JP6047629B1 - 3D printing device - Google Patents
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Abstract
【課題】原料フィラメントとして硬質フィラメントよりも柔らかいフィラメントを用いて印刷する際にも長時間に亘って安定的に立体造形物を印刷することができる熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置を提供する。【解決手段】データ処理部と印刷部１２とから構成され、印刷部１２は、印刷部本体と、印刷部本体に移動可能に設けられたヘッド部１６と、原料フィラメント２５の搬送をガイドするガイド部１９とを備えた３次元印刷装置であって、ガイド部１９はチューブであり、チューブ１９の先端部はヘッド部１６に、後端部は印刷部本体の非移動部に其々固定され、全体が湾曲して配設されており、チューブ１９はショアＤ硬度が５０未満の素材又はショアＡ硬度が９０以下の素材により形成されたチューブ本体部を有し、チューブ本体部の内面には高密度ポリエチレン層又は超高密度ポリエチレン層が形成されている３次元印刷装置。【選択図】図６Three-dimensional printing using a hot melt lamination method (FDM) capable of stably printing a three-dimensional structure for a long time even when printing using a filament softer than a hard filament as a raw material filament Providing equipment. The printing unit includes a data processing unit and a printing unit. The printing unit includes a printing unit main body, a head unit that is movably provided in the printing unit main body, and a guide that guides conveyance of a raw material filament. A guide unit 19 is a tube, a distal end portion of the tube 19 is fixed to the head portion 16, and a rear end portion is fixed to a non-moving portion of the printing unit main body, respectively. The tube 19 has a curved main body, and the tube 19 has a tube main body formed of a material having a Shore D hardness of less than 50 or a material having a Shore A hardness of 90 or less. A three-dimensional printing apparatus in which a density polyethylene layer or an ultra-high density polyethylene layer is formed. [Selection] Figure 6
Description
本発明は、熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a three-dimensional printing apparatus using a hot melt lamination method (FDM).
従来より、試作品や治具等の立体造形品の作成には３次元印刷装置が利用されている。３次元印刷装置は、３Ｄプリンターとも称され、３Ｄプリンターはコンピュータ上に取り込まれた立体図面データに従って樹脂等の原材料によって立体造形品を作成することができる。 Conventionally, a three-dimensional printing apparatus has been used to create a three-dimensional model such as a prototype or a jig. The three-dimensional printing apparatus is also referred to as a 3D printer, and the 3D printer can create a three-dimensional model using raw materials such as resin in accordance with three-dimensional drawing data captured on a computer.
立体造形品を形成する方法には種々の方法があり、その１つに熱溶解積層法（ＦＤＭ）が存在する。熱溶解積層法（ＦＤＭ）は、熱可塑性樹脂等の原料フィラメントをヒーターにより加熱溶解しながらノズルより吐出し、ノズルを例えば平面方向に稼動させて立体造形品の第一層を形成し、次に第一層の上面に第二層、第三層というように積層させていくことにより立体造形品を得る方法である。 There are various methods for forming a three-dimensional model, and one of them is a hot melt lamination method (FDM). In the hot melt lamination method (FDM), a raw material filament such as a thermoplastic resin is discharged from a nozzle while being heated and melted by a heater, and the nozzle is operated in a plane direction, for example, to form a first layer of a three-dimensional model, This is a method of obtaining a three-dimensionally shaped product by laminating the second layer and the third layer on the upper surface of the first layer.
熱溶解積層法（ＦＤＭ）の３Ｄプリンターは、レーザーや粉末焼結による造形法を利用した３Ｄプリンターと比べて安価であり広く普及している。一般に熱溶解積層法（ＦＤＭ）の３Ｄプリンターでは、原料フィラメントが巻回されたスプールがあり、原料フィラメントは、スプールからノズルを備えた可動のヘッドまで供給され、印刷によりヘッド側で消費されることによって順次スプールから引き出される。 Hot melt lamination (FDM) 3D printers are cheaper and more widespread than 3D printers that use laser or powder sintering modeling methods. In general, a 3D printer using the hot melt lamination method (FDM) has a spool around which a raw material filament is wound, and the raw material filament is supplied from the spool to a movable head equipped with a nozzle and consumed on the head side by printing. Are sequentially pulled from the spool.
原料フィラメントは立体造形品の印刷中に絡まることのないように、ヘッドまでの搬送経路において、搬送チューブによりガイドされている。一般に、詰りなどを抑制するため搬送性を維持するため摩擦係数の小さいポリテトラフルオロエチレン製の搬送チューブが用いられている。 The raw material filament is guided by the transport tube in the transport path to the head so as not to get entangled during printing of the three-dimensional model. In general, a polytetrafluoroethylene-made transport tube having a small friction coefficient is used to maintain transportability in order to suppress clogging and the like.
搬送チューブは、先端部がヘッドに固定され、後端部はスプール近傍の本体支柱等の非可動部に固定されて略逆Ｕ字状に湾曲して設けられている。ポリテトラフルオロエチレンは硬質であるが可撓性を有するため、立体造形品の印刷中は、ヘッドの動作に追従することができる。 The transport tube has a distal end fixed to the head, and a rear end fixed to a non-movable part such as a main body column in the vicinity of the spool and curved in a substantially inverted U shape. Since polytetrafluoroethylene is hard but flexible, it can follow the operation of the head during printing of the three-dimensional model.
このような従来の熱溶解積層法（ＦＤＭ）の３Ｄプリンターは、例えば、ＡＢＳ樹脂やポリ乳酸（ＰＬＡ）といった原料フィラメントとして硬質樹脂からなるフィラメントを用いて立体造形物を印刷することができる。 Such a conventional hot melt lamination method (FDM) 3D printer can print a three-dimensional structure using a filament made of a hard resin as a raw material filament such as ABS resin or polylactic acid (PLA).
一方で、原料フィラメントとして硬質フィラメントよりも柔らかいフィラメントを用いて印刷することができれば、柔軟性を必要とする部品等の製作が可能となり、利用範囲はさらに広がることとなる。 On the other hand, if printing can be performed using a filament softer than a hard filament as a raw material filament, it becomes possible to manufacture parts and the like that require flexibility, and the range of use is further expanded.
しかしながら、フィラメントは一般に柔らかいものは硬質フィラメントに比べてフィラメント表面の摩擦係数が大きく滑り性が良くない。また、このような硬質よりも柔軟性のあるフィラメントは、表面が搬送チューブに対して強く接触する状況にあっては、接触部において搬送チューブ内面とフィラメント表面との間で発生する抵抗が特に大きくなり、フィラメントの供給動作の拘束とヘッド側より伝わる引張力による拘束の解放が起こることから定速での供給が困難となる。 However, in general, a soft filament has a higher coefficient of friction on the filament surface than a hard filament, and is not slippery. In addition, such a filament that is more flexible than hard has a particularly large resistance generated between the inner surface of the conveying tube and the filament surface at the contact portion when the surface is in strong contact with the conveying tube. Therefore, the supply operation at a constant speed becomes difficult because the supply operation of the filament is restricted and the restriction is released by the tensile force transmitted from the head side.
一般にポリテトラフルオロエチレンは硬度が大きいため、ポリテトラフルオロエチレン製の搬送チューブを用いて柔軟性のあるフィラメントを搬送供給する場合、互いの硬度は異なっている。 In general, since polytetrafluoroethylene has a high hardness, when a flexible filament is conveyed and supplied using a polytetrafluoroethylene conveyance tube, the hardness is different.
従って、図７（ａ）に示すように、搬送チューブ６０の湾曲の曲率半径Ｒ２と搬送チューブ６０内を挿通されているフィラメント６１の湾曲の曲率半径Ｒ１は大きく異なるため、搬送チューブ６０内面にフィラメント６１が強く接触する強接点６４を生じる。 Accordingly, as shown in FIG. 7A, the curvature radius R2 of the conveyance tube 60 and the curvature radius R1 of the filament 61 inserted through the conveyance tube 60 are greatly different. As a result, a strong contact 64 with which 61 comes into strong contact is generated.
このため、硬質よりも柔軟性のあるフィラメントを用いた場合、強接点６４におけるフィラメント供給動作の拘束が発生しやすくなり、定速での供給が困難であった。また、図７（ｂ）に示すように、ポリテトラフルオロエチレン製の搬送チューブ６０は硬度が大きいために、印刷の際にヘッド部６２が急に動作して搬送チューブ６０の曲率半径に変化が生じた際には、搬送チューブ６０の一部に屈曲部６３を生じてしまうことがあり、屈曲部６３にフィラメント６１が強く接触することにより、接触面における摩擦抵抗が大きくなり供給の拘束が発生する原因となってしまっていた。 For this reason, when a filament that is more flexible than hard is used, the filament supply operation at the strong contact 64 is liable to be restrained, and supply at a constant speed is difficult. Further, as shown in FIG. 7B, since the transport tube 60 made of polytetrafluoroethylene has a high hardness, the head portion 62 suddenly operates during printing and the curvature radius of the transport tube 60 changes. When this occurs, the bent portion 63 may be formed in a part of the transport tube 60. When the filament 61 comes into strong contact with the bent portion 63, the frictional resistance on the contact surface increases and supply restraint occurs. It was a cause.
また、熱溶解積層法（ＦＤＭ）の３Ｄプリンターにおいては、前述のように原料フィラメントの供給量が安定せずに、例えば一時的に供給量が少なくなると、その際に形成している層の一部が形成されないまま次の層が形成されてしまうため、空洞や陥没が発生してしまい精度ある立体造形物を印刷することができない。 Further, in the 3D printer of the hot melt lamination method (FDM), if the supply amount of the raw material filament is not stabilized as described above, for example, if the supply amount is temporarily reduced, the layer formed at that time is reduced. Since the next layer is formed without forming the portion, a cavity or depression is generated, and it is impossible to print an accurate three-dimensional object.
特に熱溶解積層法（ＦＤＭ）の３Ｄプリンターにおいては、立体造形品の大きさや積層ピッチにより、作成時間が長時間に及ぶこともあり、印刷時に不具合がないか作業者が終始監視することは困難であるため、これまで硬質よりも柔軟性のある樹脂フィラメントでは小物等の印刷はできても、大型の物や精度を要求される立体造形品を得ることはできなかった。 Especially in the 3D printer of the hot melt lamination method (FDM), the creation time may take a long time depending on the size of the three-dimensional model and the lamination pitch, and it is difficult for the operator to monitor all the time for any problems during printing. For this reason, until now it has been impossible to obtain a large-sized article or a three-dimensionally shaped article that requires high precision even if small articles can be printed with a resin filament that is more flexible than hard.
従って、内面の滑り性が良く、柔軟性のあるフィラメントのように曲率半径が大きく接触面積を小さくすることができ、且つ印刷によってヘッドの動作が発生した場合にも、屈曲することのない搬送チューブを備えた３Ｄプリンターが望まれていた。 Therefore, the inner tube has a good sliding property, like a flexible filament, can have a large radius of curvature, reduce the contact area, and does not bend even when the head movement occurs due to printing. A 3D printer equipped with the above has been desired.
本発明者は、このような観点から特許調査を実施して特許文献１を確認したが、前述のような現象を解決しうる発明ではなかった。
そこで、本発明は、このような従来の要請に基づくものであって、原料フィラメントとして硬質フィラメントよりも柔らかいフィラメントを用いて印刷する際にも長時間に亘って安定的に立体造形物を印刷することができる熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention is based on such a conventional request, and stably prints a three-dimensional structure for a long time even when printing using a filament softer than a hard filament as a raw material filament. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional printing apparatus using a hot melt lamination method (FDM).
前記課題達成のため、請求項１記載の発明における３次元印刷装置にあっては、データ処理部と前記データ処理部より供給される制御信号に基づいて３次元印刷を行う印刷部とから構成され、前記印刷部は、印刷部本体と、前記印刷部本体に移動可能に設けられヒーター部及びノズル部を備えたヘッド部と、前記ノズル部より溶解された原料フィラメントが吐出されて印刷物が形成される造形テーブル部と、前記原料フィラメントを収容する原料フィラメント収容部と、前記原料フィラメント収容部と前記ヘッド部との間には前記ヘッド部へと供給される原料フィラメントの搬送をガイドするガイド部とを備えた熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置であって、前記ガイド部は、チューブであり、前記チューブの先端部は前記ヘッド部に固定されていると共に、後端部は前記印刷部本体の非移動部に固定され、全体が湾曲して配設されており、前記原料フィラメントは、前記チューブ内に挿通されて搬送されるように形成されており、前記チューブは、ショアＤ硬度が５０未満の素材又はショアＡ硬度が９０以下の素材により形成されたチューブ本体部を有し、前記チューブ本体部の内面には高密度ポリエチレン層又は超高密度ポリエチレン層が形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the three-dimensional printing apparatus according to the first aspect of the present invention includes a data processing unit and a printing unit that performs three-dimensional printing based on a control signal supplied from the data processing unit. The printing unit includes a printing unit main body, a head unit that is movably provided in the printing unit main body and includes a heater unit and a nozzle unit, and a raw material filament melted from the nozzle unit is ejected to form a printed matter. A shaping table part, a raw material filament containing part for containing the raw material filament, and a guide part for guiding the conveyance of the raw material filament supplied to the head part between the raw material filament containing part and the head part, A three-dimensional printing apparatus using a hot melt lamination method (FDM), wherein the guide part is a tube, and the tip of the tube is The rear end portion is fixed to the non-moving portion of the printing unit main body, and is arranged in a curved manner, and the raw material filament is inserted into the tube and conveyed. The tube has a tube body formed of a material having a Shore D hardness of less than 50 or a material having a Shore A hardness of 90 or less, and a high density is formed on the inner surface of the tube body. A polyethylene layer or an ultra-high density polyethylene layer is formed.
ショアＡ硬度とは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に規定された方法においてタイプＡデュロメータを用いて測定される硬度である。一方でショアＤ硬度は、材料が硬くタイプＡデュロメータでは測定をしにくい硬さの測定を目的とした測定方法であり、ＪＩＳ Ｋ ７２１５に規定された方法においてタイプＤデュロメータを用いて測定される硬度である。 The Shore A hardness is a hardness measured using a type A durometer in a method defined in JIS K 6253. On the other hand, Shore D hardness is a measurement method for the purpose of measuring hardness that is hard to measure with a type A durometer, and is a hardness measured with a type D durometer in the method defined in JIS K 7215. It is.
一般にポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと称する）は、ショアＤ硬度が５０〜５５である。樹脂やゴムにおける硬質の定義は種々のものがあるが、ここではショアＡ硬度９５以上、ショアＤ硬度５０以上のものを硬質と定義する。 Generally, polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE) has a Shore D hardness of 50 to 55. There are various definitions of hardness in resins and rubbers, but here, those having a Shore A hardness of 95 or more and a Shore D hardness of 50 or more are defined as hard.
従って、請求項１に記載の３次元印刷装置にあっては、前記チューブは、ショアＤ硬度が５０未満の素材又はショアＡ硬度が９０以下の素材により形成されたチューブ本体部を有していることから、ＰＴＦＥよりも柔軟であり、印刷を行った際のヘッド部の移動に対して柔軟に追従して屈曲しにくい。 Therefore, in the three-dimensional printing apparatus according to claim 1, the tube has a tube main body formed of a material having a Shore D hardness of less than 50 or a material having a Shore A hardness of 90 or less. Therefore, it is more flexible than PTFE, and is less likely to bend flexibly following the movement of the head portion when printing is performed.
また、ＰＴＦＥのチューブを用いた場合に比べてチューブの先端部から後端部までの湾曲具合である曲率半径が大きくなり、原料フィラメントとして硬質フィラメントよりも柔軟なフィラメントを用いた場合には、互いの硬度が近くなるためにチューブとチューブ内を挿通するフィラメントとの曲率半径が近くなる。従って、チューブ内面に原料フィラメントが強く接触することを抑制でき、原料フィラメントとチューブ内面との摩擦抵抗を小さく維持することができる。 In addition, the radius of curvature, which is the degree of curvature from the front end portion to the rear end portion of the tube, becomes larger than when a PTFE tube is used. Therefore, the radius of curvature of the tube and the filament inserted through the tube become close. Therefore, the raw material filament can be prevented from coming into strong contact with the inner surface of the tube, and the frictional resistance between the raw material filament and the inner surface of the tube can be kept small.
以下、曲率半径は、チューブの先端部から後端部までに形成される湾曲具合が長さ方向の位置により異なる場合は、最も小さい曲率半径を示す。原料フィラメントにおいてもチューブ内に位置する部分を対象として同様とする。 Hereinafter, the radius of curvature indicates the smallest radius of curvature when the degree of bending formed from the front end to the rear end of the tube varies depending on the position in the length direction. The same applies to the portion of the raw material filament that is located in the tube.
一般に高密度ポリエチレン及び超高密度ポリエチレンは、ＰＴＦＥよりも安価であり、且つ同等の滑り性を有する素材である。ここで、高密度ポリエチレンとは比重０.９４２以上のポリエチレンを指し、超高密度ポリエチレンとは、分子量１００万から７００万のポリエチレンである。 In general, high-density polyethylene and ultrahigh-density polyethylene are materials that are less expensive than PTFE and have equivalent slip properties. Here, the high density polyethylene refers to polyethylene having a specific gravity of 0.942 or more, and the ultra high density polyethylene is polyethylene having a molecular weight of 1 million to 7 million.
前記チューブ本体部の内面には高密度ポリエチレン層又は超高密度ポリエチレン層が形成されていることから、原料フィラメントは、ＰＴＦＥと同等の滑り性を備える高密度ポリエチレン層又は超高密度ポリエチレン層と一部が接しながら搬送される。 Since the high-density polyethylene layer or the ultra-high-density polyethylene layer is formed on the inner surface of the tube main body portion, the raw material filament is identical with the high-density polyethylene layer or the ultra-high-density polyethylene layer having slipperiness equivalent to that of PTFE. The part is conveyed while touching.
請求項２記載の発明における３次元印刷装置にあっては、前記チューブ本体部は、前記ショアＡ硬度が９０以下の素材により形成され、ショアＡ硬度が９０以下のポリオレフィン系エラストマーであることを特徴とする。 In the three-dimensional printing apparatus according to claim 2, the tube main body portion is formed of a material having a Shore A hardness of 90 or less, and is a polyolefin-based elastomer having a Shore A hardness of 90 or less. And
ポリオレフィン系エラストマーとは、熱可塑性エラストマーのうち、塩ビ系エラストマー以外のエラストマーを含む概念であり、例えばオレフィン系エラストマー及びスチレン系エラストマーが含まれる。 The polyolefin elastomer is a concept including an elastomer other than a vinyl chloride elastomer among thermoplastic elastomers, and includes, for example, an olefin elastomer and a styrene elastomer.
前記ポリオレフィン系エラストマーのうち、一般にオレフィン系エラストマーとは、ポリプロピレン(ＰＰ)の中に、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ,ＥＰＭ）を微分散させた熱可塑性エラストマーであり、常温でゴムのような柔軟性と復元性を備えると共に大きな摩擦係数を備え、一般の樹脂と同様な成形加工のできる合成樹脂である。 Of the polyolefin-based elastomers, the olefin-based elastomer is generally a thermoplastic elastomer in which ethylene-propylene rubber (EPDM, EPM) is finely dispersed in polypropylene (PP) and is flexible like rubber at room temperature. It is a synthetic resin that can be molded and processed in the same manner as general resins.
従って、請求項２記載の発明における３次元印刷装置にあっては、チューブ本体部はゴムのような柔軟性があり、チューブの先端部から後端部までの全体の曲率半径を大きくすることができる。また、復元性が高いため形状のくせがつき難い。 Therefore, in the three-dimensional printing apparatus according to the second aspect of the invention, the tube main body portion is flexible like rubber, and the entire radius of curvature from the front end portion to the rear end portion of the tube can be increased. it can. In addition, it is difficult to get a shape habit because of its high resilience.
軟質の原料フィラメントを用いた場合にも、チューブと原料フィラメントとの曲率半径を近くすることができ、チューブ内面に原料フィラメントが強く接触して原料フィラメントの摩擦抵抗が大きくなることを防止することができる。 Even when soft raw material filaments are used, the radius of curvature between the tube and the raw material filaments can be made close to prevent the raw material filaments from coming into strong contact with the inner surface of the tube and increasing the frictional resistance of the raw material filaments. it can.
また、ゴムのような柔軟性があり屈曲しにくいため、チューブの屈曲点に原料フィラメントの応力が集中して大きな摩擦抵抗が生じるという事態を防止することができる。 Further, since it is flexible like rubber and is difficult to bend, it is possible to prevent a situation in which the stress of the raw material filament is concentrated at the bending point of the tube and a large frictional resistance is generated.
請求項３記載の発明における３次元印刷装置にあっては、前記高密度ポリエチレン層又は超高密度ポリエチレン層は、厚さ寸法１０μｍ〜１００μｍに形成されていることを特徴とする。 The three-dimensional printing apparatus according to the invention of claim 3 is characterized in that the high-density polyethylene layer or the ultra-high-density polyethylene layer is formed to have a thickness dimension of 10 μm to 100 μm.
従って、請求項３記載の発明における３次元印刷装置にあっては、高密度ポリエチレン層又は超高密度ポリエチレン層は、厚さ寸法１０μｍ〜１００μｍの薄膜状に形成されていることから、チューブ全体としてはショアＤ硬度５０未満又はショアＡ硬度が９０以下の素材からなるチューブ本体部の柔軟性を維持しながら、チューブ内面の滑り性を確保することができる。 Therefore, in the three-dimensional printing apparatus according to the third aspect of the invention, the high-density polyethylene layer or the ultra-high-density polyethylene layer is formed as a thin film having a thickness of 10 μm to 100 μm, so that the entire tube is used. Can secure the slipperiness of the inner surface of the tube while maintaining the flexibility of the tube body made of a material having a Shore D hardness of less than 50 or a Shore A hardness of 90 or less.
請求項４記載の発明における３次元印刷装置にあっては、前記印刷部本体は、高さ方向に沿って配設されたＺ軸軸部と、平面方向に沿って配設されたＸ軸軸部とを備え、前記Ｘ軸軸部は、前記Ｚ軸軸部に沿って移動可能に配設されていると共に、前記ヘッド部は、前記Ｘ軸軸部に沿って移動可能に配設されており、前記造形テーブル部は、前記Ｘ軸軸部に対して平面方向に直行するＹ軸方向に移動可能に配設されていることを特徴とする。 5. The three-dimensional printing apparatus according to claim 4, wherein the printing unit main body includes a Z-axis shaft portion disposed along the height direction and an X-axis shaft disposed along the plane direction. The X-axis shaft portion is movably disposed along the Z-axis shaft portion, and the head portion is disposed movably along the X-axis shaft portion. The modeling table portion is arranged so as to be movable in the Y-axis direction perpendicular to the plane direction with respect to the X-axis shaft portion.
従って、請求項４記載の発明における３次元印刷装置にあっては、Ｘ軸軸部は、Ｚ軸軸部に沿って移動可能に配設されていると共に、ヘッド部は、Ｘ軸軸部に沿って移動可能に配設されていることから、ヘッド部は、特定の平面方向及び高さ方向の２次元方向に移動可能である。 Therefore, in the three-dimensional printing apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the X-axis shaft portion is disposed so as to be movable along the Z-axis shaft portion, and the head portion is disposed on the X-axis shaft portion. The head portion is movable in a two-dimensional direction of a specific plane direction and a height direction.
また、造形テーブル部は、Ｘ軸軸部に対して平面方向に直行するＹ軸方向に移動可能に配設されていることから、造形テーブル部が移動することによって、ヘッド部は造形テーブル部上を相対的に移動可能であり、ヘッド部は造形テーブル部上を３次元方向に移動可能である。 Moreover, since the modeling table unit is disposed so as to be movable in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis axis unit in the plane direction, the head unit is placed on the modeling table unit by moving the modeling table unit. The head part can be moved in a three-dimensional direction on the modeling table part.
請求項５記載の発明における３次元印刷装置にあっては、前記印刷部本体は、上部フレーム部、下部フレーム部及び立設フレーム部により全体略直方体の枠状に形成されており、前記Ｚ軸軸部の端部は、上部フレーム部及び下部フレーム部に其々固定されており、前記原料フィラメント収納部は前記印刷部本体とは別体に形成されたフィラメントスプールであることを特徴とする。 In the three-dimensional printing apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the printing unit main body is formed in a substantially rectangular parallelepiped frame shape by an upper frame part, a lower frame part, and a standing frame part, and the Z axis End portions of the shaft portions are fixed to the upper frame portion and the lower frame portion, respectively, and the raw filament storage portion is a filament spool formed separately from the printing portion main body.
従って、請求項５記載の発明における３次元印刷装置にあっては、印刷部本体は、全体略直方体の枠状に形成されていることから軽量である。また、原料フィラメント収納部はフィラメントスプールであることから、原料フィラメントを引き出す方向に力が加わることにより、スプールが回転して原料フィラメントを順次供給することができる。 Therefore, in the three-dimensional printing apparatus according to the fifth aspect of the invention, the printing unit main body is lightweight because it is formed in a substantially rectangular parallelepiped frame shape. Moreover, since the raw material filament storage part is a filament spool, when a force is applied in the direction of pulling out the raw material filament, the spool can be rotated to sequentially supply the raw material filament.
請求項６記載の発明における３次元印刷装置にあっては、前記ヒーター部は、前記ノズル部の径方向外方に固定されて配設されており、前記ヘッド部内部には、前記原料フィラメントを前記ノズル部へ供給するプーリ部が設けられていることを特徴とする。 In the three-dimensional printing apparatus according to the sixth aspect of the invention, the heater portion is fixedly disposed radially outward of the nozzle portion, and the raw material filament is placed inside the head portion. A pulley portion is provided to be supplied to the nozzle portion.
従って、請求項６記載の発明における３次元印刷装置にあっては、ヘッド部内部には、原料フィラメントをノズル部へ供給するプーリ部が設けられていることから、プーリ部が回転することにより、原料フィラメントがノズル部へと供給される。 Therefore, in the three-dimensional printing apparatus according to the invention described in claim 6, since the pulley portion for supplying the raw material filament to the nozzle portion is provided in the head portion, the pulley portion rotates, The raw material filament is supplied to the nozzle part.
請求項７記載の発明における３次元印刷装置にあっては、前記チューブは、全体略逆Ｕ字状に形成されていると共に、前記ヘッド部の上面部には、前記チューブの先端部を差込み固定することができる差込孔部を備え、前記差込孔部に前記チューブの先端部が差し込まれて固定されていることを特徴とする。 In the three-dimensional printing apparatus according to claim 7, the tube is formed in a substantially inverted U-shape as a whole, and the distal end portion of the tube is inserted and fixed to the upper surface portion of the head portion. It is characterized by including an insertion hole portion that can be used, and a distal end portion of the tube is inserted and fixed in the insertion hole portion.
従って、請求項７記載の発明における３次元印刷装置にあっては、ヘッド部上面部の差込孔部にチューブの先端部が差し込まれて固定され、チューブは全体略逆Ｕ字状に配設される。 Accordingly, in the three-dimensional printing apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the distal end of the tube is inserted and fixed in the insertion hole portion of the upper surface portion of the head portion, and the entire tube is disposed in a substantially inverted U shape. Is done.
請求項８記載の発明における３次元印刷装置にあっては、前記プーリ部と前記ノズル部の間には前記原料フィラメントの搬送をガイドするチューブからなるノズルガイド部が設けられていることを特徴とする。 The three-dimensional printing apparatus according to claim 8 is characterized in that a nozzle guide portion comprising a tube for guiding the conveyance of the raw material filament is provided between the pulley portion and the nozzle portion. To do.
請求項１記載の発明における３次元印刷装置にあっては、大きな摩擦抵抗を生じる原因となる屈曲の発生やチューブと軟質フィラメントとの曲率半径の差の発生を抑制できるため、原料フィラメントとして比較的滑り性の良い硬質フィラメントを用いて印刷する場合は勿論のこと、軟質フィラメントを用いて印刷する際にも長時間に亘って安定的に立体造形物を印刷することができる熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置を提供することができる。 In the three-dimensional printing apparatus according to the first aspect of the present invention, since it is possible to suppress the occurrence of bending and the difference in the radius of curvature between the tube and the soft filament that cause large frictional resistance, The hot melt lamination method (FDM), which enables stable printing of solid objects over a long period of time when printing using hard filaments with good sliding properties as well as printing using soft filaments. ) Can be provided.
また、チューブ本体部の内面には高密度ポリエチレン層又は超高密度ポリエチレン層が形成されていることから、ＰＴＦＥと同等の滑り性を確保しながらも安価に提供することができる。 Moreover, since the high-density polyethylene layer or the ultra-high-density polyethylene layer is formed on the inner surface of the tube main body, it can be provided at a low cost while ensuring the same slipperiness as PTFE.
請求項２記載の発明における３次元印刷装置にあっては、チューブは、ポリオレフィン系エラストマーであり、一般の樹脂と同様に成形加工することができるためコストを維持することができ、高い摩擦係数を備えるため、例えば、チューブ先端の固定方法が、孔への差込み固定であっても、印刷時のヘッド部の移動によって抜け落ちて脱落してしまうことを抑制することができ、より長時間に亘って安定的に立体造形物を印刷することができる。 In the three-dimensional printing apparatus according to the second aspect of the present invention, the tube is a polyolefin-based elastomer and can be molded and processed in the same manner as a general resin, so that the cost can be maintained and a high friction coefficient can be obtained. For example, even if the fixing method of the tube tip is insertion fixing to the hole, it can be prevented from falling off due to the movement of the head part during printing, and for a longer time. A three-dimensional model can be printed stably.
また、チューブ本体部はゴムのような高い柔軟性を備えることから、チューブの先端部から後端部までの全体の曲率半径が大きくなりやすく屈曲しにくいため、チューブの屈曲点に原料フィラメントの応力が集中して大きな摩擦が生じることを防止することができ、原料フィラメントとして軟質フィラメントを用いて印刷する際にも長時間に亘って安定的に立体造形物を印刷することができる。 In addition, since the tube body has high flexibility like rubber, the overall radius of curvature from the tip to the rear end of the tube tends to be large and difficult to bend. As a result, it is possible to prevent a large amount of friction from occurring and to print a three-dimensional object stably for a long time even when printing is performed using a soft filament as a raw material filament.
請求項３記載の発明における３次元印刷装置にあっては、チューブ全体としてはショアＤ硬度５０未満又はショアＡ硬度が９０以下の素材からなるチューブ本体部の柔軟性を維持しながら、チューブ内面の滑り性を確保することができることから、印刷を行った際にヘッド部の移動によって、チューブの屈曲が発生することを抑制することができ、且つ原料フィラメントとの摩擦を低く抑えることができるため、軟質フィラメントを用いて印刷する際にも長時間に亘って安定的に立体造形物を印刷することができる。 In the three-dimensional printing apparatus according to the third aspect of the present invention, while maintaining the flexibility of the tube main body portion made of a material having a Shore D hardness of less than 50 or a Shore A hardness of 90 or less as a whole tube, Since it is possible to ensure slipperiness, it is possible to suppress the bending of the tube by the movement of the head part when printing is performed, and it is possible to suppress friction with the raw material filaments low, Even when printing using a soft filament, it is possible to stably print a three-dimensional structure over a long period of time.
請求項４記載の発明における３次元印刷装置にあっては、ヘッド部と造形テーブル部とが互いに移動することにより、ヘッド部は造形テーブル部上を３次元方向に移動可能であるため、固定された造形テーブルに対してヘッド部のみを３次元方向に移動可能に形成する場合に比べて構造を簡略化することでき、低コストに製造することができ、且つメンテナンス性を確保することができる。 In the three-dimensional printing apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the head unit and the modeling table unit move relative to each other, so that the head unit can move in the three-dimensional direction on the modeling table unit, and thus is fixed. Compared with the case where only the head portion is formed to be movable in the three-dimensional direction with respect to the modeling table, the structure can be simplified, the manufacturing can be performed at low cost, and the maintainability can be ensured.
請求項５記載の発明における３次元印刷装置にあっては、原料フィラメントを引き出す方向に力が加わることにより、スプールが回転して原料フィラメントを順次供給ことができることから、原料フィラメントは、印刷部本体において印刷が行われて消費されることにより、スプールが回転して順次供給され、供給のための動力が不要で低コストに製造することができる。 In the three-dimensional printing apparatus according to the fifth aspect of the invention, since the spool rotates and the raw material filaments can be sequentially supplied by applying a force in the direction of pulling out the raw material filaments, When printing is performed and consumed, the spool is rotated and sequentially supplied, so that no power is required for supply, and it can be manufactured at low cost.
請求項６記載の発明における３次元印刷装置にあっては、ヘッド部内方に配設されたプーリ部が回転することにより、原料フィラメントがノズル部へと供給されるため、モータ動力によって原料フィラメントを供給することができ、低コストに製造することができる。 In the three-dimensional printing apparatus according to the sixth aspect of the invention, since the raw material filament is supplied to the nozzle portion by the rotation of the pulley portion disposed inside the head portion, the raw material filament is removed by the motor power. It can be supplied and can be manufactured at low cost.
請求項７記載の発明における３次元印刷装置にあっては、ヘッド部の差込孔部にチューブの先端部が差し込まれて固定されるため、ヘッド部からのチューブの取外しが容易であり、メンテナンス性に優れる。また、チューブはヘッド部上面部から印刷部本体の非移動部に亘って全体略逆Ｕ字状に配設されていることから、印刷を行った際のヘッド部の移動時にチューブが巻き込まれることなく長時間に亘って安定して印刷することができる。 In the three-dimensional printing apparatus according to the seventh aspect of the invention, since the distal end portion of the tube is inserted and fixed in the insertion hole portion of the head portion, it is easy to remove the tube from the head portion, and maintenance is performed. Excellent in properties. In addition, since the tube is disposed in a substantially inverted U shape from the upper surface of the head unit to the non-moving part of the printing unit main body, the tube is caught when the head unit moves during printing. And stable printing over a long period of time.
請求項８記載の発明における３次元印刷装置にあっては、プーリ部とノズル部の間には原料フィラメントの搬送をガイドするチューブからなるノズルガイド部が設けられていることから、プーリ部とノズル部との間隙において原料フィラメントが屈曲して詰まりを発生することを抑制でき、印刷を行った際に長時間に亘って安定して印刷することができる。 In the three-dimensional printing apparatus according to the eighth aspect of the present invention, since the nozzle guide portion comprising a tube for guiding the conveyance of the raw material filament is provided between the pulley portion and the nozzle portion, the pulley portion and the nozzle It can suppress that a raw material filament bends and clogs in the space | interval with a part, and when printing is performed, it can print stably over a long time.
以下、本発明に係る３次元印刷装置を実施の形態に基づき、図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a three-dimensional printing apparatus according to the present invention will be described in detail based on embodiments with reference to the drawings.
本実施の形態に係る３次元印刷装置１０は、熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用しており、図１に示すようにデータ処理部１１とデータ処理部１１より供給される制御信号に基づいて３次元印刷を行う印刷部１２とから構成されている。本実施の形態においては、データ処理部１１はノートパソコンであり、制御信号出力ケーブル３３を介して印刷部１２へと接続されている。 The three-dimensional printing apparatus 10 according to the present embodiment uses a hot melt lamination method (FDM), and based on the data processing unit 11 and a control signal supplied from the data processing unit 11 as shown in FIG. The printing unit 12 performs three-dimensional printing. In the present embodiment, the data processing unit 11 is a notebook personal computer, and is connected to the printing unit 12 via a control signal output cable 33.
図２に示すように、印刷部１２は、印刷部本体１３と、印刷部本体１３に移動可能に設けられヒーター部１４及びノズル部１５を備えたヘッド部１６と、ノズル部１５より溶解されたが吐出されて印刷物が形成される造形テーブル部１７と原料フィラメント２５を収容する原料フィラメント収容部１８とを備えている。 As shown in FIG. 2, the printing unit 12 is dissolved by the printing unit main body 13, the head unit 16 provided with the heater unit 14 and the nozzle unit 15 movably provided in the printing unit main body 13, and the nozzle unit 15. Is formed and a raw material filament accommodating portion 18 for accommodating the raw material filament 25 is provided.
図１及び図２に示すように、印刷部本体１３は、上部フレーム部２６、下部フレーム部２７及び立設フレーム部２８により形成される全体略直方体の枠部６５を有している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the printing unit main body 13 has an overall substantially rectangular parallelepiped frame portion 65 formed by an upper frame portion 26, a lower frame portion 27, and a standing frame portion 28.
立設フレーム部２８は高さ方向に沿って４本形成されており、上部フレーム部２６は立設フレーム部２８，２８，２８，２８の上端部を互いに繋いで設けられると共に、下部フレーム部２７は立設フレーム部２８，２８，２８，２８の下端部を互いに繋ぐように配設されている。下部フレーム２７は、内方に角柱形状に形成された２本の造形テーブル部支持部２９，２９を備えている。 Four standing frame portions 28 are formed along the height direction, and the upper frame portion 26 is provided by connecting the upper end portions of the standing frame portions 28, 28, 28, 28 to each other, and the lower frame portion 27. Is arranged so as to connect the lower end portions of the standing frame portions 28, 28, 28, 28 to each other. The lower frame 27 includes two modeling table unit support portions 29 and 29 formed in a prismatic shape inward.
図１及び図２に示すように、印刷部本体１３は、高さ方向に沿って配設されたＺ軸軸部３０と、平面方向に沿って配設されたＸ軸軸部３１とを備えている。Ｚ軸軸部３０の両端部は、上部フレーム部２６及び下部フレーム部２７に其々固定されており、印刷部本体１３の長さ方向両端部に其々設けられている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the printing unit main body 13 includes a Z-axis shaft portion 30 disposed along the height direction and an X-axis shaft portion 31 disposed along the plane direction. ing. Both end portions of the Z-axis shaft portion 30 are fixed to the upper frame portion 26 and the lower frame portion 27, respectively, and are provided at both end portions in the length direction of the printing unit main body 13.
Ｚ軸軸部３０，３０の内側には、長さ方向全体に亘ってネジ溝が形成された昇降軸部３２，３２がＺ軸軸部３０に平行に夫々設けられている。Ｚ軸軸部３０、Ｘ軸軸部３１及び昇降軸部３２は其々断面円形の軸状に形成されている。 Inside the Z-axis shaft portions 30, 30, elevating shaft portions 32, 32 each having a thread groove formed in the entire length direction are provided in parallel to the Z-axis shaft portion 30. The Z-axis shaft portion 30, the X-axis shaft portion 31, and the elevating shaft portion 32 are each formed in a shaft shape having a circular cross section.
Ｚ軸軸部３０，３０及び昇降軸部３２，３２には、Ｚ軸軸部３０，３０及び昇降軸部３２，３２に装着されＺ軸軸部３０，３０及び昇降軸部３２，３２に沿って昇降可能な移動ユニット３４，３４が挿通されて配設されており、移動ユニット３４，３４は、水平方向に２本延設されたＸ軸軸部３１，３１によって連結されている。Ｘ軸軸部３１は、移動ユニット３４，３４を介してＺ軸軸部３０に沿って移動可能に配設されている。 The Z-axis shaft portions 30, 30 and the lifting shaft portions 32, 32 are attached to the Z-axis shaft portions 30, 30 and the lifting shaft portions 32, 32 and along the Z-axis shaft portions 30, 30 and the lifting shaft portions 32, 32. Moving units 34, 34 that can be moved up and down are inserted and arranged, and the moving units 34, 34 are connected by two X-axis shaft portions 31, 31 extending in the horizontal direction. The X-axis shaft portion 31 is disposed so as to be movable along the Z-axis shaft portion 30 via the moving units 34 and 34.
図１及び図２に示すように、移動ユニット３４，３４の昇降軸部３２，３２に当接する箇所は昇降軸部３２のネジ溝に対応するネジ山が形成されていると共に、昇降軸部３２，３２の下端部には昇降軸部３２を回転させる昇降モータ３５，３５が設けられている。昇降モータ３５，３５はステッピングモータである。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the portions of the moving units 34, 34 that contact the elevating shaft portions 32, 32 are formed with threads corresponding to the thread grooves of the elevating shaft portion 32, and the elevating shaft portion 32. , 32 are provided with elevating motors 35, 35 for rotating the elevating shaft 32. The elevating motors 35 and 35 are stepping motors.
一方の移動ユニット３４には、駆動歯車（図示せず）と前記駆動歯車を駆動するステッピングモータ（図示せず）が備えられており、他方の移動ユニット３４には、アイドラー歯車（図示せず）が設けられており、前記駆動歯車とアイドラー歯車とには１本のタイミングベルト（図示せず）が掛けられて、一体に動作するように形成されている。 One moving unit 34 is provided with a driving gear (not shown) and a stepping motor (not shown) for driving the driving gear, and the other moving unit 34 has an idler gear (not shown). A timing belt (not shown) is hung on the drive gear and the idler gear so as to operate integrally.
ヘッド部１６は、下端部においてＸ軸軸部３１，３１に挿通されて摺動可能に形成されると共に、前記タイミングベルト（図示せず）に対して固定されており、タイミングベルトを介して前記駆動歯車とアイドラー歯車の間をＸ軸軸部３１に沿って水平移動可能に配設されている。 The head portion 16 is inserted into the X-axis shaft portions 31 and 31 at the lower end portion so as to be slidable, and is fixed to the timing belt (not shown). Between the drive gear and the idler gear, it is disposed along the X-axis shaft portion 31 so as to be horizontally movable.
図１及び図２に示すように、造形テーブル部支持部２９，２９は、Ｘ軸軸部３１に対して水平方向に直交するＹ軸方向に沿って２本設けられており、両端部は下部フレーム部２７，２７に固定されている。造形テーブル部支持部２９，２９の長さ方向中央部の上面には、棒状に形成された軸受部４２がＸ軸軸部３１と平行に設けられている。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, two modeling table support portions 29 and 29 are provided along the Y-axis direction orthogonal to the horizontal direction with respect to the X-axis shaft portion 31, and both end portions are lower portions. It is fixed to the frame parts 27, 27. A bearing portion 42 formed in a bar shape is provided in parallel to the X-axis shaft portion 31 on the upper surface of the center portion in the length direction of the modeling table support portions 29 and 29.
造形テーブル部支持部２９，２９には断面円形の軸状に形成された２本の造形テーブル部軸部４３，４３が固定されている。造形テーブル部軸部４３は、Ｘ軸軸部３１に水平方向に直交するＹ軸方向に沿って配設されており、長さ方向中央において造形テーブル部支持部２９に固定されている。 The modeling table part support parts 29, 29 are fixed with two modeling table part shaft parts 43, 43 formed in a shaft shape having a circular cross section. The modeling table portion shaft portion 43 is disposed along the Y axis direction orthogonal to the horizontal direction on the X axis shaft portion 31 and is fixed to the modeling table portion support portion 29 at the center in the length direction.
図１及び図２に示すように、造形テーブル部１７は、立体印刷物が形成される造形テーブル板部４４と造形テーブル板部４４の裏面から下方に向って突出する突出板部４５とを備えている。突出板部４５は、造形テーブル板部４４のＸ軸軸部３１に水平方向に直交するＹ軸方向において両端部に対向して設けられている。 As shown in FIG.1 and FIG.2, the modeling table part 17 is provided with the modeling table board part 44 in which a three-dimensional printed matter is formed, and the protrusion board part 45 which protrudes toward the downward direction from the back surface of the modeling table board part 44. As shown in FIG. Yes. The protruding plate portion 45 is provided opposite to both end portions in the Y-axis direction orthogonal to the horizontal direction on the X-axis shaft portion 31 of the modeling table plate portion 44.
図１及び図２に示すように、突出板部４５，４５には、造形テーブル部軸部４３，４３の外形よりもわずかに大きく形成された挿通孔部が形成され、造形テーブル部軸部４３，４３は突出板部４５，４５に形成された挿通孔部に挿通されて摺動可能に形成されている。従って造形テーブル部１７は、造形テーブル部軸部４３上をＹ軸方向に沿って移動可能に形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the projecting plate portions 45, 45 are formed with insertion holes formed slightly larger than the outer shape of the modeling table portion shaft portions 43, 43, and the modeling table portion shaft portion 43. , 43 are inserted into insertion holes formed in the protruding plate portions 45, 45 so as to be slidable. Therefore, the modeling table part 17 is formed so as to be movable along the Y-axis direction on the modeling table part shaft part 43.
また、一方の造形テーブル部支持部２９には、駆動歯車（図示せず）を備えた造形テーブル部移動モータ３６が固定されており、造形テーブル部支持部２９の長さ方向において対向する位置にアイドラー歯車（図示せず）が回転可能に設置されている。造形テーブル部移動モータ３６はステッピングモータである。 Further, a modeling table unit moving motor 36 having a drive gear (not shown) is fixed to one modeling table unit support unit 29, and is located at a position facing the modeling table unit support unit 29 in the length direction. An idler gear (not shown) is rotatably installed. The modeling table unit moving motor 36 is a stepping motor.
前記駆動歯車及びアイドラー歯車（図示せず）は、１本のタイミングベルト（図示せず）が掛けられて、一体に動作するように形成されている。造形テーブル部１７は、前記タイミングベルトに固定されることにより、造形テーブル部支持部２９，２９に沿って移動可能に設けられ、Ｘ軸軸部３１に対して水平方向に直行するＹ軸方向に移動可能に配設されている。制御信号出力ケーブル３３は、昇降モータ３５、移動モータ（図示せず）、造形テーブル部移動モータ３６に其々接続されている。 The drive gear and idler gear (not shown) are formed so as to operate integrally with a single timing belt (not shown). The modeling table unit 17 is provided to be movable along the modeling table unit support units 29 and 29 by being fixed to the timing belt, and in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis shaft unit 31 in the horizontal direction. It is arranged to be movable. The control signal output cable 33 is connected to a lifting motor 35, a moving motor (not shown), and a modeling table portion moving motor 36, respectively.
図１及び図２に示すように、原料フィラメント収納部１８はフィラメントスプールにより形成され、円形のスプール部２３と脚部２４とを備え、スプール部２３は脚部２４に回動可能に固定されており、長尺の原料フィラメント２５が巻き付けられて収容されている。本実施の形態においては、フィラメントスプール１８は、印刷部本体１３とは別体に形成されている。また、原料フィラメント２５は熱可塑性ポリエーテルエステルエラストマーであり、直径１．７５ｍｍ±０．１ｍｍ、ショアＡ硬度は８７（ショアＤ硬度は３０）である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the raw material filament storage portion 18 is formed by a filament spool, and includes a circular spool portion 23 and a leg portion 24. The spool portion 23 is rotatably fixed to the leg portion 24. The long raw material filament 25 is wound and accommodated. In the present embodiment, the filament spool 18 is formed separately from the printing unit main body 13. The raw material filament 25 is a thermoplastic polyether ester elastomer having a diameter of 1.75 mm ± 0.1 mm and a Shore A hardness of 87 (Shore D hardness of 30).
図１及び図２に示すように、印刷部１２は、さらに原料フィラメント収容部１８とヘッド部１６との間にはヘッド部１６へと供給される原料フィラメント２５の搬送をガイドするガイド部１９とを備えており、ガイド部１９はチューブである。 As shown in FIGS. 1 and 2, the printing unit 12 further includes a guide unit 19 that guides conveyance of the raw material filament 25 supplied to the head unit 16 between the raw material filament storage unit 18 and the head unit 16. The guide part 19 is a tube.
図１及び図２に示すように、チューブ１９の先端部２０はヘッド部１６に固定されていると共に、後端部２１は印刷部本体１３の非移動部である立設フレーム部２８に固定され、全体が略逆Ｕ字状に湾曲して配設されており、原料フィラメント２５は、チューブ１９内に挿通されて搬送されるように形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the distal end portion 20 of the tube 19 is fixed to the head portion 16, and the rear end portion 21 is fixed to a standing frame portion 28 that is a non-moving portion of the printing portion main body 13. The whole material is bent in a substantially U-shape, and the raw material filament 25 is inserted into the tube 19 and conveyed.
図３に示すように、チューブ１９は、ショアＡ硬度が６３のオレフィン系エラストマーにより形成されたチューブ本体部２２を有している。チューブ本体部２２の内面には高密度ポリエチレン層５５が形成されている。内部に挿通された原料フィラメント２５と高密度ポリエチレン層５５との間にはチューブ空隙部６６が形成されている。 As shown in FIG. 3, the tube 19 has a tube main body 22 formed of an olefin-based elastomer having a Shore A hardness of 63. A high density polyethylene layer 55 is formed on the inner surface of the tube body 22. A tube gap 66 is formed between the raw material filament 25 inserted inside and the high-density polyethylene layer 55.
本実施の形態においては、高密度ポリエチレン層５５は、厚さ寸法２０μｍに形成されている。チューブ１９は、外径寸法５．７ｍｍ、内径寸法４ｍｍ、長さ寸法５０ｃｍに形成されている。 In the present embodiment, the high-density polyethylene layer 55 is formed with a thickness dimension of 20 μm. The tube 19 has an outer diameter of 5.7 mm, an inner diameter of 4 mm, and a length of 50 cm.
図４に示すように、ノズル部１５は、金属製であり、円筒形状に形成されている。ヒーター部１４は、熱電対であり略直方体に形成され、ノズル部１５の直径寸法よりもやや大きい直径寸法に形成された装着用孔部が厚さ方向に貫通して設けられており、ヒーター部１４は、装着用孔部にノズル部１５を挿入するようにしてノズル部１５の軸方向中央部位において、ネジ留めにより固定されている。ヘッド部１６内部には、原料フィラメント２５をノズル部１５へ供給するプーリ部３７が設けられている。 As shown in FIG. 4, the nozzle part 15 is metal, and is formed in the cylindrical shape. The heater part 14 is a thermocouple, is formed in a substantially rectangular parallelepiped, and is provided with a mounting hole formed in a diameter direction slightly larger than the diameter dimension of the nozzle part 15 so as to penetrate in the thickness direction. 14 is fixed by screwing at a central portion in the axial direction of the nozzle portion 15 so that the nozzle portion 15 is inserted into the mounting hole portion. A pulley unit 37 that supplies the raw material filament 25 to the nozzle unit 15 is provided inside the head unit 16.
図４に示すように、ヘッド部１６は側面略正方形状のヘッド部本体部５６を有しており、プーリ部３７はヘッド部本体部５６に固定されており、ステッピングモータ（図示せず）により回転可能に形成されている。 As shown in FIG. 4, the head portion 16 has a head portion main body portion 56 having a substantially square side surface, and the pulley portion 37 is fixed to the head portion main body portion 56, by a stepping motor (not shown). It is formed to be rotatable.
ヘッド部１６の上面部３８には、チューブ１９の先端部２０を差込み固定することができる差込孔部３９を備えている。本実施の形態においては、差込孔部３９は、ヘッド部本体部５６に回動可能に固定された爪部４６の上面部３８に形成されており、チューブ１９の外形と略同一径寸法に形成されている。 The upper surface portion 38 of the head portion 16 is provided with an insertion hole portion 39 into which the distal end portion 20 of the tube 19 can be inserted and fixed. In the present embodiment, the insertion hole portion 39 is formed on the upper surface portion 38 of the claw portion 46 that is rotatably fixed to the head portion main body portion 56, and has substantially the same diameter as the outer shape of the tube 19. Is formed.
図４に示すように、爪部４６は側面略「へ」の字形状に形成され、長辺側が上面部３８を形成している。差込孔部３９は、爪部４６の上下寸法の半分程度の深さまで形成されており、差込孔部３９から爪部４６下面にかけては、直径２ｍｍの円筒形状の孔部５１ａが形成されて貫通している。 As shown in FIG. 4, the claw portion 46 is formed in a substantially “H” shape on the side surface, and the long side forms the upper surface portion 38. The insertion hole portion 39 is formed to a depth that is about half of the vertical dimension of the claw portion 46, and a cylindrical hole portion 51 a having a diameter of 2 mm is formed from the insertion hole portion 39 to the lower surface of the claw portion 46. It penetrates.
孔部５１ａには直径２ｍｍのＰＴＦＥチューブからなる搬送ガイド４７が挿入固定されており、搬送ガイド４７はプーリ部３７の１ｍｍ近傍に至るまで延設されている。 A conveyance guide 47 made of a PTFE tube having a diameter of 2 mm is inserted and fixed in the hole 51 a, and the conveyance guide 47 extends to the vicinity of 1 mm of the pulley portion 37.
図４に示すように、爪部４６は、短辺側の先端部５０にはアイドラープーリ４８を回動可能に有しており、アイドラープーリ４８は、プーリ部３７に隣接して配設され、アイドラープーリ４８とプーリ部３７とにより原料フィラメント２５を左右から挟持して搬送するように配置されている。 As shown in FIG. 4, the claw portion 46 has an idler pulley 48 that is rotatable at the tip 50 on the short side, and the idler pulley 48 is disposed adjacent to the pulley portion 37. The idler pulley 48 and the pulley portion 37 are arranged so as to sandwich and convey the raw material filament 25 from the left and right.
爪部４６は、頂点部５２には、厚さ方向に貫通して形成された軸ボルト孔部４９に挿通されるボルト（図示せず）を回転軸として回動可能に固定されており、長辺側の先端部５３には、下面をヘッド部本体部５６に支持されて長辺側の先端部５３を上面部３８側へ付勢するバネ５４が設けられている。 The claw portion 46 is fixed to the apex portion 52 so as to be rotatable about a bolt (not shown) inserted through a shaft bolt hole portion 49 formed so as to penetrate in the thickness direction. The side-side tip 53 is provided with a spring 54 whose lower surface is supported by the head body 56 and urges the long-side tip 53 toward the upper surface 38.
プーリ部３７とノズル部１５の間には、直径２ｍｍの孔部５１ｂが貫通して設けられており、プーリ部３７近傍からノズル部１５までの原料フィラメント２５の搬送をガイドするチューブからなるノズルガイド部４１が孔部５１ｂ内に挿入されて高さ方向に沿って配設されている。 A hole 51b having a diameter of 2 mm is provided between the pulley portion 37 and the nozzle portion 15 so as to penetrate therethrough, and a nozzle guide comprising a tube for guiding the conveyance of the raw material filament 25 from the vicinity of the pulley portion 37 to the nozzle portion 15. The portion 41 is inserted into the hole 51b and disposed along the height direction.
本実施の形態においては、ノズルガイド部４１は、直径２ｍｍのＰＴＦＥチューブであり、ノズルガイド部４１の上端部５７とプーリ部３７との距離は１ｍｍである。 In the present embodiment, the nozzle guide portion 41 is a PTFE tube having a diameter of 2 mm, and the distance between the upper end portion 57 of the nozzle guide portion 41 and the pulley portion 37 is 1 mm.
ノートパソコン１１より延設される制御信号出力ケーブル３３は、ヒーター部１４及びプーリ部３７を駆動するステッピングモータ（図示せず）へ接続されている。 A control signal output cable 33 extending from the notebook computer 11 is connected to a stepping motor (not shown) that drives the heater unit 14 and the pulley unit 37.
図４及び図５に示すように、本実施の形態に係る３次元印刷装置１０は、ヘッド部１６の上面部３８に形成された差込孔部３９にチューブ１９の先端部２０が差し込まれて固定されると共に、チューブ１９の後端部２１は、立設フレーム２８に沿って固定されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, in the three-dimensional printing apparatus 10 according to the present embodiment, the distal end portion 20 of the tube 19 is inserted into the insertion hole portion 39 formed in the upper surface portion 38 of the head portion 16. In addition to being fixed, the rear end portion 21 of the tube 19 is fixed along the standing frame 28.
本実施の形態においては、フィラメントスプール１８側の立設フレーム部２８には、高さ方向全体に亘って断面円形の係止孔部４０が形成されており、係止孔部４０は周方向の一部が外部と連通するように形成されている。チューブ１９の後端部２１は、係止孔部４０に嵌入されることにより固定されており、立設フレームの上面部５８から高さ方向中央付近まで嵌入されている。 In the present embodiment, the standing frame portion 28 on the filament spool 18 side is formed with a locking hole portion 40 having a circular cross section over the entire height direction, and the locking hole portion 40 has a circumferential direction. A part is formed so as to communicate with the outside. The rear end portion 21 of the tube 19 is fixed by being fitted into the locking hole portion 40, and is fitted from the upper surface portion 58 of the standing frame to the vicinity of the center in the height direction.
図１及び図２に示すように、チューブ１９は、立設フレームの上面部５８からヘッド部１６の上面部３８にかけて略逆Ｕ字状に湾曲して形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the tube 19 is formed in a substantially inverted U shape from the upper surface portion 58 of the standing frame to the upper surface portion 38 of the head portion 16.
以下、本実施の形態に係る３次元印刷装置１０の作用について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the operation of the three-dimensional printing apparatus 10 according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
本実施の形態に係る３次元印刷装置１０は、以上のような構成を備えていることから、利用する際には、図１及び図２に示すように、事前にノートパソコン１１に、制御用ソフトウェアをインストールすると共に、フィラメントスプール１８に原料フィラメント２５を設置する。原料フィラメント２５はチューブ１９内方を通じてヘッド部１６ノズル部１５まで挿入される。 Since the three-dimensional printing apparatus 10 according to the present embodiment has the above-described configuration, when it is used, as shown in FIG. 1 and FIG. While installing the software, the raw material filament 25 is installed in the filament spool 18. The raw material filament 25 is inserted into the head portion 16 and the nozzle portion 15 through the inside of the tube 19.
ノートパソコン１１を起動して、目的とする立体造形物の３次元図面を設定すると共にヒーター部１４の温度、印刷速度、印刷ピッチ等を入力する。前記制御用ソフトウェアによって立体造形物を製作するためのヘッド部１６の動作が演算され、昇降モータ３５、移動モータ（図示せず）、造形テーブル部移動モータ３６、プーリ部３７を回転させるステッピングモータ（図示せず）及びヒーター１４への動作及び温度に関する制御信号が出力されることにより印刷が開始される。 The notebook personal computer 11 is activated to set a three-dimensional drawing of the target three-dimensional object, and input the temperature, printing speed, printing pitch, and the like of the heater unit 14. The stepping motor (rotating motor 35, moving motor (not shown), modeling table unit moving motor 36, and pulley unit 37) which calculates the operation of the head unit 16 for manufacturing the three-dimensional modeled object by the control software. Printing is started when a control signal related to the operation and temperature is output to the heater 14 and the heater 14.
以下、印刷の際のヘッド部１６の動作について図面を用いて説明する。
図１及び図２に示すように、昇降モータ３５，３５を回転させることにより、昇降軸部３２に形成されたネジ溝と、移動ユニット３４に形成されたネジ山とが互いに摺動して移動ユニット３４，３４をＺ軸軸部３０に沿って移動させることができる。
Hereinafter, the operation of the head unit 16 during printing will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, by rotating the lifting motors 35, the screw groove formed in the lifting shaft portion 32 and the thread formed on the moving unit 34 slide and move with each other. The units 34 and 34 can be moved along the Z-axis shaft portion 30.
続いて、一方の移動ユニット３４に設けられた移動モータ（図示せず）を回転させることにより、駆動歯車（図示せず）が回転し、タイミングベルト（図示せず）が動作することにより、前記タイミングベルトに固定されているヘッド部１６は、Ｘ軸軸部３１に沿って移動させることができる。 Subsequently, by rotating a moving motor (not shown) provided in one moving unit 34, a driving gear (not shown) is rotated, and a timing belt (not shown) is operated. The head portion 16 fixed to the timing belt can be moved along the X-axis shaft portion 31.
さらに、造形テーブル部移動モータ３６を回転させることにより、駆動歯車（図示せず）が回転し、タイミングベルト（図示せず）が動作することにより、前記タイミングベルトに固定されている造形テーブル部１７は、Ｘ軸軸部３１に水平方向に直交するＹ軸方向に沿って移動させることができる。 Further, by rotating the modeling table unit moving motor 36, the driving gear (not shown) rotates and the timing belt (not shown) operates, whereby the modeling table unit 17 fixed to the timing belt 17 is operated. Can be moved along the Y-axis direction orthogonal to the horizontal direction to the X-axis shaft portion 31.
以上の動作を組合わせることにより、ヘッド部１６は造形テーブル部１７上を３次元方向に移動可能である。 By combining the above operations, the head unit 16 can move on the modeling table unit 17 in a three-dimensional direction.
以下、印刷の際の原料フィラメント２５の搬送について図面を用いて説明する。 Hereinafter, conveyance of the raw material filament 25 during printing will be described with reference to the drawings.
図４に示すように、原料フィラメント２５はフィラメント樹脂の溶融温度以上に設定及び昇温されたヒーター部１４において溶融される。プーリ部３７はステッピングモータにより駆動され反時計周りに回転する。 As shown in FIG. 4, the raw material filament 25 is melted in the heater section 14 set and heated to a temperature higher than the melting temperature of the filament resin. The pulley unit 37 is driven by a stepping motor and rotates counterclockwise.
図４に示すように、ヘッド部１６内部のプーリ部３７からノズル部１５にかけての搬送は、プーリ部３７の原料フィラメント２５との当接点下方１ｍｍの位置からノズルガイド部４１によってガイドされており、プーリ部３７からノズル部１５に搬送される箇所にて原料フィラメント２５が屈曲して詰まりを発生することを防止することができる。 As shown in FIG. 4, the conveyance from the pulley portion 37 inside the head portion 16 to the nozzle portion 15 is guided by the nozzle guide portion 41 from a position 1 mm below the contact point with the raw material filament 25 of the pulley portion 37, It is possible to prevent the raw material filament 25 from being bent and clogging at a location where it is transported from the pulley portion 37 to the nozzle portion 15.
また、ノズル部１５への原料フィラメント２５の供給の際、爪部４６はバネ５４により上面部３８側に付勢されているため、軸ボルト孔部４９に挿通される軸ボルトを回動軸として、アイドラープーリ４８はプーリ部３７側へと押圧される。 Further, when the raw material filament 25 is supplied to the nozzle portion 15, the claw portion 46 is urged toward the upper surface portion 38 side by the spring 54, so that the shaft bolt inserted into the shaft bolt hole portion 49 is used as the rotation shaft. The idler pulley 48 is pressed toward the pulley portion 37 side.
従って、プーリ部３７は空回りせずに原料フィラメント２５をノズル部１５へと供給することができる。また、図１及び図２に示すように、フィラメントスプール１８側においては、フィラメントスプール１８が自由回転することにより、ノズル部１５へと供給された分の原料フィラメント２５が引き出される。 Therefore, the pulley part 37 can supply the raw material filament 25 to the nozzle part 15 without idling. As shown in FIGS. 1 and 2, on the filament spool 18 side, the filament spool 18 freely rotates, whereby the raw material filament 25 supplied to the nozzle portion 15 is drawn out.
ヒーター１４により加熱された溶融状態の原料フィラメント２５は、造形テーブル部１７上にノズル部１５の下端部６７より吐出される。その際、ヘッド部１６と造形テーブル部１７の３次元の動作により層状に立体印刷物が形成されていく。 The molten material filament 25 heated by the heater 14 is discharged from the lower end portion 67 of the nozzle portion 15 onto the modeling table portion 17. At that time, a three-dimensional printed material is formed in a layered manner by the three-dimensional operation of the head unit 16 and the modeling table unit 17.
図６（ｂ）に示すように、チューブ本体部２２は、ショアＡ硬度が６３のオレフィン系エラストマーにより形成されていることから、印刷の際にヘッド部１６の移動に柔軟に追従すると共に、ヘッド部１６が立設フレーム２８側に最も近くに位置した際にもチューブ１９に屈曲が発生することを防止することができる。 As shown in FIG. 6 (b), the tube body 22 is formed of an olefin-based elastomer having a Shore A hardness of 63, so that it flexibly follows the movement of the head 16 during printing, and the head It is possible to prevent the tube 19 from being bent even when the portion 16 is positioned closest to the standing frame 28 side.
また、図６（ａ）に示すように、チューブ１９は、軟質フィラメントに近い柔軟性を備えるため、チューブ１９とチューブ１９内を挿通する原料フィラメント２５との曲率半径の差の発生を抑制することができる。 Further, as shown in FIG. 6A, the tube 19 has flexibility close to that of a soft filament, and therefore suppresses the occurrence of a difference in curvature radius between the tube 19 and the raw material filament 25 inserted through the tube 19. Can do.
曲率半径の差が小さいため、チューブ１９内面に原料フィラメント２５が接することがない又は強く接触することがない。従って、チューブ１９内面と原料フィラメント２５との接触による大きな摩擦抵抗を生じることはないため、原料フィラメント２５は安定的に搬送及び供給される。 Since the difference in the radius of curvature is small, the raw material filament 25 does not contact or strongly contact the inner surface of the tube 19. Accordingly, since a large frictional resistance due to contact between the inner surface of the tube 19 and the raw material filament 25 does not occur, the raw material filament 25 is stably conveyed and supplied.
図３に示すように、チューブ本体部２２の内面には高密度ポリエチレン層５５が形成されていることから、チューブ１９としては、チューブ本体部２２の柔軟性を維持しながら、チューブ１９の内面の滑り性を確保することができる。 As shown in FIG. 3, since the high-density polyethylene layer 55 is formed on the inner surface of the tube main body portion 22, the tube 19 has the inner surface of the tube 19 while maintaining the flexibility of the tube main body portion 22. Slidability can be ensured.
また、チューブ１９の外周面はオレフィン系エラストマーによって形成されていることから、グリップ性があり、チューブ１９の先端部２０をヘッド部１６の差込孔部３９に差込固定するのみであっても外れて脱落することを抑制することができる。 Further, since the outer peripheral surface of the tube 19 is formed of an olefin-based elastomer, it has grip properties, and even if the distal end portion 20 of the tube 19 is only inserted and fixed in the insertion hole portion 39 of the head portion 16. It can suppress coming off and dropping off.
本願発明者は、本実施の形態に係る３次元印刷装置１０を用いて印刷試験を行った。以下、印刷試験の詳細を説明する。 The inventor of the present application conducted a printing test using the three-dimensional printing apparatus 10 according to the present embodiment. Details of the printing test will be described below.
〈比較例〉
本実施の形態に係る３次元印刷装置１０のガイド（チューブ）１９について、従来より用いられているＰＴＦＥ素材のチューブであり、ショアＤ硬度が５０〜６０、外径寸法５．５〜６ｍｍ、内径寸法４〜４．５ｍｍ、長さ寸法５０ｃｍを用いたものである。
〈実施例〉
本実施の形態に係る３次元印刷装置１０のとおりの構成を備えているものである。
<Comparative example>
About the guide (tube) 19 of the three-dimensional printing apparatus 10 which concerns on this Embodiment, it is a tube of the PTFE material conventionally used, Shore D hardness is 50-60, outer diameter size 5.5-6 mm, inner diameter A size of 4 to 4.5 mm and a length of 50 cm are used.
<Example>
The configuration of the three-dimensional printing apparatus 10 according to the present embodiment is provided.
〈実験条件〉
ヒーター部１４の設定温度：２１０〜２２０度
印刷速度：２０〜５０ｍｍ／ｓ
印刷ピッチ：０．１または０．２ｍｍ
原料フィラメント２５に用いた熱可塑性ポリエーテルエステルエラストマーは、直径１．７５ｍｍ±０．１ｍｍ、ショアＡ硬度は８７（ショアＤ硬度は３０）の東レ・デュポン株式会社製のハイトレル（登録商標）を用いている。
連続印刷時間：印刷所要時間として３０分〜２時間程度かかる立体印刷物を複数回に亘って印刷した。
<Experimental conditions>
Set temperature of heater unit 14: 210 to 220 degrees Printing speed: 20 to 50 mm / s
Printing pitch: 0.1 or 0.2mm
The thermoplastic polyether ester elastomer used for the raw material filament 25 uses Hytrel (registered trademark) manufactured by Toray DuPont Co., Ltd. having a diameter of 1.75 mm ± 0.1 mm and a Shore A hardness of 87 (Shore D hardness of 30). ing.
Continuous printing time: A three-dimensional printed material that takes about 30 minutes to 2 hours as a required printing time was printed a plurality of times.
〈結果〉
比較例における印刷試験では、複数回に亘って連続印刷を行ったが、連続印刷時間３０分〜２時間にてＰＴＦＥ素材のチューブ内において原料フィラメント２５の供給不良が生じ、立体印刷物の印刷不良が発生することがあった。また、印刷途中のヘッド部１６の移動により、チューブが差込孔部３９から外れてしまい印刷不良が発生する事例があった。
<result>
In the printing test in the comparative example, continuous printing was performed a plurality of times. However, a supply failure of the raw material filament 25 occurred in the tube of the PTFE material in the continuous printing time of 30 minutes to 2 hours, and the printing failure of the three-dimensional printed matter was It sometimes occurred. In addition, there has been a case in which printing failure occurs because the tube is detached from the insertion hole 39 due to the movement of the head portion 16 during printing.
また、印刷ピッチを０．１ｍｍとして精度を上げた場合には、前記の印刷不良が発生する確率が高くなった。 In addition, when the printing pitch was set to 0.1 mm and the accuracy was increased, the probability of occurrence of the above-described printing failure was increased.
実施例における印刷試験では、印刷所要時間として３０分〜２時間程度かかる立体印刷物を１００個以上印刷したが、差込孔部３９からチューブ１９が外れてしまう事例やチューブ１９内方にて原料フィラメント２５が摩擦により拘束され供給不良が発生するという事例の発生はなく、これに起因して成形不良となったものはなかった。 In the printing test in the examples, 100 or more three-dimensional printed materials that required about 30 minutes to 2 hours as printing time were printed, but the raw material filaments were used in the case where the tube 19 was removed from the insertion hole 39 or inside the tube 19. There was no occurrence of a supply failure due to 25 being restrained by friction, and there was no case where molding was defective due to this.
前記実施の形態においては、データ処理部は印刷部とは別体に設けられたノートパソコンである例を説明したが、これに限定されることはなく、印刷部に組み込まれて一体に形成されていても良い。 In the above-described embodiment, the example in which the data processing unit is a notebook computer provided separately from the printing unit has been described. However, the data processing unit is not limited to this and is integrally formed in the printing unit. May be.
前記実施の形態においては、チューブ本体部はショアＡ硬度が６３のものを使用したが、これに限定されることはなく、ショアＤ硬度が５０未満の素材又はショアＡ硬度が９０以下の素材であれば良い。 In the above embodiment, the tube main body portion has a Shore A hardness of 63, but is not limited to this, and is made of a material having a Shore D hardness of less than 50 or a material having a Shore A hardness of 90 or less. I just need it.
チューブ本体部は、原料フィラメントよりも外径が大きいことから、同じ硬度の場合、原料フィラメントの方が曲率半径が大きくなってしまう。従って、原料フィラメントとの曲率半径を近似させるためには、チューブ本体部を構成する素材のショアＡ硬度及びショアＤ硬度は、使用する原料フィラメントよりも一定割合小さいことが好ましい。特にショアＡ硬度８０〜９０の原料フィラメントに対しては、チューブ本体部はショアＡ硬度５６〜６３程度の素材から形成することが好ましい。 Since the tube body portion has an outer diameter larger than that of the raw material filament, the raw material filament has a larger radius of curvature when the hardness is the same. Therefore, in order to approximate the curvature radius with the raw material filament, it is preferable that the Shore A hardness and the Shore D hardness of the material constituting the tube main body portion are smaller than the raw material filament to be used by a certain percentage. In particular, for a raw material filament having a Shore A hardness of 80 to 90, the tube main body is preferably formed from a material having a Shore A hardness of about 56 to 63.
前記実施の形態においては、チューブの後端部は立設フレームに沿って配設された係止孔部に嵌入して固定する例を説明したが、これに限定されることはなく、例えば、チューブを通じることができる孔部と、上部、下部、立設の各フレーム部の面に対して係止可能な係止部又は接着可能な接着層部を有するガイド部材を用いて固定しても良い。 In the above-described embodiment, the example in which the rear end portion of the tube is fitted and fixed to the locking hole portion disposed along the standing frame has been described, but is not limited thereto, for example, It can be fixed using a guide member having a hole that can be passed through the tube, and an upper portion, a lower portion, and a locking portion that can be locked to the surface of each standing frame portion or an adhesive layer portion that can be bonded. good.
さらに、ガイド部材の孔部にチューブの湾曲を補助するため予め緩やかな湾曲を形成しておくことにより、例えば、チューブが各フレーム部の角に接触して屈曲してしまう事態を低減することができる。 Furthermore, by forming a gentle curve in advance in the hole of the guide member in order to assist the curve of the tube, for example, it is possible to reduce the situation where the tube is bent in contact with the corner of each frame part. it can.
本発明に係る３次元印刷装置は、より硬度の小さい樹脂やゴムの立体印刷物を製作することができ、製造販売することにより、物品の試作等において広く利用することができるため産業上利用可能性を有している。 The three-dimensional printing apparatus according to the present invention can produce a three-dimensional printed matter of resin or rubber having a lower hardness, and can be widely used in trial manufacture of articles by manufacturing and selling. have.
１０ ３次元印刷装置
１１ データ処理部（ノートパソコン）
１２ 印刷部
１３ 印刷部本体
１４ ヒーター部
１５ ノズル部
１６ ヘッド部
１７ 造形テーブル部
１８ 原料フィラメント収容部（フィラメントスプール）
１９ ガイド部（チューブ）
２０ 先端部
２１ 後端部
２２ チューブ本体部
２３ スプール部
２４ 脚部
２５ 原料フィラメント
２６ 上部フレーム部
２７ 下部フレーム部
２８ 立設フレーム部（非移動部）
２９ 造形テーブル部支持部
３０ Ｚ軸軸部
３１ Ｘ軸軸部
３２ 昇降軸部
３３ 制御信号出力ケーブル
３４ 移動ユニット
３５ 昇降モータ
３６ 造形テーブル部移動モータ
３７ プーリ部
３８ 上面部
３９ 差込孔部
４０ 係止孔部
４１ ノズルガイド部
４２ 軸受部
４３ 造形テーブル部軸部
４４ 造形テーブル板部
４５ 突出板部
４６ 爪部
４７ 搬送ガイド
４８ アイドラープーリ
４９ 軸ボルト孔部
５０ 短辺側の先端部
５１ａ、５１ｂ 孔部
５２ 頂点部
５３ 長辺側の先端部
５４ バネ
５５ 高密度ポリエチレン層
５６ ヘッド部本体部
５７ 上端部
５８ 立設フレーム部の上面部
６０ 搬送チューブ
６１ フィラメント
６２ ヘッド部
６３ 屈曲部
６４ 強接点
６５ 枠部
６６ チューブ空隙部
６７ 下端部
10 3D printing device 11 Data processing unit (notebook PC)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Printing part 13 Printing part main body 14 Heater part 15 Nozzle part 16 Head part 17 Modeling table part 18 Raw material filament accommodating part (filament spool)
19 Guide (tube)
20 Front end portion 21 Rear end portion 22 Tube body portion 23 Spool portion 24 Leg portion 25 Raw material filament 26 Upper frame portion 27 Lower frame portion 28 Standing frame portion (non-moving portion)
29 Modeling table portion support unit 30 Z-axis shaft unit 31 X-axis shaft unit 32 Elevating shaft unit 33 Control signal output cable 34 Moving unit 35 Lifting motor 36 Modeling table unit moving motor 37 Pulley unit 38 Upper surface unit 39 Insertion hole unit 40 Stop hole portion 41 Nozzle guide portion 42 Bearing portion 43 Modeling table portion shaft portion 44 Modeling table plate portion 45 Projection plate portion 46 Claw portion 47 Conveying guide 48 Idler pulley 49 Shaft bolt hole portion 50 Short-side tip portions 51a and 51b Portion 52 apex portion 53 front end portion 54 on the long side 54 spring 55 high-density polyethylene layer 56 head portion main body portion 57 upper end portion 58 upper surface portion 60 of the standing frame portion conveyance tube 61 filament 62 head portion 63 bending portion 64 strong contact point 65 frame Part 66 Tube gap 67 Lower end
Claims (8)
前記印刷部は、印刷部本体と、前記印刷部本体に移動可能に設けられヒーター部及びノズル部を備えたヘッド部と、前記ノズル部より溶解された原料フィラメントが吐出されて印刷物が形成される造形テーブル部と、前記原料フィラメントを収容する原料フィラメント収容部と、前記原料フィラメント収容部と前記ヘッド部との間には前記ヘッド部へと供給される原料フィラメントの搬送をガイドするガイド部とを備えた熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置であって、
前記ガイド部は、チューブであり、前記チューブの先端部は前記ヘッド部に固定されていると共に、後端部は前記印刷部本体の非移動部に固定され、全体が湾曲して配設されており、前記原料フィラメントは、前記チューブ内に挿通されて搬送されるように形成されており、
前記チューブは、ショアＤ硬度が５０未満の素材又はショアＡ硬度が９０以下の素材により形成されたチューブ本体部を有し、前記チューブ本体部の内面には高密度ポリエチレン層又は超高密度ポリエチレン層が形成されていることを特徴とする３次元印刷装置。 A data processing unit and a printing unit that performs three-dimensional printing based on a control signal supplied from the data processing unit;
The printing unit is a printing unit main body, a head unit that is movably provided in the printing unit main body and includes a heater unit and a nozzle unit, and a raw material filament dissolved from the nozzle unit is ejected to form a printed matter. A modeling table part, a raw material filament containing part for containing the raw material filament, and a guide part for guiding the conveyance of the raw material filament supplied to the head part between the raw material filament containing part and the head part A three-dimensional printing apparatus using a hot melt lamination method (FDM),
The guide portion is a tube, and a tip end portion of the tube is fixed to the head portion, and a rear end portion is fixed to a non-moving portion of the printing portion main body, and the whole is curved and disposed. And the raw material filament is formed so as to be inserted into the tube and conveyed,
The tube has a tube main body portion formed of a material having a Shore D hardness of less than 50 or a material having a Shore A hardness of 90 or less, and a high density polyethylene layer or an ultra high density polyethylene layer is formed on the inner surface of the tube main body portion. A three-dimensional printing apparatus characterized in that is formed.
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