【引进案例】3D打印机建模精度提升10倍！接触式传感器引进案例
目次
3D打印机为何会出现建模不良？
人们对3D打印机的需求正在不断高涨。
在制造行业，以前使用传统的制造方法很难完成的试制品创建和定制零件制造等设计复杂的产品，现在都可以用3D打印机制作了。此外，3D打印机还被应用于医药、建筑、航空航天、教育、食品和时装等各行各业，预计对3D打印机的需求今后将继续增加。
而另一方面，使用3D打印机进行制作的各位是否会有以下烦恼？
- “精度差，建模经常失败……”
- “浪费了很多制作时间，不能按时完成……”
本次我们对在3D打印机上配备接触式传感器后实现了高精度建模的用户进行介绍。
- 建模精度 提高10倍
- 建模时间 第1层失败率减少90%
- 渲染能力 提高10倍
欢迎浏览。
从该案例可以了解
- 3D打印机产生建模不良的原因
- 改善建模不良的接触式传感器的使用方法
- 对设计人员有帮助的传感器的使用方法
采访对象介绍：3D打印机制造商 名古屋工艺公司
爱知县名古屋市的名古屋工艺有限公司接受了我们的采访。（以下公司名称使用简称）
该公司从事3D打印机的制造、使用了3D打印机的工业产品和消费者产品的小批量生产。
“既然市面上的3D打印机问题不少，那我们就自己制作自己想要的3D打印机”。出于这种想法，公司从2023年开始进行开发。
该公司推出的拳头产品“3D打印机Senju”是配备有喷头自动更换装置的日本第一台商用3D打印机，公司也因此而备受关注。
名古屋工艺公司认为的3D打印机的问题
下面对名古屋工艺公司在开发3D打印机过程中解决的最关键的问题进行说明。
问题：90%的建模失败是由于“第1层的建模不良”
一般的3D打印机经常发生建模不良，名古屋工艺公司认为其中的90%是由“建模平台的变形导致的第1层的不良”造成的。
原因：建模平台变形无法补正
第1层发生缺陷的主要原因有：
・热膨胀
・平台上有划痕、污垢和弯曲
・导向精度
这些是与平台相关的不良影响。
这种平台变形通常使用“接近传感器”来检测，但由于测量精度不足，因此经常发生无法避免第1层建模失败的情况。
飞跃性地提高了3D打印机精度的方法是什么？
针对建模平台变形这一影响建模精度的关键，名古屋工艺公司开发了一种最大限度地精确测量、补正建模平台变形的方法。
解决方案：使用高精度接触式传感器替代接近传感器
作为解决方案，采用了“高精度接触式传感器”替代了测量精度不足的接近传感器。
通过以接触式高精度地测量以前无法用接近传感器检测的建模平台的变形，成功地补正了导致第1层建模失败的平台变形。
正确地使用接触式传感器的变形补正方法
使用接触式传感器补正建模平台变形的过程如下：
1. 用接触式传感器测量平台上多个位置的坐标
2. 将测量数据发送至控制器
3. 根据测量数据了解平台变形
4. 测量后，使用自动工具更换装置更换喷头和传感器，并在补正平台高度的同时开始成型打印
【视频讲解】使用接触式传感器测量建模平台的方法
请观看下面的视频，了解使用接触式传感器实际测量建模平台高度的方法。
通过用接触式传感器检测平台上的多个点，可以了解整个平台表面的变形情况。
美德龙metrol接触式传感器PT系列的高度确认中装置3D打印机Senju(名古屋工艺公司)
▲使用接触式传感器测量建模平台
【照片】测量建模平台变形的固件画面
使用接触式传感器测量的建模平台的变形量以高度图的形式表示如下。
通过在补正该变形的同时对第1层进行建模，可以防止“第1层建模失败”。
在 3D 打印机设计中选择接触式传感器的三个原因
在选择传感器时，我们也考虑过其他类似产品，但还是毫不犹豫地选择了美德龙的产品。主要有3个原因。
- 美德龙产品在国内外有着压倒性的使用业绩，有令人放心的品牌力
- 与昂贵的激光传感器等相比，性价比高
- 由于是日本制造，售后服务等都令人放心
配备接触式传感器的3D打印机Senju的成果如何？
与以往使用的接近传感器相比，接触式传感器的使用产生了以下效果：
成果：现在能以10倍的精度测量建模平台的变形(50μm →5um)
3D打印机市场上的产品，传感器规格一般是0.05mm（50μm），而名古屋工艺公司的“Senju”现在能以10倍的精度进行测量。通过反复测量，实现了精确的建模。
大幅提高了模型的品质
现在，通过使用极其精确的数值来控制建模平台和喷头之间的距离，可以实现高精度建模。
Senju配备有自动更换喷头的自动工具更换功能。
最大的优点是可以自由改变喷头直径，可以增加模型的渲染宽度、大型模型的高速打印等选项。
▲通过更换喷头而进行堆积高度可变的建模测试(名古屋工艺公司提供)
第1层建模失败率大幅降低！提高3D打印机的运行率和生产率
正确地使用接触式传感器，产生了以下效果：
- 第1层的失败率大幅降低
- 以前只能用成本在500万日元以上的昂贵打印机才能完成的350 mm2以上的大型模型，现在使用接触式传感器即可完成，可实现低成本和高精度。成本大约降低到一半左右
- 重建模时只需要大约10-20分钟的时间来清扫建模平台和重新加热设备即可，极大地减少了准备工作的次数，可以迅速建模。
- 喷头和建模平台的高度调整以前基本依靠个人经验，需要每周调整一次，而现在只需半年调整一次，可以稳定地制作模型。
3D打印机制造商名古屋工艺公司的愿景
希望制造可以批量生产的机床，而不是用来制作试制品的3D打印机。
问：如果有愿景，今后打算开发什么样的3D打印机？
名古屋工艺公司 胁本技术负责人：
我们想制造梦想的机床，配备的工具不仅可以满足制造业的需求，还可以满足食品、医疗、农业和服务业等各行各业的需求。我们把这种愿望寄托在了有一千只手的这款产品中，所以将产品命名为“千手（Senju）” 。
非常幸运的是我们现在收到了令人吃惊的大公司的咨询，有很多人来我们公司参观，有时候人太多，我们工厂都无法容纳（笑）。我切切实实地感受到了人们对3D打印机是多么关注。
希望能通过日本制造的3D打印机为日本恢复技术强国的地位做出贡献。
名古屋工艺公司 冈田AM事业部部长：
从市场来看， 3D打印机基本都是外国产品。
包括支持在内，目前能够放心使用的日本厂商的设备还很少。
针对这种现状，我们迎头发起挑战，开始了产品开发。
如果能有助推日本创意产业的设备、也就是可以放心使用的日本制造的3D打印机，那么日本的生产制造就会比现在更有独创性，并能持续保持先进的技术。
我们的目标就是为这样的日本制造业做贡献，今后将进一步推进产品的高性能化和高品质化。
希望美德龙的传感器能够为名古屋工艺公司的进一步发展有所帮助。非常感谢！
采访合作单位：名古屋工艺有限公司
点击此处查看本案例中介绍的产品
可以低成本使用的接触式传感器系列。
M5～M10的纤薄设计，重复精度5μm，价格低廉。根据用途齐备有各种测头。
