JP2017109320A - Information processing device, 3d printer system, information processing method, and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、情報処理装置、3Dプリンタシステム、情報処理方法及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to an information processing apparatus, a 3D printer system, an information processing method, and a computer program.
近年、3Dプリンタを用いた積層造形による3次元造形の技術が注目されている。3Dプリンタを用いた積層造形システムは、3次元造形物を生成する材料(以下造形材料)を指定された位置に吐出する機構を備える3Dプリンタと、3Dプリンタに造形材料の吐出位置を生成するPC上で動作するソフトウェアの2つで構成されるのが一般的である。特にソフトウェアは、ユーザが用意した造形物のモデルを表す3Dモデルを解釈し、そのモデルの向きや配置座標を変更する機能を備えている。 In recent years, three-dimensional modeling technology using additive modeling using a 3D printer has attracted attention. An additive manufacturing system using a 3D printer includes a 3D printer having a mechanism for discharging a material for generating a three-dimensional structure (hereinafter referred to as a modeling material) to a specified position, and a PC for generating a discharge position of the modeling material in the 3D printer. Generally, it is composed of two pieces of software that operate on the above. In particular, the software has a function of interpreting a 3D model representing a model of a modeled object prepared by the user and changing the orientation and arrangement coordinates of the model.
積層造形の方式には様々あるが、その1つとしてFDM(熱溶解積層)方式がある。一般的にFDM方式では、樹脂製のリール状になった細いフィラメント(造形材料)を、内部にヒータを持つエクストルーダーの熱で溶解して液状にし、高温のノズルから糸状に吐出された材料によって1層毎に造形を行い、それを積層することによって3次元の形に造形する方法である。後述するソフトウェアで作成される「ツールパス」に従ってノズルをXY方向に動かしながらノズルの軌跡通りに材料を吐出する。造形プレート上に吐出された材料(以下吐出材料)が冷えて固まることで、その層が造形される。1層の造形が終了すると「吐出材料の高さ」の分、造形プレートをZ軸方向に下げ次の層を造形する。 There are various methods of additive manufacturing, and one of them is an FDM (thermal melting lamination) method. In general, in the FDM method, a thin filament (modeling material) in the form of a resin reel is melted by the heat of an extruder having a heater inside to be liquefied, and the material is discharged in a thread form from a high-temperature nozzle. In this method, modeling is performed for each layer, and the layers are stacked to form a three-dimensional shape. The material is discharged according to the locus of the nozzle while moving the nozzle in the XY directions according to a “tool path” created by software described later. When the material discharged on the modeling plate (hereinafter referred to as discharge material) is cooled and solidified, the layer is formed. When the modeling of one layer is completed, the modeling plate is lowered in the Z-axis direction by “the height of the discharge material” to model the next layer.
なお、ここでの造形プレートの移動量である「吐出材料の高さ」は、実際に吐出された材料の高さではなく予め設定された、「理想的な吐出材料の高さ」であり、次に説明する3Dモデルのスライスデータの高さ(1層の吐出材料によって造形される3Dモデルの層分の高さ)となる。実際の吐出材料の高さは上下の層と結合させるために理想的な高さよりも大きくなると考えられる。連続的に吐出された吐出材料は、見た目が棒状になり、造形物は棒状の材料が積層された形になる。なお、一般的にノズルの吐出口形状が円形であるので吐出材料の断面は円か楕円形となる。 In addition, "the height of the discharge material" that is the amount of movement of the modeling plate here is not the height of the material actually discharged, but is the "height of the ideal discharge material" set in advance, This is the height of the slice data of the 3D model to be described next (the height of the 3D model layered by one layer of discharge material). It is considered that the actual height of the discharge material is larger than the ideal height for coupling with the upper and lower layers. The discharge material continuously discharged has a rod-like appearance, and the shaped product has a shape in which rod-shaped materials are laminated. In general, since the discharge port shape of the nozzle is circular, the discharge material has a circular or elliptical cross section.
「理想的な吐出材料の高さ」は実際に材料を吐出した場合に生じ得る歪などを考慮しない理想的な高さであり、吐出口の形状が円形であれば理想的な径である。しかし、吐出口の形状が円形であったとしても吐出したときに吐出材料に歪が生じると、吐出材料の断面は楕円形あるいはある方向に潰れたいびつな断面形状を示すことになる。 The “ideal ejection material height” is an ideal height that does not take into account distortions or the like that may occur when the material is actually ejected, and is an ideal diameter if the ejection port has a circular shape. However, even if the shape of the discharge port is circular, if the discharge material is distorted when discharged, the cross-section of the discharge material will be elliptical or crushed in a certain direction.
また、ソフトウェアは3Dモデルを高さ(Z軸)方向に細かく輪切りにし、あるZ座標におけるモデルの断面形状を取り出した「スライスデータ」を生成する機能も持つ。積層造形では、このスライスデータをもとに造形材料を吐出すべき位置が算出され、造形材料を吐出する軌跡が「ツールパス」となる。モデルの下層に当たるスライスデータから順に処理し、造形材料を吐出していくことで、モデルは下層部から上に積み重ねられていくかたちで造形されてゆく。 The software also has a function of generating “slice data” in which the 3D model is cut into small pieces in the height (Z-axis) direction and the cross-sectional shape of the model at a certain Z coordinate is extracted. In additive manufacturing, the position at which the modeling material is to be discharged is calculated based on the slice data, and the trajectory for discharging the modeling material is a “tool path”. By processing from the slice data corresponding to the lower layer of the model and discharging the modeling material, the model is modeled in the form of being stacked up from the lower layer.
FDM方式の造形では、熱で溶かされた吐出材料が冷えて固まるとき、吐出材料には「熱収縮」という力(以下収縮力)が発生する。積層していくにつれ、上の層の吐出材料の収縮力によって、下の層が上方向に引っ張られる「反り上がり力」が発生する。この力が、3次元造形物と造形プレートの間に発生している吸着力を上回ると、造形物に「反り」という現象が発生してしまい、ユーザが意図した通りの造形を作成できないことになる。 In FDM modeling, when the discharge material melted by heat is cooled and solidified, a force called “thermal contraction” (hereinafter referred to as contraction force) is generated in the discharge material. As the layers are stacked, a “warping force” that pulls the lower layer upward is generated by the contraction force of the upper layer ejection material. If this force exceeds the attractive force generated between the 3D model and the modeling plate, the phenomenon of “warping” occurs in the model, and the user cannot create the model as intended. Become.
このように意図した通りの造形が作成できないと、造形に費やした時間や材料が無駄になってしまう。現状の3Dプリンタは、造形にかなりの時間を要し、材料費も高価であるため、ユーザの損失は大きくなる。 If it is not possible to create a model as intended, time and materials spent for modeling are wasted. The current 3D printer requires a considerable amount of time for modeling, and the material cost is also expensive, resulting in a large loss for the user.
このような問題に対して、例えば特開2001−328175号公報(特許文献1)に開示されている技術が公知である。同公報では造形プレート上に粘着性のテープを貼り付け、このテープから発生する粘着力により反り上がる力を押さえつけ、反りの発生を抑制するという方法が開示されている。近年のFDM方式を採用している3Dプリンタの多くは、造形プレート上にテープを貼付けたり、糊を塗布して反りを予防する措置がとられている場合が多い。 For such a problem, for example, a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-328175 (Patent Document 1) is known. This publication discloses a method of sticking an adhesive tape on a modeling plate, suppressing a warping force by an adhesive force generated from the tape, and suppressing the occurrence of warping. Many 3D printers adopting the FDM system in recent years often take measures to prevent warping by sticking a tape on a modeling plate or applying glue.
しかしながら、特許文献1記載の方法では、収縮力を下げる手段がないため、造形する3次元造形物の形状により大きな収縮力が加わり、その収縮力が粘着力を上回ると反りが発生してしまう。そのため、依然として反りの発生という現象を抑えることができていない。 However, in the method described in Patent Document 1, since there is no means for reducing the contraction force, a large contraction force is applied to the shape of the three-dimensional structure to be formed, and warping occurs when the contraction force exceeds the adhesive force. For this reason, the phenomenon of warping still cannot be suppressed.
また、それを防止するために粘着力を強化するという手段をとると、3次元造形物がステージから剥がれにくくなり、造形完了後、剥がすときに3次元造形物を壊してしまうという事態を招いており、造形が変形せずに完成しても上記の問題を生じてさせてしまっている。 In addition, if measures are taken to strengthen the adhesive strength to prevent this, the three-dimensional structure becomes difficult to peel off from the stage, and after the modeling is completed, the three-dimensional structure is destroyed when it is peeled off. However, even if the molding is completed without deformation, the above-mentioned problem is caused.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、反りによる3次元造形の失敗を抑制し、造形時の時間や材料の無駄をなくすことにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to suppress the failure of the three-dimensional modeling due to warpage and eliminate the time and material waste during modeling.
前記課題を解決するため、本発明は、3次元の造形物を造形するためのツールパスを生成する情報処理装置であって、3次元のモデルをスライスしてスライスデータを生成するスライスデータ生成手段と、前記スライスデータに基づいてツールパスを生成するツールパス生成手段と、を備え、吐出材料の径が積層方向をn、水平方向をmとしたとき、前記ツールパス生成手段は積層方向の材料の吐出間隔をn未満とし、水平方向の材料の吐出間隔をmより大きくして、前記水平方向で隣接する吐出材料の間に空間部が形成されるツールパスを生成することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is an information processing apparatus for generating a tool path for modeling a three-dimensional modeled object, and slice data generating means for slicing a three-dimensional model to generate slice data And a tool path generating means for generating a tool path based on the slice data, and when the diameter of the discharge material is n in the stacking direction and m in the horizontal direction, the tool path generating means is a material in the stacking direction. The discharge interval is less than n and the discharge interval of the material in the horizontal direction is larger than m to generate a tool path in which a space portion is formed between the discharge materials adjacent in the horizontal direction.
本発明によれば、反りによる3次元造形の失敗を抑制し、造形時の時間や材料の無駄をなくすことができる。なお、前記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明において明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to suppress the failure of three-dimensional modeling due to warpage, and to eliminate time and material waste during modeling. Note that problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified in the following description of embodiments.
本発明は、3Dプリンタシステムの3次元の造形に際して、吐出材料の径を、積層方向をn、水平方向をmとすると、積層方向の材料の吐出間隔(積層ピッチ)をn未満とし、水平方向の材料の吐出間隔(水平ピッチ)をm以上として造形することを特徴としている。要するに、水平方向に造形する材料の間隔を広く(密度を低く)し、積層方向に造形する材料の間隔を狭く(密度を高く)することによって、1層あたりの密度を低くして収縮力を低減し、反りを抑制している。また、それとともに、造形物の隙間が大きくなるのを抑制し、品質低下や強度不足が起こらないようにしている。なお、本明細書でいう吐出材料の径は、実際に材料を吐出した場合に生じ得る歪等を考慮しない理想的な径でもよいし、歪を考慮した径でもよい。以下、同様である。 In the present invention, in the three-dimensional modeling of the 3D printer system, when the discharge material diameter is n in the stacking direction and m in the horizontal direction, the discharge interval (stacking pitch) of the material in the stacking direction is less than n and the horizontal direction The material is shaped by setting the discharge interval (horizontal pitch) of the material to m or more. In short, by increasing the spacing between the materials to be shaped in the horizontal direction (low density) and narrowing the spacing between the materials to be shaped in the stacking direction (increasing the density), the density per layer is reduced and the shrinkage force is reduced. Reduces and suppresses warping. At the same time, the increase in the gap between the shaped objects is suppressed so that the quality is not lowered and the strength is not insufficient. Note that the diameter of the discharge material referred to in this specification may be an ideal diameter that does not take into account distortion or the like that may occur when the material is actually discharged, or may be a diameter that takes distortion into consideration. The same applies hereinafter.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について実施例を挙げて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明と従来技術とを対比して示す説明図である。吐出材料51の断面の高さ方向の理想的な径をn、幅(水平)方向の理想的な径をmとした場合、従来技術では、積層ピッチをn、水平ピッチ(水平方向のピッチ)をmとして造形していた。隙間なく造形した場合の2層分の造形面を積層方向に輪切りにすると、図1(a)のように水平、垂直方向に規則正しく吐出材料が並ぶことになる。 FIG. 1 is an explanatory view showing the present invention in comparison with the prior art. When the ideal diameter in the height direction of the cross section of the discharge material 51 is n and the ideal diameter in the width (horizontal) direction is m, in the related art, the stacking pitch is n and the horizontal pitch (horizontal pitch). Was modeled as m. If the modeling surfaces for two layers when modeling without gaps are cut in the stacking direction, the discharged materials are regularly arranged in the horizontal and vertical directions as shown in FIG.
一方、本発明においては、積層ピッチをn未満とし、水平ピッチをm以上とする。図1(b)の場合は積層ピッチを(√2×n)/2、水平ピッチを√2×mとした場合の3層分を断面して示している。従来技術に比べて1層あたりのピッチが約1.41倍となって、隣接する吐出材料間には、空間部53が形成されているため、1層あたりの充填率(密度)は1/1.41となり収縮力を小さくすることができる。 On the other hand, in the present invention, the lamination pitch is less than n and the horizontal pitch is m or more. In the case of FIG. 1 (b), three layers corresponding to a stacking pitch of (√2 × n) / 2 and a horizontal pitch of √2 × m are shown in cross section. Compared with the prior art, the pitch per layer is about 1.41 times, and a space 53 is formed between adjacent ejection materials, so the filling rate (density) per layer is 1 / It becomes 1.41 and shrinkage force can be made small.
また、図1に示す断面図における吐出材料の配置は、仮にn=mとした場合、従来技術の配置を45度傾ければ同一の形になる。このことから材料の全体の量としては変化がなく、その強度やコストについては従来技術と同等となるという効果を合わせ持っている。 Further, the arrangement of the discharge material in the cross-sectional view shown in FIG. 1 is the same when the arrangement of the prior art is inclined by 45 degrees, assuming that n = m. Therefore, there is no change in the total amount of the material, and the strength and cost are equivalent to those of the prior art.
なお、本実施形態に示す図では、理解を助けるためにn=mとして描いている。本実施形態では、同様の図が挙げられているが、全て図としてはn=mとして描いている。しかし、本発明は、n=mに限定されるものではなく、n=mであることは、発明の本質ではない。 In the figure shown in the present embodiment, n = m is drawn to help understanding. In the present embodiment, similar figures are given, but all figures are drawn as n = m. However, the present invention is not limited to n = m, and n = m is not the essence of the invention.
また、前記では、積層ピッチを(√2×n)/2、水平ピッチを√2×mとした例を例示しているが、積層ピッチ(√2×n)/2あるいは水平ピッチ√2×mの平方根と取った「2」は代表値であり、「2」の近傍、例えば1.7〜2.3などの数値の平方根をとって前記ピッチ(吐出間隔)を決定することも可能である。この数値は、例えば前記空間部53の積層方向あるいは水平方向の距離に関連するので、この関連で設定することも可能である。また、後述のように水平ピッチを√3×mとした場合の「3」についても同様である。 In the above example, the stacking pitch is (√2 × n) / 2 and the horizontal pitch is √2 × m. However, the stacking pitch (√2 × n) / 2 or the horizontal pitch √2 × “2” taken as the square root of m is a representative value, and it is possible to determine the pitch (discharge interval) by taking the square root of a numerical value such as 1.7 to 2.3, for example, in the vicinity of “2”. is there. This numerical value is related to the distance in the stacking direction or the horizontal direction of the space 53, for example, and can be set in this connection. The same applies to “3” when the horizontal pitch is √3 × m as described later.
図2は、実施例1に係る3Dプリンタシステムのシステム構成の全体を示す図である。同図において、3Dプリンタシステム1は、情報処理装置としてのPC(パーソナルコンピュータ)PC10、3次元造形を行う3Dプリンタ20、及び両者を通信可能に接続する通信路30とから構成されている。 FIG. 2 is a diagram illustrating the entire system configuration of the 3D printer system according to the first embodiment. In FIG. 1, a 3D printer system 1 includes a PC (personal computer) PC 10 serving as an information processing apparatus, a 3D printer 20 that performs three-dimensional modeling, and a communication path 30 that connects the two in a communicable manner.
PC10は、3Dモデル10a、CAMアプリ10b、制御データ10c及び通信手段10dを含む。3Dモデル10aはSTL(Standard Triangulated Language)フォーマットなどで表される3次元形状を表現するデータである。CAMアプリ10bは3Dモデル10aを読み込んで、Z軸方向(高さ方向。造形時のZ軸方向と同じ)にスライスしてスライデータを作成し、ツールパスを形成するためのツールパスデータ10eを含む(3Dプリンタ)制御データ10cを出力する。ツールパスデータ10eは、ノズルが、スライスデータ毎に造形材料(FDM方式では造形材料にフィラメント状の樹脂を使用する。以下本文では造形材料をフィラメント(材料)と示す)を吐出する軌跡のデータである。 The PC 10 includes a 3D model 10a, a CAM application 10b, control data 10c, and communication means 10d. The 3D model 10a is data representing a three-dimensional shape expressed in an STL (Standard Triangulated Language) format or the like. The CAM application 10b reads the 3D model 10a, slices it in the Z-axis direction (height direction, the same as the Z-axis direction during modeling), creates slice data, and creates tool path data 10e for forming a tool path. Including (3D printer) control data 10c is output. The tool path data 10e is data of a trajectory in which a nozzle discharges a modeling material (a filamentous resin is used as a modeling material in the FDM method. Hereinafter, the modeling material is indicated as a filament (material)) for each slice data. is there.
制御データ10cはツールパスデータ10eと温度制御などの造形時における3Dプリンタ20の制御コードのデータである。一般的にGコードと呼ばれる標準的なコードが使用される場合が多い。PC側通信手段10dは、例えば、イーサネット(登録商標)やUSBなどで3Dプリンタ20とデータを送受信するためのものである。通信路30はPC10と3Dプリンタ20を電気的につないで通信を可能とする。なお、PCと310Dプリンタ20のデータの授受は通信路30を用いずにUSBメモリやSDカードなどのメディアなどを使用してもよい。 The control data 10c is tool path data 10e and control code data of the 3D printer 20 during modeling such as temperature control. In general, a standard code called a G code is often used. The PC-side communication unit 10d is for transmitting and receiving data to and from the 3D printer 20 via, for example, Ethernet (registered trademark) or USB. The communication path 30 enables communication by electrically connecting the PC 10 and the 3D printer 20. Note that data exchange between the PC and the 310D printer 20 may use a medium such as a USB memory or an SD card without using the communication path 30.
3Dプリンタ20は、プリンタ側通信手段20a、コントローラ20b、ヒータ20c、フィラメント送りモータ20d、ノズルX駆動モータ20e、ノズルY駆動モータ20f及び造形プレート駆動モータ20gを含む。 The 3D printer 20 includes a printer-side communication unit 20a, a controller 20b, a heater 20c, a filament feed motor 20d, a nozzle X drive motor 20e, a nozzle Y drive motor 20f, and a modeling plate drive motor 20g.
3Dプリンタ20はPC10から受け取った制御データ10cのコードに応じて3次元のオブジェクトを造形するFDM方式のプリンタである。プリンタ側通信手段20aは、前記イーサネットやUSBなどでPC10とデータを送受信するためのものである。コントローラ20bは、プリンタ側通信手段20a経由でPC10から制御データ10cを受信し、制御データ10cを解析(パース)することによって3Dプリンタ20を制御する。一般的にCPU(マイクロプロセッサ)や制御信号を出力するためのIOデバイスなどで構成される。また、コントローラ20bから出力される制御信号によって、後段のヒータ20cあるいはモータ20d〜20gが制御される。 The 3D printer 20 is an FDM printer that forms a three-dimensional object according to the code of the control data 10 c received from the PC 10. The printer-side communication means 20a is for transmitting / receiving data to / from the PC 10 via the Ethernet or USB. The controller 20b receives the control data 10c from the PC 10 via the printer-side communication means 20a, and controls the 3D printer 20 by analyzing (parsing) the control data 10c. Generally, it is composed of a CPU (microprocessor), an IO device for outputting control signals, and the like. Further, the subsequent heater 20c or the motors 20d to 20g are controlled by a control signal output from the controller 20b.
ヒータ20は、フィラメント(材料)を溶融するための熱源である。フィラメント送りモータ20dは造形に必要となる量のフィラメント(材料)をエクストルーダーへ送るためのものである。ノズルX駆動モータ20eはノズルをX方向へ移動させるためのモータである。ノズルY駆動モータ20fはノズルをY方向へ移動させるためのモータである。 The heater 20 is a heat source for melting the filament (material). The filament feed motor 20d is for feeding an amount of filament (material) necessary for modeling to the extruder. The nozzle X drive motor 20e is a motor for moving the nozzle in the X direction. The nozzle Y drive motor 20f is a motor for moving the nozzle in the Y direction.
造形プレート駆動モータ20gは、造形プレートをZ方向へ移動させるためのモータである。 The modeling plate drive motor 20g is a motor for moving the modeling plate in the Z direction.
本3Dプリンタシステム1では、PC10で3Dモデル10aを3Dプリンタ20の制御コードに変換する。制御コードは通信路30を介して3Dプリンタ20へ送信される。3Dプリンタ20は、制御データ10cに応じてヒータ20cあるいはモータ20d〜20gを制御して3Dオブジェクトを造形する。 In the 3D printer system 1, the PC 10 converts the 3D model 10 a into a control code for the 3D printer 20. The control code is transmitted to the 3D printer 20 via the communication path 30. The 3D printer 20 forms a 3D object by controlling the heater 20c or the motors 20d to 20g according to the control data 10c.
なお、本実施例1では、PC10側のCAMアプリ10bによって制御データ10cを生成する処理を実施している例を示している。現状の一般的な3Dプリンタ20は、このような構成をとる場合が多いが、3Dプリンタ20側で制御データ10cを生成するように構成してもよく、サーバで実施するような構成をとってもよい。また、サーバで実施する構成の変形としてクラウドと呼ばれるようなインターネットを介したサーバクライアントの処理にて制御データ10cの生成処理を行ってもよい。 In the first embodiment, an example is shown in which processing for generating the control data 10c is performed by the CAM application 10b on the PC 10 side. The current general 3D printer 20 often takes such a configuration, but may be configured to generate control data 10c on the 3D printer 20 side, or may be configured to be implemented by a server. . Further, the control data 10c may be generated by processing of a server client via the Internet as a modification of the configuration implemented on the server.
図3は、図1のPCのハードウェア構成を示すブロック図である。PC10は、主要な構成として、CPU11、ROM12、RAM13、補助記憶装置14、記憶媒体読取装置15、入力装置16、表示装置17、及び通信装置18を含む構成である。CPU11は、マイクロプロセッサ及びその周辺回路から構成され、装置全体を制御する回路である。ROM12は、CPU11で実行される所定の制御プログラムを格納するメモリであり、RAM13は、CPU11がROM12に格納された所定の制御プログラムを実行して各種の制御を行うときの作業領域として使用するメモリである。 FIG. 3 is a block diagram showing a hardware configuration of the PC shown in FIG. The PC 10 includes a CPU 11, a ROM 12, a RAM 13, an auxiliary storage device 14, a storage medium reading device 15, an input device 16, a display device 17, and a communication device 18 as main components. The CPU 11 is composed of a microprocessor and its peripheral circuits, and is a circuit that controls the entire apparatus. The ROM 12 is a memory that stores a predetermined control program executed by the CPU 11, and the RAM 13 is a memory that is used as a work area when the CPU 11 executes a predetermined control program stored in the ROM 12 and performs various controls. It is.
補助記憶装置14は、汎用のOS、各種プログラムを含む各種情報を格納する装置であり、不揮発性の記憶装置である。補助記憶装置14はSSDあるいはSDカードを始めとした不揮発性メモリで代替することもできる。記憶媒体読取装置15は、CD、DVD、あるいはUSBメモリ等の外部記憶媒体から情報を入力する装置である。入力装置16は、ユーザが各種入力操作を行うための装置である。入力装置16は、マウス、キーボード、表示装置17の表示画面上に重畳するように設けられたタッチパネルスイッチなどを含む。 The auxiliary storage device 14 is a device that stores various information including a general-purpose OS and various programs, and is a nonvolatile storage device. The auxiliary storage device 14 can be replaced with a nonvolatile memory such as an SSD or an SD card. The storage medium reader 15 is a device that inputs information from an external storage medium such as a CD, DVD, or USB memory. The input device 16 is a device for a user to perform various input operations. The input device 16 includes a mouse, a keyboard, a touch panel switch provided so as to be superimposed on the display screen of the display device 17, and the like.
表示装置17は、各種データを表示画面に表示する装置である。例えばLCD(Liquid Crystal Display)、CRT(Cathode Ray Tube)などから構成される。通信装置18は、ネットワークを介して他の機器との通信を行う装置である。有線ネットワークや無線ネットワークなど含む各種ネットワーク形態に応じた通信をサポートする。 The display device 17 is a device that displays various data on a display screen. For example, it is composed of LCD (Liquid Crystal Display), CRT (Cathode Ray Tube) and the like. The communication device 18 is a device that communicates with other devices via a network. Supports communication according to various network forms including wired and wireless networks.
なお、3Dプリンタ20のコントローラ20bもほぼ同様のハードウェア構成にて実現可能であり、搭載したソフトウェアにて様々な処理を実現可能となっている。なお、3Dプリンタ20のコントローラ20bにおいては、通信装置は外部機器との通信のみではなく、3Dプリンタ20内部のヒータ20cあるいはモータ20c〜20gを制御するための制御信号の通信も行うことができる。 Note that the controller 20b of the 3D printer 20 can be realized by a substantially similar hardware configuration, and various processes can be realized by the installed software. In the controller 20b of the 3D printer 20, the communication device can perform not only communication with an external device but also communication of a control signal for controlling the heater 20c or the motors 20c to 20g in the 3D printer 20.
図4は図1のCAMアプリの構成を示す説明図である。図4(a)はCAMアプリの処理構成を示すブロック図、図4(b)は3Dモデルとして円柱形状のモデルを入力した場合の各処理による処理結果のモデルを示す。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing the configuration of the CAM application in FIG. FIG. 4A is a block diagram showing a processing configuration of the CAM application, and FIG. 4B shows a model of a processing result by each processing when a cylindrical model is input as a 3D model.
CAMアプリ10bの各処理は、積層ピッチ変換処理10b1、スライス処理10b2、輪郭線抽出処理10b3、水平ピッチ変換処理10b4、内部パス設定処理10b5、ツールパスデータ変換処理10b6及び制御データ変換処理10b7の各処理を含む。 Each process of the CAM application 10b includes a stacking pitch conversion process 10b1, a slice process 10b2, an outline extraction process 10b3, a horizontal pitch conversion process 10b4, an internal path setting process 10b5, a tool path data conversion process 10b6, and a control data conversion process 10b7. Includes processing.
ユーザ設定10fは、フィラメント(材料)の設定(種類、フィラメントの径など)、温度設定(フィラメント(材料)の溶解温度など)、造形の設定(スライス処理の高さ(吐出材料の高さと同じで積層ピッチと呼ぶ))吐出材料の幅(水平方向のピッチ)を図示しないユーザインターフェースによりユーザ設定された値を保持する。 The user setting 10f is the same as the filament (material) setting (type, filament diameter, etc.), temperature setting (filament (material) melting temperature, etc.), and modeling setting (slice processing height (discharge material height). A value set by a user interface (not shown) for the width of the discharge material (horizontal pitch) is held.
積層ピッチ変換処理10b1は、ユーザ設定10fから入力される「スライス処理の高さ(吐出材料の高さ)」、いわゆる一般的な積層ピッチから図1(b)を参照して説明した積層ピッチへ変換する処理である。詳細は後述する。スライス処理10b2は、3Dモデル10a(符号41)を積層ピッチ変換処理後の積層ピッチに応じてスライスして、2次元のスライスデータ43に変換する処理である。スライス処理は、3Dモデル10aの下側から順にスライスし(符号42)、スライスデータ43を切り出し、これを最上部まで実施する。 The stacking pitch conversion process 10b1 is performed from the “slicing process height (discharge material height)” input from the user setting 10f, from the so-called general stacking pitch to the stacking pitch described with reference to FIG. It is a process to convert. Details will be described later. The slicing process 10b2 is a process of slicing the 3D model 10a (reference numeral 41) according to the stacking pitch after the stacking pitch conversion process and converting it into two-dimensional slice data 43. In the slicing process, the slice is sequentially sliced from the lower side of the 3D model 10a (reference numeral 42), slice data 43 is cut out, and this is performed to the top.
輪郭線抽出処理10b3は、スライスデータ43の輪郭線を抽出し、ツールパス44を設定する。なお、一般的にこのツールパス44はなるべく一筆書きになるように(線が途切れないように)設定される。図4(b)において、出力結果のモデルはスライス後の2次元データを真上から見た状態となっており、出力前の斜視図とはスライス処理10b2の出力結果とは目線の角度が変化している。 The contour line extraction process 10 b 3 extracts the contour line of the slice data 43 and sets the tool path 44. In general, the tool path 44 is set so that it can be drawn with one stroke as much as possible (so that the line is not interrupted). In FIG. 4B, the model of the output result is a state where the two-dimensional data after slicing is viewed from directly above, and the angle of the line of sight is different from the output result of the slice processing 10b2 from the perspective view before the output. doing.
水平ピッチ変換処理10b4は、ユーザ設定10fから入力される「吐出材料の幅(水平ピッチ)」から本実施例における図1(b)に示したような水平ピッチへ変換する処理である。詳細は後述する。内部パス設定処理10b5は、スライスデータ43の輪郭線以外の部分(内部部分)を抽出し、その内部を吐出材料の軌跡を想定して内部ツールパス61を設定する処理である(符号45)。その際、水平ピッチ変換処理後の水平ピッチに応じて内部ツールパス61を設定する。こちらもなるべく一筆書きになるように設定される。 The horizontal pitch conversion process 10b4 is a process of converting the “width of the discharged material (horizontal pitch)” input from the user setting 10f to the horizontal pitch as shown in FIG. Details will be described later. The internal path setting process 10b5 is a process of extracting a part (internal part) other than the contour line of the slice data 43 and setting the internal tool path 61 on the assumption of the trajectory of the discharge material (reference numeral 45). At this time, the internal tool path 61 is set according to the horizontal pitch after the horizontal pitch conversion process. This is also set to be one stroke as much as possible.
ツールパスデータ変換処理10b6は、前段の輪郭線抽出処理10b3、内部パス設定処理10b5で設定された内部ツールパス61を3Dプリンタ20が識別可能なツールパスデータ10eの形式へ変換する(符号46)。一般的にGコードと呼ばれるデータ形式に変換され、ノズルの移動速度や加減速などのデータも含まれることになる。また、フィラメント(材料)をエクストルーダーへ送るモータのオンオフや速度の制御も含まれる。なお、実際の吐出材料の高さと幅はノズルの移動速度とフィラメント(材料)の送り量(エクストルーダーにて溶解され、吐出される吐出材料の量と同じとなる)によって決められる。換言すれば吐出材料の高さと幅が狙いの値となるように上記の値が調整される。このようなノズルの移動速度などのデータは、本実施例1においてはユーザ設定10fから読み出す。なお、ツールパスの形状などからCAMアプリ10b側で自動的に加減速や値を決めるように設定するなどしても良い。 The tool path data conversion process 10b6 converts the internal tool path 61 set in the preceding contour extraction process 10b3 and the internal path setting process 10b5 into a format of tool path data 10e that can be identified by the 3D printer 20 (reference numeral 46). . Generally, it is converted into a data format called G code, and includes data such as nozzle movement speed and acceleration / deceleration. It also includes on / off control of the motor that sends the filament (material) to the extruder and speed control. Note that the actual height and width of the discharge material are determined by the moving speed of the nozzle and the feed amount of the filament (material) (the same as the amount of discharge material dissolved and discharged by the extruder). In other words, the above values are adjusted so that the height and width of the discharge material become target values. Data such as the moving speed of the nozzle is read from the user setting 10f in the first embodiment. Note that the acceleration / deceleration and the value may be automatically determined on the CAM application 10b side based on the shape of the tool path.
制御データ変換処理10b7は、ツールパスデータ10eに、温度制御あるいは造形する際のイニシャル処理、造形終了後のエンド処理などを追加して制御データ10cに変換し、制御データ10cを作成する(符号47)。 The control data conversion process 10b7 converts the tool path data 10e by adding temperature control or initial processing at the time of modeling, end processing after the modeling, and the like to convert the control data 10c (reference numeral 47). ).
全体の処理の流れは、1スライス(1層)毎又は単位スライス量毎に制御データ作成処理まで実施しても良いし、3Dモデル10aの全てを各処理が実施して後段の処理を始めてもよい。後者の方が使用するメモリ量が増加するが、PC10での実施を念頭におけばそれが問題になる可能性は低い。なお、最初に処理をする下側の層の実施中に未処理の層の情報を使用して処理を工夫するなどをする場合は、後者の処理が必須となる。 The entire processing flow may be performed up to the control data creation processing for each slice (one layer) or for each unit slice amount, or each processing may be performed for all of the 3D model 10a to start the subsequent processing. Good. The latter increases the amount of memory used, but it is unlikely that it will be a problem if implementation in the PC 10 is taken into consideration. Note that the latter process is indispensable when devising the process by using the information of the unprocessed layer during the execution of the lower layer to be processed first.
図5は本実施例1における制御データ変換処理の処理手順を示すフローチャート、図6は従来技術と本実施例1のスライス処理を比較して示す図、図7は従来技術と本実施例1の内部パス設定処理を比較して示す図、図8は本実施例1におけるツールパスの開始点のオフセットの状態を示す図である。 FIG. 5 is a flowchart showing the processing procedure of the control data conversion process in the first embodiment, FIG. 6 is a diagram showing a comparison between the prior art and the slice processing of the first embodiment, and FIG. 7 is a flowchart of the prior art and the first embodiment. FIG. 8 is a diagram showing a comparison of internal path setting processing, and FIG. 8 is a diagram showing an offset state of a tool path start point in the first embodiment.
図5のフローチャートは、1層ずつ各処理をする流れを示しているが、各処理で全層実施して次段の処理へ移行してもよい。なお、その場合は、全層分終了したかの判断は各処理毎に必要となる。 Although the flowchart of FIG. 5 shows the flow of performing each process one layer at a time, all layers may be implemented in each process, and the process may proceed to the next stage. In this case, it is necessary to determine whether or not all layers have been completed for each process.
本実施例1における、積層ピッチの算出(積層ピッチ変換処理10b1)は、ユーザ設定10fから入力されるスライス高さn値(理想的な吐出材料の高さと同じ)に対して、
N=(√2×n)/2
の計算をして積層ピッチNを算出する(ステップ101;なお、図ではステップをSと略記する。)。
In the first embodiment, the calculation of the stacking pitch (stacking pitch conversion processing 10b1) is performed with respect to the slice height n value (same as the height of the ideal ejection material) input from the user setting 10f.
N = (√2 × n) / 2
To calculate the stacking pitch N (step 101; step is abbreviated as S in the figure).
本実施例1における水平ピッチは、ユーザ設定10fから入力される吐出材料幅の値mに対して、
M=√2×m
の計算をして水平ピッチMを算出する(水平ピッチ変換処理10b4;ステップ102)。
The horizontal pitch in the first embodiment is the discharge material width value m input from the user setting 10f.
M = √2 × m
To calculate the horizontal pitch M (horizontal pitch conversion processing 10b4; step 102).
次いでスライス処理10b2を実行する(ステップ103)。スライス処理は、積層ピッチNによって実施される。これは、1層目を0〜Nの高さのいずれかの高さで水平に面を切り出し、2層目ではN〜2Nのいずれかの高さで水平に面を切り出すことを意味する。切り出す高さは、スライス処理の範囲内の最下面、中央、最上面などである。 Next, the slice process 10b2 is executed (step 103). The slicing process is performed with the stacking pitch N. This means that the first layer is horizontally cut out at any height of 0 to N, and the second layer is horizontally cut out at any height of N to 2N. The height to be cut out is the lowermost surface, the center, the uppermost surface, etc. within the range of the slice processing.
例えば中央を切り出す場合、(1層目では0.5Nの高さの面)、2層目以降も中央部分を切り出す方法が一般的である。なお、Nは理想的なピッチnよりも小さいため、従来技術よりもスライス高さは低く(n>N)、スライスの量は多くなる(図6参照)。 For example, in the case of cutting out the center (a surface having a height of 0.5 N in the first layer), a method of cutting out the central portion in the second and subsequent layers is generally used. Since N is smaller than the ideal pitch n, the slice height is lower than that of the prior art (n> N) and the amount of slices is increased (see FIG. 6).
その後、輪郭線を抽出し(輪郭線抽出処理10b3)、内部ツールパス61を設定する(内部パス設定処理10b5;ステップ104,105)。内部ツールパス61の設定は、水平ピッチMを元にして、輪郭の内側を吐出材料で埋めるための内部ツールパス61を設定する処理である。水平ピッチMは、理想的なピッチmよりも大きいため(m<M)、従来技術よりも密度は小さくなる。(図7参照) また、最初の層を1層目としたときの2層目,4層目等の偶数層については、奇数と比較してM/2ピッチ分ずらして開始点とするオフセット処理を実施する。このようなオフセット処理を実施することによって高さ(Z軸)方向に互い違いに吐出材料が配置されることになる(図8参照)。 Thereafter, a contour line is extracted (contour line extraction processing 10b3), and the internal tool path 61 is set (internal path setting processing 10b5; steps 104 and 105). The setting of the internal tool path 61 is a process of setting the internal tool path 61 for filling the inside of the contour with the discharge material based on the horizontal pitch M. Since the horizontal pitch M is larger than the ideal pitch m (m <M), the density is smaller than that of the prior art. (Refer to FIG. 7) In addition, for even layers such as the second layer and the fourth layer when the first layer is the first layer, an offset process using the M / 2 pitch as a starting point shifted from the odd number. To implement. By performing such an offset process, the discharge material is alternately arranged in the height (Z-axis) direction (see FIG. 8).
ステップ105で内部ツールパス61を設定した後、設定した内部ツールパス61をツールバスデータに変換する(ツールパスデータ変換処理10b6:ステップ106)。そして、ステップ103からステップ108の処理を繰り返し、全層分終了した時点で(ステップ107)制御データ10cに変換する(制御データ変換処理10b7:ステップ108)。 After setting the internal tool path 61 in step 105, the set internal tool path 61 is converted into tool bus data (tool path data conversion process 10b6: step 106). Then, the processing from step 103 to step 108 is repeated, and when all layers are completed (step 107), the control data 10c is converted (control data conversion processing 10b7: step 108).
実施例2は、実施例1とは異なる積層ピッチで積層する例である。図9は実施例2におけるレイヤ(吐出材料)を積層方向に輪切りにした断面図である。 Example 2 is an example in which layers are stacked at a different stacking pitch from Example 1. FIG. 9 is a cross-sectional view in which the layer (discharge material) in Example 2 is cut in the stacking direction.
本実施例2では、吐出材料51の理想的な断面の高さ方向の径をn、幅(水平)方向の径をmとしたとき、積層ピッチをn/2、水平ピッチを√3×mとしている。図9はこの場合の3〜4層分の断面図である。1層あたりの水平ピッチが約1.73倍となっているため、1層あたりの充填率(密度)は1/1.73となり収縮力を小さくすることができる。 In the second embodiment, when the diameter in the height direction of the ideal cross section of the discharge material 51 is n and the diameter in the width (horizontal) direction is m, the stacking pitch is n / 2 and the horizontal pitch is √3 × m. It is said. FIG. 9 is a cross-sectional view of 3 to 4 layers in this case. Since the horizontal pitch per layer is about 1.73 times, the filling rate (density) per layer becomes 1 / 1.73, and the shrinkage force can be reduced.
本実施例2では、積層ピッチNは、ユーザ設定10fから入力されるスライス高さn値に対して、
N=n/2
という計算を行って算出する(積層ピッチ変換処理10b1;ステップ101)。
In the second embodiment, the stacking pitch N is equal to the slice height n value input from the user setting 10f.
N = n / 2
(Lamination pitch conversion process 10b1; step 101).
水平ピッチMは、ユーザ設定10fから入力される吐出材料幅の値mに対して、
M=√3×m
という計算を行って算出する(水平ピッチ変換処理10b4;ステップ102)。
The horizontal pitch M is a discharge material width value m input from the user setting 10f.
M = √3 × m
(Horizontal pitch conversion process 10b4; step 102).
また、最初の層を1層目としたときの2層目,4層目等の偶数層については、奇数層と比較してM/2ピッチ分ずらして開始点とするオフセット処理を実施する。 Further, for even layers such as the second layer and the fourth layer when the first layer is the first layer, an offset process is performed with a start point shifted by M / 2 pitch compared to the odd layer.
本実施例2の積層構造が前記のように構成されていることから、実施例2では、図9から分かるように1個の吐出材料51aが周囲6個の吐出材料51b〜51gと隣接することができる(従来技術は4個)ため吐出材料51a〜51g間での結合力が強くなる。これにより実施例1の効果に加えて造形オブジェクトの強度を増すという効果も奏することができる。 Since the laminated structure of the second embodiment is configured as described above, in the second embodiment, as shown in FIG. 9, one discharge material 51a is adjacent to the six discharge materials 51b to 51g. Therefore, the bonding force between the discharge materials 51a to 51g is increased. Thereby, in addition to the effect of Example 1, the effect that the intensity | strength of a modeling object is increased can also be show | played.
その他、特に説明しない各部は、実施例1と同様に構成され、同様に機能するので、重複する説明は省略する。 Other parts that are not particularly described are configured in the same manner as in the first embodiment and function in the same manner, and thus redundant description is omitted.
実施例1及び2が、上下方向の各層を一定間隔で下から上まで積層しているのに対し、実施例3は反りやすい下側の層のみ積層ピッチと水平ピッチを変更するようにした例である。 In the first and second embodiments, the layers in the vertical direction are laminated from the bottom to the top at regular intervals, whereas in the third embodiment, the lamination pitch and the horizontal pitch are changed only in the lower layer that is easily warped. It is.
3次元造形時の反りは、上側の層を造形しているときはほとんど発生せず、下側の層の造形時に発生することが知られている。3次元造形物は、最下層が反り上がり力によって造形プレートから剥がれるか否かで反りが発生するか否かが決まる。換言すれば最下層が力を受けなければ3次元造形物は造形プレートから剥がれずに反りが生じないことになる。上側の層の造形時に反りが発生しにくい現象は、上側の造形時の収縮力が最下層に届くまでに途中の層に(力が)分散され、最下層まで伝わらないことが理由であると考えられる。 It is known that warping during three-dimensional modeling hardly occurs when the upper layer is modeled and occurs when the lower layer is modeled. Whether or not the three-dimensional structure is warped is determined by whether or not the lowermost layer is peeled off from the modeling plate by the warping force. In other words, if the lowermost layer is not subjected to force, the three-dimensional structure is not peeled off from the modeling plate and is not warped. The phenomenon that warpage is unlikely to occur at the time of modeling the upper layer is that the shrinkage force at the time of upper modeling is distributed to the middle layer before reaching the bottom layer, and is not transmitted to the bottom layer Conceivable.
一方、本発明は、積層ピッチ(高さ方向(Z方向)のピッチ)を従来技術よりも小さくしていることを特徴としている。そのため、積層数は従来技術よりも多くなっている。3Dプリンタ20における造形に要する時間は、ツールパスの長さの積算値が支配的であると考えられるが、1層毎に造形プレートを動かす処理が必要である。そのため造形が停止し、層の造形毎にオーバーヘッドが存在する。その結果、層数が増えることによって造形時間は増えることになる。 On the other hand, the present invention is characterized in that the stacking pitch (pitch in the height direction (Z direction)) is made smaller than that of the prior art. For this reason, the number of stacked layers is larger than that of the prior art. The time required for modeling in the 3D printer 20 is considered to be dominated by the integrated value of the length of the tool path, but a process of moving the modeling plate for each layer is necessary. Therefore, modeling stops and there is an overhead for each layer modeling. As a result, the modeling time increases as the number of layers increases.
本実施例3では、反りの原因となる下側の層のみ積層ピッチを小さくして特定の層(図10のL番目の層)よりも上側の層では従来技術と同様の積層ピッチを使用する。これにより、造形物全体においては積層数が少なくなり造形時間の増加を抑えることができる。なお、特定の層はPC10の入力装置16からユーザが入力することにより設定することができる。このため、入力装置16が特定の層の設定手段として機能する。なお、図10は造形物における特定の層を説明するための図である。 In the third embodiment, only the lower layer that causes warping is reduced in the stacking pitch, and the same stacking pitch as that in the prior art is used in the layer above the specific layer (Lth layer in FIG. 10). . Thereby, in the whole molded article, the number of laminations decreases, and an increase in modeling time can be suppressed. The specific layer can be set by the user inputting from the input device 16 of the PC 10. For this reason, the input device 16 functions as a setting unit for a specific layer. In addition, FIG. 10 is a figure for demonstrating the specific layer in a molded article.
図11は実施例3における制御データ変換処理の処理手順を示すフローチャートである。 FIG. 11 is a flowchart illustrating a processing procedure of control data conversion processing according to the third embodiment.
本実施例3においては、実施例1のステップ102とステップ103の間にステップ201,202,203の処理を加えたものである。また、ステップ101はユーザ設定のスライス処理10b2の高さから2種類の積層ピッチnとNを求める(積層ピッチnはスライス処理の高さと同じ)ステップ101aの処理に置き換えられる。また、ステップ102はユーザ設定の吐出材料の幅から水平ピッチmとMを求めるステップ102aの処理に置き換えられる。そして、現在造形中の層の番号(最下層を1として増加する)をLの値と比較し(ステップ201)、それ以下(下側の層)の場合は、積層ピッチN、水平ピッチMを選択し(ステップ202)、それよりも大きい(上側の層)場合には積層ピッチn、水平ピッチmを選択して(ステップ203)それ以降の処理を行う。それ以降の処理は実施例1におけるステップ103〜ステップ108の処理と同じである。 In the third embodiment, steps 201, 202, and 203 are added between step 102 and step 103 in the first embodiment. Also, step 101 is replaced with the processing of step 101a, which obtains two types of stacking pitches n and N from the height of the slice processing 10b2 set by the user (the stacking pitch n is the same as the height of the slice processing). Further, step 102 is replaced with the process of step 102a for obtaining the horizontal pitches m and M from the width of the discharge material set by the user. Then, the number of the layer currently being modeled (increase with the lowest layer as 1) is compared with the value of L (step 201), and if it is less (lower layer), the stacking pitch N and horizontal pitch M are set as follows. If it is selected (step 202) and larger (upper layer), the stacking pitch n and horizontal pitch m are selected (step 203) and the subsequent processing is performed. The subsequent processing is the same as the processing from step 103 to step 108 in the first embodiment.
以上のように処理することにより、L番目の層を境に、積層ピッチと水平ピッチを変更することができる。なお、本実施例3では、L番目の層という固定番号の層を境に積層ピッチと水平ピッチを変更する例を示したが、積層ピッチと水平ピッチを変更する層を設定する方法は種々の方法がある。種々の方法としては、例えば、「全体の高さの○%の層を境にする」あるいは「ユーザに任意に設定させる」などがあり、造形物に応じてユーザが適宜設定するようにすることは容易である。 By performing the processing as described above, the stacking pitch and the horizontal pitch can be changed with the Lth layer as a boundary. In the third embodiment, the example in which the stacking pitch and the horizontal pitch are changed at the boundary of the fixed number layer called the Lth layer is shown. However, there are various methods for setting the layers for changing the stacking pitch and the horizontal pitch. There is a way. Various methods include, for example, “between layers of ○% of the total height” or “user to set arbitrarily”, and the user appropriately sets according to the modeled object. Is easy.
その他、特に説明しない各部は、実施例1と同様に構成され、同様に機能するので、重複する説明は省略する。 Other parts that are not particularly described are configured in the same manner as in the first embodiment and function in the same manner, and thus redundant description is omitted.
実施例1〜3に示した例では、最下層である第1層目から、積層ピッチや水平ピッチを変更していた。このようにピッチを変更すると、図1(b)及び図9の吐出材料の断面図と図1(a)に示す従来技術の断面図の比較から、実施例1〜3の場合の方が従来技術よりも端部(下面や輪郭部)の凹凸が大きくなっていることが分かる。このように凹凸が大きくなるということは、3次元造形物表面の精度が落ちるという問題に繋がる。 In the examples shown in Examples 1 to 3, the stacking pitch and the horizontal pitch were changed from the first layer, which is the lowest layer. When the pitch is changed in this way, the comparison between the cross-sectional view of the discharge material shown in FIGS. 1B and 9 and the cross-sectional view of the prior art shown in FIG. It turns out that the unevenness | corrugation of an edge part (a lower surface or a contour part) is large rather than a technique. Such increased irregularities leads to a problem that the accuracy of the surface of the three-dimensional structure is lowered.
そこで、実施例4においては、1層目(最下層)と輪郭部、及び最上面などの端部における造形については、(吐出材料の理想的な断面の高さ(積層)方向の径をn、幅(水平)方向の径をmとした場合)、積層ピッチをnとし、水平ピッチをmとして造形する。これによって、端部の凸凹を抑制し造形物表面の精度低下を抑制することができる。 Therefore, in Example 4, for the modeling at the end of the first layer (lowermost layer), the contour portion, the uppermost surface, and the like (the ideal cross-sectional height (lamination) direction diameter of the discharge material is n When the diameter in the width (horizontal) direction is m), the stacking pitch is n, and the horizontal pitch is m. Thereby, the unevenness | corrugation of an edge part can be suppressed and the precision fall of a molded article surface can be suppressed.
図12は実施例4におけるレイヤ(吐出材料)を積層方向に輪切りにした断面図である。図12においては、1層目の隣接する各吐出材料51は全て接触しており、輪郭部の隣接する各吐出材料51も全て接触している。しかし、1層目と2層目に隙間55が生じている部分がある。この場合、吐出材料51が一部浮いた状態となり好ましくない。 FIG. 12 is a cross-sectional view in which the layer (discharge material) in Example 4 is cut in the stacking direction. In FIG. 12, all the discharge materials 51 adjacent to each other in the first layer are in contact with each other, and all the discharge materials 51 adjacent in the contour portion are also in contact with each other. However, there is a portion where a gap 55 is generated in the first layer and the second layer. In this case, the discharge material 51 is partly floated, which is not preferable.
このように1層目と2層目に隙間55が生じる現象は、1層目と2層目のツールパスが並行に配置されている場合のみ起こるので、これに対応するためには、図13に示すように1層目と2層目の内部ツールパス61に角度を設ければよい。1層目と2層目の内部ツールパス61に角度が付くようにツールパスを配置すれば、1層目の最上部と2層目の最下部が必ず接触することになり、2層目の特定の吐出材料が1層目と接することがないという状態を避けることができる。なお、図13は1層目P1と2層目P2の内部ツールパス61に角度を設けた例を示す模式図である。 The phenomenon that the gap 55 is generated between the first layer and the second layer as described above occurs only when the tool paths of the first layer and the second layer are arranged in parallel. In order to cope with this, FIG. As shown in FIG. 4, the first layer and second layer internal tool paths 61 may be provided with an angle. If the tool path is arranged so that the first and second layer internal tool paths 61 are angled, the uppermost part of the first layer and the lowermost part of the second layer are always in contact with each other. It is possible to avoid a state in which a specific discharge material does not contact the first layer. FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example in which the internal tool paths 61 of the first layer P1 and the second layer P2 are provided with an angle.
図14は実施例4における制御データ変換処理の処理手順を示すフローチャートである。 FIG. 14 is a flowchart illustrating a processing procedure of control data conversion processing according to the fourth embodiment.
本実施例4では、処理する層の積層ピッチと水平ピッチを層毎に算出する。積層ピッチには、2つの周期が存在し、それは輪郭部Pの積層ピッチnの周期と内部Piの積層ピッチNの周期である。また、以下の方法によって次に処理するスライス面をも算出する(ステップ301)。 In Example 4, the stacking pitch and horizontal pitch of the layers to be processed are calculated for each layer. There are two periods in the lamination pitch, which are the period of the lamination pitch n of the contour P and the period of the lamination pitch N of the internal Pi. The slice plane to be processed next is also calculated by the following method (step 301).
今、最下層の処理を除いた、輪郭部Pのみの(ツールパスを作成した)処理済みの層の数をRとして、内部Piの(内部ツールパス61を作成した)処理済みの層の数をIとすると、輪郭部Pの下面Pbから処理済みの層の高さ(以下積層高と呼ぶ)は、n×Rで表される。一方、内部の積層高は、N×Iで表される。この両者を比較して、値の少ない方(高さの低い方)を次の処理対象の層とする。もし、輪郭部の積層高が低ければ(n×R<N×I)、次の層は輪郭部Pのみの処理となり、輪郭線Pのツールパスのみを設定することになる。スライス面の高さはn×(R+1)〜n×(R+1)+nの幅のいずれかの面となる。ここで、層の数Rに「+1」しているのは最下層分を追加するためである。 The number of processed layers for internal Pi (for which internal tool path 61 has been created), where R is the number of processed layers (for which a tool path has been created) for only the contour portion P, excluding the processing for the lowest layer. Is I, the height of the processed layer from the lower surface Pb of the contour P (hereinafter referred to as the stacking height) is represented by n × R. On the other hand, the internal stacking height is represented by N × I. These two are compared, and the one with the smaller value (the one with the lower height) is set as the next processing target layer. If the stack height of the contour portion is low (n × R <N × I), the next layer is processed only by the contour portion P, and only the tool path of the contour line P is set. The height of the slice surface is any surface having a width of n × (R + 1) to n × (R + 1) + n. Here, “+1” is added to the number of layers R in order to add the lowermost layer.
一方、内部の積層高が低ければ(n×R>N×I)、次の層は内部のみの処理となり、内部ツールパス61のみを設定することになる。スライス面の高さはN×I+n(+nは最下層分の追加)〜N×I+2n(+2nは最下層分の追加とスライス幅分のn)の幅のいずれかの面となる。 On the other hand, if the internal stacking height is low (n × R> N × I), the next layer is processed only inside, and only the internal tool path 61 is set. The height of the slice plane is any plane having a width of N × I + n (+ n is the addition of the lowest layer) to N × I + 2n (+ 2n is the addition of the lowest layer and n of the slice width).
両者が同一の積層高の場合(n×R=N×I)は、両者とも処理を行うことになる。処理が行われた部分の処理済みの層数は1増える(R又はIあるいはRとIの両方が1増える)ことになる。スライス面の高さは前者のどちらでも算出可能である。このように本実施例4においては、輪郭部か内部のいずれかしか処理しない層が存在することになる。水平ピッチについては、最下層及び最上層については、水平ピッチをmとし、それ以外の水平ピッチはMとすればよい。 When both have the same stacking height (n × R = N × I), both are processed. The number of processed layers in the processed portion is increased by 1 (R or I or both R and I are increased by 1). The slice plane height can be calculated by either of the former methods. As described above, in the fourth embodiment, there is a layer that processes only the contour portion or the inside. As for the horizontal pitch, for the lowermost layer and the uppermost layer, the horizontal pitch may be m, and the other horizontal pitches may be M.
ステップ301でスライス面が算出されれば、この算出されたスライス面をもとにしてスライス処理を行う(ステップ302)。次いで、輪郭線抽出処理があるかどうかをチェックし(ステップ303)、輪郭線抽出処理があれば輪郭線を抽出し、ツールパスを設定する(ステップ304)。そして、内部ツールパス61設定処理があるかどうかをチェックする(ステップ305)。もし、ステップ303で輪郭線抽出処理がなければステップ304をスキップしてステップ305で内部ツールパス設定処理があるかどうかをチェックする。 If the slice plane is calculated in step 301, slice processing is performed based on the calculated slice plane (step 302). Next, it is checked whether or not there is an outline extraction process (step 303). If there is an outline extraction process, an outline is extracted and a tool path is set (step 304). Then, it is checked whether there is an internal tool path 61 setting process (step 305). If there is no contour line extraction process in step 303, step 304 is skipped and it is checked in step 305 whether there is an internal tool path setting process.
内部ツールパス設定処理があれば、ステップ301で算出した水平ピッチMを元に、内部ツールパス61を設定し(ステップ306)、さらに内部ツールパス61をツールパスデータ10eに変換する(ステップ307)。もし、ステップ305で内部ツールパス設定処理がなければステップ306をスキップしてステップ307においてステップ304で設定したツールパスをツールパスデータ10eに変換する。そして、ステップ301からステップ307までの処理を全層にわたって実行し(ステップ308)、全層分処理を終えた時点で制御データ10cに変換する(ステップ309)。 If there is an internal tool path setting process, the internal tool path 61 is set based on the horizontal pitch M calculated in step 301 (step 306), and the internal tool path 61 is converted into the tool path data 10e (step 307). . If there is no internal tool path setting process in step 305, step 306 is skipped and the tool path set in step 304 is converted into tool path data 10e in step 307. Then, the processing from step 301 to step 307 is executed over all layers (step 308), and when the processing for all layers is completed, it is converted into control data 10c (step 309).
なお、ステップ304の処理は実施例1におけるステップ104の処理に、ステップ306の処理はステップ105の処理に、ステップ307の処理はステップ106の処理に、ステップ309の処理はステップ108の処理にそれぞれ対応する。 The process of step 304 is the process of step 104 in the first embodiment, the process of step 306 is the process of step 105, the process of step 307 is the process of step 106, and the process of step 309 is the process of step 108. Correspond.
また、本実施例4の説明においては、積層ピッチnで造形する輪郭部は1本のパス(1本の吐出材料)によって造形する例を示しているが、これを内部側に向けて複数本のパス(複数本の吐出材料)にて造形するように形成することもできる。 In the description of the fourth embodiment, the contour portion to be modeled at the stacking pitch n is an example of modeling by one pass (one discharge material), but a plurality of contour portions are directed toward the inner side. It is also possible to form so as to be shaped by this path (a plurality of discharge materials).
図15は実施例2のツールパス(吐出材料配置)を本実施例4に適用した場合のレイヤ(吐出材料)を積層方向に輪切りにした断面図である。 FIG. 15 is a cross-sectional view in which a layer (discharge material) is cut in the stacking direction when the tool path (discharge material arrangement) of the second embodiment is applied to the fourth embodiment.
実施例2に示すツールパスにおいては、積層ピッチNがn/2の積層ピッチとなるため、輪郭部Pへ特別な配慮をする必要がなく、図15に示すように1層毎に輪郭部Pを造形することになる。また、最下層の下面Pbは従来技術と同様に最も凹凸がない状態で造形される。なお、水平ピッチについては、本実施例4で前記内部Piについて適用した処理と同様の処理となる。 In the tool path shown in the second embodiment, since the stacking pitch N is a stacking pitch of n / 2, there is no need to give special consideration to the contour portion P. As shown in FIG. Will be shaped. Further, the lowermost lower surface Pb is shaped in the state having the least unevenness as in the prior art. The horizontal pitch is the same as the process applied to the internal Pi in the fourth embodiment.
その他、特に説明しない各部は、実施例1と同様に構成され、同様に機能するので、重複する説明は省略する。 Other parts that are not particularly described are configured in the same manner as in the first embodiment and function in the same manner, and thus redundant description is omitted.
本実施形態によれば、FDM方式での3次元造形時の「反り」による失敗を抑制することによって、3次元造形時の失敗による「時間や材料を無駄」にすることがなくなる、あるいは少なくすることができる。 According to the present embodiment, by suppressing the failure due to “warping” at the time of three-dimensional modeling in the FDM method, it is possible to eliminate or reduce “wasted time and materials” due to the failure at the time of three-dimensional modeling. be able to.
すなわち、FDM方式のように材料を熱で溶かして積み上げる方式は、吐出材料の冷却時に収縮力が発生する。(冷却後はそれ以上収縮しない。)一般的にFDM方式のように積層による3次元造形については、1つの層の造形中はほとんどインターバルをおかずに素早く造形する。これは、3次元造形にかかる時間を短縮するという理由もあるが、層の造形中に一部が冷却、収縮して寸法が変わってしまうのを防ぐという理由もある。しかし、異なる層の造形については、わざと冷却期間を設けて形状を安定させてから次の層の造形を開始させる手法もあり素早く造形を行う制約は少ない。 That is, a method of melting and stacking materials with heat like the FDM method generates contraction force when cooling the discharged material. (After cooling, it does not shrink any more.) In general, as for the three-dimensional modeling by stacking as in the FDM method, modeling is performed quickly with almost no interval during modeling of one layer. This also has a reason for shortening the time required for three-dimensional modeling, but also has a reason for preventing a part from cooling and shrinking during layer modeling to change dimensions. However, with regard to the modeling of different layers, there is also a method of intentionally providing a cooling period to stabilize the shape and then starting the modeling of the next layer, and there are few restrictions on quickly modeling.
また、吐出材料が冷却される前に、前の層の吐出材料の冷却が不十分で造形が失敗するような例は、近年使用されている3Dプリンタと材料ではほぼないと考えて良い。つまり、吐出材料が吐出されてから(収縮力が発生する)冷却されるまでの時間は、同一層内で完結し、次の層の造形中にはほぼ関係しないものと考えることができる。したがって、収縮力は同時に冷却される1つの層の単位でほぼ大きさが決まると言える。 In addition, it may be considered that there are almost no 3D printers and materials that have been used in recent years in cases where modeling fails due to insufficient cooling of the discharge material of the previous layer before the discharge material is cooled. That is, it can be considered that the time from when the discharged material is discharged to when it is cooled (where contraction force is generated) is completed within the same layer, and is not substantially related to the formation of the next layer. Therefore, it can be said that the contraction force is almost determined by the unit of one layer to be cooled at the same time.
一般的にFDM方式の材料は樹脂である。樹脂材料の収縮率は材料によってある程度の幅を持って決まっている。その力は単位体積あたりの収縮するエネルギーの積算であると考えられる。つまりは、1層あたりの収縮力は1層あたりの吐出材料の体積にほぼ比例すると考えることができる。1層は非常に薄い層であるので、本明細書では、体積ではなく密度と表現しているが、上記のことから収縮力を低く抑えるためには、1層あたりに使用する吐出材料を少なく(密度を低く)すれば良いことになる。 Generally, the FDM material is a resin. The shrinkage rate of the resin material is determined with a certain width depending on the material. The force is considered to be the integration of contracting energy per unit volume. That is, it can be considered that the shrinkage force per layer is substantially proportional to the volume of the discharged material per layer. Since one layer is a very thin layer, in this specification, it is expressed as density rather than volume. From the above, in order to keep the shrinkage force low, less discharge material is used per layer. (Density is low).
本発明においては、溶解積層法(FDM)などの高温のノズルから吐出された造形材料によって1層毎に造形を行い、それを積層することによって3次元の形に造形する3次元造形システムにおいて、1層あたりの密度を低くして造形するので、収縮力を低く抑えることができ、反りを抑制することが可能となる。但し、単に吐出材料密度を低くするだけでは、造形の品質が落ちてしまうことになってしまう。例えば、平らな面を作るのに単純に材料を半分にしてしまっては隙間だらけになることが容易に想像され品質を満足しないし強度も落ちることになる。しかし、本発明では、同時に積層方向の密度を高くするので品質の低下を抑えることができる。 In the present invention, in a three-dimensional modeling system that models each layer with a modeling material discharged from a high-temperature nozzle such as melt lamination method (FDM), and models it into a three-dimensional shape by laminating it, Since modeling is performed with a low density per layer, the shrinkage force can be kept low, and warping can be suppressed. However, simply reducing the density of the discharged material will reduce the quality of modeling. For example, if you simply halve the material to make a flat surface, it can easily be imagined that there will be plenty of gaps, which will not satisfy the quality and also reduce the strength. However, in the present invention, since the density in the stacking direction is increased at the same time, deterioration in quality can be suppressed.
前記図5、図11及び図14に記載したフローチャートは、コンピュータプログラムとして構成され、コンピュータ、ここではPC10にダウンロードされ、前記プログラムの手順に従って各処理が実行される。また、当該プログラムは、記録媒体に記憶させてもよい。その場合、この記録媒体を用いて前記コンピュータに当該プログラムをインストールすることができる。なお、前記記録媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記憶媒体は特に限定されないが、例えばCD−ROM等の記録媒体が使用できる。 The flowcharts shown in FIG. 5, FIG. 11 and FIG. 14 are configured as a computer program, downloaded to a computer, here, the PC 10, and each process is executed according to the procedure of the program. The program may be stored in a recording medium. In that case, the program can be installed in the computer using the recording medium. The recording medium may be a non-transitory recording medium. The non-transitory storage medium is not particularly limited, and for example, a recording medium such as a CD-ROM can be used.
以上説明したように、本実施形態によれば、次のような効果を奏する。なお、以下の説明では、特許請求の範囲における各構成要素と本実施形態の各部とを対応させ、用語が異なる場合には、後者をかっこ書きで示す。 As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained. In the following description, each component in the claims corresponds to each part of the present embodiment, and when the terminology is different, the latter is shown in parentheses.
(1) 3次元の造形物を造形するためのツールパス44,61を生成する情報処理装置(PC10)であって、3次元モデル(3Dモデル10a)をスライスしてスライスデータ43を生成するスライスデータ生成手段(スライス処理10b2、ステップ103、ステップ302)と、前記スライスデータ43に基づいてツールパス44を生成するツールパス生成手段(輪郭線抽出処理10b3、ステップ104、ステップ304、内部パス設定処理10b5、ステップ105、ステップ306)と、を備え、吐出材料51の径が積層方向をn、水平方向をmとしたとき、前記ツールパス生成手段は積層方向の材料の吐出間隔をn未満とし、水平方向の材料の吐出間隔をmより大きくして、前記水平方向で隣接する吐出材料51の間に空間部53が形成されるツールパス61を生成するので、反りによるFDM方式での3次元造形の失敗を抑制することができる。その結果、3次元造形時の失敗による時間や材料の無駄をなくし、あるいは少なくすることができる。 (1) An information processing apparatus (PC 10) that generates tool paths 44 and 61 for modeling a three-dimensional model, and a slice that generates slice data 43 by slicing a three-dimensional model (3D model 10a) Data generation means (slice processing 10b2, step 103, step 302) and tool path generation means (contour extraction processing 10b3, step 104, step 304, internal path setting processing) for generating a tool path 44 based on the slice data 43 10b5, step 105, step 306), and when the diameter of the discharge material 51 is n in the stacking direction and m in the horizontal direction, the tool path generating means sets the discharge interval of the material in the stacking direction to less than n, A space between the discharge materials 51 adjacent in the horizontal direction is set such that the discharge interval of the horizontal material is larger than m. Since generating a tool path 61 53 is formed, it is possible to suppress failure of the three-dimensional modeling on the FDM method according warp. As a result, time and material waste due to failure during three-dimensional modeling can be eliminated or reduced.
(2) 前記(1)の情報処理装置において、前記積層方向の材料の吐出間隔を(√2×n)/2とし、前記水平方向の材料の吐出間隔を√2×mとしたので、積層ピッチと水平ピッチを変化させても、従来技術における3次元造形のツールパス生成方法の場合と比較して吐出材料の量を同等にすることができる。これにより、強度の低下やコストを増やすことがなく3次元造形できるツールパスを生成できる。 (2) In the information processing apparatus of (1), since the discharge interval of the material in the stacking direction is (√2 × n) / 2 and the discharge interval of the material in the horizontal direction is √2 × m, Even if the pitch and the horizontal pitch are changed, the amount of the discharged material can be made equal as compared with the case of the three-dimensional modeling tool path generation method in the prior art. As a result, a tool path capable of three-dimensional modeling can be generated without reducing strength and increasing costs.
(3) 前記(1)の情報処理装置において、前記積層方向の材料の吐出間隔をn/2とし、前記水平方向の材料の吐出間隔を√3×mとしたので、1個の吐出材料が周囲6個の材料と隣接することができる。従来技術では4個なので、吐出材料間での結合力が従来技術に比較して強くなり、造形物の強度を増すことが可能なツールパスを生成することができる。 (3) In the information processing apparatus of (1), since the discharge interval of the material in the stacking direction is n / 2 and the discharge interval of the material in the horizontal direction is √3 × m, one discharge material is Adjacent to 6 surrounding materials. Since there are four in the conventional technique, the bonding force between the discharge materials is stronger than that in the conventional technique, and a tool path capable of increasing the strength of the modeled object can be generated.
(4) 前記(1)の情報処理装置において、前記空間部53が形成されるツールパス61の形成を開始する特定の層の位置を設定する設定手段(入力装置16)を備えたので、反りに影響しやすい層のみ選択的に積層ピッチと水平ピッチを変更することができる。これにより、造形物全体における積層数が少なくなり造形時間の増加の抑制が可能なツールパスを生成することができる。 (4) Since the information processing apparatus of (1) includes setting means (input device 16) for setting the position of a specific layer for starting the formation of the tool path 61 in which the space portion 53 is formed, warping It is possible to selectively change the stacking pitch and the horizontal pitch only for the layers that are easily affected. Thereby, the number of lamination | stacking in the whole molded article decreases, and the tool path which can suppress the increase in modeling time can be produced | generated.
(5) 前記(1)と同様の情報処理装置おいて、吐出材料の径が積層方向をn、水平方向をmとしたとき、前記ツールパス生成手段は積層方向の材料の吐出間隔をn未満とし、最下層又は/及び最上層の水平方向の材料の吐出間隔をmとし、最下層又は/及び最上層の前記水平方向で隣接する吐出材料は接触させ、前記水平方向で隣接する前記内部の吐出材料間には空間部が形成されるツールパスを生成するので、最下層の積層ピッチをn、水平ピッチをmとして下面の凸凹を抑制することができる。これにより、下面の造形の精度を落とさず3次元造形可能なツールパスを生成することができる。 (5) In the same information processing apparatus as in (1), when the diameter of the discharge material is n in the stacking direction and m in the horizontal direction, the tool path generation means sets the discharge interval of the material in the stacking direction to less than n. The discharge interval of the horizontal material of the lowermost layer or / and the uppermost layer is m, the discharge material adjacent in the horizontal direction of the lowermost layer or / and the uppermost layer is brought into contact, and Since a tool path in which a space portion is formed between the discharge materials is generated, unevenness on the lower surface can be suppressed by setting the bottom layer stacking pitch to n and the horizontal pitch to m. Thereby, a tool path capable of three-dimensional modeling can be generated without reducing the accuracy of modeling the lower surface.
(6) 前記(1)と同様の情報処理装置おいて、吐出材料の径が積層方向をn、水平方向をmとしたとき、前記ツールパス生成手段は積層方向の材料の吐出間隔をnとし、水平方向の材料の吐出間隔をmより大きくして、前記積層方向で隣接する吐出材料は接触させ、前記水平方向で隣接する吐出材料の間に空間部が形成されるツールパスを生成するので、輪郭部の積層ピッチをnとして輪郭表面の凸凹を抑制することができる。これにより、輪郭部表面の造形の精度を落とさず3次元造形可能なツールパスを生成することができる。 (6) In the same information processing apparatus as in (1), when the diameter of the discharge material is n in the stacking direction and m in the horizontal direction, the tool path generation unit sets the discharge interval of the material in the stacking direction to n. Since the discharge interval of the material in the horizontal direction is made larger than m, the discharge materials adjacent in the stacking direction are brought into contact with each other, and a tool path in which a space is formed between the discharge materials adjacent in the horizontal direction is generated. In addition, the roughness of the contour surface can be suppressed by setting the stacking pitch of the contour portion to n. Thereby, a tool path capable of three-dimensional modeling can be generated without reducing the accuracy of modeling the contour surface.
(7) 前記(1)ないし(6)のいずれかの情報処理装置(PC10)と、 前記情報処理装置(PC10)からの3Dプリンタ制御データ10cに基づいて造形する3Dプリンタ20と、を備えた3Dプリンタシステムによれば、前記(1)ないし(6)で述べた効果を奏する3Dプリンタシステム1を提供することができる。 (7) The information processing apparatus (PC10) according to any one of (1) to (6) and the 3D printer 20 that is modeled based on the 3D printer control data 10c from the information processing apparatus (PC10) are provided. According to the 3D printer system, it is possible to provide the 3D printer system 1 that exhibits the effects described in the above (1) to (6).
(8) 本実施形態に係る情報処理方法は、3次元の造形物を造形するためのツールパス(輪郭部のツールパス44、内部ツールパス61)を生成する方法であって、3次元のモデルをスライスしてスライスデータ43を生成するスライスデータ生成工程(ステップ103、ステップ302)と、前記スライスデータ43に基づいてツールパス44を生成するツールパス生成工程(ステップ104、ステップ304、ステップ105、ステップ306)と、を備え、吐出材料の径が積層方向をn、水平方向をmとしたとき、前記ツールパス生成工程では、積層方向の材料の吐出間隔をn未満とし、水平方向の材料の吐出間隔をmより大きくして、前記水平方向で隣接する吐出材料51の間に空間部53が形成されるツールパスを生成するので、反りによるFDM方式での3次元造形の失敗を抑制することができる。また、3次元造形時の失敗による時間や材料の無駄をなくし、あるいは少なくすることができる。 (8) The information processing method according to the present embodiment is a method of generating a tool path (a tool path 44 of an outline part, an internal tool path 61) for modeling a three-dimensional modeled object, and a three-dimensional model A slice data generation step (step 103, step 302) for generating slice data 43 and a tool path generation step (step 104, step 304, step 105) for generating a tool path 44 based on the slice data 43 Step 306), and when the diameter of the discharge material is n in the stacking direction and m in the horizontal direction, the tool path generation step sets the discharge interval of the material in the stacking direction to less than n, Since the discharge interval is made larger than m, a tool path in which a space 53 is formed between the discharge materials 51 adjacent in the horizontal direction is generated. The failure of the three-dimensional modeling on the FDM method according warp can be suppressed. Also, time and material waste due to failure during three-dimensional modeling can be eliminated or reduced.
(9) 本実施形態に係るコンピュータプログラムは、3次元のモデルをスライスしてスライスデータ43を生成するスライスデータ生成手順(ステップ103、ステップ302)と、前記スライスデータ43に基づいてツールパス44を生成するツールパス生成手順(ステップ104、ステップ304、ステップ105、ステップ306)と、を備え、吐出材料の径が積層方向をn、水平方向をmとしたとき、前記ツールパス生成手順では、積層方向の材料の吐出間隔をn未満とし、水平方向の材料の吐出間隔をmより大きくして、前記水平方向で隣接する吐出材料51の間に空間部53を形成するツールパスを生成する処理を、コンピュータに実行させるので、前記コンピュータプログラムがダウンロードされた情報処理装置(PC10)が当該プログラムを実行することによって、反りによるFDM方式での3次元造形の失敗を抑制することができる。また、3次元造形時の失敗による時間や材料の無駄をなくし、あるいは少なくすることができる。 (9) The computer program according to this embodiment slices a three-dimensional model and generates slice data 43 (step 103, step 302), and a tool path 44 based on the slice data 43. A tool path generation procedure (step 104, step 304, step 105, step 306) to be generated, and when the diameter of the discharge material is n in the stacking direction and m in the horizontal direction, A process of generating a tool path for forming a space portion 53 between the discharge materials 51 adjacent in the horizontal direction by setting the discharge interval of the material in the direction to less than n and setting the discharge interval of the horizontal material to be larger than m. The information processing apparatus (PC10) in which the computer program is downloaded is executed by the computer. There by executing the program, it is possible to suppress failure of the three-dimensional modeling on the FDM method according warp. Also, time and material waste due to failure during three-dimensional modeling can be eliminated or reduced.
さらに、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施例は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。 Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, and all the technical matters included in the technical idea described in the claims are all included. The subject of the present invention. The above-described embodiments show preferred examples, but those skilled in the art can realize various alternatives, modifications, variations, and improvements from the contents disclosed in the present specification. These are included in the technical scope described in the appended claims.
1 3Dプリンタシステム
10 PC(情報処理装置)
10a 3Dモデル(3次元モデル)
10b3 輪郭線抽出処理
10b5 内部パス設定処理
16 入力装置(設定手段)
43 スライスデータ
44 輪郭部のツールパス
51 吐出材料
55 空間部
61 内部ツールパス
1 3D printer system 10 PC (information processing device)
10a 3D model (3D model)
10b3 Outline extraction processing 10b5 Internal path setting processing 16 Input device (setting means)
43 Slice data 44 Tool path at contour 51 Discharge material 55 Space 61 Internal tool path
Claims (9)
3次元のモデルをスライスしてスライスデータを生成するスライスデータ生成手段と、
前記スライスデータに基づいてツールパスを生成するツールパス生成手段と、
を備え、
吐出材料の径が積層方向をn、水平方向をmとしたとき、前記ツールパス生成手段は積層方向の材料の吐出間隔をn未満とし、水平方向の材料の吐出間隔をmより大きくして、前記水平方向で隣接する吐出材料の間に空間部が形成されるツールパスを生成する情報処理装置。 An information processing apparatus that generates a tool path for modeling a three-dimensional model,
Slice data generation means for slicing a three-dimensional model to generate slice data;
Tool path generation means for generating a tool path based on the slice data;
With
When the diameter of the discharge material is n in the stacking direction and m in the horizontal direction, the tool path generation means sets the discharge interval of the material in the stacking direction to less than n, and sets the discharge interval of the horizontal material to be larger than m, An information processing apparatus that generates a tool path in which a space is formed between discharge materials adjacent in the horizontal direction.
前記積層方向の材料の前記吐出間隔を(√2×n)/2とし、
前記水平方向の材料の前記吐出間隔を√2×mとした情報処理装置。 The information processing apparatus according to claim 1,
The discharge interval of the material in the stacking direction is (√2 × n) / 2,
An information processing apparatus in which the discharge interval of the horizontal material is √2 × m.
前記積層方向の材料の前記吐出間隔をn/2とし、
前記水平方向の材料の前記吐出間隔を√3×mとした情報処理装置。 The information processing apparatus according to claim 1,
The discharge interval of the material in the stacking direction is n / 2,
An information processing apparatus in which the discharge interval of the horizontal material is √3 × m.
前記空間部が形成されるツールパスの形成を開始する特定の層の位置を設定する設定手段を備えた情報処理装置。 The information processing apparatus according to claim 1,
An information processing apparatus comprising setting means for setting a position of a specific layer at which formation of a tool path in which the space is formed is started.
3次元のモデルをスライスしてスライスデータを生成するスライスデータ生成手段と、
前記スライスデータに基づいてツールパスを生成するツールパス生成手段と、
を備え、
吐出材料の径が積層方向をn、水平方向をmとしたとき、前記ツールパス生成手段は積層方向の材料の吐出間隔をn未満とし、最下層又は/及び最上層の水平方向の材料の吐出間隔をmとし、最下層又は/及び最上層の前記水平方向で隣接する吐出材料は接触させ、前記水平方向で隣接する前記内部の吐出材料間には空間部が形成されるツールパスを生成する情報処理装置。 An information processing apparatus that generates a tool path for modeling a three-dimensional model,
Slice data generation means for slicing a three-dimensional model to generate slice data;
Tool path generation means for generating a tool path based on the slice data;
With
When the diameter of the discharge material is n in the stacking direction and m in the horizontal direction, the tool path generation means sets the discharge interval of the material in the stacking direction to less than n, and discharges the material in the horizontal direction of the lowermost layer and / or the uppermost layer. An interval is set to m, and the discharge material adjacent in the horizontal direction of the lowermost layer or / and the uppermost layer is brought into contact with each other, and a tool path in which a space portion is formed between the internal discharge materials adjacent in the horizontal direction is generated. Information processing device.
3次元のモデルをスライスしてスライスデータを生成するスライスデータ生成手段と、
前記スライスデータに基づいてツールパスを生成するツールパス生成手段と、
を備え、
吐出材料の径が積層方向をn、水平方向をmとしたとき、前記ツールパス生成手段は積層方向の材料の吐出間隔をnとし、水平方向の材料の吐出間隔をmより大きくして、前記積層方向で隣接する吐出材料は接触させ、前記水平方向で隣接する吐出材料の間に空間部が形成されるツールパスを生成する情報処理装置。 An information processing apparatus that generates a tool path for modeling a three-dimensional model,
Slice data generation means for slicing a three-dimensional model to generate slice data;
Tool path generation means for generating a tool path based on the slice data;
With
When the diameter of the discharge material is n in the stacking direction and m in the horizontal direction, the tool path generation means sets the discharge interval of the material in the stacking direction to n, and sets the discharge interval of the horizontal material to be larger than m, An information processing apparatus for generating a tool path in which a discharge portion adjacent in the stacking direction is brought into contact and a space is formed between the discharge materials adjacent in the horizontal direction.
前記情報処理装置からの3Dプリンタ制御データに基づいて造形する3Dプリンタと、
を備えた3Dプリンタシステム。 The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A 3D printer for modeling based on 3D printer control data from the information processing apparatus;
3D printer system.
3次元のモデルをスライスしてスライスデータを生成するスライスデータ生成工程と、
前記スライスデータに基づいてツールパスを生成するツールパス生成工程と、
を備え、
吐出材料の径が積層方向をn、水平方向をmとしたとき、前記ツールパス生成工程では、積層方向の材料の吐出間隔をn未満とし、水平方向の材料の吐出間隔をmより大きくして、前記水平方向で隣接する吐出材料の間に空間部が形成されるツールパスを生成する情報処理方法。 A tool path generation method for generating a tool path for modeling a three-dimensional structure,
A slice data generation step of slicing a three-dimensional model to generate slice data;
A tool path generating step for generating a tool path based on the slice data;
With
When the diameter of the discharge material is n in the stacking direction and m in the horizontal direction, in the tool path generation step, the discharge interval of the material in the stacking direction is less than n and the discharge interval of the horizontal material is set larger than m. An information processing method for generating a tool path in which a space portion is formed between discharge materials adjacent in the horizontal direction.
前記スライスデータに基づいてツールパスを生成するツールパス生成手順と、
を備え、
吐出材料の径が積層方向をn、水平方向をmとしたとき、前記ツールパス生成手順では、積層方向の材料の吐出間隔をn未満とし、水平方向の材料の吐出間隔をmより大きくして、前記水平方向で隣接する吐出材料の間に空間部を形成するツールパスを生成する処理を、コンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
A slice data generation procedure for slicing a three-dimensional model to generate slice data;
A tool path generation procedure for generating a tool path based on the slice data;
With
When the diameter of the discharge material is n in the stacking direction and m in the horizontal direction, in the tool path generation procedure, the discharge interval of the material in the stacking direction is less than n, and the discharge interval of the horizontal material is larger than m. A computer program that causes a computer to execute a process of generating a tool path that forms a space between discharge materials adjacent in the horizontal direction.
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- 2015-12-14 JP JP2015243414A patent/JP2017109320A/en active Pending
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