JP6894598B2 - Data generation program for 3D modeling - Google Patents

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本発明は、3Dプリンタ等の立体造形装置により立体物を造形する際に用いられる立体造形用データ生成プログラム及び立体造形物の製造方法に関し、特に、材料押出法によりゴムを材料として立体物を造形する際に用いられる立体造形用データ生成プログラム及び立体造形物の製造方法に関する。 The present invention relates to a data generation program for three-dimensional modeling used when modeling a three-dimensional object with a three-dimensional modeling device such as a 3D printer and a method for manufacturing the three-dimensional model, and in particular, the three-dimensional object is modeled using rubber as a material by a material extrusion method. The present invention relates to a data generation program for three-dimensional modeling and a method for manufacturing a three-dimensional modeling object.

近年、付加製造(Additive Manufacturing)の技術が注目を集めている。複数ある付加製造方式のうち、材料押出法は、熱溶解積層法とも称されることからも分かるように、熱可塑性の材料を加熱して溶解し流動化させた状態でノズルから押し出して積層させる造形方式であり、構造がシンプルである上に材料や機械部品が安価であるため、一般消費者向けの装置も含めて広く普及している。材料押出法による造形は、樹脂を材料として用いるものの実用化が特に進んでおり、樹脂を材料とした造形過程で生じる課題に対しては様々な解決策が既に開示されている(例えば、特許文献1,2を参照。)。 In recent years, additive manufacturing technology has been attracting attention. Of the multiple additional manufacturing methods, the material extrusion method is also called the Fused Deposition Modeling method, and as can be seen, the thermoplastic material is extruded from a nozzle in a state where it is heated, melted, and fluidized, and then laminated. Since it is a modeling method, has a simple structure, and is inexpensive in materials and mechanical parts, it is widely used including equipment for general consumers. Although the molding by the material extrusion method uses a resin as a material, the practical application is particularly advanced, and various solutions have already been disclosed for the problems generated in the molding process using the resin as a material (for example, patent documents). See 1 and 2.).

特開2006−192710号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-192710 国際公開第2017/130685号International Publication No. 2017/130685

このような背景の下で、ゴムを主成分とする材料を用いて材料押出法により立体物を造形する試みがなされているが、造形過程で生じる課題は用いる材料の性質により自ずと相違してくる。材料押出法による造形過程での課題について開示されている上記の解決策は、いずれも樹脂を材料とすることを前提としたものであるが、樹脂とゴムとでは性質が異なるため、樹脂の場合に好適に作用するからといって、ゴムの場合にも同じように好適に作用するものではない。したがって、ゴムを材料として材料押出法により立体物を良好に造形するためには、ゴム特有の性質に起因する課題を解決することができる方法を見出さなければならない。 Against this background, attempts have been made to create a three-dimensional object by the material extrusion method using a material containing rubber as the main component, but the problems that arise in the modeling process naturally differ depending on the properties of the material used. .. The above solutions disclosed about the problems in the molding process by the material extrusion method are all based on the premise that resin is used as the material, but since the properties of resin and rubber are different, in the case of resin. Just because it works well in the case of rubber does not mean that it works in the same way. Therefore, in order to satisfactorily form a three-dimensional object by the material extrusion method using rubber as a material, it is necessary to find a method capable of solving the problems caused by the properties peculiar to rubber.

そこで、本発明は、材料押出法によりゴムを材料として立体物を良好に造形する技術の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for satisfactorily modeling a three-dimensional object using rubber as a material by a material extrusion method.

上記の課題を解決するため、本発明は以下の立体造形用データ生成プログラムを提供する。なお、以下の括弧書中の文言はあくまで例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following data generation program for three-dimensional modeling. The wording in parentheses below is merely an example, and the present invention is not limited thereto.

すなわち、本発明の立体造形用データ生成プログラムは、ゴム状弾性体を主成分とする材料を層状に積層して立体を造形する立体造形装置により用いられるデータを生成する立体造形用データ生成プログラムであって、コンピュータに、造形される立体を複数の層に分割した場合に立体を構成する各層に対し、平行する複数の経路からなる平行経路群を決定する経路決定ステップと、各層の造形にあたり、平行経路群のうち相互に隣接しない複数の経路である第1経路群を造形させた後に、材料を供給する高さ方向の位置を第1経路群の造形時より高くした状態で平行経路群のうち未だ造形されていない経路である第2経路群を造形させる命令データを生成する命令生成ステップとを実行させる。 That is, the three-dimensional modeling data generation program of the present invention is a three-dimensional modeling data generation program that generates data used by a three-dimensional modeling device that forms a three-dimensional object by laminating a material containing a rubber-like elastic body as a main component in layers. Therefore, the computer has a route determination step of determining a parallel path group consisting of a plurality of parallel paths for each layer constituting the solid when the solid to be modeled is divided into a plurality of layers, and modeling of each layer. After modeling the first path group, which is a plurality of paths that are not adjacent to each other among the parallel path groups, the position of the parallel path group in the height direction in which the material is supplied is higher than that at the time of modeling the first path group. Of these, the instruction generation step of generating instruction data for modeling the second route group, which is a route that has not been modeled yet, is executed.

ゴム状弾性体は、弾性を有しており、外力が加わると変形し、外力から開放されると元の状態に復元する。立体造形装置においては、材料の供給部位(吐出ノズル)から材料が吐出されることとなるが、ゴム状弾性体を主成分とする材料(例えば、加硫剤を加えた合成ゴム)を用いる場合には、材料は、吐出される直前までは供給部位の内部で圧縮されているのに対し、外部に吐出されると圧力から開放されるため直後に大きく膨張し、その後も緩やかに膨張しながら元の状態に復元していく。 The rubber-like elastic body has elasticity, is deformed when an external force is applied, and is restored to its original state when released from the external force. In the three-dimensional modeling apparatus, the material is discharged from the material supply part (discharge nozzle), but when a material containing a rubber-like elastic body as a main component (for example, synthetic rubber to which a vulcanizing agent is added) is used. The material is compressed inside the supply part until just before it is discharged, but when it is discharged to the outside, it expands greatly immediately after being released from the pressure, and then gradually expands. Restore to the original state.

ところで、立体造形装置においては、材料の供給部位の先端部が非常になだらかなテーパ形状をなしており、かつ、その先端はある程度の幅を有しているのが一般的である。そのため、ある経路に材料を吐出して造形し、このときと同様の状態で、隣接する経路に材料を吐出して造形しようとすると、材料の供給部位が先に造形されて膨張した隣接する経路に干渉し、隣接する経路の造形状態を悪化させる虞がある。 By the way, in a three-dimensional modeling apparatus, it is general that the tip portion of a material supply portion has a very gentle tapered shape, and the tip portion has a certain width. Therefore, if a material is discharged into a certain path to form a model, and in the same state as this case, a material is discharged into an adjacent path to form a model, the material supply portion is formed first and the adjacent path is expanded. There is a risk of interfering with and deteriorating the modeling state of the adjacent path.

これに対し、上記の態様の立体造形用データ生成プログラムにより生成される命令データは、立体造形装置に対して、平行する複数の経路からなる平行経路のうち、相互に隣接しない複数の経路である第1経路を先ず造形させるため、第1経路の造形時に、材料の供給部位が造形済みの経路に干渉するのを回避することができる。また、第1経路を造形させた後に、材料を供給する高さ方向の位置を第1経路の造形時より高くした状態で、平行経路のうち未だ造形されていない経路である第2経路を造形させるため、第2経路の造形時に、材料の供給部位が先に造形された第1経路に干渉するのを回避することができる。したがって、上記の態様の立体造形用データ生成プログラムによれば、隣接する複数の経路を良好に造形することができる。 On the other hand, the instruction data generated by the three-dimensional modeling data generation program of the above aspect is a plurality of parallel paths that are not adjacent to each other among a plurality of parallel paths that are parallel to the three-dimensional modeling device. Since the first path is first modeled, it is possible to prevent the material supply portion from interfering with the modeled path when the first path is modeled. In addition, after the first path is modeled, the position in the height direction for supplying the material is higher than that at the time of modeling the first path, and the second path, which is a parallel path that has not been modeled yet, is modeled. Therefore, it is possible to prevent the material supply portion from interfering with the previously formed first path during the modeling of the second path. Therefore, according to the three-dimensional modeling data generation program of the above aspect, it is possible to satisfactorily model a plurality of adjacent paths.

好ましくは、立体造形用データ生成プログラムにおいて、経路決定ステップは、角を含んだ平行する複数の経路からなる前記平行経路群を決定し、命令生成ステップは、第2経路群をなす各経路の造形にあたり、角を連続的に造形させることなく、角の頂点を始端又は終端のいずれかとする2本の直線により角を造形させる命令データを生成する。 Preferably, in the three-dimensional modeling data generation program, the route determination step determines the parallel path group consisting of a plurality of parallel paths including corners, and the instruction generation step is the modeling of each path forming the second path group. In order to generate the instruction data, the corner is formed by two straight lines having the apex of the corner as either the start end or the end without continuously forming the corner.

上記の態様においては、第2経路の造形時には、材料を供給する高さ方向の位置を第1経路の造形時よりも高くするため、吐出される材料は、供給部位の先端で着地先に押し当てられず、着地先に接触する面積が第1経路の造形時と比較して少なくなる。また、ゴム状弾性体を主成分とする材料は、粘度が高いため、着地しても直ぐには着地先に接着しにくい。そのため、第2経路に含まれる角を連続的に造形しようとすると、供給部位が角の頂点の位置を超えた直後の段階では、材料は、未だその位置に接着しきれていない上に接触面積も少ないことから、角の頂点の位置に仮留めされたような状態となる。その結果、第2経路に含まれる角の頂点には、鋭さが現れにくくなる虞がある。 In the above aspect, when the second path is modeled, the position in the height direction in which the material is supplied is higher than that when the first path is modeled, so that the discharged material is pushed to the landing destination by the tip of the supply site. The area that is not hit and comes into contact with the landing destination is smaller than that at the time of modeling the first path. Further, since the material containing a rubber-like elastic body as a main component has a high viscosity, it is difficult to immediately adhere to the landing destination even after landing. Therefore, when trying to continuously shape the corners included in the second path, the material is not yet completely adhered to the position and the contact area immediately after the supply part exceeds the position of the apex of the corner. Since there are few, it will be in a state of being temporarily fixed at the position of the apex of the corner. As a result, sharpness may be less likely to appear at the vertices of the corners included in the second path.

これに対し、この態様の立体造形用データ生成プログラムにより生成される命令データは、第2経路に含まれる角を連続的に造形させることなく、角の頂点を始端又は終端のいずれかとする2本の直線により角を造形させるため、角の頂点を鋭い形状とすることができる。したがって、この態様の立体造形用データ生成プログラムによれば、角を含んだ経路を良好に造形することができる。 On the other hand, the instruction data generated by the three-dimensional modeling data generation program of this aspect has two vertices of the corners as either the start end or the end without continuously modeling the corners included in the second path. Since the corner is formed by the straight line of, the apex of the corner can be made into a sharp shape. Therefore, according to the three-dimensional modeling data generation program of this aspect, the path including the corner can be satisfactorily modeled.

より好ましくは、立体造形用データ生成プログラムにおいて、命令生成ステップは、第1経路群及び第2経路群をなす各経路の造形にあたり、各経路内の始端から各経路内の所定の地点に向かうにつれて造形速度を段階的に上昇させる命令データを生成する。 More preferably, in the three-dimensional modeling data generation program, the instruction generation step corresponds to the modeling of each route forming the first route group and the second route group, and as it goes from the start end in each route to a predetermined point in each route. Generate instruction data that gradually increases the modeling speed.

上述したように、ゴム状弾性体を主成分とする材料は、吐出されても直ぐには着地先に接着しにくい。そして、吐出された材料が確実には接着していない状態で材料の供給部位を高速に移動させると、吐出された材料が着地先から剥がれて、材料からなる紐状の線が材料の供給部位に引きずられているような状況に陥る場合がある。こうなると、造形は中断せざるを得なくなる。 As described above, the material containing a rubber-like elastic body as a main component is difficult to adhere to the landing destination immediately after being discharged. Then, when the discharged material is moved at high speed in a state where the discharged material is not surely adhered, the discharged material is peeled off from the landing destination, and the string-shaped line made of the material is the material supply part. You may fall into a situation where you are being dragged by. If this happens, modeling will have to be interrupted.

これに対し、この態様の立体造形用データ生成プログラムにより生成される命令データは、各経路内の始端から移動し始めると(すなわち材料の吐出を開始又は再開し始めると)、造形速度を段階的に上昇させるため、材料をゆっくりと着地先に着地させることができ、少なくとも経路内の始端部をなす材料を着地先に確実に接着させることができる。したがって、この態様の立体造形用データ生成プログラムによれば、材料からなる紐状の線が材料の供給部位に引きずられているような状況に陥ることなく、各経路を良好に造形することができる。なお、各経路内の終端に近づく(すなわち材料の吐出を終了又は中断する位置に近づく)につれて、造形速度を段階的に下降させる構成としてもよい。これにより、経路内の始端部に加えて終端部をなす材料についても、着地先に確実に接着させることが可能となる。 On the other hand, when the instruction data generated by the three-dimensional modeling data generation program of this aspect starts to move from the start end in each path (that is, when the material discharge starts or restarts), the modeling speed is stepwise. The material can be slowly landed on the landing destination, and at least the material forming the starting end in the path can be reliably adhered to the landing destination. Therefore, according to the three-dimensional modeling data generation program of this aspect, each path can be satisfactorily modeled without falling into a situation where a string-shaped line made of a material is dragged to a material supply site. .. It should be noted that the molding speed may be gradually decreased as the end of each path is approached (that is, the position where the material discharge is terminated or interrupted) is approached. As a result, the material forming the end portion in addition to the start end portion in the path can be reliably adhered to the landing destination.

さらに好ましくは、立体造形用データ生成プログラムにおいて、命令生成ステップは、第1経路群及び第2経路群をなす各経路の造形にあたり、各経路内の始端部及び終端部を除く各地点においては所定量の材料を供給させるのに対し、始端部においては材料を所定量より多く供給させ、終端部においては材料を所定量より少なく供給させる命令データを生成する。 More preferably, in the three-dimensional modeling data generation program, the instruction generation step corresponds to the modeling of each route forming the first route group and the second route group, and is performed at each point other than the start end portion and the end portion in each route. While a fixed amount of material is supplied, instruction data is generated in which more material is supplied than a predetermined amount at the start end portion and less than a predetermined amount is supplied at the end portion.

材料吐出法においては、経路内の始端で材料の吐出を開始又は再開し、造形台(又は材料の供給部位)を移動させながら材料の吐出を継続し、経路内の終端で材料の吐出を終了又は中断する。ここで、材料の吐出を開始又は再開する際や終了又は中断する際には、供給部位の内部において材料に対する圧力が制御されるが、ゴム状弾性体を主成分とする材料に特有の弾性が作用するため、応答性が悪い。そのため、移動が開始又は再開されるタイミングと材料の吐出が実際に開始又は再開されるタイミングとの間、及び、移動が終了又は中断されるタイミングと材料の吐出が実際に終了又は中断されるタイミングとの間にはズレが生じる。その結果、実際に吐出される材料の量は、始端においては想定より不足気味になる一方で、終端においては想定より余り気味になり、造形される端部の形状に斑が生じる傾向がみられる。 In the material ejection method, material ejection is started or restarted at the beginning of the path, material ejection is continued while moving the modeling table (or material supply site), and material ejection is terminated at the end of the path. Or interrupt. Here, when the discharge of the material is started or restarted, or when the discharge is terminated or interrupted, the pressure on the material is controlled inside the supply portion, but the elasticity peculiar to the material containing a rubber-like elastic body as a main component is obtained. Because it works, it has poor responsiveness. Therefore, between the timing when the movement is started or restarted and the timing when the material discharge is actually started or restarted, and the timing when the movement is finished or interrupted and the timing when the material discharge is actually finished or interrupted. There is a gap between the and. As a result, the amount of material actually discharged is slightly lower than expected at the beginning, but is less than expected at the end, and the shape of the shaped end tends to be uneven. ..

これに対し、この態様の立体造形用データ生成プログラムにより生成される命令データは、経路内における材料の通常の供給量と比較して、始端部においては吐出量を増加させ、終端部においては供給量を減少させるため、端部における材料の供給量を適量に調整することができる。したがって、この態様の立体造形用データ生成プログラムによれば、造形される端部の形状に斑を生じさせることなく、各経路を良好に造形することができる。 On the other hand, the instruction data generated by the three-dimensional modeling data generation program of this embodiment increases the discharge amount at the start portion and supplies it at the end portion as compared with the normal supply amount of the material in the path. In order to reduce the amount, the amount of material supplied at the edges can be adjusted appropriately. Therefore, according to the three-dimensional modeling data generation program of this aspect, each path can be satisfactorily modeled without causing spots in the shape of the edge to be modeled.

本発明によれば、材料押出法によりゴムを材料として立体物を良好に造形することができる。 According to the present invention, a three-dimensional object can be satisfactorily formed using rubber as a material by a material extrusion method.

立体造形装置が動作する環境の構成図である。It is a block diagram of the environment in which a three-dimensional modeling apparatus operates. 立体造形用データ生成プログラムが動作する環境の構成図である。It is a block diagram of the environment in which the data generation program for three-dimensional modeling operates. 立体造形装置の外観図である。It is an external view of a three-dimensional modeling apparatus. 立体造形用データ生成プログラムの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the data generation program for three-dimensional modeling. 立体造形用データ生成処理の手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure example of the data generation processing for three-dimensional modeling. 層形成用データ生成処理の手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure example of the data generation process for layer formation. 第1実施形態における各層の形成態様を示す平面図である。It is a top view which shows the formation mode of each layer in 1st Embodiment. 第1実施形態における各層の形成態様を示す垂直断面図(図7中のVIII−VIII切断線に沿う断面図)である。It is a vertical cross-sectional view (cross-sectional view along the VIII-VIII cutting line in FIG. 7) which shows the formation mode of each layer in 1st Embodiment. 第1実施形態の第1変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the 1st modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の第1変形例における各層の形成態様を示す平面図である。It is a top view which shows the formation mode of each layer in the 1st modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の第3変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the 3rd modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の第4変形例を示す正面図である。It is a front view which shows the 4th modification of 1st Embodiment. 第2実施形態における各層の形成態様を示す平面図(1/2)である。It is a top view (1/2) which shows the formation mode of each layer in 2nd Embodiment. 第2実施形態における各層の形成態様を示す平面図(2/2)である。It is a top view (2/2) which shows the formation mode of each layer in 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は好ましい例示であり、本発明はこの例示に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are preferable examples, and the present invention is not limited to this example.

図1は、一実施形態における立体造形用データ生成プログラムにより生成された立体造形用データを用いて立体物を造形する立体造形装置10が動作する環境の構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of an environment in which a three-dimensional modeling device 10 for modeling a three-dimensional object using the three-dimensional modeling data generated by the three-dimensional modeling data generation program in one embodiment operates.

立体造形装置10は、USBポートやパラレルポート等を介してプリンタサーバ20に接続されており、プリンタサーバ20との間でデータの送受信が可能である。プリンタサーバ20は、一般的なプリンタサーバと同様に、立体造形装置10に対するプリントジョブの管理及び制御を行うコンピュータであり、ネットワーク30に接続されている。ネットワーク30は、有線又は無線の通信網である。端末40は、立体造形装置10を利用するコンピュータであり、立体造形用データ生成プログラムは端末40の内部に実装されている。端末40は、立体物の造形を行う際に、プリント要求(造形要求)とともに、この立体物を造形する上で用いられる立体造形用データをネットワーク30を介してプリンタサーバ20に送信する。 The three-dimensional modeling apparatus 10 is connected to the printer server 20 via a USB port, a parallel port, or the like, and can send and receive data to and from the printer server 20. The printer server 20 is a computer that manages and controls print jobs for the three-dimensional modeling apparatus 10 like a general printer server, and is connected to the network 30. The network 30 is a wired or wireless communication network. The terminal 40 is a computer that uses the three-dimensional modeling device 10, and a data generation program for three-dimensional modeling is mounted inside the terminal 40. When modeling a three-dimensional object, the terminal 40 transmits a print request (modeling request) and three-dimensional modeling data used for modeling the three-dimensional object to the printer server 20 via the network 30.

プリンタサーバ20は、端末40からのプリント要求を受信すると、これを1つのプリントジョブとしてキューに挿入するとともに、プリント要求に伴って送信された立体造形用データを受信する。立体造形装置10によりプリントジョブが開始されると、プリンタサーバ20は、立体造形用データを小出しにして立体造形装置10に送信する。このとき、立体造形装置10に送信されるデータ量は、プリンタサーバ20の内部に実装されている制御プログラムによって適量に調整される。1つのプリントジョブに対する立体造形用データが全て立体造形装置10に送り出され、立体造形装置10がこれらのデータによる動作を終えると、立体造形装置10はプリント(造形)を終了する。 When the printer server 20 receives the print request from the terminal 40, the printer server 20 inserts the print request into the queue as one print job, and also receives the three-dimensional modeling data transmitted in accordance with the print request. When the print job is started by the three-dimensional modeling apparatus 10, the printer server 20 dispenses the three-dimensional modeling data and transmits it to the three-dimensional modeling apparatus 10. At this time, the amount of data transmitted to the three-dimensional modeling apparatus 10 is adjusted to an appropriate amount by the control program mounted inside the printer server 20. When all the three-dimensional modeling data for one print job is sent to the three-dimensional modeling device 10 and the three-dimensional modeling device 10 finishes the operation based on these data, the three-dimensional modeling device 10 finishes printing (modeling).

なお、この図においては、端末40がプリンタサーバ20を介して立体造形装置10を利用する場合の構成を例に挙げて説明したが、プリンタサーバ20を介することなく端末40に立体造形装置10を直接接続して利用したり、或いは、立体造形用データが格納されたUSBメモリやSDカード等の記憶媒体をセットすることにより立体造形装置10を単独で(端末40から切断された状態で)利用することも可能である。 In this figure, the configuration in which the terminal 40 uses the three-dimensional modeling device 10 via the printer server 20 has been described as an example, but the three-dimensional modeling device 10 is attached to the terminal 40 without going through the printer server 20. The three-dimensional modeling device 10 can be used independently (in a state of being disconnected from the terminal 40) by directly connecting and using it, or by setting a storage medium such as a USB memory or an SD card in which data for three-dimensional modeling is stored. It is also possible to do.

図2は、一実施形態における立体造形用データ生成プログラムが動作する環境の構成図である。立体造形用データ生成プログラムは、上述したように端末40の内部に実装されている。 FIG. 2 is a configuration diagram of an environment in which the three-dimensional modeling data generation program in one embodiment operates. The three-dimensional modeling data generation program is implemented inside the terminal 40 as described above.

端末40は、一般的なコンピュータの機能が搭載されたコンピュータであり、ハードウェアとしては、CPU41、RAM42、ネットワークインタフェース(I/F)43、HDD44の他、マウス、キーボード又はタッチパネル等の入力デバイス45や、液晶ディスプレイ等の表示デバイス46を備えている。また、ソフトウェアとしては、端末40には、立体形状を表すポリゴンの集合体からなるポリゴンデータ(例えば、STL形式のデータ)を出力する3Dモデリングソフト47、3Dモデリングソフト17から出力されたポリゴンデータに基づいて立体造形用データを生成する立体造形用データ生成ソフト100、端末40が立体造形装置10を利用する上で必要となるプリンタドライバ48等がインストールされている。ここで、立体造形用データ生成ソフト100は、いわゆる「スライサ」であり、一実施形態の立体造形用データ生成プログラムにより実装されている。 The terminal 40 is a computer equipped with general computer functions, and the hardware includes a CPU 41, a RAM 42, a network interface (I / F) 43, an HDD 44, and an input device 45 such as a mouse, keyboard, or touch panel. It also includes a display device 46 such as a liquid crystal display. Further, as software, the terminal 40 has polygon data output from 3D modeling software 47 and 3D modeling software 17 that outputs polygon data (for example, STL format data) composed of a collection of polygons representing a three-dimensional shape. A three-dimensional modeling data generation software 100 that generates three-dimensional modeling data based on the three-dimensional modeling data, a printer driver 48 that is required for the terminal 40 to use the three-dimensional modeling device 10, and the like are installed. Here, the three-dimensional modeling data generation software 100 is a so-called "slicer", and is implemented by the three-dimensional modeling data generation program of one embodiment.

3Dモデリングソフト17により出力されたポリゴンデータが立体造形用データ生成ソフト100に入力されると、立体造形用データ生成ソフト100は、ポリゴンデータにより形作られる立体形状を平板状にスライス(水平に切断)する処理を積層方向(高さ方向)に繰り返し行い、これにより生じた各層を形成するためのパスを決定して、決定したパスに沿って材料を吐出させるための命令データを次々と生成していく。そして、立体形状を構成する全ての層を形成するための命令データが生成されると、立体造形用データ生成ソフト100は、これらの命令データの集合体を立体造形用データ(例えば、G-Code形式のデータ)として出力する。立体物の造形を行う際には、端末40は、プリンタドライバ48を介しネットワークインタフェース43を通じて、プリント要求及び立体造形用データをプリンタサーバ20に送信する。 When the polygon data output by the 3D modeling software 17 is input to the three-dimensional modeling data generation software 100, the three-dimensional modeling data generation software 100 slices the three-dimensional shape formed by the polygon data into a flat plate (cuts horizontally). This process is repeated in the stacking direction (height direction), the path for forming each layer generated by this is determined, and the instruction data for discharging the material along the determined path is generated one after another. I will go. Then, when the instruction data for forming all the layers constituting the three-dimensional shape is generated, the three-dimensional modeling data generation software 100 uses the aggregate of these instruction data as the three-dimensional modeling data (for example, G-Code). Output as format data). When modeling a three-dimensional object, the terminal 40 transmits a print request and three-dimensional modeling data to the printer server 20 through the network interface 43 via the printer driver 48.

なお、この図においては、立体造形装置10を利用する端末40に3Dモデリングソフト47がインストールされている場合の構成を例に挙げて説明したが、3Dモデリングソフト47は必ずしもインストールされている必要はなく、立体造形用データ生成ソフト100に対して造形対象とする立体物を形作るポリゴンデータが入力できればよい。また、端末40には、必要に応じてその他のソフトウェアや外部デバイス等が装備されていてもよい。 In this figure, the configuration when the 3D modeling software 47 is installed in the terminal 40 using the three-dimensional modeling apparatus 10 has been described as an example, but the 3D modeling software 47 does not necessarily have to be installed. Instead, it suffices if the polygon data for forming the three-dimensional object to be modeled can be input to the three-dimensional modeling data generation software 100. Further, the terminal 40 may be equipped with other software, an external device, or the like, if necessary.

また、上述したように、立体造形用データ生成ソフト100の実体は一実施形態の立体造形用データ生成プログラムであるため、以下の説明においては、立体造形用データ生成ソフト100を立体造形用データ生成プログラム100として参照することとする。 Further, as described above, since the substance of the three-dimensional modeling data generation software 100 is the three-dimensional modeling data generation program of one embodiment, in the following description, the three-dimensional modeling data generation software 100 is used to generate three-dimensional modeling data. It will be referred to as program 100.

図3は、立体造形装置10の外観図であり、立体造形装置10を正面側の上方からみた様子を表している。 FIG. 3 is an external view of the three-dimensional modeling device 10, showing a state in which the three-dimensional modeling device 10 is viewed from above on the front side.

立体造形装置10は、ゴムを主成分とする材料RUで立体物を造形する上で必要な構成を備えている。先ず、筐体11の上部には、材料RUを押し出す押出機12が固定されている。押出機12は、その内部に単軸スクリュー式の構造体とヒータとを有している。材料RUは、押出機12に供給される前の段階では固体の状態であるが、押出機12に供給されると、内部のヒータにより加硫しない程度の温度まで加熱されて溶融する。溶融した材料RUのフィラメントは、スクリューの正回転に伴って、押出機12の先端部をなす吐出ノズル13の吐出孔14から流動化した状態で下方へ吐出される。 The three-dimensional modeling apparatus 10 has a configuration necessary for modeling a three-dimensional object with a material RU containing rubber as a main component. First, an extruder 12 that extrudes the material RU is fixed to the upper part of the housing 11. The extruder 12 has a uniaxial screw type structure and a heater inside. The material RU is in a solid state before being supplied to the extruder 12, but when it is supplied to the extruder 12, it is heated to a temperature not vulcanized by an internal heater and melted. The filament of the molten material RU is discharged downward in a fluidized state from the discharge hole 14 of the discharge nozzle 13 forming the tip of the extruder 12 as the screw rotates in the forward direction.

なお、材料RUは、予め、原材料となる天然ゴムや合成ゴムを素練りして十分な可塑性を与え配合剤を混ざり易くしてから、補強材、充填剤、軟化剤、加硫剤等からなる配合剤を加えて混練りをした上で、シート状に圧延したものをリボン状(帯状)に切断して生成されている。押出機12に対しては、リボン状の材料RUが供給される。 The material RU is made of a reinforcing material, a filler, a softening agent, a vulcanizing agent, etc. after kneading natural rubber or synthetic rubber as a raw material in advance to give sufficient plasticity to facilitate mixing of a compounding agent. It is produced by adding a compounding agent, kneading it, rolling it into a sheet, and cutting it into a ribbon shape (strip shape). A ribbon-shaped material RU is supplied to the extruder 12.

また、筐体11の内部には、造形台16及び移動体17が設けられている。移動体17は、立体造形装置10の幅方向(X軸方向)に移動可能なX軸ステージ17xと、立体造形装置10の奥行方向(Y軸方向)に移動可能なY軸ステージ17yと、立体造形装置10の高さ方向(Z軸方向)に移動可能なZ軸ステージ17zとを備えるとともに、これらの各ステージを所定の方向に移動させるモータを内蔵している。造形台16は、移動体17の最上部に配置されており、移動体17をなす各ステージの動きに連動して、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向の3方向に移動可能である。造形台16を所望の方向に移動させることにより、造形台16と吐出ノズル13との位置関係、ひいては造形台16に対する材料RUの吐出位置(吐出ノズル13の相対的な位置)を変化させることができる。このようにして、吐出ノズル13から材料RUを吐出させつつ造形台16を移動させることにより、立体物OBを構成する複数の層が次々と重ねて形成されていき、立体物OBが造形される。造形された立体物OBに対しては、さらに常圧下での高温加熱を行うことにより加硫処理が行われ、最終的に立体物OBが完成する。 Further, a modeling table 16 and a moving body 17 are provided inside the housing 11. The moving body 17 includes an X-axis stage 17x that can move in the width direction (X-axis direction) of the three-dimensional modeling device 10, a Y-axis stage 17y that can move in the depth direction (Y-axis direction) of the three-dimensional modeling device 10. It includes a Z-axis stage 17z that can move in the height direction (Z-axis direction) of the modeling device 10, and also has a built-in motor that moves each of these stages in a predetermined direction. The modeling table 16 is arranged at the uppermost part of the moving body 17, and can move in three directions of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction in conjunction with the movement of each stage forming the moving body 17. .. By moving the modeling table 16 in a desired direction, the positional relationship between the modeling table 16 and the discharge nozzle 13 and the discharge position of the material RU with respect to the modeling table 16 (relative position of the discharge nozzle 13) can be changed. it can. In this way, by moving the modeling table 16 while discharging the material RU from the discharge nozzle 13, a plurality of layers constituting the three-dimensional object OB are formed one after another, and the three-dimensional object OB is formed. .. The modeled three-dimensional object OB is further subjected to vulcanization treatment by performing high-temperature heating under normal pressure, and finally the three-dimensional object OB is completed.

なお、造形台16の下にはヒータが装備されており、造形台16は、吐出された材料RUが加硫しない程度の温度に加熱される。造形台16を加熱することにより、吐出された材料RUが急速に冷えて固化するのを防止することができ、造形台16と最下層との間、及び、隣接する各層間における接着性を確保すること(造形途中での剥離を防止すること)が可能となる。 A heater is provided under the modeling table 16, and the modeling table 16 is heated to a temperature at which the discharged material RU is not vulcanized. By heating the modeling table 16, it is possible to prevent the discharged material RU from rapidly cooling and solidifying, and ensuring adhesiveness between the modeling table 16 and the bottom layer and between adjacent layers. It is possible to do (prevent peeling during modeling).

筐体11の内部で造形台16の上方に広がる空間における位置は、3次元の座標(X座標,Y座標,Z座標)で管理されている。立体物OBを造形する際に用いられる立体造形用データは、材料RUを吐出して各層を形成する(塗り潰す)線を描く上で必要となる命令(例えば、移動先の座標や移動速度を指示する命令や、材料RUの吐出幅を指示する命令等)が羅列された膨大なデータで構成されている。つまり、造形台16の動きは、これらの命令データに応じて細やかに制御され、造形台16に対する線の形状(直線、曲線、円形等)やその描かれ方(吐出孔14からの材料RUの吐出態様)についても、生成された命令データにより制御されることとなる。 The position in the space extending above the modeling table 16 inside the housing 11 is managed by three-dimensional coordinates (X coordinate, Y coordinate, Z coordinate). The three-dimensional modeling data used when modeling a three-dimensional object OB is a command (for example, the coordinates of the destination and the moving speed) required for drawing a line forming (filling) each layer by discharging the material RU. It is composed of a huge amount of data in which commands for instructing, commands for instructing the discharge width of the material RU, etc.) are listed. That is, the movement of the modeling table 16 is finely controlled according to these command data, and the shape of the line (straight line, curved line, circle, etc.) with respect to the modeling table 16 and how to draw the line (material RU from the discharge hole 14). The discharge mode) is also controlled by the generated instruction data.

図4は、立体造形用データ生成プログラム100の機能ブロック図である。この図に示されるように、立体造形用データ生成プログラム100は、立体形状入力部110、各種設定部120、立体切断部130、断面分析部140、隆起予測部150、パス決定部160及び生成データ出力部170を有している。 FIG. 4 is a functional block diagram of the three-dimensional modeling data generation program 100. As shown in this figure, the three-dimensional modeling data generation program 100 includes a three-dimensional shape input unit 110, various setting units 120, a three-dimensional cutting unit 130, a cross-section analysis unit 140, a ridge prediction unit 150, a path determination unit 160, and generated data. It has an output unit 170.

立体形状入力部110は、立体形状を形作るポリゴンデータを入力する。より具体的には、立体形状入力部110は、3D−CAD等の3Dモデリングソフトにより出力されたポリゴンデータを読み込む。ポリゴンデータは、端末40からアクセス可能な記憶領域(例えば、HDD44や別途接続された外部記憶媒体等)に格納されている。 The three-dimensional shape input unit 110 inputs polygon data for forming the three-dimensional shape. More specifically, the three-dimensional shape input unit 110 reads polygon data output by 3D modeling software such as 3D-CAD. The polygon data is stored in a storage area accessible from the terminal 40 (for example, HDD 44, a separately connected external storage medium, or the like).

各種設定部120は、立体造形用データ生成プログラム100が機能する上で必要となる各種の閾値やパラメータ値(例えば、材料RUの積層ピッチ(形成される層の高さ)の範囲や材料RUを温めるヒータの温度等)、描く形状のパターン等を予め設定する。各種設定部120はまた、端末40(立体造形装置10)の利用者向けの設定画面を提供し、この設定画面を介して利用者によりなされた設定内容を、端末40の内部記憶領域(HDD44)に格納する。 The various setting units 120 determine the range of various threshold values and parameter values (for example, the stacking pitch of the material RU (height of the layer to be formed) and the material RU) required for the three-dimensional modeling data generation program 100 to function. The temperature of the heater to be heated, etc.), the pattern of the shape to be drawn, etc. are set in advance. The various setting units 120 also provide a setting screen for the user of the terminal 40 (three-dimensional modeling apparatus 10), and the setting contents made by the user via the setting screen can be stored in the internal storage area (HDD 44) of the terminal 40. Store in.

立体切断部130は、立体形状入力部110に入力されたポリゴンデータにより形作られる立体形状を複数の平板形状に(高さの異なる複数の位置で水平に)切断し、積層方向(高さ方向)に積み重ねられた複数の層に分割する。 The three-dimensional cutting unit 130 cuts a three-dimensional shape formed by polygon data input to the three-dimensional shape input unit 110 into a plurality of flat plate shapes (horizontally at a plurality of positions having different heights), and in a stacking direction (height direction). Divide into multiple layers stacked on top of each other.

断面分析部140は、立体切断部130により切断された各断面、すなわち分割された各層について、その形状や各種設定部120に設定された性質等の特性を分析する。 The cross-section analysis unit 140 analyzes characteristics such as the shape of each cross section cut by the three-dimensional cutting unit 130, that is, each divided layer, and the properties set in the various setting units 120.

隆起予測部150は、断面分析部140により分析された結果及び各層の高さ方向における位置等に基づいて、各層を材料RUで形成する(線で塗り潰す)場合に隆起が発生することが予測される位置を計算により割り出す。なお、ここでいう「隆起」とは、吐出した材料RUが局所的に本来意図している高さ(積層ピッチ)よりも盛り上がる現象のことである。 The uplift prediction unit 150 predicts that an uplift will occur when each layer is formed of the material RU (filled with a line) based on the result of analysis by the cross-section analysis unit 140 and the position of each layer in the height direction. The position to be calculated is calculated. The term "raised" as used herein is a phenomenon in which the discharged material RU rises locally above the originally intended height (stacking pitch).

パス決定部160は、隆起予測部150により予測された隆起の発生位置を踏まえて、各層を形成するための材料RUを吐出する経路、経路を辿る上での順序や方向や速度、材料RUの吐出幅や吐出量等、経路に関する詳細事項(以下、これらをまとめて「パス」と略称する。)を決定し、このパスを示す命令データを生成する。 The path determination unit 160 determines the path for discharging the material RU for forming each layer, the order, direction and speed in following the path, and the material RU, based on the position of the ridge predicted by the ridge prediction unit 150. Detailed items related to the route such as the discharge width and the discharge amount (hereinafter, these are collectively abbreviated as "path") are determined, and instruction data indicating this path is generated.

生成データ出力部170は、パス決定部160により生成された命令データの集合体、すなわち立体造形用データを出力する。 The generation data output unit 170 outputs a set of instruction data generated by the path determination unit 160, that is, data for three-dimensional modeling.

材料RUを用いて立体物OBを造形する際には、主成分であるゴムの特性に起因して様々な現象が生じうる。より具体的には、材料RUが吐出後に膨張したり、吐出時にタイムラグが生じたり、或いは粘度の高さ(流動性の低さ)や瞬間的な接着力の弱さが作用したりして、造形に影響を及ぼしうる。そのため、これらの現象を踏まえて、最終的に想定される形状で立体物OBが造形されるようなパスを決定する必要がある。本実施形態においては、特に隆起予測部150及びパス決定部160が、上記のような現象を踏まえて立体物を良好に造形するための役割を担っている。 When modeling a three-dimensional object OB using the material RU, various phenomena can occur due to the characteristics of rubber, which is the main component. More specifically, the material RU expands after ejection, a time lag occurs during ejection, or high viscosity (low fluidity) or momentary weakness of adhesive force acts. It can affect the modeling. Therefore, based on these phenomena, it is necessary to determine a path in which the three-dimensional object OB is formed in the shape finally assumed. In the present embodiment, in particular, the uplift prediction unit 150 and the path determination unit 160 play a role in satisfactorily modeling a three-dimensional object based on the above phenomenon.

なお、ゴムの特性に起因して生じうる現象及びその現象への対応策については、別の図面を参照しながら詳しく後述する。 The phenomenon that may occur due to the characteristics of rubber and the countermeasures against the phenomenon will be described in detail later with reference to another drawing.

図5は、立体造形用データ生成処理の手順例を示すフローチャートである。立体造形用データ生成処理は、立体造形装置10を利用して立体物を造形する際に必要となる立体造形用データを生成するための処理である。 FIG. 5 is a flowchart showing an example of a procedure for data generation processing for three-dimensional modeling. The three-dimensional modeling data generation process is a process for generating three-dimensional modeling data required when modeling a three-dimensional object using the three-dimensional modeling device 10.

このフローチャートに示される各ステップを実行するのは立体造形用データ生成プログラム100であるが、立体造形用データ生成プログラム100を動作させる主体は端末40のCPU41であり、厳密にはCPU41が各ステップを立体造形用データ生成プログラム100が有する各機能部110〜170に実行させる。以下、手順例に沿って説明する。 It is the three-dimensional modeling data generation program 100 that executes each step shown in this flowchart, but the main body that operates the three-dimensional modeling data generation program 100 is the CPU 41 of the terminal 40, and strictly speaking, the CPU 41 performs each step. Each functional unit 110-170 of the three-dimensional modeling data generation program 100 is executed. Hereinafter, a procedure example will be described.

ステップS200:CPU41は、立体形状入力部110に立体形状入力処理を実行させる。この処理では、立体形状入力部110は、造形対象とする立体物の形状を形作るポリゴンデータを読み込む。 Step S200: The CPU 41 causes the three-dimensional shape input unit 110 to execute the three-dimensional shape input process. In this process, the three-dimensional shape input unit 110 reads polygon data that forms the shape of the three-dimensional object to be modeled.

ステップS210:CPU41は、立体切断部130に立体切断処理を実行させる。この処理では、立体切断部130は、前ステップS200で読み込まれたポリゴンデータにより形作られる立体形状を平板状(水平)に切断する処理を積層方向(高さ方向)に繰り返す。 Step S210: The CPU 41 causes the three-dimensional cutting unit 130 to execute the three-dimensional cutting process. In this process, the three-dimensional cutting unit 130 repeats the process of cutting the three-dimensional shape formed by the polygon data read in the previous step S200 into a flat plate shape (horizontal) in the stacking direction (height direction).

ステップS220:CPU41は、断面分析部140に処理の対象とする層を更新させる。より具体的には、断面分析部140は、前ステップS210で立体形状が切断されたことにより生じた複数の層を下から順に1つずつ、後続する処理(ステップS230)の対象としてセットする。したがって、ステップS220が最初に実行される際には、最も下に位置する層が後続する処理の対象としてセットされる。 Step S220: The CPU 41 causes the cross-section analysis unit 140 to update the layer to be processed. More specifically, the cross-section analysis unit 140 sets a plurality of layers generated by cutting the three-dimensional shape in the previous step S210 one by one in order from the bottom as a target for the subsequent processing (step S230). Therefore, when step S220 is first executed, the lowest layer is set as the target of subsequent processing.

ステップS230:CPU41は、断面分析部140、隆起予測部150及びパス決定部160に層形成用データ生成処理を実行させる。この処理では、各機能部140〜160は、対象としてセットされた層(以下、「対象層」と称する。)に着目し、その層の特性(形状や性質)やそれ以下の層において隆起の発生が予測される位置を分析した上で、対象層を形成するために最適化した命令データを生成する。なお、具体的な処理の内容については、次の図面を参照しながらさらに後述する。 Step S230: The CPU 41 causes the cross-section analysis unit 140, the uplift prediction unit 150, and the path determination unit 160 to execute the layer formation data generation process. In this process, each functional unit 140 to 160 pays attention to the layer set as the target (hereinafter, referred to as “target layer”), and the characteristics (shape and properties) of the layer and the ridges in the layers below it. After analyzing the position where the occurrence is predicted, the instruction data optimized for forming the target layer is generated. The specific contents of the processing will be described later with reference to the following drawings.

ステップS240:CPU41は、断面分析部140に未処理の層、すなわち未だ層形成用データ生成処理の対象とされていない層が残っているか否かを確認させる。未処理の層が残っている場合(ステップS240:Yes)、CPU41はステップS220に戻り、以降のステップを繰り返し実行する。一方、未処理の層が残っていない場合(ステップS240:No)、CPU41はステップS250に進む。 Step S240: The CPU 41 causes the cross-section analysis unit 140 to confirm whether or not an unprocessed layer, that is, a layer that has not yet been targeted for layer formation data generation processing remains. When the unprocessed layer remains (step S240: Yes), the CPU 41 returns to step S220 and repeatedly executes the subsequent steps. On the other hand, when the unprocessed layer does not remain (step S240: No), the CPU 41 proceeds to step S250.

ステップS250:CPU41は、生成データ出力部170に生成データ出力処理を実行させる。この処理では、生成データ出力部170は、立体形状を構成する全ての層を対象としてステップS230が実行されたことにより生成された命令データの集合体を、立体造形用データとして出力する。 Step S250: The CPU 41 causes the generated data output unit 170 to execute the generated data output process. In this process, the generated data output unit 170 outputs a set of instruction data generated by executing step S230 for all the layers constituting the three-dimensional shape as data for three-dimensional modeling.

以上の手順を終えると、CPU41は、1つの立体物に対する立体造形用データの生成を終了する。 When the above procedure is completed, the CPU 41 ends the generation of three-dimensional modeling data for one three-dimensional object.

なお、生成データ出力処理の実行前に、各層に対する命令データを全体的に見直し、必要に応じて生成データを補正する処理を実行させてもよい。 Before executing the generated data output process, the instruction data for each layer may be reviewed as a whole, and a process of correcting the generated data may be executed as necessary.

図6は、層形成用データ生成処理の手順例を示すフローチャートである。層形成用データ生成処理は、立体造形装置10を利用して造形する立体物を構成する各層を形成(造形)する際に必要となる命令データを生成するための処理である。なお、各ステップの実行主体については、図5における場合と同様である。以下、手順例に沿って説明する。 FIG. 6 is a flowchart showing a procedure example of the layer formation data generation process. The layer forming data generation process is a process for generating instruction data required when forming (modeling) each layer constituting a three-dimensional object to be modeled by using the three-dimensional modeling apparatus 10. The execution subject of each step is the same as in FIG. Hereinafter, a procedure example will be described.

ステップS300:CPU41は、断面分析部140に断面を分析させる。より具体的には、断面分析部140は、対象層の特性(形状や性質)を分析する。 Step S300: The CPU 41 causes the cross-section analysis unit 140 to analyze the cross-section. More specifically, the cross-section analysis unit 140 analyzes the characteristics (shape and properties) of the target layer.

ステップS310:CPU41は、隆起予測部150に隆起の発生位置を予測させる。より具体的には、隆起予測部150は、対象層以下の層が決定されたパスに沿って形成された場合に隆起が発生すると考えられる位置を計算に基づいて予測する。 Step S310: The CPU 41 causes the uplift prediction unit 150 to predict the position where the uplift occurs. More specifically, the uplift prediction unit 150 predicts the position where the uplift is considered to occur when the layers below the target layer are formed along the determined path based on the calculation.

ステップS320:CPU41は、パス決定部160に線を描く経路を決定させる。より具体的には、パス決定部160は、ステップS300での対象層の分析結果及びステップS310での隆起発生位置の予測結果を踏まえて、先ず、対象層をどのような経路に沿って形成させるか(材料RUを吐出させる経路)を決定する。 Step S320: The CPU 41 causes the path determination unit 160 to determine a route for drawing a line. More specifically, the path determination unit 160 first forms the target layer along what path based on the analysis result of the target layer in step S300 and the prediction result of the uplift generation position in step S310. (The path for discharging the material RU) is determined.

ステップS330:CPU41は、パス決定部160に線を描く態様を決定させる。より具体的には、パス決定部160は、ステップS310での隆起発生位置の予測結果を踏まえて、対象層に対するパス、すなわちステップS320で決定された経路に沿って対象層をどのように形成させるか(材料RUを吐出させる際の態様)を決定する。線を描く態様として、例えば、線を描く順序や方向や速度、材料RUの吐出幅や吐出量、各経路における材料RUの着地先と吐出ノズル13の先端(ノズル先端15)との間隔等が詳細に決定される。なお、描線態様は各経路の状況に応じて決定されるため、1つの経路全体に対して同一の態様が決定される場合もあれば、1つ経路を複数の部位に細分化し個々の部位に対して異なる態様が決定される場合もある。 Step S330: The CPU 41 causes the path determination unit 160 to determine the mode of drawing a line. More specifically, the path determination unit 160 forms the target layer along the path to the target layer, that is, the path determined in step S320, based on the prediction result of the uplift generation position in step S310. (Aspect for discharging the material RU) is determined. Examples of the mode of drawing a line include the order, direction and speed of drawing a line, the discharge width and discharge amount of the material RU, the distance between the landing destination of the material RU and the tip of the discharge nozzle 13 (nozzle tip 15) in each path, and the like. Determined in detail. Since the drawing mode is determined according to the situation of each route, the same mode may be determined for the entire route, or one route is subdivided into a plurality of sites and divided into individual sites. On the other hand, different aspects may be determined.

ステップS340:CPU41は、パス決定部160に命令データを生成させる。より具体的には、パス決定部160は、対象層に対するパスを示す命令データ、すなわちステップS320により決定された経路をステップS330により決定された態様により描かせる命令データを生成する。 Step S340: The CPU 41 causes the path determination unit 160 to generate instruction data. More specifically, the path determination unit 160 generates instruction data indicating a path to the target layer, that is, instruction data for drawing the route determined in step S320 in the mode determined in step S330.

以上の手順を終えると、CPU41は、1つの層(対象層)に対する命令データの生成を終了する。 When the above procedure is completed, the CPU 41 ends the generation of instruction data for one layer (target layer).

〔各層の形成態様:第1実施形態〕
図7は、立体物OBを構成する各層の第1実施形態における形成態様を示す平面図である。第1実施形態は、隙間を空けて線を描くことにより層を塗り潰していく態様である。ここでは例として、対象層の形状が正方形である場合の形成手順を説明する。
[Form of formation of each layer: first embodiment]
FIG. 7 is a plan view showing a formation mode of each layer constituting the three-dimensional object OB in the first embodiment. The first embodiment is an embodiment in which the layer is filled by drawing a line with a gap. Here, as an example, the formation procedure when the shape of the target layer is square will be described.

なお、以降の図においては、未だ塗り潰されていない領域を白色で示し、既に塗り潰された領域を薄い灰色で示し、説明される手順によって塗り潰される領域を濃い灰色で示すこととする。以下、手順例に沿って説明する。 In the following figures, the unfilled area is shown in white, the already filled area is shown in light gray, and the area filled by the procedure described is shown in dark gray. Hereinafter, a procedure example will be described.

図7中(A):対象層S1に対し、大きさの異なる同心の正方形を複数描くパスが決定される。図示の例では、対象層S1に対し、大きさの異なる同心の正方形を5個描くための5本の線に対応するパスが決定されている。 In FIG. 7 (A): A path for drawing a plurality of concentric squares having different sizes is determined with respect to the target layer S1. In the illustrated example, a path corresponding to five lines for drawing five concentric squares of different sizes is determined for the target layer S1.

図7中(B):決定されたパスに沿って、対象層S1に対する描線(材料RUによる塗り潰し)が開始される。先ず、最外周の線L1が描かれる。 In FIG. 7 (B): A drawing line (filling with the material RU) for the target layer S1 is started along the determined path. First, the outermost line L1 is drawn.

図7中(C):次に、線L1の内側に線1本分の空間を隔てて隣接する線L3が描かれ、線L3の内側に線1本分の空間を隔てて隣接する線L5が描かれる。 In FIG. 7 (C): Next, an adjacent line L3 is drawn inside the line L1 with a space for one line, and an adjacent line L5 is drawn inside the line L3 with a space for one line. Is drawn.

図7中(D):そして、これまでに描かれた線L1,L3,L5の各々に挟まれる空間を埋めるようにして、線L2,L4が描かれる。以上の手順を経て、対象層S1の形成が完了する。 In FIG. 7 (D): Then, the lines L2 and L4 are drawn so as to fill the space sandwiched between the lines L1, L3 and L5 drawn so far. Through the above procedure, the formation of the target layer S1 is completed.

図8は、立体物OBを構成する各層の第1実施形態における形成態様を説明する垂直断面図(図7中のVIII−VIII切断線に沿う断面図)である。図7が層の形成態様を平面視により説明したのに対し、図8は層の形成態様を正面視により説明するものであり、図8中(A)〜(D)は、それぞれ図7中(A)〜(D)の各手順に概ね対応している。 FIG. 8 is a vertical cross-sectional view (cross-sectional view taken along the VIII-VIII cutting line in FIG. 7) for explaining the formation mode of each layer constituting the three-dimensional object OB in the first embodiment. While FIG. 7 describes the layer formation mode in a plan view, FIG. 8 describes the layer formation mode in a front view, and FIGS. 8A to 8D are in FIG. 7, respectively. It generally corresponds to each procedure of (A) to (D).

図8中(A):対象層S1に対し、大きさの異なる同心の正方形を複数描くパスが決定される。決定されたパスにおいては、いずれの線に対しても積層ピッチhが設定される。 In FIG. 8 (A): A path for drawing a plurality of concentric squares having different sizes is determined with respect to the target layer S1. In the determined path, the stacking pitch h is set for any of the lines.

図8中(B):決定されたパスに沿って、対象層に対する描線(材料RUによる塗り潰し)が開始される。先ず、最外周の線L1が描かれる。このとき、ノズル先端15と造形台16(材料RUの着地先)との間隔H(高さ方向の距離)は、積層ピッチhと同等かそれよりやや小さいh1に設定される。 In FIG. 8 (B): Drawing (filling with the material RU) on the target layer is started along the determined path. First, the outermost line L1 is drawn. At this time, the distance H (distance in the height direction) between the nozzle tip 15 and the modeling table 16 (landing destination of the material RU) is set to h1 which is equal to or slightly smaller than the stacking pitch h.

図8中(C):次に、線L1に線1本分の空間を隔てて隣接する線L3が描かれ、線L3に線1本分の空間を隔てて隣接する線L5が描かれる。このときも、間隔Hは、線L1が描かれたときと同様にh1に設定される。また、線L1,L3,L5が描かれてから時間が経過するにつれて、これらの線をなす材料RUが緩やかに膨張し、各線の上部は描かれた直後よりも少し膨れ上がった状態となる。 In FIG. 8 (C): Next, a line L3 adjacent to the line L1 with a space of one line is drawn, and a line L5 adjacent to the line L3 with a space of one line is drawn. Also at this time, the interval H is set to h1 in the same manner as when the line L1 is drawn. Further, as time elapses after the lines L1, L3, and L5 are drawn, the material RU forming these lines gradually expands, and the upper part of each line becomes slightly bulged from immediately after being drawn.

図8中(D):そして、これまでに描かれた線L1,L3,L5の各々に挟まれる空間を埋めるようにして、線L2,L4が描かれる。このとき、間隔Hは、線L1,L3,L5が描かれたときより大きく、さらに積層ピッチhよりも大きいh2に設定される。以上の手順を経て、対象層S1の形成が完了する。 In FIG. 8 (D): Then, the lines L2 and L4 are drawn so as to fill the space sandwiched between the lines L1, L3 and L5 drawn so far. At this time, the interval H is set to h2, which is larger than when the lines L1, L3, and L5 are drawn, and further larger than the stacking pitch h. Through the above procedure, the formation of the target layer S1 is completed.

なお、説明の便宜のため、図示の例においては対象層S1が造形台16の上に形成されている(材料RUの着地先が造形台16である)が、対象層S1が最下層以外の層である場合には、対象層S1は直下の層の上に形成されることとなる(材料RUの着地先が直下の層となる)。 For convenience of explanation, in the illustrated example, the target layer S1 is formed on the modeling table 16 (the landing destination of the material RU is the modeling table 16), but the target layer S1 is other than the bottom layer. In the case of a layer, the target layer S1 is formed on the layer directly below (the landing destination of the material RU is the layer directly below).

線を描く材料RUは、主成分であるゴムの特性により、吐出された後に膨張する。より具体的には、材料RUは、吐出されるまでは吐出ノズル13の内部で圧縮されているのに対し、外部に吐出されると圧力から開放されて本来の状態に復元しようとするため、先ず吐出された直後に大きく膨張し、その後も緩やかに膨張していくため、材料RUにより描かれた線は、間隔Hを積層ピッチhよりやや小さくして描かれたとしても、最終的には積層ピッチhと同等程度まで、或いは、それより大きく膨張する場合もある。 The material RU that draws a line expands after being discharged due to the characteristics of rubber, which is the main component. More specifically, the material RU is compressed inside the discharge nozzle 13 until it is discharged, but when it is discharged to the outside, it is released from the pressure and tries to restore to the original state. First, it expands greatly immediately after being discharged, and then gradually expands. Therefore, even if the line drawn by the material RU is drawn with the interval H slightly smaller than the stacking pitch h, it will eventually expand. It may expand to the same level as or larger than the stacking pitch h.

ここで、材料RUが吐出される吐出孔14は、吐出ノズル13の先端部中央に位置しているが、吐出ノズル13はその先端部が非常になだらかなテーパ形状をなしており、かつ、ノズル先端15がある程度の幅を有している。そのため、先に描かれた線に隣接させて新たな線を描く際には、吐出ノズル13が隣接する線に干渉し易い。ノズル先端15と材料RUの着地先との間隔Hを、仮に、積層ピッチhと同等かそれ以下に設定すると、吐出ノズル13が隣接する線に干渉するため、造形台16の移動に伴ってノズル先端15が隣接する線の上面を擦り、隣接する線の最上部をなす材料RUを造形台16の移動と逆行する方向に徐々に寄せていく。その結果、隣接する線の端部に寄せられた材料RUが溜まって隆起した部位が生じることが確認されている。 Here, the discharge hole 14 from which the material RU is discharged is located at the center of the tip portion of the discharge nozzle 13, but the tip portion of the discharge nozzle 13 has a very gentle taper shape and the nozzle. The tip 15 has a certain width. Therefore, when drawing a new line adjacent to the previously drawn line, the discharge nozzle 13 tends to interfere with the adjacent line. If the distance H between the nozzle tip 15 and the landing destination of the material RU is set to be equal to or less than the stacking pitch h, the discharge nozzle 13 interferes with the adjacent line, so that the nozzle is moved as the modeling table 16 moves. The tip 15 rubs the upper surface of the adjacent line, and the material RU forming the uppermost part of the adjacent line is gradually moved in a direction opposite to the movement of the modeling table 16. As a result, it has been confirmed that the material RU gathered at the end of the adjacent line is accumulated and a raised portion is formed.

そこで、本実施形態においては、隙間を空けて線を描くパスを決定することにより、隣接する線を直後に描かないようにするとともに、線を隣接させて描く際(隙間を埋めるようにして線を描く際)に、間隔Hを、隣接する線の積層ピッチhよりも大きいh2に設定している。こうすることで、吐出ノズル13が隣接する線に干渉するのを回避することができ、隣接する線の端部が隆起する現象の発生を未然に防止することが可能となる。 Therefore, in the present embodiment, by determining the path for drawing a line with a gap, the adjacent line is not drawn immediately after the line, and when the lines are drawn adjacent to each other (the line is filled in the gap). The interval H is set to h2, which is larger than the stacking pitch h of adjacent lines. By doing so, it is possible to prevent the discharge nozzle 13 from interfering with the adjacent lines, and it is possible to prevent the occurrence of a phenomenon in which the ends of the adjacent lines are raised.

なお、吐出孔14とノズル先端15との径の大きさの比率や、線幅及び線を描く間隔の設定によっては、吐出ノズル13は、隣接する線(1本隣の線)のみならずその線に隣接する線(2本隣の線)にも干渉しうる。このような場合には、線2本分の空間を隔てて隣接する複数の線を先に描き、その後で、間隔Hを先に描かれた線の積層ピッチhよりも大きくした状態で線2本分の空間を埋めるようにして線を描けばよい。吐出ノズル13が3本目以降の隣接する線に干渉しうる場合についても、上記と同様の方法により対応が可能である。 Depending on the ratio of the diameters of the discharge hole 14 and the nozzle tip 15 and the setting of the line width and the interval for drawing the line, the discharge nozzle 13 is not limited to the adjacent line (one adjacent line). It can also interfere with the line adjacent to the line (two adjacent lines). In such a case, a plurality of adjacent lines are drawn first with a space of two lines separated, and then the line 2 is in a state where the interval H is larger than the stacking pitch h of the lines drawn earlier. You can draw a line so as to fill the space of the book. Even when the discharge nozzle 13 can interfere with the third and subsequent adjacent lines, it is possible to deal with the case by the same method as described above.

また、間隔Hの設定は、先に描かれた線の状況等に応じて、隣接させる線(隙間を埋めるようにして描く線)を描き始める前にh2に変更してもよいし、隣接させる線を描きながら段階的に変更を行い、hから少しずつ大きくしていき最終的にh2となるようにしてもよい。例えば、先に描かれた線の長さが短く、その線に隣接させる線を描き始める時点では未だ大きく膨張していない場合には、線を描きながら間隔Hを徐々に大きくしていくことによっても、吐出ノズル13の干渉を未然に回避することができる。 Further, the setting of the interval H may be changed to h2 before starting to draw an adjacent line (a line drawn so as to fill the gap) depending on the situation of the previously drawn line, or the interval H may be set to be adjacent. The change may be made step by step while drawing a line, and the value may be gradually increased from h so that the final value becomes h2. For example, if the length of the previously drawn line is short and it has not expanded significantly at the time of starting to draw a line adjacent to that line, by gradually increasing the interval H while drawing the line. However, the interference of the discharge nozzle 13 can be avoided in advance.

〔第1実施形態の第1変形例〕
図9は、第1実施形態の第1変形例を示す平面図であり、図7に示した正方形をなす対象層を第1変形例を適用して形成する場合の例を示している。
[First Modified Example of First Embodiment]
FIG. 9 is a plan view showing a first modification of the first embodiment, and shows an example of forming a square target layer shown in FIG. 7 by applying the first modification.

上述したように、第1実施形態においては、隙間を空けて線(例えば、L1,L3,L5)が描かれた後に、その隙間を埋めるようにして新たな線(例えば、L2,L4)が先に描かれた線に隣接させて描かれていくが、第1変形例は、隣接させる新たな線に角が含まれる場合に、角の頂点を境として新たな線を複数に分節し(例えば、L2をL2a〜L2dに分節し、L4をL4a〜L4dに分節して)、1個の角を分節された2本の線で描くものである。 As described above, in the first embodiment, after a line (for example, L1, L3, L5) is drawn with a gap, a new line (for example, L2, L4) is drawn so as to fill the gap. It is drawn adjacent to the line drawn earlier, but in the first modification, when the new line to be adjacent contains a corner, the new line is segmented into multiple pieces with the apex of the corner as the boundary ( For example, L2 is segmented into L2a to L2d, L4 is segmented into L4a to L4d), and one corner is drawn by two segmented lines.

図10は、第1実施形態の第1変形例における各層の形成態様を示す平面図であり、図9に示した対象層の具体的な形成手順を表している。以下、手順例に沿って説明する。 FIG. 10 is a plan view showing a formation mode of each layer in the first modification of the first embodiment, and shows a specific formation procedure of the target layer shown in FIG. Hereinafter, a procedure example will be described.

図10中(A):対象層S1に対し、最外周の線L1と、その内側に線1本分の空間を隔てて隣接する線L3と、その内側に線1本分の空間を隔てて隣接する線L5とが、最初に描かれる。その後で線L1,L3に挟まれる空間を埋めるようにして、先ず、線L2aが奥側から手前側に向かって描かれる。このとき、材料RUの吐出は線L2aの終端(手前側)で終了するが、その後で吐出ノズル13の相対的な位置変更がなされる。具体的には、造形台16を移動させることにより、吐出ノズル13は、相対的にみて線L2aの延長上の位置に移動し、さらに次に描くこととなる線L2bの延長上の位置に移動する。 In FIG. 10 (A): The outermost line L1 with respect to the target layer S1, the line L3 adjacent to the innermost line L1 with a space for one line, and the space for one line inside the line L3. The adjacent line L5 is drawn first. After that, the line L2a is first drawn from the back side to the front side so as to fill the space sandwiched between the lines L1 and L3. At this time, the discharge of the material RU ends at the end (front side) of the line L2a, but the relative position of the discharge nozzle 13 is changed thereafter. Specifically, by moving the modeling table 16, the discharge nozzle 13 relatively moves to a position on the extension of the line L2a, and further moves to a position on the extension of the line L2b to be drawn next. To do.

図10中(B):次に、線L2bが左側から右側に向かって描かれる。このとき、吐出ノズル13は、相対的にみて線L2bの延長上の位置から移動を開始し、線L2bの始端(左側)で材料RUの吐出を始めて終端(右側)で吐出を終える。また、材料RUの吐出を終えた後に再び吐出ノズル13の相対的な位置変更がなされ、造形台16の移動により、吐出ノズル13は、相対的にみて線L2bの延長上の位置に移動し、さらに次に描くこととなる線L2cの延長上の位置に移動する。 In FIG. 10 (B): Next, the line L2b is drawn from the left side to the right side. At this time, the discharge nozzle 13 starts moving relatively from a position on the extension of the line L2b, starts discharging the material RU at the start end (left side) of the line L2b, and ends the discharge at the end (right side). Further, after the material RU has been discharged, the relative position of the discharge nozzle 13 is changed again, and the movement of the modeling table 16 causes the discharge nozzle 13 to relatively move to a position on the extension of the line L2b. Further, it moves to a position on the extension of the line L2c to be drawn next.

図10中(C):次に、線L2cが手前側から奥側に向かって描かれる。このとき、吐出ノズル13は、相対的には線L2cの延長上の位置から移動を開始し、線L2cの始端(手前側)で材料RUの吐出を始めて終端(奥側)で吐出を終える。また、材料RUの吐出を終えた後に再び吐出ノズル13の相対的な位置変更がなされ、造形台16の移動により、吐出ノズル13は、相対的にみて線L2cの延長上の位置に移動し、さらに次に描くこととなる線L2dの延長上の位置に移動する。 In FIG. 10 (C): Next, the line L2c is drawn from the front side to the back side. At this time, the discharge nozzle 13 relatively starts moving from a position on the extension of the line L2c, starts discharging the material RU at the start end (front side) of the line L2c, and ends the discharge at the end (back side). Further, after the material RU has been discharged, the relative position of the discharge nozzle 13 is changed again, and the movement of the modeling table 16 causes the discharge nozzle 13 to relatively move to a position on the extension of the line L2c. Further, it moves to a position on the extension of the line L2d to be drawn next.

図10中(D):そして、線L2dが右側から左側に向かって描かれる。このとき、吐出ノズル13は、相対的には線L2dの延長上の位置から移動を開始し、線L2cの始端(右側)で材料RUの吐出を始めて終端(左側)で吐出を終える。以上の手順を経て、線L2a〜L2dが描かれ、線L1,L3に挟まれる空間が全て埋められる。この後に上記と同様の手順を経て、線L4a〜L4dが描かれて線L3,L5に挟まれる空間が全て埋められると、対象層S1の形成が完了する。 In FIG. 10 (D): Then, the line L2d is drawn from the right side to the left side. At this time, the discharge nozzle 13 relatively starts moving from a position on the extension of the line L2d, starts discharging the material RU at the start end (right side) of the line L2c, and ends the discharge at the end (left side). Through the above procedure, the lines L2a to L2d are drawn, and the entire space between the lines L1 and L3 is filled. After that, when the lines L4a to L4d are drawn and the space between the lines L3 and L5 is completely filled by the same procedure as above, the formation of the target layer S1 is completed.

このように、第1変形例においては、先に描かれた角を含む線に隣接させて描く線は、一方向に連続的に描かれることなく、角の頂点を境として線が複数に分節され(図示の例においては、L2a〜L2d及びL4a〜L4d)、分節された各線が、その始端や終端における吐出ノズル13の相対的な位置変更を伴って、個別に描かれる。 As described above, in the first modification, the line drawn adjacent to the line including the corner drawn earlier is not drawn continuously in one direction, and the line is segmented into a plurality of lines with the apex of the corner as a boundary. (L2a-L2d and L4a-L4d in the illustrated example), each segmented line is drawn individually with relative repositioning of the discharge nozzle 13 at its beginning and end.

第1実施形態においては、隣接させる線は、ノズル先端15と材料RUの着地先との間隔Hを積層ピッチhよりも大きいh2とした状態で描かれるため、間隔Hを積層ピッチhと同等かそれよりやや小さいh1とした状態で先に描かれる線と比較すると、着地先と接触する面積が少なく、着地先への接着度は低くなる。また、材料RUは粘度が高いため、着地しても直ぐには着地先に接着しにくい。そのため、隣接させる線に含まれる角を仮に一筆描きする(経路に沿って一方向に連続的に描く)場合には、先に描かれる線に含まれる角を一筆描きする場合と比較すると、角の頂点に鋭さが現れにくく、やや丸みを帯びたような形状に形成され易い。 In the first embodiment, the adjacent lines are drawn in a state where the distance H between the nozzle tip 15 and the landing destination of the material RU is h2, which is larger than the stacking pitch h. Compared with the line drawn earlier in the state where h1 is slightly smaller than that, the area in contact with the landing destination is small, and the degree of adhesion to the landing destination is low. Further, since the material RU has a high viscosity, it is difficult to immediately adhere to the landing destination even after landing. Therefore, when drawing the corners included in the adjacent lines with one stroke (drawing continuously in one direction along the path), the corners included in the previously drawn lines are compared with the case of drawing with one stroke. It is difficult for sharpness to appear at the apex of the surface, and it tends to be formed into a slightly rounded shape.

このような課題に対し、第1変形例を適用することにより、先に描かれた線に隣接させる線に角が含まれる場合には、その角は一筆描きされることなく、個別に描かれる2本の直線により形成されることとなるため、角の頂点を想定通りの鋭い形状に形成することが可能となる。なお、先に描かれる線(上記の例における線L1,L3、L5)に対して第1変形例を適用してもよい。 By applying the first modification to such a problem, if a line adjacent to the previously drawn line contains a corner, the corner is drawn individually without being drawn with a single stroke. Since it is formed by two straight lines, it is possible to form the apex of the corner into a sharp shape as expected. The first modification may be applied to the lines drawn earlier (lines L1, L3, L5 in the above example).

〔第1実施形態の第2変形例〕
第2変形例は、経路内の端点付近における材料RUの吐出量を調整する態様である。
[Second variant of the first embodiment]
The second modification is an embodiment in which the discharge amount of the material RU near the end point in the path is adjusted.

材料吐出法においては、均一な太さの線を描く際には、先ず、線の一端(始端)で材料の吐出を開始し、パスに沿って造形台(又は吐出ノズル)を移動させながら材料の吐出を継続し、線の他端(終端)で材料の吐出を終了する。このとき、材料の吐出量は一定とするのが一般的である。また、角を含む形状をなす線を描く際にも、やはり同様にその形状に応じて決定されたパスに沿って造形台(又は吐出ノズル)を移動させながら材料の吐出を行うが、角の頂点の位置に達すると、瞬間的に造形台(又は吐出ノズル)の移動及び材料の吐出を中断して造形台(又は吐出ノズル)の移動方向を切り替え、その上で造形台(又は吐出ノズル)の移動及び材料の吐出を再開する。つまり、角を含む形状をなす線においては、頂点も終端となりかつ始端ともなる。そして、理論上は、どの地点においても材料RUが斑なく吐出され、線が均一な太さで描かれることが想定される。 In the material ejection method, when drawing a line of uniform thickness, first, the material is ejected at one end (starting end) of the line, and the material is moved while moving the modeling table (or ejection nozzle) along the path. Continue to discharge and end the material discharge at the other end (end) of the wire. At this time, the discharge amount of the material is generally constant. Also, when drawing a line that forms a shape that includes corners, the material is discharged while moving the modeling table (or discharge nozzle) along the path determined according to the shape. When it reaches the position of the apex, the movement of the modeling table (or discharge nozzle) and the discharge of the material are interrupted momentarily to switch the moving direction of the modeling table (or discharge nozzle), and then the modeling table (or discharge nozzle) And restart the material discharge. That is, in a line having a shape including a corner, the apex is also the end and the start. Then, theoretically, it is assumed that the material RU is discharged evenly at any point and the line is drawn with a uniform thickness.

しかしながら、材料RUを用いて造形する場合には、主成分とするゴムの弾性が作用するため、吐出ノズル13からの材料RUの吐出を終了又は中断するには圧力を一定以下に下げる必要があり、また、材料RUの吐出を開始又は再開するには所定の圧力をかける必要がある。ここで、吐出の終了又は中断については、押出機12の内部でスクリューを逆回転させることで、圧力を一定以下まで下げることが比較的容易に可能ではあるが、圧力が下がる前に吐出ノズル13の外側に出ていた材料RUはその位置に吐出されることとなる。また、吐出の開始又は再開については、スクリューを正回転させても直ぐには所定の圧力まで昇圧させることができない。こうした材料RUの吐出に関する応答性の悪さに加えて、造形台16の移動が中断される際や再開される際には、造形台16に慣性がはたらく。 However, when modeling using the material RU, the elasticity of the rubber as the main component acts, so it is necessary to lower the pressure below a certain level in order to end or interrupt the discharge of the material RU from the discharge nozzle 13. In addition, it is necessary to apply a predetermined pressure to start or restart the discharge of the material RU. Here, regarding the end or interruption of discharge, it is relatively easy to reduce the pressure to a certain level or less by rotating the screw in the reverse direction inside the extruder 12, but the discharge nozzle 13 is before the pressure drops. The material RU that has come out of the outside will be discharged to that position. Further, regarding the start or restart of discharge, even if the screw is rotated in the forward direction, the pressure cannot be immediately increased to a predetermined pressure. In addition to the poor responsiveness of the material RU with respect to discharge, inertia acts on the modeling table 16 when the movement of the modeling table 16 is interrupted or restarted.

これらのことに起因して、造形台16の移動が開始又は再開されるタイミングと材料RUの吐出が実際に開始又は再開されるタイミングとの間、及び、造形台16の移動が終了又は中断されるタイミングと材料RUの吐出が実際に終了又は中断されるタイミングとの間には、ズレが生じる。そして、これらのタイムラグにより、実際に吐出される材料RUの量は、始端においては想定より少なくなる(不足する)一方で、終端においては想定より多くなり(余り)、端点付近における線の形状に斑が生じる傾向がみられることが、発明者の検証により確認されている。また、吐出ノズル13の干渉を避けるべくノズル先端15と材料RUの着地先との間隔Hを通常より大きくして線を描く場合には、上記のタイムラグの影響を受け易くなる。 Due to these reasons, the movement of the modeling table 16 is terminated or interrupted between the timing when the movement of the modeling table 16 is started or restarted and the timing when the discharge of the material RU is actually started or restarted. There is a discrepancy between the timing at which the material is discharged and the timing at which the discharge of the material RU is actually terminated or interrupted. Due to these time lags, the amount of material RU actually discharged is smaller (insufficient) than expected at the beginning, but larger than expected (remainder) at the end, resulting in a line shape near the end point. It has been confirmed by the inventor's verification that there is a tendency for spots to occur. Further, when the distance H between the nozzle tip 15 and the landing destination of the material RU is made larger than usual in order to avoid the interference of the discharge nozzle 13, the line is easily affected by the above time lag.

そこで、こうした問題に対応すべく、第2変形例においては、経路内の始端で移動せずに吐出のみを行うようなパスを設定する。これにより、始端において実際に吐出される材料RUの量が不足する問題を解消することができる。なお、始端で移動せずに吐出のみを行う設定に代えて、始端から非常に短い区間(例えば、1.0mm程度)において材料RUの吐出量を増やす設定を行ってもよい。 Therefore, in order to deal with such a problem, in the second modification, a path is set so that only discharge is performed without moving at the start end in the path. This makes it possible to solve the problem that the amount of material RU actually discharged at the starting end is insufficient. Instead of the setting in which only the discharge is performed without moving at the start end, the discharge amount of the material RU may be increased in a very short section (for example, about 1.0 mm) from the start end.

また、第2変形例においては、経路内の終端の直前の非常に短い区間(例えば、1.0mm程度)で材料RUの吐出量を減少させたパスを設定する。これにより、終端において実際に吐出される材料RUの量が余る問題を解消することができる。なお、終端の直前の非常に短い区間において材料RUの吐出量を減らす設定に代えて、この区間において材料RUの吐出を行わない設定を行ってもよい。 Further, in the second modification, a path in which the discharge amount of the material RU is reduced is set in a very short section (for example, about 1.0 mm) immediately before the end in the path. As a result, it is possible to solve the problem that the amount of material RU actually discharged at the end is excessive. Instead of setting to reduce the discharge amount of the material RU in a very short section immediately before the end, a setting may be made in which the material RU is not discharged in this section.

このように、第2変形例によれば、端点付近においても材料RUを斑なく吐出して均一な太さで線が描くことができ、材料RUの吐出に関する応答性の悪さに起因する問題を解消することができる。 As described above, according to the second modification, the material RU can be discharged evenly even in the vicinity of the end point and a line can be drawn with a uniform thickness, which causes a problem caused by poor responsiveness regarding the discharge of the material RU. It can be resolved.

〔第1実施形態の第3変形例〕
図11は、第1実施形態の第3変形例を示す平面図であり、正方形をなす層を第3変形例を適用して形成する場合の例を示している。
[Third variant of the first embodiment]
FIG. 11 is a plan view showing a third modification of the first embodiment, and shows an example in which a layer forming a square is formed by applying the third modification.

第3変形例は、経路内の部位に応じて描線速度を細やかに変化させながら線を描く態様である。図11においては、経路内の各地点における描線速度の大小が網かけの濃淡で示されており、線がより高速に描かれる地点はより濃い網かけが施され、より低速に描かれる地点はより薄い網かけが施されている。なお、図示された描線速度の大小(網掛けの濃淡)は、飽くまで一例であり、これに限定されない。 The third modification is a mode in which a line is drawn while finely changing the drawing speed according to a portion in the path. In FIG. 11, the magnitude of the drawing speed at each point in the route is shown by shading, and the points where the line is drawn at a higher speed are shaded darker and the points where the line is drawn at a lower speed are drawn at a lower speed. It has a thinner shading. It should be noted that the magnitude of the drawn line speed (shaded shade) shown in the figure is an example until it gets tired, and is not limited to this.

材料RUは、主成分とするゴムの特性により、粘度が高い(流動性が低い)ため、吐出されても直ぐには着地先に接着しにくい。ここで、材料吐出法において既に実用化が進んでいる樹脂の場合には、流動性が高く着地先になじみ易いため、線を高速(例えば、80mm/秒)に描いても概ね良好に造形を行うことができる。しかしながら、材料RUを用いて造形を行う場合に線を高速に描こうとすると、着地した材料RUが未だ着地先に十分に接着していなければ、高速な移動に伴って着地先から剥がれてしまう。そして、材料RUからなる紐状の線が吐出ノズル13に引きずられているような状況に陥り、造形を中断せざるを得なくなる。 Since the material RU has a high viscosity (low fluidity) due to the characteristics of rubber as a main component, it is difficult to immediately adhere to the landing destination even if it is discharged. Here, in the case of a resin that has already been put into practical use in the material discharge method, since it has high fluidity and easily adapts to the landing destination, even if a line is drawn at a high speed (for example, 80 mm / sec), modeling is generally good. It can be carried out. However, when drawing a line at high speed when modeling using the material RU, if the landed material RU is not sufficiently adhered to the landing destination, it will be peeled off from the landing destination with high-speed movement. Then, a string-shaped wire made of the material RU falls into a situation where it is dragged by the discharge nozzle 13, and the modeling has to be interrupted.

これに対し、線を描く速度(より正確には、造形台16の移動速度)を落として、吐出される材料RUをゆっくりと着地させることにより、着地先への接着性を向上させる効果が得られることが、発明者の検証により確認されている。 On the other hand, by slowing down the speed of drawing a line (more accurately, the moving speed of the modeling table 16) and slowly landing the discharged material RU, the effect of improving the adhesiveness to the landing destination is obtained. It has been confirmed by the inventor's verification.

そこで、第3変形例は、経路内の部位に応じて描線速度を細やかに変化させる態様を採っている。例えば、各経路内において材料RUの吐出を開始又は再開する位置(以下、「経路内の始端」と称する。)では低速(例えば、5mm/秒)にして、徐々に速度を上昇させていき、所定の速度(例えば、30mm/秒)まで到達したら、単調な経路(例えば、直線や緩やかな曲線等)であればその速度を暫く維持する。そして、各経路内において材料RUの吐出を終了又は中断する位置(以下、「経路内の終端」と称する。)に近づくと、徐々に速度を下降させていき、低速(例えば、5mm/秒)で材料RUの吐出を終える。描線速度をこのように調整することで、少なくとも経路内の始端部及び終端部においては材料RUをゆっくりと着地させることができるため、吐出した直後に確実に着地先に接着させることができる。 Therefore, the third modification adopts an embodiment in which the drawing speed is finely changed according to the portion in the path. For example, at the position where the discharge of the material RU is started or restarted in each path (hereinafter, referred to as "starting point in the path"), the speed is set to a low speed (for example, 5 mm / sec), and the speed is gradually increased. After reaching a predetermined speed (for example, 30 mm / sec), if the path is monotonous (for example, a straight line or a gentle curve), the speed is maintained for a while. Then, when approaching a position in each path where the discharge of the material RU is terminated or interrupted (hereinafter, referred to as "end in the path"), the speed is gradually reduced to a low speed (for example, 5 mm / sec). Finishes the discharge of the material RU with. By adjusting the drawing speed in this way, the material RU can be slowly landed at least at the start and end portions in the path, so that the material RU can be reliably adhered to the landing destination immediately after being discharged.

第3変形例においては、始端部が低速で描かれるため、始端部をなす材料RUを着地先に確実に接着させることができ、描かれ始めた線が着地先から剥がれることはない。また、終端部もまた低速で描かれるため、終端部をなす材料RUを着地先に確実に接着させることができ、線を描き終えた後に異なる経路に移動する際に、直前に描き終えられた線が着地先から剥がれることもない。したがって、第3変形例によれば、材料RUからなる紐状の線が吐出ノズル13に引きずられて造形を中断せざるを得ない状況に陥るのを未然に回避することができる。 In the third modification, since the start end portion is drawn at a low speed, the material RU forming the start end portion can be reliably adhered to the landing destination, and the line that has begun to be drawn does not peel off from the landing destination. Also, since the end part is also drawn at low speed, the material RU that forms the end part can be reliably adhered to the landing destination, and when moving to a different path after finishing drawing the line, it was finished just before. The line does not come off from the landing destination. Therefore, according to the third modification, it is possible to prevent the string-shaped wire made of the material RU from being dragged by the discharge nozzle 13 and falling into a situation where the modeling has to be interrupted.

また、第3変形例は、始端部と終端部の間をなす区間(以下、「中間区間」と称する。)の形状によっても速度を変化させる。例えば、中間区間が直線や非常に緩やかな曲線等の単調な形状である場合には、上述したような態様により、低速で描線を開始し、所定の速度まで到達したらその速度を維持し、低速で描線を終える。これに対し、中間区間が角をなす形状である場合には、角の頂点の前後においても速度を変化させ、例えば、角の頂点に近づくと徐々に速度を下降させ、角の頂点を超えると再び徐々に速度を上昇させる。 Further, in the third modification, the speed is also changed depending on the shape of the section (hereinafter, referred to as "intermediate section") forming between the start end portion and the end portion. For example, when the intermediate section has a monotonous shape such as a straight line or a very gentle curve, the drawing line is started at a low speed according to the above-described manner, and when the speed reaches a predetermined speed, the speed is maintained and the speed is low. Finish the drawing line with. On the other hand, when the intermediate section has a shape forming a corner, the velocity is changed before and after the apex of the corner. Gradually increase the speed again.

なお、角の頂点の前後における速度は、描かれる角の角度や直線の長さ等に応じて適宜調整される。例えば、角の角度が小さい(描線時の変更角度が大きい)場合には、角の角度が大きい(描線時の変更角度が小さい)場合よりも低速に設定される。なお、「変更角度」とは、角をなす形状を描く際に角の頂点においてそれまでの進行方向に対し角度を変更する大きさのことであり、例えば、点Pを頂点として180°の角をなす形状は、言い換えると点Pを通過する直線であるが、この直線を描く際には点Pにおいて角度の変更はなされないため、変更角度は0°である。角の角度が非常に大きい場合、例えば、角の角度が120°以上(変更角度が60°以下)である場合には、ある程度の接着性を確保できるため、頂点の前後において速度を変化させない場合もありうる。いずれにしても、描線速度をこのように調整することで、角の頂点付近をなす材料RUについても着地先に確実に接着させることができる。 The speed before and after the apex of the corner is appropriately adjusted according to the angle of the drawn corner, the length of the straight line, and the like. For example, when the angle of the angle is small (the change angle at the time of drawing is large), the speed is set to be lower than when the angle of the angle is large (the change angle at the time of drawing is small). The "change angle" is a size that changes the angle at the apex of the corner with respect to the traveling direction up to that point when drawing a shape forming a corner. For example, an angle of 180 ° with the point P as the apex. In other words, the shape forming the shape is a straight line passing through the point P, but when drawing this straight line, the angle is not changed at the point P, so the change angle is 0 °. When the angle of the angle is very large, for example, when the angle of the angle is 120 ° or more (change angle is 60 ° or less), a certain degree of adhesiveness can be secured, so that the speed is not changed before and after the apex. There can also be. In any case, by adjusting the drawing speed in this way, the material RU forming near the apex of the corner can be reliably adhered to the landing destination.

なお、第3変形例は、上述した材料RUの吐出に関する応答性の悪さに起因する問題にも同時に対応することができる。すなわち、第3変形例においては、角の頂点付近での移動速度が低速に設定されるため、頂点での吐出の中断及び再開に伴い生じる頂点付近における吐出のタイムラグを緩和することができ、頂点付近においても材料RUを斑なく吐出して均一な太さで線が描くことが可能となる。 In addition, the third modification can simultaneously deal with the problem caused by the poor responsiveness regarding the discharge of the material RU described above. That is, in the third modification, since the moving speed near the apex of the corner is set to be low, the time lag of the discharge near the apex caused by the interruption and resumption of the discharge at the apex can be alleviated, and the apex can be relaxed. It is possible to discharge the material RU evenly in the vicinity and draw a line with a uniform thickness.

〔第1実施形態の第4変形例〕
図12は、第1実施形態の第4変形例を示す平面図である。
[Fourth Modified Example of First Embodiment]
FIG. 12 is a plan view showing a fourth modification of the first embodiment.

第4変形例は、少なくとも経路内の始端部において、ノズル先端15と材料RUの着地先との間隔Hを積層ピッチhよりも小さくして線を描く態様である。図12中(A)は、ゴムを主成分とする材料RUの吐出態様を示しており、図12中(B)は、比較例として、樹脂を主成分とする材料REの吐出態様を示している。 The fourth modification is a mode in which a line is drawn by making the distance H between the nozzle tip 15 and the landing destination of the material RU smaller than the stacking pitch h at least at the start end portion in the path. FIG. 12 (A) shows a discharge mode of the material RU containing rubber as a main component, and FIG. 12 (B) shows a discharge mode of the material RE containing resin as a main component as a comparative example. There is.

図12中(A):ゴムを主成分とする材料RUの吐出態様を示している。第4変形例においては、少なくとも経路内の始端部において、ノズル先端15と材料RUの着地先との間隔Hが積層ピッチhよりも小さくなるように、Z座標が設定される。ここで、「経路内の始端部」とは、経路内において材料RUの吐出が開始又は再開され始める部位のことであり、経路内の始端から所定の距離(例えば、数mm程度)の区間が該当する。 FIG. 12 (A): Discharge mode of the material RU containing rubber as a main component is shown. In the fourth modification, the Z coordinate is set so that the distance H between the nozzle tip 15 and the landing destination of the material RU is smaller than the stacking pitch h, at least at the start end portion in the path. Here, the "starting portion in the path" is a portion in the path where the discharge of the material RU starts or is restarted, and a section having a predetermined distance (for example, about several mm) from the starting end in the path is defined. Applicable.

材料RUは、主成分とするゴムの特性により、材料同士の瞬間的な接着力は弱いものの両者がなじむと接着力が強まる、という性質を有している。経路内の始端部において、仮に、間隔Hを積層ピッチhと略同等か積層ピッチhより大きくすると、材料RUに圧力がかからないため、材料RUを着地先に置くようにして線が描き始められることとなり、吐出された材料RUは着地先に接着しにくい。その結果、描かれた線は着地先から剥がれ易くなり、その後の描線に支障をきたす虞がある。 Due to the characteristics of rubber as a main component, the material RU has a property that the instantaneous adhesive force between the materials is weak, but the adhesive force is strengthened when both are familiar with each other. At the beginning of the route, if the interval H is approximately equal to or larger than the stacking pitch h, no pressure is applied to the material RU, so that the material RU is placed at the landing destination and a line is started to be drawn. Therefore, the discharged material RU is difficult to adhere to the landing destination. As a result, the drawn line is likely to be peeled off from the landing destination, which may interfere with the subsequent drawing line.

これに対し、間隔Hを積層ピッチhより小さくすると、材料RUをノズル先端15で着地先に押し当てるようにして線が描き始められるため、直下の層をなす材料RUと吐出された材料RUとをなじませて両者間の接着力を強めることができる。したがって、第4変形例によれば、始端部をなす材料RUを着地先に確実に接着させることができ、その後の描線を安定的に行うことが可能となる。 On the other hand, when the interval H is made smaller than the stacking pitch h, the material RU is pressed against the landing destination by the nozzle tip 15 to start drawing a line. Can be used to strengthen the adhesive force between the two. Therefore, according to the fourth modification, the material RU forming the starting end portion can be reliably adhered to the landing destination, and subsequent drawing lines can be stably performed.

ところで、材料RUは、吐出された直後に大きく膨張し、その後も緩やかに膨張しながら元の状態に復元していく。そのため、間隔Hを積層ピッチhより小さくして線が描かれた場合でも、材料RUが有する復元力により、描かれた線の高さは積層ピッチhと略同等まで回復する。したがって、間隔Hを積層ピッチhより小さくして描かれた部位においても、最終的には積層ピッチhを確保することができる。 By the way, the material RU expands greatly immediately after being discharged, and then gradually expands and returns to the original state. Therefore, even when the line is drawn with the interval H smaller than the stacking pitch h, the height of the drawn line is restored to substantially the same as the stacking pitch h due to the restoring force of the material RU. Therefore, the stacking pitch h can be finally secured even in the portion drawn with the interval H smaller than the stacking pitch h.

なお、間隔Hの具体的な値は、材料RUが吐出される対象層における先に描かれた線との干渉の有無や、対象層以下の層における隆起発生位置の予測結果等を踏まえて、適切に設定される。また、間隔Hは、経路内の始端部を超えた後に積層ピッチhと略同等である通常の高さに戻してもよいし、隣接する線が未だ描かれていない場合(吐出ノズル13の干渉が生じない場合)には、積層ピッチhより小さくしたまま維持してもよい。 The specific value of the interval H is determined based on the presence or absence of interference with the previously drawn line in the target layer from which the material RU is discharged, the prediction result of the ridge generation position in the layers below the target layer, and the like. Set properly. Further, the interval H may be returned to a normal height which is substantially the same as the stacking pitch h after exceeding the start end portion in the path, or when adjacent lines have not yet been drawn (interference of the discharge nozzle 13). If this does not occur), the stacking pitch may be kept smaller than h.

図12中(B):比較例として、樹脂を主成分とする材料REの吐出態様を示している。材料REを用いて造形する場合には、一般的に、経路内の始端部においても、ノズル先端15と材料REの着地先との間隔H´が積層ピッチhと略同等になるように、Z座標が設定される。 FIG. 12 (B): As a comparative example, a discharge mode of the material RE containing a resin as a main component is shown. In the case of modeling using the material RE, in general, even at the starting end in the path, Z so that the distance H'between the nozzle tip 15 and the landing destination of the material RE is substantially equal to the stacking pitch h. Coordinates are set.

溶融した状態の材料REは、流動性が高く着地先への接着性も高いため、上述した材料RUの場合とは異なり、材料REをノズル先端15で着地先に押し当てるようにして線を描くことなく、材料REを着地先に良好に密着させることができる。 Since the molten material RE has high fluidity and high adhesiveness to the landing destination, unlike the case of the material RU described above, the material RE is drawn by pressing the material RE against the landing destination with the nozzle tip 15. The material RE can be satisfactorily adhered to the landing destination without any problem.

なお、接着性の問題に対しては、第3変形例(部位に応じて描線速度を細やかに変化させる態様)及び第4変形例(経路内の始端部において間隔Hを積層ピッチhより小さくする態様)の他に、経路内の各端部においてX座標及びY座標を固定したままZ座標のみ上昇及び下降を行うことで各端部をノズル先端15で下方に押し付けることによっても、改善の効果が得られることが発明者の検証により確認されている。したがって、状況により適宜いずれかの方法を適用することにより、材料RUの着地先への接着性を向上させることが可能である。 For the problem of adhesiveness, the third modification (a mode in which the drawing speed is finely changed according to the site) and the fourth modification (the interval H at the start end portion in the path is made smaller than the stacking pitch h). In addition to (aspect), the effect of improvement can also be achieved by pushing each end downward with the nozzle tip 15 by ascending and descending only the Z coordinate while fixing the X and Y coordinates at each end in the path. Has been confirmed by the inventor's verification. Therefore, it is possible to improve the adhesiveness of the material RU to the landing destination by appropriately applying any of the methods depending on the situation.

なお、上述した第1変形例から第4変形例は、それぞれを第1実施形態に対して単独で適用してもよいし、複数の変形例を組み合わせて複合的に適用してもよい。 In addition, each of the 1st modification to the 4th modification described above may be applied individually to the first embodiment, or a plurality of modifications may be combined and applied in combination.

これまでに説明した第1実施形態は、吐出ノズル13の干渉による隆起の発生を未然に防止する(隆起を発生させない)ための形態であるが、隆起の発生をある程度は止むを得ないものとして、異なる側面からこの問題を解消することも可能である。そこで、これ以降は、吐出ノズル13の干渉により隆起が生じることを前提として、立体物OBを全体として良好に造形するための実施形態について説明する。 The first embodiment described so far is a form for preventing the occurrence of ridges due to the interference of the discharge nozzle 13 (not causing ridges), but it is assumed that the occurrence of ridges is unavoidable to some extent. It is also possible to solve this problem from different aspects. Therefore, from this point onward, an embodiment for satisfactorily modeling the three-dimensional object OB as a whole will be described on the premise that a ridge is generated due to the interference of the discharge nozzle 13.

〔各層の形成態様:第2実施形態〕
図13及び図14は、立体物OBを構成する各層の第2実施形態における形成態様を示す平面図である。第2実施形態は、隣接する層の形成態様を異ならせ、吐出ノズル13の干渉により隆起する部位の位置が隣接層間で重複しないように分散させる態様である。
[Form of formation of each layer: second embodiment]
13 and 14 are plan views showing a formation mode of each layer constituting the three-dimensional object OB in the second embodiment. The second embodiment is an embodiment in which adjacent layers are formed in different modes so that the positions of the raised portions due to the interference of the discharge nozzles 13 are dispersed so as not to overlap between the adjacent layers.

図13は、第2実施形態の一例として、隣接する層を異なる経路に沿って形成する場合の例を示している。 FIG. 13 shows an example of forming adjacent layers along different paths as an example of the second embodiment.

図13中(A):正方形をなす対象層S1は、例えば、奥行方向に平行する10本の経路に沿って形成される。この場合には、対象層S1に対しては、先ず、最も左側の線L1が手前側から奥側に向かって描かれ、次に、隣接する線L2が奥側から手前側に向かって描かれ、次に、隣接する線L3が手前側から奥側に向かって描かれる、という具合に、手前側と奥側の間を往復移動するようにして隣接する線が次々と描かれていき、最後に最も右側の線L10が奥側から手前側に向かって描かれる。ここで、吐出孔14及びノズル先端15は平面視した下端の形状が略円形であり、例えば、線L10の終端部を描く際には図中に二点鎖線で示した位置に達する。線L10は、吐出孔14から材料RUを吐出しながら造形台16を移動させることにより描かれるが、このときノズル先端15は、先に描かれた隣接するL9に終始干渉している。したがって、このようにして対象層S1が形成されると、図中に網掛けで示した位置に材料RUが隆起した部位が生じ易い。なお、発明の理解を容易とするために、隆起した部位が生じ易い位置については、誇張して図示している(以降の図も同様)。 In FIG. 13 (A): The square target layer S1 is formed along, for example, 10 paths parallel to the depth direction. In this case, for the target layer S1, the leftmost line L1 is first drawn from the front side to the back side, and then the adjacent line L2 is drawn from the back side to the front side. Next, the adjacent line L3 is drawn from the front side to the back side, and so on, the adjacent lines are drawn one after another so as to reciprocate between the front side and the back side, and finally. The rightmost line L10 is drawn from the back side to the front side. Here, the discharge hole 14 and the nozzle tip 15 have a substantially circular shape at the lower end in a plan view. For example, when drawing the end portion of the line L10, the discharge hole 14 and the nozzle tip 15 reach the positions indicated by the alternate long and short dash lines in the drawing. The line L10 is drawn by moving the modeling table 16 while discharging the material RU from the discharge hole 14, and at this time, the nozzle tip 15 interferes with the adjacent L9 drawn earlier from beginning to end. Therefore, when the target layer S1 is formed in this way, a portion where the material RU is raised is likely to occur at a position shown by shading in the drawing. In addition, in order to facilitate the understanding of the invention, the positions where the raised portions are likely to occur are exaggerated (the same applies to the following figures).

図13中(B):対象層S1の上に重ねられる次層S2は、例えば、幅方向に平行する10本の経路に沿って形成される。この場合には、次層S2に対しては、先ず、最も手前側の線L11が右側から左側に向かって描かれ、次に、隣接する線L12が左側から右側に向かって描かれ、次に、隣接する線L13が右側から左側に向かって描かれる、という具合に、右側と左側の間を往復移動するようにして隣接する線が次々と描かれていき、最後に最も奥側の線L20が左側から右側に向かって描かれる。このようにして次層S2が形成されると、図中に網掛けで示した位置に材料RUが隆起した部位が生じ易い。 In FIG. 13 (B): The next layer S2 overlaid on the target layer S1 is formed, for example, along ten paths parallel to each other in the width direction. In this case, for the next layer S2, the foremost line L11 is first drawn from the right side to the left side, then the adjacent line L12 is drawn from the left side to the right side, and then. , The adjacent line L13 is drawn from the right side to the left side, and so on, the adjacent lines are drawn one after another so as to move back and forth between the right side and the left side, and finally the innermost line L20. Is drawn from the left side to the right side. When the next layer S2 is formed in this way, a portion where the material RU is raised is likely to occur at a position shown by shading in the figure.

上述したように、パスの決定は、対象層に関する分析結果や、それより下の層における隆起発生位置(層の形成後に隆起が発生すると考えられる位置)の予測結果を踏まえてなされる。言い換えると、隆起の発生する位置は、立体造形用データ生成プログラム100の隆起予測部150により、計算によって事前に予測することができる。そこで、この例においては、隣接する層において隆起の発生する位置を重複させないよう、異なる経路によるパスが決定される。 As described above, the path is determined based on the analysis result of the target layer and the prediction result of the uplift generation position (the position where the uplift is considered to occur after the formation of the layer) in the layer below it. In other words, the position where the ridge occurs can be predicted in advance by calculation by the ridge prediction unit 150 of the three-dimensional modeling data generation program 100. Therefore, in this example, paths by different routes are determined so as not to overlap the positions where the ridges occur in the adjacent layers.

図13に示されるように、対象層S1と次層S2とでは、隆起の発生する位置が異なっている。仮に、次層S2と対称層S1と全く同じ態様で形成する場合には、次層S2においても対象層S1における場合と概ね同様の位置に材料RUが発生することになる。そのため、複数の層を同じ態様で形成していくと、個々の層における隆起は目立たない程度の小さなものであるとしても、複数の層が形成されていくうちに同じ位置に隆起が積み重なり、最終的に造形される立体物OBには大きな隆起が生じてしまう。 As shown in FIG. 13, the position where the ridge is generated is different between the target layer S1 and the next layer S2. If the next layer S2 and the symmetrical layer S1 are formed in exactly the same manner, the material RU is generated in the next layer S2 at substantially the same position as in the target layer S1. Therefore, when a plurality of layers are formed in the same manner, even if the ridges in the individual layers are small enough to be inconspicuous, the ridges are piled up at the same position as the multiple layers are formed, and finally. A large ridge is generated in the three-dimensional object OB that is specifically shaped.

これに対し、上述した例のように隣接する層を異なる経路に沿って形成すれば、隆起の発生する位置を複数の層の間で分散させることができる。したがって、この態様によれば、最終的に造形される立体物OBに大きな隆起が発生するのを未然に回避して、立体物OBを全体として概ね良好に造形することが可能となる。 On the other hand, if adjacent layers are formed along different paths as in the above-mentioned example, the positions where the ridges occur can be dispersed among the plurality of layers. Therefore, according to this aspect, it is possible to prevent a large ridge from being generated in the three-dimensional object OB that is finally formed, and to form the three-dimensional object OB in a generally good manner as a whole.

なお、次層S2より上に重ねられる各層に対しては、対象層S1及び次層S2に対する2種類の形成態様を交互に繰り返し適用してもよいし、さらなる形成態様を設けて3種類以上の形成態様を循環的に適用したり、或いはそれらの形成態様の中から任意の順番で適用したりしてもよい。 For each layer stacked above the next layer S2, two types of formation modes for the target layer S1 and the next layer S2 may be alternately and repeatedly applied, or three or more types of formation modes may be provided. The formation modes may be applied cyclically, or the formation modes may be applied in any order.

図14は、第2実施形態の異なる一例として、隣接する層を同じ経路に沿いつつ描線方向を異ならせて形成する場合の例を示している。 FIG. 14 shows an example in which adjacent layers are formed along the same path but in different drawing directions as a different example of the second embodiment.

図14中(A):正方形をなす対象層S1は、例えば、大きさの異なる同心の正方形をなす5本の経路に沿って形成される。この場合には、対象層S1に対しては、先ず、最外周の線L1が時計回りに描かれ、次に、その内側に隣接する線L2が時計回りに描かれ、次に、その内側に隣接する線L3が時計回りに描かれ、次に、その内側に隣接する線L4が時計回りに描かれ、最後に、その内側に隣接する(中央部をなす)線L5が時計回りに描かれる。ここで、吐出孔14及びノズル先端15は平面視した下端の形状が略円形であり、例えば、線L2が描かれる際には、ノズル先端15は、先に描かれた隣接するL1に終始干渉している。したがって、このようにして対象層S1が形成されると、対象層S1には図中に網掛けで示した位置に材料RUが隆起した部位が生じ易い。 In FIG. 14 (A): The square target layer S1 is formed along, for example, five paths forming concentric squares of different sizes. In this case, for the target layer S1, first, the outermost line L1 is drawn clockwise, then the line L2 adjacent to the inside thereof is drawn clockwise, and then the innermost line L2 is drawn clockwise. The adjacent line L3 is drawn clockwise, then the adjacent line L4 inside it is drawn clockwise, and finally the adjacent (central) line L5 inside it is drawn clockwise. .. Here, the discharge hole 14 and the nozzle tip 15 have a substantially circular shape at the lower end in a plan view. For example, when the line L2 is drawn, the nozzle tip 15 interferes with the adjacent L1 drawn earlier from beginning to end. doing. Therefore, when the target layer S1 is formed in this way, a portion where the material RU is raised is likely to occur in the target layer S1 at a position shown by shading in the drawing.

図14中(B):対象層S1の上に重ねられる次層S2は、例えば、大きさの異なる同心の正方形をなす5本の経路に沿って形成される。この場合には、次層S2に対して決定される経路は対象層S1における場合と同じであるが、線を描く方向が反対に設定される。すなわち、次層S2に対しては、先ず、最外周の線L6が反時計回りに描かれ、次に、その内側に隣接する線L7が反時計回りに描かれ、次に、その内側に隣接する線L8が反時計回りに描かれ、次に、その内側に隣接する線L9が反時計回りに描かれ、最後に、その内側に隣接する(中央部をなす)線L10が反時計回りに描かれる。このようにして次層S2が形成されると、次層S2には図中に網掛けで示した位置に材料RUが隆起した部位が生じ易い。 In FIG. 14 (B): The next layer S2 superposed on the target layer S1 is formed along, for example, five paths forming concentric squares of different sizes. In this case, the path determined for the next layer S2 is the same as that in the target layer S1, but the direction in which the line is drawn is set to be opposite. That is, for the next layer S2, first, the outermost line L6 is drawn counterclockwise, then the line L7 adjacent to the inside thereof is drawn counterclockwise, and then the line L7 adjacent to the inside thereof is drawn counterclockwise. The line L8 to be drawn counterclockwise, then the line L9 adjacent to the inside is drawn counterclockwise, and finally the line L10 adjacent to the inside (to form the center) is drawn counterclockwise. be painted. When the next layer S2 is formed in this way, a portion where the material RU is raised is likely to occur in the next layer S2 at a position shown by shading in the figure.

このように、対象層S1と次層S2とでは、隆起した部位が生じ易い位置が異なっている。また、次層S2が形成される際には、図13中(A)に網掛けで示した位置に生じていた隆起をノズル先端15で逆方向になぞりながら各線が描かれるため、層S1に生じた隆起した部位を均すことができる。これと同様に、次層S2に生じた隆起した部位は、その次の層の形成に伴って均すことができる。なお、線L6〜L10を描く順序を逆にして、最初に最内周の線L10を反時計回りに描き、最後に最外周の線L6を反時計回りに描いてもよい。 As described above, the position where the raised portion is likely to occur is different between the target layer S1 and the next layer S2. Further, when the next layer S2 is formed, each line is drawn while tracing the ridge generated at the position shaded in FIG. 13 (A) with the nozzle tip 15 in the opposite direction, so that the layer S1 is formed. The raised area can be leveled. Similarly, the raised portion formed in the next layer S2 can be leveled with the formation of the next layer. The order of drawing the lines L6 to L10 may be reversed, and the innermost line L10 may be drawn counterclockwise first, and the outermost line L6 may be drawn counterclockwise at the end.

このように、隣接する層を同じ経路に沿いつつ描線方向を異ならせて形成することにより、各層において隆起の発生する位置を簡易的に異ならせることができるとともに、対象層S1で隆起の発生した部位を次層S2の形成に伴って均すことができる。したがって、この態様によっても、最終的に造形される立体物OBに大きな隆起が発生するのを未然に回避して、立体物OBを全体として良好に造形することが可能となる。 In this way, by forming the adjacent layers along the same path with different drawing directions, the positions where the ridges are generated can be easily different in each layer, and the ridges are generated in the target layer S1. The site can be leveled with the formation of the next layer S2. Therefore, even with this aspect, it is possible to avoid the occurrence of a large ridge in the three-dimensional object OB that is finally formed, and to form the three-dimensional object OB satisfactorily as a whole.

〔各層の形成態様:第3実施形態〕
第3実施形態は、材料RUが膨張することを踏まえて積層ピッチを調整しながら線を描く態様である。
[Form of formation of each layer: Third embodiment]
The third embodiment is an embodiment in which a line is drawn while adjusting the stacking pitch in consideration of the expansion of the material RU.

上述したように、材料RUは、主成分であるゴムの特性により、吐出された直後に大きく膨張し、その後も緩やかに膨張していくため、形成される各層の高さが、ある程度の時間が経過すると形成直後よりも高くなり、その結果、各層の膨張分が積み重なって最終的に造形される立体物OBの高さが想定よりも高くなる傾向にある。しかしながら、造形に用いる材料RUがどの程度まで膨張するのかは、検証を重ねることにより見極めることが可能である。そこで、第3実施形態においては、材料RUの膨張度合いを踏まえて、各層における積層ピッチを調整したり、或いは、全体としての積層高を補正したりした上で、各層に対するパスを決定する。 As described above, due to the characteristics of the rubber as the main component, the material RU expands greatly immediately after being discharged and then gradually expands, so that the height of each layer formed is a certain amount of time. After a lapse of time, the height tends to be higher than immediately after the formation, and as a result, the height of the three-dimensional object OB finally formed by accumulating the expansions of each layer tends to be higher than expected. However, it is possible to determine to what extent the material RU used for modeling expands by repeating verification. Therefore, in the third embodiment, the stacking pitch in each layer is adjusted or the stacking height as a whole is corrected based on the degree of expansion of the material RU, and then the path for each layer is determined.

このようにして決定されたパスに沿って造形することにより、最終的に造形される立体物OBを想定される高さに仕上げることができる。したがって、第3実施形態によれば、立体物OBを全体として良好に造形することが可能となる。 By modeling along the path determined in this way, the three-dimensional object OB finally formed can be finished to an expected height. Therefore, according to the third embodiment, it is possible to satisfactorily model the three-dimensional object OB as a whole.

なお、上述した第1変形例から第4変形例は、説明の便宜のため、第1実施形態の変形例として説明したが、これらの変形例を第1実施形態に代えて第2実施形態又は第3実施形態に適用することも可能である。また、その際には、各変形例を単独で適用してもよいし、複数の変形例を組み合わせて複合的に適用してもよい。 The above-mentioned first to fourth modified examples have been described as modified examples of the first embodiment for convenience of explanation, but these modified examples are replaced with the first embodiment or the second embodiment or It can also be applied to the third embodiment. In that case, each modified example may be applied individually, or a plurality of modified examples may be combined and applied in combination.

本発明は、上述した実施形態に制約されることなく、種々に変更して実施することが可能である。また、実施形態を説明する過程で挙げた各種数値はあくまで例示であり、上述した内容に限定されるものではない。 The present invention can be variously modified and implemented without being restricted by the above-described embodiment. In addition, the various numerical values given in the process of explaining the embodiment are merely examples, and are not limited to the above-mentioned contents.

上述した実施形態においては、材料RUとして、ゴムに加硫剤等の配合剤を加えたものを用いているが、これに代えて、ウレタン樹脂やシリコン樹脂等のようなゴム状の合成樹脂を用いることも可能である。また、材料RUに加硫剤が加えられていない場合には、造形された立体物OBに対する加硫処理は不要となる。 In the above-described embodiment, as the material RU, a material obtained by adding a compounding agent such as a vulcanizing agent to rubber is used, but instead of this, a rubber-like synthetic resin such as urethane resin or silicon resin is used. It can also be used. Further, when the vulcanizing agent is not added to the material RU, the vulcanization treatment for the modeled three-dimensional object OB becomes unnecessary.

上述した実施形態においては、押出機12が固定され造形台16が移動可能とされた立体造形装置10が用いているが、これに限定されず、造形台が固定され押出機が移動可能とされた立体造形装置を用いてもよい。また、そのような立体造形装置は、デルタ状に配置された2本で1ペアの軸3組の移動可能な部位に吐出ノズルが支持されているタイプのもの(いわゆる「デルタ型3Dプリンタ」)であってもよいし、吐出された材料を回転軸で巻き取っていく構造を有する特に円筒形状の造形に適したタイプのもの(いわゆる「旋盤型3Dプリンタ」)であってもよい。或いは、吐出ノズルを支持させたロボットアームを立体造形装置として用いることも可能である。 In the above-described embodiment, the three-dimensional modeling apparatus 10 in which the extruder 12 is fixed and the modeling table 16 is movable is used, but the present invention is not limited to this, and the modeling table is fixed and the extruder is movable. A three-dimensional modeling device may be used. Further, such a three-dimensional modeling device is a type in which a discharge nozzle is supported by two movable parts of a pair of shafts arranged in a delta shape (so-called "delta type 3D printer"). It may be a type (so-called “lathe type 3D printer”) that has a structure in which the discharged material is wound around a rotating shaft and is particularly suitable for forming a cylindrical shape. Alternatively, it is also possible to use a robot arm that supports the discharge nozzle as a three-dimensional modeling device.

10 立体造形装置
13 吐出ノズル
15 ノズル先端
16 造形台
20 プリンタサーバ
30 ネットワーク
40 端末
41 CPU
100 立体造形用データ生成プログラム
OB 立体物
RU ゴムを主成分とする材料
10 Three-dimensional modeling device 13 Discharge nozzle 15 Nozzle tip 16 Modeling table 20 Printer server 30 Network 40 Terminal 41 CPU
100 Data generation program for 3D modeling OB 3D object RU Rubber-based material

Claims (8)

材料押出法によりゴム状弾性体を主成分とする材料を層状に積層して立体を造形する立体造形装置により用いられるデータを生成する立体造形用データ生成プログラムであって、
コンピュータに、
造形される立体を複数の層に分割した場合に前記立体を構成する各層に対し、平行する複数の経路からなる平行経路群を決定する経路決定ステップと、
前記各層の造形にあたり、前記平行経路群のうち相互に隣接しない複数の経路である第1経路群を造形させた後に、前記材料を供給する高さ方向の位置を前記第1経路群の造形時より高く前記第1経路群への供給後に膨張した前記材料に干渉しない高さとした状態で前記平行経路群のうち未だ造形されていない経路である第2経路群を造形させる命令データを生成する命令生成ステップと
を実行させる立体造形用データ生成プログラム。
It is a data generation program for three-dimensional modeling that generates data used by a three-dimensional modeling device that forms a three-dimensional object by laminating materials containing a rubber-like elastic body as a main component in layers by a material extrusion method.
On the computer
A route determination step of determining a parallel path group consisting of a plurality of parallel paths for each layer constituting the solid when the solid to be formed is divided into a plurality of layers.
In modeling each layer, after modeling the first path group, which is a plurality of paths that are not adjacent to each other among the parallel path groups, the position in the height direction in which the material is supplied is determined at the time of modeling the first path group. An instruction to generate instruction data for forming a second path group, which is a path that has not yet been formed in the parallel path group, at a height that is higher and does not interfere with the material that has expanded after being supplied to the first path group. A data generation program for three-dimensional modeling that executes generation steps.
請求項1に記載の立体造形用データ生成プログラムにおいて、
前記経路決定ステップは、
角を含んだ平行する複数の経路からなる前記平行経路群を決定し、
前記命令生成ステップは、
前記第2経路群をなす各経路の造形にあたり、前記角を連続的に造形させることなく、前記角の頂点を始端又は終端のいずれかとする2本の直線により前記角を造形させる命令データを生成することを特徴とする立体造形用データ生成プログラム。
In the data generation program for three-dimensional modeling according to claim 1.
The routing step
The parallel path group consisting of a plurality of parallel paths including a corner is determined, and the parallel path group is determined.
The instruction generation step
In modeling each path forming the second path group, instruction data for modeling the angle by two straight lines having the apex of the angle as either the start end or the end is generated without continuously modeling the angle. A data generation program for three-dimensional modeling, which is characterized by
請求項1又は2に記載の立体造形用データ生成プログラムにおいて、
前記命令生成ステップは、
前記第1経路群及び前記第2経路群をなす各経路の造形にあたり、前記各経路内の始端から前記各経路内の所定の地点に向かうにつれて造形速度を段階的に上昇させる命令データを生成することを特徴とする立体造形用データ生成プログラム。
In the data generation program for three-dimensional modeling according to claim 1 or 2.
The instruction generation step
In modeling the first route group and each route forming the second route group, instruction data is generated in which the modeling speed is gradually increased from the start end in each route toward a predetermined point in each route. A data generation program for three-dimensional modeling.
請求項3に記載の立体造形用データ生成プログラムにおいて、
前記命令生成ステップは、
前記第1経路群及び前記第2経路群をなす各経路の造形にあたり、前記各経路内の始端部及び終端部を除く各地点においては所定量の前記材料を供給させるのに対し、前記始端部においては前記材料を前記所定量より多く供給させ、前記終端部においては前記材料を前記所定量より少なく供給させる命令データを生成することを特徴とする立体造形用データ生成プログラム。
In the data generation program for three-dimensional modeling according to claim 3.
The instruction generation step
In modeling each of the routes forming the first route group and the second route group, a predetermined amount of the material is supplied at each point other than the start end portion and the end portion in each route, whereas the start end portion is provided. A data generation program for three-dimensional modeling, wherein the material is supplied in a larger amount than the predetermined amount, and command data is generated in the terminal portion so that the material is supplied in a smaller amount than the predetermined amount.
材料押出法によりゴム状弾性体を主成分とする材料を層状に積層して立体を造形する装置を用いた立体造形物の製造方法であって、
造形される立体を複数の層に分割した場合に前記立体を構成する各層に対し、平行する複数の経路からなる平行経路群を決定する経路決定工程と、
前記各層の造形にあたり、前記平行経路群のうち相互に隣接しない複数の経路である第1経路群を造形させた後に、前記材料を供給する高さ方向の位置を前記第1経路群の造形時より高く前記第1経路群への供給後に膨張した前記材料に干渉しない高さとした状態で前記平行経路群のうち未だ造形されていない経路である第2経路群を造形させる命令データを生成する命令生成工程と
を含む立体造形物の製造方法。
It is a method for manufacturing a three-dimensional model using a device for forming a three-dimensional object by laminating a material containing a rubber-like elastic body as a main component in layers by a material extrusion method.
A route determination step of determining a parallel path group consisting of a plurality of parallel paths for each layer constituting the solid when the solid to be formed is divided into a plurality of layers.
In modeling each layer, after modeling the first path group, which is a plurality of paths that are not adjacent to each other among the parallel path groups, the position in the height direction in which the material is supplied is determined at the time of modeling the first path group. A command to generate command data for modeling a second path group, which is a path that has not yet been modeled among the parallel path groups, at a height that is higher and does not interfere with the material that has expanded after being supplied to the first path group. A method for manufacturing a three-dimensional model including a generation step.
請求項5に記載の立体造形物の製造方法において、 In the method for manufacturing a three-dimensional model according to claim 5.
前記経路決定工程では、 In the route determination step,
角を含んだ平行する複数の経路からなる前記平行経路群を決定し、 The parallel path group consisting of a plurality of parallel paths including a corner is determined, and the parallel path group is determined.
前記命令生成工程では、 In the instruction generation process,
前記第2経路群をなす各経路の造形にあたり、前記角を連続的に造形させることなく、前記角の頂点を始端又は終端のいずれかとする2本の直線により前記角を造形させる命令データを生成することを特徴とする立体造形物の製造方法。 In modeling each path forming the second path group, instruction data for modeling the angle by two straight lines having the apex of the angle as either the start end or the end is generated without continuously modeling the angle. A method for manufacturing a three-dimensional model, which is characterized in that it is used.
請求項5又は6に記載の立体造形物の製造方法において、 In the method for manufacturing a three-dimensional model according to claim 5 or 6.
前記命令生成工程では、 In the instruction generation process,
前記第1経路群及び前記第2経路群をなす各経路の造形にあたり、前記各経路内の始端から前記各経路内の所定の地点に向かうにつれて造形速度を段階的に上昇させる命令データを生成することを特徴とする立体造形物の製造方法。 In modeling the first route group and each route forming the second route group, instruction data is generated in which the modeling speed is gradually increased from the start end in each route toward a predetermined point in each route. A method for manufacturing a three-dimensional model, which is characterized in that.
請求項7に記載の立体造形物の製造方法において、 In the method for manufacturing a three-dimensional model according to claim 7.
前記命令生成工程では、 In the instruction generation process,
前記第1経路群及び前記第2経路群をなす各経路の造形にあたり、前記各経路内の始端部及び終端部を除く各地点においては所定量の前記材料を供給させるのに対し、前記始端部においては前記材料を前記所定量より多く供給させ、前記終端部においては前記材料を前記所定量より少なく供給させる命令データを生成することを特徴とする立体造形物の製造方法。 In modeling each of the routes forming the first route group and the second route group, a predetermined amount of the material is supplied at each point other than the start end portion and the end portion in each route, whereas the start end portion is provided. A method for manufacturing a three-dimensional model, wherein the material is supplied in a larger amount than the predetermined amount, and command data is generated in the terminal portion so that the material is supplied in a smaller amount than the predetermined amount.
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