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JP7061472B2 - Resin filament test method, test equipment and evaluation equipment - Google Patents

Resin filament test method, test equipment and evaluation equipment Download PDF

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JP7061472B2 JP2018017980A JP2018017980A JP7061472B2 JP 7061472 B2 JP7061472 B2 JP 7061472B2 JP 2018017980 A JP2018017980 A JP 2018017980A JP 2018017980 A JP2018017980 A JP 2018017980A JP 7061472 B2 JP7061472 B2 JP 7061472B2
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Description

本発明は、3Dプリンタ用フィラメントの試験に好適となる樹脂フィラメントの試験方法、試験装置および評価装置に関する。 The present invention relates to a resin filament test method, a test device, and an evaluation device suitable for testing filaments for 3D printers.

3Dプリンタのうち、いわゆるMaterial Extrusion方式と称される3Dプリンタの機構は、ボビンやスプールに巻かれたPLA等の樹脂フィラメントがフィーダ(供給ローラ)を経て、金属ノズルとヒータから構成される三次元方向可動式の押出機に供給されて、樹脂を溶融させて細いノズルから吐出しながら固化をさせ積層を繰り返すことで、造形物が形作られる(例えば特許文献1)。 Among 3D printers, the mechanism of the so-called Material Extension method is a three-dimensional structure in which a resin filament such as PLA wound on a bobbin or spool passes through a feeder (supply roller), and is composed of a metal nozzle and a heater. A modeled object is formed by being supplied to a directionally movable extruder, melting the resin, solidifying the resin while ejecting the resin from a thin nozzle, and repeating the lamination (for example, Patent Document 1).

特開2017-105176号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-105176

しかしながら、三次元可動式の押出機は、複雑にかつ小刻みに可動するため、造形中にさまざまな負荷が加わり、低品質の樹脂フィラメントを使用した場合、造形中に樹脂フィラメントが折れ、ノズル内で樹脂詰まりなどの問題が生じる。 However, since the three-dimensional movable extruder moves in a complicated and small manner, various loads are applied during molding, and when a low quality resin filament is used, the resin filament breaks during molding and the resin filament breaks in the nozzle. Problems such as resin clogging occur.

また、樹脂フィラメントの品質は造形精度にも影響を及ぼす。各装置メーカーにより、樹脂の送り込みの機構やノズルの形状および造形サイズが異なるが、造形加工性は一般的に、樹脂フィラメントの品質に依るところが大きい。 The quality of the resin filament also affects the molding accuracy. The mechanism for feeding the resin, the shape of the nozzle, and the modeling size differ depending on each device manufacturer, but the modeling processability generally depends largely on the quality of the resin filament.

このような樹脂フィラメントの品質に起因する造形加工性の低下は、造形ムラや造形の中断といった甚大な損失につながる。 Such a decrease in modeling workability due to the quality of the resin filament leads to a great loss such as uneven modeling and interruption of modeling.

こうした損失を回避するためには、樹脂フィラメントの品質を事前に試験、評価できるシステムを構築することが一つの有効な手段であり、そのためには、樹脂フィラメントの品質と造形加工性の関連性を明確にし、それに見合う項目を実施できる試験装置を開発することが肝要である。 In order to avoid such loss, it is one of the effective means to construct a system that can test and evaluate the quality of the resin filament in advance, and for that purpose, the relationship between the quality of the resin filament and the formability is considered. It is important to develop a test device that can clarify and carry out the items that match it.

本発明は、このような新たな知見に基づいて、3Dプリンタによる造形加工性の向上に資する樹脂フィラメントの試験方法、試験装置および評価装置を提供することを目的としている。 Based on such new findings, it is an object of the present invention to provide a test method, a test device, and an evaluation device for a resin filament that contributes to improvement of modeling workability by a 3D printer.

例えば、金属ワイヤであれば、品質劣化があれば電気抵抗が変わったり内部にクラックが生じるため、電気特性の検査やX線検査などの非破壊検査等を通じて検査を行うことができるが、樹脂フィラメントにはこうした検査方法は適切ではない。 For example, in the case of metal wire, if there is quality deterioration, the electrical resistance changes or cracks occur inside, so inspection can be performed through non-destructive inspection such as electrical characteristic inspection and X-ray inspection. Such an inspection method is not appropriate for the above.

樹脂フィラメントはロールから繰り出して押出機に導入し、そこで溶融させてノズルから押し出すことで常に一定量の供給が行えるようにコントロールされる必要があるところ、樹脂フィラメントが図1(a)のような高品質フィラメントではなく同図(b)のような低品質フィラメントである場合や、樹脂フィラメントに図2(a)、(b)に示すようにノズル径を通過し得ないような異物の混入がある場合は、送り状況に変化が生じたり、ノズルが詰まるなどの現象となって現われる。 The resin filament needs to be controlled so that a constant amount can always be supplied by feeding the resin filament from the roll, introducing the resin filament into the extruder, melting the resin filament there, and extruding the resin filament from the nozzle, as shown in FIG. 1 (a). If the filament is not a high-quality filament but a low-quality filament as shown in FIG. 2B, or if the resin filament is mixed with foreign matter that cannot pass through the nozzle diameter as shown in FIGS. 2A and 2B. In some cases, it may appear as a phenomenon such as a change in the feed status or a clogging of the nozzle.

そこで、3Dプリンタで造形する際に問題となっている樹脂フィラメントの品質の問題とその造形加工性について次のように検討した。
(1)先ず、樹脂フィラメントの品質の問題点としては、以下の点が挙げられる。
(A1)PLAフィラメントの断面形状の歪み
(A2)フィラメントの長さ方向に対する太さ斑の存在
(A3)フィラメントの径が一定ではない場合。
(A4)PLAフィラメントに含まれる小石などの粗雑物の存在
(2)次に、樹脂フィラメントの品質に起因した造形加工性の問題点としては、以下の点が挙げられる。
(B1)樹脂の吐出量が一定にならず造形精度が低下する。
(B2)樹脂が送り込まれず樹脂詰まりが起こる。
(3)そして、樹脂フィラメントの品質の問題点と造形加工性の問題点との関連性としては、以下が挙げられる。
(B1)の問題点:(A1)、(A2)、(A3)が該当
(B2)の問題点:(A1)、(A2)、(A3)、(A4)が該当
Therefore, the problem of the quality of the resin filament, which is a problem when modeling with a 3D printer, and its modeling processability were examined as follows.
(1) First, the following points can be mentioned as problems in the quality of the resin filament.
(A1) Distortion of the cross-sectional shape of the PLA filament (A2) Presence of thickness spots in the length direction of the filament (A3) When the diameter of the filament is not constant.
(A4) Presence of crude substances such as pebbles contained in PLA filaments (2) Next, the following points can be mentioned as problems in modeling processability due to the quality of the resin filaments.
(B1) The discharge amount of the resin is not constant and the molding accuracy is lowered.
(B2) Resin is not fed and resin clogging occurs.
(3) The following can be mentioned as the relationship between the problem of the quality of the resin filament and the problem of the formability.
Problem of (B1): Corresponds to (A1), (A2), (A3) Problem of (B2): Corresponds to (A1), (A2), (A3), (A4)

そこで、樹脂フィラメントの品質性を評価するためには、(i)連続吐出性評価、(ii)安定吐出評価および(iii)異物混入試験ができる評価装置が必要となる。 Therefore, in order to evaluate the quality of the resin filament, an evaluation device capable of (i) continuous discharge property evaluation, (ii) stable discharge evaluation, and (iii) foreign matter contamination test is required.

以上を踏まえると、樹脂フィラメントの場合は、送り状況やノズルの詰まりの有無を定量的に捉えることで、当該樹脂フィラメントが使用に耐え得る品質であるか否かを評価することができる。 Based on the above, in the case of a resin filament, it is possible to evaluate whether or not the resin filament is of a quality that can withstand use by quantitatively grasping the feed state and the presence or absence of nozzle clogging.

そして本発明者は、このような知見に基づき、次のような手段を講じたものである。 Based on such findings, the present inventor has taken the following measures.

すなわち、本発明に係る樹脂フィラメントの試験方法は、図3の概略図に示されるように、3Dプリンタ用の樹脂フィラメントFを評価するための試験方法であって、フィラメント送り部4のフィードローラ41aの送り込み速度を所定の送り込み速度Voに設定して樹脂フィラメントを押出機1に送り込み、前記押出機1で溶融させてノズル2(2a~2c)より押し出しながら、前記フィラメント送り部4より上流側に配置されるエンコーダ12から出力されるパルスに基づいて樹脂フィラメントFの実送り込み速度Vを検出して、その実送り込み速度Vと前記所定の送り込み速度Voとが一致する状態において、フィラメント送り込み時の圧力負荷Tqを経時的に検出することを特徴とする。
That is, the resin filament test method according to the present invention is a test method for evaluating the resin filament F for a 3D printer, as shown in the schematic diagram of FIG. 3, and is a test method for evaluating the resin filament F of the filament feeder 4 , the feed roller 41a. The resin filament is fed to the extruder 1 by setting the feeding speed of The actual feeding speed V of the resin filament F is detected based on the pulse output from the arranged encoder 12, and the pressure load at the time of filament feeding is in a state where the actual feeding speed V and the predetermined feeding speed Vo match. It is characterized by detecting Tq over time .

このような試験方法を通じて、送り込み速度Vや圧力負荷Tqを経時的に計測すれば、例えばロール1を通じて変化する樹脂フィラメントFの断面形状や径、太さ等から均質性を評価することができる。 If the feeding speed V and the pressure load Tq are measured over time through such a test method, the homogeneity can be evaluated from, for example, the cross-sectional shape, diameter, thickness, etc. of the resin filament F that changes through the roll 1.

また、設定送り込み速度Voと実送り込み速度Vが異なれば、送り込んでも樹脂フィラメントFが適切に追従しない事態であり、強度不足による破断や異物混入の可能性を捉えることができる。 Further, if the set feed rate Vo and the actual feed rate V are different, the resin filament F does not properly follow the feed, and the possibility of breakage or foreign matter contamination due to insufficient strength can be grasped.

さらに、送り込み時の圧力負荷Tqを計測すれば、異物混入による詰まりのほか、樹脂フィラメントFの流動性の大きさの指標であるMFR(Melt Flow Rate)に近い値として粘度異常を捉えることができる。 Further, if the pressure load Tq at the time of feeding is measured, it is possible to detect the viscosity abnormality as a value close to MFR (Melt Flow Rate), which is an index of the magnitude of the fluidity of the resin filament F, in addition to the clogging due to the inclusion of foreign matter. ..

本発明に係る樹脂フィラメントの試験方法において、前記フィードローラ41aを回転駆動するモータ10の駆動電流Idを利用して圧力負荷(トルク)Tqを検出することが好ましい。
圧力負荷が変動するとモータ10の駆動電流Idが変化するため、これを利用すれば、別途にトルク検出器等を設けずに圧力負荷を検出することができる。
本発明に係る樹脂フィラメントの試験方法において、樹脂フィラメントFの評価として、樹脂フィラメントFが連続して吐出されているか否かの第1の評価項目(i)、あるいは樹脂フィラメントが安定的に吐出されているか否かの第2の評価項目(ii)、あるいは樹脂フィラメントに異物が混入していないか否かの第3の評価項目(iii)のうち、何れか一部又は全部を評価することが好ましい。
このようにすれば、3D用プリンタという特殊用途に適合する樹脂フィラメントの品質評価を行うことが可能となる。
この場合、共通の樹脂フィラメントFに対し、押出機1に付帯するノズル径の異なるノズル2(例えば2a~2c)を選択して試験を行うことが有効である。
In the resin filament test method according to the present invention, it is preferable to detect the pressure load (torque) Tq by using the drive current Id of the motor 10 that rotationally drives the feed roller 41a.
Since the drive current Id of the motor 10 changes when the pressure load fluctuates, it is possible to detect the pressure load without separately providing a torque detector or the like by using this.
In the resin filament test method according to the present invention, as the evaluation of the resin filament F, the first evaluation item (i) of whether or not the resin filament F is continuously discharged, or the resin filament is stably discharged. It is possible to evaluate a part or all of the second evaluation item (ii) of whether or not the resin filament is mixed, or the third evaluation item (iii) of whether or not foreign matter is mixed in the resin filament. preferable.
By doing so, it becomes possible to evaluate the quality of the resin filament suitable for a special purpose such as a 3D printer.
In this case, it is effective to select nozzles 2 (for example, 2a to 2c) having different nozzle diameters attached to the extruder 1 for the common resin filament F and perform the test.

このようにノズル径を変えて計測を実施すれば、大きさがまちまちな、あるいは未知である異物の混入を捉えることができる。 By changing the nozzle diameter in this way and performing the measurement, it is possible to detect the contamination of foreign matter of various sizes or unknown.

また、3Dプリンタ用の樹脂フィラメントFを評価するための試験装置Dtとしては、図3に示すように、ロールRに巻かれた樹脂フィラメントFを保持する保持部3と、保持部3の下方にあって樹脂フィラメントFをロールRから繰り出すフィラメント送り部4と、フィラメント送り部4の下方にあって繰り出した樹脂フィラメントFを導入しヒータ5により溶融させてノズル2a~2cのいずれかより同軸上に押し出す押出機1と、前記保持部3と前記フィラメント送り部4との間に配置されるエンコーダ12と、モータ10を制御する制御部7を有し、前記フィラメント送り部4は、前記モータ10により回転駆動されて樹脂フィラメントFを前記押出機1に送り込むフィードローラ41aを有し、前記制御部7は、前記フィードローラ41aの送り込み速度が所定の送り込み速度Voとなるように前記モータ10を制御するとともに、前記エンコーダ12から出力されるパルスに基づいて樹脂フィラメントFの実送り込み速度Vを検出して、その実送り込み速度Vと前記所定の送り込み速度Voとが一致する状態において、フィラメント送り込み時の圧力負荷Tqを経時的に検出することが好ましい。
Further, as a test device Dt for evaluating the resin filament F for a 3D printer, as shown in FIG. 3, a holding portion 3 for holding the resin filament F wound around the roll R and a holding portion 3 below the holding portion 3 are used. A filament feeding portion 4 for feeding the resin filament F from the roll R and a resin filament F fed below the filament feeding portion 4 are introduced and melted by the heater 5 so as to be coaxial with any of the nozzles 2a to 2c. It has an extruder 1 to be extruded , an encoder 12 arranged between the holding unit 3 and the filament feeding unit 4, and a control unit 7 to control the motor 10, and the filament feeding unit 4 is provided by the motor 10. It has a feed roller 41a that is rotationally driven to feed the resin filament F to the extruder 1, and the control unit 7 controls the motor 10 so that the feed speed of the feed roller 41a becomes a predetermined feed speed Vo. At the same time, the actual feeding speed V of the resin filament F is detected based on the pulse output from the encoder 12, and the pressure load at the time of filament feeding is in a state where the actual feeding speed V and the predetermined feeding speed Vo match. It is preferable to detect Tq over time .

樹脂フィラメントFをフィラメント送り部4からノズル2a~2cに向かって同軸上に押し出せば、ノズル2a~2cでの詰まりは即座に押出機1を介してフィラメント送り部4の圧力負荷となって捉えられる。また、模擬プリント機構Pを構成し、実際に樹脂フィラメントFを溶融、軟化させ、縮径させてノズル2a~2cから押し出すため、3Dプリンタの実際の使用環境に近い状態で樹脂フィラメントFの試験を行うことができる。 If the resin filament F is extruded coaxially from the filament feeder 4 toward the nozzles 2a to 2c, the clogging at the nozzles 2a to 2c is immediately captured as a pressure load of the filament feeder 4 via the extruder 1. Be done. Further, since the simulated printing mechanism P is configured to actually melt, soften, and reduce the diameter of the resin filament F and extrude it from the nozzles 2a to 2c, the resin filament F is tested in a state close to the actual usage environment of the 3D printer. It can be carried out.

本発明に係る樹脂フィラメントの試験装置において、前記制御部7は、前記モータ10の駆動電流Idを利用して圧力負荷(トルク)Tqを検出することが好ましい。
In the resin filament test apparatus according to the present invention, it is preferable that the control unit 7 detects the pressure load (torque) Tq by using the drive current Id of the motor 10 .

圧力負荷が変動するとサーボモータ10の駆動電流Idが変化するため、これを利用すれば、別途にトルク検出器等を設けずに圧力負荷を検出することができる。 Since the drive current Id of the servomotor 10 changes when the pressure load fluctuates, it is possible to detect the pressure load without separately providing a torque detector or the like by using this.

そしてこの場合も、ノズル径の異なる押出機1を複数併設し、何れか一つを選択して前記フィラメント送り部4から樹脂フィラメントFを導入するように構成されていることが好ましい。 Also in this case, it is preferable that a plurality of extruders 1 having different nozzle diameters are provided side by side, and one of them is selected to introduce the resin filament F from the filament feeding portion 4.

このようにすれば、簡単にノズル径を変えて計測を実施できるため、大きさがまちまちな、あるいは未知である異物の混入を捉えることができる。 By doing so, it is possible to easily change the nozzle diameter and perform the measurement, so that it is possible to catch the contamination of foreign matter having various sizes or unknown.

本発明に係る樹脂フィラメントの試験装置において、樹脂フィラメントFの評価として、樹脂フィラメントFが連続して吐出されているか否かの第1の評価項目(i)、あるいは樹脂フィラメントが安定的に吐出されているか否かの第2の評価項目(ii)、あるいは樹脂フィラメントに異物が混入していないか否かの第3の評価項目(iii)のうち、何れか一部又は全部を評価することが好ましい。In the resin filament test apparatus according to the present invention, as an evaluation of the resin filament F, the first evaluation item (i) of whether or not the resin filament F is continuously discharged, or the resin filament is stably discharged. It is possible to evaluate a part or all of the second evaluation item (ii) of whether or not the resin filament is mixed, or the third evaluation item (iii) of whether or not foreign matter is mixed in the resin filament. preferable.

このようにすれば、3D用プリンタという特殊用途に適合する樹脂フィラメントの品質評価を行うことが可能となる。 By doing so, it becomes possible to evaluate the quality of the resin filament suitable for a special purpose such as a 3D printer.

以上、説明した本発明によれば、3Dプリンタによる造形加工性の向上に資する新規有用な樹脂フィラメントの試験方法、試験装置および評価装置を提供することが可能となる。 According to the present invention described above, it is possible to provide a novel and useful resin filament test method, test device, and evaluation device that contribute to the improvement of modeling workability by a 3D printer.

樹脂フィラメントの品質の良否を模式的に示す図。The figure which shows the quality of a resin filament schematically. 樹脂フィラメントの品質の良否を模式的に示す図。The figure which shows the quality of a resin filament schematically. 本発明に係る樹脂フィラメントの試験方法および試験装置を示す概略図。The schematic diagram which shows the test method and the test apparatus of the resin filament which concerns on this invention. 図3の一部を抽出して模式的に示す図。The figure which extracts a part of FIG. 3 and shows schematically. 図3の概略図を具体化した一実施形態を示す図。The figure which shows one embodiment which embodied the schematic diagram of FIG. 本発明の一実施例において評価対象とした樹脂フィラメントの説明図。The explanatory view of the resin filament which was evaluated in one Example of this invention. 同実施例において出力されるグラフ。The graph output in the same embodiment. 同実施例において出力される数値表。Numerical table output in the same embodiment. 同実施例の評価結果を示す図。The figure which shows the evaluation result of the same Example.

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図5は、図3の概略図に基づいて実際に試験装置を構成したものである。 FIG. 5 shows an actual configuration of the test apparatus based on the schematic diagram of FIG.

この試験装置は、支持台21の上方に水平な軸22を介してフィラメントFを巻いたロールRが着脱可能とされ、ロールRと軸22の間に設けたベアリングを介してロールRが回転しながら樹脂フィラメントFが繰り出される構造となっている。 In this test device, the roll R around which the filament F is wound on the support base 21 via a horizontal shaft 22 is detachable, and the roll R rotates via a bearing provided between the roll R and the shaft 22. However, the structure is such that the resin filament F is fed out.

樹脂フィラメントFの下方には中間台23が配置され、この中間台23に複数の押出機1が所定間隔で取り付けられている。押出機1は、ヒータ(ヒータブロック)5とノズル2から構成されて、中間台23の下方に取り付けたもので、ノズル2の内部流路は図4に模式的に示すように小径部2aが下方に開口し、大径部2bが上方に開口して、この大径部に図3に模式的に示す連結金具24を介してフィラメント送り装置4であるフィーダ41が取り付けられている。 An intermediate table 23 is arranged below the resin filament F, and a plurality of extruders 1 are attached to the intermediate table 23 at predetermined intervals. The extruder 1 is composed of a heater (heater block) 5 and a nozzle 2 and is attached below the intermediate table 23. The internal flow path of the nozzle 2 has a small diameter portion 2a as schematically shown in FIG. The feeder 41, which is a filament feeding device 4, is attached to the large diameter portion, which is opened downward and the large diameter portion 2b is opened upward, via the connecting metal fitting 24 schematically shown in FIG.

フィーダ41は、図4に模式的に示すように、表面に凹凸加工が施されたフィードローラ41aと、このフィードローラ41aとの間に樹脂フィラメントFを挟持するピンチローラ41bと、フィードローラ41aを回転駆動するサーボモータ10とを備えているもので、ロールRから繰り出される樹脂フィラメントFをフィードローラ41aとピンチローラ41bに引き込み、フィードローラ41aに向かって送り出す構成となっている。樹脂フィラメントFはフィードローラ41aの回転トルクに応じた圧力負荷Fで押出機1に送り込まれる。 As schematically shown in FIG. 4, the feeder 41 includes a feed roller 41a having an uneven surface, a pinch roller 41b that sandwiches a resin filament F between the feed roller 41a, and a feed roller 41a. It is equipped with a rotary drive servo motor 10, and has a configuration in which the resin filament F unwound from the roll R is drawn into the feed roller 41a and the pinch roller 41b and sent out toward the feed roller 41a. The resin filament F is sent to the extruder 1 with a pressure load F corresponding to the rotational torque of the feed roller 41a.

サーボモータ10の送り込み速度Vo、ヒータ5の温度T0は、図5に示すパーソナルコンピュータ(以下、PCと称する)が図3に示す制御部7として機能して、送り込み速度V0や押出温度T0を入力することによって制御が可能とされる。フィラメント送り時の圧力負荷Tqやフィラメント温度Tもモニタリングできるようになっている。また、フィーダ41とロールRの間にはエンコーダ12が配置されて、樹脂フィラメントFはエンコーダ12を構成する一対の圧接ローラ12a、12a間に挟持されており、エンコーダ12から出力されるパルスをデジタルマルチメータ24で読み取り、パーソナルコンピュータPCに入力して樹脂フィラメントFの実送り込み速度Vの実測値が評価できるようになっている。 As for the feed rate Vo of the servomotor 10 and the temperature T0 of the heater 5, the personal computer (hereinafter referred to as PC) shown in FIG. 5 functions as the control unit 7 shown in FIG. 3, and the feed rate V0 and the extrusion temperature T0 are input. By doing so, control is possible. The pressure load Tq and the filament temperature T at the time of filament feeding can also be monitored. Further, an encoder 12 is arranged between the feeder 41 and the roll R, and the resin filament F is sandwiched between the pair of pressure welding rollers 12a and 12a constituting the encoder 12, and the pulse output from the encoder 12 is digitally generated. It can be read by the multimeter 24 and input to the personal computer PC to evaluate the actual measured value of the actual feeding speed V of the resin filament F.

パーソナルコンピュータPCでは、上述した送り込み速度V0や押出温度T0の設定のほか、プリンタ機構P全体の起動・停止の制御、タイマーの設定が可能とされており、樹脂フィラメントFの送り開始からの時間も計測可能とされている。 In the personal computer PC, in addition to the above-mentioned setting of the feeding speed V0 and the extrusion temperature T0, it is possible to control the start / stop of the entire printer mechanism P and set the timer, and the time from the start of feeding the resin filament F is also possible. It is said to be measurable.

パーソナルコンピュータPCは図3のデータ処理部9や指令生成・出力部11としても機能している。 The personal computer PC also functions as a data processing unit 9 and a command generation / output unit 11 in FIG.

ここでは、本発明の実施例をについて説明する。 Here, examples of the present invention will be described.

図6は、評価対象とした樹脂フィラメントであるPLAフィラメントA、B、Cである。 FIG. 6 shows PLA filaments A, B, and C, which are resin filaments to be evaluated.

以下は、評価条件である。
(i)連続吐出性評価
The following are the evaluation conditions.
(i) Evaluation of continuous ejection performance

PLAフィラメントを一定の速度で送り込み、ノズルから樹脂が連続的に吐出できるかを検証した。
(仕様)
・使用するノズル:Φ0.4 mm,
The PLA filament was fed at a constant speed, and it was verified whether the resin could be continuously ejected from the nozzle.
(specification)
・ Nozzle used: Φ0.4 mm,

送り込み速度:220 mm/min
・ノズルの設定温度:220℃, 240℃
・PLAフィラメント使用量:ボビン1巻分または15時間連続吐出
(ii)安定吐出性評価
PLAフィラメントの押出速度を一定にして、吐出量の評価を検証した。
(仕様)
・単位時間当たりの吐出量の評価
・サーボモータに送られる負荷電流置の評価
・ノズルの設定温度:220℃, 240℃
・PLAフィラメント使用量:ボビン1巻分または15時間連続吐出
(iii)異物混入度の試験
ノズル口の大きさ(φ0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm)を変えてノズル口よりも大きい粗雑物の混入の有無を検証
(仕様)
・ノズル口の大きさ:φ0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm
・ノズルの設定温度:240℃
・PLAフィラメント使用量:ボビン1巻分または15時間連続吐出
<評価用データ>
Feeding speed: 220 mm / min
・ Nozzle set temperature: 220 ℃, 240 ℃
・ PLA filament usage: 1 bobbin roll or 15 hours continuous discharge
(ii) Evaluation of stable ejection performance The evaluation of the ejection amount was verified by keeping the extrusion speed of the PLA filament constant.
(specification)
・ Evaluation of discharge amount per unit time
・ Evaluation of the load current set sent to the servo motor
・ Nozzle set temperature: 220 ℃, 240 ℃
・ PLA filament usage: 1 bobbin roll or 15 hours continuous discharge
(iii) Foreign matter contamination test By changing the size of the nozzle opening (φ0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm), it is verified whether or not there is contamination of coarse matter larger than the nozzle opening (specifications).
・ Nozzle opening size: φ0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm
・ Nozzle set temperature: 240 ℃
・ PLA filament usage: 1 bobbin roll or 15 hours continuous discharge <evaluation data>

評価用データは、図7のグラフGr1~Gr3または図8の数値表Tabとして出力される。数値表Tabは負荷率の平均値を表している。
<評価結果>
The evaluation data is output as graphs Gr1 to Gr3 in FIG. 7 or a numerical table Tab in FIG. The numerical table Tab represents the average value of the load factor.
<Evaluation result>

図9は評価結果である。ここでは、(i)連続吐出性評価に関してはA~Cは○(合格)、(ii)安定吐出性評価に関してはA~Cのばらつき度合を示す値を表示、(iii)異物混入度の試験に関しては何れのノズル径とも○(合格)となった。 FIG. 9 shows the evaluation results. Here, (i) A to C are displayed as ○ (pass) for continuous ejection property evaluation, (ii) values indicating the degree of variation of A to C are displayed for stable ejection property evaluation, and (iii) foreign matter contamination degree test. With regard to, all nozzle diameters were ○ (passed).

ここで、樹脂フィラメントに課題解決手段の欄で述べたA1~A4の欠陥が存在する場合には、B1、B2の症状となって表われるため、図7のグラフや図8の数値表Tabに異常な状態が現れ、図9の評価結果において品質不良の評価結果が得られることになる。 Here, if the resin filament has the defects A1 to A4 described in the section of the problem-solving means, it appears as a symptom of B1 and B2. An abnormal state appears, and the evaluation result of quality defect is obtained in the evaluation result of FIG.

以上、本発明の一実施形態および一実施例について説明したが、各部の具体的な方法や構成は上述した実施形態や実施例のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Although one embodiment and one embodiment of the present invention have been described above, the specific methods and configurations of each part are not limited to the above-mentioned embodiments and examples, and are within the scope of the present invention. Various deformations are possible.

1…押出機
2、2a~2c…ノズル
3…保持部
4…フィラメント送り部
5…ヒータ
7…制御部
8…検出部
9…データ処理部
10…サーボモータ
11…指標生成・出力部
De…評価装置
Dt…試験装置
F…樹脂フィラメント
Gr1~Gr5…グラフ
Id…駆動電流
P…模擬プリント機構
R…ロール
Tab…数値表
Tq…圧力負荷
V…実送り込み速度
Vo…送り込み速度
1 ... Extruder 2, 2a-2c ... Nozzle 3 ... Holding unit 4 ... Filament feed unit 5 ... Heater 7 ... Control unit 8 ... Detection unit 9 ... Data processing unit 10 ... Servo motor 11 ... Index generation / output unit De ... Evaluation Device Dt ... Test device F ... Resin filament Gr1 to Gr5 ... Graph Id ... Drive current P ... Simulated print mechanism R ... Roll Tab ... Numerical table Tq ... Pressure load V ... Actual feed rate Vo ... Feed speed

Claims (6)

3Dプリンタ用の樹脂フィラメントを評価するための試験方法であって、
フィラメント送り部のフィードローラの送り込み速度を所定の送り込み速度に設定して樹脂フィラメントを押出機に送り込み、前記押出機で溶融させてノズルより押し出しながら、前記フィラメント送り部より上流側に配置されるエンコーダから出力されるパルスに基づいて樹脂フィラメントの実送り込み速度を検出して、その実送り込み速度と前記所定の送り込み速度とが一致する状態において、フィラメント送り込み時の圧力負荷を経時的に検出することを特徴とする樹脂フィラメントの試験方法。
A test method for evaluating resin filaments for 3D printers.
An encoder arranged on the upstream side of the filament feeder while feeding the resin filament to the extruder by setting the feed roller of the feed roller of the filament feeder to a predetermined feed speed, melting the resin filament in the extruder and extruding the resin filament from the nozzle. The feature is that the actual feeding speed of the resin filament is detected based on the pulse output from the resin filament, and the pressure load at the time of filament feeding is detected over time in a state where the actual feeding speed and the predetermined feeding speed match. Test method for resin filaments.
前記フィードローラを回転駆動するモータの駆動電流を利用して圧力負荷を検出する請求項1に記載の樹脂フィラメントの試験方法。The method for testing a resin filament according to claim 1, wherein a pressure load is detected by using a drive current of a motor that rotationally drives the feed roller. 樹脂フィラメントの評価として、樹脂フィラメントが連続して吐出されているか否かの第1の評価項目、あるいは樹脂フィラメントが安定的に吐出されているか否かの第2の評価項目、あるいは樹脂フィラメントに異物が混入していないか否かの第3の評価項目のうち、何れか一部又は全部を評価する請求項1または2に記載の樹脂フィラメントの試験方法。As an evaluation of the resin filament, the first evaluation item of whether or not the resin filament is continuously ejected, the second evaluation item of whether or not the resin filament is stably ejected, or a foreign substance on the resin filament. The method for testing a resin filament according to claim 1 or 2, wherein any part or all of the third evaluation item as to whether or not the resin is mixed is evaluated. 3Dプリンタ用の樹脂フィラメントを評価するための試験装置であって、
ロールに巻かれた樹脂フィラメントを保持する保持部と、前記保持部の下方にあって樹脂フィラメントをロールから繰り出すフィラメント送り部と、前記フィラメント送り部の下方にあって繰り出した樹脂フィラメントを導入しヒータにより溶融させてノズルより同軸上に押し出す押出機と、前記保持部と前記フィラメント送り部との間に配置されるエンコーダと、モータを制御する制御部を有し、
前記フィラメント送り部は、前記モータにより回転駆動されて樹脂フィラメントを前記押出機に送り込むフィードローラを有し、
前記制御部は、前記フィードローラの送り込み速度が所定の送り込み速度となるように前記モータを制御するとともに、前記エンコーダから出力されるパルスに基づいて樹脂フィラメントの実送り込み速度を検出して、その実送り込み速度と前記所定の送り込み速度とが一致する状態において、フィラメント送り込み時の圧力負荷を経時的に検出することを特徴とする樹脂フィラメントの試験装置。
A test device for evaluating resin filaments for 3D printers.
A heater that introduces a holding portion that holds the resin filament wound around the roll, a filament feeding portion that is below the holding portion and feeds out the resin filament from the roll, and a resin filament that is below the filament feeding portion and is fed out. It has an extruder that is melted and extruded coaxially from a nozzle , an encoder that is arranged between the holding portion and the filament feeding portion, and a control unit that controls a motor.
The filament feeder has a feed roller that is rotationally driven by the motor to feed the resin filament to the extruder.
The control unit controls the motor so that the feeding speed of the feed roller becomes a predetermined feeding speed, and detects the actual feeding speed of the resin filament based on the pulse output from the encoder, and the actual feeding speed thereof. A resin filament test apparatus for detecting a pressure load at the time of filament feeding over time in a state where the speed and the predetermined feeding speed match .
前記制御部は、前記モータの駆動電流を利用して圧力負荷を検出する請求項4に記載の樹脂フィラメントの試験装置。The resin filament test apparatus according to claim 4, wherein the control unit detects a pressure load by using the drive current of the motor. 樹脂フィラメントの評価として、樹脂フィラメントが連続して吐出されているか否かの第1の評価項目、あるいは樹脂フィラメントが安定的に吐出されているか否かの第2の評価項目、あるいは樹脂フィラメントに異物が混入していないか否かの第3の評価項目のうち、何れか一部又は全部を評価する請求項4または5に記載の樹脂フィラメントの試験装置。As an evaluation of the resin filament, the first evaluation item of whether or not the resin filament is continuously ejected, the second evaluation item of whether or not the resin filament is stably ejected, or a foreign substance on the resin filament. The resin filament test apparatus according to claim 4 or 5, which evaluates any part or all of the third evaluation item as to whether or not the resin is mixed.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004504177A (en) 2000-07-13 2004-02-12 ストラタシス・インコーポレイテッド Filament cassette and loading system
JP2016505409A (en) 2012-11-21 2016-02-25 ストラタシス,インコーポレイテッド Additive manufacturing using polyamide consumables
JP2017105176A (en) 2015-12-08 2017-06-15 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation Material feeder for engineering polymer ejection system for additive manufacturing application
JP2017109482A (en) 2015-12-08 2017-06-22 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation Extrusion printhead for three-dimensional object printer
JP2017213813A (en) 2016-06-01 2017-12-07 株式会社リコー Three-dimensional modeling filament material and manufacturing method thereof, three-dimensional modeling filament material set, and three-dimensional modeling manufacturing method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004504177A (en) 2000-07-13 2004-02-12 ストラタシス・インコーポレイテッド Filament cassette and loading system
JP2016505409A (en) 2012-11-21 2016-02-25 ストラタシス,インコーポレイテッド Additive manufacturing using polyamide consumables
JP2017105176A (en) 2015-12-08 2017-06-15 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation Material feeder for engineering polymer ejection system for additive manufacturing application
JP2017109482A (en) 2015-12-08 2017-06-22 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation Extrusion printhead for three-dimensional object printer
JP2017213813A (en) 2016-06-01 2017-12-07 株式会社リコー Three-dimensional modeling filament material and manufacturing method thereof, three-dimensional modeling filament material set, and three-dimensional modeling manufacturing method

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