JP7278249B2 - 3D printer - Google Patents
3D printer Download PDFInfo
- Publication number
- JP7278249B2 JP7278249B2 JP2020192153A JP2020192153A JP7278249B2 JP 7278249 B2 JP7278249 B2 JP 7278249B2 JP 2020192153 A JP2020192153 A JP 2020192153A JP 2020192153 A JP2020192153 A JP 2020192153A JP 7278249 B2 JP7278249 B2 JP 7278249B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hole
- resin material
- resin
- plate
- printer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、3Dプリンタに関する。さらに詳しくは、樹脂材料を加熱溶融させて積層することにより立体的な造形物を形成する3Dプリンタに関する。 The present invention relates to 3D printers. More particularly, the present invention relates to a 3D printer that forms a three-dimensional object by heating and melting resin materials and laminating them.
従来、樹脂材料を加熱溶融させて積層する(溶融積層方式とも称する)ことで立体的な造形物を形成する3次元造形装置(3Dプリンタとも称する)が知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, a three-dimensional modeling apparatus (also referred to as a 3D printer) that forms a three-dimensional model by heating and melting resin materials to laminate them (also referred to as a melt lamination method) is known (for example, Patent Document 1). .
上述した特許文献1の発明に係る3次元造形装置は、吐出ヘッドから吐出されるフィラメント状の樹脂材料を順次積層しながら立体的な造形物を形成している。また、上述の3次元造形装置は、内部空間を有する立方体のような造形物を形成する場合に、前記内部空間に、側面部(側壁)と非接触の柱状サポート部を形成するものとされている。前記サポート部は、上面部(天面)と底面部とに連結されており、造形物が上下方向に反って変形することを抑制している。
The three-dimensional modeling apparatus according to the invention of
ところで、上述の特許文献1に係る3D造形装置による造形物の形成は、内部空間を有する立体的な造形物の造形に対して利用できるものである。しかしながら、内部空間を有しない、例えば、平板状の造形物では、サポート部を形成することができないため、造形物の反りによる変形を抑制することができない問題があった。また、内部空間を有するものの上面部を有しないような造形物を形成する場合は、サポート部により、造形物を支持できない問題があった。そのため、造形物の変形を抑制できない問題があった。
By the way, formation of a modeled object by the 3D modeling apparatus according to the above-mentioned
そこで、本発明は、造形物の変形を抑制することが可能であると共に造形物の3Dプリンタからの取り外しが容易な3Dプリンタを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a 3D printer capable of suppressing deformation of a modeled object and facilitating removal of the modeled object from the 3D printer.
(1)上述した課題を解決すべく提供される本発明の3Dプリンタは、樹脂材料を加熱溶融させて積層することにより立体的な造形物を形成する3Dプリンタであって、加熱溶融させた前記樹脂材料を吐出する樹脂吐出部と、吐出された前記樹脂材料を支持するテーブル部と、前記テーブル部の上面に載置されると共に前記樹脂吐出部から吐出される前記樹脂材料を支持する支持板と、前記樹脂吐出部及び前記テーブル部のいずれか一方又は双方の移動を制御する制御部と、を備え、前記支持板は、溶融した前記樹脂材料の流入を許容する複数の貫通孔を有すること、を特徴とするものである。 (1) The 3D printer of the present invention provided to solve the above-described problems is a 3D printer that forms a three-dimensional model by heat-melting and laminating resin materials, A resin ejection part for ejecting a resin material, a table part for supporting the ejected resin material, and a support plate placed on an upper surface of the table part for supporting the resin material ejected from the resin ejection part. and a control unit that controls movement of one or both of the resin discharge unit and the table unit, and the support plate has a plurality of through holes that allow the melted resin material to flow in. is characterized by
上述した本発明の3Dプリンタは、造形物を、支持板を介してテーブル部に支持しながら造形を行うものである。また、前記3Dプリンタは、支持板が有する複数の貫通孔に、溶融した樹脂材料を流入させることができる。そのため、貫通孔に流入した樹脂材料がテーブル部と造形物とを繋ぎ止めるアンカー部を形成し、当該アンカー部により確実に造形物をテーブル部に支持することができる。これにより、造形物が反って変形することを抑制できる。 The 3D printer of the present invention described above performs modeling while supporting the modeled object on the table portion via the support plate. Further, the 3D printer can allow molten resin material to flow into the plurality of through-holes of the support plate. Therefore, the resin material that has flowed into the through-hole forms an anchor portion that connects the table portion and the modeled object, and the modeled object can be reliably supported on the table portion by the anchor portion. As a result, it is possible to suppress warping and deformation of the modeled object.
(2)また、上述した本発明の3Dプリンタは、前記樹脂吐出部が、所定の吐出幅で前記樹脂材料を吐出可能なものであり、前記貫通孔の開口径が、前記吐出幅以上であると良い。 (2) In the 3D printer of the present invention described above, the resin ejection section can eject the resin material with a predetermined ejection width, and the opening diameter of the through hole is equal to or greater than the ejection width. and good.
上述した3Dプリンタは、樹脂吐出部から吐出される樹脂材料の吐出幅が、貫通孔の開口径よりも小さいものであるので、貫通孔の内部に確実に樹脂材料を流入させることができる。そのため、貫通孔に流入した樹脂材料が、貫通孔の上面側に溢出することを抑制でき、貫通孔上で造形物が変形することを抑制できる。 In the 3D printer described above, the width of the resin material discharged from the resin discharge section is smaller than the opening diameter of the through hole, so the resin material can be reliably flowed into the through hole. Therefore, the resin material that has flowed into the through-hole can be prevented from overflowing to the upper surface side of the through-hole, and deformation of the modeled object above the through-hole can be prevented.
(3)上述した本発明の3Dプリンタは、前記貫通孔が、前記樹脂材料を構成するフィラメントの径に対して1.5~2倍の開口径を有していると良い。 (3) In the 3D printer of the present invention described above, it is preferable that the through-hole has an opening diameter 1.5 to 2 times the diameter of the filament forming the resin material.
かかる構成によれば、樹脂吐出部から吐出される樹脂材料の吐出幅よりも、貫通孔の開口径を大きくすることができる。これにより、貫通孔に流入した樹脂材料が、貫通孔の上面側に溢出することを抑制でき、貫通孔上で造形物が変形することを抑制できる。 With this configuration, the opening diameter of the through hole can be made larger than the discharge width of the resin material discharged from the resin discharge portion. As a result, the resin material that has flowed into the through-hole can be prevented from overflowing to the upper surface side of the through-hole, and deformation of the modeled object above the through-hole can be prevented.
(4)上述した本発明の3Dプリンタは、前記貫通孔が、行方向及び列方向に所定の間隔で形成されていると良い。 (4) In the 3D printer of the present invention described above, it is preferable that the through holes are formed at predetermined intervals in the row direction and the column direction.
かかる構成によれば、3Dプリンタの制御において、貫通孔の位置を正確に取得することができる。そのため、樹脂吐出部を貫通孔上に位置させる制御を正確かつ容易に行うことができる。また、貫通孔に流入させる樹脂量を安定させることができ、樹脂材料が、貫通孔の上面側に溢出して突出することを抑制できる。これにより、精度の良い造形を行うことができる。また、行方向及び列方向に所定の間隔で貫通孔が配置されることにより、形成される造形物を偏りなく均一に支持することができる。そのため、造形物の変形を抑制できる。 According to such a configuration, it is possible to accurately acquire the position of the through-hole in controlling the 3D printer. Therefore, it is possible to accurately and easily control the position of the resin discharge portion above the through hole. In addition, the amount of resin flowing into the through-hole can be stabilized, and the resin material can be prevented from overflowing and protruding to the upper surface side of the through-hole. As a result, it is possible to perform modeling with high accuracy. In addition, by arranging the through-holes at predetermined intervals in the row direction and the column direction, it is possible to uniformly support the molded object to be formed. Therefore, deformation of the model can be suppressed.
(5)上述した本発明の3Dプリンタは、前記支持板と前記テーブル部との間に、所定の隙間が設けられていると良い。 (5) In the 3D printer of the present invention described above, it is preferable that a predetermined gap is provided between the support plate and the table section.
かかる構成によれば、貫通孔に流入した樹脂材料を、支持板とテーブル部との間で広げることができる。そのため、支持板とテーブル部との間で広がった樹脂材料が、アンカー部を形成し、当該アンカー部により、造形物を確実にテーブル部に支持することができる。また、アンカー部とテーブル部との接合部分は、小面積であるので、造形物をテーブル部から容易に取り外すことができる。
(6)上述した本発明の3Dプリンタは、前記貫通孔が、前記支持板の下面側において、下方広がりのテーパ状に形成されていると良い。
According to this configuration, the resin material that has flowed into the through hole can be spread between the support plate and the table portion. Therefore, the resin material spread between the support plate and the table section forms the anchor section, and the modeled object can be reliably supported on the table section by the anchor section. In addition, since the joint portion between the anchor portion and the table portion has a small area, the model can be easily removed from the table portion.
(6) In the 3D printer of the present invention described above, it is preferable that the through-hole is formed in a tapered shape expanding downward on the lower surface side of the support plate.
かかる構成によれば、貫通孔に流入する樹脂材料を、テーパの傾斜に沿って広げることができる。そのため、支持板とテーブル部との間に隙間を設けることなく、アンカー部を形成することができる。これにより、形成される造形物を確実にテーブル部に支持することができ、造形物の変形も抑制できる。 According to such a configuration, the resin material flowing into the through hole can be spread along the taper inclination. Therefore, the anchor portion can be formed without providing a gap between the support plate and the table portion. As a result, the formed object can be reliably supported on the table portion, and deformation of the formed object can be suppressed.
(7)上述した本発明の3Dプリンタは、前記支持板が、複数の上板貫通孔が形成された上板と、複数の下板貫通孔が形成された下板と、を有し、前記上板及び前記下板は、前記上板貫通孔と前記下板貫通孔とが連通するように上下に積層されると共に互いに相対的な水平動が可能なものであり、前記樹脂材料を前記上板貫通孔と前記下板貫通孔とに亘って流入させることにより、前記造形物を前記上板及び前記下板を介して前記テーブル部に固定するアンカー部を形成可能であり、前記上板と前記下板とを相対的に水平動させることにより前記上板と前記下板との間で前記アンカー部を切断可能であると良い。 (7) In the 3D printer of the present invention described above, the support plate has an upper plate having a plurality of upper plate through holes formed therein and a lower plate having a plurality of lower plate through holes formed therein, The upper plate and the lower plate are stacked vertically so that the upper plate through-hole and the lower plate through-hole are communicated with each other, and are horizontally movable relative to each other. Anchor portions for fixing the modeled object to the table portion via the upper plate and the lower plate can be formed by flowing through the plate through hole and the lower plate through hole. It is preferable that the anchor portion can be cut between the upper plate and the lower plate by moving the lower plate relatively horizontally.
上述した3Dプリンタは、樹脂材料を上板貫通孔と下板貫通孔とに亘って流入させることにより形成されるアンカー部によって、造形物がテーブル部に固定される。従って、上板と下板とを相対的に水平動させることにより、上板と下板との間でアンカー部を切断することができる。これにより、造形物をテーブル部から容易に取り外すことができる。 In the 3D printer described above, the molded object is fixed to the table section by the anchor section formed by allowing the resin material to flow through the upper plate through-hole and the lower plate through-hole. Therefore, by horizontally moving the upper plate and the lower plate relative to each other, the anchor portion can be cut between the upper plate and the lower plate. Thereby, the model can be easily removed from the table section.
本発明によれば、造形物の変形を抑制することが可能であると共に造形物の3Dプリンタからの取り外しが容易な3Dプリンタを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the 3D printer which can suppress deformation|transformation of a modeled object and can easily remove a modeled object from a 3D printer can be provided.
≪第一実施形態≫
本発明に係る3Dプリンタ1の第一実施形態について、図1~図3を参照しながら以下に詳細を説明する。
<<First embodiment>>
A first embodiment of a
図1は、本発明の3Dプリンタ1を示す概略斜視図であり、矩形状の造形物10が形成された状態を表したものである。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a
3Dプリンタ1は、加熱溶融させた樹脂材料7を吐出する樹脂吐出部2と、吐出された樹脂材料7を支持するテーブル部3と、を備えている。また、3Dプリンタ1は、前記の他に、テーブル部3の上面に載置されると共に貫通孔5が形成された支持板4と、3Dプリンタ1を制御する制御部6等を備えている。
The
樹脂材料7は、加熱により軟化する熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂としては、押し出し可能な材質であれば良く、適宜の材質のものを選択することができる。例えば、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合樹脂(ABS樹脂)、ポリカーボネート、ナイロン等を用いることができる。また、熱可塑性樹脂は、適宜、添加剤や着色剤等を混合することができる。本実施形態では、樹脂材料7がフィラメント状に形成されたものを使用する場合を例として説明するが、樹脂材料7は、フィラメント状のものだけではなく、ペレット状のものなど、各種の形態のものを用いることができる。 A thermoplastic resin that is softened by heating is used as the resin material 7 . As the thermoplastic resin, any material that can be extruded can be used, and an appropriate material can be selected. For example, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resin (ABS resin), polycarbonate, nylon and the like can be used. Moreover, the thermoplastic resin can be appropriately mixed with additives, colorants, and the like. In this embodiment, the case where the resin material 7 formed in a filament shape is used will be described as an example. can use things.
樹脂吐出部2は、内部にヒーター(図示せず)を備えており、供給される樹脂材料7を溶融させることができる。図3に示すように、樹脂吐出部2は、先端がノズル状に形成されており、溶融した樹脂材料7を先端から吐出することができる。ここで、樹脂吐出部2のノズル径は、例えば、0.2~1mmであり、ノズル径に応じて、吐出幅を変更することができる。また、樹脂吐出部2は、適宜の駆動源(図示せず)により、水平方向の移動と、上下方向の移動とが可能である。また、樹脂吐出部2は、後述する制御部6による制御により、樹脂材料7を順次積層させることが可能である。
The
図1に示すように、テーブル部3は、吐出された樹脂材料7を支持するものであり、矩形状に形成されている。テーブル部3は、内部にヒーター3Aを備えており、積層される樹脂材料7を加熱することができる。ヒーター3Aは、例えば、シート状に形成されたものや、棒状に形成されたものを複数配置したものなど各種のものを用いることが可能である。テーブル部3は、後述する制御部6により、温度制御が可能である。テーブル部3は、積層された樹脂材料7が溶融しない程度の温度に制御される。なお、テーブル部3は、樹脂吐出部2に対して相対的に移動可能としても良く、樹脂吐出部2及びテーブル部3のいずれか一方又は双方を造形に応じて移動可能としても良い。
As shown in FIG. 1, the
支持板4は、テーブル部3の上面に載置され、所定の位置に固定されるものである。支持板4は、図1及び図2に示すように、本実施形態では、矩形状に形成されている。また、支持板4は、例えば、熱導電率が高いアルミニウムや銅などの金属材料で形成されている。そのため、テーブル部3の加熱による熱を造形物10に伝達することができる。これにより、造形物10が急激に冷却されて変形することを抑制できる。
The
また、支持板4は、図1~図3に示すように、上下方向に貫通する小径の貫通孔5が、複数形成されている。貫通孔5は、円形状に形成されており、樹脂材料7を構成するフィラメントの径に対して1.5~2倍の開口径を有したものとされている。そのため、樹脂吐出部2から吐出される樹脂材料7の吐出幅よりも、貫通孔5の開口径を大きくすることができる。これにより、貫通孔5に流入した樹脂材料7が、貫通孔5の上面側に溢出することを抑制でき、貫通孔5上で造形物10が変形することを抑制できる。なお、貫通孔5の開口径は、樹脂材料7を構成するフィラメントの径に対して1.5~2倍とすることが望ましい。例えば、フィラメント径が1mmである場合は、貫通孔の開口径を1.5~2mmとすれば良い。また、貫通孔5の開口径は、樹脂材料7の素材や形状に応じて、適宜変更すれば良い。
In addition, as shown in FIGS. 1 to 3, the
なお、樹脂材料7がフィラメントではなく、ペレット等で構成されている場合は、貫通孔5の開口径を、樹脂吐出部2の吐出幅以上(例えば、0.2~1mm以上)となるように形成すれば良い。ここで、例えば、樹脂吐出部2の吐出幅が、0.3mmである場合、貫通孔5の開口径は、0.3mm以上とすれば良く、例えば2mmとすれば良い。これにより、形成される造形物10を小面積で支持することができるので、造形物10をテーブル部3から容易に取り外すことができる。なお、貫通孔5の形状や大きさは、使用する樹脂材料7に応じて、各種の形状や大きさのものを採用することができる。
If the resin material 7 is composed of pellets or the like instead of filaments, the opening diameter of the through
上述したように、樹脂吐出部2から吐出される樹脂材料7の吐出幅を、貫通孔5の開口径よりも小さいものとすることにより、貫通孔5の内部に確実に樹脂材料7を流入させることができる。これにより、貫通孔5に流入した樹脂材料7が、貫通孔5の上面側に溢出することを抑制でき、貫通孔5上で造形物10が変形することを抑制できる。なお、樹脂吐出部2の吐出幅や貫通孔5の開口径は、樹脂材料の素材や形態に応じて適宜変更すれば良い。
As described above, by setting the discharge width of the resin material 7 discharged from the
また、貫通孔5は、予測される変形に対して任意の位置でアンカーを形成するために、偏りなく均一に形成されている。具体的には、貫通孔5は、支持板4において行方向及び列方向に所定の間隔ごと(例えば、行方向及び列方向共に4~5mmごと)に形成されている。これにより、造形物10の変形を抑制できる。また、間隔が定められているので、後述する制御部6によって、貫通孔5の位置を正確に認識することができる。
Moreover, the through-
なお、造形物10は、冷却時の熱収縮により、周縁部が反ってテーブル部3から剥離しやすくなるものと考えられる。従って、貫通孔5は、少なくとも造形物10の周縁部に位置するように設けると良い。これにより、テーブル部3から剥離しやすい造形物10の周縁部を効果的に支持することができ、造形物10の変形を効果的に抑制できる。
In addition, it is considered that the molded
図1及び図2に示すように、支持板4は、下面側に複数の脚部4cが形成されている。従って、支持板4をテーブル部3上に載置した際に、支持板4とテーブル部3との間に所定の隙間11が形成される。隙間11により、貫通孔5に流入した樹脂材料7を、支持板4とテーブル部3との間で広げることができる。これにより、支持板4とテーブル部3との間で広がった樹脂材料7が、アンカー部8を形成し、当該アンカー部8により、造形物10を確実にテーブル部3に支持することができる。また、アンカー部8とテーブル部3との接合部分は、小面積であるので、造形物10をテーブル部3から容易に取り外すことができる。ここで、隙間11は、例えば、0.5~1.5mm程度とすれば良い。このように、支持板4とテーブル部3との間に隙間11を設けることにより、当該隙間11にスクレーパー15(図4(b)参照)等を挿入して、アンカー部8を容易に切断することができる。これにより、造形物10をテーブル部3から容易に取り外すことができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
制御部6(図1参照)は、適宜組み込まれたスライス用プログラムにより、樹脂吐出部2等の制御を行うことができる。具体的には、制御部6は、樹脂吐出部2を加熱する温度や樹脂材料7の吐出量を制御することができる。また、制御部6は、予め入力された3Dデータに基づいて、樹脂吐出部2における水平方向及び上下方向の移動や移動速度等の制御を行うことができる。これにより、当該3Dデータに基づいた造形物10(サポート構造部を含む)を形成することができる。ここで、サポート構造部は、例えば、造形物10が、テーブル部3や支持板4から離間する宙吊り部やオーバーハング部を有する場合に、宙吊り部やオーバーハング部を支持するために形成されるものである。
The control unit 6 (see FIG. 1) can control the
また、制御部6は、支持板4の形状、大きさ、テーブル部3への載置位置を予め入力した設定値により、これらの位置情報を認識することができる。また、上述したように、貫通孔5の形成位置を所定の間隔で形成しておくことにより、貫通孔5の位置も正確に認識することができる。そのため、制御部6は、樹脂吐出部2を貫通孔5上に位置させる制御を正確かつ容易に行うことができる。また、制御部6は、貫通孔5上で、樹脂吐出部2を所定時間停止させる制御を行うことができる。これにより、貫通孔5に所定量の樹脂材料7を流入させることができ、樹脂材料7が、貫通孔5の上面側から逸出して突出することを抑制できる。従って、造形物10が貫通孔5上で変形することを抑制できる。また、貫通孔5の下方側では、樹脂材料7が隙間11で広がることにより、アンカー部8(図3参照)が形成され、造形物10を、支持板4を介してテーブル部3に確実に支持することができる。
Further, the control unit 6 can recognize the positional information of the shape and size of the
また、制御部6は、テーブル部3の制御を行うことができる。制御部6は、テーブル部3のヒーター3Aを制御して、テーブル部3の温度を調節することができる。これにより、造形物10が外気にさらされて急激に冷却されることを抑制できる。従って、造形物10が変形することを抑制できる。また、制御部6は、樹脂吐出部2及びテーブル部3の制御に加えて、3Dプリンタ1全体の制御も行うことができる。
Also, the control unit 6 can control the
以上が、第一実施形態に係る本発明の3Dプリンタ1の構成である。続いて、本発明の3Dプリンタ1の造形動作について、図4(a)及び図4(b)を参照しつつ以下に詳細を説明する。なお、図示において、理解が容易なように、積層する層の厚み、支持板4の厚み、及び隙間11等を誇張して記載していることに留意されたい。
The above is the configuration of the
まず、テーブル部3上の所定の位置に支持板4が載置される(適宜、テーブル部3への係合等により固定されても良い)。支持板4の載置は、支持板4がテーブル部3に対して、隙間11だけ離間するように脚部4cを介して行われる。
First, the
次にテーブル部3が加熱され、制御部6による樹脂吐出部2の吐出制御により、造形物10の最下層が、支持板4上に形成される。テーブル部3は、樹脂材料7(図1参照)の溶融温度よりも低い温度となるように温度制御される。これにより、冷却過程における造形物10の熱収縮を低減することができ、造形物10の変形を抑制できる。
Next, the
また、造形物10における最下層の形成にあたり、支持板4の各貫通孔5上で、樹脂吐出部2が所定時間停止する制御が行われ、所定量の樹脂材料7を貫通孔5上に吐出する制御が行われる。これにより、貫通孔5の内部に樹脂材料7が流入し、貫通孔5の下方側から隙間11に向けて樹脂材料7が流入する。隙間11に流入した樹脂材料7は、貫通孔5の下方で僅かに広がって、アンカー部8を形成し、アンカー部8が、テーブル部3と接して、テーブル部3に接合される。これにより、造形物10が支持板4を介してテーブル部3に支持される。
In forming the bottom layer of the modeled
樹脂吐出部2は、再び、造形パターンにしたがって、造形物10を形成しながら、次の貫通孔5上で所定時間停止し、アンカー部8の形成を順次行う。最下層の形成が終わると、貫通孔5上で樹脂吐出部2が停止させられることなく、2層目以降の造形が、造形パターンにしたがって行われる。形成された造形物10は、アンカー部8により、支持板4を介してテーブル部3上に支持される。なお、オーバーハングするような造形物や内部空間を有するような造形物を形成する場合は、適宜、サポート構造部を形成すると良い。
The
上述のように造形物10が形成されると、図4(b)に示すように、隙間11にスクレーパー15が挿入され、アンカー部8が切断される。これにより、アンカー部8とテーブル部3との接合(固定)が解除され、造形物10を支持板4と共に取り外すことができる。このように、造形物10(支持板4を含む)は、下面の全面がテーブル部3に固定されているわけではない(小面積で支持されている)ので、容易に造形物10をテーブル部3から取り外すことができる。しかも、造形物10の造形中は、アンカー部8により、造形物10が確実にテーブル部3上に支持されているので、精度良く造形物10を造形することができる。
When the modeled
また、造形物10は、点在する貫通孔5により、支持板4に固定されている面積が低減されているので、支持板4からも容易に造形物10を取り外すことができる。
In addition, since the area where the modeled
以上が、本発明の3Dプリンタ1による造形動作であり、次に、本発明の第一変形例について、図5を参照しつつ以下に説明する。第一変形例では、支持板4における貫通孔5の形状と、隙間11が廃されている以外は、上述した3Dプリンタ1と同様の構成である。なお、第一実施形態と同一の部材については同一の符号を用いていることに留意されたい。
The above is the modeling operation by the
≪第一変形例≫
図5は、第一変形例に係る3Dプリンタ1の正面方向から見た一部拡大断面図である。貫通孔5は、支持板4の下面側において、下方広がりのテーパ部5cを有している。支持板4は、上述した実施形態と同様に矩形状(図1参照)に形成されている。また、支持板4は、脚部4cが廃されており、テーブル部3上に接するように(隙間11を介さずに)載置される。支持板4は、テーブル部3上に位置決めされた状態で、適宜の固定手段を用いて、テーブル部3上に固定される。支持板4が、テーブル部3上に載置されると、造形物10の造形における最下層の形成が、造形パターンにしたがって行われる。
<<First Modification>>
FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view of the
造形物10の最下層の形成にあたり、貫通孔5に流入した樹脂材料7は、テーパ部5cの壁面に沿って広がり、下方広がりのアンカー部8を形成する。アンカー部8により、造形物10が支持板4を介してテーブル部3に支持される。このように、第一変形例においては、隙間11を形成することなく、テーパ部5cでのアンカー部8の広がりによって、造形物10を確実にテーブル部3上に支持することができる。
In forming the bottom layer of the modeled
造形物10が形成されると、支持板4が、テーブル部3に対して相対的に水平動又は上下動され、アンカー部8がテーブル部3から剥離される。第一変形例においても、造形物10のテーブル部3への支持面積が低減されているので、造形物10をテーブル部3から容易に取り外すことができる。また、造形物10を支持板4から取り外す際にも、造形物10の支持板4への支持面積が貫通孔5により低減されているので、造形物10を支持板4から容易に取り外すことができる。
When the modeled
以上が、第一変形例の実施形態であり、次に本発明に係る3Dプリンタ1の第二実施形態について、以下に説明する。第二実施形態では、支持板4が上板4aと、下板4bとを有し、隙間11が廃されている以外は、第一実施形態に係る3Dプリンタ1と同様の構成である。なお、第一実施形態と同一の部材については同一の符号を用いていることに留意されたい。
The above is the embodiment of the first modified example, and next, the second embodiment of the
≪第二実施形態≫
図6は、第二実施形態に係る3Dプリンタ1の正面方向から見た一部切り欠き断面図である。図示のように、支持板4は、それぞれが独立した上板4aと下板4bとを有し、上板4aと下板4bとが、互いに相対的な水平動が可能なように積層されている。また、上板4a及び下板4bは、共に図1及び図2に示すような矩形状に形成されている。
<<Second embodiment>>
FIG. 6 is a partially cutaway cross-sectional view of the
上板4aには、樹脂材料7を流入させるための複数の上板貫通孔5aが形成されている。上板貫通孔5aは、上述した実施形態における貫通孔5と同様に所定の間隔で配置され、所定の開口径を有している。
The
下板4bには、樹脂材料7を流入させるための複数の下板貫通孔5bが形成されている。下板貫通孔5bは、上板貫通孔5aと同様の間隔で配置されており、上板貫通孔5aと下板貫通孔5bとが連通するように上板4aと下板4bとが積層される。また、下板貫通孔5bは、上板貫通孔5aよりも開口径が僅かに大きく形成されている。
A plurality of lower plate through
以上が、第二実施形態の構成であり、次に第二実施形態における造形物10の造形動作について、図7(a)及び図7(b)を参照しつつ説明する。
The configuration of the second embodiment has been described above. Next, the molding operation of the molded
図7(a)に示すように、上板4aと下板4bが、積層された状態でテーブル部3上に位置決めされ載置される。このとき、上板貫通孔5aと下板貫通孔5bとが連通するように積層される。上板4a及び下板4bは、位置ずれしないよう適宜の固定手段で固定される。続いて、上述した第一実施形態や第一変形例と同様に、温度制御されたテーブル部3上に造形物10の最下層が形成される。
As shown in FIG. 7A, the
造形物10の最下層の形成にあたり、樹脂材料7を上板貫通孔5aと下板貫通孔5bとに亘って流入させる。これにより、アンカー部8が、上板貫通孔5aと下板貫通孔5bに亘って形成される。このとき、下板貫通孔5bの開口径が上板貫通孔5aの開口径よりも大きく形成されているので、下板貫通孔5bに流入した樹脂材料7を径方向に拡張させることができる。そのため、下板4bとテーブル部3との間に隙間11を形成することなく、アンカー部8の下端側(テーブル部3側)を拡張させることができる。これにより、拡張されたアンカー部8の下端側がテーブル部3に接合される。また、造形物10を、上板4a及び下板4bを介して確実にテーブル部3上に支持することができる。
In forming the bottom layer of the modeled
造形物10の最下層が形成されると、造形パターンにしたがって、樹脂吐出部2やテーブル部3の制御が行われ、造形物10が上板4a上に形成される。
When the bottom layer of the modeled
造形物10が形成されると、図7(b)に示すように、下板4bを上板4aに対して相対的に水平動させる。これにより、上板4aと下板4bとの間でアンカー部8が切断される。また、アンカー部8とテーブル部3との接合(支持)が解除され、上板4aと一体に造形物10をテーブル部3から取り外すことができる。このように、第二実施形態では、上板4aと下板4bとを相対的に水平動させることにより、容易に造形物10をテーブル部3から取り外すことができる。また、造形物10のテーブル部3への支持面積が、低減されているので、上板4aと下板4bの相対的な水平動も容易に行うことができる。また、造形物10の上板4aへの支持面積も上板貫通孔5aにより低減されているので、造形物10を上板4aから容易に取り外すことができる。
When the modeled
以上が、本発明に係る3Dプリンタ1の実施形態や変形例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な変形を行うことができる。
The above are the embodiments and modifications of the
本実施形態では、フィラメント状の樹脂材料7を用いて、造形物10を造形することを例示したが、樹脂材料7は、フィラメント状のものだけではなく、ペレット状のものなど、各種の形態や素材の樹脂材料を用いることができる。また、造形に用いる3Dプリンタの構成は、上述した実施形態のものに限定されず、各種の3Dプリンタを用いることができる。
In the present embodiment, the modeled
また、支持板4は、長辺と短辺とを有する矩形状のものだけではなく、各種の形状のものを採用することができる。また、支持板4の形状や厚みは、造形する造形物10の形状に応じて、適宜、変更すれば良い。支持板4の材質は、熱伝導率が高いものを用いることが望ましいが、これには限定されず、造形物10を支持できるものであれば、各種の材質の支持板4を用いることができる。
Moreover, the
また、形成する造形物10の形状は、矩形状のものや板状のものだけではなく、各種の形状の造形物を形成することができる。また、本実施形態では、支持板4上に、造形物10を直接形成するようにしたが、形成する造形物10の形状に応じて、適宜、サポート構造部を形成するようにしても良い。
In addition, the shape of the formed
本実施形態では、貫通孔5(上板貫通孔5a、下板貫通孔5bを含む)が、円形のものを例示したが、貫通孔5は円形のものだけではなく、例えば、楕円、矩形、三角形などの各種の形状のものを採用することができる。また、貫通孔5は、支持板4の全面に形成されたものだけではなく、貫通孔5が部分的に形成されたものでも良い。かかる場合は、造形物10が反って変形しやすい部分に貫通孔5を配置すれば良い。例えば、長辺と短辺とを有する造形物10を形成する場合は、反りやすい長手方向の両端側に貫通孔5を形成すると良い。また、貫通孔5の配置は、行方向及び列方向に所定の間隔で配置されるものだけではなく、各種の配置を行うことができ、貫通孔5を設ける個数も支持する造形物10の大きさに応じて様々な個数の貫通孔5を設けることができる。
In this embodiment, the through-holes 5 (including the upper plate through-
本実施形態では、貫通孔5の開口径が、樹脂吐出部2からの樹脂材料7の吐出幅以上であるものを例示したが、これに限定されるものではなく、使用する樹脂材料7の形状や材質あるいは樹脂吐出部2のノズル径に応じて、適宜変更することができる。また、本実施形態では、樹脂材料7がフィラメント状に構成されている場合において、貫通孔5が、フィラメントの径に対して1.5~2倍の開口径を有しているものを例示したが、これに限定されるものではなく、各種の開口径を有する貫通孔5を採用することができる。
In the present embodiment, the opening diameter of the through-
また、テーブル部3と支持板4との間に形成された隙間11は、貫通孔5の開口径の大きさや使用する樹脂材料7の材質及び吐出幅などに応じて、適宜、変更することができる。なお、隙間11を狭くし過ぎると、樹脂材料7が貫通孔5の下方で広がらず、アンカーとしての効果が低くなると考えられる。また、反対に、隙間11を広げ過ぎると、樹脂材料7が貫通孔5の下方から落下して、樹脂材料7の使用量が増えることが考えられる。従って、支持板4とテーブル部3との隙間11は、上述した知見を考慮し、適宜変更すれば良い。
In addition, the
また、第一変形例において、貫通孔5が、支持板4の下面側において下方広がりのテーパ部5cを有するものとしたが、テーパ部5cの形状は、これに限定されるものではなく、樹脂材料7を広げることができるものであれば、各種の形状のものを採用することができる。例えば、貫通孔5の下方が、円柱状に広がったものや、貫通孔5の上端側から下端側にかけて、全体的にテーパ状に形成されているものでも良い。また、テーパ部5cの容積は、使用する樹脂材料7の材質等に応じて、適宜、変更することができる。
Further, in the first modified example, the through-
第二実施形態では、支持板4が上板4aと下板4bとで形成されたものとしたが、支持板4は、2枚以上の板材で形成されていても良い。また、上板4aと下板4bが同一形状のものでなくても良い。また、第二実施形態では、下板貫通孔5bが、上板貫通孔5aよりも開口径の大きなものを例示したが、上板貫通孔5aと下板貫通孔5bの開口径は、樹脂材料7の材質や吐出幅に応じて適宜、変更すれば良い。また、下板貫通孔5bは、第一変形例のようにテーパ部5cが形成されていても良い。また、上板4aと下板4bとは、それぞれが独立分離できるものだけではなく、これらを一体的に形成し、それぞれを、相対的にスライドさせて水平動させるものでも良い。
In the second embodiment, the
また、樹脂吐出部2の形状も、使用する樹脂材料7の特性に応じて、各種の形状のものを採用することができる。また、樹脂吐出部2を複数備えることも可能である。また、テーブル部3の形状も、各種の形状のものを採用することができる。
Also, various shapes can be adopted for the shape of the
また、本実施形態では、テーブル部3が固定されているが、適宜、上下動や水平動が可能なものとしても良い。また、本実施形態では、テーブル部3を固定し、樹脂吐出部2を移動させて造形するようにしているが、樹脂吐出部2を固定し、テーブル部3が駆動されるものや、樹脂吐出部2とテーブル部3との双方が駆動されるものとしても良い。また、テーブル部3は、加熱することが好ましいが、加熱されないものであっても良い。また、本実施形態では、テーブル部3を加熱する温度が、樹脂材料7の溶融温度よりも低い温度となるように温度制御されているが、樹脂材料7の溶融温度と同一又は高いものであっても良い。また、テーブル部3の加熱は、テーブル部3を領域分けして、領域毎に異なる温度で制御できるようにしても良い。
In addition, although the
また、本実施形態では、制御部6が、樹脂吐出部2及びテーブル部3の双方を制御するようにしているが、制御部6は、樹脂吐出部2及びテーブル部3のいずれか一方を制御するようにしても良い。また、制御部6は、単数だけではなく、それぞれの機能毎に複数設けられるものであっても良い。以上が、本発明に係る3Dプリンタ1の実施形態と各種の変形例である。
Further, in the present embodiment, the control section 6 controls both the
なお、本発明は上述した実施形態や変形例において例示したものに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲でその教示及び精神から他の実施形態があり得ることは当業者に容易に理解できよう。 It should be noted that the present invention is not limited to those exemplified in the above-described embodiments and modifications, and those skilled in the art will recognize that other embodiments can be made from the teachings and spirit of the invention without departing from the scope of the claims. easy to understand.
本発明の3Dプリンタは、各種の溶融積層方式の3Dプリンタに利用することができる。 The 3D printer of the present invention can be used for various fused lamination type 3D printers.
1 :3Dプリンタ
2 :樹脂吐出部
3 :テーブル部
4 :支持板
4a:上板
4b:下板
4c:脚部
5 :貫通孔
5a:上板貫通孔
5b:下板貫通孔
5c:テーパ部
6 :制御部
7 :樹脂材料
8 :アンカー部
10 :造形物
11 :隙間
15 :スクレーパー
Reference Signs List 1: 3D printer 2: Resin discharge unit 3: Table unit 4:
Claims (3)
加熱溶融させた前記樹脂材料を吐出する樹脂吐出部と、
吐出された前記樹脂材料を支持するテーブル部と、
前記テーブル部の上面に載置されると共に前記樹脂吐出部から吐出される前記樹脂材料を支持する支持板と、
前記樹脂吐出部及び前記テーブル部のいずれか一方又は双方の移動を制御する制御部と、を備え、
前記支持板は、溶融した前記樹脂材料の流入を許容する複数の貫通孔を有するものであり、
前記樹脂吐出部が、所定の吐出幅で前記樹脂材料を吐出可能なものであり、
前記貫通孔の開口径が、前記吐出幅以上であり、
前記制御部が、前記貫通孔の上で、前記樹脂吐出部を所定時間停止させることにより、所定量の前記樹脂材料を前記貫通孔に流入させる制御を行うこと、を特徴とする3Dプリンタ。 A 3D printer that forms a three-dimensional model by heating and melting resin materials and laminating them,
a resin discharge unit for discharging the resin material melted by heating;
a table portion that supports the discharged resin material;
a support plate placed on the upper surface of the table portion and supporting the resin material discharged from the resin discharge portion;
a control unit that controls movement of one or both of the resin discharge unit and the table unit,
The support plate has a plurality of through-holes that allow the molten resin material to flow in,
The resin ejection part is capable of ejecting the resin material with a predetermined ejection width,
The opening diameter of the through hole is equal to or greater than the discharge width,
The 3D printer, wherein the control unit controls the flow of a predetermined amount of the resin material into the through hole by stopping the resin discharge unit for a predetermined time above the through hole.
加熱溶融させた前記樹脂材料を吐出する樹脂吐出部と、
吐出された前記樹脂材料を支持するテーブル部と、
前記テーブル部の上面に載置されると共に前記樹脂吐出部から吐出される前記樹脂材料を支持する支持板と、
前記樹脂吐出部及び前記テーブル部のいずれか一方又は双方の移動を制御する制御部と、を備え、
前記支持板は、溶融した前記樹脂材料の流入を許容する複数の貫通孔を有するものであり、
前記支持板が、複数の上板貫通孔が形成された上板と、複数の下板貫通孔が形成された下板と、を有し、
前記上板及び前記下板は、前記上板貫通孔と前記下板貫通孔とが連通するように上下に積層されると共に互いに相対的な水平動が可能なものであり、
前記樹脂材料を前記上板貫通孔と前記下板貫通孔とに亘って流入させることにより、前記造形物を前記上板及び前記下板を介して前記テーブル部に固定するアンカー部を形成可能であり、
前記上板と前記下板とを相対的に水平動させることにより前記上板と前記下板との間で前記アンカー部を切断可能であること、を特徴とする3Dプリンタ。 A 3D printer that forms a three-dimensional model by heating and melting resin materials and laminating them,
a resin discharge unit for discharging the resin material melted by heating;
a table portion that supports the discharged resin material;
a support plate placed on the upper surface of the table portion and supporting the resin material discharged from the resin discharge portion;
a control unit that controls movement of one or both of the resin discharge unit and the table unit,
The support plate has a plurality of through-holes that allow the molten resin material to flow in,
The support plate has an upper plate in which a plurality of upper plate through holes are formed and a lower plate in which a plurality of lower plate through holes are formed,
the upper plate and the lower plate are stacked vertically so that the upper plate through-hole and the lower plate through-hole communicate with each other, and are horizontally movable relative to each other;
By allowing the resin material to flow through the upper plate through-hole and the lower plate through-hole, it is possible to form an anchor portion for fixing the modeled object to the table portion via the upper plate and the lower plate. can be,
A 3D printer, wherein the anchor portion can be cut between the upper plate and the lower plate by horizontally moving the upper plate and the lower plate relative to each other.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020192153A JP7278249B2 (en) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | 3D printer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020192153A JP7278249B2 (en) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | 3D printer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022080927A JP2022080927A (en) | 2022-05-31 |
JP7278249B2 true JP7278249B2 (en) | 2023-05-19 |
Family
ID=81799629
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020192153A Active JP7278249B2 (en) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | 3D printer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7278249B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20170190120A1 (en) | 2016-01-06 | 2017-07-06 | Autodesk, Inc. | Controllable release build plate for 3d printer |
JP2018183930A (en) | 2017-04-26 | 2018-11-22 | 花王株式会社 | Stage for three-dimensional shaping |
JP2020097121A (en) | 2018-12-17 | 2020-06-25 | セイコーエプソン株式会社 | Three-dimensional molding device and method for producing three-dimensional molded article |
-
2020
- 2020-11-19 JP JP2020192153A patent/JP7278249B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20170190120A1 (en) | 2016-01-06 | 2017-07-06 | Autodesk, Inc. | Controllable release build plate for 3d printer |
JP2018183930A (en) | 2017-04-26 | 2018-11-22 | 花王株式会社 | Stage for three-dimensional shaping |
JP2020097121A (en) | 2018-12-17 | 2020-06-25 | セイコーエプソン株式会社 | Three-dimensional molding device and method for producing three-dimensional molded article |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022080927A (en) | 2022-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6977080B2 (en) | Systems and methods for operating multi-nozzle extrusion printing heads in 3D object printers | |
US10906291B2 (en) | Controllable release build plate for 3D printer | |
JP6932493B2 (en) | Extruded print head for 3D object printers | |
JP6702846B2 (en) | 3D object printer | |
JP6669985B2 (en) | Manufacturing method of three-dimensional objects | |
US11318666B2 (en) | System for removing support structure using integrated fluid paths | |
CN108367464B (en) | Method of printing on a 3D jet printer | |
JP2017206011A (en) | Improved interlayer adhesion in part printed by additive manufacturing | |
JP7100659B2 (en) | How to make a set of cutting inserts and a set of cutting inserts | |
EP3487683B1 (en) | Build material particle layering | |
US11007738B2 (en) | Mold for manufacturing a sole | |
US11504904B2 (en) | Additive manufacturing by selective liquid cooling | |
US10894357B2 (en) | Three-dimensional printer of fused deposition modeling | |
JP6948476B2 (en) | System for additive manufacturing | |
KR102182703B1 (en) | Printing head module | |
JP7278249B2 (en) | 3D printer | |
JP4544398B2 (en) | Injection mold | |
JP2021031725A (en) | Recoater, lamination molding device comprising the same and lamination molding method | |
JP7026799B2 (en) | Additional manufacturing with nozzles at different die width positions | |
TWI752738B (en) | Injection molding systems and methods and related computer-readable storage media | |
JP2022076959A (en) | Three-dimensional printer and molding method | |
JP2019018526A (en) | Three-dimensional object forming apparatus and three-dimensional object forming method | |
US20200298489A1 (en) | Separating element production in additive manufacturing | |
JP5977057B2 (en) | Foamed resin mold and method for producing foamed resin molded product | |
JP2020111801A (en) | Method for manufacturing three-dimensional molded article and apparatus for manufacturing three-dimensional molded article |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220216 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230106 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230117 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230313 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230425 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230509 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7278249 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |