JP2019198886A - Shaping data creation method and shaping data creation program for molten metal 3d printer, and molten metal 3d printer - Google Patents

Shaping data creation method and shaping data creation program for molten metal 3d printer, and molten metal 3d printer Download PDF

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Masatoshi Okino
政利 沖野
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Abstract

To provide a shaping data creation method and a shaping data creation program for a molten metal 3D printer, and a molten metal 3D printer that allow easy creation of shaping data for making an appropriately shaped object.SOLUTION: In a method of creating shaping data for a molten metal 3D printer which makes a shaped object by melting and layering meltable materials, the shaping data for making the shaped object is created by: reading STL data which is a source of making the shaped object (ST1); slicing the STL data into a plurality of layers in units of thickness of one layer, in units of which the meltable materials are stacked (ST5); matching a standard unit formed of a plurality of cells prepared in a lattice to the STL data in each layer obtained by slicing, and determining a target cell in which the STL data is contained (ST6); and adding a cutting cell corresponding to one cell around the target cell in the standard cell (ST7).SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法および造形データ作成プログラム、並びに、金属溶融3Dプリンタに関する。   The present invention relates to a modeling data creation method and modeling data creation program for a metal melting 3D printer, and a metal melting 3D printer.

近年、例えば、コンピュータで作った三次-元データを設計図とし、その断面形状を積層することで三次元の造形物を造形する三次元積層造形装置(3Dプリンタ)が注目されている。ここで、3Dプリンタとしては、光造形法や粉末造形法、或いは、FDM法(Fused Deposition Modeling:熱溶解積層法)等を利用した様々なものが提案され、また、実用化されている。   In recent years, for example, a three-dimensional additive manufacturing apparatus (3D printer) that forms a three-dimensional object by stacking cross-sectional shapes using tertiary-original data created by a computer as a design drawing has attracted attention. Here, as the 3D printer, various types using the optical modeling method, the powder modeling method, the FDM method (Fused Deposition Modeling), and the like have been proposed and put into practical use.

例えば、樹脂を使用する3Dプリンタでは、造形テーブル(ワークテーブル)の上に液状の樹脂を塗布し、紫外線を照射して硬化させた層を、何層にも渡って積み重ねることで三次元造形物を造形する光造形方式や、熱で溶融した樹脂を少量ずつ積み重ねる熱溶融積層方式が採用されている。また、樹脂を使用する3Dプリンタには、粉末の樹脂を一層ずつ撒き、その上に接着剤を吹き付けて固めることによって三次元造形物を造形する粉末固着方式を採用したものもある。   For example, in a 3D printer that uses resin, a three-dimensional structure is created by applying a liquid resin on a modeling table (work table) and stacking layers that are cured by irradiating ultraviolet rays. An optical modeling method for forming a film and a hot-melt lamination method in which resins melted by heat are stacked little by little are employed. In addition, some 3D printers using resin employ a powder fixing method in which a three-dimensional structure is formed by spreading powdered resin one layer at a time and spraying an adhesive on the resin.

さらに、3Dプリンタの中には、金属製の三次元造形物を造形する金属溶融三次元積層造形装置(金属溶融3Dプリンタ)も実用化されている。この金属溶融3Dプリンタとしては、例えば、ワークテーブルの上に金属粉末を数十ミクロンの厚さで敷き詰めた後に、レーザー光を照射して焼結することによって一層分を形成し、これを繰り返すことによって金属造形物の造形を行っている。   Furthermore, among 3D printers, a metal melt 3D additive manufacturing apparatus (metal melt 3D printer) that forms a metal 3D object is also put into practical use. As this metal melting 3D printer, for example, a metal powder is spread on a work table with a thickness of several tens of microns, and then a layer is formed by irradiating and sintering with laser light, and this is repeated. Is used to model metal objects.

しかしながら、金属粉末は、樹脂等と比べてかなり高価であるため、レーザー光を使用する金属溶融3Dプリンタにより造形した金属製の三次元造形物は高価になり、さらに、この方式の3Dプリンタ自体も高価なものとなる。そのため、金属溶融3Dプリンタは、例えば、樹脂等を使用する3Dプリンタと比較して、普及の妨げになっている。   However, since metal powder is considerably more expensive than resin or the like, a metal three-dimensional structure formed by a metal melting 3D printer using a laser beam becomes expensive. Further, this type of 3D printer itself is also used. It becomes expensive. Therefore, the metal melting 3D printer is an obstacle to the spread as compared with, for example, a 3D printer using a resin or the like.

また、近年、それほどの精度が要求されない金属製の三次元造形物を造形する金属溶融3Dプリンタとして、アーク溶接を適用した金属溶融積層方式のものが実用化されている。この金属溶融3Dプリンタは、金属製のワイヤ状の溶材(溶接ワイヤ)の先端でアーク放電を発生させて溶接ワイヤを溶融し、これをワークテーブルの上に積層することで金属製の三次元造形物を造形するものである。また、この金属溶融3Dプリンタにより造形された三次元造形物に対して、例えば、CNC(Computerized Numerical Control)工作機械を使用して高精度の加工を行い、最終的な高精度の造形物(製品)を得るものも実用化されている。   In recent years, a metal melt 3D printer using arc welding has been put to practical use as a metal melt 3D printer for modeling a metal three-dimensional structure that does not require so much accuracy. This metal melting 3D printer generates an arc discharge at the tip of a metal wire-like molten material (welding wire) to melt the welding wire, and laminates it on a work table to make a metal three-dimensional modeling It is for modeling objects. In addition, for example, a CNC (Computerized Numerical Control) machine tool is used to perform high-precision processing on a three-dimensional model formed by this metal melt 3D printer, and a final high-precision model (product) ) Has also been put to practical use.

ここで、本発明が適用されるアーク溶接を適用した金属溶融積層方式の金属溶融3Dプリンタ(金属溶融三次元積層造形装置)について説明する。図1は、アーク溶接を適用した金属溶融3Dプリンタの一例の全体構成を模式的に示す斜視図である。図1に示されるように、金属溶融3Dプリンタ50の本体51の上面52には、制御ユニット1および造形を行う造形処理部45の造形水槽6が設けられている。なお、本体51の横方向をX軸方向、奥行方向をY軸方向、高さ方向をZ軸方向とする。   Here, a metal fusion 3D printer (metal fusion three-dimensional additive manufacturing apparatus) of a metal fusion lamination system to which the present invention is applied will be described. FIG. 1 is a perspective view schematically showing an overall configuration of an example of a metal melting 3D printer to which arc welding is applied. As shown in FIG. 1, the upper surface 52 of the main body 51 of the metal melting 3D printer 50 is provided with the control unit 1 and the modeling water tank 6 of the modeling processing unit 45 that performs modeling. The lateral direction of the main body 51 is defined as the X-axis direction, the depth direction is defined as the Y-axis direction, and the height direction is defined as the Z-axis direction.

造形水槽6の周囲には、溶接トーチ5をX軸方向に移動させるX軸アクチュエータ2、Y軸方向に移動させるY軸アクチュエータ4、および、Z軸方向に移動させるZ軸アクチュエータ3が設けられている。造形を行う溶接トーチ5は、Y軸アクチュエータ4に取り付けられている。   Around the modeling water tank 6, an X-axis actuator 2 that moves the welding torch 5 in the X-axis direction, a Y-axis actuator 4 that moves in the Y-axis direction, and a Z-axis actuator 3 that moves in the Z-axis direction are provided. Yes. A welding torch 5 for modeling is attached to the Y-axis actuator 4.

金属溶融3Dプリンタ50の本体51の隣りには、溶接トーチ5に溶接ワイヤを供給するワイヤ供給装置7、溶接トーチ5にシールドガスを供給するシールドガスボンベ8、および、溶接トーチ5に電力を供給する溶接機電源9が設けられている。また、本体51の内部には、造形時に造形水槽6内に冷却媒体(例えば、水)を供給する冷却媒体貯蔵タンク10が設けられている。   Next to the main body 51 of the metal melting 3D printer 50, a wire supply device 7 that supplies a welding wire to the welding torch 5, a shield gas cylinder 8 that supplies a shielding gas to the welding torch 5, and power to the welding torch 5. A welding machine power supply 9 is provided. Further, a cooling medium storage tank 10 for supplying a cooling medium (for example, water) into the modeling water tank 6 at the time of modeling is provided inside the main body 51.

図2は、図1に示す金属溶融3Dプリンタの造形処理部を模式的に示す斜視図であり、図2(a)は、金属溶融3Dプリンタ50の造形処理部45の構造を説明するためのものであり、図2(b)は、図2(a)に示す造形処理部45におけるワークテーブル12のA軸(X軸)を駆動するA軸駆動モータの位置を示すものである。   FIG. 2 is a perspective view schematically showing a modeling processing unit of the metal melting 3D printer shown in FIG. 1, and FIG. 2A is a diagram for explaining the structure of the modeling processing unit 45 of the metal melting 3D printer 50. FIG. 2 (b) shows the position of the A-axis drive motor that drives the A-axis (X-axis) of the work table 12 in the modeling processing unit 45 shown in FIG. 2 (a).

図2(a)に示されるように、溶接トーチ5の先端部は、造形水槽6の中に配置され、溶接トーチ5の先端部に対向する位置には、造形物が形成されるワークテーブル12が設けられている。ワークテーブル12は、A軸13によって造形水槽6の内部で垂直方向に回転できるようになっている。   As shown in FIG. 2 (a), the tip of the welding torch 5 is arranged in the modeling water tank 6, and a work table 12 on which a model is formed is formed at a position facing the tip of the welding torch 5. Is provided. The work table 12 can be rotated in the vertical direction inside the modeling water tank 6 by the A axis 13.

図2(b)に示されるように、A軸13は、例えば、造形水槽6の両側で回転支持され、造形水槽6の外部に設けられたA軸駆動モータ13Mにより回転駆動される。なお、A軸13を回転させると、ワークテーブル12をA軸13の回りに回転させてワークテーブル12の傾きを制御することができる。すなわち、A軸13により、ワークテーブル12の上面(水平面)を垂直にすることができる。   As shown in FIG. 2B, the A-axis 13 is rotatably supported on both sides of the modeling water tank 6 and is driven to rotate by an A-axis drive motor 13M provided outside the modeling water tank 6, for example. When the A axis 13 is rotated, the work table 12 can be rotated around the A axis 13 to control the tilt of the work table 12. That is, the upper surface (horizontal plane) of the work table 12 can be made vertical by the A axis 13.

図3は、図1に示す金属溶融3Dプリンタを説明するための図であり、図3(a)は、図1に示す金属溶融3Dプリンタの動作を説明するためのものである。また、図3(b)は、図3(a)に示す造形水槽6の内部に設けられるワークテーブル12およびベースプレート15を示し、図3(c)は、図3(a)におけるワークテーブル12およびベースプレート15を拡大して示す図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the metal melting 3D printer shown in FIG. 1, and FIG. 3A is a diagram for explaining the operation of the metal melting 3D printer shown in FIG. 3 (b) shows a work table 12 and a base plate 15 provided inside the modeling water tank 6 shown in FIG. 3 (a), and FIG. 3 (c) shows the work table 12 and FIG. It is a figure which expands and shows the baseplate.

図3(a)に示されるように、溶接トーチ5には、ワイヤ供給装置7から溶接ワイヤ27が供給され、シールドガスボンベ8からガスホース80を介してシールドガスが供給され、さらに、溶接機電源9から電力ケーブル90を介して電力が供給されている。これにより、溶接トーチ5は、溶接ワイヤ27の先端からのアーク放電により溶接ワイヤ27を溶融することができるようになっている。   As shown in FIG. 3 (a), the welding torch 5 is supplied with a welding wire 27 from a wire supply device 7, a shielding gas is supplied from a shielding gas cylinder 8 through a gas hose 80, and a welding machine power supply 9. Is supplied with power through the power cable 90. Thereby, the welding torch 5 can melt the welding wire 27 by arc discharge from the tip of the welding wire 27.

図3(a)および図3(b)に示されるように、造形水槽6の内部に設けられたワークテーブル12の上には、ベースプレート15が造形物を造形するための基台として設けられている。図3(c)に示されるように、ベースプレート15は、スペーサ16によってワークテーブル12から離間された状態で、ワークテーブル12に対して着脱可能として固定されている。図3(c)において、ベースプレート15は、スペーサ16を挿通させた固定具26により、ワークテーブル12に対して着脱可能として固定されているが、スペーサ16は固定具で固定しなくてもよい。   As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), a base plate 15 is provided on the work table 12 provided in the modeling water tank 6 as a base for modeling a modeled object. Yes. As shown in FIG. 3C, the base plate 15 is fixed to the work table 12 so as to be detachable while being separated from the work table 12 by the spacer 16. In FIG. 3C, the base plate 15 is detachably fixed to the work table 12 by a fixing tool 26 through which the spacer 16 is inserted. However, the spacer 16 may not be fixed by the fixing tool.

ここで、ベースプレート15は、溶接材料と溶接可能な板材である。また、ワークテーブル12とベースプレート15を離間させる理由は、ワークテーブル12とベースプレート15の間に冷却媒体CW(水)を通すためである。そして、溶接トーチ5は、ベースプレート15の上に溶融した溶接ワイヤを積層して造形物を造形する。すなわち、溶接トーチ5がベースプレート15の上に溶融した溶接ワイヤ27を積層して造形物を造形する際、積層中の造形物が冷却媒体CWで冷却されることになる。   Here, the base plate 15 is a plate that can be welded to the welding material. The reason why the work table 12 and the base plate 15 are separated is to pass the cooling medium CW (water) between the work table 12 and the base plate 15. The welding torch 5 forms a modeled object by laminating the molten welding wire on the base plate 15. That is, when the welding torch 5 laminates the molten welding wire 27 on the base plate 15 to form a modeled object, the modeled object being stacked is cooled by the cooling medium CW.

冷却媒体CWは、冷却媒体貯蔵タンク10に貯蔵され、冷却ユニット32によって冷却される。冷却媒体貯蔵タンク10の内部の冷却媒体CWは、ポンプ30で汲み上げられ、流量制御弁31で流量を調節して造形水槽6に供給される。また、造形水槽6の中で造形物を冷却して温度が高くなった冷却媒体CWには、造形中の塵埃等が含まれるが、そのような塵埃等は排水フィルタ300によりろ過され、その後、ポンプ30’で吸い出され、流量制御弁31’で流量を調節して冷却媒体貯蔵タンク10に戻される。   The cooling medium CW is stored in the cooling medium storage tank 10 and is cooled by the cooling unit 32. The cooling medium CW inside the cooling medium storage tank 10 is pumped up by the pump 30 and is supplied to the modeling water tank 6 by adjusting the flow rate by the flow rate control valve 31. Further, the cooling medium CW whose temperature has been increased by cooling the modeling object in the modeling water tank 6 includes dust or the like during modeling, and such dust or the like is filtered by the drainage filter 300, and thereafter The air is sucked out by the pump 30 ′, the flow rate is adjusted by the flow rate control valve 31 ′, and returned to the cooling medium storage tank 10.

なお、図3(c)に示されるように、溶接トーチ5によってベースプレート15の上に造形物を造形する前において、造形水槽6内の液面WLの高さは、ポンプ30,30’および流量制御弁31,31’により、ベースプレート15の下面より高く、上面より低い位置に調整されている。そして、溶接トーチ5(溶接ワイヤ27の先端)からベースプレート15に対してアーク放電を行い、溶接ワイヤ27を溶融および凝固させることでベースプレート15の上に溶融した溶接ワイヤ27を積層して造形物を造形する。ここで、積層させた部分は溶接ビードと呼ばれる。また、ベースプレート15の上に溶融金属が積層される毎に、冷却媒体CWがポンプ30を介して造形水槽6の内部に供給され、積層された金属を冷却する。   As shown in FIG. 3 (c), before the modeling object is modeled on the base plate 15 by the welding torch 5, the height of the liquid level WL in the modeling water tank 6 is determined by the pumps 30, 30 ′ and the flow rate. The control valves 31 and 31 'are adjusted to a position higher than the lower surface of the base plate 15 and lower than the upper surface. Then, arc welding is performed on the base plate 15 from the welding torch 5 (the tip of the welding wire 27), and the welding wire 27 is melted and solidified to stack the molten welding wire 27 on the base plate 15 to form a model. Model. Here, the laminated part is called a weld bead. Further, every time molten metal is laminated on the base plate 15, the cooling medium CW is supplied to the inside of the modeling water tank 6 through the pump 30 to cool the laminated metal.

図4は、ベースプレート上に造形物が造形される様子を説明するための図であり、図3(c)に示すベースプレート15の上に、溶接トーチ5および溶接ワイヤ27によって造形物18が造形されていく様子を示すものである。なお、造形物18の造形中において、冷却媒体CWの液面WLは、造形物18の溶接面WSに対して、一定の距離Hだけ低くなるように流量制御弁31,31’によって制御される。   FIG. 4 is a view for explaining the manner in which the modeled object is modeled on the base plate. The modeled object 18 is modeled by the welding torch 5 and the welding wire 27 on the base plate 15 shown in FIG. It shows how it goes. In addition, during modeling of the molded article 18, the liquid level WL of the cooling medium CW is controlled by the flow control valves 31 and 31 ′ so as to be lower than the welding surface WS of the molded article 18 by a certain distance H. .

図5は、造形物の造形が終了した状態を説明するための図であり、前述した図3(a)に対応するものである。すなわち、図5に示されるように、金属溶融3Dプリンタ50の造形水槽6における造形が終了すると、ベースプレート15の上には、造形が終了した造形物18ができあがっている。すなわち、ベースプレート15の上に造形物18ができあがり、造形物18の温度が下がると、冷却媒体CWは、ポンプ30’により排水フィルタ300および流量制御弁31’を介して冷却媒体貯蔵タンク10に戻される。   FIG. 5 is a diagram for explaining a state where the modeling of the modeled object is completed, and corresponds to the above-described FIG. 3 (a). That is, as shown in FIG. 5, when modeling in the modeling water tank 6 of the metal melting 3D printer 50 is completed, a modeled object 18 that has been modeled is formed on the base plate 15. That is, when the shaped article 18 is completed on the base plate 15 and the temperature of the shaped article 18 is lowered, the cooling medium CW is returned to the cooling medium storage tank 10 by the pump 30 ′ via the drainage filter 300 and the flow rate control valve 31 ′. It is.

図6は、金属溶融3Dプリンタにより造形された造形物から最終的な製品(造形物)を得る様子を説明するための図であり、図5のようにして得られた造形物18から、例えば、切削加工機(CNC工作機械)を使用して二次加工を行い、最終的な製品を得る様子を説明するためのものである。   FIG. 6 is a diagram for explaining a state in which a final product (modeled object) is obtained from a modeled object modeled by a metal melting 3D printer. From the modeled object 18 obtained as shown in FIG. This is to explain how secondary processing is performed using a cutting machine (CNC machine tool) to obtain a final product.

ここで、図6(a)は、図5に示す金属溶融3Dプリンタ50の造形水槽内6のワークテーブル12から造形物18およびベースプレート15を取り出した状態を示す斜視図、図6(b)は、図6(a)の側面図、そして、図6(c)は、図6(a)に示すベースプレート15を切削加工機に取り付けて切削工具で切削加工する様子を示す側面図である。さらに、図6(d)は、図6(a)に示す造形物18およびベースプレート15の切削加工後の状態を示す斜視図、図6(e)は、図6(d)の側面図、そして、図6(f)は、ベースプレート15から切り取られた造形物(最終造形物:最終的な製品)18Pを示す斜視図である。   Here, FIG. 6A is a perspective view showing a state in which the model 18 and the base plate 15 are taken out from the work table 12 in the modeling water tank 6 of the metal melting 3D printer 50 shown in FIG. 5, and FIG. FIG. 6 (a) is a side view and FIG. 6 (c) is a side view showing a state in which the base plate 15 shown in FIG. 6 (a) is attached to a cutting machine and cut with a cutting tool. Further, FIG. 6D is a perspective view showing a state after cutting of the shaped article 18 and the base plate 15 shown in FIG. 6A, FIG. 6E is a side view of FIG. FIG. 6 (f) is a perspective view showing a modeled object (final modeled object: final product) 18 </ b> P cut out from the base plate 15.

図6(a)および図6(b)に示されるように、金属溶融3Dプリンタ50により造形された造形物18は、造形水槽6からベースプレート15と共に取り出される。この取り出されたベースプレート15は、例えば、切削加工機(図示しない)に取り付けられ、図6(c)に示されるように、切削加工機の切削工具19により造形物18の表面が切削加工される。   As shown in FIGS. 6A and 6B, the modeled object 18 modeled by the metal melting 3D printer 50 is taken out together with the base plate 15 from the modeling water tank 6. The taken out base plate 15 is attached to, for example, a cutting machine (not shown), and the surface of the shaped article 18 is cut by the cutting tool 19 of the cutting machine as shown in FIG. 6 (c). .

図6(d)および図6(e)に示されるように、ベースプレート15の上の造形物18の切削加工を行った後、例えば、切削加工が終了した造形物(18P)をベースプレート15の上からワイヤカット等で切り取り、図6(f)に示されるような最終造形物(最終的な製品)18Pが得られることになる。   As shown in FIG. 6D and FIG. 6E, after the shaped object 18 on the base plate 15 is cut, for example, the shaped object (18P) on which the cutting process is finished is placed on the base plate 15. Then, a final product (final product) 18P as shown in FIG. 6 (f) is obtained by cutting with a wire cut or the like.

ところで、従来、金属溶融3Dプリンタとしては、様々な提案がなされている。   By the way, conventionally, various proposals have been made as a metal melting 3D printer.

特開2017−144446号公報JP 2017-144446 A 特開2017−144447号公報JP 2017-144447 A 特開2018−027558号公報JP 2018-027558 A

上述したように、アーク溶接を適用した金属溶融積層方式の金属溶融3Dプリンタが研究・開発され、さらに、実用化されている。このような金属溶融3Dプリンタでは、例えば、CAD(Computer Aided Design)データから展開したSTL(STereo Lithography)を利用する。すなわち、STL(STLデータ:STLフォーマットのデータ)を層ごとにスライスし、その層単位のSTLによる形状(STL形状)の外側に削り代分の肉幅を付加して、造形物を造形するための造形データを作成する。そして、金属溶融3Dプリンタは、その作成された造形データに基づいて溶接トーチを移動制御する座標データを作成し、溶接ビードを積層して造形物(予測形状)を造形する。   As described above, a metal melt lamination type metal melt 3D printer to which arc welding is applied has been researched and developed, and has been put into practical use. In such a metal melting 3D printer, for example, STL (STereo Lithography) developed from CAD (Computer Aided Design) data is used. In other words, STL (STL data: STL format data) is sliced for each layer, and a shaped object is formed by adding the width of the cutting allowance to the outside of the STL shape (STL shape) of the layer unit. Create modeling data. Then, the metal melting 3D printer creates coordinate data for moving and controlling the welding torch based on the created modeling data, and stacks the weld beads to model a modeled object (predicted shape).

しかしながら、STLの特徴として、形状を認識するのが難しく(すなわち、小さな三角形の集合体からあらゆる形状(円形状,直線形状,R形状,T字形状,十字形状,角形状等々)を正しく認識するのが難しく)、正しく肉幅を付加した予測形状を有する造形物を作成することは困難である。さらに、例えば、STL変換ソフトの違いで三角形のデータ構成や個数が異なり、さらに、形状認識するパターンが無限にあるため、全てのパターンを認識するアルゴリズムを開発するのは難しく、STLから適切な形状(予測形状)を有する造形物を作成することは困難なものとなっている。   However, as a feature of the STL, it is difficult to recognize the shape (that is, correctly recognize any shape (circular shape, linear shape, R shape, T shape, cross shape, angular shape, etc.) from a collection of small triangles) It is difficult to create a model having a predicted shape with the correct width added. Furthermore, for example, because the data structure and number of triangles differ depending on the STL conversion software, and there are infinite number of shape recognition patterns, it is difficult to develop an algorithm for recognizing all patterns. It is difficult to create a model having (predicted shape).

なお、上述した金属溶融3Dプリンタにより造形された造形物(予測形状の造形物)は、例えば、CNC工作機械等の切削加工機を使用して二次加工を行い、最終的な製品を得ることになる。そのため、例えば、金属溶融3Dプリンタにより得られた造形物が、目的とする最終的な製品に対して小さい場合には、二次加工を行うことで不良となる恐れがあり、逆に、大き過ぎる場合には、材料(溶接ワイヤ)の消費が大きくなり、最終的な製品の価格上昇を招くことにもなる。   In addition, the modeled object (modeled object of the predicted shape) modeled by the above-described metal melting 3D printer is subjected to secondary processing using a cutting machine such as a CNC machine tool to obtain a final product. become. For this reason, for example, when a modeled object obtained by a metal melting 3D printer is small with respect to a target final product, there is a possibility that it becomes defective by performing secondary processing, and conversely, it is too large. In this case, the consumption of the material (welding wire) becomes large, leading to an increase in the final product price.

本発明の目的は、適切な形状の造形物を造形するための造形データを容易に作成することができる金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法および造形データ作成プログラム、並びに、金属溶融3Dプリンタを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a modeling data creation method and modeling data creation program for a metal melting 3D printer, and a metal melting 3D printer capable of easily creating modeling data for modeling a modeled object having an appropriate shape. There is to do.

本発明に係る一実施形態によれば、溶材を溶融して積層することで造形物を造形する金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法であって、前記造形物を造形する元になるSTLを読み込み、前記STLを、前記溶材を積み重ねる1層の厚み単位で複数層にスライスし、スライスされたそれぞれの層における前記STLに対して、格子状に設けられた複数のセルで形成された基準ユニットを対応させ、そのSTLが入っている対象セルを決定し、前記基準ユニットにおいて、前記対象セルの周りに1セル分の削り代セルを付加し、前記造形物を造形する造形データを作成する金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法が提供される。   According to one embodiment of the present invention, it is a modeling data creation method of a metal fusion 3D printer that models a modeled object by melting and laminating a molten material, and reads an STL from which the modeled object is modeled The STL is sliced into a plurality of layers in a thickness unit of one layer on which the melt is stacked, and a reference unit formed by a plurality of cells provided in a lattice shape with respect to the STL in each sliced layer. Corresponding, determining the target cell containing the STL, adding a cutting allowance cell for one cell around the target cell in the reference unit, and creating modeling data for modeling the modeled object A method for creating modeling data for a 3D printer is provided.

開示の金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法および造形データ作成プログラム、並びに、金属溶融3Dプリンタによれば、適切な形状の造形物を造形する造形データを容易に作成することができるという効果を奏する。   According to the disclosed modeling data creation method and modeling data creation program for a metal melting 3D printer, and a metal melting 3D printer, it is possible to easily create modeling data for modeling a shaped object having an appropriate shape. .

図1は、アーク溶接を適用した金属溶融3Dプリンタの一例の全体構成を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing an overall configuration of an example of a metal melting 3D printer to which arc welding is applied. 図2は、図1に示す金属溶融3Dプリンタの造形処理部を模式的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically showing a modeling processing unit of the metal melting 3D printer shown in FIG. 1. 図3は、図1に示す金属溶融3Dプリンタを説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the metal melting 3D printer shown in FIG. 1. 図4は、ベースプレート上に造形物が造形される様子を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining how a model is modeled on the base plate. 図5は、造形物の造形が終了した状態を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a state where the modeling of the modeled object is completed. 図6は、金属溶融3Dプリンタにより造形された造形物から最終的な製品(造形物)を得る様子を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a state in which a final product (modeled object) is obtained from a modeled object modeled by the metal melting 3D printer. 図7は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの一実施例の全体構成を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing the overall configuration of an embodiment of a metal melting 3D printer according to the present invention. 図8は、図7に示す金属溶融3Dプリンタの造形処理部を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a modeling processing unit of the metal melting 3D printer shown in FIG. 図9は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法(造形データ作成プログラム)の一実施例を説明するためのフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart for explaining an embodiment of a modeling data creation method (modeling data creation program) of the metal melting 3D printer according to the present invention. 図10は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法の一実施例におけるウィービング動作の例を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining an example of the weaving operation in the embodiment of the modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to the present invention. 図11は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法の一実施例における各層の幅の例を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining an example of the width of each layer in one embodiment of the modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to the present invention. 図12は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法の一実施例に適用する造形物の一例および造形データの作成処理を説明するための図(その1)である。FIG. 12 is a diagram (No. 1) for explaining an example of a modeling object and modeling data creation processing applied to an example of a modeling data creation method of a metal melting 3D printer according to the present invention. 図13は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法の一実施例に適用する造形物の一例および造形データの作成処理を説明するための図(その2)である。FIG. 13 is a diagram (No. 2) for explaining an example of a modeling object and modeling data creation processing applied to an example of the modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to the present invention. 図14は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法の一実施例において、造形データの一例に対する造形データの作成設定と、作成した造形データのモデル表示を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining modeling data creation setting for an example of modeling data and model display of the created modeling data in an example of the modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to the present invention. . 図15は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法の一実施例において、造形データの他の例に対する造形データの作成と、作成した造形データのモデル表示を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining creation of modeling data with respect to another example of modeling data and a model display of the created modeling data in one embodiment of the modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to the present invention. is there. 図16は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法の一実施例におけるウィービングの各種パラメータを説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining various parameters of weaving in an embodiment of the modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to the present invention. 図17は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法の一実施例におけるウィービングパターンとセルの関係を説明するための図である。FIG. 17 is a view for explaining the relationship between the weaving pattern and the cell in one embodiment of the modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to the present invention.

以下、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法および造形データ作成プログラム、並びに、金属溶融3Dプリンタの実施形態を、添付図面を参照して詳述する。図7は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの一実施例の全体構成を示す斜視図であり、図8は、図7に示す金属溶融3Dプリンタの造形処理部を示す斜視図である。ここで、図7に示す金属溶融3Dプリンタ60および図8に示す造形処理部55は、前述した図1に示す金属溶融3Dプリンタ50および図2に示す造形処理部45に対応するものであり、実質的に同等の機能を有している。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a modeling data creation method and modeling data creation program for a metal melting 3D printer and a metal melting 3D printer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 7 is a perspective view showing an overall configuration of an embodiment of the metal melting 3D printer according to the present invention, and FIG. 8 is a perspective view showing a modeling processing unit of the metal melting 3D printer shown in FIG. Here, the metal melting 3D printer 60 shown in FIG. 7 and the modeling processing unit 55 shown in FIG. 8 correspond to the metal melting 3D printer 50 shown in FIG. 1 and the modeling processing unit 45 shown in FIG. It has substantially the same function.

すなわち、図7に示す金属溶融3Dプリンタ60は、図1〜図5を参照して説明した金属溶融3Dプリンタ50により造形物18を造形する機能を有し、さらに、図6を参照して説明したように、金属溶融3Dプリンタ60により造形された造形物18から、例えば、切削加工機(CNC工作機械)を使用して二次加工を行うことで、最終的な製品(最終造形物18P)を得ることもできる。なお、図7および図8において、図1〜図5を参照して説明したのと同様の個所(部品)には、同じ参照符号を付している。   That is, the metal melting 3D printer 60 shown in FIG. 7 has a function of modeling the modeled object 18 by the metal melting 3D printer 50 described with reference to FIGS. 1 to 5, and further described with reference to FIG. 6. As described above, the final product (final model 18P) is obtained by performing secondary processing using a cutting machine (CNC machine tool) from the model 18 modeled by the metal melt 3D printer 60, for example. You can also get 7 and 8, the same reference numerals are assigned to the same parts (parts) as described with reference to FIGS. 1 to 5.

図7において、参照符号80は、アーク溶接を適用した金属溶融3Dプリンタ60において、アーク溶接に使用されるシールドガスを供給するガスホース、90は、アーク溶接を行うために溶接機電源9からの電力を供給する電力ケーブル、そして、1は、例えば、本発明に係る造形データ作成プログラムの一実施例を実行するコンピュータ(制御ユニット)を示す。   In FIG. 7, reference numeral 80 is a gas hose that supplies a shielding gas used for arc welding in the metal melting 3D printer 60 to which arc welding is applied, and 90 is the electric power from the welding machine power supply 9 for performing arc welding. 1 denotes a computer (control unit) that executes an embodiment of a modeling data creation program according to the present invention, for example.

また、図7において、参照符号61は、トーチケーブルの曲率を大きく保持するスペースの確保および保持部品を実装するためのトーチケーブルサポート部、62は、金属溶融3Dプリンタ60(装置)の状態を表示する積層信号灯、そして、63は、非常停止スイッチを示す。さらに、参照符号64は、電磁ロックを備えた正面扉、65は、溶接電源のノイズを抑制するノイズフィルタ、そして、66は、冷却媒体貯蔵タンク10の水位を示す水位メータを示す。なお、積層信号灯62は、例えば、アラーム発生時に赤点灯するようになっており、また、正面扉64は、例えば、装置通電時のアプリ操作により開錠できるようになっている。   In FIG. 7, reference numeral 61 is a torch cable support portion for securing a space for maintaining a large curvature of the torch cable and mounting a holding component, and 62 is a state of the metal melting 3D printer 60 (device). The laminated signal lamps and 63 are emergency stop switches. Further, reference numeral 64 is a front door provided with an electromagnetic lock, 65 is a noise filter for suppressing noise of the welding power source, and 66 is a water level meter indicating the water level of the cooling medium storage tank 10. The laminated signal lamp 62 is lit in red when an alarm is generated, for example, and the front door 64 can be unlocked by an application operation when the apparatus is energized, for example.

図8において、参照符号20は、金属溶融3Dプリンタ60を制御する制御盤、200は、制御盤20を冷却するための冷却ファン、そして、300は、造形水槽6からの排水(冷却媒体CW:例えば、水)を冷却媒体貯蔵タンク10に戻す排水経路に設けられ、その排水の塵埃等をろ過する排水フィルタを示す。また、参照符号21は、例えば、三相200Vを入力して三相200Vと単相100Vを出力する配電盤、22は、溶接により発生した金属粉を含む排気を集塵機等に接続して排出する排気ダクトを示す。なお、図7および図8に示す金属溶融3Dプリンタおよび造形処理部は、単なる例であり、様々な変形および変更が可能なのはいうまでもない。   In FIG. 8, reference numeral 20 is a control panel for controlling the metal melting 3D printer 60, 200 is a cooling fan for cooling the control panel 20, and 300 is drainage from the modeling water tank 6 (cooling medium CW: For example, a drainage filter that is provided in a drainage path for returning water) to the cooling medium storage tank 10 and filters dust and the like of the drainage is shown. Reference numeral 21 is, for example, a switchboard that inputs a three-phase 200V and outputs a three-phase 200V and a single-phase 100V, and 22 is an exhaust that discharges exhaust gas containing metal powder generated by welding to a dust collector or the like. Indicates a duct. 7 and 8 are merely examples, and it goes without saying that various modifications and changes are possible.

ここで、本実施例の金属溶融3Dプリンタは、CADデータから展開したSTL(STLデータ)を利用し、後に詳述するように、溶接トーチ5(溶接ワイヤ27)を溶接線に対して左右に揺動させるウィービングを行い、所定幅の溶接ビードを置いて造形物(予測形状の造形物)を造形する。そして、本実施例の金属溶融3Dプリンタにより造形された造形物は、例えば、CNC工作機械等の切削加工機による二次加工を行って最終的な製品になる。なお、溶接トーチ5のウィービング動作は、X軸アクチュエータ2およびY軸アクチュエータ4による制御で行うが、例えば、溶接トーチ5のウィービング動作を行う専用の機構を搭載することも可能である。   Here, the metal melting 3D printer of this embodiment uses STL (STL data) developed from CAD data, and as will be described in detail later, the welding torch 5 (welding wire 27) is moved to the left and right with respect to the welding line. Oscillating weaving is performed, and a modeled object (modeled object of predicted shape) is modeled by placing a weld bead having a predetermined width. And the modeling thing modeled with the metal fusion | melting 3D printer of a present Example performs the secondary process with cutting machines, such as a CNC machine tool, for example, and becomes a final product. The weaving operation of the welding torch 5 is performed by control by the X-axis actuator 2 and the Y-axis actuator 4. For example, a dedicated mechanism for performing the weaving operation of the welding torch 5 can be mounted.

次に、図9〜図17を参照して、上述した本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法(造形データ作成プログラム)を説明する。図9は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法(造形データ作成プログラム)の一実施例を説明するためのフローチャートである。まず、図9を参照して、本実施例の造形データ作成方法による処理の概略を説明し、その後、図10〜図17を参照して、それぞれの処理を詳述する。   Next, a modeling data creation method (modeling data creation program) of the above-described metal melting 3D printer according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a flowchart for explaining an embodiment of a modeling data creation method (modeling data creation program) of the metal melting 3D printer according to the present invention. First, with reference to FIG. 9, the outline | summary of the process by the modeling data preparation method of a present Example is demonstrated, Then, each process is explained in full detail with reference to FIGS.

図9に示されるように、金属溶融3Dプリンタの造形データ作成処理が開始(スタート)すると、ます、ステップST1において、造形するSTLを読み込む。すなわち、ステップST1において、例えば、CADデータから展開した、金属溶融3Dプリンタにより造形する造形物のSTL(STLデータ)を読み込んで、ステップST2に進む。   As shown in FIG. 9, when the modeling data creation process of the metal melting 3D printer starts (starts), in step ST1, an STL to be modeled is read. That is, in step ST1, for example, an STL (STL data) of a model to be modeled by a metal melting 3D printer developed from CAD data is read, and the process proceeds to step ST2.

ステップST2では、造形物の造形材料を選択することで、材料ごとの条件が決定する。すなわち、目的とする造形物18(製品18P)の材料に基づいて、アーク溶接により造形物を造形する溶接ワイヤ27の種類、例えば、アルミニウム合金、ステンレス、銅合金、ニッケル合金または軟鋼等の材料が決められる。ここで、造形物の材料(造形に使用する溶接ワイヤ27の種類)が決定すると、それに応じて、溶接トーチ5によるウィービングパターン、ウィービングパラメータ、および、基準ユニットのセルの大きさ等が決まる。なお、基準ユニットは、格子状(碁盤の目状)に設けられた複数のセルで形成される。   In step ST2, the conditions for each material are determined by selecting the modeling material of the modeled object. That is, based on the material of the target model 18 (product 18P), the type of the welding wire 27 for modeling the model by arc welding, for example, a material such as aluminum alloy, stainless steel, copper alloy, nickel alloy, or mild steel is used. It is decided. Here, when the material of the modeled object (the type of the welding wire 27 used for modeling) is determined, the weaving pattern by the welding torch 5, the weaving parameter, the cell size of the reference unit, and the like are determined accordingly. Note that the reference unit is formed of a plurality of cells provided in a grid pattern (a grid pattern).

次に、ステップST3に進んで、基準ユニットを表示させ、その基準ユニットを移動させることにより、STLの配置を調整し、ステップST4に進む。ステップST4では、造形開始時の高さ、造形終了時の高さ、および、造形の1層の厚みを決定し、ステップST5に進む。   Next, it progresses to step ST3, a reference | standard unit is displayed, the arrangement | positioning of STL is adjusted by moving the reference | standard unit, and it progresses to step ST4. In step ST4, the height at the start of modeling, the height at the end of modeling, and the thickness of one layer of modeling are determined, and the process proceeds to step ST5.

ステップST5では、層ごとの造形データの作成処理を開始する。すなわち、ステップST5において、STLを1層の厚み単位でスライスし、上層から下層の順番で処理を行う。さらに、ステップST6に進んで、スライスした層のSTLが入っている対象セルを決定する。このとき、上層のSTLも対象とする。すなわち、スライスされたそれぞれの層におけるSTLに対して、基準ユニットを対応させてSTLが入っている(STLを含む)セルを対象セルとして決定する。そして、ステップST7に進んで対象セルの周りに1セル分の削り代セルを付加する。   In step ST5, creation processing of modeling data for each layer is started. That is, in step ST5, the STL is sliced by one thickness unit, and the processing is performed in the order from the upper layer to the lower layer. Furthermore, it progresses to step ST6 and the object cell in which STL of the sliced layer is contained is determined. At this time, the upper STL is also targeted. That is, a cell containing STL (including STL) is determined as a target cell by associating a reference unit with the STL in each sliced layer. Then, the process proceeds to step ST7, and a cutting allowance cell for one cell is added around the target cell.

次に、ステップST8に進んで、横方向に2セル単位でグループ化していく。すなわち、溶接線に対して、溶接トーチ5を左右(横方向)に揺動させるウィービングの幅を規定する2セル単位でグループ化を行う。さらに、ステップST9に進んで、グループ化したセルからウィービングデータを作成、すなわち、グループ化され2セル単位でウィービングデータを作成する。   Next, the process proceeds to step ST8, and grouping is performed in units of two cells in the horizontal direction. That is, grouping is performed in units of two cells that define the width of the weaving that causes the welding torch 5 to swing left and right (lateral direction) with respect to the weld line. In step ST9, weaving data is created from the grouped cells, that is, grouped and weaving data is created in units of two cells.

そして、ステップST10に進んで、全ての層に対する造形データの作成処理が終了したかどうかを判定し、全ての層に対する造形データの作成処理が終了していない(NO)と判定すると、ステップST6に戻って同様の処理を繰り返し、全ての層に対する造形データの作成処理が終了した(YES)と判定すると、造形データ作成処理を完了(エンド)する。   And it progresses to step ST10, it is determined whether the creation process of modeling data with respect to all the layers was complete | finished, and if it determines with the creation process of modeling data with respect to all the layers not complete | finished (NO), it will progress to step ST6. Returning, the same processing is repeated, and if it is determined that the creation processing of modeling data for all layers is completed (YES), the modeling data creation processing is completed (end).

このように、本実施例の金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法(造形データ作成プログラム)によれば、ウィービングを利用して幅広形状の造形物の造形データを作成することができ、また、形状認識しづらいSTLを格子状に設けられた複数のセルで形成された基準ユニット上に置くことで、細かい形状を意識することなく単純なセル単位の造形データを容易に作成することができる。すなわち、様々なSTLの形状に対して形状認識するアルゴリズムを組み込むことなく、確実に未削り部分が出ない肉盛形状の造形物の造形データを作成することが可能になる。   As described above, according to the modeling data creation method (modeling data creation program) of the metal melting 3D printer of this embodiment, it is possible to create modeling data of a wide shaped article using weaving. By placing an STL that is difficult to recognize on a reference unit formed of a plurality of cells provided in a grid, simple modeling data in units of cells can be easily created without being aware of the fine shape. That is, it is possible to create modeling data of a built-up modeled object in which an unmachined part does not appear reliably without incorporating a shape recognition algorithm for various STL shapes.

図10は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法の一実施例におけるウィービング動作の例を説明するための図であり、L字型の造形物を造形する場合の例を示すものである。ここで、図10(a)は、格子状に設けられた複数のセルCEで形成された基準ユニットRUに対して、L字型の造形物(平面形状がL字で所定の高さを有する造形物)を造形するためのSTL(STLデータ)SDを配置した状態、および、三角波形状のウィービングパターンWPを示す。また、図10(b)は、STL(SD)を複数層にスライスし、その奇数番目の層(奇数層)のSTL(SDo)とそのときのウィービング方向(順序)を示し、図10(c)は、STL(SD)を複数層にスライスし、その偶数番目の層(偶数層)のSTL(SDe)とそのときのウィービング方向(順序)を示す。なお、セルCEは、正方形状とされている。   FIG. 10 is a diagram for explaining an example of the weaving operation in one embodiment of the modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to the present invention, and shows an example of modeling an L-shaped modeled object. It is. Here, FIG. 10A shows an L-shaped shaped object (the planar shape is L-shaped and has a predetermined height) with respect to the reference unit RU formed by a plurality of cells CE provided in a lattice shape. A state where an STL (STL data) SD for modeling a modeled object) and a weaving pattern WP having a triangular wave shape are shown. FIG. 10 (b) slices the STL (SD) into a plurality of layers, shows the STL (SDo) of the odd-numbered layer (odd layer) and the weaving direction (order) at that time. ) Slices STL (SD) into a plurality of layers, and indicates the STL (SDe) of the even-numbered layer (even-numbered layer) and the weaving direction (order) at that time. Note that the cell CE has a square shape.

図10(a)に示されるように、造形物(例えば、L字形状の造形物)を造形する場合、溶接トーチ5(溶接ワイヤ27)は、一定方向(図面において上下方向)に進行するように制御され、ウィービングパターンWPは、その進行方向(送り方向)に対して横方向(幅方向)に振るように制御される。   As shown in FIG. 10A, when modeling a modeled object (for example, an L-shaped modeled object), the welding torch 5 (welding wire 27) proceeds in a certain direction (vertical direction in the drawing). The weaving pattern WP is controlled to swing in the lateral direction (width direction) with respect to the traveling direction (feed direction).

ここで、図10(b)に示されるように、例えば、奇数層SDoにおいて、溶接トーチ5は、図面において上から下向きで、左から順番に(1)→(2)→(3)→(4)というように所定幅(ほぼ2セル分)の溶接ビードを置くようにウィービング制御される。また、図10(c)に示されるように、例えば、偶数層SDeにおいて、溶接トーチ5は、図面において下から上向きで、左から順番に(5)→(6)→(7)→(8)というように所定幅の溶接ビードを置くようにウィービング制御される。すなわち、層が変わるごとに溶接トーチ5の進行方向(図面における上下の向き)を反転させて造形を行うのが好ましい。   Here, as shown in FIG. 10 (b), for example, in the odd-numbered layer SDo, the welding torch 5 is directed from the top to the bottom in the drawing in order from the left (1) → (2) → (3) → ( 4) Weaving control is performed so as to place a weld bead having a predetermined width (approximately 2 cells). Further, as shown in FIG. 10 (c), for example, in the even layer SDe, the welding torch 5 is upward from the bottom in the drawing and sequentially from the left (5) → (6) → (7) → (8 The weaving control is performed so as to place a weld bead having a predetermined width. That is, it is preferable to perform modeling by reversing the traveling direction of the welding torch 5 (vertical direction in the drawing) every time the layer changes.

なお、図10(図10(a))では、三角波形状のウィービングパターンWPを使用しているが、このウィービングパターンWPは、使用する造形材料(例えば、ステンレス,アルミニウム,銅合金,軟鋼,インコネル等)に基づいて、最適なものが決められる。また、後に詳述するが、溶接トーチ5のウィービングパラメータ、および、基準ユニットRUにおけるセルCEの大きさ等も使用する造形材料に基づいて決められる。   In FIG. 10 (FIG. 10 (a)), a weaving pattern WP having a triangular wave shape is used. This weaving pattern WP is a modeling material to be used (for example, stainless steel, aluminum, copper alloy, mild steel, Inconel, etc.). ) To determine the optimal one. As will be described in detail later, the weaving parameter of the welding torch 5 and the size of the cell CE in the reference unit RU are also determined based on the modeling material to be used.

図11は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法の一実施例における各層の幅の例を説明するための図であり、図11(a)は、すり鉢状(椀形状)の製品(18P:STL)の横断面図を示し、図11(b)は、その場合の金属溶融3Dプリンタにより造形する造形物(造形物18の造形データ)の横断面図を示す。   FIG. 11 is a diagram for explaining an example of the width of each layer in one embodiment of the modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to the present invention, and FIG. 11 (a) is a mortar shape (a bowl shape). A cross-sectional view of the product (18P: STL) is shown, and FIG. 11 (b) shows a cross-sectional view of a modeled object (modeling data of the modeled object 18) to be modeled by the metal melting 3D printer in that case.

図11(a)と図11(b)の比較から明らかなように、本実施例の金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法により作成される造形データは、下の層が上の層より同じ幅か広い幅となるようにされている。すなわち、STLをスライスした複数層において、下に位置する第1スライス層(Ld)は、その第1スライス層の上に位置する第2スライス層(Lu)よりも幅が同じか広くなっている。これは、下に位置するスライス層が上に位置するスライス層よりも幅が狭いと、溶融した金属(溶接ビード)が垂れてきて好ましくないからである。このように、下の層は上の層より同じ幅か広い幅となるようなデータ作成するために、対象層の上層のSTL(スライスされたSTL)も対象とするのが好ましい。   As is clear from the comparison between FIG. 11 (a) and FIG. 11 (b), the modeling data created by the modeling data creation method of the metal melting 3D printer of this embodiment has the same width in the lower layer than in the upper layer. It is designed to be wide. That is, in the plurality of layers obtained by slicing the STL, the first slice layer (Ld) located below is the same or wider than the second slice layer (Lu) located above the first slice layer. . This is because if the slice layer located below is narrower than the slice layer located above, the molten metal (weld bead) will sag, which is undesirable. Thus, in order to create data such that the lower layer has the same or wider width than the upper layer, it is preferable to target the upper STL (sliced STL) of the target layer.

図12および図13は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法の一実施例に適用する造形物の一例および造形データの作成処理を説明するための図である。ここで、図12(a)は、例えば、一実施例のアプリケーション(金属溶融3Dプリンタの造形データ作成プログラム)で読み込んだSTL(STLによる形状)を斜め45度から見た斜視図を示し、図12(b)は、図12(a)のSTLを真上から見た平面図を示す。また、図12(c)は、前述した図9のステップST3における処理を説明するためのものであり、図13は、前述した図9のステップST6〜ST9における各処理を説明するためのものである。なお、図13において、溶接トーチ5の進行方向(トーチの移動ルート)は、例えば、図10(c)を参照して説明した偶数層(SDe)おける、図面下から上向きで、左から順番に(5)→(6)→(7)→(8)→のようになっている。   FIG. 12 and FIG. 13 are diagrams for explaining an example of a model and modeling data creation processing applied to an example of the modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to the present invention. Here, FIG. 12A shows, for example, a perspective view of an STL (shape by STL) read by an application (modeling data creation program of a metal melting 3D printer) of one embodiment when viewed obliquely from 45 degrees. 12 (b) shows a plan view of the STL of FIG. 12 (a) viewed from directly above. FIG. 12C is for explaining the processing in step ST3 of FIG. 9 described above, and FIG. 13 is for explaining the processing in steps ST6 to ST9 of FIG. is there. In FIG. 13, the traveling direction of the welding torch 5 (torch moving route) is, for example, upward from the bottom of the even layer (SDe) described with reference to FIG. (5) → (6) → (7) → (8) →

すなわち、図12(a)および図12(b)に示されるような形状のSTL(最終的な製品18Pに対応)を得ようとする場合、図12(c)に示されるように、基準ユニットRUを上下および左右に移動させることにより、STL(SD)の配置を調整する。ここで、基準ユニットRUの種類、すなわち、格子状に並べられた1つの正方形のセルCEの一辺の長さは、例えば、使用する造形材料に基づいて最適なものが決められる。すなわち、基準ユニットRUは、上下/左右に移動することが可能であり、適用する基準ユニットRUの種類(セルCEの大きさ)を変えることにより、造形物の材料等に最適な造形データの調整(作成)が可能となる。   That is, when an STL having a shape as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b) is to be obtained (corresponding to the final product 18P), as shown in FIG. The arrangement of the STL (SD) is adjusted by moving the RU vertically and horizontally. Here, the type of the reference unit RU, that is, the length of one side of one square cell CE arranged in a lattice shape is determined based on, for example, a modeling material to be used. That is, the reference unit RU can be moved up / down / left / right, and by adjusting the type of the reference unit RU to be applied (the size of the cell CE), adjustment of the modeling data optimal for the material of the modeled object, etc. (Create) is possible.

このように、STLに対する基準ユニットRUが決まると、造形開始時の高さ、造形終了時の高さ、および、造形の1層の厚みを決定し、STLを1層の厚み単位でスライスして、上層から下層の順番で造形データの作成処理を行う。すなわち、図13に示されるように、基準ユニットRUにおいて、STLを1層の厚み単位でスライスした任意の層のSDL(SDn)が入っているセルを対象セルCEiとして決める。この対象セルCEiは、SDnの領域が一部でも含まれれば、全て対象セルCEiとする。   As described above, when the reference unit RU for the STL is determined, the height at the start of modeling, the height at the end of modeling, and the thickness of one layer of modeling are determined, and the STL is sliced by one layer thickness unit. The modeling data is created in the order from the upper layer to the lower layer. That is, as shown in FIG. 13, in the reference unit RU, a cell containing an SDL (SDn) of an arbitrary layer obtained by slicing an STL in one thickness unit is determined as the target cell CEi. The target cell CEi is all set as the target cell CEi if the SDn region is partially included.

さらに、図13における『★』で示すように、例えば、対象セルCEiの周りに1セル分の削り代セル『★』を付加する。さらに、図13における『☆』で示すように、例えば、溶接トーチ5のウィービングの振り幅を2セル単位(2列単位)で行う場合には、2セル単位で行うための拡張した部分(拡張セル『☆』)を追加して、造形物18の造形データとする。   Further, as indicated by “★” in FIG. 13, for example, a cutting allowance cell “★” for one cell is added around the target cell CEi. Furthermore, as shown by “☆” in FIG. 13, for example, when the width of the weaving of the welding torch 5 is performed in units of two cells (units of two rows), an expanded part (expansion) Cell “☆”) is added to form modeling data of the model 18.

ここで、削り代セル『★』としては、対象セルCEiの周囲の1セル分に限定せずに、例えば、2セル分等としてもよいが、削り代セル『★』は、例えば、切削加工を行って最終的な製品(18P)を得る場合には、切削されて無駄になるため、最小の領域とするのが好ましい。また、1つのセルの大きさは、基準ユニットRUの種類により決められるため、基準ユニットRUを決定する条件を考慮することにより、削り代セル『★』を常に1セル分とすることもできる。また、溶接トーチ5の進行方向に関しては、振り幅方向のウィービングとは直接関与しないため、1セル単位(1行単位)とすることができる。   Here, the cutting allowance cell “★” is not limited to one cell around the target cell CEi, but may be, for example, two cells, but the cutting allowance cell “★” is, for example, a cutting process. When the final product (18P) is obtained by performing the above, it is cut and wasted. In addition, since the size of one cell is determined by the type of the reference unit RU, the cutting allowance cell “★” can always be one cell by considering the conditions for determining the reference unit RU. Further, the traveling direction of the welding torch 5 is not directly related to the weaving in the swing width direction, and therefore can be in units of one cell (one row).

そして、スライスされたそれぞれの層におけるSTL(SDn)に対して、上層から下層の順番で処理を行って、全ての処理が終了すると、金属溶融3Dプリンタにより造形される造形物(18)の造形データが作成されることになる。なお、下に位置するスライス層が上に位置するスライス層よりも幅が狭いと、溶融した金属が垂れてくるため、下の層は上の層より同じ幅か広い幅となるような造形データを作成するのが好ましいのは、前述した通りである。   Then, the STL (SDn) in each sliced layer is processed in the order from the upper layer to the lower layer, and when all the processes are completed, the modeling object (18) to be modeled by the metal melting 3D printer is formed. Data will be created. Note that if the lower slice layer is narrower than the upper slice layer, the molten metal will hang down, so that the lower layer is the same or wider than the upper layer. It is preferable to create as described above.

図14は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法の一実施例において、造形データの一例に対する造形データの作成設定と、作成した造形データのモデル表示を説明するための図である。ここで、図14(a)は、造形データの作成設定を行うための表示例を示し、図14(b)は、図12および図13を参照して説明した造形物の一例の造形データによるモデル(形状)を斜め45度から見た斜視図を示し、そして、図14(c)は、図14(b)の造形データによるモデルを真上から見た平面図を示す。   FIG. 14 is a diagram for explaining modeling data creation setting for an example of modeling data and model display of the created modeling data in an example of the modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to the present invention. . Here, FIG. 14A shows a display example for performing creation setting of modeling data, and FIG. 14B is based on modeling data of an example of the modeled object described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. 14C shows a perspective view of the model (shape) seen from an oblique angle of 45 degrees, and FIG. 14C shows a plan view of the model based on the modeling data shown in FIG.

図14(a)に示されるように、金属溶融3Dプリンタにより造形を開始する造形開始高さ(溶接開始位置)、造形を終了する終了高、および、STLをスライスする1層の厚み等は、例えば、金属溶融3Dプリンタを購入したユーザが設定することができるようになっている。そして、図14(b)および図14(c)に示されるような、図12および図13を参照して説明した造形物の一例を造形するための造形データが作成されることになる。すなわち、図14(a)のような造形データ作成の設定を入力して実行することにより、層ごとの造形データ(溶接トーチ5が移動制御される座標の集合体)を作成することができる。   As shown in FIG. 14 (a), the modeling start height at which modeling is started by the metal melting 3D printer (welding start position), the finishing height at which modeling is completed, the thickness of one layer that slices the STL, and the like are as follows: For example, a user who has purchased a metal melting 3D printer can set it. Then, modeling data for modeling an example of the modeled object described with reference to FIGS. 12 and 13 as shown in FIGS. 14B and 14C is created. That is, by inputting and executing modeling data creation settings as shown in FIG. 14A, modeling data for each layer (an assembly of coordinates where the welding torch 5 is controlled to move) can be created.

なお、図14(a)では、重量超過時の造形データ作成中止項目が設けられ、チェックがなされているが、これは、本実施例ではSTL(スライスされたSTL)に対して削り代セル『★』や拡張セル『☆』を追加して、造形データを作成するため、金属溶融3Dプリンタにより造形される造形物が、装置が許容する所定の重量を超過しないようにするためのものである。このような追加の機能は、適宜追加することができるのはいうまでもない。また、図14(c)では、溶接トーチ5を移動させるための直線も描かれている。   In FIG. 14A, a modeling data creation stop item at the time of excess weight is provided and checked. In this embodiment, this is a cutting allowance cell “STL (sliced STL)”. ★ ”and expansion cell“ ☆ ”are added to create modeling data, so that the modeling object modeled by the metal melting 3D printer does not exceed the predetermined weight allowed by the device. . It goes without saying that such additional functions can be added as appropriate. Moreover, in FIG.14 (c), the straight line for moving the welding torch 5 is also drawn.

図15は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法の一実施例において、造形データの他の例に対する造形データの作成と、作成した造形データのモデル表示を説明するための図であり、最終的な製品が注ぎ口が設けられた方形形状の場合を説明するためのものである。ここで、図15(a)は、STLを斜め45度から見た斜視図を示し、図15(b)は、図15(a)のSTLを真上から見た平面図を示す。また、図15(c)は、作成された造形データによるモデル(形状)を斜め45度から見た斜視図を示し、図15(d)は、図15(c)の造形データによるモデルを真上から見た平面図を示す。   FIG. 15 is a diagram for explaining creation of modeling data with respect to another example of modeling data and a model display of the created modeling data in one embodiment of the modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to the present invention. This is to explain the case where the final product has a square shape with a spout. Here, FIG. 15 (a) shows a perspective view of the STL as viewed from an angle of 45 degrees, and FIG. 15 (b) shows a plan view of the STL as viewed from directly above in FIG. 15 (a). FIG. 15 (c) shows a perspective view of the model (shape) based on the created modeling data as viewed from an angle of 45 degrees, and FIG. 15 (d) shows the model based on the modeling data in FIG. 15 (c). The top view seen from the top is shown.

図15(a)と図15(c)の比較から明らかなように、下に位置するスライス層が上に位置するスライス層と同じ幅となるようにして造形データが作成されるのが分かる。なお、図15(d)では、前述した図14(c)と同様に、溶接トーチ5を移動させるための直線も描かれている。   As is clear from the comparison between FIG. 15A and FIG. 15C, it can be seen that the modeling data is created such that the slice layer located below has the same width as the slice layer located above. In addition, in FIG.15 (d), the straight line for moving the welding torch 5 is also drawn like FIG.14 (c) mentioned above.

図16は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法の一実施例におけるウィービングの各種パラメータを説明するための図であり、図17は、本発明に係る金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法の一実施例におけるウィービングパターンとセルの関係を説明するための図である。ここで、図16(a)は、造形材料がステンレスの場合のウィービングのパラメータの例を示し、図16(b)は、造形材料がステンレスの場合のウィービングのパターンの例を示す。また、図16(c)は、隣接するウィービングの重なりを説明するためのものであり、図17(a)は、ウィービングパターンとセルの関係を説明するためのものであり、図17(b)は、ウィービングパターンの他の例を示すものである。   FIG. 16 is a diagram for explaining various parameters of weaving in an embodiment of the modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to the present invention, and FIG. 17 is the modeling data of the metal melting 3D printer according to the present invention. It is a figure for demonstrating the relationship between the weaving pattern and cell in one Example of a preparation method. Here, FIG. 16A shows an example of a weaving parameter when the modeling material is stainless steel, and FIG. 16B shows an example of a weaving pattern when the modeling material is stainless steel. FIG. 16 (c) is for explaining the overlapping of adjacent weaving, and FIG. 17 (a) is for explaining the relationship between the weaving pattern and the cell, and FIG. 17 (b). Shows another example of a weaving pattern.

図16(a)および図16(b)に示されるように、例えば、前述した図9のステップST2において、例えば、造形物18(最終的な製品18P、或いは、造形に使用する溶接ワイヤ27)の材料としてステンレスを選択すると、トーチ送り速度(溶接トーチ5の移動速度)Wvは8mm/sec、ウィービング送り幅Wlは2mm、ウィービング振り幅Waoは10mm、積層ピッチWtは2.75mm、そして、重ね幅Woは2mmと決まる。さらに、削り代セル『★』は造形対象セルCEiの周りに1セル分付与と決まり、そして、1つのセルCEは4mm×4mmと決まる。なお、図14(a)を参照して説明したように、例えば、積層ピッチ(1層の厚み)Wtは、ユーザが設定することもできる。   As shown in FIGS. 16A and 16B, for example, in the above-described step ST2 of FIG. 9, for example, a model 18 (final product 18P or a welding wire 27 used for modeling). When stainless steel is selected as the material, the torch feed speed (moving speed of the welding torch 5) Wv is 8 mm / sec, the weaving feed width Wl is 2 mm, the weaving swing width Wao is 10 mm, the stacking pitch Wt is 2.75 mm, and the overlap The width Wo is determined to be 2 mm. Further, the machining allowance cell “★” is determined to be provided for one cell around the modeling target cell CEi, and one cell CE is determined to be 4 mm × 4 mm. As described with reference to FIG. 14A, for example, the stacking pitch (thickness of one layer) Wt can be set by the user.

ここで、隣接するウィービングによる溶接ビードの分離を避けるために、隣接するウィービングが重なる重ね幅Woが設けられている。すなわち、図17(a)に示されるように、例えば、4mm×4mmの2つのセル単位でウィービングを行う場合、例えば、10mmウィービング振り幅Waoにおいて、隣接する2つのウィービングパターンの重ね幅Woは2mmとなるのが分かる。以上の説明において、ウィービングパターンは、三角波形状として説明したが、例えば、造形材料に応じて、図17(b)に示すような矩形波形状とすることもできる。さらに、アーク溶接で行われている他のウィービングパターン、例えば、連続した円や楕円形状等とすることも可能である。   Here, in order to avoid the separation of the weld bead due to the adjacent weaving, an overlap width Wo where the adjacent weaving overlaps is provided. That is, as shown in FIG. 17A, for example, when weaving is performed in units of two cells of 4 mm × 4 mm, for example, when the weaving swing width Wa is 10 mm, the overlapping width Wo of two adjacent weaving patterns is 2 mm. I understand that In the above description, the weaving pattern has been described as a triangular wave shape. However, for example, the weaving pattern may have a rectangular wave shape as shown in FIG. Furthermore, other weaving patterns performed by arc welding, for example, a continuous circle or an elliptical shape can be used.

上述した金属溶融3Dプリンタの造形データ作成プログラムは、金属溶融3Dプリンタに設けられた制御ユニット(コンピュータ)1で実行して造形データを作成することができるが、金属溶融3Dプリンタとは別の場所に設けられたコンピュータで実行して造形データを作成し、その作成された造形データを、記憶媒体(例えば、USBメモリ等)を介して金属溶融3Dプリンタに与えて造形物を造形することもできる。   The modeling data creation program for the metal melting 3D printer described above can be executed by the control unit (computer) 1 provided in the metal melting 3D printer to create modeling data, but it is a place different from the metal melting 3D printer. It is also possible to create modeling data by executing it with a computer provided in the computer, and apply the created modeling data to a metal melting 3D printer via a storage medium (for example, a USB memory) to model a modeled object. .

以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではない。また、明細書のそのような記載は、発明の利点および欠点を示すものでもない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。   Although the embodiment has been described above, all examples and conditions described herein are described for the purpose of helping understanding of the concept of the invention applied to the invention and the technology. It is not intended to limit the scope of the invention. Nor does such a description of the specification indicate an advantage or disadvantage of the invention. Although embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.

1 制御ユニット(コンピュータ)
2 X軸アクチュエータ
3 Z軸アクチュエータ
4 Y軸アクチュエータ
5 溶接トーチ
6 造形水槽
7 ワイヤ供給装置
8 シールドガスボンベ
9 溶接機電源
10 冷却媒体貯蔵タンク
12 ワークテーブル
13 A軸
15 ベースプレート
16 スペーサ
18 造形物
18P 最終造形物(最終的な製品)
19 切削工具
20 制御盤
27 溶接ワイヤ
30,30’ ポンプ
31,31’ 流量制御弁
32 冷却ユニット
45,55 造形処理部
50,60 金属溶融3Dプリンタ
61 トーチケーブルサポート部
62 積層信号灯
63 非常停止スイッチ
64 正面扉
65 ノイズフィルタ
66 水位メータ
80 ガスホース
90 電力ケーブル
200 冷却ファン
300 排水フィルタ
CE セル
CW 冷却媒体(水)
RU 基準ユニット
SD STL(STLデータ)
Wao ウィービング振り幅
Wl ウィービング送り幅
WL 液面
Wo 重ね幅
WS 溶接面
Wt 積層ピッチ
Wv トーチ送り速度
1 Control unit (computer)
2 X-axis actuator 3 Z-axis actuator 4 Y-axis actuator 5 Welding torch 6 Modeling water tank 7 Wire supply device 8 Shield gas cylinder 9 Welding machine power supply 10 Cooling medium storage tank 12 Worktable 13 A-axis 15 Base plate 16 Spacer 18 Modeling object 18P Final modeling Product (final product)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 Cutting tool 20 Control panel 27 Welding wire 30,30 'Pump 31,31' Flow control valve 32 Cooling unit 45,55 Modeling processing part 50,60 Metal melting 3D printer 61 Torch cable support part 62 Laminated signal lamp 63 Emergency stop switch 64 Front door 65 Noise filter 66 Water level meter 80 Gas hose 90 Power cable 200 Cooling fan 300 Drain filter CE Cell CW Cooling medium (water)
RU reference unit SD STL (STL data)
Wao weaving swing width Wl Weaving feed width WL Liquid level Wo Stack width WS Weld surface Wt Stacking pitch Wv Torch feed speed

Claims (12)

溶材を溶融して積層することで造形物を造形する金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法であって、
前記造形物を造形する元になるSTLを読み込み、
前記STLを、前記溶材を積み重ねる1層の厚み単位で複数層にスライスし、
スライスされたそれぞれの層における前記STLに対して、格子状に設けられた複数のセルで形成された基準ユニットを対応させ、そのSTLが入っている対象セルを決定し、
前記基準ユニットにおいて、前記対象セルの周りに1セル分の削り代セルを付加し、前記造形物を造形する造形データを作成する、
ことを特徴とする金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法。
It is a modeling data creation method of a metal melting 3D printer that models a model by melting and laminating a molten material,
Read the STL from which the model is modeled,
The STL is sliced into a plurality of layers with a thickness unit of one layer on which the melt is stacked,
The STL in each sliced layer is associated with a reference unit formed by a plurality of cells arranged in a lattice, and a target cell containing the STL is determined.
In the reference unit, a cutting allowance cell for one cell is added around the target cell, and modeling data for modeling the modeled object is created.
A modeling data creation method for a metal melting 3D printer, characterized in that:
さらに、
前記基準ユニットにおいて、前記対象セルおよび前記削り代セルに対して、前記溶材を溶融して前記造形物を造形するための溶接トーチをウィービングさせる、
ことを特徴とする請求項1に記載の金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法。
further,
In the reference unit, for the target cell and the cutting allowance cell, weaving a welding torch for melting the molten material to form the modeled object,
The modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to claim 1.
前記溶接トーチをウィービングさせるのは、前記ウィービングの振り幅方向に2セル単位で行う、
ことを特徴とする請求項2に記載の金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法。
Weaving the welding torch is performed in units of 2 cells in the weaving width direction.
The modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to claim 2.
さらに、
前記造形物を造形する造形材料を選択し、
選択された前記造形材料に基づいて、前記溶接トーチのウィービングパターン、前記溶接トーチのウィービングパラメータ、および、前記基準ユニットにおける前記セルの大きさを決定する、
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法。
further,
Select a modeling material for modeling the modeled object,
Determining a weaving pattern of the welding torch, a weaving parameter of the welding torch, and a size of the cell in the reference unit based on the selected modeling material;
The modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to claim 2 or claim 3, wherein
前記溶接トーチのウィービングパターンは、三角波形状および矩形波形状を含む、
ことを特徴とする請求項4に記載の金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法。
The weaving pattern of the welding torch includes a triangular wave shape and a rectangular wave shape,
The modeling data creation method of the metal melting 3D printer according to claim 4.
前記溶接トーチのウィービングパラメータは、前記ウィービングの送り幅および振り幅を含む、
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法。
The weaving parameters of the welding torch include a feed width and a swing width of the weaving.
6. The modeling data creation method for a metal melting 3D printer according to claim 4 or 5, wherein:
ウィービングを行う前記溶接トーチは、スライスされたそれぞれの層における偶数番目の層と奇数番目の層で逆方向に進行する、
ことを特徴とする請求項2乃至請求項6のいずれか1項に記載の金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法。
The welding torch performing weaving proceeds in the opposite direction in the even-numbered and odd-numbered layers in each sliced layer,
The modeling data creation method for a metal melting 3D printer according to any one of claims 2 to 6.
スライスされた前記複数層において、下に位置する第1スライス層は、当該第1スライス層の上に位置する第2スライス層よりも幅が同じか広くなっている、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法。
In the sliced multiple layers, the first slice layer located below has the same or wider width than the second slice layer located above the first slice layer.
The modeling data creation method for a metal melting 3D printer according to any one of claims 1 to 7.
前記STLは、前記金属溶融3Dプリンタにより造形された造形物を二次加工して得られる最終的な製品のSTLである、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の金属溶融3Dプリンタの造形データ作成方法。
The STL is an STL of a final product obtained by secondary processing a modeled object modeled by the metal fusion 3D printer.
The modeling data creation method for a metal melting 3D printer according to any one of claims 1 to 8.
溶材を溶融して積層することで造形物を造形する金属溶融3Dプリンタの造形データ作成プログラムであって、コンピュータに、
前記造形物を造形する元になるSTLを読み込み、
前記STLを、前記溶材を積み重ねる1層の厚み単位で複数層にスライスし、
スライスされたそれぞれの層における前記STLに対して、格子状に設けられた複数のセルで形成された基準ユニットを対応させ、そのSTLが入っている対象セルを決定し、
前記基準ユニットにおいて、前記対象セルの周りに1セル分の削り代セルを付加し、前記造形物を造形する造形データを作成する、処理を実行させる、
ことを特徴とする金属溶融3Dプリンタの造形データ作成プログラム。
This is a modeling data creation program for a metal melting 3D printer that models a model by melting and laminating a molten material,
Read the STL from which the model is modeled,
The STL is sliced into a plurality of layers with a thickness unit of one layer on which the melt is stacked,
The STL in each sliced layer is associated with a reference unit formed by a plurality of cells arranged in a lattice, and a target cell containing the STL is determined.
In the reference unit, a cutting allowance cell for one cell is added around the target cell, and modeling data for modeling the modeled object is created, and a process is executed.
A modeling data creation program for a metal melting 3D printer characterized by the above.
溶接トーチの溶材として供給される溶接ワイヤを溶融するアーク溶接を適用し、前記溶接ワイヤを溶融して積層することで造形物を造形する金属溶融3Dプリンタであって、
請求項10に記載の金属溶融3Dプリンタの造形データ作成プログラムを実行する前記コンピュータを有する、
ことを特徴とする金属溶融3Dプリンタ。
A metal melting 3D printer that applies arc welding to melt a welding wire supplied as a welding material of a welding torch, forms a model by melting and laminating the welding wire,
It has the computer which executes the modeling data creation program of the metal fusion 3D printer according to claim 10.
Metal melting 3D printer characterized by the above.
溶接トーチの溶材として供給される溶接ワイヤを溶融するアーク溶接を適用し、前記溶接ワイヤを溶融して積層することで造形物を造形する金属溶融3Dプリンタであって、
請求項10に記載の金属溶融3Dプリンタの造形データ作成プログラムを実行する前記コンピュータは、前記金属溶融3Dプリンタとは異なる場所に設けられ、
前記コンピュータにより作成された前記造形データを、前記金属溶融3Dプリンタを制御する制御装置に与えて前記造形物を造形する、
ことを特徴とする金属溶融3Dプリンタ。
A metal melting 3D printer that applies arc welding to melt a welding wire supplied as a welding material of a welding torch, forms a model by melting and laminating the welding wire,
The computer for executing the modeling data creation program of the metal melting 3D printer according to claim 10 is provided in a place different from the metal melting 3D printer,
The modeling data created by the computer is given to a control device that controls the metal melting 3D printer to model the modeled object,
Metal melting 3D printer characterized by the above.
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JP7414682B2 (en) 2020-09-25 2024-01-16 株式会社神戸製鋼所 How to set printing conditions, additive manufacturing method, additive manufacturing system, and program

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