JP6840944B2 - 3D data generator, modeling device, manufacturing method and program of modeled object - Google Patents
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Description
本発明は、3次元データ生成装置、3次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a three-dimensional data generation device, a three-dimensional modeling device, a method and a program for manufacturing a modeled object.
特許文献1には、3次元造形物に対する3次元形状データを取得する第1段階と、前記3次元形状データを最終的な造形物の作製に必要なサイズに変換させる第2段階と、前記サイズが変換されたデータをその内部を空洞化する空洞形態シェルデータ(Shell data)に変換させる第3段階と、前記シェルデータを高速プロトタイピングによって作製可能にする各パートデータ(parts data)のサイズ範囲に分割する第4段階と、前記それぞれのパートデータを前記高速プロトタイピングによって造形して、各造形パート物に作製する第5段階と、前記作製された各造形パート物を組立てて造形物を完成する第6段階を包含してなることを特徴とする3次元大型造形物の作製方法が記載されている。
1つの造形装置では造形出来ないような大きな造形物を作成するような場合には、最終成果物に対応する造形データを複数に分割し、分割された造形データごとに造形物を造形し、その後これらの造形物を互いに接合して最終成果物を作成することがある。このような場合、これら造形物の接合を容易にするため、治具のような何らかの位置決め用の部材が必要であるが、それを例えば凹凸等の位置決用の部位として造形物と同時に形成できれば、造形物どうしの接合の作業が容易になる。しかしながら、このような位置決め用の部位を造形物と同じ材料で造形した場合には、造形物どうしの接合作業が終わった後、位置決め用の部位を取り除くことが困難となってしまう。 When creating a large modeled object that cannot be modeled with one modeling device, the modeling data corresponding to the final product is divided into multiple parts, and the modeled object is modeled for each of the divided modeling data, and then These sculptures may be joined together to create the final product. In such a case, in order to facilitate the joining of these shaped objects, some kind of positioning member such as a jig is required, but if it can be formed at the same time as the shaped object as a part for positioning such as unevenness, for example. , The work of joining the shaped objects becomes easy. However, when such a positioning portion is formed of the same material as the modeled object, it becomes difficult to remove the positioning portion after the joining work between the shaped objects is completed.
本発明は、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができる3次元データ生成装置、3次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムを提供することを目的とする。 In the present invention, when the positioning portion for positioning the modeled object and the other member is modeled by using the modeling device, the modeled object and the other member are used as compared with the case where the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional data generation device, a three-dimensional modeling device, a manufacturing method and a program of a modeled object, which can facilitate the joining of the two.
請求項1に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する3次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する3次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示部であって、造形物本体は造形材料を用いて出力し、位置決部は、造形物の造形の過程において造形物本体を支持する支持部の材料である支持材を用いて出力することを指示する出力指示部を有する3次元データ生成装置である。
The present invention according to
請求項2に係る本発明は、位置決部を造形する支持材の量の操作者による指示を受け付ける支持材量指示受付部をさらに有する請求項1記載の3次元データ生成装置である。
The present invention according to claim 2 is the three-dimensional data generation device according to
請求項3に係る本発明は、前記出力指示部は、造形物本体に位置決めされる他の部材の造形物本体に向けての移動を位置決部が案内する形状となるように出力を指示する請求項1又は2記載の3次元データ生成装置である。
According to the third aspect of the present invention, the output instruction unit instructs the output so that the positioning unit guides the movement of other members positioned on the modeled object body toward the modeled object body. The three-dimensional data generation device according to
請求項4に係る本発明は、前記出力指示部は、造形物本体に位置決めされる他の部材の造形物本体に向けての移動を位置決部が制限する形状となるように出力を指示する請求項1又は2記載の3次元データ生成装置である。
According to the fourth aspect of the present invention, the output instruction unit instructs the output so that the positioning unit restricts the movement of other members positioned on the modeled object body toward the modeled object body. The three-dimensional data generation device according to
請求項5に係る本発明は、前記出力指示部は、造形物本体に位置決めされる他の部材の造形物本体に対する向きを位置決部が一致させる形状となるように出力を指示する請求項1又は2記載の3次元データ生成装置である。 The first aspect of the present invention according to claim 5 is that the output indicating unit instructs the output so that the positioning unit matches the orientation of another member positioned on the modeled object body with respect to the modeled object body. Alternatively, it is the three-dimensional data generation device according to 2.
請求項6に係る本発明は、前記出力指示部は、造形物本体の変形を位置決部が抑制する形状となるように出力を指示する請求項1又は2記載の3次元データ生成装置である。
According to the sixth aspect of the present invention, the output instruction unit is the three-dimensional data generation device according to
請求項7に係る本発明は、前記出力指示部は、造形物本体に重力方向における下側から位置決部が支持される状態となるように出力を指示する請求項1又は2記載の3次元データ造形装置である。
The three-dimensional aspect according to
請求項8に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する3次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する3次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示部であって、位置決部を、造形物を造形する材料である造形材料を用いて出力することを指示する出力指示部を有する3次元データ生成装置である。 The present invention according to claim 8 simultaneously uses three-dimensional data that defines the shape of the main body of the modeled object and three-dimensional data that defines the shape of a positioning portion that positions another member on the main body of the modeled object. It is a three-dimensional data generation device having an output instruction unit for instructing the output of the above, and an output instruction unit for instructing the positioning unit to output using a modeling material which is a material for modeling a modeled object.
請求項9に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する3次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する3次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示部であって、造形物本体は造形材料を用いて出力し、位置決部は、造形物の造形の過程において造形物本体を支持する支持部の材料である支持材を用いて出力することを指示する出力指示部と、前記出力指示部の指示に応じて造形物を出力する出力部と、を有する造形装置である。 The present invention according to claim 9 simultaneously uses three-dimensional data that defines the shape of the main body of the modeled object and three-dimensional data that defines the shape of a positioning portion that positions another member on the main body of the modeled object. It is an output instruction part that instructs the output of the modeled object, and the modeled object body outputs using the modeling material, and the positioning part is the support material that is the material of the support part that supports the modeled object body in the process of modeling the modeled object. It is a modeling device having an output instruction unit for instructing output using the above, and an output unit for outputting a modeled object in response to an instruction from the output instruction unit.
請求項10に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する3次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する3次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示部であって、位置決部を、造形物を造形する材料である造形材料を用いて出力することを指示する出力指示部と、前記出力指示部の指示に応じて造形物を出力する出力部と、を有する造形装置である。 The present invention according to claim 10 simultaneously uses three-dimensional data that defines the shape of the main body of the modeled object and three-dimensional data that defines the shape of a positioning portion that positions another member on the main body of the modeled object. An output instruction unit that instructs the output of the above, and an output instruction unit that instructs the positioning unit to output using a modeling material that is a material for modeling a modeled object, and an output instruction unit that instructs the output instruction unit to output. It is a modeling device having an output unit that outputs a modeled object.
請求項11に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する3次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する3次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示工程であって、造形物本体は造形材料を用いて出力し、位置決部は、造形物の造形の過程において造形物本体を支持する支持部の材料である支持材を用いて出力することを指示する出力指示工程を有する造形物の造形方法である。 The present invention according to claim 11 simultaneously uses three-dimensional data that defines the shape of the main body of the modeled object and three-dimensional data that defines the shape of a positioning portion that positions another member on the main body of the modeled object. In the output instruction process for instructing the output of the modeled object, the modeled object body outputs using the modeling material, and the positioning part is the support material which is the material of the support part that supports the modeled object body in the modeling process of the modeled object. It is a modeling method of a modeled object having an output instruction step of instructing to output using.
請求項12に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する3次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する3次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示工程であって、位置決部を、造形物を造形する材料である造形材料を用いて出力することを指示する出力指示工程を有する造形物の造形方法である。 The present invention according to claim 12 simultaneously uses three-dimensional data that defines the shape of the main body of the modeled object and three-dimensional data that defines the shape of a positioning portion that positions another member on the main body of the modeled object. It is an output instruction process for instructing the output of the above, and is a modeling method of a modeled object having an output instruction process for instructing the positioning portion to be output using a modeling material which is a material for modeling the modeled object.
請求項13に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する3次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する3次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示ステップであって、造形物本体は造形材料を用いて出力し、位置決部は、造形物の造形の過程において造形物本体を支持する支持部の材料である支持材を用いて出力することを指示する出力指示ステップをコンピュータに実行させるプログラムである。 The present invention according to claim 13 simultaneously uses three-dimensional data that defines the shape of the main body of the modeled object and three-dimensional data that defines the shape of a positioning portion that positions another member on the main body of the modeled object. This is an output instruction step for instructing the output of the modeled object, in which the modeled object body outputs using the modeling material, and the positioning portion is a support material which is a material of the supporting portion that supports the modeled object body in the process of modeling the modeled object. It is a program that causes a computer to execute an output instruction step instructing to output using.
請求項14に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する3次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する3次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示ステップであって、位置決部を、造形物を造形する材料である造形材料を用いて出力することを指示する出力指示ステップをコンピュータに実行させるプログラムで3である。 The present invention according to claim 14 simultaneously uses three-dimensional data that defines the shape of the main body of the modeled object and three-dimensional data that defines the shape of a positioning portion that positions another member on the main body of the modeled object. 3 is a program that causes a computer to execute an output instruction step instructing the position determination unit to output using a modeling material that is a material for modeling a modeled object.
請求項1に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができる3次元データ生成装置を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, when the positioning portion for positioning the modeled object and other members is modeled by using the modeling device, the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material as compared with the case where the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material. It is possible to provide a three-dimensional data generation device that can facilitate joining of a modeled object and another member.
請求項2に係る本発明によれば、操作者による指示に応じて用いる支持材の量を調整することができる。 According to the second aspect of the present invention, the amount of the support material used can be adjusted according to the instruction by the operator.
請求項3に係る本発明によれば、位置決部によって他の部材が造形物本体へと案内されるため、造形物と他の部材との位置決めをしやすい。 According to the third aspect of the present invention, since the other member is guided to the main body of the modeled object by the positioning portion, it is easy to position the modeled object and the other member.
請求項4に係る本発明によれば、造形物と他の部材との衝突時の衝撃を位置決部で抑制することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the impact at the time of collision between the modeled object and another member can be suppressed by the positioning portion.
請求項5に係る本発明は、造形物と他の部材との向きを一致させることが容易になる。 The present invention according to claim 5 makes it easy to match the orientations of the modeled object and other members.
請求項6に係る本発明によれば、造形物の例えば造形時における変形を抑制することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to suppress deformation of a modeled object at the time of modeling, for example.
請求項7に係る本発明によれば、位置決部が造形物本体により重力方向おける下側から支持されていない技術と比較して、位置決部を容易に造形することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the positioning portion can be easily modeled as compared with the technique in which the positioning portion is not supported from the lower side in the direction of gravity by the modeled object main body.
請求項8に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができる3次元データ生成装置を提供することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, when the positioning portion for positioning the modeled object and other members is modeled by using the modeling device, the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material as compared with the case where the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material. It is possible to provide a three-dimensional data generation device that can facilitate joining of a modeled object and another member.
請求項9に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができる造形装置を提供することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, when the positioning portion for positioning the modeled object and the other member is modeled by using the modeling device, the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material as compared with the case where the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material. It is possible to provide a modeling apparatus capable of facilitating joining of a modeled object to another member.
請求項10に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができる造形装置を提供することができる。 According to the tenth aspect of the present invention, when the positioning portion for positioning the modeled object and the other member is modeled by using the modeling device, the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material as compared with the case where the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material. It is possible to provide a modeling apparatus capable of facilitating joining of a modeled object to another member.
請求項11に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができる造形物の造形方法を提供することができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, when the positioning portion for positioning the modeled object and the other member is modeled by using the modeling device, the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material as compared with the case where the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material. It is possible to provide a modeling method of a modeled object that can facilitate joining of the modeled object and another member.
請求項12に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができる造形物の造形方法を提供することができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, when the positioning portion for positioning the modeled object and the other member is modeled by using the modeling device, the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material as compared with the case where the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material. It is possible to provide a modeling method of a modeled object that can facilitate joining of the modeled object and another member.
請求項13に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができるプログラムを提供することができる。 According to the thirteenth aspect of the present invention, when the positioning portion for positioning the modeled object and the other member is modeled by using the modeling device, the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material as compared with the case where the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material. It is possible to provide a program that can facilitate the joining of the modeled object to other members.
請求項14に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができるプログラムを提供することができる。 According to the thirteenth aspect of the present invention, when the positioning portion for positioning the modeled object and the other member is modeled by using the modeling device, as compared with the case where the modeled object and the positioning unit are modeled with the same material. It is possible to provide a program that can facilitate the joining of the modeled object to other members.
次に、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。図1には、本発明の第1の実施形態に係る3次元造形システム10が示されている。3次元造形システム10は、3次元データ生成装置100と3次元造形装置500とを有し、3次元データ生成装置100と3次元造形装置500とがネットワーク700に接続されている。
Next, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a three-dimensional modeling system 10 according to a first embodiment of the present invention. The three-dimensional modeling system 10 has a three-dimensional
3次元造形システム10においては、3次元データ生成装置100において3次元データが生成され、生成された3次元データがネットワーク700を介して3次元造形装置500に送信され、送信された3次元データに基づいて3次元造形装置500が造形物800(例えば、図6を参照)を造形する。
In the three-dimensional modeling system 10, three-dimensional data is generated by the three-dimensional
3次元データ生成装置100としては、例えばパーソナルコンピュータを用いることができる。3次元データ生成装置100は、操作部160と表示部170とを有する。操作部160としては、例えばキーボードを用いることができる。表示部170としては、例えば液晶表示装置を用いることができる。例えばタッチパネル(不図示)等を、操作部と表示部とを兼ねたものとして用いてもよい。3次元データ生成装置100と3次元造形装置500との詳細は後述する。
As the three-dimensional
図2には、3次元造形装置500が示されている。3次元造形装置500は、所謂インクジェット法、より詳細には所謂インクジェット紫外線硬化型積層造形法を採用している。以下の説明においては、3次元造形装置500として、インクジェット紫外線硬化型積層造形法を採用した場合を例として示すものの、3次元造形装置500は、他の方式を採用したものであってもよい。すなわち、3次元造形装置500は、例えば、FDM(Fused Deposition Modeling)とも称される熱溶解積層法、SLS(Selective Laser Sintering)とも称される粉末焼結法、粉末固着法、石膏積層法、STL(Stereo Lithography)とも称される光造形法、LOM(Laminated Object Manufacturing)とも称されるシート材積層法等の方式を採用した3次元造形装置であってもよい。
FIG. 2 shows a three-
図2に示すように、3次元造形装置500は造形ステージ510を有する。3次元造形装置500では、造形ステージ510の上側の面に造形物800が造形される。造形物800は、造形物本体810と、位置決部820とを有する。造形物本体810は、造形物800における出力の最終的な目的物となる部分である。位置決部820は、造形物800における造形物本体810に他の部材900(例えば、図6を参照)を位置決めするための部分である。
As shown in FIG. 2, the three-
造形物本体810は、造形材料が積層されるようにして造形ステージ510の上側の面に積層される。この際、必要に応じてサポート材が積層されることによりサポート材積層部890が形成される。サポート材積層部890は、造形物800の下側に造形材料が積層されていない部分がある場合に、造形物800を下側から支持するために形成される。このように、サポート材積層部890は、造形物800の造形の過程でおいて造形物本体810を支える支持部として用いられていて、サポート材は、造形物本体810を支える支持部の材料である支持材として用いられている。サポート材積層部890は、造形物800の造形後に、例えば水洗いする等の方法で造形物800から除去される。
The modeled object
位置決部820は、サポート材を用いて造形される。すなわち、この実施形態においては、造形物本体810が造形材料で造形され、サポート材積層部890と位置決部820とがサポート材で造形される。
The
造形ステージ510にはZ軸方向移動機構520が連結されている。造形ステージ510は、Z軸方向移動機構520を駆動させることでZ軸方向(上下方向)に移動することができるようになっている。
A Z-axis
3次元造形装置500は、ヘッド部530を有し、ヘッド部530はヘッド部本体532を有する。ヘッド部本体532には、X軸方向移動機構534が連結されている。ヘッド部530は、X軸方向移動機構520を駆動させることでX軸方向(図2における左右方向)に移動することができるようになっている。また、ヘッド部本体532には、Y軸方向移動機構536が連結されている。ヘッド部530は、Y軸方向移動機構536を駆動させることでY軸方向(図2における紙面と交わる方向)に移動することができるようになっている。
The three-
ヘッド部530は、造形材料射出ノズル540をさらに有する。造形材料射出ノズル540は、造形材料貯蔵部542に貯蔵されている造形材料を造形ステージ510に向けて射出する。造形材料としては、光硬化性樹脂を用いることができる。
The
ヘッド部530は、サポート材射出ノズル550をさらに有する。サポート材射出ノズル550は、サポート材貯蔵部552に貯蔵されているサポート材を造形ステージに向けて射出する。サポート材としては、例えば、水溶性PVA(ポリビニルアルコール)や、HIPS(耐衝撃性ポリスチレン)を用いることができる。
The
ヘッド部530は、平滑化装置560を有する。平滑化装置560は、造形ステージ510へと射出された造形材料とサポート材とを平滑化する。平滑化装置560は、過剰な造形材料と過剰なサポート材とを掻き取るように回転する回転部材562を例えば有する。
The
ヘッド部530は、光照射装置570を有する。光照射装置570は、光を照射することで、造形ステージ510に射出された造形材料を硬化させ、さらには、造形ステージ510に照射されたサポート材を硬化させる。
The
図3は、3次元造形装置500が有する制御部580を示すブロック図である。図3に示すように、制御部580は制御回路582を有し、制御回路582に、ネットワーク700(図1を参照)と通信インターフェイス584とを介し、3次元データ生成装置100(図1を参照)で生成されたデータが入力される。
FIG. 3 is a block diagram showing a
また、3次元造形装置500においては、制御回路582からの出力によりX軸方向移動機構534と、Y軸方向移動機構536と、Z軸方向移動機構520と、造形材料射出ノズル540と、サポート材射出ノズル550と、平滑化装置560と、光照射装置570とが制御される。
Further, in the three-
以上のように構成された3次元造形装置500では、制御回路582は、X軸方向移動機構534にヘッド部530を右側へと移動させつつ、造形材料射出ノズル540に造形ステージ510へと造形材料を射出させ、サポート材射出ノズル550に造形ステージ510へとサポート材を射出される。そして、制御回路582は、X軸方向移動機構534にヘッド部530を右側から左側へと移動させつつ、平滑化装置560に造形材料とサポート材とを平滑化させ、さらには光照射装置570に造形材とサポート材とを硬化させる。
In the three-
そして、主走査方向(X軸方向)における一定幅の造形を終了させると、制御回路582は、Y軸方向移動機構536に、ヘッド部530を副操作方向に(Y軸方向)に移動させ、さらには主走査方向における一定幅方向の造形を繰り返させる。
Then, when the modeling of a constant width in the main scanning direction (X-axis direction) is completed, the
以上の動作を繰り返させることにより、一層分の造形物800の造形を完了させると、制御回路582は、Z軸方向移動機構520に、造形ステージ510を下方向(Z軸方向)に造形物800の一層の厚さ分だけ下降させる。そして、制御回路582は、造形物800の既に造形がなされた部分に積層させるようにして、造形物800に次の層の造形をさせる。以上の動作を繰り返すことにより、3次元造形装置500は、硬化させた造形材料を積層させるようにして造形物800を造形する。
By repeating the above operation, when the modeling of the modeled
図4は、3次元データ生成装置100の機能的構成を示すブロック図である。図4に示すように、3次元データ生成装置100は、3次元データ受付部102を有する。3次元データ受付部102は、3次元データを受け付ける。より具体的には、造形物本体810の3次元データを受け付ける。この実施形態では、3次元データ受付部102が、3次元データとしてSTL(Standard Triangulated Language)データを受け付ける構成を例として説明をするものの、3次元データ受付部102で3次元CAD(Computer Aided Design)のデータ、3次元CG(computer graphics)のデータ、3Dスキャナによるデータ等を受け付けて、受け付けたデータを、3次元データ生成装置100側でSTLデータに変換するようにしてもよい。
FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the three-dimensional
ここで、STLデータとは、3次元形状を表現するデータを保存するファイルフォーマットの一つであるSTLフォーマットのデータであり、3次元データを、多数の三角形の頂点の座標と、これらの多数の三角形の面の法線ベクトルとで示すデータである。 Here, the STL data is data in the STL format, which is one of the file formats for storing the data expressing the three-dimensional shape, and the three-dimensional data is the coordinates of the vertices of a large number of triangles and a large number of these. It is the data shown by the normal vector of the triangular surface.
3次元データ生成装置100は、データ生成指示受付部106をさらに有する。データ生成指示受付部106は、位置決部820を造形するサポート材の量の操作者により指示を受け付ける。操作者による指示は、操作者が、例えば操作部160を操作することによりなされる。
The three-dimensional
3次元データ生成装置100は、位置決部データ生成部108を有する。位置決部データ生成部108は、データ生成指示受付部106が受け付けた指示に応じて、3次元データ受付部102で受け付けた3次元データが規定する形状に他の部材を位置決めするための位置決部の3次元データを生成する。
The three-dimensional
3次元データ生成装置100は、断面形状データ生成部110をさらに有する。断面形状データ生成部110は、3次元データ受付部102が受け付けた造形物本体810の3次元データと、位置決部データ生成部108が生成した3次元データとを、例えば水平方向に輪切りした積層データ(スライスデータ)に変換して、断面形状データを生成する。
The three-dimensional
3次元データ生成装置100は、出力指示部112をさらに有する。出力指示部112は、断面形状データ生成部110で生成された断面形状データに基づく造形物800の造形を3次元造形装置500に指示する。より具体的には、出力指示部112は、3次元データ受付部102が受け付けた造形物本体810の形状を規定する3次元データと、位置決部データ生成部108が生成した位置決部820の形状を規定する3次元データとを同時に用いた造形物800の出力を3次元造形装置500に指示する。この際、出力指示部112は、造形物本体810は造形材料を用いて出力し、位置決部820はサポート材を用いて出力をするように指示をする。
The three-dimensional
図5は、3次元データ生成装置100によるデータ生成のステップを示すフローチャートである。最初のステップであるステップS10では、3次元データ受付部102が、造形物本体810の3次元データを受け付ける。
FIG. 5 is a flowchart showing the steps of data generation by the three-dimensional
次のステップであるステップS20では、データ生成指示受付部106が、位置決部820を造形するサポート材の量の操作者により指示を受け付ける。
In step S20, which is the next step, the data generation
次のステップであるステップS30では、位置決部データ生成部108が、データ生成指示受付部106が受け付けた指示に応じて、3次元データ受付部102で受け付けた3次元データが規定する形状に他の部材を位置決めするための位置決部820の3次元データを生成する。
In step S30, which is the next step, the positioning unit
次のステップであるステップS40では、断面形状データ生成部110が、3次元データ受付部102が受け付けた造形物本体810の3次元データと、位置決部データ生成部108が生成した3次元データとから断面形状データを生成する。
In step S40, which is the next step, the cross-sectional shape
次のステップであるステップS50では、出力指示部112が、断面形状データ生成部110で生成された断面形状データに基づく造形物800の造形を3次元造形装置500に指示する。より具体的には、出力指示部112が、3次元データ受付部102が受け付けた造形物本体810の形状を規定する3次元データと、位置決部データ生成部108が生成した位置決部820の形状を規定する3次元データとを同時に用いた造形物800の出力を3次元造形装置500に指示する。この際、出力指示部112は、造形物本体810は造形材料を用いて出力し、位置決部820はサポート材を用いて出力をするように指示をする。
In step S50, which is the next step, the
図6には、造形物800の第1の例が示されている。この造形物800は、出力指示部112により出力の指示がなされるものであり、図6に示すように、造形物本体810と、位置決部820とを有する。位置決部820は、造形物本体810に対して位置決めされる他の部材900の造形物本体810への移動を案内する形状となっている。具体的には、位置決部820には、他の部材900を造形物本体810に向けて案内する案内溝822が形成されている。
FIG. 6 shows a first example of the
他の部材900は、3次元造形装置500で出力された造形物であってもよいし、3次元造形装置500で出力された造形物以外のものであってもよい。
The
位置決部820は、先述のようにサポート材から造形されている。このため、他の部材900を造形物本体810へと位置決した後に、例えば、水洗いする等の方法で造形物本体810から除去することができる。
The
図7には、造形物800の第2の例が示されている。この造形物800は、出力指示部112により出力の指示がなされるものである。先述の第1の例では、位置決部820は、造形物本体810の上側の面の一部を取り囲むように、2つが設けられていた。これに対して、この第2の例では、図7に示すように、位置決部820が、造形物本体810の上側の面の全体を取り囲むように1つが設けられている。
FIG. 7 shows a second example of the
図8には、図7に示す造形物800の第2の例と、造形物800の第3の例と、造形物800の第4の例とが比較して示されていて、図8(A)は造形物800の第2の例を示す平面図であり、図8(B)は造形物800の第3の例を示す平面図であり、図8(C)は造形物800の第4の例を示す平面図である。
FIG. 8 shows a second example of the
これらの造形物800は、いずれもが、出力指示部112により出力の指示がなされるものであり、図8に示すように、第2の例においては、位置決部820は造形物本体810の上側の面の4辺を覆うように配置されている。また、第3の例においては、位置決部820は、造形物本体810の上側の面の1辺を覆うように配置されている。また、第4の例においては、位置決部820は、造形物800の上側の面の2つの頂点を覆うように配置されている。ここで、位置決部820を造形するためのサポート材の量を比較すると、位置決部820を造形するためのサポート材の量は、図8(A)に示す第2の例が最も多く、図8(B)に示す第3の例が次に多く、図8(C)に示す第4の例が最も少なくなっている。
In each of these modeled
造形物800を造形する際に、造形物本体810に対して、図8(A)のように位置決部820を造形するのか、図8(B)のように位置決部820を造形するのか、図8(C)のように位置決部820を造形するのかは操作者の指示により定められる。具体的には、データ生成指示受付部106が受け付けた操作者の指示に基づいて、位置決部データ生成部108が生成する位置決部820の3次元データにより定まる。
When modeling the
図9には、上段に造形物800の第5の例が、下段に造形物800の第2の例(図7を参照)が示されている。図9に示す例では、造形物800の第2の例と、造形物800の第5の例とは、互いに位置決して用いられる。位置決は、造形物800の第2の例の上側の面に位置決部820に囲まれるようにして形成された凹部に、第5の造形物800を挿入するようにしてなされる。
In FIG. 9, a fifth example of the
造形物800の第5の例は、出力指示部112により出力の指示がなされるものであり、図9に示すように、造形物本体810と位置決部820とを有する。位置決部820は、造形物800の第5の例の造形物800の第2の例に向けての移動を制限する形状となっている。すなわち、造形物800の第5の例が、造形物800の第2の例に接近すると、造形物800の第5の例の位置決部820が造形物800の第2の例の位置決部820に接触し、造形物800の第5の例の造形物800の第2の例に向けての、それ以上の移動ができなくなる。
In the fifth example of the modeled
図10には、造形物800の第6の例が2つが示されている。造形物800の第6の例は、出力指示部112により出力の指示がなされるものであり、造形物本体810と、位置決部820とを有する。位置決部820は、造形物800の第6の例の2つの向きを互いに一致させる形状となるように出力される。すなわち、位置決部820は、上側の面及び下側の面が5角形となっていて、造形物800の一方の上側の面と、造形物800の他方の下側の面とを一致させるように2つの造形物800を重ねると、2つの造形物本体810の向きが一致するように造形されている。
FIG. 10 shows two sixth examples of the
図11には、図10に示す造形物800の第6の例と、造形物800の第7の例と、造形物800の第8の例と、造形物800の第9の例とが比較して示されていて、図11(A)は造形物800の第6の例を示す平面図であり、図11(B)は造形物800の第7の例を示す平面図であり、図11(C)は造形物800の第4の例を示す平面図であり、図11(D)は造形物800の第9の例を示す平面図である。
In FIG. 11, a sixth example of the
これらの造形物800は、いずれもが、出力指示部112により出力の指示がなされるものである。図11に示すように、位置決部820の断面形状は、第6の例では5角形であり、第7の例では4角形であり、第8の例では一部に切欠が形成された3角形である。これらの各例においては、位置決部820は、造形物800の一方の上側の面と、造形物800の他方の下側の面とを一致させるように2つの造形物800を重ねると、2つの造形物本体810の向きが一致するように造形されている。
All of these modeled
造形物800の第6の例、第7の例及び第8の例では、位置決部820は、造形物本体810の全体が位置決部820の中に埋め込まれた状態となるように1つが造形されていた。これに対して、第9の例では、位置決部820は、造形物本体810から突出するように3個が造形されている。この第9の例においても、位置決部820は、造形物800の一方の上側の面と、造形物800の他方の下側の面とを一致させるように2つの造形物800を重ねると、2つの造形物本体810の向きが一致するように造形されている。
In the sixth, seventh, and eighth examples of the
図12(A)には、造形物800の第10の例が示されている。この造形物800は、出力指示部112により出力の指示がなされるものである。図10に示すように、造形物800の第10の例は、造形物本体810と位置決部820とを有し、造形物本体810は、断面がコの字形状となっている。また、位置決部820は、造形物本体810の変形を抑制する形状となっている。より具体的には、コの字形状の造形物本体810の両端部が埋め込まれた形状となるように、位置決部820は造形されている。
FIG. 12A shows a tenth example of the
図12(B)には、造形物800の第1の比較例が示されている。この比較例においては、コの字形状の造形物本体810は、両端部が位置決部820の中に埋め込まれていない。このため、この比較例における造形物本体810は、図12(A)に示す造形物800の第10の例と比較して、図12(B)に示す矢印aで示す方向や、矢印bで示す方向に変形しやすい。
FIG. 12B shows a first comparative example of the
図13(A)には、造形物800の第11の例が示されている。この造形物800は、出力指示部112により出力の指示がなされるものである。図11に示すように、造形物800の第11の例は、造形物本体810と位置決部820とを有し、位置決部820は、造形物本体810に他の部材900を位置決めし、重力方向における下方から造形物本体810により支持される状態となるように出力されている。
FIG. 13A shows an eleventh example of the
図13(B)には、造形物800の第2の比較例が示されている。この比較例においては、位置決部820は、造形物本体810によって重力方向における下側から支持されておらず、下端部と設置面との間に空間が形成されている。このようなため、この比較例における位置決部820は、図13(A)に示す造形物800の第11の例における位置決部820と比較して造形が困難である。
FIG. 13B shows a second comparative example of the
図14は、本発明の第2の実施形態に係る3次元造形システム10で造形された2つの造形物800を示す図であり、造形物800の第12の例を示す図である。先述の第1の実施形態においては、造形物800は、造形物本体810が造形材料を用いて造形されていて、位置決部820がサポート材を用いて造形されていた。これに対して、この第2の実施形態においては、造形物800は、造形物本体810と位置決部820との双方が造形材料で造形されている。
FIG. 14 is a diagram showing two modeled
また、先述の第1の実施形態に係る3次元データ生成装置100では、出力指示部112は、造形物本体810は造形材料を用いて出力し、位置決部820はサポート材を用いて出力をするように指示をした(図5におけるステップS50を参照)。これに対して、この第2の実施形態においては、ステップS50において、出力指示部112が造形物本体810と位置決部820との双方を造形材料を用いて出力をするように指示する。
Further, in the three-dimensional
図14に示すように、造形物800の第12の例では、位置決部820は、造形物本体810を取り囲み、造形物本体810に連結された枠体として造形される。また、造形物800の第12の例では、位置決部820は、造形物800の第12の例の2つの向きを互いに一致させる形状となるように出力されている。すなわち、位置決部820は、枠体からなる上側の位置決部820と、枠体からなる下側の位置決部820とを重ねることで、2つの造形物本体810の向きが一致するように造形されている。
As shown in FIG. 14, in the twelfth example of the
また、先述の第1の実施形態に係る3次元データ生成装置100では、2つの造形物800の位置合わせや、1つの造形物800と他の部材900との位置合わせが完了した後に、位置決部820が例えば水洗いする等の方法で造形物800から除去された。これに対して、この第2の実施形態においては、2つの造形物800の位置合わせや、1つの造形物800と他の部材900との位置合わせが完了した後に、位置決部820が造形物本体810から切断されることで除去される。
Further, in the three-dimensional
次に本発明の第3の実施形態に係る造形システムについて説明する。先述の第1の実施形態においては、3次元造形装置500は、3次元データ生成装置100と共に3次元造形システム10を構成し、3次元データ生成装置100で生成された3次元データに基づいて造形物800を造形していた。
Next, the modeling system according to the third embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the three-
これに対して、この第2の実施形態においては、3次元造形装置500が3次元データの生成をし、さらには造形物800の造形をする。
On the other hand, in the second embodiment, the three-
図15は、第2の実施形態に係3次元造形装置500の機能的構成を示すブロック図である。図14示されているように、3次元データ受付部102、データ生成指示受付部106、位置決部データ生成部108、断面形状データ生成部110、出力指示部112との第1の実施形態においては、3次元データ生成装置100が有していた構成を、この第2の実施形態では3次元造形装置500が有している。
FIG. 15 is a block diagram showing a functional configuration of the three-
また、3次元造形装置500は、出力部590を有している。出力部590は、出力指示部112からの指示を受けて、造形物800を出力する。出力部590は、例えば、造形ステージ510、ヘッド部530等の第1の実施形態に係る3次元造形装置500有する全ての構成を有している。
Further, the three-
以上で説明をしたように、本発明は、3次元データ生成装置、3次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムに適用することができる。 As described above, the present invention can be applied to a three-dimensional data generation device, a three-dimensional modeling device, a method for manufacturing a modeled object, and a program.
10・・・3次元造形システム
100・・・3次元データ生成装置
102・・・次元データ受付部
106・・・データ生成指示受付部
108・・・位置決部データ生成部
110・・・断面形状データ生成部
112・・・出力指示部
500・・・3次元造形装置
590・・・出力部
800・・・造形物
810・・・造形物本体
820・・・位置決部
822・・・案内溝
890・・・サポート材積層部
900・・・他の部材
10 ...
Claims (10)
前記出力指示部の指示に応じて造形物を出力する出力部と、
を有する造形装置。 An output indicator that instructs the output of the modeled object using the three-dimensional data that defines the shape of the modeled object body and the three-dimensional data that defines the shape of the positioning unit that positions other members on the modeled object body at the same time. there are, shaped object body outputs with build material, positioning unit, different support material and the granulation type material a material of the support portion for supporting the shaped object body in the course of molding the shaped article An output indicator that instructs to output using
An output unit that outputs a modeled object in response to an instruction from the output instruction unit,
Modeling equipment with.
In the output instruction step that instructs the output of the modeled object using the three-dimensional data that defines the shape of the modeled object body and the three-dimensional data that defines the shape of the positioning part that positions other members on the modeled object body at the same time. there are, shaped object body outputs with build material, positioning unit, different support material and the granulation type material a material of the support portion for supporting the shaped object body in the course of molding the shaped article A program that causes a computer to perform an output instruction step that instructs it to be used for output.
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