ホーム

超小型の高温ホットエンドを提供

従来のヒーターブロック全体を加熱し熱容量による温度保持を行う方式と異なり、セラミックヒータと低熱容量の部材を組み合わせ「必要な時に必要な所を必要なだけ加熱する」新しいコンセプトのホットエンドを提供致します。

● 世界最高クラスの加熱温度 500ºCを実現

● オンデマンドライクな温度制御が可能

● 均一な加熱により素材(フィラメント樹脂)へのダメージが少ない

構造

フィラメント流路は段のある円筒形状で、その下端はテーパー状に細く加工され、先端に樹脂射出用のノズルを備えています。ノズル上部は薄型セラミック加熱板2枚で平行に挟まれた構造になっています。

昇温特性

消費電力

昇温後にその温度を保持するための消費電力を示します。

500ºCでの消費電力時は約10Wとなります。これは高温状態のヒーター部の熱容量を小さくし、オンデマンドライク(必要な時に必要な所を必要なだけ加熱する)な熱制御の効果と考えています。

次にホットエンド内の温度分布を示します。

セラミックヒータによる面での熱の供給は安定した温度分布で過度な加熱がなく素材(フィラメント)に対するダメージも少ないと考えられます。

当社では上記ホットエンドを市販プリンターに搭載しスーパーエンプラの造形に対応させ、造形サービス、3Dプリンター販売を展開しています。

今後の展開

マルチ・ヒーター、マルチ・センサー

ホットエンドは1ヒーター、1温度センサーが理想的な内部温度分布(均一)を実現しているとは必ずしも言えません。射出速度によっても温度分布の変動が予測されます。想定される望ましい温度分布を下図に示します。

 

前提として「フィラメントの導入部はフィラメントの熱変形を防ぐためにTg(ガラス転移点)以下の温度が望ましい。樹脂の溶融部では粘度が下がり、流動の抵抗が低いことが望ましい。ノズル部では造形品質を保ちながら層間の結合力を保つ温度に設定する必要がある」と想定しました。

当社のホットエンドは複数のヒーターと測温抵抗体を搭載することも可能であり、2ヒーター、3温度センサーを搭載した構造を試作しました。

理想の温度プロファイルを実現するため、➀断熱バレルによりフィラメント流路から上への伝熱を抑制し、導入部でのフィラメント樹脂の軟化による詰まりを防止しています。②加熱板の面上では複数のヒーターと測温抵抗体によりホットエンド内の温度プロファイルを精密制御、樹脂の溶融量を確保することで高速の造形に対応致しました。また、ノズル近傍での樹脂流動性を制御することで、過度の流動で造形形状を損ねることなく、層間の結合力を確保することも可能となっています。

その他、以下に示す様な多ノズル化の試作も行っています。

マルチノズル/ライン型