JP6646432B2 - Three-dimensional printing apparatus and three-dimensional printing method - Google Patents
Three-dimensional printing apparatus and three-dimensional printing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6646432B2 JP6646432B2 JP2015247817A JP2015247817A JP6646432B2 JP 6646432 B2 JP6646432 B2 JP 6646432B2 JP 2015247817 A JP2015247817 A JP 2015247817A JP 2015247817 A JP2015247817 A JP 2015247817A JP 6646432 B2 JP6646432 B2 JP 6646432B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dimensional
- support material
- support member
- dimensional model
- generating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 title claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 109
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
Description
本発明は、三次元造形装置および三次元造形方法に関し、さらに詳細には、サポート材を生成して三次元造形物を作製する三次元造装置および三次元造形方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional printing apparatus and a three-dimensional printing method, and more particularly, to a three-dimensional printing apparatus and a three-dimensional printing method for producing a three-dimensional printing object by generating a support material.
従来より、線状に加工された熱可塑性樹脂（以下、「線状に加工された熱可塑性樹脂」を、「フィラメント樹脂」と適宜に称する。）を用い、熱溶解積層方式（ＦＤＭ法：Ｆｕｓｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）により三次元造形物を作製する技術が知られている。 Conventionally, a thermoplastic resin processed in a linear shape (hereinafter, “thermoplastic resin processed in a linear shape” is appropriately referred to as a “filament resin”) is used, and a hot-melt lamination method (FDM method: Fused) is used. 2. Description of the Related Art A technique for manufacturing a three-dimensional structure by Deposition Modeling is known.
こうした三次元造形装置では、供給されるフィラメント樹脂を溶解して吐出するヘッドと、作製された三次元造形物の土台となるテーブルとの位置関係が、相対的に三次元で変化する構成となっている。 In such a three-dimensional printing apparatus, the positional relationship between the head that dissolves and discharges the supplied filament resin and the table on which the manufactured three-dimensional printing object is based is relatively three-dimensionally changed. ing.
そして、三次元造形物を作製する際には、まず、作製する三次元造形物の形状を表す三次元モデルのデータたる三次元データにおいて、三次元モデルの形状を正確に作製するためのサポート材を生成する。次に、サポート材が生成された三次元データを所定の方向に所定の間隔で分割して複数の層に分けて、複数の断面画像データを作成する。 When manufacturing a three-dimensional structure, first, a support material for accurately manufacturing the shape of the three-dimensional model is used in three-dimensional data as data of a three-dimensional model representing the shape of the three-dimensional structure to be manufactured. Generate Next, the three-dimensional data in which the support material is generated is divided at predetermined intervals in a predetermined direction and divided into a plurality of layers to generate a plurality of cross-sectional image data.
その後、作成された断面画像データに基づいて、ヘッドから溶解した樹脂をテーブル上に吐出して硬化層を形成する処理を繰り返し行って、断面画像データに基づく硬化層を積層することにより三次元造形物を作製する。
After that, based on the created cross-sectional image data, the process of forming a hardened layer by repeatedly discharging the resin melted from the head onto the table is repeatedly performed, and the hardened layer based on the cross-sectional image data is laminated to form a three-dimensional model. Make things.
ところで、こうした三次元造形装置により作製された三次元造形物には、その形状を正確に作製するためのサポート材が形成されており、このサポート材はユーザーが手作業で除去しなければならず、サポート材が多い場合などには、サポート材の除去作業がユーザーにとって大きな負担となっていた。 By the way, in a three-dimensional structure manufactured by such a three-dimensional printing apparatus, a support material for accurately manufacturing the shape is formed, and the support material must be manually removed by a user. However, when there are many support materials, the work of removing the support materials has become a heavy burden on the user.
こうした問題点を解決するための技術として、例えば、特許文献１に開示された技術が知られている。 As a technique for solving such a problem, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 is known.
即ち、特許文献１に開示された技術では、特定の液体によって溶解可能な材料によりサポート材を形成し、三次元造形物作製後に、サポート材に特定の液体を塗布することでサポート材を溶解して除去する。 That is, in the technique disclosed in Patent Document 1, a support material is formed from a material that can be dissolved by a specific liquid, and after the three-dimensional structure is manufactured, the support material is dissolved by applying the specific liquid to the support material. To remove.
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、三次元モデルを形成するための材料の他に、サポート材を形成するための材料を用いる必要があり、サポート材を形成するための材料の管理やサポート材を溶解するための特定の液体の管理など、ユーザーにとって新たな負担が生じてしまっていた。
However, in the technology disclosed in Patent Literature 1, it is necessary to use a material for forming a support material in addition to a material for forming a three-dimensional model. There was an additional burden on the user, such as managing specific liquids to dissolve the support material.
このため、サポート材の除去作業におけるユーザーの負担を軽減することが可能な三次元造形装置および三次元造形方法の提案が望まれていた。 For this reason, there has been a demand for a proposal of a three-dimensional printing apparatus and a three-dimensional printing method capable of reducing the burden on the user in the work of removing the support material.
本発明は、従来の技術の有する上記したような要望に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サポート材の除去作業におけるユーザーの負担を軽減することが可能な三次元造形装置および三次元造形方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned demands of the related art, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional printing apparatus capable of reducing a user's burden in removing a support material. And a three-dimensional printing method.
上記目的を達成するために、本発明は、作製する三次元造形物の形状を表す三次元モデルの輪郭部分の最外側に第１のサポート材を生成するとともに、三次元モデルの底面部分に、第１のサポート材を含んだサポート材の密度が一定の密度以上となるように第２のサポート材を生成するようにした。 In order to achieve the above object, the present invention generates a first support material on the outermost side of a contour portion of a three-dimensional model representing a shape of a three-dimensional structure to be produced, and on a bottom portion of the three-dimensional model, The second support material is generated such that the density of the support material including the first support material is equal to or higher than a certain density.
これにより、本発明においては、第１のサポート材については切削加工装置などにより切削することが可能となる。 Thus, in the present invention, the first support member can be cut by a cutting device or the like.
このため、本発明によれば、ユーザーが手作業により除去するサポート材が減少することとなり、サポート材の除去作業におけるユーザーの負担が軽減される。
For this reason, according to the present invention, the number of support materials manually removed by the user is reduced, and the burden on the user in the work of removing the support material is reduced.
即ち、本発明による三次元造形装置は、作製する三次元造形物の形状を表す三次元モデルのデータたる三次元データを分割して作成した断面画像データに基づいて、三次元造形物を作製する三次元造形装置において、三次元モデルのＸＹＺ直交座標系におけるＸＹ平面の最外側の輪郭部分を抽出し、抽出した輪郭部分においてＺ軸方向に延長する第１のサポート材を生成するとともに、上記三次元モデルの底面部分において、上記第１のサポート材を含んだサポート材の密度が一定の密度以上となるように第２のサポート材を生成する生成手段と、上記生成手段において上記第１のサポート材および上記第２のサポート材を生成した三次元データを、所定の間隔ごとにＸＹ平面で分割して断面画像データを作成する作成手段とを有するようにしたものである。 That is, the three-dimensional printing apparatus according to the present invention manufactures a three-dimensional printing object based on the cross-sectional image data created by dividing the three-dimensional data that is the data of the three-dimensional model representing the shape of the three-dimensional printing object to be manufactured. In the three-dimensional modeling apparatus, the outermost contour portion of the XY plane in the XYZ orthogonal coordinate system of the three-dimensional model is extracted, and a first support member extending in the Z-axis direction in the extracted contour portion is generated. Generating means for generating a second support material such that a density of the support material including the first support material is equal to or higher than a predetermined density in a bottom portion of the original model; Forming means for dividing the three-dimensional data generated from the material and the second support material on an XY plane at predetermined intervals to generate cross-sectional image data. Those were.
また、本発明による三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、上記生成手段は、上記第１のサポート材を切削するためのツールの仕様と上記第１のサポート材の径の大きさとの少なくともいずれか一方に基づいて、抽出した最外側の輪郭部分において上記第１のサポート材を生成することが可能な領域を判断し、判断された領域において上記第１のサポート材を生成するようにしたものである。 Further, in the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus described above, the generation means may include a specification of a tool for cutting the first support material, a size of a diameter of the first support material, and A region where the first support material can be generated in the extracted outermost contour portion based on at least one of the above, and the first support material is generated in the determined region. It was made.
また、本発明による三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、上記生成手段は、上記三次元モデルと接続する上記第１のサポート材の接続領域は、上記三次元モデルから離れるほどＺ軸方向の下方に傾斜する形状とするようにしたものである。 Further, in the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus described above, the generation unit may further include: a connection area of the first support member connected to the three-dimensional model, the Z area increases as the distance from the three-dimensional model increases. The shape is inclined downward in the axial direction.
また、本発明による三次元造形方法は、三次元造形装置により、作製する三次元造形物の形状を表す三次元モデルのデータたる三次元データを分割して作成した断面画像データに基づいて、三次元造形物を作製する三次元造形方法において、三次元モデルのＸＹＺ直交座標系におけるＸＹ平面の最外側の輪郭部分を抽出し、抽出した輪郭部分においてＺ軸方向に延長する第１のサポート材を生成するとともに、上記三次元モデルの底面部分において、上記第１のサポート材を含んだサポート材の密度が一定の密度以上となるように第２のサポート材を生成する生成工程と、上記生成工程で上記第１のサポート材および上記第２のサポート材を生成した三次元データを、所定の間隔ごとにＸＹ平面で分割して断面画像データを作成する作成工程とを上記三次元造形装置が実行するようにしたものである。 In addition, the three-dimensional printing method according to the present invention is based on a three-dimensional printing apparatus that performs three-dimensional modeling based on cross-sectional image data created by dividing three-dimensional data, which is data of a three-dimensional model representing the shape of a three-dimensional printing object to be manufactured. In a three-dimensional molding method for producing an original molded object, a first support member extending in the Z-axis direction in the extracted contour portion by extracting an outermost contour portion of an XY plane in an XYZ orthogonal coordinate system of the three-dimensional model is extracted. Generating the second support material such that the density of the support material including the first support material at the bottom surface portion of the three-dimensional model is equal to or higher than a certain density; and A step of dividing the three-dimensional data in which the first support material and the second support material are generated on the XY plane at predetermined intervals to generate cross-sectional image data The is obtained as the three-dimensional modeling apparatus executes.
また、本発明による三次元造形方法は、上記した三次元造形方法において、上記生成工程では、上記第１のサポート材を切削するためのツールの仕様と上記第１のサポート材の径の大きさとの少なくともいずれか一方に基づいて、抽出した最外側の輪郭部分において第上記１のサポート材を生成することが可能な領域を判断し、判断された領域において上記第１のサポート材を生成するようにしたものである。 Further, in the three-dimensional modeling method according to the present invention, in the three-dimensional modeling method described above, in the generation step, the specification of a tool for cutting the first support material and the size of the diameter of the first support material may be selected. A region in which the first support material can be generated in the extracted outermost contour portion based on at least one of the above, and the first support material is generated in the determined region. It was made.
また、本発明による三次元造形方法は、上記した三次元造形方法において、上記生成工程では、上記三次元モデルと接続する上記第１のサポート材の接続領域は、上記三次元モデルから離れるほどＺ軸方向の下方に傾斜する形状とするようにしたものである。 Further, in the three-dimensional modeling method according to the present invention, in the three-dimensional modeling method described above, in the generating step, the connection region of the first support member connected to the three-dimensional model is set such that the farther from the three-dimensional model, the further the Z is. The shape is inclined downward in the axial direction.
本発明は、以上説明したように構成されているので、三次元モデルの輪郭部分に設けられたサポート材を切削加工装置などにより切削することが可能となり、ユーザーが手作業で除去するサポート材が減り、サポート材の除去作業におけるユーザーの負担が軽減されるという優れた効果を奏するものである。 Since the present invention is configured as described above, it is possible to cut the support material provided on the contour portion of the three-dimensional model with a cutting device or the like, and the support material that the user manually removes is provided. This has an excellent effect of reducing the burden on the user in the work of removing the support material.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による三次元造形装置および三次元造形方法の実施の形態の一例を詳細に説明することとする。
Hereinafter, an example of an embodiment of a three-dimensional printing apparatus and a three-dimensional printing method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１には、本発明による三次元造形装置の概略構成斜視説明図が示されている。
この図１に示す三次元造形装置１０は、筐体１２内の底部にガイドレール１４が配設されており、このガイドレール１４上には、硬化層を積層して三次元造形物が作製されるテーブル１６が配設されている。
FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a three-dimensional printing apparatus according to the present invention.
In the three-dimensional printing apparatus 10 shown in FIG. 1, a guide rail 14 is provided at the bottom in a housing 12, and a three-dimensional printing object is manufactured by laminating a hardened layer on the guide rail 14. A table 16 is provided.
このテーブル１６は、ガイドレール１４上において、ＸＹＺ直交座標系のＹ軸方向に移動自在に配設されている。 The table 16 is disposed on the guide rail 14 so as to be movable in the Y-axis direction of the XYZ orthogonal coordinate system.
テーブル１６の上方側には、Ｘ軸方向に延長した一対のガイドレール１８に移動部材２２が移動自在に配設されており、この移動部材２２には、筐体１２内に引き込まれたフィラメント樹脂２００を溶解して吐出するヘッド２０がＺ軸方向に移動自在に配設されている。 Above the table 16, a moving member 22 is movably disposed on a pair of guide rails 18 extending in the X-axis direction. The moving member 22 includes a filament resin drawn into the housing 12. A head 20 that dissolves and discharges 200 is disposed movably in the Z-axis direction.
また、三次元造形装置１０には、マイクロコンピューター２４が配設されており、このマイクロコンピューター２４は、三次元造形装置１０の全体の動作を制御するとともに、三次元データについてサポート材を生成したり、サポート材が生成された三次元データから断面画像データを作成する処理を行う。 Further, the three-dimensional printing apparatus 10 is provided with a microcomputer 24, which controls the overall operation of the three-dimensional printing apparatus 10 and generates a support material for the three-dimensional data. Then, a process of creating cross-sectional image data from the three-dimensional data in which the support material is generated is performed.
ここで、三次元造形装置１０は、三次元データについてサポート材を生成する処理のみが従来の技術とは異なり、その他の構成ならびに制御方法などについては、従来より公知の技術を適用することができる。 Here, the three-dimensional printing apparatus 10 is different from the conventional technology only in the process of generating the support material for the three-dimensional data, and a conventionally known technology can be applied to other configurations and control methods. .
従って、以下の説明においては、三次元データにおいてサポート材を生成する処理についてのみ詳細に説明するものとして、従来より公知の技術を適用できるその他の構成ならびに制御方法などに関する詳細な説明は省略する。
Therefore, in the following description, only the processing of generating the support material in the three-dimensional data will be described in detail, and detailed description of other configurations and control methods to which conventionally known techniques can be applied will be omitted.
図２には、マイクロコンピューター２４の機能的構成を示すブロック構成説明図が示されている。 FIG. 2 is a block diagram illustrating the functional configuration of the microcomputer 24.
マイクロコンピューター２４は、サポート材生成部３８（後述する。）を備え、このサポート材生成部３８においてサポート材が生成された三次元データから断面画像データを作成する作成部３２を備えている。 The microcomputer 24 includes a support material generation unit 38 (described later), and includes a creation unit 32 that creates cross-sectional image data from the three-dimensional data in which the support material is generated by the support material generation unit 38.
また、作成部３２により作成された断面画像データなどの各種の情報に基づいてヘッド２０やテーブル１６の動作を制御する制御部３４を備えるとともに、三次元データや断面画像データなどの各種の情報を記憶する記憶部３６を備えている。
In addition, a control unit 34 that controls the operation of the head 20 and the table 16 based on various information such as the cross-sectional image data created by the creating unit 32 is provided, and various information such as three-dimensional data and cross-sectional image data is provided. A storage unit 36 for storing is provided.
サポート材生成部３８は、三次元データについて、三次元モデルの形状を正確に作製するためのサポート材を生成する。 The support material generation unit 38 generates a support material for accurately creating the shape of the three-dimensional model for the three-dimensional data.
なお、サポート材生成部３８では、三次元モデルの輪郭部分に第１のサポート材を生成するとともに、三次元モデルの底面部分に第２のサポート材を生成することとなる。作製された三次元造形物において、第１のサポート材は切削加工装置（図示せず。）により切削されて除去され、第２のサポート材はユーザーにより除去される。
In addition, the support material generation unit 38 generates the first support material at the contour part of the three-dimensional model and generates the second support material at the bottom part of the three-dimensional model. In the manufactured three-dimensional structure, the first support material is cut and removed by a cutting device (not shown), and the second support material is removed by a user.
具体的には、まず、断面画像データを作成する際に三次元モデルを分割する分割平面において、三次元モデルの輪郭部分を抽出する。 Specifically, first, a contour portion of the three-dimensional model is extracted on a division plane that divides the three-dimensional model when cross-sectional image data is created.
即ち、分割平面をＸＹ平面とすると（つまり、断面画像データを作成する際に三次元モデルをＸＹ平面で切断する場合である。）、三次元モデルのＸＹ平面における最外側の輪郭部分を抽出する（図３（ｂ）（ｃ）を参照する。）。 That is, assuming that the divided plane is an XY plane (that is, a case where the three-dimensional model is cut along the XY plane when creating the cross-sectional image data), the outermost contour portion of the three-dimensional model on the XY plane is extracted. (Refer to FIGS. 3B and 3C.)
なお、三次元モデルのＸＹ平面における最外側の輪郭部分とは、例えば、三次元モデルがドーナツ形状のなどの場合には、その穴部分の輪郭についても最外側の輪郭部分として抽出される（図３（ａ）を参照する。）。
Note that, for example, when the three-dimensional model has a donut shape, the contour of the hole is also extracted as the outermost contour part in the XY plane of the three-dimensional model (see FIG. 3 (a)).
次に、抽出した輪郭部分において、第１のサポート材を生成することが可能な生成可能領域の判断を行う。 Next, in the extracted contour part, a generation possible area where the first support material can be generated is determined.
即ち、この第１のサポート材の生成可能領域の判断では、ツールの仕様や第１のサポート材の径ｄの大きさに基づいて判断がなされる。 That is, in the determination of the area where the first support material can be generated, the determination is made based on the specifications of the tool and the size of the diameter d of the first support material.
ここで、ツールとは、第１のサポート材を切削するためのツールであって、第１のサポート材を切削する際に用いられる切削加工装置（図示せず。）におけるツール（図示せず。）である。なお、このツールの径などの仕様については、予め記憶部３６に記憶されている。 Here, the tool is a tool for cutting the first support material, and is a tool (not shown) in a cutting device (not shown) used for cutting the first support material. ). The specifications such as the diameter of the tool are stored in the storage unit 36 in advance.
具体的には、ツールが到達する領域や輪郭部分の周りに形成されたスペース内に第１のサポート材が生成可能な領域については、第１のサポート材の生成可能領域と判断する。一方、ツールが到達しない領域や輪郭部分の周りに形成されたスペース内に第１のサポート材が生成不可能な領域については、第１のサポート材の生成可能領域と判断しない。
Specifically, a region where the first support material can be generated in a region where the tool reaches or a space formed around the contour portion is determined as a region where the first support material can be generated. On the other hand, a region where the first support material cannot be generated in a region where the tool does not reach or a space formed around the contour portion is not determined as a region where the first support material can be generated.
その後、第１のサポート材の生成可能領域として判断された輪郭部分に、断面画像データを作成する際の分割平面と直交する方向に延長するように、第１のサポート材を生成する。 After that, the first support member is generated so as to extend in the direction orthogonal to the division plane at the time of creating the cross-sectional image data on the contour portion determined as the region where the first support member can be generated.
即ち、分割平面がＸＹ平面であれば、第１のサポート材の生成可能領域として判断された輪郭部分に、当該輪郭部分の外側（つまり、三次元モデルが位置しない側である。）に、Ｚ軸方向に延長した第１のサポート材を生成することとなる（図３（ｄ）（ｅ）を参照する。）。 That is, if the division plane is the XY plane, the Z is located outside the contour determined as the region where the first support material can be generated (that is, the side where the three-dimensional model is not located). The first support member extended in the axial direction is generated (see FIGS. 3D and 3E).
このとき、第１のサポート材は、隣り合う第１のサポート材と所定の間隔が開くように複数生成される。なお、所定の間隔は、第１のサポート材の径ｄ以上であり、かつ、第１のサポート材により三次元造形物を支えることが可能な長さとする。 At this time, a plurality of first support members are generated so as to have a predetermined interval from adjacent first support members. Note that the predetermined interval is equal to or larger than the diameter d of the first support member and is a length that can support the three-dimensional structure by the first support member.
また、第１のサポート材は、三次元モデルとＺ軸方向に所定の長さＬ１の接続領域を有する（図４（ａ）を参照する。）。 Also, the first support member has a three-dimensional model and a connection region having a predetermined length L1 in the Z-axis direction (see FIG. 4A).
なお、この接続領域は、三次元モデルから離れるほどＺ軸方向下方に傾斜する形状とし（図４（ｂ）を参照する。）、使用する樹脂の量を低減するようにしてもよい。
The connection region may have a shape that is inclined downward in the Z-axis direction as the distance from the three-dimensional model increases (see FIG. 4B), and the amount of resin used may be reduced.
次に、三次元モデルの底面部分（図３（ｃ）を参照する。）に第２のサポート材を生成する（図４（ｃ）（ｄ）を参照する。）。 Next, a second support member is generated on the bottom portion of the three-dimensional model (see FIG. 3C) (see FIGS. 4C and 4D).
第２のサポート材については、第１のサポート材を含めてサポート材が配設される密度が、ＸＹ平面において一定の密度以上となるような最小の本数だけ生成される。 As for the second support members, only the minimum number of the support members including the first support member is generated such that the density at which the support members are disposed is equal to or higher than a certain density in the XY plane.
なお、こうしたサポート材の生成については、従来より公知の技術を用いることが可能であるため、その詳細な説明は省略する。
It should be noted that, for the generation of such a support material, a conventionally known technique can be used, and a detailed description thereof will be omitted.
以上の構成において、三次元造形装置１０において三次元造形物を作製する場合には、作製したい三次元造形物の形状を表す三次元モデルのデータたる三次元データをマイクロコンピューター２４に入力した後に、操作子（図示せず。）などの操作により三次元造形物の作製が指示されると、まず、入力された三次元データに関して、サポート材を生成する。 In the above configuration, when a three-dimensional structure is manufactured by the three-dimensional structure apparatus 10, after inputting three-dimensional data, which is data of a three-dimensional model representing the shape of the three-dimensional structure to be manufactured, to the microcomputer 24, When the production of a three-dimensional structure is instructed by an operation of an operator (not shown) or the like, first, a support material is generated for the inputted three-dimensional data.
即ち、サポート材生成部３８により、三次元モデルに対して、第１のサポート材および第２のサポート材を生成する。 That is, the support material generation unit 38 generates a first support material and a second support material for the three-dimensional model.
次に、第１のサポート材および第２のサポート材が生成された三次元データから断面画像データを作成する。 Next, cross-sectional image data is created from the three-dimensional data in which the first support material and the second support material have been generated.
即ち、作成部３２により、第１のサポート材および第２のサポート材が生成された三次元データを、Ｚ軸方向において所定の間隔ごとにＸＹ平面で分割し、Ｚ軸方向で連続する複数の断面形状により三次元モデル（第１のサポート材および第２のサポート材を含む）を表す断面画像データを作成する。 That is, the creating unit 32 divides the three-dimensional data in which the first support material and the second support material have been generated on the XY plane at predetermined intervals in the Z-axis direction, and generates a plurality of continuous data in the Z-axis direction. Cross-sectional image data representing a three-dimensional model (including the first support material and the second support material) is created based on the cross-sectional shape.
なお、こうした断面画像データの作成については、従来より公知の技術を用いることができるため、その詳細な説明は省略する。 Note that a conventionally known technique can be used to create such cross-sectional image data, and a detailed description thereof will be omitted.
その後、作成された断面画像データに基づいて、第１のサポート材、第２のサポート材および三次元モデルがフィラメント樹脂により形成された三次元造形物を作製する。 After that, based on the created cross-sectional image data, a three-dimensional structure in which the first support material, the second support material, and the three-dimensional model are formed of a filament resin is manufactured.
即ち、制御部３４の制御により、テーブル１６およびヘッド２０を動作して、断面画像データに基づく硬化層を形成する処理を繰り返し行って、テープル１６上で硬化層を積層して三次元造形物を作製する。
That is, under the control of the control unit 34, the table 16 and the head 20 are operated to repeatedly perform a process of forming a hardened layer based on the cross-sectional image data. Make it.
こうして作製された三次元造形物では、第１のサポート材については、ＸＹ平面において、三次元造形物から突出して形成されている（図４（ｃ）を参照する。）。 In the three-dimensional structure manufactured in this manner, the first support member is formed to protrude from the three-dimensional structure in the XY plane (see FIG. 4C).
従って、この第１のサポート材については、例えば、ツールを把持する主軸や被加工物を保持する保持部が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の三軸にのみ移動するような比較的簡単な構成の切削加工装置であっても、切削することが可能となる。 Therefore, for the first support member, for example, a comparison is made such that the main shaft for holding the tool and the holding portion for holding the workpiece move only in three axes of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. It is possible to cut even a cutting device having a simple structure.
このため、第１のサポート材を切削加工装置により除去することで、作製された三次元造形物には第２のサポート材のみが残ることとなり、これにより、三次元造形物においてユーザーが除去しなければならないサポート材の数を減らすことができる。
For this reason, by removing the first support material by the cutting device, only the second support material remains in the manufactured three-dimensional structure, and thereby the user removes the three-dimensional structure. The number of support materials that need to be reduced.
以上において説明したように、本発明による三次元造形装置は、三次元データについてサポート材を生成する際に、三次元モデルの輪郭部分に第１のサポート材を生成し、三次元モデルの底面部分に、第１のサポート材を考慮した本数だけ第２のサポート材を生成するようにした。 As described above, the three-dimensional printing apparatus according to the present invention, when generating a support material for three-dimensional data, generates a first support material at a contour part of the three-dimensional model, and generates a bottom part of the three-dimensional model. Then, the second support members are generated by the number in consideration of the first support members.
これにより、第１のサポート材については切削加工装置により切削除去することができ、ユーザーは第２のサポート材のみを手作業で除去するようになる。 Thus, the first support member can be cut and removed by the cutting device, and the user can manually remove only the second support member.
このとき、ユーザーが手作業で除去しなければならない第２のサポート材の本数は、従来の技術による三次元造形装置で生成されるサポート材の本数と比較して少なくなる。 At this time, the number of the second support materials that must be manually removed by the user is smaller than the number of the support materials generated by the conventional three-dimensional printing apparatus.
このため、本発明による三次元造形装置によれば、全てのサポート材を手作業で除去しなければならない従来の技術による三次元造形物と比較して、サポート材の除去作業におけるユーザーの負担を軽減することができるようになる。
For this reason, according to the three-dimensional printing apparatus according to the present invention, the burden on the user in the work of removing the support material is reduced as compared with the three-dimensional structure according to the related art in which all the support materials have to be manually removed. It can be reduced.
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（４）に示すように変形するようにしてもよい。 The above-described embodiment may be modified as shown in the following (1) to (4).
（１）上記した実施の形態においては、三次元造形装置１０で作製した三次元造形物の第１のサポート材を、切削加工装置（図示せず。）により除去するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。 (1) In the above-described embodiment, the first support member of the three-dimensional structure manufactured by the three-dimensional structure device 10 is removed by the cutting device (not shown). Of course, it is not limited.
即ち、三次元造形装置１０において、例えば、ツールを把持する主軸を備えた加工ヘッド（図示せず。）をガイドレール１８においてＸ軸方向に移動自在に配設するようにし、この加工ヘッドにおけるツールによって、第１のサポート材を切削するようにしてもよい。 That is, in the three-dimensional printing apparatus 10, for example, a processing head (not shown) having a main shaft for gripping a tool is disposed on the guide rail 18 so as to be movable in the X-axis direction. Thereby, the first support material may be cut.
なお、切削加工機能を備えた三次元造形装置については、例えば、特開２００６−２４８０３９号公報に開示された技術が知られている。 As a three-dimensional printing apparatus having a cutting function, for example, a technique disclosed in JP-A-2006-248039 is known.
（２）上記した実施の形態においては、三次元造形装置１０は、ＦＤＭ法により三次元造形物を作製するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、光造形法により三次元造形物を作製するようにしてもよい。 (2) In the above-described embodiment, the three-dimensional printing apparatus 10 manufactures a three-dimensional printing object by the FDM method. However, the present invention is not limited to this. A three-dimensional structure may be produced.
（３）上記した実施の形態においては、第１のサポート材の生成可能領域を判断する際に、第１のサポート材の径ｄの大きさとともに、ツールの仕様に基づいて判断するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、こうした判断を省略するようにしてもよいし、ツールの仕様に基づいてのみ判断するようにしてもよいし、第１のサポート材の径ｄの大きさのみで判断するようにしてもよい。 (3) In the above-described embodiment, when determining the area where the first support material can be generated, the determination is made based on the size of the diameter d of the first support material and the tool specifications. However, it is a matter of course that the present invention is not limited to this, and such a determination may be omitted, a determination may be made only based on the specification of the tool, or the diameter of the first support member may be reduced. The determination may be made only based on the size of d.
なお、判断を省略する場合やツールの仕様に基づいてのみで判断する場合には、切削加工装置において使用するツールを選択して、作製された三次元造形物に形成された第１のサポート材を切削することとなる。 In the case where the judgment is omitted or the judgment is made only based on the specification of the tool, the tool used in the cutting device is selected and the first support material formed on the manufactured three-dimensional structure is formed. Will be cut.
（４）上記した実施の形態ならびに上記した（１）および（３）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。 (4) The above-described embodiments and the modifications shown in (1) and (3) above may be appropriately combined.
本発明は、三次元造形物を作製する三次元造形装置として用いて好適である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for use as a three-dimensional printing apparatus for manufacturing a three-dimensional printing object.
１０ 三次元造形装置、１２ 筐体、１４、１８ ガイドレール、１６ テーブル、２０ ヘッド、２２ 移動部材、２４ マイクロコンピューター、３２ 作成部、３４ 制御部、３６ 記憶部、３８ サポート材生成部 Reference Signs List 10 3D modeling device, 12 housing, 14, 18 guide rail, 16 table, 20 head, 22 moving member, 24 microcomputer, 32 creation unit, 34 control unit, 36 storage unit, 38 support material generation unit
Claims (6)
三次元モデルのＸＹＺ直交座標系におけるＸＹ平面の最外側の輪郭部分を抽出し、抽出した前記輪郭部分と当接し、かつ、ＸＹ平面において前記輪郭部分の外側に突出するとともに、Ｚ軸方向に延長する第１のサポート材を生成し、前記三次元モデルの底面部分において、前記第１のサポート材を含んだサポート材の密度が一定の密度以上となるように第２のサポート材を生成する生成手段と、
前記生成手段において前記第１のサポート材および前記第２のサポート材を生成した三次元データを、所定の間隔ごとにＸＹ平面で分割して断面画像データを作成する作成手段と
を有することを特徴とする三次元造形装置。 On the basis of the cross-sectional image data created by dividing the three-dimensional data, which is the data of the three-dimensional model representing the shape of the three-dimensional structure to be manufactured, in a three-dimensional modeling apparatus for manufacturing a three-dimensional structure,
The outermost contour part of the XY plane in the XYZ orthogonal coordinate system of the three-dimensional model is extracted , and comes into contact with the extracted contour part. generating first to generate a support member, for generating the at the bottom portion of the three-dimensional model, a second support member such that the density of said first support member laden support material is above a certain density Means,
Creating means for creating sectional image data by dividing the three-dimensional data in which the first support material and the second support material have been generated by the generating means on an XY plane at predetermined intervals. 3D modeling equipment.
前記生成手段は、前記第１のサポート材を切削するためのツールの仕様と前記第１のサポート材の径の大きさとの少なくともいずれか一方に基づいて、抽出した最外側の輪郭部分において前記第１のサポート材を生成することが可能な領域を判断し、判断された領域において前記第１のサポート材を生成する
ことを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional printing apparatus according to claim 1,
The generating means is configured to extract the outermost contour portion based on at least one of a specification of a tool for cutting the first support material and a size of a diameter of the first support material. A three-dimensional modeling apparatus, wherein an area in which one support material can be generated is determined, and the first support material is generated in the determined area.
前記生成手段は、前記三次元モデルと接続する前記第１のサポート材の接続領域は、前記三次元モデルから離れるほどＺ軸方向の下方に傾斜する形状とする
ことを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 and 2,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the generation unit has a shape in which a connection area of the first support member connected to the three-dimensional model is inclined downward in the Z-axis direction as the distance from the three-dimensional model increases. .
三次元モデルのＸＹＺ直交座標系におけるＸＹ平面の最外側の輪郭部分を抽出し、抽出した前記輪郭部分と当接し、かつ、ＸＹ平面において前記輪郭部分の外側に突出するとともに、Ｚ軸方向に延長する第１のサポート材を生成し、前記三次元モデルの底面部分において、前記第１のサポート材を含んだサポート材の密度が一定の密度以上となるように第２のサポート材を生成する生成工程と、
前記生成工程で前記第１のサポート材および前記第２のサポート材を生成した三次元データを、所定の間隔ごとにＸＹ平面で分割して断面画像データを作成する作成工程と
を前記三次元造形装置が実行する
ことを特徴とする三次元造形方法。 A three-dimensional printing method for manufacturing a three-dimensional printed object based on cross-sectional image data created by dividing three-dimensional data, which is data of a three-dimensional model representing the shape of a three-dimensional printed object to be manufactured, by a three-dimensional printing apparatus. ,
The outermost contour part of the XY plane in the XYZ orthogonal coordinate system of the three-dimensional model is extracted , and comes into contact with the extracted contour part. generating first to generate a support member, for generating the at the bottom portion of the three-dimensional model, a second support member such that the density of said first support member laden support material is above a certain density Process and
A step of dividing the three-dimensional data in which the first support member and the second support member are generated in the generation step into XY planes at predetermined intervals to generate cross-sectional image data; A three-dimensional printing method characterized by being executed by an apparatus.
前記生成工程では、前記第１のサポート材を切削するためのツールの仕様と前記第１のサポート材の径の大きさとの少なくともいずれか一方に基づいて、抽出した最外側の輪郭部分において第前記１のサポート材を生成することが可能な領域を判断し、判断された領域において前記第１のサポート材を生成する
ことを特徴とする三次元造形方法。 The three-dimensional manufacturing method according to claim 4,
In the generating step, based on at least one of a specification of a tool for cutting the first support material and a size of a diameter of the first support material, the extracted outermost contour portion has a second shape. A three-dimensional modeling method, comprising: determining an area in which one support material can be generated; and generating the first support material in the determined area.
前記生成工程では、前記三次元モデルと接続する前記第１のサポート材の接続領域は、前記三次元モデルから離れるほどＺ軸方向の下方に傾斜する形状とする
ことを特徴とする三次元造形方法。 In the three-dimensional modeling method according to any one of claims 4 and 5,
In the generating step, a connection region of the first support member connected to the three-dimensional model has a shape that is inclined downward in the Z-axis direction as the distance from the three-dimensional model increases. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015247817A JP6646432B2 (en) | 2015-12-18 | 2015-12-18 | Three-dimensional printing apparatus and three-dimensional printing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015247817A JP6646432B2 (en) | 2015-12-18 | 2015-12-18 | Three-dimensional printing apparatus and three-dimensional printing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017109454A JP2017109454A (en) | 2017-06-22 |
| JP6646432B2 true JP6646432B2 (en) | 2020-02-14 |
Family
ID=59079157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015247817A Active JP6646432B2 (en) | 2015-12-18 | 2015-12-18 | Three-dimensional printing apparatus and three-dimensional printing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6646432B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI659867B (en) * | 2018-08-24 | 2019-05-21 | 三緯國際立體列印科技股份有限公司 | Three dimensional printing method and three dimensional printing apparatus |
| CN111941826B (en) * | 2019-05-14 | 2022-08-12 | 中国商用飞机有限责任公司 | Block additive manufacturing method of complex part |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI548535B (en) * | 2013-11-18 | 2016-09-11 | 三緯國際立體列印科技股份有限公司 | Method of three-dimensional printing |
| JP6367560B2 (en) * | 2014-01-20 | 2018-08-01 | ローランドディー．ジー．株式会社 | 3D modeling apparatus and 3D modeling method |
-
2015
- 2015-12-18 JP JP2015247817A patent/JP6646432B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017109454A (en) | 2017-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5893092B2 (en) | 3D printing method | |
| JP2016517470A (en) | Platform construction for additive manufacturing | |
| US9162395B2 (en) | Three-dimensional printing apparatus | |
| JP6560363B2 (en) | 3D processing equipment | |
| JP2017077683A (en) | Three-dimensional molding system and method for manufacturing three-dimensional molded object | |
| JP2007204828A (en) | Surface finishing method for three-dimensional stacked shaped article | |
| EP3196004B1 (en) | Three-dimensional shaping method | |
| JP6646432B2 (en) | Three-dimensional printing apparatus and three-dimensional printing method | |
| EP3425462A1 (en) | Three-dimensional printing apparatus and three-dimensional printing method | |
| WO2018123023A1 (en) | Laminate shaping support device, laminate shaping support method, and laminate shaping support program | |
| JPWO2015114734A1 (en) | Cutting method and tool path generation device | |
| CN109466057A (en) | Eliminate method, FDM printing equipment, storage medium and the processor of printing wire drawing | |
| CN106560314B (en) | System and method for orthogonally arranging ejectors in a three-dimensional object printer | |
| CN106808680B (en) | Three-dimensional printing method and three-dimensional printing device applying same | |
| JP2018001494A (en) | Three-dimensional shaping device and shaping data creation device | |
| JP6038331B2 (en) | Tool path generation method and tool path generation apparatus | |
| CN104036551A (en) | Three-dimensional process model modeling method oriented to machining process | |
| KR20000008099A (en) | Boards stacking form rapid prototyping method for minimizing after process | |
| JP6370148B2 (en) | Holding jig generator | |
| TWI585558B (en) | Three dimensional printing method | |
| TW201337484A (en) | Processing program generating device, processing program generatingmethod and processing program generatingprogram | |
| JP6624907B2 (en) | 3D data creation device and 3D modeling system | |
| KR102434429B1 (en) | Method of generating toolpath for manufacturing scaffold by using three dimensional-printing | |
| Olioul et al. | An algorithm for the removing of offset loop twists during the tool path generation of fdm 3d printer | |
| JP2005097692A (en) | Method for manufacturing three-dimensionally shaped article and apparatus for the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181122 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190925 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191105 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191125 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200107 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200110 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6646432 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |