JP2018083372A - Three-dimensional printer system, information processing method, information processor, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、3Dプリンタシステム、情報処理方法、情報処理装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a 3D printer system, an information processing method, an information processing apparatus, and a program.
従来、3次元CAD(Computer Aided Design)等のデータに基づいて生成されるスライスデータ等を用いて、3次元に造形を行う方法が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a method for three-dimensional modeling using slice data generated based on data such as three-dimensional CAD (Computer Aided Design) is known.
そして、3次元に造形を行うため、造形に用いる材料が加熱される。具体的には、造形において、まず、材料が加熱されて、加熱された材料が塗布される。そして、塗布されると、材料は、冷却する。そのため、造形において、材料には、温度変化による熱収縮が発生する場合が多い。この熱収縮によって、材料には、反り等となる力が加わる。そこで、材料の下に、シートを敷き、シートを吸引することで、反り等を防ぐ方法が知られている(例えば、特許文献1等参照)。 And in order to model in three dimensions, the material used for modeling is heated. Specifically, in modeling, first, the material is heated, and the heated material is applied. And once applied, the material cools. Therefore, in modeling, thermal contraction due to temperature change often occurs in the material. Due to this heat shrinkage, a force that causes warping or the like is applied to the material. Thus, a method is known in which a sheet is laid under the material and the sheet is sucked to prevent warping or the like (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来の方法では、吸引する力が不十分であると、材料に反り等が発生し、造形精度が低くなるという問題がある。 However, in the conventional method, if the suction force is insufficient, there is a problem that the material is warped and the modeling accuracy is lowered.
本発明は、上記課題に鑑み、造形精度を高くすることができる3Dプリンタシステムを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the 3D printer system which can make modeling precision high in view of the said subject.
一態様における、材料を積層して造形物を製造する3Dプリンタと、前記造形物を吸引する吸引装置と、前記3Dプリンタに接続される1つ以上の情報処理装置とを有する3Dプリンタシステムは、
前記造形物の下に置かれる被吸引物を吸引する吸引部と、
前記造形物を造形している際に、前記材料に発生する力を取得する取得部と、
前記力に基づいて、前記被吸引物を吸引する吸引力を決定する決定部と
を備えることを特徴とする。
In one aspect, a 3D printer system including a 3D printer that laminates materials to produce a modeled object, a suction device that sucks the modeled object, and one or more information processing devices connected to the 3D printer,
A suction unit for sucking an object to be sucked placed under the shaped object;
An acquisition unit that acquires the force generated in the material when modeling the modeled object,
And a determining unit that determines a suction force for sucking the object to be sucked based on the force.
造形精度が高い3Dプリンタシステムを提供することができる。 A 3D printer system with high modeling accuracy can be provided.
(第1実施形態)
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
3Dプリンタシステムは、例えば、以下のような全体構成である。 The 3D printer system has the following overall configuration, for example.
図1は、本発明の一実施形態に係る3Dプリンタシステムの一例を示す概略図である。例えば、3Dプリンタシステム1は、情報処理装置の例であるPC(Personal Computer)10と、3Dプリンタ20とを有する全体構成である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a 3D printer system according to an embodiment of the present invention. For example, the
3Dプリンタ20は、PC10等から入力される、いわゆるスライスデータ等に基づいて、材料を吐出して各層を形成する。例えば、造形物は、以下のように製造される。
The
図2は、本発明の一実施形態に係る3Dプリンタシステムが用いるスライスデータの例を示す概略図である。例えば、図2(A)に示すような造形物PDを製造する例で以下説明する。造形物PDの形状等は、3DデータD3、いわゆるソリッドデータ等によって示される。すなわち、PC10は、3DデータD3が入力されると、造形物PDの形状等を把握する。 FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of slice data used by the 3D printer system according to the embodiment of the present invention. For example, it demonstrates below by the example which manufactures the molded article PD as shown to FIG. 2 (A). The shape or the like of the shaped object PD is indicated by 3D data D3, so-called solid data or the like. That is, when the 3D data D3 is input, the PC 10 grasps the shape or the like of the molded object PD.
PC10は、3DデータD3が示す造形物をZ軸(図では、上下方向である。)において、所定の間隔で輪切りにしてスライスデータSDを生成する。したがって、スライスデータSDは、造形物PDの各断面を示すデータとなる。以下、図2(A)に示すように、造形物PDをN層に輪切りにする例で説明する。この例では、スライスデータSDは、図2(B)に示すようなデータとなる。具体的には、スライスデータSDは、図示する例では、図2(B)に示すように、第1層L1乃至第N層LNのそれぞれの層を示すデータである。 The PC 10 generates slice data SD by cutting the shaped object indicated by the 3D data D3 into circles at predetermined intervals on the Z axis (in the drawing, the vertical direction). Therefore, the slice data SD is data indicating each cross section of the shaped object PD. Hereinafter, as shown in FIG. 2A, an example in which the shaped object PD is cut into N layers will be described. In this example, the slice data SD is data as shown in FIG. Specifically, in the illustrated example, the slice data SD is data indicating each of the first layer L1 to the Nth layer LN as shown in FIG. 2B.
図2(B)に示すようなスライスデータSDが入力されると、3Dプリンタは、スライスデータSDが示す各層を形成し、形成された各層を積層して造形物PDを製造する。図示する例では、まず、3Dプリンタは、図2(C)に示すように、スライスデータSDに基づいて、第1層L1を形成する。続いて、3Dプリンタは、図2(D)に示すように、あらかじめ形成した第1層L1の上に、スライスデータSDに基づいて、第2層L2を形成する。このように、図におけるZ軸において上方向(以下「積層方向LD」という。)に、3Dプリンタは、積層して造形物PDを製造する。 When the slice data SD as shown in FIG. 2B is input, the 3D printer forms each layer indicated by the slice data SD, and stacks the formed layers to manufacture the model PD. In the illustrated example, first, the 3D printer forms the first layer L1 based on the slice data SD as shown in FIG. Subsequently, as illustrated in FIG. 2D, the 3D printer forms the second layer L2 on the first layer L1 formed in advance based on the slice data SD. As described above, the 3D printer stacks the Z-axis upward in the Z-axis in the drawing (hereinafter referred to as “stacking direction LD”) to manufacture the model PD.
なお、積層方向LDに積層する間隔、いわゆる積層ピッチは、あらかじめ3Dプリンタに設定できるとする。積層する間隔が細かいほど、3Dプリンタは、造形物PDを滑らかに製造することができる。 In addition, it is assumed that the interval for stacking in the stacking direction LD, so-called stacking pitch, can be set in the 3D printer in advance. The smaller the interval between the layers, the more smoothly the 3D printer can manufacture the shaped object PD.
また、3Dプリンタは、材料を吐出して各層を形成する。なお、材料は、フィラメント等である。フィラメントは、例えば、ABS(acrylonitrile butadiene styrene)樹脂又はPLA(polylactic acid)樹脂等である。また、フィラメントは、熱可塑性である。したがって、材料は、3Dプリンタから吐出される際には、加熱され、高温である。吐出後、材料は、空冷等によって冷却されると、固まる。このような性質を利用して、3Dプリンタは、例えば、以下のように、積層して造形物を製造する。 In addition, the 3D printer ejects material to form each layer. The material is a filament or the like. The filament is, for example, ABS (acrylonitrile butadiene styrene) resin or PLA (polylactic acid) resin. The filament is thermoplastic. Thus, the material is heated and hot when ejected from the 3D printer. After discharge, the material solidifies when cooled by air cooling or the like. Utilizing such properties, the 3D printer, for example, laminates and manufactures a modeled object as follows.
図3は、本発明の一実施形態に係る3Dプリンタシステムによる造形物の製造例を示す概略図である。すなわち、製造方法は、いわゆるFDM(登録商標)(Fused Deposition Modeling、熱溶解積層法)方式である。なお、製造方法は、マテリアルジェット(Material Jetting)等の方式でもよい。 FIG. 3 is a schematic view illustrating an example of manufacturing a modeled object by the 3D printer system according to the embodiment of the present invention. That is, the manufacturing method is a so-called FDM (registered trademark) (Fused Deposition Modeling) method. The manufacturing method may be a method such as material jetting.
図示するように、3Dプリンタは、加熱して溶けた材料MTをスライスデータに基づいて吐出して形成する。そして、3Dプリンタは、冷却されて固まった層の上に、次の層を形成して造形物を製造する。このように、3Dプリンタは、ステージ104上に、各層を積層して造形物を製造する。
As illustrated, the 3D printer discharges and forms the material MT that is heated and melted based on the slice data. Then, the 3D printer forms the next layer on the cooled and solidified layer to manufacture a shaped object. As described above, the 3D printer manufactures a model by stacking the layers on the
3Dプリンタ20(図1)は、例えば、以上のようにして造形物を製造する装置である。図1に戻り、3Dプリンタ20及びPC10は、例えば、以下のようなハードウェア構成の装置である。
The 3D printer 20 (FIG. 1) is an apparatus that manufactures a modeled object as described above, for example. Returning to FIG. 1, the
(情報処理装置のハードウェア構成例)
図4は、本発明の一実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成図の一例を示す概略図である。PC10は、CPU501、ROM502、RAM503、HDD(Hard Disk Drive)505、ディスプレイ508、ネットワークI/F(interface)509、キーボード511、マウス512、メディアドライブ507、光学ドライブ514、USB(Universal Serial Bus)I/F515、及び、これらを電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等のバスライン510を備えている。
(Example of hardware configuration of information processing device)
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a hardware configuration diagram of an information processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The
CPU501は、PC10全体の動作を制御する。ROM502は、IPL(Initial Program Loader)等のCPU501の駆動に用いられるプログラムを記憶している。RAM503は、CPU501のワークエリアとして使用される。HD504は、プログラム、OS(Operating System)及び各種データを記憶する。HDD505は、CPU501の制御にしたがってHD504に対する各種データの読み出し又は書き込みを制御する。ネットワークI/F509は、ネットワークを利用してデータ通信するためのインタフェースである。キーボード511は、文字、数値、各種指示等をユーザが入力するための複数のキーを備えた装置である。マウス512は、各種指示の選択や実行、処理対象の選択、カーソルの移動等をユーザが入力するための装置である。メディアドライブ507は、フラッシュメモリ等の記録メディア506に対するデータの読み出し又は書き込み(記憶)を制御する。光学ドライブ514は、着脱可能な記録媒体の一例としての光学ディスク(CD―Read―Only Memory、DVD、ブルーレイ等)513に対する各種データの読み出し又は書き込みを制御する。ディスプレイ508は、カーソル、メニュー、ウィンドウ、文字又は画像等の各種情報を表示する。ディスプレイ508は、プロジェクタ等でもよい。USBI/F515は、USBケーブルやUSBメモリ等を接続するインタフェースである。
The
(3Dプリンタのハードウェア構成例)
図5は、本発明の一実施形態に係る3Dプリンタのハードウェア構成図の一例を示す概略図である。例えば、3Dプリンタ20は、本体フレーム120の内部に、チャンバー103を備える。そして、チャンバー103の内部は、3次元に造形物を造形するための処理空間となっており、その処理空間内、すなわち、チャンバー103の内部には、載置台としてのステージ104が設けられる。このステージ104上に、造形物が製造される。
(Example of hardware configuration of 3D printer)
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a hardware configuration diagram of a 3D printer according to an embodiment of the present invention. For example, the
チャンバー103の内部におけるステージ104の上方には、造形手段としての造形ヘッド110が設けられる。また、造形ヘッド110は、その下方に、フィラメントを吐出する吐出ノズル115を有する。なお、本実施形態では、造形ヘッド110上に4つの吐出ノズル115が設けられているが、吐出ノズル115の数は、任意である。また、造形ヘッド110には、各吐出ノズル115に供給されるフィラメントを加熱する発熱手段としての造形材料加熱手段であるヘッド加熱装置114が設けられる。
A
フィラメントは、例えば、細長いワイヤー形状であり、巻き回された状態で3Dプリンタ20にセットされる。そして、フィラメント供給装置106によって、造形ヘッド110上の各吐出ノズル115へフィラメントがそれぞれ供給される。なお、フィラメントは、吐出ノズル115ごとに異なる種類であってもよいし、同じ種類でもよい。また、本実施形態において、3Dプリンタ20は、フィラメント供給装置106により供給されるフィラメントをヘッド加熱装置114で加熱溶融する。次に、3Dプリンタ20は、溶融状態のフィラメントを所定の吐出ノズル115から押し出すようにして吐出する。そして、3Dプリンタ20は、吐出によってステージ104上に層を順次積層して、造形物を製造する。
The filament has, for example, an elongated wire shape, and is set in the
なお、造形ヘッド110上の吐出ノズル115には、サポート材が供給される場合がある。このサポート材は、造形材料のフィラメントとは異なる材料で形成される場合が多い。また、サポート材は、製造後、フィラメントで形成された造形物から除去される。このサポート材も、フィラメントと同様に、ヘッド加熱装置114で加熱溶融される。次に、溶融状態のサポート材が、所定の吐出ノズル115から押し出されるように吐出されて、層状に順次積層される。
Note that a support material may be supplied to the
造形ヘッド110は、装置の左右方向に延びるX軸駆動機構101に対し、そのX軸駆動機構101の長手方向(X軸方向)に沿って移動可能に保持される。また、造形ヘッド110は、X軸駆動機構101による駆動力により、装置の左右方向(X軸方向)へ移動することができる。一方で、X軸駆動機構101の両端は、それぞれ、装置の前後方向に延びるY軸駆動機構102に対し、そのY軸駆動機構102の長手方向(Y軸方向)に沿ってスライド移動可能に保持される。また、X軸駆動機構101がY軸駆動機構102の駆動力によってY軸方向に沿って移動することにより、造形ヘッド110は、Y軸方向に沿って移動することができる。
The
本実施形態においては、チャンバー103の内部(処理空間)に、チャンバー103内を加熱する加熱手段としてのチャンバー用ヒータ107が設けられる。本実施形態においては、FDM方式等で製造するため、チャンバー103内の温度が目標温度に維持された状態で、製造が行われるのが望ましい。そのため、本実施形態では、製造を開始する前に、あらかじめチャンバー103内の温度を目標温度まで昇温させる予熱処理を行う。例えば、チャンバー用ヒータ107は、予熱処理中、チャンバー103内を目標温度付近まで昇温させるために、チャンバー103内を加熱する。一方で、製造中、チャンバー用ヒータ107は、チャンバー103内の温度を目標温度付近に維持するために、チャンバー103内を加熱する。なお、チャンバー用ヒータ107の動作は、制御装置100によって制御される。
In the present embodiment, a
図6は、本発明の一実施形態に係る制御装置の一例を説明するブロック図である。例えば、制御装置100には、図示するように、各装置が接続される。X軸ポジション検知機構111は、造形ヘッド110(図5)のX軸方向位置を検知する装置である。そして、X軸ポジション検知機構111による検知結果は、制御装置100に送られる。次に、制御装置100は、送られる検知結果に基づいて、X軸駆動機構101を制御して、造形ヘッド110を目標のX軸方向位置に移動させる。
FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a control device according to an embodiment of the present invention. For example, each device is connected to the
同様に、本実施形態においては、Y軸ポジション検知機構112は、X軸駆動機構101のY軸方向位置(造形ヘッド110のY軸方向位置)を検知する装置である。そして、Y軸ポジション検知機構112による検知結果は、制御装置100に送られる。次に、制御装置100は、送られる検知結果に基づいて、Y軸駆動機構102を制御して、X軸駆動機構101上にある造形ヘッド110(図5)を目標のY軸方向位置に移動させる。
Similarly, in the present embodiment, the Y-axis
さらに、本実施形態においては、Z軸ポジション検知機構113は、ステージ104(図5)のZ軸方向位置を検知する装置である。そして、Z軸ポジション検知機構113による検知結果は、制御装置100に送られる。次に、制御装置100は、送られる検知結果に基づいて、Z軸駆動機構123を制御して、ステージ104を目標のZ軸方向位置に移動させる。
Furthermore, in this embodiment, the Z-axis
制御装置100は、以上のようにして、造形ヘッド110及びステージ104の移動制御を行うことにより、チャンバー103(図5)内における造形ヘッド110と、ステージ104との相対的な3次元位置を、目標の3次元位置に移動させることができる。
As described above, the
また、制御装置100は、ステージ加熱装置105又はチャンバー用ヒータ107を制御して、所定の箇所の温度を上昇させるように制御する。一方で、制御装置100は、装置内冷却装置108を制御して所定の箇所の温度を下降させるように制御する。制御装置100は、以上のようにして、製造における温度を制御する。
Further, the
他にも、図5に示すように、3Dプリンタ20には、ノズル清掃装置109が設けられる。ノズル清掃装置109は、吐出ノズル115の吐出口を清掃する。このようにして、ノズル清掃装置109は、吐出ノズル115に付着する吐出物の残り等を除去する。
In addition, as illustrated in FIG. 5, the
また、図5に示すように、3Dプリンタ20は、吸引装置30を含む構成である。なお、吸引装置30は、3Dプリンタ20の外部に接続される装置でもよい。吸引装置30は、例えば、コンプレッサ等である。吸引装置30は、チューブTU等の吸引装置30を接続させる装置を介してステージ104に接続される。そして、ステージ104には、チューブTU等を接続させるための空洞がある。このようにして、吸引装置30は、ステージ104に置かれるシートSH等の被吸引物を吸引する。なお、制御装置100は、吸引装置30が被吸引物を吸引する力、すなわち、吸引力を制御する。
As shown in FIG. 5, the
また、シートSHは、図示するように、ステージ104上に敷かれる被吸引物の例である。造形物を構成する各層は、積層されるに従って、上の方にある層において発生する熱収縮による力により、下の方にある層が上方向に、引っ張られる。すなわち、熱収縮によって、いわゆる「反り」が発生する場合がある。
Further, the sheet SH is an example of an object to be sucked laid on the
このように、「反り」が発生し、「反り」による力が、材料と、ステージ104とを吸着する吸着力を上回ると、造形物が反り上がる現象が起きる。図示すると、例えば、以下のような現象である。
As described above, when the “warp” occurs and the force due to the “warp” exceeds the adsorbing force that adsorbs the material and the
図7は、本発明の一実施形態に係る熱膨張によって発生する「反り」の一例を示す模式図である。まず、3Dプリンタは、例えば、図7(A)に示すように、材料を吐出して、第1層L1を形成する。そして、第1層L1は、形成後、冷却されるため、温度差により、熱収縮HCが発生する場合が多い。したがって、第1層L1は、形成後、図示する方向に、熱収縮HCによる力が発生する。次に、3Dプリンタは、図7(A)に示すように、熱収縮HC後の第1層L1の上に、第2層L2を形成する。 FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of “warping” generated by thermal expansion according to an embodiment of the present invention. First, the 3D printer discharges a material to form the first layer L1 as shown in FIG. 7A, for example. And since the 1st layer L1 is cooled after formation, thermal contraction HC often occurs by a temperature difference. Therefore, after the formation of the first layer L1, a force due to the heat shrinkage HC is generated in the direction shown in the drawing. Next, as shown in FIG. 7A, the 3D printer forms the second layer L2 on the first layer L1 after the thermal contraction HC.
第2層L2も同様に、図7(B)に示すように、形成後、冷却されるため、熱収縮HCが発生する場合が多い。したがって、第2層L2は、形成後、図示する方向に、熱収縮HCによる力が発生する。さらに、図7(B)に示すように、熱収縮HC後の第2層L2の上に、第3層L3が形成される。 Similarly, as shown in FIG. 7B, since the second layer L2 is cooled after being formed, heat shrink HC often occurs. Therefore, after the formation of the second layer L2, a force due to the heat contraction HC is generated in the direction shown in the drawing. Further, as shown in FIG. 7B, a third layer L3 is formed on the second layer L2 after the thermal contraction HC.
第3層L3も同様に、図7(C)に示すように、形成後、冷却されるため、熱収縮HCが発生する場合が多い。以上のように、上の層に熱収縮HCが発生すると、熱収縮HCによって発生する力は、下の層にも及ぶ場合が多い。具体的には、図7(C)に示すように、第3層L3に、熱収縮HCが発生すると、熱収縮HCによって発生する力は、第1層L1及び第2層L2にも及ぶ場合が多い。そして、熱収縮HCによって発生する力は、各層を上方向に反らせる力となる。 Similarly, as shown in FIG. 7C, the third layer L3 is cooled after being formed, and thus heat shrink HC often occurs. As described above, when heat shrink HC occurs in the upper layer, the force generated by the heat shrink HC often reaches the lower layer. Specifically, as shown in FIG. 7C, when heat contraction HC occurs in the third layer L3, the force generated by the heat contraction HC extends to the first layer L1 and the second layer L2. There are many. The force generated by the heat shrink HC is a force that causes each layer to warp upward.
さらに、熱収縮HCによって発生する力が、材料と、ステージ104(図5)とを吸着させる吸着力を上回ると、「反り」によって、例えば、図7(D)に示すように、各層は、上方向に反る状態となる。そこで、例えば、以下のように、シートSH(図5)を用いる。 Further, when the force generated by the heat shrink HC exceeds the adsorption force that adsorbs the material and the stage 104 (FIG. 5), the “warp” causes each layer to become, for example, as shown in FIG. It will be in a state of warping upward. Therefore, for example, the sheet SH (FIG. 5) is used as follows.
図8は、本発明の一実施形態に係る被吸引物の使用例を示す模式図である。例えば、シートSHは、製造の際、図示するように、ステージ104の上に置かれ、かつ、造形物の下に敷かれる。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of use of a suction object according to an embodiment of the present invention. For example, during manufacture, the sheet SH is placed on the
このようにすると、吸引装置による吸引力SUPが発生すると、ステージ104と、シートSHとの間が真空になるため、シートSHがステージ104に固定される。したがって、吸引力SUPによって、シートSH及び造形物に発生する「反り」を抑えることができる。
In this way, when the suction force SUP is generated by the suction device, the space between the
なお、被吸引物は、フィラメント等、すなわち、造形物の材料と同じ物質であるのが望ましい。被吸引物と、材料とが同じ物質であると、温度が同じであれば、同じような熱収縮が起きる場合が多い。そのため、シートSH及び材料に発生する「反り」が同じような傾向になる場合が多い。ゆえに、被吸引物と、材料とが同じ物質であると、より「反り」を抑えることができる。 Note that the suction target is preferably a filament or the like, that is, the same material as the material of the modeled object. If the object to be sucked and the material are the same substance, the same thermal shrinkage often occurs if the temperature is the same. Therefore, the “warp” generated in the sheet SH and the material often tends to have the same tendency. Therefore, if the object to be sucked and the material are the same substance, “warping” can be further suppressed.
図5に戻り、3Dプリンタ20は、図示するように、センサSENを有する構成であるのが望ましい。センサSENは、例えば、気圧センサ、フォトインタラプタ又は歪みセンサ等である。すなわち、センサSENは、シートSHがステージ104に固定されているか否か等の状態を検出できる装置である。
Returning to FIG. 5, the
例えば、センサSENが気圧センサである場合には、シートSHと、ステージ104との間の圧力を計測することで、センサSENは、シートSHがステージ104に固定されているか否かの状態を検出できる。さらに、センサSENがフォトインタラプタである場合には、シートSHと、ステージ104との間に光が通る隙間があるか否かを検出することで、センサSENは、シートSHがステージ104に固定されているか否かの状態を検出できる。なお、センサSENは、シートSHの状態を検出できるセンサであれば、上記以外の種類であってもよい。
For example, when the sensor SEN is an atmospheric pressure sensor, the sensor SEN detects whether the sheet SH is fixed to the
以上のように、センサSENがあると、3Dプリンタ20は、シートSHがステージ104に固定されているか否か、すなわち、「反り」によってシートSHがステージ104から浮き上がった状態であるか否かを検出できる。以下、3Dプリンタ20がセンサSENを備える構成を例に説明する。
As described above, when the sensor SEN is present, the
(全体処理例)
図9は、本発明の一実施形態に係る3Dプリンタシステムによる全体処理の一例を示すシーケンス図である。まず、3Dプリンタシステム1は、製造前にステップS01乃至ステップS04の処理を行う。
(Example of overall processing)
FIG. 9 is a sequence diagram showing an example of overall processing by the 3D printer system according to the embodiment of the present invention. First, the
(3Dデータの入力例)(ステップS01)
ステップS01では、PC10は、3Dデータを入力する。3Dデータを入力すると、PC10は、例えば、図2(A)に示すように、造形物PDの形状等を把握することができる。なお、3Dデータは、造形物PDの形状等を示すデータであれば、データの形式は、どのような形式でもよい。具体的には、3Dデータは、例えば、CADで生成されるCADデータ又はSTLデータ等である。
(Example of 3D data input) (step S01)
In step S01, the
(スライスデータの生成例)(ステップS02)
ステップS02では、PC10は、スライスデータを生成する。また、スライスデータは、ステップS01で入力される3Dデータに基づいて生成される。具体的には、図2(A)及び図2(B)に示すように、PC10は、3Dデータが示す造形物PDを所定の間隔でスライスしてスライスデータSDを生成する。なお、所定の間隔は、あらかじめPC10に設定される。
(Example of generating slice data) (Step S02)
In step S02, the
また、スライスデータSDは、3Dプリンタ20に送られる。なお、スライスデータSDが送られるタイミングは、図示するタイミングに限られない。例えば、スライスデータSDは、他のデータと一緒に送られる等でもよい。
The slice data SD is sent to the
(材料に発生する力の取得例)(ステップS03)
ステップS03では、PC10は、材料に発生する力を取得する。具体的には、ステップS03では、PC10は、材料に発生する力、すなわち、例えば、図7に示すような「反り」を発生させる力を計算する。
(Example of acquisition of force generated in material) (Step S03)
In step S03, the
例えば、PC10は、材料の種類等に基づいて特定される線膨張係数等の材料の特性と、造形物PDの形状を示す3Dデータと、3Dプリンタ20に設定される造形物PDを製造する温度とに基づいて、材料に発生する力を計算する。
For example, the
材料に発生する力は、材料が吐出される際の温度、すなわち、加熱中の材料の温度と、吐出後の材料の温度、すなわち、冷却後の材料の温度との温度差による熱収縮によって発生する力である。そのため、温度差が大きいと、材料に発生する力は、大きくなる場合が多い。したがって、計算には、加熱中の材料の温度及び冷却後の材料の温度が用いられる。 The force generated in the material is generated by thermal contraction due to the temperature difference between the temperature at which the material is discharged, that is, the temperature of the material being heated, and the temperature of the material after discharging, that is, the temperature of the material after cooling. It is power to do. Therefore, when the temperature difference is large, the force generated in the material often increases. Therefore, the temperature of the material being heated and the temperature of the material after cooling are used for the calculation.
なお、それぞれの温度には、3Dプリンタに設定される温度又は温度センサ等によって計測される温度等が用いられる。また、材料が吐出される際の温度は、材料の種類等によって3Dプリンタに設定される値である。また、冷却後の温度は、チャンバー用ヒータの設定値等によって定まる。 For each temperature, a temperature set in the 3D printer or a temperature measured by a temperature sensor or the like is used. The temperature at which the material is discharged is a value set in the 3D printer depending on the type of material. The temperature after cooling is determined by the set value of the chamber heater.
また、材料に発生する力は、造形物の形状に影響される場合がある。例えば、造形物の縦横比等は、材料に発生する力に影響する場合が多い。具体的には、縦横比が大きい、すなわち、造形物の縦と横(X軸及びY軸方向)の長さが大きく異なる場合には、材料に発生する力は、大きくなる場合が多い。なお、縦横比が大きい直方体の造形物である場合には、造形物は、長手方向から反り始める傾向がある。例えば、縦横比は、3DデータのX軸及びY軸方向のそれぞれの長さ等に基づいて特定される。 Further, the force generated in the material may be affected by the shape of the modeled object. For example, the aspect ratio of a modeled object often affects the force generated in the material. Specifically, when the aspect ratio is large, that is, when the vertical and horizontal lengths (X-axis and Y-axis directions) of the model are greatly different, the force generated in the material often increases. In addition, when it is a rectangular parallelepiped shaped article with a large aspect ratio, the shaped article tends to start warping from the longitudinal direction. For example, the aspect ratio is specified based on the respective lengths of the 3D data in the X-axis and Y-axis directions.
さらに、材料に発生する力は、造形物の各層の厚みに影響される場合がある。具体的には、1層あたりの材料に発生する力は、層の体積が大きい、すなわち、層が厚いほど大きくなる場合が多い。例えば、厚みは、3DデータのZ軸方向の長さ等に基づいて特定される。 Furthermore, the force generated in the material may be affected by the thickness of each layer of the shaped object. Specifically, the force generated in the material per layer often increases as the volume of the layer increases, that is, as the layer is thicker. For example, the thickness is specified based on the length in the Z-axis direction of 3D data.
なお、材料に発生する力の取得方法は、計算による方法に限られない。例えば、材料に発生する力は、歪みセンサ等による計測によって取得されてもよい。 The method for acquiring the force generated in the material is not limited to the calculation method. For example, the force generated in the material may be acquired by measurement using a strain sensor or the like.
(吸引力の決定例)(ステップS04)
ステップS04では、PC10は、吸引力を決定する。例えば、吸引力は、層ごとに決定される。具体的には、PC10は、吸引装置30(図5)による吸引力をステップS03で取得される材料に発生する力に基づいて、下記(表1)のようなスケジュールを示すデータ(以下「スケジュールデータ」という。)を生成する。
(Example of determination of suction force) (Step S04)
In step S04, the
また、上記(表1)において、「材料に発生する力」は、ステップS03で取得される計算結果等である。例えば、上記(表1)のような力が発生すると計算された例で以下説明する。 In the above (Table 1), “force generated in the material” is the calculation result obtained in step S03. For example, a description will be given below using an example in which the force as described above (Table 1) is calculated.
さらに、上記(表1)において、「吸引力」は、吸引装置30(図5)による吸引力SUP(図8)である。すなわち、スケジュールデータが示す「吸引力」で吸引するように、吸引装置30は、吸引力を調整する。
Furthermore, in the above (Table 1), the “suction force” is the suction force SUP (FIG. 8) by the suction device 30 (FIG. 5). That is, the
「吸引力」は、例えば、「材料に発生する力」を累積して設定される値である。まず、シートSHをステージに固定する吸引力を「100」とする。すなわち、上記(表1)における「L0」の「吸引力」は、シートSHを吸引する値として、3Dプリンタにあらかじめ設定される値である。 “Suction force” is, for example, a value set by accumulating “force generated in material”. First, the suction force for fixing the sheet SH to the stage is “100”. That is, the “suction force” of “L0” in (Table 1) is a value set in advance in the 3D printer as a value for sucking the sheet SH.
上記(表1)では、「吸引力」は、下の層の「吸引力」に「材料に発生する力」を加算して計算される。具体的には、「L1」の「吸引力」は、「100+40=140」である。同様に、「L2」の「吸引力」は、「140+30=170」である。さらに、「L3」の「吸引力」は、「170+50=220」である。例えば、このようにして、それぞれの「吸引力」が設定される。 In the above (Table 1), “suction force” is calculated by adding “force generated in material” to “suction force” of the lower layer. Specifically, the “suction force” of “L1” is “100 + 40 = 140”. Similarly, the “suction force” of “L2” is “140 + 30 = 170”. Furthermore, the “suction force” of “L3” is “170 + 50 = 220”. For example, in this way, each “suction force” is set.
上記(表1)に示すように、「吸引力」は、積層される「層」に対して設定されるのが望ましい。 As shown in the above (Table 1), the “suction force” is preferably set for the “layer” to be laminated.
PC10は、例えば、以上のようにしてスケジュールデータを生成する。次に、PC10は、生成したスケジュールデータを3Dプリンタ20に送る。
For example, the
以上のような処理が製造前に行われる。続いて、3Dプリンタシステム1は、以下のようにして造形物を製造する。なお、以下の説明では、3Dプリンタシステム1が第0層乃至第2層の3つの層を製造する例で説明する。また、製造は、「製造前」の処理で送られるスケジュールデータ及びスライスデータに基づいて行われる。以下、上記(表1)のようなスケジュールデータを用いる例で説明する。
The above processing is performed before manufacturing. Subsequently, the
(第0層用の吸引力の設定例)(ステップS05)
ステップS05では、3Dプリンタ20は、第0層L0用の吸引力を設定する。具体的には、3Dプリンタ20は、スケジュールデータに基づいて、上記(表1)における「L0」の「吸引力」、すなわち、「100」を設定する。
(Example of setting the suction force for the 0th layer) (Step S05)
In step S05, the
次に、3Dプリンタ20は、現行設定されている「吸引力」の設定値と、新たに設定するスケジュールデータに基づく設定値とを比較する。第0層L0の場合には、現行設定されている「吸引力」の設定値は、初期値である。初期値は、あらかじめ設定される値であり、例えば、「0」である。
Next, the
比較の結果、3Dプリンタ20は、大きい方の値を設定する。具体的には、現行設定されている「吸引力」の設定値が「0」であり、かつ、スケジュールデータが示す「L0」の「吸引力」の設定値が「100」であるため、この例では、3Dプリンタ20は、「100」の「吸引力」となるように設定する。
As a result of the comparison, the
また、3Dプリンタ20は、スケジュールデータが示す値を吸引装置による駆動力に変換する処理等を行ってもよい。変換は、あらかじめ入力される変換表又は変換式等に基づいて行われる。
Further, the
(設定値に基づく吸引例)(ステップS06)
ステップS06では、3Dプリンタ20は、設定値に基づいて吸引を行う。具体的には、この例では、ステップS05によって、「100」の「吸引力」が設定されるため、3Dプリンタ20は、「100」の「吸引力」でシートSH(図5)を吸引する。
(Example of suction based on set value) (Step S06)
In step S06, the
第0層L0は、材料を吐出しない層であるため、3Dプリンタ20は、シートSHを吸引する設定を行い、第0層L0を終了する。次に、3Dプリンタ20は、例えば、以下のように、第1層L1の形成を行う。
Since the 0th layer L0 is a layer that does not eject material, the
(第1層用の吸引力の設定例)(ステップS07)
ステップS07では、3Dプリンタ20は、第1層L1用の吸引力を設定する。具体的には、3Dプリンタ20は、スケジュールデータに基づいて、上記(表1)における「L1」の「吸引力」、すなわち、「140」を設定する。
(Setting example of suction force for first layer) (Step S07)
In step S07, the
第1層L1用の設定は、例えば、第0層L0と同様に行われる。具体的には、まず、3Dプリンタ20は、現行設定されている「吸引力」の設定値と、新たに設定するスケジュールデータに基づく設定値とを比較する。この例では、ステップS05で「100」が設定されるため、現行設定されている「吸引力」の設定値は、「100」である。一方で、新たに設定するスケジュールデータに基づく設定値は、上記(表1)の「L1」の「吸引力」に入力される「140」である。したがって、比較の結果、「140」の方が大きい値であるため、ステップS06では、3Dプリンタ20は、「140」の「吸引力」となるように設定する。
The setting for the first layer L1 is performed, for example, similarly to the 0th layer L0. Specifically, first, the
(設定値に基づく吸引例)(ステップS08)
ステップS08では、3Dプリンタ20は、設定値に基づいて吸引を行う。具体的には、この例では、ステップS07によって、「140」の「吸引力」が設定されるため、3Dプリンタ20は、「140」の「吸引力」で吸引する。
(Example of suction based on set value) (Step S08)
In step S08, the
(第1層の形成例)(ステップS09)
ステップS09では、3Dプリンタ20は、スライスデータに基づいて第1層L1を形成する。また、図示するように、ステップS09は、ステップS08と並列して行う。すなわち、この例では、3Dプリンタ20は、「140」の「吸引力」で吸引し、かつ、第1層L1を形成する。
(Example of forming the first layer) (Step S09)
In step S09, the
(状態の検出結果に基づく吸引力の調整例)(ステップS10)
図5に示すように、3Dプリンタ20がセンサSENを備える構成である場合には、センサSENによるシートの状態の検出結果に基づいて、「吸引力」は、調整されるのが望ましい。調整は、例えば、以下のように行われる。
(Adjustment example of suction force based on state detection result) (Step S10)
As shown in FIG. 5, when the
ステップS10では、3Dプリンタ20は、状態の検出結果に基づいて、「吸引力」を調整する。すなわち、「反り」によってシートがステージから剥がれた状態になったと、センサSENによって、検出されたとする。このような場合には、3Dプリンタ20は、ステップS08で設定した「140」の「吸引力」を調整する。
In step S10, the
調整の際に、どのように「吸引力」を変更するかは、あらかじめ3Dプリンタ20に設定できる。例えば、調整方法は、設定値を2倍にする等である。具体的には、この例では、「吸引力」の設定値は、「140×2=280」に調整される。なお、調整方法は、2倍の値に変更するに限られず、他の方法でもよい。
How to change the “suction force” at the time of adjustment can be set in the
このように、状態の検出結果に基づいて、「吸引力」が調整されると、3Dプリンタ20は、製造中に「吸引力」を変更し、「反り」の発生をより抑制することができる。
As described above, when the “suction force” is adjusted based on the detection result of the state, the
以下、センサSENによって第1層の形成中に、シートがステージから剥がれた状態になったと検出され、「吸引力」の設定値が、「280」に調整された例で説明する。 Hereinafter, an example will be described in which the sensor SEN detects that the sheet has been peeled off from the stage during the formation of the first layer, and the set value of “suction force” is adjusted to “280”.
以上のようにして、3Dプリンタ20は、第1層L1を形成し、第1層L1を形成する処理を終了する。次に、3Dプリンタ20は、例えば、以下のように、第2層L2の形成を行う。
As described above, the
(第2層用の吸引力の設定例)(ステップS11)
ステップS11では、3Dプリンタ20は、第2層L2用の吸引力を設定する。具体的には、3Dプリンタ20は、スケジュールデータに基づいて、上記(表1)における「L2」の「吸引力」、すなわち、「170」を設定する。
(Setting example of suction force for second layer) (Step S11)
In step S11, the
第2層L2用の設定は、例えば、第0層L0及び第1層L1と同様に行われる。具体的には、まず、3Dプリンタ20は、現行設定されている「吸引力」の設定値と、新たに設定するスケジュールデータに基づく設定値とを比較する。この例では、ステップS10で「280」が設定されるため、現行設定されている「吸引力」の設定値は、「280」である。一方で、新たに設定するスケジュールデータに基づく設定値は、上記(表1)の「L2」の「吸引力」に入力される「170」である。
The setting for the second layer L2 is performed in the same manner as the 0th layer L0 and the first layer L1, for example. Specifically, first, the
したがって、この例では、比較の結果、「280」の方が大きい値であるため、ステップS11では、3Dプリンタ20は、「280」の「吸引力」となるように設定、すなわち、ステップS10で設定された設定値を維持する。
Therefore, in this example, since “280” is a larger value as a result of comparison, in step S11, the
(設定値に基づく吸引例)(ステップS12)
ステップS12では、3Dプリンタ20は、設定値に基づいて吸引を行う。具体的には、この例では、ステップS11によって、「280」の「吸引力」が設定されるため、3Dプリンタ20は、「280」の「吸引力」で吸引する。
(Example of suction based on set value) (Step S12)
In step S12, the
(第2層の形成例)(ステップS13)
ステップS13では、3Dプリンタ20は、スライスデータに基づいて第2層L2を形成する。また、図示するように、ステップS13は、ステップS12と並列して行う。すなわち、この例では、3Dプリンタ20は、「280」の「吸引力」で吸引し、かつ、第2層L2を形成する。
(Example of forming the second layer) (Step S13)
In step S13, the
なお、以降、すなわち、第3層以上の層が同様に更に形成されてもよい。 In addition, after that, that is, the third or higher layer may be further formed in the same manner.
また、第2層L2以降において、ステップS10のように、センサによる検出及び検出結果に基づく調整が行われてもよい。 Further, in the second layer L2 and after, adjustment based on the detection by the sensor and the detection result may be performed as in step S10.
他にも、スケジュールデータによって設定される値は、補正されてもよい。例えば、上記第2層L2の形成のように、下の層、すなわち、この例では、第1層L1の形成において、ステップS10のように、「吸引力」の設定値が調整される場合等がある。このような場合には、これ以降のスケジュールデータに入力されている値が補正されて大きな値に変更されてもよい。具体的には、図示するように、第1層L1用の「吸引力」が「280」に調整された場合には、「170」の値が、3Dプリンタ20によって補正されてもよい。このように、補正がされると、「吸引力」が調整されても、3Dプリンタ20は、より適した設定を行うことができる。
In addition, the value set by the schedule data may be corrected. For example, when the lower layer, that is, in this example, the first layer L1, in the formation of the second layer L2, the set value of the “suction force” is adjusted as in step S10. There is. In such a case, the value input to the subsequent schedule data may be corrected and changed to a larger value. Specifically, as illustrated, when the “suction force” for the first layer L1 is adjusted to “280”, the value of “170” may be corrected by the
さらに、スケジュールデータに入力される「吸引力」の値は、現行設定されている「吸引力」の設定値に加算する値でもよい。すなわち、スケジュールデータに入力される「吸引力」の値は、いわゆる相対値でもよい。具体的には、例えば、スケジュールデータに、第2層L2用の「吸引力」として、「+30」の設定値が入力されてもよい。このように、相対値がスケジュールデータに入力されている場合には、3Dプリンタ20は、ステップS11において、スケジュールデータに基づいて、「吸引力」が現行設定されている「吸引力」より「+30」増加するように設定する。このように、「吸引力」の値は、相対値による設定でもよい。
Further, the value of “suction force” input to the schedule data may be a value added to the currently set value of “suction force”. That is, the value of “suction force” input to the schedule data may be a so-called relative value. Specifically, for example, a set value of “+30” may be input to the schedule data as the “suction force” for the second layer L2. As described above, when the relative value is input to the schedule data, the
なお、「吸引力」は、各層において、常に一定でなくともよい。例えば、3Dプリンタ20は、「吸引力」をX軸及びY軸の座標によって変化させてもよい。
Note that the “suction force” does not always have to be constant in each layer. For example, the
(機能構成例)
図10は、本発明の一実施形態に係る3Dプリンタシステムの機能構成の一例を示す機能ブロック図である。例えば、3Dプリンタシステム1は、図示するように、入力部1F1と、スライスデータ生成部1F2と、取得部1F3と、決定部1F4と、製造部1F5と、吸引部1F6とを備える。また、図示するように、3Dプリンタシステム1は、検出部1F7を更に備えるのが望ましい。
(Function configuration example)
FIG. 10 is a functional block diagram illustrating an example of a functional configuration of a 3D printer system according to an embodiment of the present invention. For example, the
入力部1F1は、3DデータD3等のデータを入力する。例えば、入力部1F1は、USBI/F515(図4)又はネットワークI/F509(図4)等によって実現される。 The input unit 1F1 inputs data such as 3D data D3. For example, the input unit 1F1 is realized by a USB I / F 515 (FIG. 4), a network I / F 509 (FIG. 4), or the like.
スライスデータ生成部1F2は、3DデータD3等に基づいて、スライスデータSDを生成する。例えば、スライスデータ生成部1F2は、CPU501(図4)等によって実現される。 The slice data generation unit 1F2 generates slice data SD based on the 3D data D3 and the like. For example, the slice data generation unit 1F2 is realized by the CPU 501 (FIG. 4) or the like.
なお、スライスデータ生成部1F2は、製造に用いられるデータ又はパラメータ等を算出してもよい。例えば、スライスデータ生成部1F2は、造形ヘッド110(図5)を移動させる軌跡、移動速度及び材料の吐出量等をスライスデータSDに基づいて算出してもよい。すなわち、スライスデータ生成部1F2は、いわゆる造形データ等を生成してもよい。なお、造形データは、FDM方式では、「ツールパス」等と呼ばれる場合もある。このように、スライスデータ生成部1F2は、スライスデータSDに基づいて、3Dプリンタを制御させるデータ等を生成してもよい。 Note that the slice data generation unit 1F2 may calculate data or parameters used for manufacturing. For example, the slice data generation unit 1F2 may calculate a trajectory for moving the modeling head 110 (FIG. 5), a moving speed, a material discharge amount, and the like based on the slice data SD. That is, the slice data generation unit 1F2 may generate so-called modeling data and the like. The modeling data may be referred to as “tool path” or the like in the FDM method. As described above, the slice data generation unit 1F2 may generate data or the like for controlling the 3D printer based on the slice data SD.
取得部1F3は、造形物を造形している際に、材料に発生する力を取得する。例えば、取得部1F3は、CPU501(図4)等によって実現される。 The acquisition unit 1F3 acquires the force generated in the material when modeling a modeled object. For example, the acquisition unit 1F3 is realized by the CPU 501 (FIG. 4) or the like.
決定部1F4は、取得部1F3が取得する力に基づいて、シートSH(図5)等の被吸引物を吸引する吸引力を決定する。例えば、取得部1F3は、CPU501(図4)等によって実現される。なお、決定部1F4が決定した決定結果は、例えば、上記(表1)における「吸引力」等である。すなわち、決定部1F4によって、例えば、上記(表1)に示すようなスケジュールデータSHDが生成される。 The determination unit 1F4 determines the suction force for sucking the suction target such as the sheet SH (FIG. 5) based on the force acquired by the acquisition unit 1F3. For example, the acquisition unit 1F3 is realized by the CPU 501 (FIG. 4) or the like. The determination result determined by the determination unit 1F4 is, for example, “suction force” in the above (Table 1). That is, for example, schedule data SHD as shown in (Table 1) above is generated by the determination unit 1F4.
製造部1F5は、スライスデータ生成部1F2が生成するスライスデータSDに基づいて、材料を吐出造形物を製造する。例えば、製造部1F5は、図5に示す各装置等によって実現される。 The manufacturing unit 1F5 manufactures a material by ejecting a material based on the slice data SD generated by the slice data generating unit 1F2. For example, the manufacturing unit 1F5 is realized by each device shown in FIG.
吸引部1F6は、製造部1F5によって製造される造形物の下に置かれる被吸引物を吸引する。例えば、吸引部1F6は、図5に示す吸引装置30及びチューブTU等によって実現される。
The suction unit 1F6 sucks an object to be sucked placed under a modeled object manufactured by the manufacturing unit 1F5. For example, the suction unit 1F6 is realized by the
3Dプリンタシステム1は、まず、入力部1F1によって、3DデータD3等を入力すると、図2に示すように、造形物PDの形状等を把握することができる。次に、3Dプリンタシステム1は、スライスデータ生成部1F2により、入力部1F1が入力した3DデータD3に基づいて、スライスデータSD等のデータを生成する。このように、スライスデータSD等のデータが生成されると、3Dプリンタシステム1は、例えば、図3に示すように、材料を積層して造形物PDを製造することができる。
First, when the
次に、3Dプリンタシステム1は、取得部1F3によって、例えば、図7に示すような「反り」に基づく、材料に発生する力を取得する。また、取得部1F3によって行われる取得手順は、例えば、ステップS03(図9)に示すような計算等である。このように、材料に発生する力が取得されると、取得結果は、例えば、上記(表1)に示すスケジュールデータSHDにおける「材料に発生する力」のようになる。
Next, the
そして、3Dプリンタシステム1は、決定部1F4によって、取得部1F3によって取得された材料に発生する力等に基づいて、吸引部1F6による吸引力を決定する。例えば、決定部1F4によって行われる決定手順は、例えば、ステップS04(図9)に示すような処理である。すなわち、決定部1F4は、材料に発生する力等に基づいて、上記(表1)に示すスケジュールデータSHDにおける「吸引力」のように決定する。
In the
続いて、3Dプリンタシステム1は、製造部1F5によって造形物PDを製造する際に、スケジュールデータSHDに基づいて、吸引部1F6により、シート等の被吸引物を吸引する。例えば、図7に示すように、製造において、材料の熱膨張により、熱収縮HCが発生する場合が多い。そのため、熱収縮HCにより「反り」等の現象が発生する場合が多い。このように、「反り」が発生すると、造形物PDが変形してしまうため、ユーザが意図した形状に造形物PDが製造されない、すなわち、造形精度が低くなる原因となりやすい。
Subsequently, when the
そこで、「反り」を抑制するため、3Dプリンタシステム1は、吸引部1F6により、吸引が行われると、図7に示すような「反り」の現象を抑制できる。ただし、吸引は、コンプレッサ等の吸引装置を用いるため、吸引力が強いと、吸引の際に振動が発生する場合がある。このような振動があると、造形精度が低くなる場合がある。他にも、吸引力が強いと、吸引装置による騒音又は消費電力も大きくなる場合がある。
Accordingly, in order to suppress “warping”, the
一方で、吸引力が低いと、「反り」による力が、吸引力を上回りやすくなる。したがって、吸引力が低いと、「反り」が発生しやすくなり、造形精度が低くなる原因となりやすい。また、「反り」による力は、製造が進むにつれて大きくなる場合が多い。 On the other hand, when the suction force is low, the force caused by “warping” easily exceeds the suction force. Therefore, if the suction force is low, “warping” is likely to occur, which tends to cause a reduction in modeling accuracy. Further, the force due to “warp” often increases as the manufacturing progresses.
したがって、吸引力は、例えば、層ごと、すなわち、製造の進捗に合わせて、各層の条件等に基づいて、スケジュールデータSHDのように、設定されるのが望ましい。このようにすると、3Dプリンタシステム1は、適した吸引力で吸引を行うことができる。そのため、3Dプリンタシステム1は、「反り」を抑制し、造形精度を高くすることができる。
Therefore, it is desirable that the suction force is set as in the schedule data SHD, for example, for each layer, that is, in accordance with the progress of manufacturing, based on the conditions of each layer. In this way, the
(第2実施形態)
第2実施形態では、3Dプリンタシステムは、例えば、第1実施形態と同様の全体構成、すなわち、図1に示す構成等で実現される。したがって、第1実施形態と同様の構成には、同一の符号を付し、以下説明を省略する。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the 3D printer system is realized by, for example, the same overall configuration as that of the first embodiment, that is, the configuration shown in FIG. Therefore, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted below. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the first embodiment.
第2実施形態では、3Dプリンタシステムは、複数箇所で吸引を行う点が第1実施形態と異なる。例えば、以下のように、吸引が行われる。 In the second embodiment, the 3D printer system is different from the first embodiment in that suction is performed at a plurality of locations. For example, suction is performed as follows.
図11は、本発明の第2実施形態に係る吸引例を示す模式図である。例えば、図示するように、シートSHが4箇所で吸引される例で説明する。なお、吸引される箇所は、4箇所でなくともよい。 FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of suction according to the second embodiment of the present invention. For example, as shown in the drawing, an example in which the sheet SH is sucked at four locations will be described. Note that the number of locations to be sucked may not be four.
以下、図示するように、第1箇所P1、第2箇所P2、第3箇所P3及び第4箇所P4で吸引が行われるとする。すなわち、吸引装置は、第1箇所P1、第2箇所P2、第3箇所P3及び第4箇所P4のそれぞれの箇所に、チューブTU(図8)等を介して、それぞれの箇所で吸引を行う。 Hereinafter, as illustrated, it is assumed that suction is performed at the first place P1, the second place P2, the third place P3, and the fourth place P4. That is, the suction device performs suction at each of the first place P1, the second place P2, the third place P3, and the fourth place P4 via the tube TU (FIG. 8) or the like.
なお、図示するように、第1箇所P1を中心とする領域を「第1エリアER1」とする。同様に、第2箇所P2を中心とする領域を「第2エリアER2」とする。また、第3箇所P3を中心とする領域を「第3エリアER3」とする。さらに、第4箇所P4を中心とする領域を「第4エリアER4」とする。各エリアで吸引するそれぞれの吸引力は、それぞれ別個に設定できるのが望ましい。すなわち、第2実施形態では、スケジュールデータは、例えば、下記(表2)のように生成されるのが望ましい。 As shown in the figure, a region centered on the first location P1 is referred to as a “first area ER1”. Similarly, a region centered on the second location P2 is referred to as a “second area ER2”. Further, an area centered on the third place P3 is referred to as a “third area ER3”. Furthermore, a region centered on the fourth location P4 is referred to as a “fourth area ER4”. It is desirable that each suction force sucked in each area can be set separately. In other words, in the second embodiment, it is desirable that the schedule data is generated as shown below (Table 2), for example.
上記(表2)のように、エリアごとに別個に「吸引力」を取得するには、PCは、吸引を行う箇所、すなわち、第1箇所P1、第2箇所P2、第3箇所P3及び第4箇所P4のそれぞれの位置を認識するのが望ましい。例えば、位置は、以下のように、座標によって、特定される。 As described above (Table 2), in order to acquire the “suction force” separately for each area, the PC performs the suction locations, that is, the first location P1, the second location P2, the third location P3, and the first location. It is desirable to recognize the positions of the four places P4. For example, the position is specified by coordinates as follows.
図12は、本発明の第2実施形態に係る吸引を行う箇所の座標の一例を示す模式図である。例えば、図における左下を原点とし、原点座標(0,0)とする。このような座標系では、例えば、第1箇所P1の位置は、(25,20)の座標とされる。 FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of coordinates of a portion where suction is performed according to the second embodiment of the present invention. For example, let the lower left in the figure be the origin and the origin coordinates (0, 0). In such a coordinate system, for example, the position of the first location P1 is set to the coordinates (25, 20).
また、吸引装置の仕様等に基づいて、吸引範囲SUPEが特定できる。例えば、第3エリアER3における吸引範囲SUPEは、図示するように、第3箇所P3を中心に、(X±25)及び(Y±20)が範囲となる。このように、第1箇所P1、第2箇所P2、第3箇所P3及び第4箇所P4の位置及びそれぞれの吸引力が及ぶ範囲が特定できると、例えば、下記(表3)のように、3Dプリンタシステムは、各エリアにおけるそれぞれの吸引範囲を特定することができる。 Further, the suction range SUPE can be specified based on the specifications of the suction device and the like. For example, the suction range SUPE in the third area ER3 has a range of (X ± 25) and (Y ± 20) with the third location P3 as the center, as illustrated. As described above, when the positions of the first place P1, the second place P2, the third place P3, and the fourth place P4 and the ranges covered by the respective suction forces can be specified, for example, as shown below (Table 3), 3D The printer system can specify each suction range in each area.
このように、3Dプリンタシステムは、吸引力をエリアごとに、異なる設定とすることができる。すなわち、3Dプリンタシステムは、造形物の形状等に基づいて、材料に発生する力が強い箇所等は、強い吸引力で吸引するようにする。一方で、3Dプリンタシステムは、材料に発生する力が弱い箇所等は、弱い吸引力で吸引するようにする。このようにすると、全体を一括して吸引する場合等と比較して、3Dプリンタシステムは、消費するエネルギーを少なくすることができる。 Thus, the 3D printer system can set the suction force differently for each area. That is, the 3D printer system sucks a portion where the force generated in the material is strong with a strong suction force based on the shape of the modeled object. On the other hand, in the 3D printer system, a portion where the force generated in the material is weak is sucked with a weak suction force. In this way, the 3D printer system can reduce energy consumption compared to the case where the whole is sucked together.
また、3Dプリンタシステムは、センサをエリアごとに有する構成であるのが望ましい。すなわち、3Dプリンタシステムは、第1エリアER1において造形物の状態を検出する第1センサを有する。同様に、3Dプリンタシステムは、第2エリアER2において造形物の状態を検出する第2センサを有する。また、3Dプリンタシステムは、第3エリアER3において造形物の状態を検出する第3センサを有する。3Dプリンタシステムは、第4エリアER4において造形物の状態を検出する第4センサを有する。つまり、図11に示すように、4つのエリアに分割される場合には、各エリアにおいて、それぞれ別個にセンサがあり、合計4つのセンサがある構成であるのが望ましい。 The 3D printer system preferably has a sensor for each area. That is, the 3D printer system includes a first sensor that detects the state of the modeled object in the first area ER1. Similarly, the 3D printer system includes a second sensor that detects the state of the modeled object in the second area ER2. In addition, the 3D printer system includes a third sensor that detects the state of the modeled object in the third area ER3. The 3D printer system includes a fourth sensor that detects the state of the modeled object in the fourth area ER4. That is, as shown in FIG. 11, when divided into four areas, it is desirable that each area has a separate sensor, and there are a total of four sensors.
このように、各エリア用のセンサがあると、3Dプリンタシステムは、エリアごとに、造形物の状態を検出できる。すなわち、3Dプリンタシステムは、ステップS10(図9)をエリアごとに行うことができる。具体的には、各エリアにおいて、造形物がステージから剥がれた状態となったと検出されると、3Dプリンタシステムは、状態に基づいて、エリアごとに、それぞれの吸引力を調整できる。 Thus, if there is a sensor for each area, the 3D printer system can detect the state of the shaped object for each area. That is, the 3D printer system can perform step S10 (FIG. 9) for each area. Specifically, in each area, when it is detected that the modeled object has been peeled off from the stage, the 3D printer system can adjust each suction force for each area based on the state.
なお、吸引を行う箇所は、例えば、第1箇所P1、第2箇所P2、第3箇所P3及び第4箇所P4のように、被吸引物の隅を吸引できる位置であるのが望ましい。製造は、シートSHの中心に近い箇所で行われる場合が多い。そして、「反り」は、シートSHの中心箇所から離れた位置、すなわち、隅となる位置で発生しやすい。また、吸引力は、同心円状に発生しやすい。したがって、図示するように、吸引を行う箇所が、被吸引物の隅を吸引できる位置であると、3Dプリンタシステムは、より「反り」を抑制することができる。 In addition, as for the location which attracts | sucks, it is desirable that it is a position which can attract | suck the corner of a to-be-sucked object like the 1st location P1, the 2nd location P2, the 3rd location P3, and the 4th location P4, for example. Manufacture is often performed at a location near the center of the sheet SH. Then, “warping” is likely to occur at a position away from the center of the sheet SH, that is, at a corner. Further, the suction force is likely to be generated concentrically. Therefore, as shown in the drawing, the 3D printer system can further suppress “warping” when the portion where the suction is performed is a position where the corner of the suction target can be sucked.
(その他の実施形態)
スケジュールデータは、上記(表1)及び上記(表2)のように生成されるに限られない。例えば、上記(表1)に示すスケジュールデータは、例えば、下記(表4)のように生成されてもよい。
(Other embodiments)
The schedule data is not limited to being generated as in (Table 1) and (Table 2). For example, the schedule data shown in (Table 1) may be generated as shown in (Table 4) below, for example.
上記(表4)のようなスケジュールデータが送られると、3Dプリンタシステムは、第1層L1乃至第10層L10を「350」の吸引力で吸引し、造形物を製造する。なお、「350」は、「100+25×10=350」と計算された例である。 When the schedule data as described above (Table 4) is sent, the 3D printer system sucks the first layer L1 to the tenth layer L10 with a suction force of “350”, and manufactures a modeled object. “350” is an example calculated as “100 + 25 × 10 = 350”.
次に、3Dプリンタシステムは、第11層L11乃至第20層L20を「650」の吸引力で吸引し、造形物を製造する。なお、「650」は、「350+35×10=650」と計算された例である。 Next, the 3D printer system sucks the eleventh layer L11 to the twentieth layer L20 with a suction force of “650” to manufacture a modeled object. “650” is an example calculated as “350 + 35 × 10 = 650”.
続いて、3Dプリンタシステムは、第21層L21乃至第30層L30を「1150」の吸引力で吸引し、造形物を製造する。なお、「1150」は、「650+50×10=1150」と計算された例である。 Subsequently, the 3D printer system sucks the 21st layer L21 to the 30th layer L30 with a suction force of “1150” to manufacture a modeled object. “1150” is an example calculated as “650 + 50 × 10 = 1150”.
このように、3Dプリンタシステムは、吸引力を所定の層間隔ごとに設定するスケジュールデータを用いてもよい。このようにして、吸引力を所定の層間隔ごとに設定するようにすると、3Dプリンタシステムは、材料に発生する力及び吸引力等を計算する計算コストを少なくすることができる。 Thus, the 3D printer system may use schedule data that sets the suction force for each predetermined layer interval. In this way, when the suction force is set for each predetermined layer interval, the 3D printer system can reduce the calculation cost for calculating the force generated in the material, the suction force, and the like.
他にも、例えば、本実施形態では、材料が主に樹脂等であると説明したが、3Dプリンタシステムは、人、動物又は植物等の細胞を吐出して造形することもできる。例えば、3Dプリンタシステムは、細胞で何らかの器官を製造したり、又は、細胞シート等を製造したりすることができる。 In addition, for example, in the present embodiment, it has been described that the material is mainly a resin or the like, but the 3D printer system can also be formed by discharging cells of a person, animal, plant, or the like. For example, the 3D printer system can manufacture some organs with cells, or manufacture cell sheets and the like.
例えば、上記に説明した処理例は、情報処理装置による処理の理解を容易にするために、主な機能に応じて分割して説明した例である。したがって、処理単位の分割の仕方又は名称は、説明した処理と異なってもよい。具体的には、情報処理装置による処理は、処理内容に応じて更に多くの処理単位に分割することもできる。また、1つの処理単位が更に多くの処理を含むように分割することもできる。 For example, the processing examples described above are examples that are divided according to main functions in order to facilitate understanding of processing by the information processing apparatus. Therefore, the division method or name of the processing unit may be different from the processing described. Specifically, the processing by the information processing apparatus can be divided into more processing units according to the processing content. Moreover, it can also divide | segment so that one process unit may contain many processes.
また、例えば、情報処理装置が有する機能の一部を3Dプリンタが有してもよい。 For example, the 3D printer may have a part of the functions of the information processing apparatus.
なお、本発明に係る各処理の全部又は一部は、アセンブラ等の低水準言語、C言語等の高水準言語等で記述されるコンピュータに情報処理方法を実行させるためのプログラムによって実現されてもよい。すなわち、プログラムは、情報処理装置又は1以上の情報処理装置を含む情報処理システム等のコンピュータに各処理を実行させるためのコンピュータプログラムである。 Note that all or part of each processing according to the present invention may be realized by a program for causing a computer described in a low-level language such as an assembler, a high-level language such as C language, etc. to execute an information processing method. Good. That is, the program is a computer program for causing a computer such as an information processing apparatus or an information processing system including one or more information processing apparatuses to execute each process.
また、プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記憶して頒布することができる。なお、記録媒体は、EPROM(Erasable Programmable ROM)、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、ブルーレイディスク等の光ディスク、SD(登録商標)カード又はMO等である。さらに、プログラムは、電気通信回線を通じて頒布することができる。 The program can be stored and distributed in a computer-readable recording medium. The recording medium is an EPROM (Erasable Programmable ROM), a flash memory, an optical disk such as a flexible disk, a Blu-ray disk, an SD (registered trademark) card, or an MO. Furthermore, the program can be distributed through a telecommunication line.
さらに、情報処理システムは、ネットワーク等によって相互に接続される2以上の情報処理装置を有し、各種処理の全部又は一部を複数の情報処理装置が仮想化、分散、並列、又は冗長してそれぞれ処理を行ってもよい。 Further, the information processing system has two or more information processing devices connected to each other by a network or the like, and a plurality of information processing devices are virtualized, distributed, parallel, or redundantly configured for all or part of various processes. Each may be processed.
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。 The best mode for carrying out the present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. And substitutions can be added.
1 3Dプリンタシステム
10 PC
20 3Dプリンタ
30 吸引装置
D3 3Dデータ
SD スライスデータ
SEN センサ
SH シート
MT 材料
1
20
Claims (10)
前記造形物の下に置かれる被吸引物を吸引する吸引部と、
前記造形物を造形している際に、前記材料に発生する力を取得する取得部と、
前記力に基づいて、前記被吸引物を吸引する吸引力を決定する決定部と
を備える3Dプリンタシステム。 A 3D printer system comprising a 3D printer that laminates materials to produce a modeled object, a suction device that sucks the modeled object, and one or more information processing devices connected to the 3D printer,
A suction unit for sucking an object to be sucked placed under the shaped object;
An acquisition unit that acquires the force generated in the material when modeling the modeled object,
A 3D printer system comprising: a determination unit that determines a suction force for sucking the suction target based on the force.
前記状態に基づいて、前記吸引力を調整する請求項1に記載の3Dプリンタシステム。 A detection unit for detecting the state of the suction object;
The 3D printer system according to claim 1, wherein the suction force is adjusted based on the state.
複数箇所で、前記被吸引物を吸引する請求項1又は2に記載の3Dプリンタシステム。 The suction part is
The 3D printer system according to claim 1, wherein the suction target is sucked at a plurality of locations.
前記複数箇所のそれぞれの箇所ごとに、前記吸引力を設定する請求項3に記載の3Dプリンタシステム。 The suction unit detects the state of the suction object at each of the plurality of locations,
The 3D printer system according to claim 3, wherein the suction force is set for each of the plurality of locations.
前記造形物を造形している際に、前記材料に発生する力を取得する取得部と、
前記力に基づいて、前記造形物の下に置かれる被吸引物を前記吸引装置に吸引させる吸引力を決定する決定部と
を備える情報処理装置。 An information processing apparatus connected to a 3D printer that manufactures a model by stacking materials and a suction device that sucks the model,
An acquisition unit that acquires the force generated in the material when modeling the modeled object,
An information processing apparatus comprising: a determination unit that determines a suction force that causes the suction device to suck an object to be sucked placed under the modeled object based on the force.
前記吸引装置が、前記造形物の下に置かれる被吸引物を吸引する吸引手順と、
前記情報処理装置が、前記造形物を造形している際に、前記材料に発生する力を取得する取得手順と、
前記情報処理装置が、前記力に基づいて、前記被吸引物を吸引する吸引力を決定する決定手順と
を含む情報処理方法。 An information processing method performed by a 3D printer system including a 3D printer that stacks materials to manufacture a modeled object, a suction device that sucks the modeled object, and one or more information processing devices connected to the 3D printer. There,
A suction procedure in which the suction device sucks an object to be sucked placed under the model;
An acquisition procedure for acquiring a force generated in the material when the information processing apparatus is modeling the modeled object,
An information processing method including: a determination procedure in which the information processing apparatus determines a suction force for sucking the suction target based on the force.
前記コンピュータが、前記造形物の下に置かれる被吸引物を吸引する吸引手順と、
前記コンピュータが、前記造形物を造形している際に、前記材料に発生する力を取得する取得手順と、
前記コンピュータが、前記力に基づいて、前記被吸引物を吸引する吸引力を決定する決定手順と
を実行させるためのプログラム。 In order to cause a computer having a 3D printer that stacks materials to produce a modeled object, a suction device that sucks the modeled object, and one or more information processing apparatuses connected to the 3D printer to execute the information processing method The program of
A suction procedure in which the computer sucks a suction object placed under the model;
An acquisition procedure for acquiring a force generated in the material when the computer is modeling the model,
A program for causing the computer to execute a determination procedure for determining a suction force for sucking the object to be sucked based on the force.
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