詳細は後述するが、ローラ部25による造形材表面の平滑化は、造形材吐出手段により造形材が造形プレート40上に吐出された後で、且つ硬化手段24にて造形材の表面が硬化させる前に、往路又は復路の少なくともいずれか一方で、行われる。 The control means 10 controls the discharge pattern of the modeling material. That is, the head member 20 is reciprocally scanned in the X direction while the model material MA and the support material SA are ejected onto the modeling plate 40 by the modeling material ejecting means in at least one of the reciprocal scanning in the X direction. Then, after the modeling material is discharged onto the modeling plate 40 by the modeling material discharging unit and at least one of the outward path and the return path, the model material MA and the support material SA are cured by the curing unit 24. Then, a slice is generated, the modeling plate 40 and the head unit 20 are moved in the height direction, and modeling is performed by repeating the stacking of slices. Although the details will be described later, the surface of the modeling material is smoothed by the roller unit 25 after the modeling material is discharged onto the modeling plate 40 by the modeling material discharge unit and the surface of the modeling material is set by the curing unit 24. Before curing, at least one of the outward path and the return path is performed.
この制御手段10は、一回のX方向への往復走査でモデル材MA又はサポート材SAのいずれか一方の造形材を吐出して、ローラ部25による造形材表面の平滑化と余剰分の除去を行い、更に硬化手段24により硬化させてから、次回以降の往復走査で、吐出されなかった他方の造形材を吐出して、造形材表面の平滑化を行い、硬化させる。これら一連の工程を少なくとも一回行うことにより、一枚のスライスの生成を行う。いうまでもなく、一層のスライスデータに対応した上記一連の工程は、例えばユーザの求める最終的なモデルの表面精度や造形時間に応じて、複数回繰り返すことが含まれる。これにより、モデル材MA又はサポート材SAのいずれか一方を未硬化の状態でその表面を平滑化し、そして硬化させた後、他方を吐出することで個別に硬化でき、これらモデル材MAとサポート材SAの界面における混合を効果的に回避できる利点が得られる。 The control means 10 discharges either the modeling material MA or the supporting material SA in one reciprocating scan in the X direction, and smoothes the surface of the modeling material by the roller unit 25 and removes the excess material. Then, after further curing by the curing means 24, the other modeling material that was not discharged is discharged in the next and subsequent reciprocating scans, and the surface of the modeling material is smoothed and cured. By performing these series of steps at least once, one slice is generated. Needless to say, the series of steps corresponding to one slice of data includes repeating a plurality of times depending on, for example, the final surface accuracy and modeling time required by the user. As a result, either the model material MA or the support material SA can be cured individually by smoothing and curing the surface of the model material MA or the support material SA, and then discharging the other. There is an advantage that mixing at the SA interface can be effectively avoided.
なお、この例では先にモデル材MAを吐出し、次いでサポート材SAを吐出させる例を説明したが、逆にサポート材を先に吐出させ、次いでモデル材を吐出させてもよい。また、この例ではいずれか一方の造形材をまず吐出して、これを硬化させた後に、他方の造形材を吐出して硬化させるという、モデル材とサポート材を個別に吐出、硬化させて造形する方法を説明した。ただ、この方法に限られず、モデル材とサポート材を同時に吐出させることも可能である。
(造形材)
In this example, the model material MA is discharged first and then the support material SA is discharged. However, the support material may be discharged first, and then the model material may be discharged. Also, in this example, one of the modeling materials is discharged first, and after this is cured, the other modeling material is discharged and cured, and the model material and the support material are separately discharged and cured. Explained how to do. However, the present invention is not limited to this method, and the model material and the support material can be discharged simultaneously.
(Modeling material)
上述の通り、造形材には、最終的な造形物となるモデル材MAと、このモデル材MAが張り出した張り出し部分を支え、最終的に除去されるサポート材SAが用いられる。
(硬化手段24)
As described above, as the modeling material, the model material MA that becomes a final modeled object and the support material SA that supports the projecting portion from which the model material MA projects and is finally removed are used.
(Curing means 24)
モデル材MAには、光硬化樹脂、例えば紫外線硬化樹脂が使用できる。この場合、硬化手段24は少なくともモデル材MAの材料が反応して硬化する特定波長を含む光を照射する光照射手段であり、例えば紫外線ランプ等の紫外線照射手段である。紫外光ランプには、ハロゲンランプや水銀灯、LED等が利用できる。またこの例では、サポート材SAも紫外線硬化樹脂としている。同じ波長の紫外線で硬化する紫外線硬化樹脂を使用する場合は、同じ紫外線照射手段を利用でき、光源を共通化できる利点が得られる。
(モデル材MA)
As the model material MA, a light curable resin, for example, an ultraviolet curable resin can be used. In this case, the curing unit 24 is a light irradiation unit that emits light including a specific wavelength at which the material of the model material MA reacts and cures, and is an ultraviolet irradiation unit such as an ultraviolet lamp. As the ultraviolet lamp, a halogen lamp, a mercury lamp, an LED or the like can be used. In this example, the support material SA is also an ultraviolet curable resin. In the case of using an ultraviolet curable resin that is cured with ultraviolet rays having the same wavelength, the same ultraviolet irradiation means can be used, and an advantage that a light source can be shared is obtained.
(Model material MA)
またモデル材MAとして、熱可塑性樹脂を使用することもできる。この場合、硬化手段24は、冷却手段となる。なおモデル材とサポート材にいずれも熱可塑性樹脂を使用する場合は、モデル材の融点をサポート材の融点よりも高いものを採用することにより、積層完了後に造形物をサポート材の融点より高く、モデル材の融点より低い温度に加熱、保温することにより、サポート材を溶融除去することができる。さらに、モデル材とサポート材の一方を光硬化樹脂、他方を熱可塑性樹脂とすることもできる。 A thermoplastic resin can also be used as the model material MA. In this case, the curing unit 24 serves as a cooling unit. When using a thermoplastic resin for both the model material and the support material, by adopting a model material whose melting point is higher than the melting point of the support material, the molded object is higher than the melting point of the support material after the completion of lamination, The support material can be melted and removed by heating and keeping the temperature lower than the melting point of the model material. Furthermore, one of the model material and the support material can be a photo-curing resin, and the other can be a thermoplastic resin.
あるいは、硬化材との化学反応により硬化可能な材料をモデル材に用いることもできる。さらにモデル材は、粘度や表面張力等の噴射特性を調整するために、必要に応じて液体改質剤を混合してもよい。また温度調整によって噴射特性を変更することもできる。モデル材の他の例としては、紫外線フォトポリマー、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン等が挙げられる。
(サポート材SA)
Alternatively, a material that can be cured by a chemical reaction with the curing material can be used as the model material. Further, the model material may be mixed with a liquid modifier as necessary in order to adjust the jetting characteristics such as viscosity and surface tension. Also, the injection characteristics can be changed by adjusting the temperature. Other examples of the model material include an ultraviolet photopolymer, an epoxy resin, an acrylic resin, and urethane.
(Support material SA)
サポート材SAは、基本的には、上述したモデル材と同様な材料を用いることができる。ただ、サポート材は最終的に容易に除去できる材料としたいとの観点から、モデル材と類似した材料に更に除去可能な材料を添加することが望ましい。このため、具体的には水膨潤ゲル、ワックス、熱可塑性樹脂、水溶性材料、溶解性材料等が使用できる。サポート材SAの除去には、サポート材の性質に応じて水溶、加熱、化学反応、水圧洗浄等の動力洗浄や電磁波の照射により溶解させる、熱膨張差を利用した分離等の方法が適宜利用できる。
(ヘッド部20)
As the support material SA, basically, the same material as the model material described above can be used. However, it is desirable to add a removable material to a material similar to the model material from the viewpoint that the support material is finally a material that can be easily removed. Therefore, specifically, water swelling gel, wax, thermoplastic resin, water-soluble material, soluble material and the like can be used. For the removal of the support material SA, a method such as separation using a thermal expansion difference, which is dissolved by power washing such as aqueous solution, heating, chemical reaction, water pressure washing, or electromagnetic wave irradiation, depending on the properties of the support material, can be used as appropriate. .
(Head 20)
図4に、インクジェット方式の三次元造形装置のヘッド部20の一例を示す。この図に示すヘッド部20は、造形材吐出手段として、モデル材MAとサポート材SAの吐出を個別に行う専用の吐出ノズルを設けている。具体的には、モデル材MAを吐出するためのモデル材吐出ノズル21と、サポート材SAを吐出するためのサポート材吐出ノズル22を、平行に離間させて備えている。各吐出ノズルは、2つのノズル列23を設けており、これらのノズル列23は、図5の平面図に示すように半ノズル分ずらして配置することで、分解能を向上させている。またオフセット状態に配置された各ノズル列23は、モデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22とで、それぞれ同一ライン上に一致するように配置することで、モデル材とサポート材の分解能を一致させている。 FIG. 4 shows an example of the head unit 20 of the inkjet three-dimensional modeling apparatus. The head unit 20 shown in this figure is provided with a dedicated discharge nozzle that individually discharges the model material MA and the support material SA as a modeling material discharge means. Specifically, a model material discharge nozzle 21 for discharging the model material MA and a support material discharge nozzle 22 for discharging the support material SA are provided in parallel with each other. Each discharge nozzle is provided with two nozzle rows 23, and these nozzle rows 23 are arranged so as to be shifted by a half nozzle as shown in the plan view of FIG. 5, thereby improving the resolution. The nozzle rows 23 arranged in the offset state are arranged so that the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 are aligned on the same line, thereby matching the resolution of the model material and the support material. I am letting.
ヘッド部20では、左からサポート材吐出ノズル22、モデル材吐出ノズル21、ローラ部25、硬化手段24が一体的に設けられている。各吐出ノズルは、圧電素子方式のインクジェットプリントヘッドの要領で、インク状の造形材を吐出する。また造形材は、吐出ノズルから吐出可能な粘度に調整される。 In the head portion 20, a support material discharge nozzle 22, a model material discharge nozzle 21, a roller portion 25, and a curing unit 24 are integrally provided from the left. Each discharge nozzle discharges an ink-shaped modeling material in the manner of a piezoelectric element type ink jet print head. The modeling material is adjusted to a viscosity that can be discharged from the discharge nozzle.
図4の例では、ヘッド部20が先にモデル材MAを吐出した後、サポート材SAを吐出している。またヘッド部20は往路(図において左から右)で造形材を吐出し、復路(図において右から左)では造形材の最表面からローラ部25にて余剰樹脂を掻き取り、平滑化を図った後、平滑化された樹脂を硬化手段24で硬化させている。 In the example of FIG. 4, after the head portion 20 discharges the model material MA first, the support material SA is discharged. In addition, the head unit 20 discharges the modeling material on the outward path (left to right in the figure), and on the return path (right to left in the figure), scrapes excess resin from the outermost surface of the modeling material by the roller unit 25 to achieve smoothing. Thereafter, the smoothed resin is cured by the curing means 24.
さらに図4の例に示すヘッド部20は、吐出ノズルを設けた吐出ヘッドユニット20Aと、ローラ部及び硬化手段を設けた回収硬化ヘッドユニット20Bとに分割されている。吐出ヘッドユニット20Aと回収硬化ヘッドユニット20Bとの間には、ヘッド部20を移動させるためのY方向移動レール44を通すレールガイド45が設けられている。ヘッド部20は、図3の平面図に示すように、Y方向移動レール44に沿ってY方向に往復移動する。さらにY方向移動レール44の両端は、ヘッド移動手段30で支承されている。ヘッド移動手段30は、造形プレート40を上下方向に跨ぐように、造形プレートの上下に沿って平行に設けた一対のX方向移動レール43に沿ってX方向に往復移動する。これによってヘッド部20は、造形プレート上でXY平面上の任意の位置に移動できる。
(余剰樹脂回収機構)
Further, the head unit 20 shown in the example of FIG. 4 is divided into an ejection head unit 20A provided with an ejection nozzle and a recovery / curing head unit 20B provided with a roller unit and a curing means. Between the discharge head unit 20A and the recovery / curing head unit 20B, a rail guide 45 through which a Y-direction moving rail 44 for moving the head unit 20 is provided. As shown in the plan view of FIG. 3, the head unit 20 reciprocates in the Y direction along the Y direction moving rail 44. Further, both ends of the Y-direction moving rail 44 are supported by the head moving means 30. The head moving means 30 reciprocates in the X direction along a pair of X direction moving rails 43 provided in parallel along the top and bottom of the modeling plate so as to straddle the modeling plate 40 in the vertical direction. Thereby, the head unit 20 can move to an arbitrary position on the XY plane on the modeling plate.
(Surplus resin recovery mechanism)
ヘッド部20はさらに、余剰に吐出された樹脂を回収するための余剰樹脂回収機構を備えている。すなわち、インクジェット方式の三次元造型機においては、精度の良い造形を行うために、余分にモデル材やサポート材等の造形材を吐出し、造形プレート40上に吐出された樹脂の余剰分を、余剰樹脂回収機構で回収しながら造形を行っている。このような余剰樹脂回収機構を図6の模式図に示す。この図に示す余剰樹脂回収機構は、吐出されたモデル材MA及びサポート材SAの表面を未硬化の状態で押圧し、造形材の余剰分を除去し、かつ造形材表面を平滑化するためのローラ部25で構成される。図6の例では、吐出されたモデル材MAの表面を、未硬化の状態でローラ本体26で均す状態を示している。
(ローラ部25)
The head unit 20 further includes a surplus resin recovery mechanism for recovering the excessively discharged resin. That is, in the inkjet type three-dimensional molding machine, in order to perform accurate modeling, extra modeling material such as model material and support material is discharged, and the surplus amount of resin discharged on the modeling plate 40 is Modeling is performed while collecting with the surplus resin recovery mechanism. Such a surplus resin recovery mechanism is shown in the schematic diagram of FIG. The surplus resin recovery mechanism shown in this figure presses the surface of the discharged model material MA and support material SA in an uncured state, removes surplus portions of the modeling material, and smoothes the surface of the modeling material The roller unit 25 is used. The example of FIG. 6 shows a state in which the surface of the discharged model material MA is leveled by the roller body 26 in an uncured state.
(Roller part 25)
ローラ部25は、回転体であるローラ本体26と、ローラ本体26の表面に対して突出するように配置されたブレード27と、ブレード27で掻き取られた造形材を溜めるバス28と、バス28に溜まった造形材を排出する吸引パイプ29とを備えている。ローラ本体26は回転自在に支承されており、未硬化の樹脂を回転しながら押圧することにより、樹脂の表面を均しつつ、余剰分を掻き取って回収する。このローラ本体26はヘッド部20の進行方向に対して逆回転(図6において時計回り)に回転され、未硬化の造形材を掻き上げる。掻き上げられた造形材は、ローラ本体26に付着してブレード27まで運ばれた後、ブレード27で掻き取られてバス28に案内される。このためブレード27は、ローラ本体26が樹脂表面に当接する際の進行方向に対して、ローラ本体26の後方の位置に配置され、バス28に向かって下り勾配の姿勢で固定される。同様に、バス(槽)28もローラ本体26に対してブレート27と同様な側に配置され、且つブレード27の下方に配置されている。また吸引パイプ29はポンプに接続されており、バス28に溜まった造形材を吸引して排出する。この例では、ローラ本体26の外形をφ20mm程度、回転速度を10回転/s程度としている。 The roller unit 25 includes a roller main body 26 that is a rotating body, a blade 27 that is disposed so as to protrude from the surface of the roller main body 26, a bus 28 that stores a modeling material scraped off by the blade 27, and a bus 28. And a suction pipe 29 for discharging the modeling material accumulated in the container. The roller body 26 is rotatably supported, and the uncured resin is pressed while rotating, so that the surplus portion is scraped and collected while leveling the surface of the resin. The roller body 26 is rotated counterclockwise (clockwise in FIG. 6) with respect to the traveling direction of the head portion 20, and scrapes off the uncured modeling material. The modeling material thus scraped up adheres to the roller body 26 and is carried to the blade 27, and then scraped off by the blade 27 and guided to the bus 28. For this reason, the blade 27 is disposed at a position behind the roller body 26 with respect to the traveling direction when the roller body 26 abuts on the resin surface, and is fixed in a downward gradient toward the bus 28. Similarly, the bath (bath) 28 is also disposed on the same side as the blade 27 with respect to the roller body 26 and is disposed below the blade 27. The suction pipe 29 is connected to a pump, and sucks and discharges the modeling material accumulated in the bus 28. In this example, the outer shape of the roller body 26 is about φ20 mm, and the rotation speed is about 10 rotations / s.
このローラ部25は、図においてヘッド部20が右から左に進行する際に、掻き取りを行う。換言すると、左から右にヘッド部20が進行しつつ、スライスデータに基づいて、適切な位置にモデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22から各々モデル材MAとサポート材SAを吐出する際は、ローラ部25は造形材に接触せず、同様に硬化手段24の光源からの照明も行われない。図においてヘッド部20の左から右への主走査方向の例えでは、往路にて少なくとも造形材の吐出が各ノズル21、22から実行された後の右から左方向への復路としての主走査方向において、上述したローラ部25の掻き取り動作が実行されると共に、少なくともモデル材MAを硬化するための光を照射する光源としての硬化手段24も動作することになる。 The roller portion 25 scrapes off when the head portion 20 advances from the right to the left in the drawing. In other words, when the model material MA and the support material SA are discharged from the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 to the appropriate positions based on the slice data while the head portion 20 advances from the left to the right, respectively. The roller portion 25 does not contact the modeling material, and similarly, illumination from the light source of the curing means 24 is not performed. In the illustration of the main scanning direction from the left to the right of the head unit 20 in the figure, the main scanning direction as a return path from the right to the left after at least the modeling material is discharged from the nozzles 21 and 22 in the forward path. Then, the above-described scraping operation of the roller unit 25 is performed, and at least the curing means 24 as a light source for irradiating light for curing the model material MA is also operated.
なお硬化手段24の光源は、モデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22より進行方向に対して前方に配置されるため、光源を点灯していても、吐出され、ローラ部25によって平滑化される前の流動可能な樹脂に照射を行うことはない。その一方で、硬化手段24の光源を積極的に必要なタイミング以外は消灯することはもちろん可能である。また一方で、硬化手段を複数設ける構成としてもよい。例えば、硬化手段として第一硬化手段と第二硬化手段とを設け、吐出後の樹脂に対して第一硬化手段で予備的に硬化を行い、次いで第二硬化手段で樹脂をより一層硬化させる。このように硬化手段を多段構成とすることで、樹脂の硬化能力を十分に発揮させることができる。またこのような場合において、第一硬化手段が予備的な硬化に留まり、第一硬化手段を経ても樹脂に未だ十分な流動性が残っている場合は、第一硬化手段による予備硬化後に、ローラ部で樹脂余剰分の掻き取りを行い、その後に第二硬化手段で硬化を行うように構成してもよい。すなわち、すべての硬化手段がローラ部の次段側に配置されることを必ずしも要しない。 The light source of the curing unit 24 is disposed forward of the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 with respect to the traveling direction. Therefore, even when the light source is turned on, the light is discharged and smoothed by the roller unit 25. The flowable resin before irradiation is not irradiated. On the other hand, it is of course possible to turn off the light source of the curing means 24 except when it is actively required. On the other hand, a plurality of curing means may be provided. For example, a first curing unit and a second curing unit are provided as the curing unit, and the resin after discharge is preliminarily cured by the first curing unit, and then the resin is further cured by the second curing unit. Thus, by making a hardening means multistage structure, the hardening ability of resin can fully be exhibited. In such a case, if the first curing means remains in preliminary curing and sufficient fluidity still remains in the resin after passing through the first curing means, the roller after the preliminary curing by the first curing means The excess resin may be scraped off at the portion, and then cured by the second curing means. That is, it is not always necessary that all the curing means be disposed on the next stage side of the roller portion.
図1、図4に示すように、ヘッド部20の進行方向に対してローラ部25は硬化手段24の前方、図において左側に配置されている。この結果、先に未硬化の造形材をローラ部25で掻き取った後、硬化手段24が造形材を硬化させる。このような配置によって、同一のパスで造形材の掻き取りと硬化を行うことができ、効率よく処理できる利点が得られる。 As shown in FIGS. 1 and 4, the roller portion 25 is disposed in front of the curing means 24, on the left side in the figure, with respect to the traveling direction of the head portion 20. As a result, after the uncured modeling material is scraped off by the roller unit 25 first, the curing means 24 cures the modeling material. With such an arrangement, the modeling material can be scraped and cured in the same pass, and the advantage of being able to be processed efficiently is obtained.
なお、X軸方向に沿うサポート材吐出用ノズル22、モデル材吐出ノズル21、ローラ部25及び硬化手段24の配列の基本的な考え方は、以下の通りである。ヘッド部20の主走査方向の往路方向をベースに考えると、サポート材吐出用ノズル22、モデル材吐出用ノズル21は、いずれか一方が他方の前方に位置すればよい。このようなノズルのレイアウトに対して、ローラ部25ならびに硬化手段24は、ローラの作用を往路で行いたい場合は、往路進行方向において、サポート材吐出用ノズル22、モデル材吐出用ノズル21の後方にローラ部25、硬化手段24の順で配置し、ローラの作用を復路で行いたい場合は、サポート材吐出用ノズル22、モデル材吐出用ノズル21の復路の進行方向において後方にローラ部25、硬化手段24の順で配置すればよい。 The basic concept of the arrangement of the support material discharge nozzle 22, the model material discharge nozzle 21, the roller unit 25, and the curing means 24 along the X-axis direction is as follows. Considering the forward direction of the head unit 20 in the main scanning direction as a base, one of the support material discharge nozzle 22 and the model material discharge nozzle 21 may be positioned in front of the other. With respect to such a nozzle layout, the roller unit 25 and the curing means 24, when it is desired to perform the action of the roller in the forward path, in the forward travel direction, behind the support material discharge nozzle 22 and the model material discharge nozzle 21 When the roller unit 25 and the curing means 24 are arranged in this order and the action of the rollers is to be performed in the return path, the roller unit 25 and the support material discharge nozzle 22 and the model material discharge nozzle 21 are moved backward in the direction of travel of the return path. What is necessary is just to arrange | position in order of the hardening means 24.
また、上記実施例においては、ヘッド部20から新たな最上層となるための樹脂を吐出させた後、造形途中の未硬化状態の最上層の樹脂層に対して、ローラ部25による余剰樹脂の掻き取りを行った後、硬化手段24によって少なくとも最上層の樹脂層に対する硬化のためのUV光を照射する方法を採用した。 Moreover, in the said Example, after discharging resin for becoming a new uppermost layer from the head part 20, with respect to the resin layer of the uncured uppermost layer in the middle of modeling, the excess resin by the roller part 25 of After scraping, a method of irradiating UV light for curing at least the uppermost resin layer by the curing means 24 was adopted.
ただ、この構成以外にも、上述の通り硬化手段を多段で構成することもできる。例えばヘッド部20から新たな最上層となるための樹脂を吐出させた後、余剰樹脂層を含む最上層に対して、硬化手段24によって一旦光を照射した後、造形途中の未硬化状態の最上層の樹脂層に対して、ローラ部25による余剰樹脂の掻き取りを行い、その後再度硬化手段24によって少なくとも最上層の樹脂層に対する硬化のためUV光を照射する方法もある。この場合、硬化手段24は、ヘッド部20において、X方向、つまりヘッド部20の主走査方向で、サポート材吐出用ノズル22、モデル材吐出用ノズル21を挟む前後方向に一対の硬化手段を設けることにより、上述のような二度の照射を行うことができる。また、この場合、一度目の照射と二度目の照射を合わせて、最終的に所望する樹脂の硬化の程度を達成するようになるため、一度目の照射後の樹脂は硬化状態ではなく、まだその後のローラ部25による掻き取り動作のために、流動可能な、半硬化状態である。このため、この場合においても、ローラ部25による樹脂の掻き取り前の最上層の状態は、未硬化または流動可能な状態と表現することとする。
(造形材の放熱)
However, in addition to this configuration, the curing means can be configured in multiple stages as described above. For example, after a resin for forming a new uppermost layer is discharged from the head unit 20, the uppermost layer including the surplus resin layer is once irradiated with light by the curing unit 24, and then the uncured state of the uppermost layer in the middle of modeling is irradiated. There is also a method in which the upper resin layer is scraped off by the roller portion 25 and then irradiated with UV light for curing at least the uppermost resin layer by the curing means 24 again. In this case, the curing means 24 is provided with a pair of curing means in the head portion 20 in the front-rear direction sandwiching the support material discharge nozzle 22 and the model material discharge nozzle 21 in the X direction, that is, the main scanning direction of the head portion 20. Thus, the above-described irradiation can be performed twice. In this case, the first irradiation and the second irradiation are combined to finally achieve the desired degree of curing of the resin, so the resin after the first irradiation is not in a cured state, For the subsequent scraping operation by the roller portion 25, the semi-cured state is flowable. For this reason, also in this case, the state of the uppermost layer before scraping off the resin by the roller portion 25 is expressed as an uncured state or a flowable state.
(Heat dissipation of modeling material)
一方で、造形プレート40上に吐出された造形材は、硬化時に発熱する。例えば、図26(a)〜(d)に示すように、造形材である樹脂をUVランプにより硬化させる際に、反応熱が生じる。反応熱は、使用する樹脂の種類にもよるが、例えば造形物の内部で80℃程度となる。このため樹脂内部が高温となって、通常の樹脂成形と場合と同様に、熱収縮が生じて、最終的に得られる造形物に歪みや反りなどの変形が生じる。このような熱による樹脂の変形を抑制するには、造形された樹脂を効率よく冷却することが好ましい。また、他の種類の樹脂としては、熱可塑性樹脂が挙げられる。この樹脂は、吐出するまで流動性を確保するために所定温度以上に保持され、造形プレート40上に吐出された後は、速やかに吐出された状態での位置に保持させる必要があるため、早急な冷却を行うことが好ましい。 On the other hand, the modeling material discharged onto the modeling plate 40 generates heat during curing. For example, as shown in FIGS. 26A to 26D, reaction heat is generated when a resin that is a modeling material is cured by a UV lamp. The reaction heat depends on the type of resin to be used, but is, for example, about 80 ° C. inside the molded article. For this reason, the inside of the resin becomes a high temperature, and in the same way as in the case of normal resin molding, heat shrinkage occurs, and deformation such as distortion and warpage occurs in the finally obtained shaped article. In order to suppress such deformation of the resin due to heat, it is preferable to cool the molded resin efficiently. Another type of resin is a thermoplastic resin. This resin is held at a predetermined temperature or higher to ensure fluidity until it is discharged, and after being discharged onto the modeling plate 40, it is necessary to quickly hold it at the position where it is discharged. It is preferable to perform proper cooling.
本実施例では、このような樹脂にて成形された造形物の冷却を考慮して、造形プレート40上で冷却に有利な位置に造形物を配置するように、樹脂の吐出位置を決定する。言い換えれば、造形プレート40上における造形物の配置を決定する。造形プレート40を含む造形空間に対しては、三次元造形装置2の前面部に形成され、外気を造形プレート40を含む造形空間に供給する外気取込口の位置や、造形空間の空気を外部に放出するための空気排出口の位置ならびに造形空間に配置されるヘッド20などに設けられる熱発生部材の影響などによって、造形プレート40上では、冷却性能の分布や造形中の冷却分布が存在するため、造形プレート40上に配置される造形物(オブジェクト)の配置位置によって、冷却能力が変化する。しかしながら従来、このような配置位置に依存した冷却能力の相違は考慮されておらず、造形プレート40上における造形物の配置については、造形時間や消費樹脂量を低減を重視するものしかなかった。つまり、造形物の熱変形量は造形プレート40上の位置に依存するものの、ユーザは通常、そのような位置を知ることができず、さらに従来の造形プレート40への自動配置では造型時間と消費樹脂量を抑えることを重視した手法しか存在しなかったため、造形物の変形を抑えたい造型を実現する配置手法は存在しなかった。 In the present embodiment, in consideration of cooling of a modeled object formed of such a resin, the resin discharge position is determined so that the modeled object is arranged on the modeling plate 40 at a position advantageous for cooling. In other words, the arrangement of the modeled object on the modeling plate 40 is determined. For the modeling space including the modeling plate 40, the position of the outside air inlet that is formed on the front surface portion of the three-dimensional modeling apparatus 2 and supplies outside air to the modeling space including the modeling plate 40, and the air in the modeling space are externally supplied. The cooling performance distribution and the cooling distribution during modeling exist on the modeling plate 40 due to the position of the air discharge port for discharging to the head and the influence of the heat generating member provided in the head 20 disposed in the modeling space. For this reason, the cooling capacity varies depending on the arrangement position of the modeled object (object) arranged on the modeling plate 40. However, conventionally, such a difference in cooling capacity depending on the arrangement position has not been taken into consideration, and as for the arrangement of the modeled object on the modeling plate 40, there has been nothing but an emphasis on reducing the modeling time and the amount of consumed resin. That is, although the amount of thermal deformation of the modeled object depends on the position on the modeling plate 40, the user cannot usually know such a position, and further, the conventional automatic placement on the modeling plate 40 further requires molding time and consumption. Since there was only a method that emphasized the suppression of the amount of resin, there was no arrangement method that realized a molding that wanted to suppress deformation of a modeled object.
例えば、図27の造形プレート40を示す平面図では、ヘッド部を駆動するXY平面のXY原点OD(駆動原点)に近い位置にオブジェクトを配置することで、ヘッド部の移動時間を少なくしてトータルの造形時間を低減している。図において、[1]、[2]、[3]は、造形物の配置された位置を示すものである。一方、この例では、三次元造形装置の内部で造形プレート40を配置している造形領域MRに対して、冷却風を外部から取り入れる吸気口ITが図において下方(三次元造形装置の前面部で、装置幅方向において中央部の位置を示す)に、その排気口EXが上方(三次元造形装置の背面部で、装置幅方向において中央部の位置を示す)に設けられているため、図において下方の吸気側程、冷却能力が優れており、上方の排気側ほど劣ることとなる。この結果、図27の配置例では、熱変形が大きくなる。
(熱変形抑制機能)
For example, in the plan view showing the modeling plate 40 of FIG. 27, the object is arranged at a position close to the XY origin OD (driving origin) of the XY plane for driving the head portion, so that the movement time of the head portion is reduced and the total is achieved. The molding time is reduced. In the figure, [1], [2], and [3] indicate positions where the shaped objects are arranged. On the other hand, in this example, with respect to the modeling region MR in which the modeling plate 40 is arranged inside the three-dimensional modeling apparatus, the inlet IT for taking in cooling air from the outside is downward (in the front part of the three-dimensional modeling apparatus). In the drawing, the exhaust port EX is provided above (showing the position of the central part in the apparatus width direction on the back surface of the three-dimensional modeling apparatus). The lower the intake side, the better the cooling capacity, and the lower the exhaust side, the worse. As a result, in the arrangement example of FIG. 27, thermal deformation increases.
(Heat deformation suppression function)
そこで、図7に示すように、オブジェクトの配置位置をXY原点OD側でなく、造形プレート40上において、吸気口IT側を優先した配置順に変更する熱変形抑制機能を備えることで、造形後の造形物の熱変形量を抑制する効果が得られる。図7の例では、吸気口ITの中心位置を、最も冷却能力が高い位置として最優先におき、次いで、その左右の内、XY原点ODに近い側(図7において左側)、さらにその反対側(図7において右側)の順に、優先順位を規定している。このように配置の優先順位を設定することで、熱変形量の低減のみならず、造形時間の短縮化も考慮した造形が可能となる。なお、図7での三次元造形装置における吸気口INと排気口EXの位置は、上述した図27と同様の位置である。 Therefore, as shown in FIG. 7, by providing a thermal deformation suppression function that changes the arrangement position of the object on the modeling plate 40 instead of the XY origin OD side in the arrangement order giving priority to the intake port IT side, The effect which suppresses the amount of thermal deformation of a molded article is acquired. In the example of FIG. 7, the center position of the intake port IT is given the highest priority as the position having the highest cooling capacity, and then the left and right sides thereof, the side closer to the XY origin OD (left side in FIG. 7), and the opposite side Priorities are defined in the order of (right side in FIG. 7). By setting the arrangement priority in this way, it is possible to perform modeling in consideration of not only reducing the amount of thermal deformation but also shortening the modeling time. Note that the positions of the intake port IN and the exhaust port EX in the three-dimensional modeling apparatus in FIG. 7 are the same as those in FIG. 27 described above.
このような熱変形量の抑制を考慮したオブジェクトの配置は、後述する図19に示す三次元造形装置用の設定データ作成装置のブロック図において、配置手段64bが自動的に演算している(詳細は後述)。例えば、図8は造形領域MR上に複数のオブジェクトを配置するにあたり、造形時間を重視した従来の配置例を示している。この例においても、図において手前側に吸気口IT、奥側に排気口EXが設けられているとすると、図8の配置では放熱性が悪くなり、熱変形量が大きいと予想される。これらのオブジェクトに対して、熱変形量を考慮した配置例に変更すると、図9に示すように、手前側(吸気口IT側)に移動した配置となる。 The arrangement of objects in consideration of the suppression of the amount of thermal deformation is automatically calculated by the arrangement means 64b in the block diagram of the setting data creation apparatus for the three-dimensional modeling apparatus shown in FIG. Will be described later). For example, FIG. 8 shows a conventional arrangement example in which modeling time is emphasized when arranging a plurality of objects on the modeling region MR. Also in this example, if an intake port IT is provided on the front side and an exhaust port EX is provided on the far side in the figure, the arrangement of FIG. 8 is likely to have poor heat dissipation and a large amount of thermal deformation. When these objects are changed to an arrangement example that takes into account the amount of thermal deformation, as shown in FIG. 9, the arrangement is moved to the front side (the intake port IT side).
この際、いずれのオブジェクトを最も冷却能力の高い位置に配置するかは、オブジェクトの形状が熱変形量が顕著となりやすい形状かどうかで決定できる。一般に、平板状のように、面積が広く、厚さが薄い形状ほど、熱変形の影響が顕在化しやすい。そこで、複数のオブジェクトの内で、熱変形量が顕著となりやすい形状のオブジェクトを、形状に関するパラメータ(例えば面積、厚さ)を選択手段で演算して、優先順位を自動的に付与することで、この優先順位に従って配置位置を決定する。また、一度に複数の造形物を造形する際に、その中で最もX−Y平面に平行な面積が広く、Z方向の厚みが薄い造形物を吸気口INの近傍の造形プレート40上に配置することは、吸気口と対向する装置背面部近傍に配置される排気口EXに向けて風の流れが良くなり、その他の位置に配置された造形物に対する冷却効果を高める可能性が高くなるという効果がある。 At this time, which object is arranged at the position having the highest cooling capacity can be determined by whether the shape of the object is a shape in which the amount of thermal deformation is likely to be significant. In general, as a flat plate has a larger area and a smaller thickness, the influence of thermal deformation becomes more obvious. Therefore, among the plurality of objects, an object having a shape in which the amount of thermal deformation is likely to be significant is calculated by a parameter relating to the shape (for example, area, thickness) by the selection means, and a priority is automatically given, The arrangement position is determined according to this priority. When modeling a plurality of modeling objects at once, a modeling object having the largest area parallel to the XY plane and the smallest thickness in the Z direction is arranged on the modeling plate 40 in the vicinity of the inlet port IN. This means that the flow of wind is improved toward the exhaust port EX arranged in the vicinity of the rear surface of the device opposite to the intake port, and the possibility of increasing the cooling effect on the shaped object arranged at other positions is increased. effective.
またはユーザが、熱変形を抑制したい所望のオブジェクトを個別に指定することで、指定されたオブジェクトを冷却能力の高い位置(例えば吸気口IT側)に配置することができる。特にユーザが、熱変形させたくないオブジェクトを個別に指定することで、所望のオブジェクトに対して熱変形量を抑制できるため、ユーザの意図に適った造形が得られる。このような指定を行う場合は、選択手段をパラメータ設定手段63等と同様の入力手段として利用する(後述)。 Alternatively, when the user individually designates a desired object for which thermal deformation is to be suppressed, the designated object can be arranged at a position having a high cooling capacity (for example, the intake port IT side). In particular, the user can individually specify objects that are not desired to be thermally deformed, so that the amount of heat deformation can be suppressed for a desired object, so that modeling suitable for the user's intention can be obtained. When such designation is performed, the selection unit is used as an input unit similar to the parameter setting unit 63 (described later).
さらに、オブジェクトの配置に際して、後述する造形パラメータとして熱変形量のみならず、必要な樹脂量や造形時間など、既知の造形パラメータを組み合わせることもできる。例えば、熱変形量と造形時間の二つのパラメータを優先的に考慮した造形物配置が考えられる。この場合、一つの方法として、実際の造形空間、つまり造形プレート上40エリアを複数に分割し、各エリアに対する冷却効率の重み付けを、実機の実験により求め、一方で、造形時間の効率化を考えた造形物の配置とを組み合わせることにより、熱変形量と造形時間の二つのパラメータを優先的に考慮した造形物配置を求めることができる。 Furthermore, when arranging the objects, it is possible to combine not only the thermal deformation amount but also a known modeling parameter such as a required resin amount and a modeling time as a modeling parameter described later. For example, a modeled object arrangement in which two parameters of thermal deformation amount and modeling time are preferentially considered can be considered. In this case, as one method, the actual modeling space, that is, the 40 areas on the modeling plate, is divided into a plurality of parts, and the cooling efficiency weighting for each area is obtained by experiment of the actual machine, while the efficiency of the modeling time is considered. By combining the arrangement of the modeled object, it is possible to obtain the modeled object arrangement that preferentially takes into account two parameters of the amount of thermal deformation and the modeling time.
より精度の高いレイアウトを決定する場合は、造形プレートのY方向(副走査方向)、言い換えれば、吸気口INから排気口EXに向かう方向においての造形物の高さの順番、ならびに造形物と造形物との間隔を考慮することが好ましい。 When determining a more accurate layout, the order of the height of the modeled object in the Y direction (sub-scanning direction) of the modeling plate, in other words, the direction from the inlet port IN to the exhaust port EX, and the modeled object and the modeled item It is preferable to consider the distance from the object.
また例えば、熱変形量と使用樹脂量の二つのパラメータを優先的に考慮した造形物配置が考えられる。この場合、一つの方法として、実際の造形空間、つまり造形プレート上40エリアを複数に分割し、各エリアに対する冷却効率の重み付けを、実機の実験により求め、一方で、使用樹脂量の抑制を考えた造形物の配置とを組み合わせることにより、熱変形量と使用樹脂量の二つのパラメータを優先的に考慮した造形物配置を求めることができる。 In addition, for example, a molded object arrangement that preferentially considers two parameters of the amount of thermal deformation and the amount of resin used can be considered. In this case, as one method, the actual modeling space, that is, the 40 areas on the modeling plate is divided into a plurality of parts, and the cooling efficiency weighting for each area is obtained by experiment of the actual machine, while considering the suppression of the amount of resin used. By combining the arrangement of the modeled object, it is possible to obtain a modeled object arrangement that preferentially takes into account two parameters of the amount of thermal deformation and the amount of resin used.
また上記のような観点で熱変形量と別の観点でのパラメータを組み合わせることができるが、具体的な手法は、三次元造形装置に設けられる吸気口の位置やその大きさならびに排気口の位置やその大きさ、更には追加仕様として用いられることのある吸気ファンの位置、性能ならびにその制御方法まで考慮して、各々の実機に最適な手法を求めることが必要である。 In addition, the amount of thermal deformation can be combined with the parameters from another viewpoint from the above viewpoint, but the specific method is the position and size of the intake port provided in the 3D modeling apparatus and the position of the exhaust port. It is necessary to obtain an optimum method for each actual machine in consideration of the size and size of the intake fan, and the position and performance of the intake fan that may be used as additional specifications, and the control method.
また、個々の造形物については、ユーザによって造形プレート40に対する姿勢を決定させた上で、X−Y平面上での配置のみを装置側にて演算するモードと、各造形物の回転を含む姿勢も含めて、X−Y平面での各パラメータに対する最適配置を求める全自動モードを設定しても良い。
(吸気口IT)
Moreover, about each modeling object, after making the attitude | position with respect to the modeling plate 40 determined by a user, the mode which calculates only arrangement | positioning on an XY plane by the apparatus side, and the attitude | position including rotation of each modeling object In addition, a fully automatic mode for obtaining an optimum arrangement for each parameter on the XY plane may be set.
(Inlet IT)
図7の例では、造形プレート40を一方向に延長された矩形状としており、吸気口ITは、この矩形状のほぼ中央に近接して開口させている。このようにすることで、造形プレート40上の冷却能力の分布が不均一となることを可能な限り低減して、冷却能力に位置毎のむらが発生することを抑制する。
(実施例2)
In the example of FIG. 7, the modeling plate 40 has a rectangular shape extending in one direction, and the air inlet IT is opened close to the substantially center of the rectangular shape. By doing in this way, it becomes possible to reduce as much as possible that the distribution of the cooling capacity on the modeling plate 40 is non-uniform, and to suppress the occurrence of unevenness in the cooling capacity for each position.
(Example 2)
また、吸気口ITの位置は、図7の例に限られず、異なる位置に設けることもできる。特に、XY原点ODに近接する側に配置すれば、熱変形量の低減と造形時間の短縮化とを両立させることができる。このような例を図10に示す。図10の例では、吸気口ITの配置を図7とは逆に、背面側(図において上側)に配置し、これに応じて排気口EXを前面側(図において下側)に配置している。この場合は、図において最も放熱性の高い、上側の中央を優先位置とし、次いでその左右の内、造形時間の面で有利なXY原点OD側(図において左上)、さらにその反対側(図において右上)の順に、配置位置を決定する。この配置であれば、熱変形と造形時間とを両方満足させた造形が可能となる。
実際の実機を考えた場合、図10に基づくレイアウトは、三次元造形装置の前面に吸気口INを配置し、ヘッド部20の操作開始原点位置(XY原点OD)を、同様に三次元装置の前面側に変更し、そして排気口EXを装置の背面側に設定することが好ましい。
Further, the position of the intake port IT is not limited to the example of FIG. 7, and can be provided at different positions. In particular, if it is arranged on the side close to the XY origin OD, it is possible to achieve both a reduction in the amount of thermal deformation and a reduction in the modeling time. Such an example is shown in FIG. In the example of FIG. 10, the arrangement of the intake port IT is arranged on the back side (upper side in the figure) opposite to FIG. 7, and the exhaust port EX is arranged on the front side (lower side in the figure) accordingly. Yes. In this case, the upper center having the highest heat dissipation in the figure is set as the priority position, and then the XY origin OD side (upper left in the figure), which is advantageous in terms of modeling time, and the opposite side (in the figure) The arrangement position is determined in the order of (upper right). With this arrangement, modeling that satisfies both thermal deformation and modeling time is possible.
When an actual actual machine is considered, the layout based on FIG. 10 is arranged such that the intake port IN is arranged on the front surface of the 3D modeling apparatus, and the operation start origin position (XY origin OD) of the head unit 20 is similarly set to that of the 3D apparatus. It is preferable to change to the front side and set the exhaust port EX to the rear side of the apparatus.
さらに、以上の例では吸気口ITは、図11の正面図に示すように、その開口幅を造形プレート40の幅方向のほぼ中心と中心軸を一致させて、図11の例において破線で示す造形プレート40の長さ方向(X方向)にほぼ等しいか、あるいはこれよりも若干狭いスリット状に開口している。また吸気口ITの開口高さは、造形プレート40上に積層される造形物に、吸気口ITから吸気された外気が晒されるように設計される。この例では、造形すなわち積層が進行するに連れて造形プレート40は降下するが、造形物も高くなるため、常に造形中の高さ位置に外気が晒されることとなる。また、吸気側又は排気側あるいはその両方に、送風ファンを設けることで強制的に冷却風を流す。図12の垂直断面図に示す例では、排気口EXの近傍に送風ファンを設けている。冷却風は、樹脂の硬化時に生じる硬化熱に加えて、各駆動部材の発熱も熱交換して放熱する。 Furthermore, in the above example, as shown in the front view of FIG. 11, the inlet IT is indicated by a broken line in the example of FIG. 11, with the opening width being substantially coincident with the center in the width direction of the modeling plate 40. It opens in a slit shape that is substantially equal to or slightly narrower than the length direction (X direction) of the modeling plate 40. Further, the opening height of the air inlet IT is designed so that the outside air sucked from the air inlet IT is exposed to the modeled object stacked on the modeling plate 40. In this example, the modeling plate 40 descends as modeling, that is, stacking progresses, but the modeled object also becomes higher, so that the outside air is always exposed to the height position during modeling. Further, a cooling fan is forced to flow by providing a blower fan on the intake side, the exhaust side, or both. In the example shown in the vertical sectional view of FIG. 12, a blower fan is provided in the vicinity of the exhaust port EX. The cooling air radiates heat by exchanging heat of each drive member in addition to the heat of curing generated when the resin is cured.
さらに冷却風の経路上には、消臭用の消臭フィルタFTを配置している。図12の例では、前面に設けた吸気口ITから取り入れた冷却風を背面側で一旦ダクトを介して集めると共に、下方に案内して、消臭フィルタFTを通している。消臭フィルタFTは活性炭などの作用で消臭機能を実現し、これによって造形用の樹脂が硬化時に発する特有の臭いを消臭する。消臭後の冷却風は、背面の下方に設けられた排気口EXから排出される。 Furthermore, a deodorizing filter FT for deodorizing is disposed on the cooling air path. In the example of FIG. 12, the cooling air taken from the air inlet IT provided on the front surface is once collected through the duct on the rear side, guided downward, and passed through the deodorizing filter FT. The deodorizing filter FT realizes a deodorizing function by the action of activated carbon or the like, and thereby deodorizes a specific odor generated by the molding resin during curing. The deodorized cooling air is discharged from an exhaust port EX provided below the back surface.
さらに、以上の例では三次元造形装置の前面側と背面側に吸気口ITと排気口EXを、横長のスリット状に開口している。これによって、冷却空気を造形プレート40の上面に沿って帯状に流すことができ、造形プレート40の長さ方向すなわちX方向(図7において水平方向)における温度差のばらつきを抑制して、X方向に造形されるスライス単位で均一な冷却が期待できる。
(実施例3)
Further, in the above example, the intake port IT and the exhaust port EX are opened in a horizontally long slit shape on the front side and the back side of the three-dimensional modeling apparatus. Thereby, the cooling air can be made to flow in a strip shape along the upper surface of the modeling plate 40, and variation in temperature difference in the length direction of the modeling plate 40, that is, the X direction (horizontal direction in FIG. 7) is suppressed. Uniform cooling can be expected for each slice formed.
(Example 3)
ただ、吸気口ITと排気口EXは、このような構成に限られず、例えば実施例3として図13に示すように、造形プレート40の長さ方向のいずれかの端部に配置してもよい。図13の例では、XY原点ODと対向する側(図において左下)から吸気して、造形プレート40の対角線状の反対側に排気口EXを設けている。この構成では、吸気口ITを狭くして冷却風の流速を相対的に増す一方、造形プレート40上で冷却風を均一に分散させることが容易でなく、冷却能力の分布が均一とならないおそれがある。このため、例えば冷却風を分散させるためのダクトや邪魔板を設けたり、吸気口ITを複数設ける等の構成を必要に応じて追加する。また、図13とは左右対称な配置、すなわち図において造形プレート40の右下側に吸気口IT、左上側に排気口EXを設けることもできる。
(実施例4)
However, the intake port IT and the exhaust port EX are not limited to such a configuration. For example, as illustrated in FIG. . In the example of FIG. 13, air is sucked in from the side facing the XY origin OD (lower left in the figure), and the exhaust port EX is provided on the opposite side of the modeling plate 40 on the diagonal line. In this configuration, the air inlet IT is narrowed to relatively increase the flow velocity of the cooling air, but it is not easy to uniformly disperse the cooling air on the modeling plate 40 and the distribution of the cooling capacity may not be uniform. is there. For this reason, for example, a configuration such as providing a duct or a baffle plate for dispersing the cooling air or providing a plurality of intake ports IT is added as necessary. Further, it is also possible to provide a symmetrical arrangement with respect to FIG. 13, that is, an intake port IT on the lower right side of the modeling plate 40 and an exhaust port EX on the upper left side in the drawing.
Example 4
あるいは、実施例4として図14に示すように、XY原点OD側である図において左上側に吸気口ITを設け、右下側に排気口EXを設ける配置としてもよい。この場合は、XY原点ODが吸気側、すなわち冷却能力の最も高い位置となるため、この位置に造形対象のオブジェクトを配置することで、熱変形量の抑制と造形時間の短縮化とを両立させることができる。
(実施例5、6)
Alternatively, as shown in FIG. 14 as the fourth embodiment, an intake port IT may be provided on the upper left side and an exhaust port EX may be provided on the lower right side in the drawing on the XY origin OD side. In this case, since the XY origin OD is on the intake side, that is, the position having the highest cooling capacity, by arranging the object to be modeled at this position, it is possible to achieve both suppression of the amount of thermal deformation and shortening of the modeling time. be able to.
(Examples 5 and 6)
反面、このような配置例では吸気口IT側にヘッド部が配置されることとなるため、吸気口ITから吸気された冷却風が、ヘッド部で乱されることで乱流を生じて、造形領域MR内に冷却風を均一に流すことが困難となるおそれもある。特に、造形プレート40のX方向に沿って、造形プレート40上下面に平行に設けた一対のX方向移動レール43で、ヘッド部を支承する門構え状の両持ち式においては、X方向移動レール43で冷却風が阻害されて乱流を生じる虞がある。そこで、図15(実施例5)又は図16(実施例6)に示すように、吸気口ITと排気口EXを三次元造形装置の側面側に設けて、乱流の発生を抑制し、スムーズで均一な冷却効果が期待できる。このような配置であれば、XY原点ODの近傍に吸気口ITを設けつつも、乱流の発生を抑制できる。特に図15の例では、吸気口ITをXY原点ODに近接して配置することで、熱変形量の低減と造形時間の短縮化とを両立できる。
(実施例7)
On the other hand, in such an arrangement example, since the head portion is disposed on the intake port IT side, the cooling air sucked from the intake port IT is turbulent in the head portion, thereby generating turbulence, It may be difficult to flow the cooling air uniformly in the region MR. In particular, in a pair of X-direction moving rails 43 provided in parallel to the upper and lower surfaces of the modeling plate 40 along the X direction of the modeling plate 40, in the gate-supporting dual-support type that supports the head portion, the X-direction moving rail 43 In this case, the cooling air may be obstructed and turbulent flow may occur. Therefore, as shown in FIG. 15 (Embodiment 5) or FIG. 16 (Embodiment 6), an inlet port IT and an outlet port EX are provided on the side surface side of the three-dimensional modeling apparatus to suppress the occurrence of turbulent flow, and smooth A uniform cooling effect can be expected. With such an arrangement, it is possible to suppress the occurrence of turbulence while providing the inlet IT in the vicinity of the XY origin OD. In particular, in the example of FIG. 15, by arranging the intake port IT close to the XY origin OD, it is possible to achieve both a reduction in the amount of thermal deformation and a reduction in the modeling time.
(Example 7)
あるいは、ヘッド部を造形プレート40の両側に設けたX方向移動レール43で支承する両持ち型でなく、図17に示すように造形プレート40のX方向に沿って一方のみにX方向移動レール43を設けて、このX方向移動レール43から片持ち梁式に延長されたアームでもってヘッド部をY方向に移動させる片持ち梁式としてもよい。この構成であれば、X方向移動レール43が1本で済む分、吸気口ITから流入される冷却風を妨げたり、乱流を生じさせる事態を多少抑制できる。特に、吸気側のX方向移動レール43を省略することで、X方向移動レール43に冷却風が衝突して乱流が発生する事態を抑制できる。また図15、図16に示すように、X方向移動レール43に沿って冷却風を流すことでも、X方向移動レール43による乱流の発生の抑制が期待できる。 Alternatively, the X-direction moving rail 43 may be provided only on one side along the X direction of the modeling plate 40 as shown in FIG. It is good also as a cantilever type which moves a head part in a Y direction with an arm extended in the cantilever type from this X direction movement rail 43. With this configuration, since only one X-direction moving rail 43 is required, it is possible to somewhat suppress the situation in which the cooling air flowing from the intake port IT is hindered or turbulent flow is generated. In particular, by omitting the X-direction moving rail 43 on the intake side, it is possible to suppress a situation in which cooling air collides with the X-direction moving rail 43 and turbulence occurs. Further, as shown in FIGS. 15 and 16, the generation of turbulent flow by the X-direction moving rail 43 can also be expected by flowing cooling air along the X-direction moving rail 43.
以上のように、熱変形抑制機能によって吸気口IT側に熱変形の影響を受けやすいオブジェクトが配置され、また図9等に示すように、スライスが複数列に及ぶ場合は、その背後すなわち排気口EX側に、熱変形の影響が比較的少ないオブジェクトが配置されることとなる。この場合、一般に熱変形の影響を受けやすいオブジェクトとは、面積が広くて厚さの薄い、例えば板状のオブジェクトとなる。逆に、面積が小さく厚いオブジェクトは、熱変形の影響が相対的に少ない。この結果、熱変形抑制機能によって造形プレート40上に配列されたオブジェクトは、吸気側から排気側にかけて、図18の側面図に示すように、平均的な高さが徐々に高くなるように並ぶこととなる。この場合は、冷却風が造形プレート40表面から進行に従って徐々に高くなるように流れる。このような配置は、複数列に配置されたオブジェクトの内、背面側に配置されたオブジェクトであっても、冷却風に直接晒すことが可能となり、冷却風とオブジェクトとの熱交換によって冷却効果を発揮させるという点において有利となる。逆に、冷却風の風上側に背の高いオブジェクトが配置され、風下側に背の低いオブジェクトが配置されると、背面のオブジェクトは背の高いオブジェクト影となるため、冷却風を直接受けることができず、冷却効果が著しく低減することとなる。このように、熱変形抑制機能によれば、冷却風とオブジェクトの熱交換に適した配置が実現される。なお、この場合において、例えば図12に示すように、吸気側よりも排気側の高さを高くすることで、冷却風が徐々に高くなる方向に流れやすくなって、よりスムーズな冷却効果が期待できる。 As described above, when an object that is susceptible to thermal deformation is arranged on the intake port IT side by the thermal deformation suppression function, and as shown in FIG. On the EX side, an object that is relatively less affected by thermal deformation is arranged. In this case, an object that is generally susceptible to thermal deformation is a thin object having a large area and a small thickness, for example, a plate-like object. Conversely, an object having a small area and a large thickness is relatively less affected by thermal deformation. As a result, the objects arranged on the modeling plate 40 by the thermal deformation suppression function are arranged so that the average height gradually increases from the intake side to the exhaust side as shown in the side view of FIG. It becomes. In this case, the cooling air flows from the surface of the modeling plate 40 so as to gradually increase as it proceeds. Such an arrangement makes it possible to directly expose the cooling air to the cooling air even if the object is arranged on the back side among the objects arranged in a plurality of rows. This is advantageous in that it can be demonstrated. Conversely, if a tall object is placed on the windward side of the cooling air and a short object is placed on the leeward side, the object on the back becomes a shadow of the tall object, so it can be directly affected by the cooling air. The cooling effect is significantly reduced. Thus, according to the thermal deformation suppression function, an arrangement suitable for heat exchange between the cooling air and the object is realized. In this case, for example, as shown in FIG. 12, by making the height on the exhaust side higher than that on the intake side, the cooling air is likely to flow in a gradually increasing direction, and a smoother cooling effect is expected. it can.
なお以上の例では、造形プレート40上の冷却性能の分布を規定する要因として、吸気口ITと排気口EXの位置のみを考慮しているが、他の要因を考慮して冷却性能の分布を規定してもよい。例えば、ヘッド部の駆動回路に使用されるパワー半導体のような発熱源が造形プレート40に隣接している場合は、発熱源の近傍は温度が高いため、ここから離れるほど温度が低いということができる。このため、温度が低く冷却能力の高い位置を決定するに際して、このような発熱源の存在を考慮した上で決定することができる。
(三次元造形装置用の設定データ作成装置)
In the above example, only the position of the intake port IT and the exhaust port EX is considered as a factor that defines the distribution of the cooling performance on the modeling plate 40. However, the distribution of the cooling performance is considered in consideration of other factors. You may prescribe. For example, when a heat source such as a power semiconductor used in the drive circuit of the head unit is adjacent to the modeling plate 40, the temperature near the heat source is high. it can. For this reason, when determining a position where the temperature is low and the cooling capacity is high, the position can be determined in consideration of the existence of such a heat source.
(Setting data creation device for 3D modeling equipment)
次に、このような三次元造形装置に造形物のデータを指示する設定データ作成装置について、図19のブロック図に基づいて説明する。この図に示す三次元造形装置用の設定データ作成装置1は、CADデータ等の三次元データを取得するための入力手段61と、取得された三次元データを、例えばSTL(Stereo Lithography Data)データに変換した三次元データにて規定される造形物を示すオブジェクトを三次元的に表示するための表示手段62と、造形パラメータを設定するためのパラメータ設定手段63と、設定された造形パラメータに従ってオブジェクトの最適な姿勢と配置位置を演算する演算手段64と、演算手段64で演算された最適姿勢及び最適位置をユーザが微調整したり、あるいは所望の位置、姿勢を手動で調整するための調整手段65と、決定された姿勢及び位置に従って三次元造形装置を駆動する設定データを、三次元造形装置が読み込めるデータ形式に変換して、三次元造形装置側に出力するための出力手段66とを備える。 Next, a setting data creation apparatus that instructs such three-dimensional modeling apparatus to provide data of a model will be described based on the block diagram of FIG. The setting data creation device 1 for a 3D modeling apparatus shown in this figure includes an input means 61 for acquiring 3D data such as CAD data, and the acquired 3D data, for example, STL (Stereo Lithography Data) data. Display means 62 for three-dimensionally displaying an object that is defined by the three-dimensional data converted into the three-dimensional data, parameter setting means 63 for setting a modeling parameter, and an object according to the set modeling parameter Calculating means 64 for calculating the optimum posture and arrangement position, and adjusting means for the user to finely adjust the optimum posture and optimum position calculated by the computing means 64 or to manually adjust the desired position and posture. 65, the setting data for driving the 3D modeling apparatus according to the determined posture and position are converted into a data format that can be read by the 3D modeling apparatus. To, and output means 66 for outputting the 3D modeling apparatus.
また上述の通り、三次元造形装置の一例として、インクジェット方式の三次元造形装置に対して、三次元状の造形物の設定データを送出する設定データ作成装置を説明するが、この設定データ作成装置は、利用する三次元造形装置をインクジェット方式に特定するものでなく、他の方式でもUV硬化型樹脂や熱可塑性樹脂を用いる三次元造形装置であれば有効な手法である。 In addition, as described above, as an example of the three-dimensional modeling apparatus, a setting data creating apparatus that sends setting data of a three-dimensional shaped object to the inkjet three-dimensional modeling apparatus will be described. Does not specify the three-dimensional modeling apparatus to be used as an inkjet system, and is an effective technique as long as it is a three-dimensional modeling apparatus that uses a UV curable resin or a thermoplastic resin even in other systems.
インクジェット法は、上述の通り、液化した材料を噴射した後、少なくともモデル材MAの材料が反応して硬化する特定波長を含む光、例えば紫外光(UV)を照射したり、冷却する等によって層を硬化させて形成する。この方法によれば、インクジェットプリンタの原理を応用できることから、高精細化が容易となる利点が得られる。 As described above, the ink jet method is a method in which, after jetting a liquefied material, at least the material of the model material MA reacts and cures light including a specific wavelength, for example, ultraviolet light (UV), or is cooled. Is formed by curing. According to this method, since the principle of the ink jet printer can be applied, there is an advantage that high definition can be easily achieved.
樹脂積層方式の三次元造形装置は、上述の通り最終的な造形物となるモデル材MAと、モデル材MAの張り出し(オーバーハング)部分を支え、最終的に除去されるサポート材SAの2種類の造形材を、XY方向に走査しながら造形プレート40上に吐出し、高さ方向に積層していくことにより、造形を行う。造形材であるモデル材MAとサポート材SAは、紫外光を照射することにより硬化する特性を有する樹脂で構成されている。造形材を硬化させる硬化手段24として、紫外光を照射する紫外光ランプを、モデル材MAとサポート材SAを吐出するノズルと共に、XY方向に走査し、ノズルから吐出されたモデル材MA及びサポート材SAに紫外光を照射して硬化させる。 As described above, the resin lamination type three-dimensional modeling apparatus has two types, namely, the model material MA that is the final modeled object and the support material SA that is finally removed after supporting the overhanging portion of the model material MA. The modeling material is ejected onto the modeling plate 40 while scanning in the XY directions, and modeling is performed by stacking in the height direction. The model material MA and the support material SA, which are modeling materials, are made of a resin having a property of being cured by irradiation with ultraviolet light. As the curing means 24 for curing the modeling material, an ultraviolet lamp for irradiating ultraviolet light is scanned in the XY direction together with the nozzle for discharging the model material MA and the support material SA, and the model material MA and the support material discharged from the nozzle. The SA is cured by irradiation with ultraviolet light.
この設定データ作成装置は、専用のハードウエアで構成する他、汎用又は専用のコンピュータで実行される設定データ作成プログラムによっても実現される。ここでは市販のパーソナルコンピュータに設定データ作成プログラムをインストールして設定データ作成装置とする例を、図20〜図24のユーザインターフェース画面に基づいて説明する。図20は、設定データ作成プログラムの起動後の画面イメージである。この図においては、左側に表示手段62を構成するためのオブジェクトの表示欄68を設け、一方右側には調整手段65やパラメータ設定手段63を構成する、各種操作を行うための操作欄70を、それぞれ配置している。
(表示欄68)
This setting data creation apparatus is realized by a setting data creation program executed by a general purpose or dedicated computer, in addition to being configured by dedicated hardware. Here, an example in which a setting data creation program is installed in a commercially available personal computer to form a setting data creation device will be described based on the user interface screens shown in FIGS. FIG. 20 is a screen image after starting the setting data creation program. In this figure, an object display column 68 for configuring the display unit 62 is provided on the left side, and an operation column 70 for performing various operations, which configures the adjustment unit 65 and the parameter setting unit 63, is provided on the right side. Each is arranged.
(Display field 68)
表示欄68においては、仮想的に造形プレート40上にオブジェクトを配置した状態を表示させることができる。造形プレート40上には、三次元造形を行う造形領域MRが箱状に表示されている。造形領域MRは造形プレート40上において造形可能な領域であり、この範囲内にオブジェクトを配置して、実際の三次元造形を行うための設定データを作成する。オブジェクトは三次元的に表示されており、視点を任意の位置に変更できる。また表示欄68の右上には、簡便に視点を切り替えるための視点変更アイコン69が設けられている。視点変更アイコン69は造形プレート40を情報から見た平面図を示しており、周囲には8個のカメラ状アイコンが設けられている。つまり、XY平面における任意の中心、実施例では造形プレートの仮想の中心点を指向した360度の視野の中で45度間隔に設けられた、これらのカメラ状アイコンの中の一つをクリックすると、選択されたカメラ位置から造形プレートの仮想の中心点に指向した、平面図に対する該当する方向からの視点に変更できる。また二次元表示に切り替えることも可能である。もちろん、特定のカメラ位置を選択した後、又は直接カメラの選択を行わずに、画面上に表示されるカーソルをドラッグして視野方向の微調整又は調整をユーザが行うこともできる。
(操作欄70)
In the display column 68, a state in which the object is virtually arranged on the modeling plate 40 can be displayed. On the modeling plate 40, a modeling region MR for performing three-dimensional modeling is displayed in a box shape. The modeling region MR is a region that can be modeled on the modeling plate 40, and an object is arranged within this range to create setting data for performing actual three-dimensional modeling. The object is displayed three-dimensionally, and the viewpoint can be changed to an arbitrary position. A viewpoint change icon 69 for easily switching the viewpoint is provided at the upper right of the display column 68. The viewpoint change icon 69 shows a plan view of the modeling plate 40 as viewed from information, and eight camera-like icons are provided around it. In other words, if you click on one of these camera-like icons provided at an interval of 45 degrees in a 360-degree field of view directed to an arbitrary center in the XY plane, in the example, the virtual center point of the modeling plate, The viewpoint can be changed from the selected direction to the virtual center point of the modeling plate and from the corresponding direction with respect to the plan view. It is also possible to switch to two-dimensional display. Of course, the user can also finely adjust or adjust the viewing direction by dragging the cursor displayed on the screen after selecting a specific camera position or without directly selecting a camera.
(Operation column 70)
操作欄70には、コンピュータに接続されたマウスやキーボードの入力デバイスで各種操作を行うためのボタン類が配置される。なおオブジェクトの移動等を行う調整手段65の一形態として、操作欄70による操作の他、上述した表示欄68においてマウス操作等によりオブジェクトの移動等を行う操作も、調整手段に含まれる。
(オブジェクト一覧71)
In the operation column 70, buttons for performing various operations with a mouse or keyboard input device connected to the computer are arranged. Note that as one form of the adjusting means 65 for moving an object, the adjusting means includes an operation for moving the object by a mouse operation or the like in the display field 68 in addition to the operation by the operation field 70.
(Object list 71)
操作欄70の上段には、オブジェクトの一覧を表示するオブジェクト一覧71が設けられる。この欄には、現在表示欄68で表示されているオブジェクトがすべて表示され、オブジェクトの名称や表面仕上げの有無等の情報が表示される。また複数のオブジェクトを選択する等の操作もここで行える。
(オブジェクト生成欄72)
In the upper part of the operation column 70, an object list 71 for displaying a list of objects is provided. In this column, all objects currently displayed in the display column 68 are displayed, and information such as the name of the object and the presence / absence of surface finish is displayed. Also, operations such as selecting a plurality of objects can be performed here.
(Object generation field 72)
また中段には、オブジェクトを生成するためのオブジェクト生成欄72が設けられ、オブジェクトの入力や削除等の操作を行うためのボタン類が配置される。このボタン類は入力手段61を構成し、具体的には、左から、オブジェクトのデータ入力を行う「読み込み」ボタン73、オブジェクトのコピーを行う「コピー」ボタン74、選択したオブジェクトの削除を行う「削除」ボタン75が設けられる。
(手動操作欄76)
In the middle, an object generation field 72 for generating an object is provided, and buttons for performing operations such as input and deletion of the object are arranged. These buttons constitute input means 61. Specifically, from the left, a “read” button 73 for inputting object data, a “copy” button 74 for copying an object, and a deletion of a selected object “ A “delete” button 75 is provided.
(Manual operation column 76)
さらにオブジェクト生成欄72の下には、選択されたオブジェクトに関する情報の表示や詳細設定を行う手動操作欄76が設けられる。ここでは、オブジェクトの位置や回転角度、サイズや拡大/縮小倍率等を調整できる。調整は、数値を直接入力したり、増減ボタンで増減させたり、あるいはマウス等で連続的に変化させる等の操作によって行える。また拡大/縮小時に縦横等のサイズの比率を保持したり、あるいは表面仕上げを選択する等の操作も行える。
(自動操作欄78)
Further, below the object generation field 72, a manual operation field 76 for displaying information about the selected object and making detailed settings is provided. Here, the position, rotation angle, size, enlargement / reduction ratio, etc. of the object can be adjusted. The adjustment can be performed by directly inputting a numerical value, increasing / decreasing with an increase / decrease button, or changing continuously with a mouse or the like. It is also possible to perform operations such as maintaining the ratio of size such as length and width during enlargement / reduction, or selecting surface finish.
(Automatic operation column 78)
さらに手動操作欄76の下段には、自動設定を行うための自動操作欄78が設けられる。ここでは、オブジェクトの最適姿勢を自動演算する最適姿勢決定機能を実行するための「最適姿勢」ボタン80、オブジェクトの最適位置を自動演算する最適位置決定機能を実行するための「最適配置」ボタン81、及び造形時間を演算するための「見積」ボタン82が設けられている。「見積」ボタン83を押下すると、現在の設定に従って予測される造形時間が演算され、予測造形時間表示欄に表示される。また「最適姿勢」ボタン80の下部には、造形パラメータを指定するためのパラメータ設定手段63として、造形時間最小か、造形材の使用量最小のいずれかを選択するためのラジオボタン63Aが設けられている。なお、上述したように、パラメータ設定手段63として、造形時間最小か、造形材の使用量最小のいずれかを選択する機能に加えて、またはこれに代えて、造形精度と造形速度の比率をユーザに感覚的に選択させる方法や、ユーザに許容可能な最大造形時間を入力させることにより、いくつかの造形時間と造形精度の組み合わせを候補として表示し、その中からユーザが好む条件を選択させることも可能である。また、言うまでもなく、ユーザがパラメータ設定手段63として、造形時間最小か、造形材の使用量最小のいずれかを選択し、「見積」ボタン83を押下すると、現在の設定に従って予測される造形時間が演算される。
(出力手段66)
Further, an automatic operation column 78 for performing automatic setting is provided in the lower part of the manual operation column 76. Here, an “optimal posture” button 80 for executing an optimal posture determination function for automatically calculating the optimal posture of the object, and an “optimal placement” button 81 for executing an optimal position determination function for automatically calculating the optimal position of the object. And an “estimate” button 82 for calculating the modeling time. When the “estimate” button 83 is pressed, the modeling time predicted according to the current setting is calculated and displayed in the predicted modeling time display field. A radio button 63A for selecting either the minimum modeling time or the minimum usage amount of the modeling material is provided below the “optimum posture” button 80 as the parameter setting means 63 for specifying the modeling parameters. ing. As described above, in addition to or instead of the function of selecting either the modeling time minimum or the modeling material usage minimum as the parameter setting means 63, the ratio between the modeling accuracy and the modeling speed is set by the user. By letting the user input the maximum modeling time that can be selected sensuously, by displaying the combination of several modeling times and modeling accuracy as candidates, the user can select the conditions that the user prefers Is also possible. Needless to say, when the user selects either the modeling time minimum or the modeling material usage minimum as the parameter setting means 63 and presses the “estimate” button 83, the modeling time predicted according to the current setting is set. Calculated.
(Output means 66)
さらに操作欄70の右下には、出力手段66として、三次元造形を実行するための「プリント」ボタン84が配置される。「プリント」ボタン84を押下すると、出力手段66から三次元造形装置に例えば、変換されたSTLデータの各スライスデータである設定データが一括又は各スライスデータ単位で出力され、三次元造形装置に対してプリント命令が指示されて、三次元造形が開始される。
(入力手段61)
Further, a “print” button 84 for executing 3D modeling is arranged as an output means 66 at the lower right of the operation column 70. When the “print” button 84 is pressed, for example, the setting data, which is each slice data of the converted STL data, is output from the output unit 66 to the 3D modeling apparatus in a batch or in units of each slice data. The print command is instructed and 3D modeling is started.
(Input means 61)
入力手段61は、造形物の形状を予め3次元CAD等で作成した三次元データを取り込むための手段である。三次元データとしては、規格化された汎用又は専用のデータフォーマットに従って作成されたものが利用でき、例えばSTL、STEP、IGES、Parasolid、ACIS、HSF、NGRAIN、OBJ、DXF、VRML、XVL、HTML等が利用できる。図20の例では、入力手段61の例としてオブジェクト生成欄72の「読み込み」ボタン73を押下すると、図21に示す「ファイルを開く」ダイヤログ画面85が開く。この画面から、ユーザは三次元データとして所望のSTLファイルを選択する。また画面右には、現在選択中の三次元データの内容がプレビュー表示され、ユーザによるデータファイルの選択作業を容易にしている。 The input unit 61 is a unit for taking in the three-dimensional data in which the shape of the modeled object is created in advance by three-dimensional CAD or the like. As the three-dimensional data, data created in accordance with a standardized general purpose or dedicated data format can be used. For example, STL, STEP, IGES, Parasolid, ACIS, HSF, NGRAIN, OBJ, DXF, VRML, XVL, HTML, etc. Is available. In the example of FIG. 20, when the “read” button 73 in the object generation column 72 is pressed as an example of the input means 61, the “open file” dialog screen 85 shown in FIG. From this screen, the user selects a desired STL file as three-dimensional data. Also, on the right side of the screen, the content of the currently selected 3D data is displayed as a preview, making it easy for the user to select a data file.
入力手段61で三次元データが選択されると、選択された三次元データで規定されるオブジェクトが、例えば、STLデータに変換後、図20の表示欄68に表示される。この様子を図22に示す。図22の画面から、ユーザは調整手段65を用いてオブジェクトOB1を選択し、任意の位置に移動させたり、あるいは傾斜や回転等、任意の姿勢に変更できる。図23に、オブジェクトOB1を回転、傾斜させて移動させた例を示す。なお、本明細書においてオブジェクトの移動には回転、傾斜を含む意味で使用する。 When three-dimensional data is selected by the input means 61, an object defined by the selected three-dimensional data is displayed in the display column 68 of FIG. 20 after being converted into STL data, for example. This is shown in FIG. From the screen of FIG. 22, the user can select the object OB1 using the adjusting means 65 and move it to an arbitrary position, or change it to an arbitrary posture such as tilt or rotation. FIG. 23 shows an example in which the object OB1 is moved while being rotated and inclined. In this specification, the movement of the object is used to include rotation and inclination.
図22、図23の例ではオブジェクトOB1を1個のみ表示させているが、複数の三次元データを入力手段61から取り込み、任意の位置に配置することができる。また、入力された一のオブジェクトをコピーすることで、複数のオブジェクトを造形プレート40上に配置することもできる。さらに、任意のオブジェクトを削除することも可能である。これらの操作は、上述したオブジェクト生成欄72にて、「コピー」ボタン74、「削除」ボタン75を操作して行う。 In the example of FIGS. 22 and 23, only one object OB1 is displayed. However, a plurality of three-dimensional data can be taken from the input means 61 and arranged at an arbitrary position. In addition, a plurality of objects can be arranged on the modeling plate 40 by copying one input object. Furthermore, it is possible to delete an arbitrary object. These operations are performed by operating the “copy” button 74 and the “delete” button 75 in the object generation field 72 described above.
ユーザは任意、又は上述した造形パラメータを指定するためのパラメータ設定手段63として、造形時間最小か、造形材の使用量最小のいずれかを選択し、「最適姿勢」ボタン80を押下することで、調整手段65でオブジェクトOB1の位置と姿勢を決定した後、操作欄70の「プリント」ボタン84を押下すると、出力手段66から三次元造形装置に設定データが出力される。具体的には、図24に示すようなプリントデータ作成ダイヤログ86が表示され、三次元プリンタである三次元造形装置が読み込める形式の設定データが生成されて、三次元造形装置に転送される。以上のようにして、ユーザは設定データ作成装置を用いて設定データを作成し、三次元造形装置に対して造形を命令できる。
(パラメータ設定手段63)
The user selects either the minimum modeling time or the minimum usage amount of the modeling material as the parameter setting means 63 for specifying the modeling parameters described above arbitrarily, and pressing the “optimum posture” button 80, After the position and orientation of the object OB1 are determined by the adjusting unit 65, when the “print” button 84 in the operation column 70 is pressed, setting data is output from the output unit 66 to the 3D modeling apparatus. Specifically, a print data creation dialog 86 as shown in FIG. 24 is displayed, and setting data in a format that can be read by the 3D modeling apparatus, which is a 3D printer, is generated and transferred to the 3D modeling apparatus. As described above, the user can create setting data using the setting data creation device, and can instruct the modeling to the three-dimensional modeling device.
(Parameter setting means 63)
一方で、図19に示す設定データ作成装置はパラメータ設定手段63と演算手段64を備えている。パラメータ設定手段63で設定された一般最適化条件に従って、演算手段64がオブジェクトの最適姿勢と最適位置を演算する。このパラメータ設定手段63は、入力手段で取得されたオブジェクトの内、造形物の硬化時の発熱によって熱変形する変形量の最も大きい造形物を選択する選択手段としても機能する。
(造形パラメータ)
On the other hand, the setting data creation apparatus shown in FIG. 19 includes parameter setting means 63 and calculation means 64. In accordance with the general optimization conditions set by the parameter setting unit 63, the calculation unit 64 calculates the optimal posture and optimal position of the object. The parameter setting unit 63 also functions as a selection unit that selects a modeled object having the largest deformation amount that is thermally deformed by the heat generated when the modeled object is cured, among the objects acquired by the input unit.
(Modeling parameters)
三次元造形に際しては、必要なモデル材MAの量は、オブジェクトの姿勢や位置によらず不変であるものの、これを支持するサポート材SAの量は、モデル材MAの姿勢や配置状態に応じて変化する。よって使用するサポート材の量が少ない程、高価なサポート材の消費量を抑えて効率よく造形できるといえる。 In the three-dimensional modeling, the amount of the required model material MA is invariant regardless of the posture and position of the object, but the amount of the support material SA that supports this depends on the posture and arrangement state of the model material MA. Change. Therefore, it can be said that the smaller the amount of the support material used, the more efficient the molding can be done while suppressing the consumption of the expensive support material.
一方で、三次元造形装置においては一般に造形時間が比較的長いという問題がある。例えばインクジェット方式の三次元造形装置においては、造形材としてモデル材MAとサポート材SAを使用し、造形プレート40上にヘッド部20を往復させながらこれらの造形材を吐出して一層分のスライスを成形する。このスライスを下層から順次積層して所望の高さの造形物を得る構成のため、造形物の高さが高くなる程スライス数が多くなり、その分だけ造形時間がかかる。このため、造形プレート40上に配置される造形物の高さを低くすることが重要となる。
(パラメータ設定手段63)
On the other hand, a three-dimensional modeling apparatus generally has a problem that a modeling time is relatively long. For example, in an inkjet three-dimensional modeling apparatus, a model material MA and a support material SA are used as modeling materials, and these modeling materials are ejected while reciprocating the head portion 20 on the modeling plate 40 to slice one layer. Mold. Since the slice is sequentially laminated from the lower layer to obtain a modeled object having a desired height, the number of slices increases as the modeled object height increases, and the modeling time increases accordingly. For this reason, it is important to reduce the height of the shaped object placed on the modeling plate 40.
(Parameter setting means 63)
以上のように、造形時間の最小と造形材の使用量の最小の、いずれを優先するかで、オブジェクトの最適な姿勢や位置は変化する。いいかえると、これらは三次元造形の条件を規定する造形パラメータということができる。よってユーザは、造形パラメータのいずれを優先して三次元造形を行うか、その優先度をパラメータ設定手段63で指定する。このためパラメータ設定手段63は、複数の造形パラメータの内、いずれを優先して最小化するような三次元造形を行うかを設定するために用いる。
(サポート材接触面積)
As described above, the optimum posture and position of the object change depending on which one of the minimum modeling time and the minimum usage amount of the modeling material is given priority. In other words, it can be said that these are modeling parameters that define conditions for three-dimensional modeling. Therefore, the user designates, using the parameter setting means 63, which one of the modeling parameters is given priority for the three-dimensional modeling. For this reason, the parameter setting means 63 is used to set which of the plurality of modeling parameters is to be subjected to the three-dimensional modeling that is to be prioritized and minimized.
(Support material contact area)
また造形パラメータは、上述した造形時間と造形材(インクジェット方式ではサポート材SA)の使用量に限られず、他の指標を含めることができる。例えばサポート材とモデル材とが接触する面積も造形パラメータとして規定できる。特にインクジェット方式の場合、モデル材の表面の内、サポート材が接触している面は、表面が粗くなると共に、造形時未硬化の状態でモデル材とサポート材が接する境界面において、モデル材とサポート材が混じり合う結果、硬化後のモデル材の表面が白濁し、サポート材が接合しない面に比べ透明感、質感が悪くなり、艶消しのマット面となる。一方、モデル材の表面の内でサポート材の接触していない面は、艶や光沢のあるグロッシーな面となる。表面仕上げとしては、光沢のある方が見栄えがよいため、可能な限り光沢面すなわちグロッシー面を多くした、いいかえるとマット面を少なくすることが求められる場合がある。よって、このようなサポート材のモデル材表面に対する接触面積、すなわちマット面を最小とすることも、三次元造形の条件設定に際しては考慮されるべき、造形パラメータとして利用できる。 In addition, the modeling parameter is not limited to the modeling time and the usage amount of the modeling material (support material SA in the ink jet method), and can include other indexes. For example, an area where the support material and the model material are in contact with each other can also be defined as a modeling parameter. In particular, in the case of the inkjet method, the surface of the model material that is in contact with the support material becomes rough and the interface between the model material and the support material in an uncured state at the time of modeling As a result of the mixing of the support material, the surface of the model material after curing becomes cloudy, and the transparency and texture are worse than the surface where the support material is not joined, resulting in a matte mat surface. On the other hand, the surface of the model material that is not in contact with the support material is a glossy surface that is glossy or glossy. As the surface finish, it is sometimes required to have a glossy surface, that is, a glossy surface as much as possible, or in other words, to reduce the matte surface, since the glossy surface looks better. Therefore, minimizing the contact area of the support material to the model material surface, that is, the mat surface, can also be used as a modeling parameter to be taken into consideration when setting the three-dimensional modeling conditions.
パラメータ設定手段63の一例は、上述した図20の操作欄70において設けられたラジオボタン63Aである。図20の例では、造形パラメータとして、造形時間最小、樹脂量最小のいずれかを指定できる。 An example of the parameter setting unit 63 is the radio button 63A provided in the operation column 70 of FIG. In the example of FIG. 20, either the modeling time minimum or the resin amount minimum can be specified as the modeling parameter.
またパラメータ設定手段63の他の例を、図25に示す。この図に示す造形パラメータ設定ダイヤログ63Bでは、造形パラメータとして、造形時間、造形材の使用量、サポート材接触面積の優先順位を規定できる。この例では、全ての造形パラメータである時間最小、樹脂量最小、マット面最小の全てに対して、造形の最適姿勢及び位置を決定する際の優先順位を数値等でユーザに指定させる。その際、優先順位付けに不要と判断するパラメータには、数値を入力しないことで、造形の最適姿勢及び位置を決定する演算から外すことができる。 Another example of the parameter setting unit 63 is shown in FIG. In the modeling parameter setting dialog 63B shown in this figure, the modeling time, the usage amount of the modeling material, and the priority order of the support material contact area can be defined as the modeling parameters. In this example, for all of the modeling parameters, which are all of the minimum time, the minimum resin amount, and the minimum mat surface, the user is allowed to specify the priority order for determining the optimal posture and position of modeling with numerical values. At that time, by not inputting a numerical value for a parameter that is determined to be unnecessary for prioritization, it can be excluded from the calculation for determining the optimum posture and position of modeling.
さらに造形パラメータとして、これら造形時間や樹脂量に加えて、又はこれらに代わって、上述の通り造形物の熱変形を追加することもできる。上述の通り、候補位置決定手段64aは、造形プレート40上の熱分布に応じて、造形プレート40上のオブジェクトの配置位置を、放熱に適した位置とするように演算する。
(演算手段64)
Furthermore, as a modeling parameter, in addition to or instead of these modeling time and resin amount, thermal deformation of a model can be added as described above. As described above, the candidate position determination unit 64a calculates the arrangement position of the object on the modeling plate 40 so as to be a position suitable for heat dissipation according to the heat distribution on the modeling plate 40.
(Calculation means 64)
また演算手段64は、このパラメータ設定手段63で設定された造形パラメータの優先度に基づいて、オブジェクトの姿勢と位置が最適となるよう演算する。ここで演算手段64は、複数のオブジェクトが存在する場合は、各オブジェクトに対して最適姿勢及び最適位置を演算できる。また演算手段64は、図19に示すように候補位置決定手段64aの機能を含んでおり、造形物の冷却に有利な位置に造形物を配置するように演算する。 The computing unit 64 performs computation so that the posture and position of the object are optimized based on the priority of the modeling parameters set by the parameter setting unit 63. Here, when there are a plurality of objects, the calculation means 64 can calculate the optimum posture and the optimum position for each object. Further, the calculation means 64 includes the function of the candidate position determination means 64a as shown in FIG. 19, and performs calculation so that the modeled object is arranged at a position advantageous for cooling the modeled object.
本発明の三次元造形装置用の設定データ作成装置、三次元造形装置及び三次元造形装置用の設定データ作成プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、インクジェット方式で紫外線硬化樹脂を積層した三次元造形に好適に利用できる。 The setting data creation apparatus for the 3D modeling apparatus of the present invention, the 3D modeling apparatus, the setting data creation program for the 3D modeling apparatus, and the computer-readable recording medium are 3D in which an ultraviolet curable resin is laminated by an inkjet method. It can be suitably used for modeling.
100…三次元造形システム
1…設定データ作成装置
2、2’…三次元造形装置
10…制御手段
12…ローラ回転速度制御手段
13…吐出制御手段
20…ヘッド部;20A…吐出ヘッドユニット;20B…回収硬化ヘッドユニット
21…モデル材吐出ノズル
22…サポート材吐出ノズル
23…ノズル列
24…硬化手段
25…ローラ部
26…ローラ本体
27…ブレード
28…バス
29…吸引パイプ
30…ヘッド移動手段
31…XY方向駆動部
32、32’…Z方向駆動部
40…造形プレート
43…X方向移動レール
44…Y方向移動レール
45…レールガイド
61…入力手段
62…表示手段
63…パラメータ設定手段
63A…ラジオボタン;63B…造形パラメータ設定ダイヤログ
64…演算手段;64a…候補位置決定手段;64b…配置手段
65…調整手段
66…出力手段
68…表示欄
69…視点変更アイコン
70…操作欄
71…オブジェクト一覧
72…オブジェクト生成欄
73…「読み込み」ボタン
74…「コピー」ボタン
75…「削除」ボタン
76…手動操作欄
77…「表面仕上げ」欄
78…自動操作欄
80…「最適姿勢」ボタン
81…「最適配置」ボタン
82…「見積」ボタン
84…「プリント」ボタン
85…「ファイルを開く」ダイヤログ画面
86…プリントデータ作成ダイヤログ
MA…モデル材
SA…サポート材
PC…コンピュータ
SB…オーバーハング支持部
MR…造形領域
OB1…オブジェクト
OD…XY原点
IT…吸気口
EX…排気口
FT…消臭フィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Three-dimensional modeling system 1 ... Setting data creation apparatus 2, 2 '... Three-dimensional modeling apparatus 10 ... Control means 12 ... Roller rotational speed control means 13 ... Discharge control means 20 ... Head part; 20A ... Discharge head unit; 20B ... Recovery curing head unit 21 ... model material discharge nozzle 22 ... support material discharge nozzle 23 ... nozzle row 24 ... curing means 25 ... roller section 26 ... roller body 27 ... blade 28 ... bus 29 ... suction pipe 30 ... head moving means 31 ... XY Direction driving part 32, 32 '... Z direction driving part 40 ... Modeling plate 43 ... X direction moving rail 44 ... Y direction moving rail 45 ... Rail guide 61 ... Input means 62 ... Display means 63 ... Parameter setting means 63A ... Radio button; 63B ... Modeling parameter setting dialog 64 ... Calculating means; 64a ... Candidate position determining means; 64b ... Arranging means 5 ... Adjusting means 66 ... Output means 68 ... Display field 69 ... View change icon 70 ... Operation field 71 ... Object list 72 ... Object generation field 73 ... "Read" button 74 ... "Copy" button 75 ... "Delete" button 76 ... Manual operation field 77 ... "Surface finish" field 78 ... Automatic operation field 80 ... "Optimum posture" button 81 ... "Optimum placement" button 82 ... "Estimate" button 84 ... "Print" button 85 ... "Open file" dialog Screen 86 ... Print data creation dialog MA ... Model material SA ... Support material PC ... Computer SB ... Overhang support MR ... Modeling area OB1 ... Object OD ... XY origin IT ... Intake port EX ... Exhaust port FT ... Deodorizing filter
Claims (21)
一以上の造形物の三次元データを取得するための入力手段(61)と、
造形プレート(40)上における冷却性能の分布に基づき、冷却性能の高い順に前記一以上の造形物の三次元データをオブジェクトとして配置する候補位置を決定する候補位置決定手段(64a)と、
前記候補位置決定手段(64a)で決定された候補位置に、前記入力手段で取得されたオブジェクトを配置する配置手段(64b)と、
を備えることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus that models one or more three-dimensional shaped objects on a modeling plate (40) using a modeling material,
Input means (61) for obtaining three-dimensional data of one or more shaped objects;
Based on the distribution of cooling performance on the modeling plate (40), candidate position determining means (64a) for determining candidate positions for arranging the three-dimensional data of the one or more modeling objects as objects in descending order of cooling performance;
Placement means (64b) for placing the object acquired by the input means at the candidate position determined by the candidate position determination means (64a),
A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus.
前記入力手段で取得されたオブジェクトの内、該造形物の硬化時の発熱によって熱変形する変形量の最も大きい造形物を選択する選択手段を備えており、
前記配置手段(64b)は、前記選択手段により選択された造形物を、前記候補位置決定手段(64a)で決定された候補位置に配置するよう構成してなることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, further comprising:
Among the objects acquired by the input means, comprising a selection means for selecting a modeled object having the largest deformation amount that is thermally deformed by heat generated when the modeled object is cured,
The arrangement unit (64b) is configured to arrange the modeled object selected by the selection unit at the candidate position determined by the candidate position determination unit (64a). Setting data creation device.
前記選択手段が、前記一以上の造形物の形状に応じて、熱変形量の最も大きい造形物を演算して選択してなることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a 3D modeling apparatus according to claim 2,
A setting data creating apparatus for a three-dimensional modeling apparatus, wherein the selection means calculates and selects a modeled object having the largest amount of thermal deformation according to the shape of the one or more modeled objects.
前記選択手段が、熱変形をさせたくない造形物をユーザに選択させるよう促す手段であることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a 3D modeling apparatus according to claim 2,
The setting data creating apparatus for a three-dimensional modeling apparatus, wherein the selection means is means for prompting a user to select a modeled object that is not desired to be thermally deformed.
前記候補位置決定手段(64a)が、造形プレート(40)上の冷却性能の分布を、三次元造形装置中の該造形プレート(40)を配置した造形領域(MR)に冷却気体を採り入れる吸気口(IT)又は冷却気体を造形領域(MR)から排出するための排気口(EX)の位置によって決定してなることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The candidate position determining means (64a) is an inlet for introducing cooling gas into the modeling region (MR) in which the modeling plate (40) is arranged in the three-dimensional modeling apparatus, the distribution of the cooling performance on the modeling plate (40). (3) A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus, characterized in that it is determined by the position of an exhaust port (EX) for discharging the (IT) or cooling gas from the modeling region (MR).
前記選択手段が、前記一以上のオブジェクトに相当する造形物の硬化時の発熱によって熱変形する変形量に加え、前記一以上のオブジェクトに相当する三次元造形に要する造形時間と、造形物の造形に要する造形材の使用量とを含む複数の造形パラメータの、いずれを優先するかを設定するためのパラメータ設定手段(63)を兼ねることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 5,
In addition to the amount of deformation in which the selection means is thermally deformed by the heat generated when the model corresponding to the one or more objects is cured, the modeling time required for three-dimensional modeling corresponding to the one or more objects, and modeling of the model A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus, which also serves as parameter setting means (63) for setting which one of a plurality of modeling parameters including the amount of modeling material required for the processing is prioritized.
前記パラメータ設定手段(63)で設定された造形パラメータの優先度に基づいて、オブジェクトの姿勢が最適となるよう演算するための演算手段(64)を備えており、
前記演算手段(64)が、複数のオブジェクトの各々に対して、個別に最適姿勢を演算可能に構成してなることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to claim 6, further comprising:
Based on the priority of the modeling parameters set by the parameter setting means (63), the calculation means (64) for calculating so that the posture of the object is optimal,
A setting data creation apparatus for a three-dimensional modeling apparatus, wherein the calculation means (64) is configured to be able to individually calculate an optimum posture for each of a plurality of objects.
前記演算手段(64)が、造形パラメータの内、造形材の使用量を最小とする、又は造形時間を最小とするオブジェクトの最適姿勢を演算可能に構成してなることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to claim 7,
The calculation means (64) is configured to be able to calculate the optimal posture of an object that minimizes the amount of modeling material used among modeling parameters or minimizes modeling time, Setting data creation device for the device.
三次元造形装置が、造形プレート(40)上に、造形材として、
最終的な造形物となるモデル材(MA)と、
前記モデル材(MA)が張り出した張り出し部分を支え、最終的に除去されるサポート材(SA)と、
を少なくとも一方向に走査しながら吐出させ、かつこれを硬化させる動作を繰り返すことで、高さ方向に所定の厚みを有するスライスを層状に生成し、該スライスを高さ方向に積層していくことにより造形を行うことを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 8,
As a modeling material, the 3D modeling device is on the modeling plate (40).
Model material (MA) that will be the final model,
Supporting the projecting portion where the model material (MA) projects, and the support material (SA) finally removed,
By repeating the operation of ejecting while curing in at least one direction and curing this, slices having a predetermined thickness in the height direction are generated in layers, and the slices are stacked in the height direction. A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus, characterized in that modeling is performed.
入力された三次元データで規定される造形物を示す複数のオブジェクトを表示させるための表示手段(62)を備えており、
前記表示手段(62)において、各オブジェクトの姿勢を、前記モデル材(MA)に前記サポート材(SA)を付加した状態で表示可能に構成してなることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 9, further comprising:
Provided with a display means (62) for displaying a plurality of objects indicating a modeled object defined by the input three-dimensional data,
In the display means (62), the posture of each object is configured to be displayed in a state where the support material (SA) is added to the model material (MA). Setting data creation device.
一以上の造形物を載置するための前記造形プレート(40)と、
前記造形材を吐出するための造形材吐出手段と、
前記造形材吐出手段を支承するヘッド部(20)と、
前記ヘッド部を移動させながら、前記造形材吐出手段による前記造形材の吐出及び硬化を制御する制御手段(10)と、
を備え、
前記造形プレート(40)上における冷却性能の分布に基づき、冷却性能の高い順に前記一以上の造形物を前記造形プレート(40)上に配置して造形するよう構成してなることを特徴とする三次元造形装置。 On the modeling plate (40), by repeating the operation of discharging the modeling material while scanning it in at least one direction and curing it, a slice having a predetermined thickness in the height direction is generated in layers, and the slice Is a three-dimensional modeling apparatus that models by stacking in the height direction,
The modeling plate (40) for mounting one or more modeling objects;
Modeling material discharge means for discharging the modeling material;
A head portion (20) for supporting the modeling material discharge means;
Control means (10) for controlling the ejection and curing of the modeling material by the modeling material ejection means while moving the head part,
With
Based on the cooling performance distribution on the modeling plate (40), the one or more modeling objects are arranged on the modeling plate (40) in the order of higher cooling performance, and are configured to model. 3D modeling equipment.
前記一以上の造形物の内、該造形物の硬化時の発熱によって熱変形する変形量の最も大きい造形物を選択する選択手段を備えており、
前記選択手段により選択された造形物を、前記造形プレート(40)上で冷却性能の最も高い位置に配置して造形するよう構成してなることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 11, further comprising:
Among the one or more modeled objects, a selection means for selecting a modeled object having the largest deformation amount that is thermally deformed by heat generated when the modeled object is cured is provided.
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the modeled object selected by the selecting means is configured to be arranged and modeled on the modeling plate (40) at a position having the highest cooling performance.
前記選択手段が、前記一以上の造形物の形状に応じて、熱変形量の最も大きい造形物を演算して選択してなることを特徴とする三次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus according to claim 12,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the selection means calculates and selects a modeled object having the largest amount of thermal deformation according to the shape of the one or more modeled objects.
前記選択手段が、熱変形をさせたくない造形物をユーザに選択させるよう促す手段であることを特徴とする三次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus according to claim 12,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the selection unit is a unit that prompts the user to select a model that is not desired to be thermally deformed.
前記造形プレート(40)上の冷却性能の分布が、三次元造形装置中の該造形プレート(40)を配置した造形領域(MR)に冷却気体を採り入れる吸気口(IT)又は冷却気体を造形領域(MR)から排出するための排気口(EX)の位置によって決定されてなることを特徴とする三次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 11 to 14,
The cooling performance distribution on the modeling plate (40) is an inlet (IT) or cooling gas into the modeling area (MR) where the modeling plate (40) is arranged in the three-dimensional modeling apparatus. A three-dimensional modeling apparatus characterized by being determined by the position of an exhaust port (EX) for discharging from (MR).
前記造形プレート(40)が、一方向に延長された矩形状であり、
該矩形状の略中央に近接して、前記吸気口(IT)を設けてなることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 15,
The modeling plate (40) is a rectangular shape extending in one direction,
A three-dimensional modeling apparatus, characterized in that the intake port (IT) is provided in the vicinity of the substantially center of the rectangular shape.
前記ヘッド部(20)を水平方向に往復走査させるための水平駆動手段と、
前記ヘッド部(20)と造形プレート(40)との高さ方向の相対位置を移動させるための垂直駆動手段と、
前記造形材を硬化させるための硬化手段(24)と、
を備え、
前記制御手段(10)が、前記水平駆動手段で前記ヘッド部(20)を一方向に往復走査させて、前記造形材吐出手段により前記造形物を前記造形プレート(40)上に吐出させ、さらに前記硬化手段(24)により前記造形物を硬化させてなることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 15 and 16, further comprising:
Horizontal driving means for reciprocating the head portion (20) in the horizontal direction;
Vertical driving means for moving the relative position in the height direction of the head portion (20) and the modeling plate (40);
Curing means (24) for curing the modeling material;
With
The control means (10) reciprocally scans the head portion (20) in one direction with the horizontal driving means, and causes the modeling material discharge means to discharge the modeling object onto the modeling plate (40). A three-dimensional modeling apparatus, wherein the modeled object is cured by the curing means (24).
造形材が、
最終的な造形物となるモデル材(MA)と、
前記モデル材(MA)が張り出した張り出し部分を支え、最終的に除去されるサポート材(SA)と、
を含み、
前記造形材吐出手段が、
前記モデル材(MA)を吐出するためのモデル材吐出ノズル(21)、及び前記サポート材(SA)を吐出するためのサポート材吐出ノズル(22)を、それぞれ一方向に複数個配列させてなることを特徴とする三次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 15 to 17,
The modeling material
Model material (MA) that will be the final model,
Supporting the projecting portion where the model material (MA) projects, and the support material (SA) finally removed,
Including
The modeling material discharge means is
A plurality of model material discharge nozzles (21) for discharging the model material (MA) and a plurality of support material discharge nozzles (22) for discharging the support material (SA) are arranged in one direction. A three-dimensional modeling apparatus characterized by this.
前記吸気口(IT)が、前記造形プレート(40)に対して、前記水平駆動手段で、前記ヘッド部を水平方向においてXY平面で移動させる際のXY原点(OD)の存在する側と反対側に設けられてなることを特徴とする三次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus according to claim 17 or 18,
The suction port (IT) is opposite to the side where the XY origin (OD) is present when the head unit is moved in the XY plane in the horizontal direction with respect to the modeling plate (40) by the horizontal driving means. A three-dimensional modeling apparatus characterized by being provided in
一以上の造形物の三次元データを取得するための入力機能(61)と、
造形プレート(40)上における冷却性能の分布に基づき、冷却性能の高い順に前記一以上の造形物の三次元データをオブジェクトとして配置する候補位置を決定する候補位置決定機能と、
前記候補位置決定機能で決定された候補位置に、前記入力機能で取得されたオブジェクトを配置する配置機能と、
前記入力機能で取得されたオブジェクトの内、該造形物の硬化時の発熱によって熱変形する変形量の最も大きい造形物を選択する選択機能と、
を実現させ、
前記配置機能は、前記選択機能により選択された造形物を、前記候補位置決定機能で決定された候補位置に配置するよう構成してなることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成プログラム。 A setting data creation program for a three-dimensional modeling apparatus that models one or more three-dimensional shaped objects on a modeling plate (40) using a modeling material,
An input function (61) for acquiring three-dimensional data of one or more objects;
Based on the distribution of the cooling performance on the modeling plate (40), a candidate position determination function for determining a candidate position to arrange the three-dimensional data of the one or more objects as an object in order of high cooling performance;
An arrangement function for arranging the object acquired by the input function at the candidate position determined by the candidate position determination function;
A selection function for selecting a modeled object having the largest amount of deformation that is thermally deformed by heat generated during curing of the modeled object among the objects acquired by the input function;
Realized,
The arrangement function is configured to arrange the modeling object selected by the selection function at a candidate position determined by the candidate position determination function, and a setting data creation program for a three-dimensional modeling apparatus .
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