FR3015922A1 - THREE DIMENSIONAL PRINTING DEVICE - Google Patents

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FR3015922A1
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HELLER JOUSTRA
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HELLER JOUSTRA
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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'impression d'un objet tridimensionnel par dépôt de couches successives de matériau conformément à des données définissant l'objet, ledit dispositif comprenant au moins une tête d'extrusion d'un filament dudit matériau, ladite tête comprenant des moyens de chauffage dudit filament. Selon l'invention, lesdits moyens de chauffage comprennent au moins une résistance PTC à semi-conducteur.The invention relates to a device for printing a three-dimensional object by depositing successive layers of material according to data defining the object, said device comprising at least one extrusion head of a filament of said material, said head comprising means for heating said filament. According to the invention, said heating means comprise at least one semiconductor PTC resistor.

Description

Dispositif d'impression tridimensionnelle 1. Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui des jeux créatifs. Plus précisément, l'invention se rapporte à une imprimante tridimensionnelle conçue pour la réalisation/fabrication d'objets tridimensionnels de formes variées, et destinée aux particuliers, notamment aux enfants. 2. Etat de la technique Les imprimantes tridimensionnelles (dont l'abréviation est le terme «3D ») sont utilisées dans l'industrie et permettent de fabriquer (ou d'imprimer), par superposition de fines couches successives de plastique par exemple, un objet (un prototype par exemple) de façon rapide et à moindre coût. Une telle imprimante est classiquement pilotée par un ordinateur qui met en oeuvre un fichier numérique contentant les données en trois dimensions de l'objet à produire.FIELD OF THE INVENTION The field of the invention is that of creative games. More specifically, the invention relates to a three-dimensional printer designed for the production / manufacture of three-dimensional objects of various shapes, and intended for individuals, especially children. 2. State of the art Three-dimensional printers (abbreviated as "3D") are used in industry and make it possible to manufacture (or print), by superposition of thin layers of plastic, for example, a object (a prototype for example) quickly and cheaply. Such a printer is conventionally driven by a computer which implements a digital file containing the three-dimensional data of the object to be produced.

Les imprimantes 3D destinées au grand public restent relativement coûteuses et ne sont pas, ou peu, adaptées aux enfants. Or, la pratique des loisirs créatifs par des enfants participe à leur bon développement. Elle leur permet en effet de cultiver et de développer leur imaginaire et d'acquérir les bases des activités artistiques qui sont très peu enseignées à l'école.3D printers for the general public remain relatively expensive and are not, or very little, suitable for children. However, the practice of creative hobbies by children contributes to their good development. It allows them to cultivate and develop their imagination and acquire the basics of artistic activities that are very little taught at school.

Certains loisirs créatifs consistent en des activités de nature manuelle qui peuvent notamment permettre aux enfants qui s'y adonnent de développer leur concentration, leur agilité, et leur notion de volume et d'espace. 3. Objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, un objectif de l'invention, dans au moins un mode de réalisation, est de fournir une imprimante tridimensionnelle destinée aux particuliers, et notamment aux enfants, qui permette de confectionner des objets de formes variées/complexes.Some creative hobbies consist of activities of a manual nature that can, in particular, enable the children who develop them to develop their concentration, their agility, and their notion of volume and space. 3. OBJECTIVES OF THE INVENTION The object of the invention is notably to overcome these disadvantages of the prior art. More specifically, an object of the invention, in at least one embodiment, is to provide a three-dimensional printer for individuals, including children, which allows to make objects of various shapes / complex.

Un autre objectif de l'invention, dans au moins un mode de réalisation, est de fournir un tel moyen qui favorise l'apprentissage de l'enfant, et qui développe sa concentration, son imagination, son agilité, et sa notion de volume et d'espace notamment. L'invention poursuit l'objectif de fournir, dans au moins un mode de réalisation, un tel moyen qui soit simple d'utilisation, sans adresse particulière, et qui soit ludique. Un autre objectif de l'invention, dans au moins un mode de réalisation, est de fournir un tel moyen qui soit robuste, sécurisé et de coût réduit. 4. Exposé de l'invention Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints à l'aide d'un dispositif d'impression d'un objet tridimensionnel par dépôt de couches successives de matériau conformément à des données définissant l'objet, ledit dispositif comprenant au moins une tête d'extrusion d'un filament dudit matériau, ladite tête comprenant des moyens de chauffage dudit filament. Selon l'invention, lesdits moyens de chauffage comprennent au moins une résistance PTC (pour « positive temperature coefficient » en anglais, et « CTP » en français pour « coefficient de température positif ») à semi-conducteur.Another objective of the invention, in at least one embodiment, is to provide such a means that promotes learning of the child, and which develops his concentration, his imagination, his agility, and his notion of volume and of space in particular. The invention has the objective of providing, in at least one embodiment, such a means which is simple to use, without a particular address, and which is playful. Another object of the invention, in at least one embodiment, is to provide such a means that is robust, secure and low cost. 4. Objective of the invention These objectives, as well as others which will appear more clearly later, are achieved by means of a device for printing a three-dimensional object by depositing successive layers of material in accordance with FIG. data defining the object, said device comprising at least one extrusion head of a filament of said material, said head comprising means for heating said filament. According to the invention, said heating means comprise at least one PTC resistor (for "positive temperature coefficient" in English, and "CTP" in French for "positive temperature coefficient") to semiconductor.

Ainsi, l'invention propose une imprimante tridimensionnelles (ou « 3D ») permettant, à partir d'un fichier numérique, la fabrication de pièces volumiques par dépôt de couches successives de matière. La matière est de préférence du plastique, de l'ABS (pour « Acrylonitrile butadiene styrene ») par exemple.Thus, the invention proposes a three-dimensional printer (or "3D") allowing, from a digital file, the manufacture of volume parts by deposition of successive layers of material. The material is preferably plastic, ABS (for "acrylonitrile butadiene styrene") for example.

De façon classique, la tête d'extrusion met en oeuvre des moyens de chauffage. La mise en oeuvre d'une résistance PTC comme moyens de chauffage est avantageuse en ce sens qu'une telle résistance s'autorégule et est à puissance constante. En d'autres termes, sa mise en oeuvre ne nécessite pas de dispositif électronique de régulation de la température (de capteur de température notamment).In a conventional manner, the extrusion head uses heating means. The use of a PTC resistor as heating means is advantageous in that such a resistor self-regulates and is at constant power. In other words, its implementation does not require an electronic device for regulating the temperature (temperature sensor in particular).

En outre, le temps de chauffage est plus rapide, et le risque de surchauffe est diminué, voire supprimé. Par ailleurs, les diamètre et longueur d'une telle résistance sont réduits en comparaison des résistances traditionnelles, et sa consommation en énergie est faible. Une telle imprimante est destinée à des utilisateurs amateurs souhaitant s'adonner au loisir créatif dans le cadre d'un usage privé. Elle est maniable et relativement facile à utiliser pour un enfant. L'enfant peut ainsi réaliser un grand nombre d'objets, tels que des figurines par exemple.In addition, the heating time is faster, and the risk of overheating is decreased or even eliminated. Moreover, the diameter and length of such a resistance are reduced in comparison with traditional resistances, and its energy consumption is low. Such a printer is intended for amateur users wishing to indulge in creative leisure in the context of private use. It is manageable and relatively easy to use for a child. The child can thus make a large number of objects, such as figurines for example.

Selon un aspect particulier de l'invention, ledit filament dudit matériau est stocké dans une cassette destinée à être logée de façon amovible dans un logement de réception dudit dispositif. Selon un aspect particulier de l'invention, ladite cassette comprend des moyens électroniques d'identification. Selon un aspect particulier de l'invention, les moyens électroniques d'identification comprennent une puce RFID (de l'anglais « radio frequency identification », « identification par radio fréquence » en français). Selon un aspect particulier de l'invention, ledit dispositif comprend des moyens de lecture de moyens électroniques d'identification. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit dispositif comprend au moins un port USB (de l'anglais « universal serial bus », « bus universel en série » en français). 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : les figures lA et 1B sont deux vues en perspective, de 3/4 face et de 3/4 arrière, d'une imprimante selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 illustre de façon schématique la détection et la reconnaissance d'un consommable mis en oeuvre dans l'imprimante de l'invention ; la figure 3 illustre les dimensions d'un objet tridimensionnel imprimé par l'imprimante de l'invention ; la figure 4 est une vue en perspective, de 3/4 face, de l'imprimante des figures lA et 1B lorsque le couvercle d'accès à l'espace d'impression est ouvert ; la figure 5 illustre un exemple d'architecture de l'imprimante selon l'invention ; les figures 6A et 6B illustrent de façon schématique deux modes de fonctionnement de l'imprimante de l'invention. 6. Description détaillée de l'invention L'architecture et la conception de l'imprimante de l'invention ont été guidées de façon à limiter le nombre de composants électroniques, de connexions filaires et d'interconnexions, et de façon à optimiser la taille de la carte électronique intégrant l'ensemble des fonctions électroniques et électriques de l'imprimante. 6.1 Aspect extérieur de l'imprimante Les figures 1A et 1B sont des vues en perspective, de 3/4 face et de 3/4 arrière respectivement, de l'imprimante de l'invention.According to a particular aspect of the invention, said filament of said material is stored in a cassette intended to be housed removably in a receiving housing of said device. According to a particular aspect of the invention, said cassette comprises electronic means of identification. According to a particular aspect of the invention, the electronic identification means comprise an RFID chip (of the English "radio frequency identification", "identification by radio frequency" in French). According to a particular aspect of the invention, said device comprises means for reading electronic identification means. According to a particular aspect of the invention, said device comprises at least one USB port (of the English "universal serial bus", "universal serial bus" in French). 5. List of Figures Other features and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description of a particular embodiment of the invention, given as a simple illustrative and non-limiting example, and annexed drawings, among which: FIGS. 1A and 1B are two perspective views, of 3/4 face and 3/4 back, of a printer according to an embodiment of the invention; - Figure 2 schematically illustrates the detection and recognition of a consumable used in the printer of the invention; FIG. 3 illustrates the dimensions of a three-dimensional object printed by the printer of the invention; Fig. 4 is a 3/4 side perspective view of the printer of Figs. 1A and 1B when the access cover to the printing space is open; FIG. 5 illustrates an exemplary architecture of the printer according to the invention; Figures 6A and 6B schematically illustrate two modes of operation of the printer of the invention. 6. Detailed Description of the Invention The architecture and design of the printer of the invention have been guided to limit the number of electronic components, wired connections and interconnections, and to optimize the size of the electronic card integrating all the electronic and electrical functions of the printer. 6.1 External Appearance of the Printer FIGS. 1A and 1B are perspective views, of 3/4 face and 3/4 back respectively, of the printer of the invention.

L'imprimante 1 est de forme sensiblement parallélépipédique, et comprend une face avant et une face arrière qui sont reliées par deux faces latérales, une face inférieure destinée à reposer sur une surface plane de support (une table ou un bureau par exemple) et une face supérieure. L'imprimante 1 comprend, sur sa face avant, une porte 11 transparente montée pivotante sur des charnières. La figure 1A montre la porte 11 en position fermée, la figure 4 illustrant la porte 11 en position ouverte, une fois l'impression d'un objet 0 réalisée. L'imprimante 1 comprend des moyens de détection de la fermeture de la porte 11, afin d'assurer la sécurité de l'utilisateur.The printer 1 is of substantially parallelepipedal shape, and comprises a front face and a rear face which are connected by two lateral faces, a lower face intended to rest on a flat support surface (a table or a desk for example) and a upper side. The printer 1 comprises, on its front face, a transparent door 11 pivotally mounted on hinges. FIG. 1A shows the door 11 in the closed position, FIG. 4 illustrating the door 11 in the open position, once the impression of an object 0 has been made. The printer 1 comprises means for detecting the closure of the door 11, to ensure the safety of the user.

L'imprimante 1 comprend en outre, sur sa face avant, une interface homme/machine 12, qui sera décrite plus en détail par la suite. L'imprimante 1 comprend, sur sa face arrière (figure 1B), un logement pour y loger de façon amovible un consommable, sous la forme d'une cassette 13. La cassette 13 interchangeable comprend une bobine de fil (ou filament) 13 plastique, en ABS dans cet exemple. L'imprimante 1 est alimentée par une tension continue (DC) comprise entre 12 et 24V provenant d'un bloc transformateur AC/DC déporté-extérieur (bloc T sur les figures 6A et 6D). Elle comprend en outre une prise d'alimentation (« socket » en anglais) en courant continu (DC) 14 et un port USB 15.The printer 1 further comprises, on its front face, a man / machine interface 12, which will be described in more detail below. The printer 1 comprises, on its rear face (Figure 1B), a housing for detachably housing a consumable, in the form of a cassette 13. The interchangeable cassette 13 comprises a coil of wire (or filament) 13 plastic , in ABS in this example. The printer 1 is powered by a DC voltage between 12 and 24V from a remote-AC / DC transformer block (block T in FIGS. 6A and 6D). It further includes a DC socket 14 and a USB port 15.

L'imprimante 1 est relativement légère (moins de 8 kg) et compacte (hauteur égale à 300 mm, profondeur égale à 215 mm, et largeur égale à 270 mm dans cet exemple). La puissance totale instantanée de l'imprimante 1 est de l'ordre de 150 W max. Comme illustré sur la figure 3, l'imprimante 1 permet la fabrication de pièces tridimensionnelles 0 de largeur L (selon l'axe X), hauteur H (selon l'axe Z) et profondeur P (selon l'axe Y) égales à 100 mm maximum, avec une précision de l'ordre de +/- 0,3 MM. 6.2 Architecture technique La figure 5 illustre de façon schématique un exemple d"architecture de l'imprimante de l'invention.The printer 1 is relatively light (less than 8 kg) and compact (height equal to 300 mm, depth equal to 215 mm, and width equal to 270 mm in this example). The instantaneous total power of the printer 1 is of the order of 150 W max. As illustrated in FIG. 3, the printer 1 makes it possible to manufacture three-dimensional pieces 0 of width L (along the X axis), height H (along the Z axis) and depth P (along the Y axis) equal to 100 mm maximum, with a precision of the order of +/- 0.3 MM. 6.2 Technical Architecture Figure 5 schematically illustrates an exemplary architecture of the printer of the invention.

L'imprimante 1 met en oeuvre une unique carte électronique C qui intègre l'ensemble des fonctions électroniques et électriques (interface homme/machine, prise DC, prises USB, LEDs, pilotes, microcontrôleur, ...) de l'imprimante 1. L'imprimante 1 utilise le procédé d'extrusion thermoplastique. Pour ce faire, l'imprimante met en oeuvre une tête d'impression (ou d'extrusion) 17 qui comprend : une extrudeuse 171 qui entraîne et pousse la matière (en l'occurrence le filament plastique 131 de la cassette 13) dans la buse d'impression chauffante (non représentée) qui fond le filament en plastique. Le chauffage de la buse est mis en oeuvre par un élément chauffant, sous la forme d'une résistance chauffante 1711 (température d'extrusion égale à 200°C, tension d'alimentation 12V continue et puissance variable de 0 à 26W). Il est prévu un capteur de température 1712 de la pièce/objet extrudée (imprimée) ; un ventilateur de refroidissement 173 de la pièce extrudée (tension 5V), et un moteur d'extrusion 172 qui commande l'extrudeuse 171.The printer 1 implements a single electronic card C which integrates all the electronic and electrical functions (man / machine interface, DC plug, USB sockets, LEDs, drivers, microcontroller, ...) of the printer 1. Printer 1 uses the thermoplastic extrusion process. To do this, the printer uses a print (or extrusion) head 17 which comprises: an extruder 171 which drives and pushes the material (in this case the plastic filament 131 of the cassette 13) into the heated printing nozzle (not shown) which melts the plastic filament. The heating of the nozzle is implemented by a heating element, in the form of a heating resistor 1711 (extrusion temperature equal to 200 ° C, 12V DC supply voltage and variable power from 0 to 26W). There is provided a temperature sensor 1712 of the part / object extruded (printed); a cooling fan 173 of the extruded part (voltage 5V), and an extrusion motor 172 which controls the extruder 171.

La résistance chauffante 1711 est une résistance PTC. Une telle résistance s'autorégule et est à puissance constante (en outre le temps de chauffage est plus rapide, pas de risque de surchauffe, diamètre et longueur réduits en comparaison des résistances traditionnelles, faible consommation en énergie). En d'autres termes, sa mise en oeuvre ne nécessite pas de dispositif électronique de régulation de la température (capteur notamment). L'atteinte de la température de consigne est déterminée par la mesure du courant d'alimentation de la résistance chauffante 1711. Le déplacement de la tête d'extrusion 17 est commandé par deux moteurs pas à pas, à savoir un moteur 181 en X et un moteur 182 en Y. En d'autres termes, la tête d'extrusion 17 est apte à se déplacer suivant les axes X et Y par rapport à un plateau (ou plaque de dépôt, ou plateforme de support) 18, sur lequel est imprimé l'objet. Le plateau 18 est apte à se déplacer suivant l'axe Z par rapport à la tête d'extrusion 17 par le biais d'un moteur 183 en Z pas à pas pour former chaque couche successive de l'objet à imprimer. Ces trois moteurs pas à pas 181, 182, 183 sont alimentés en 12V/0.4A, le pas étant de 1,8°.Heating resistor 1711 is a PTC resistor. Such resistance self-regulates and is constant power (further heating time is faster, no risk of overheating, reduced diameter and length compared to traditional resistors, low power consumption). In other words, its implementation does not require an electronic temperature control device (including sensor). The attainment of the set temperature is determined by the measurement of the supply current of the heating resistor 1711. The displacement of the extrusion head 17 is controlled by two stepper motors, namely a motor 181 in X and a motor 182 Y. In other words, the extrusion head 17 is adapted to move along the X and Y axes with respect to a plate (or deposit plate, or support platform) 18, on which is printed the object. The plate 18 is able to move along the axis Z with respect to the extrusion head 17 by means of a motor 183 in Z stepwise to form each successive layer of the object to be printed. These three stepper motors 181, 182, 183 are supplied with 12V / 0.4A, the pitch being 1.8 °.

La carte électronique C comprend un microcontrôleur 101 apte à interpréter les instructions en G-code et communiquant avec : le pilote 1810 du moteur 181 de déplacement en X; le pilote 1820 du moteur 182 de déplacement en Y; le pilote 1830 du moteur 183 de déplacement en Z; le pilote 1720 du moteur d'extrusion 172 de la tête d'extrusion 17; le contrôleur 1710 de la buse chauffante de la tête d'extrusion 17; l'interface homme/machine 12; la prise USB 16 avant ; la prise USB 15 arrière, et la prise d'alimentation 14 via un étage de puissance 141. Le contrôleur 1710 de la buse chauffante commande la résistance chauffante 1711 et reçoit des données représentatives de la température mesurées par le capteur de température 1712. L'interface homme/machine 12 comprend : un afficheur LCD 121 (ou GLCD) avec au minimum quatre lignes ; quatre boutons poussoirs 122 monostables « ON/OFF », « UP » (déplace le curseur dans les listes de choix), « DOWN » (déplace le curseur dans els listes de choix), « RETOUR » (retour en arrière dans le menu ou arrêt de la commande en cours), « VALID. » (Validation de la commande sélectionnée) ; un voyant lumineux 123 bicolore (rouge/vert) ; une prise USB 16. Par ailleurs, l'interface homme/machine 12 permet d'accéder aux fonctions de l'imprimante 1 via un menu, et notamment aux fonctions suivantes : sélectionner un fichier de la mémoire USB (fichier stocké dans une clé USB reliée au port USB 16, par exemple) ; initialiser l'imprimante 1; réaliser la purge de la tête d'extrusion 17; - réaliser le changement de cassette 13; - lancer un cycle d'impression. 6.3 Langage de commande Le langage pour commander l'imprimante 1 (de façon à ce que cette dernière puisse imprimer un objet) est le G-code qui, à l'origine, est un langage de commande des machines outils, et qui est défini par la norme RS-274D. Ce langage de commande (ou code machine) définit l'ensemble des instructions séquentielles nécessaire à l'impression tridimensionnelle d'un objet par le biais de l'imprimante 1. Ce G-code est obtenu à partir d'un modèle 3D d'un objet que l'utilisateur souhaite réaliser.The electronic card C comprises a microcontroller 101 capable of interpreting the instructions in G-code and communicating with: the driver 1810 of the X-drive motor 181; the driver 1820 of the Y displacement motor 182; the driver 1830 of the Z-displacement motor 183; the pilot 1720 of the extrusion motor 172 of the extrusion head 17; the controller 1710 of the heating nozzle of the extrusion head 17; the man / machine interface 12; the USB 16 plug before; the rear USB socket, and the power jack 14 via a power stage 141. The heater nozzle controller 1710 controls the heater 1711 and receives temperature representative data measured by the temperature sensor 1712. human / machine interface 12 comprises: an LCD display 121 (or GLCD) with at least four lines; four push buttons 122 monostable "ON / OFF", "UP" (moves the cursor in the lists of choice), "DOWN" (moves the cursor in the list of choices), "RETURN" (back in the menu or stop of the current command), "VALID. »(Validation of the selected command); a 123 two-color LED (red / green); a USB socket 16. Moreover, the man / machine interface 12 allows access to the functions of the printer 1 via a menu, and in particular to the following functions: select a file from the USB memory (file stored in a USB key connected to USB port 16, for example); initialize printer 1; bleed the extrusion head 17; - Make the cassette change 13; - start a print cycle. 6.3 Control language The language used to control printer 1 (so that printer 1 can print an object) is G-code, which is originally a machine tool control language and is defined by the RS-274D standard. This control language (or machine code) defines the set of sequential instructions necessary for the three-dimensional printing of an object by means of the printer 1. This G-code is obtained from a 3D model of an object that the user wishes to achieve.

Le microcontrôleur 101 reçoit des instructions (G-code) d'un ordinateur personnel, par exemple, relié à l'imprimante 1 (via le port USB 15) ou d'une clé USB reliée à l'imprimante 1 (via le port USB 16), les interprète, puis renvoie des signaux de commande vers les pilotes 1720, 1810, 1820, 1830 et le contrôleur 1710 de la buse chauffante.The microcontroller 101 receives instructions (G-code) from a personal computer, for example, connected to the printer 1 (via the USB port 15) or a USB key connected to the printer 1 (via the USB port 16), interprets them, and then sends control signals to the drivers 1720, 1810, 1820, 1830 and the controller 1710 of the heating nozzle.

Le microcontrôleur 101 pilote ainsi les trois moteurs pas à pas 181, 182, 183, et donc le déplacement de la tête d'extrusion 17 (selon les axes X et Y) et du plateau 18 (selon l'axe Z). Les instructions/ordres de déplacement sont par exemple « aller au point X, Y, Z », ou bien « tracer un cercle de rayon R ». A titre d'exemple, la commande « GO Z25 » correspond à un déplacement hors matière de 25 mm selon l'axe Z. 6.4 Modes de fonctionnement 6.4.1 Mode «autonome » (« stand alone mode » en anglais) Dans ce premier mode de fonctionnement, illustré sur la figure 6A, l'imprimante 1 fonctionne sans connexion informatique. Une clé USB C stockant un ou plusieurs fichiers de programmes en « G-Code» (correspondants à un ou plusieurs modèles à imprimer) est insérée dans le port USB 16 situé en face avant de l'imprimante 1. L'utilisateur choisit le modèle qu'il désire imprimer par le biais de l'interface homme/machine 12. 6.4.2 Mode « esclave » (« slave mode » en anglais) Dans ce deuxième mode de fonctionnement, illustré sur la figure 6B, l'imprimante 1 se comporte comme un périphérique d'impression connecté (par une liaison filaire dans cet exemple), par le biais du port USB 15, à un ordinateur personnel PC, ce dernier mettant en oeuvre un logiciel de pilotage de l'imprimante. L'imprimante 1 reçoit par le biais de la liaison USB les commandes « G-Code » envoyées par l'ordinateur PC. On note que sur les figures 6A et 6B, l'imprimante est alimentée en 12, 15 ou 24V par le biais d'un transformateur T AC/DC relié à la prise 14 de l'imprimante 1. 6.5 Pilote (« driver en anglais) de l'imprimante L'imprimante 1 peut se comporter comme un périphérique USB. Elle peut être pilotée depuis un logiciel de CAO (pour « conception assistée par ordinateur ») ou de modélisation, tel les logiciels Solidworks, Sketch Up, Rhinoceros (marques déposées).The microcontroller 101 thus drives the three stepper motors 181, 182, 183, and thus the displacement of the extrusion head 17 (along the X and Y axes) and the plate 18 (along the Z axis). The instructions / orders of movement are for example "go to the point X, Y, Z", or "draw a circle of radius R". By way of example, the command "GO Z25" corresponds to an out-of-material displacement of 25 mm along the Z axis. 6.4 Operating modes 6.4.1 "Stand-alone mode" ("stand-alone mode" mode) In this first operating mode, illustrated in Figure 6A, the printer 1 operates without computer connection. A USB key C storing one or more program files in "G-Code" (corresponding to one or more models to be printed) is inserted into the USB port 16 on the front of the printer 1. The user chooses the model It is desired to print via the man / machine interface 12. 6.4.2 "Slave mode" In this second mode of operation, illustrated in FIG. 6B, the printer 1 is comprises as a print device connected (by a wired link in this example), through the USB port 15, to a personal computer PC, the latter implementing a driver software of the printer. The printer 1 receives via the USB link the "G-Code" commands sent by the PC. Note that in FIGS. 6A and 6B, the printer is supplied with 12, 15 or 24V by means of a transformer T AC / DC connected to the socket 14 of the printer 1. 6.5 Driver ("driver in English ) Printer 1 may behave as a USB device. It can be controlled from CAD (computer-aided design) or modeling software such as Solidworks, Sketch Up, Rhinoceros (registered trademarks).

Le pilote de l'imprimante 1 est dans ce cas installé sur l'ordinateur personnel PC de l'utilisateur. Il est, de préférence, compatible avec les systèmes d'exploitation Windows XP, Vista 7, Vista 8, Mac, Linux (marques déposées). Un tel pilote est configuré pour mettre en oeuvre la conversion du modèle 3D à imprimer vers le langage G-code approprié au pilotage de l'imprimante 1.The driver of the printer 1 is in this case installed on the PC personal computer of the user. It is preferably compatible with Windows XP, Vista 7, Vista 8, Mac, Linux (registered trademarks) operating systems. Such a driver is configured to implement the conversion of the 3D model to be printed to the appropriate G-code language for controlling the printer 1.

Le pilote est en outre configuré pour délivrer une estimation du temps de réalisation d'une impression sur la base du langage G-code compilé. Un ou plusieurs paramètres, tels que la finesse, la précision, la densité du corps (corps creux, corps 50% plein ou corps plein) sont ajustables via une fenêtre « Paramètre » depuis le panneau de commande d'impression. 6.6 Autres aspects et variantes L'imprimante de l'invention est apte à imprimer divers types de figurines (être humain, personnage de fiction,...) de tailles variées. Un exemple d'objet imprimé 0 est représenté sur la figure 4 lorsqu'il est disposé sur le support 18.The driver is further configured to provide an estimate of the completion time of an impression based on the compiled G-code language. One or more parameters, such as fineness, precision, body density (hollow body, 50% solid body or full body) are adjustable via a "Parameter" window from the print control panel. 6.6 Other aspects and variants The printer of the invention is able to print various types of figurines (human being, fictional character, ...) of various sizes. An example of a printed object 0 is shown in FIG. 4 when it is disposed on the support 18.

Bien évidemment, la géométrie ou la forme de l'imprimante de l'invention n'est pas limitée aux exemples illustrés précédemment. L'imprimante est apte à extruder d'autres types de fil que de du fil ABS. Elle peut comprendre une ou plusieurs têtes d'extrusion. La cassette 13 est apte à stocker des fils de couleurs variées.Of course, the geometry or shape of the printer of the invention is not limited to the examples illustrated above. The printer is able to extrude other types of wire than ABS wire. It can include one or more extrusion heads. The cassette 13 is able to store son of various colors.

Comme illustré sur la figure 2, la cassette 13 de fil 131 peut être munie d'une étiquette RFID 131 (comprenant une puce électronique et une antenne) et l'imprimante 1 peut comprendre un lecteur RFID (antenne) 101 pour la détection et la reconnaissance de la cassette 13. Un tel lecteur 101 permet une lecture sans contact de l'étiquette RFID 131, ce qui permet de s'assurer que la cassette 13 de consommable est compatible avec l'imprimante 1. Une telle approche permet en outre de protéger l'utilisateur contre les consommables de contrefaçon.As illustrated in FIG. 2, the cassette 13 of wire 131 may be provided with an RFID tag 131 (comprising an electronic chip and an antenna) and the printer 1 may comprise an RFID reader (antenna) 101 for the detection and recognition of the cassette 13. Such a reader 101 allows a contactless reading of the RFID tag 131, which makes it possible to ensure that the cassette 13 of the consumable is compatible with the printer 1. Such an approach also makes it possible to protect the user against counterfeit consumables.

Claims (6)

REVENDICATIONS1. Dispositif d'impression (1) d'un objet tridimensionnel (0) par dépôt de couches successives de matériau conformément à des données définissant l'objet (0), ledit dispositif comprenant au moins une tête (17) d'extrusion d'un filament (131) dudit matériau, ladite tête (17) comprenant des moyens de chauffage dudit filament, caractérisé en que lesdits moyens de chauffage comprennent au moins une résistance PTC à semi-conducteur (1711).REVENDICATIONS1. Device for printing (1) a three-dimensional object (0) by deposition of successive layers of material according to data defining the object (0), said device comprising at least one extrusion head (17) of a filament (131) of said material, said head (17) comprising means for heating said filament, characterized in that said heating means comprise at least one semiconductor PTC resistor (1711). 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit filament (131) dudit matériau est stocké dans une cassette (13) destinée à être logée de façon amovible dans un logement de réception dudit dispositif (1).2. Device (1) according to claim 1, characterized in that said filament (131) of said material is stored in a cassette (13) to be housed removably in a housing for receiving said device (1). 3. Dispositif (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite cassette (13) comprend des moyens électroniques d'identification (131).3. Device (1) according to claim 2, characterized in that said cassette (13) comprises electronic identification means (131). 4. Dispositif (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens électroniques d'identification (131) comprennent une puce RFID.4. Device (1) according to claim 3, characterized in that the electronic identification means (131) comprise an RFID chip. 5. Dispositif (1) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit dispositif (1) comprend des moyens de lecture (101) des moyens électroniques d'identification (131).5. Device (1) according to claim 3 or 4, characterized in that said device (1) comprises reading means (101) electronic identification means (131). 6. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un port USB (15, 16).6. Device (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises at least one USB port (15, 16).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6923634B2 (en) * 1999-06-23 2005-08-02 Stratasys, Inc. Filament loading system in an extrusion apparatus
JP2010069714A (en) * 2008-09-18 2010-04-02 Nagano Japan Radio Co Three-dimensional modeling machine
US20120018924A1 (en) * 2010-07-22 2012-01-26 Stratasys, Inc. Multiple-zone liquefier assembly for extrusion-based additive manufacturing systems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6923634B2 (en) * 1999-06-23 2005-08-02 Stratasys, Inc. Filament loading system in an extrusion apparatus
JP2010069714A (en) * 2008-09-18 2010-04-02 Nagano Japan Radio Co Three-dimensional modeling machine
US20120018924A1 (en) * 2010-07-22 2012-01-26 Stratasys, Inc. Multiple-zone liquefier assembly for extrusion-based additive manufacturing systems

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