JP2013043409A - Solid article shaping device and control program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shape a solid article whose weight is reproduced.SOLUTION: This solid article shaping device for shaping a solid article by stacking shaping materials successively includes at least a data input part for inputting shape information and weight information on a shaping object; a shaping material data base for storing weight information on one piece or a plurality of pieces of the shaping material; a shaping parameter generation part for calculating the packing of shaping material or the mixing ratio of a plurality of pieces of shaping material for enabling the shaping article of the same weight as that of the shaping object, based on shape information and weight information on the shaping object acquired from the data input part, and the weight information on one piece or a plurality of pieces of shaping material acquired from the shaping material data base, and generating the shaping information for laminating the shaping material in accordance with the calculated packing or mixing ratio; and a shaping part for laminating the shaping material according to the shaping information.

Description

本発明は、立体物造形装置及び制御プログラムに関し、特に、重量を再現した立体物を造形する立体物造形装置及び重量を再現した立体物を造形するための情報を生成する制御プログラムに関する。   The present invention relates to a three-dimensional object modeling apparatus and a control program, and more particularly, to a three-dimensional object modeling apparatus that models a three-dimensional object that reproduces weight and a control program that generates information for modeling a three-dimensional object that reproduces weight.

3次元の立体物を造形する技術として、ラピッド・プロトタイピイング(RP:Rapid Prototyping)と呼ばれる技術が知られている。この技術は、ひとつの3次元形状の表面を3角形の集まりとして記述したデータ(STL(Standard Triangulated Language)フォーマットのデータ)により、積層方向について薄く切った断面形状を計算し、その形状に従って各層を形成して立体物を造形する技術である。また、立体物を造形する手法としては、溶融物堆積法(FDM:Fused Deposition Molding)、インクジェット法、インクジェットバインダ法、光造形法(SL:Stereo Lithography)、粉末焼結法(SLS:Selective Laser Sintering)などが知られている。   A technique called rapid prototyping (RP) is known as a technique for modeling a three-dimensional solid object. This technology calculates the cross-sectional shape sliced thinly in the stacking direction based on the data (STL (Standard Triangulated Language) format data) that describes the surface of one three-dimensional shape as a collection of triangles. It is a technology to form and form a three-dimensional object. In addition, as a technique for modeling a three-dimensional object, a melt deposition method (FDM: Fused Deposition Molding), an ink jet method, an ink jet binder method, a stereolithography method (SL: Stereo Lithography), a powder sintering method (SLS: Selective Laser Sintering) ) Etc. are known.

このような手法を用いて立体物を造形する装置として、例えば、下記特許文献1には、ポリエチレンなどのバインダとステンレスやチタンなどの金属合金を、所望の比率で予めコンパウンドしたもので3次元の立体物を造形する装置が開示されている。また、造形材料を射出可能な複数のヘッドを有し、個々のヘッドから異なる材料を適宜射出して造形する製品も販売されている。この製品では、異なる造形材料を異なるヘッドから選択的に射出して造形し、領域又はパーツ単位で造形材料の違いにより色や質感を変えて、立体物を造形することができる。   As an apparatus for modeling a three-dimensional object using such a technique, for example, in Patent Document 1 below, a three-dimensional one in which a binder such as polyethylene and a metal alloy such as stainless steel or titanium are previously compounded at a desired ratio. An apparatus for modeling a three-dimensional object is disclosed. In addition, products that have a plurality of heads capable of injecting a modeling material, and that are modeled by appropriately injecting different materials from the individual heads are also on the market. In this product, different modeling materials can be selectively injected from different heads for modeling, and a three-dimensional object can be modeled by changing colors and textures depending on the modeling material in regions or parts.

特許第3433219号Japanese Patent No. 3433219

従来の立体物造形装置でモックアップを造形する場合、色や形状を再現することは可能であるが、造形物を構成する造形材料の材質と体積とで重量が決まってしまうため、造形物の重量を再現することができないという問題があった。   When modeling a mock-up with a conventional three-dimensional object modeling device, it is possible to reproduce the color and shape, but the weight is determined by the material and volume of the modeling material constituting the model, so There was a problem that the weight could not be reproduced.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、重量を再現した立体物を造形することができる立体物造形装置及び重量を再現した立体物を造形するための情報を生成する制御プログラムを提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said problem, Comprising: The main objective is for modeling the solid thing modeling apparatus which can model the solid thing which reproduced weight, and the solid thing which reproduced weight. The object is to provide a control program for generating information.

上記目的を達成するため、本発明は、造形材料を順次積み重ねることによって立体物を造形する立体物造形装置において、造形対象物の3次元の形状情報と、単位体積当たりの重量情報又は全体の重量情報と、を入力するデータ入力部と、造形に使用される1又は複数の造形材料の単位体積あたりの重量情報を記憶する造形材料データベースと、前記データ入力部から取得した前記造形対象物の形状情報及び重量情報と、前記造形材料データベースから取得した前記1又は複数の造形材料の重量情報と、に基づいて、前記造形対象物と同じ重量の造形物を作製可能な、造形材料の粗密の程度を表す充填率又は複数の造形材料の混合比を算出し、前記算出した充填率又は混合比に従って造形材料を積層させるための造形情報を生成する造形パラメータ生成部と、前記造形情報に従って前記造形材料を積層する造形部と、を少なくとも備えるものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides a three-dimensional object modeling apparatus that forms a three-dimensional object by sequentially stacking modeling materials, and includes three-dimensional shape information of a modeling object, weight information per unit volume, or total weight. A data input unit that inputs information, a modeling material database that stores weight information per unit volume of one or more modeling materials used for modeling, and the shape of the modeling object acquired from the data input unit Based on the information and weight information and the weight information of the one or more modeling materials acquired from the modeling material database, the degree of density of the modeling material capable of producing a modeling object having the same weight as the modeling object A modeling parameter that calculates a filling rate or a mixing ratio of a plurality of modeling materials and generates modeling information for laminating modeling materials according to the calculated filling rate or mixing ratio And over data generation unit, in which at least and a shaping part for laminating the building material according to the modeling information.

また、本発明は、造形材料を順次積み重ねることによって立体物を造形する立体物造形装置、若しくは、当該立体物造形装置を制御する制御装置で動作する制御プログラムであって、前記立体物造形装置若しくは前記制御装置を、造形対象物の3次元の形状情報と、単位体積当たりの重量情報又は全体の重量情報と、を入力するデータ入力部、前記データ入力部から取得した前記造形対象物の形状情報及び重量情報と、予め記憶された、造形に使用される1又は複数の造形材料の単位体積あたりの重量情報と、に基づいて、前記造形対象物と同じ重量の造形物を作製可能な、造形材料の粗密の程度を表す充填率又は複数の造形材料の混合比を算出し、前記算出した充填率又は混合比に従って造形材料を積層させるための造形情報を生成する造形パラメータ生成部、として機能させるものである。   Further, the present invention is a control program that operates in a three-dimensional object modeling apparatus that models a three-dimensional object by sequentially stacking modeling materials, or a control device that controls the three-dimensional object modeling apparatus, The control device is a data input unit for inputting three-dimensional shape information of the modeling target and weight information per unit volume or total weight information, and the shape information of the modeling target acquired from the data input unit. And a weight information and a pre-stored weight information per unit volume of one or a plurality of modeling materials used for modeling, a modeling object capable of producing a modeling object having the same weight as the modeling object A structure that generates a modeling information for stacking modeling materials in accordance with the calculated filling rate or mixing ratio according to the calculated filling ratio or the mixing ratio is calculated. Parameter generation unit, is intended to function as a.

本発明の立体物造形装置及び制御プログラムによれば、重量を再現した立体物を造形することができる。   According to the three-dimensional object modeling apparatus and the control program of the present invention, a three-dimensional object that reproduces the weight can be modeled.

その理由は、立体物造形装置(制御プログラム)は、造形対象物の3Dデータに基づいて、造形物の形状情報及び重量情報を取得し、この形状情報及び重量情報と造形材料の重量情報とに基づいて、造形材料の充填率又は複数の造形材料の混合比を算出し、各層を造形するための造形情報を生成するからである。   The reason is that the three-dimensional object modeling apparatus (control program) acquires the shape information and weight information of the modeled object based on the 3D data of the modeling object, and the shape information and weight information and the weight information of the modeling material are obtained. This is because, based on this, the filling rate of the modeling material or the mixing ratio of the plurality of modeling materials is calculated, and modeling information for modeling each layer is generated.

これにより、プロトタイプとしてモックアップなどを作成するときに、外観デザインだけでなく、手で保持した場合の重さやホールド感、使用感をも再現することができ、より実物に近い造形物をユーザに提供することができる。   As a result, when creating a mockup as a prototype, not only the appearance design but also the weight, hold feeling and usability when held by hand can be reproduced. Can be provided.

造形物の重量を再現する手法を分類して説明する図である。It is a figure which classify | categorizes and demonstrates the method of reproducing the weight of a molded article. 粗密によって重量を再現するための構造の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the structure for reproducing a weight by density. 複数の造形材料を使用して重量を再現する場合のヘッドの構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the head in the case of reproducing a weight using a some modeling material. 本発明の一実施例に係る立体物造形装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the three-dimensional object modeling apparatus which concerns on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る立体物の造形手順(重量を再現する場合)を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the modeling procedure (when reproducing a weight) of the solid thing which concerns on one Example of this invention. 造形物の重量を再現する手法(1種類の造形材料を使用し、均一な充填率で重量を再現する場合)を示す図である。It is a figure which shows the method (When using one type of modeling material and reproducing a weight with a uniform filling rate) which reproduces the weight of a molded article. 造形物の重量を再現する手法(1種類の造形材料を使用し、パーツ毎に充填率を変えて重量を再現する場合)を示す図である。It is a figure which shows the method (When using one type of modeling material, changing the filling rate for every part, and reproducing a weight) which reproduces the weight of a modeling thing. 造形物の重量を再現する手法(複数種類の造形材料を使用し、均一な混合比で重量を再現する場合)を示す図である。It is a figure which shows the method (When using multiple types of modeling material and reproducing a weight with a uniform mixing ratio) which reproduces the weight of a molded article. 造形物の重量を再現する手法(複数種類の造形材料を使用し、パーツ毎に混合比を変えて重量を再現する場合)を示す図である。It is a figure which shows the method (When using multiple types of modeling material and changing a mixing ratio for every part, and reproducing a weight) which reproduces the weight of a modeling thing. 造形物の重心位置を再現する手法(1種類の造形材料を使用し、充填率を変えて重心位置を再現する場合)を示す図である。It is a figure which shows the method (When using one type of modeling material and changing a filling rate, and reproducing a gravity center position) which reproduces the gravity center position of a molded article. 造形物の重心位置を再現する手法(複数種類の造形材料を使用し、造形材料を変えて重心位置を再現する場合)を示す図である。It is a figure which shows the method (When using multiple types of modeling material and reproducing a gravity center position by changing modeling material) which reproduces the gravity center position of a molded article. 造形物の重量を再現する手法(造形物を微小体積の領域に細分化し、領域毎に重量を調整する場合)を示す図である。It is a figure which shows the method (When subdividing a modeling thing into the area | region of a minute volume, and adjusting a weight for every area | region) which reproduces the weight of a modeling thing. 造形物の重量を再現する手法(パーツよりも軽い造形材料を用いて重量を再現する場合)を示す図である。It is a figure which shows the method (when reproducing weight using modeling material lighter than a part) which reproduces the weight of a molded article. 造形物の質感を再現する手法(表面部を均一な充填率又は混合比で造形する場合)を示す図である。It is a figure which shows the method (in the case of modeling a surface part with a uniform filling rate or mixing ratio) which reproduces the texture of a molded article. 造形物の重量を再現する手法(層単位、ライン単位、ドット単位で重量を調整する場合)を示す図である。It is a figure which shows the method (when adjusting weight in a layer unit, a line unit, and a dot unit) which reproduces the weight of a molded article. 造形物の重量を再現する手法(層単位で重量を調整する場合)を示す図である。It is a figure which shows the method (when adjusting a weight per layer) which reproduces the weight of a molded article. 造形物の重量を再現する手法(ライン単位で重量を調整する場合)を示す図である。It is a figure which shows the method (when adjusting a weight per line) which reproduces the weight of a molded article. 造形物の重量を再現する手法(ドット単位で重量を調整する場合)を示す図である。It is a figure which shows the method (when adjusting a weight per dot) which reproduces the weight of a molded article. 造形物の慣性モーメントを再現する手法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the method of reproducing the moment of inertia of a molded article. 造形物のモーメントを再現する手法のバリエーションを説明する図である。It is a figure explaining the variation of the method of reproducing the moment of a molded article. 本発明の一実施例に係る立体物の造形手順(重量及び慣性モーメントを再現する場合)を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the modeling procedure (when reproducing a weight and a moment of inertia) of the solid object which concerns on one Example of this invention. 立体物の造形する従来の方法(溶融物堆積法)を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the conventional method (melting material deposition method) which models a solid thing. 立体物の造形する従来の方法(インクジェット法)を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the conventional method (inkjet method) which models a solid thing. 立体物の造形する従来の方法(インクジェットバインダ法)を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the conventional method (inkjet binder method) which models a solid thing. 立体物の造形する従来の方法(光造形法)を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the conventional method (optical modeling method) which models a solid thing. 立体物の造形する従来の方法(粉末焼結法)を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the conventional method (powder sintering method) which models a solid thing.

背景技術で示したように、3次元の立体物を造形する技術として、ラピッド・プロトタイピイングと呼ばれる技術が知られており、立体物を造形する手法として、溶融物堆積法(FDM)、インクジェット法、インクジェットバインダ法、光造形法(SL)、粉末焼結法(SLS)などが知られている。   As shown in the background art, a technique called rapid prototyping is known as a technique for modeling a three-dimensional solid object, and as a technique for modeling a three-dimensional object, a melt deposition method (FDM) or an ink jet is used. Methods, an ink-jet binder method, an optical modeling method (SL), a powder sintering method (SLS), and the like are known.

溶融物堆積法(FDM)では、図22に示すように、ヘッドは、その高さの層の中で、一筆書きのように動きながら、造形材料を重ねてゆく。例えば、熱可塑性の材料を加熱して流動状にし、一方のノズルから押し出しながら断面形状を描く。また、必要に応じて、熱可塑性のサポート材料を加熱溶融し、もう一方のノズルから押し出す。そして、供給された材料が冷めると薄い硬化層ができる。この処理を繰り返した後、サポートを溶解することにより、立体物を造形する。   In the melt deposition method (FDM), as shown in FIG. 22, the head piles up the modeling material while moving like a stroke in the layer at the height. For example, a thermoplastic material is heated to be fluidized, and a cross-sectional shape is drawn while being extruded from one nozzle. Further, if necessary, the thermoplastic support material is heated and melted and extruded from the other nozzle. And when the supplied material cools, a thin hardened layer is formed. After repeating this process, a solid object is formed by dissolving the support.

また、インクジェット法では、図23に示すように、一般の紙用のインクジェットプリンタの様に、X方向に往復運動を繰り返しながら、Y方向に移動させる。例えば、熱可塑性の材料(ビルド材料)を加熱溶融し、一方のインクジェットノズルから、断面形状に基づいて滴下する。また、必要に応じて、熱可塑性のサポート材料を加熱溶融し、もう一方のインクジェットノズルからモデルの外周や内周に滴下する。そして、滴下した材料が冷めると薄い硬化層ができ、一層積み上げる度に層の上を切削する。この処理を繰り返すことにより、立体物を造形し、後でサポートを溶解する。   In the ink jet method, as shown in FIG. 23, the ink is moved in the Y direction while reciprocating in the X direction as in a general paper ink jet printer. For example, a thermoplastic material (build material) is melted by heating and dropped from one inkjet nozzle based on the cross-sectional shape. Further, if necessary, a thermoplastic support material is heated and melted and dropped from the other inkjet nozzle onto the outer periphery or inner periphery of the model. And when the dripped material cools, a thin hardened layer is formed, and the top of the layer is cut each time it is further stacked. By repeating this process, a three-dimensional object is formed and the support is dissolved later.

また、インクジェットバインダ法では、図24に示すように、粉末を敷き詰めた上からインクジェットノズルで断面形状に基づいてバインダを滴下し、粉末同士を接着させて薄い固化層を作る。そして、できた固化層の上に粉末を薄く敷き詰め、この処理を繰り返すことにより、立体物を造形する。   Further, in the ink jet binder method, as shown in FIG. 24, after spreading the powder, the binder is dropped on the basis of the cross-sectional shape with an ink jet nozzle, and the powders are bonded together to form a thin solidified layer. And a powder is spread | laid thinly on the solidified layer made, and a solid thing is modeled by repeating this process.

また、光造形法では、図25に示すように、レーザービームで樹脂液面を断面形状通りに走査することにより、表層の硬化と下層との接合を行う。そして、一層の厚さ分だけ、テーブルを降下し、この処理を繰り返すことにより、立体物を造形する。   Further, in the optical modeling method, as shown in FIG. 25, the surface of the resin is hardened and the lower layer is bonded by scanning the resin liquid surface according to the cross-sectional shape with a laser beam. Then, the table is lowered by the thickness of one layer, and this process is repeated to form a three-dimensional object.

また、粉末焼結法では、図26に示すように、粉末を敷き詰めた上から赤外線レーザービームで断面形状通りに走査することにより、粉末同士を焼結させ、薄い固化層を作る。このとき、焼結により下層との接合も行う。そして、できた固化層の上に粉末を薄く敷き詰め、この処理を繰り返すことにより、立体物を造形する。   In the powder sintering method, as shown in FIG. 26, the powders are scanned according to the cross-sectional shape with an infrared laser beam after the powders are spread, thereby forming a thin solidified layer. At this time, bonding to the lower layer is also performed by sintering. And a powder is spread | laid thinly on the solidified layer made, and a solid thing is modeled by repeating this process.

このような手法を用いることにより、見た目が造形対象物と同じ立体物を造形することができる。しかしながら、これらの手法は、均一な密度の造形材料を用いて立体物を造形する手法であり、造形対象物と同じ重量の立体物を造形するものではないため、手で保持した場合の重さやホールド感、使用感を再現することができない。また、これらの手法は、重心位置やモーメントを造形対象物と同じにするものではないため、造形対象物と同じ重量であったとしても、動かした時の重量感を再現することができない。   By using such a technique, it is possible to model a three-dimensional object that looks the same as the modeling object. However, these techniques are techniques for modeling a three-dimensional object using a modeling material having a uniform density, and do not model a three-dimensional object having the same weight as the object to be modeled. It is not possible to reproduce the feeling of holding and feeling of use. In addition, since these methods do not make the position of the center of gravity and moment the same as the modeling target, even if the weight is the same as that of the modeling target, it is impossible to reproduce the feeling of weight when moved.

そこで、本発明の一実施の形態では、溶融物堆積法(FDM)やインクジェット法などで動作する立体物造形装置に、造形パラメータ生成部を設け、造形パラメータ生成部は、造形対象物の形状情報及び重量情報と造形材料の重量情報とを用いて、重量を再現するための造形材料の積み方を決定する。そして、造形材料の充填率又は混合比を全体または部分的に調整することによって、造形対象物と同じ重量や重心位置、モーメントを実現する。   Therefore, in one embodiment of the present invention, a modeling parameter generation unit is provided in a three-dimensional object modeling apparatus that operates by a melt deposition method (FDM), an inkjet method, or the like, and the modeling parameter generation unit includes shape information of a modeling object. Then, the weight information and the weight information of the modeling material are used to determine how to stack the modeling material for reproducing the weight. And the same weight, gravity center position, and moment as a modeling target object are implement | achieved by adjusting the filling rate or mixing ratio of modeling material entirely or partially.

具体的には、造形対象物の重量情報に基づき、造形対象物の重量を調整するため、造形対象全域にわたって造形材料を均一の粗密比で造形する。又は、造形対象物の重量分布を調整するため、造形対象の部位毎に、造形材料の充填率を変えて造形する。又は、造形対象物の重量を調整するため、造形対象全域にわたって、複数の造形材料の混合比を均一にして造形する。又は、造形対象物の重量分布を調整するため、造形対象の部位毎に、複数の造形材料の混合比を変えて造形する。   Specifically, in order to adjust the weight of the modeling target based on the weight information of the modeling target, the modeling material is modeled with a uniform density ratio over the entire modeling target. Or in order to adjust the weight distribution of a modeling target object, it models by changing the filling rate of a modeling material for every site | part of modeling target. Alternatively, in order to adjust the weight of the modeling object, modeling is performed with a uniform mixing ratio of a plurality of modeling materials over the entire modeling object. Or in order to adjust the weight distribution of a modeling target object, it models by changing the mixing ratio of a some modeling material for every site | part of modeling target.

これらにより、外観デザインだけでなく、手で保持した場合の重さやホールド感、使用感を再現することができ、より実物に近い造形物をユーザに提供することができる。   As a result, not only the appearance design but also the weight, hold feeling and usability when held by hand can be reproduced, and a modeled object closer to the real object can be provided to the user.

上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係る立体物造形装置及び制御プログラムについて、図1乃至図21を参照して説明する。図1は、造形物の重量を再現する手法を分類して説明する図であり、図2は、粗密によって重量を再現するための構造例を示す図、図3は、複数の造形材料を使用して重量を再現する場合のヘッドの構造を模式的に示す図である。また、図4は、本実施例の立体物造形装置の構成を示すブロック図であり、図5は、本実施例の立体物の造形手順を示すフローチャート図である。また、図6乃至図9、図12乃至図18は、造形物の重量を再現する手法を示す図であり、図10及び図11は、造形物の重心位置を再現する手法を示す図である。また、図19及び図20は、造形物のモーメントを再現する手法を示す図であり、図21は、本実施例の立体物の造形手順(モーメントを再現する場合)を示すフローチャート図である。   In order to describe the above-described embodiment of the present invention in more detail, a three-dimensional object forming apparatus and a control program according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram for explaining a method for reproducing the weight of a modeled object, FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a structure for reproducing the weight by density, and FIG. 3 uses a plurality of modeling materials. It is a figure which shows typically the structure of the head in the case of reproducing weight. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the three-dimensional object forming apparatus of the present embodiment, and FIG. 5 is a flowchart showing the three-dimensional object forming procedure of the present embodiment. FIGS. 6 to 9 and FIGS. 12 to 18 are diagrams illustrating a method for reproducing the weight of the modeled object, and FIGS. 10 and 11 are diagrams illustrating a method for reproducing the center of gravity position of the modeled object. . FIGS. 19 and 20 are diagrams illustrating a method of reproducing the moment of the modeled object, and FIG. 21 is a flowchart illustrating a modeling procedure (in the case of reproducing the moment) of the three-dimensional object of the present example.

なお、以下の実施例において、造形の対象となる物品を造形対象物と呼び、造形対象物を模して立体物造形装置で作製される物品を造形物と呼ぶ。また、造形物を作製する際に利用する素材を造形材料と呼ぶ。   In the following examples, an article to be modeled is referred to as a modeling object, and an article that is modeled on the modeling object and is manufactured by a three-dimensional object modeling apparatus is referred to as a modeling object. Moreover, the raw material utilized when producing a modeling thing is called modeling material.

また、充填率とは、単位空間体積に占める、造形材料の体積の比率であり、粗密の程度を表す。充填率が100%に満たない場合、空間内で造形材料以外が占める部分は、空気などの気体や水などの液体、真空などに対応する。また、混合比とは、単位空間体積に占める、個々の造形材料の体積の比率(充填率)の比率であり、充填率比と同義である。例えば、造形材料Aの充填率=20%、造形材料Bの充填率=30%、造形材料Cの充填率=50%の場合、ABCの混合比は、2対3対5であり、ABC合計の充填率は100%である。また、造形材料Aの充填率=20%、造形材料Bの充填率=20%、造形材料Cの充填率=50%の場合、ABCの混合比は、2対2対5であり、ABC合計の充填率は90%である。   The filling rate is the ratio of the volume of the modeling material to the unit space volume and represents the degree of density. When the filling rate is less than 100%, the portion other than the modeling material in the space corresponds to a gas such as air, a liquid such as water, or a vacuum. The mixing ratio is a ratio of the volume ratio (filling rate) of each modeling material in the unit space volume and is synonymous with the filling rate ratio. For example, when the filling rate of modeling material A = 20%, the filling rate of modeling material B = 30%, and the filling rate of modeling material C = 50%, the mixing ratio of ABC is 2 to 3 to 5, and the ABC total The filling rate is 100%. Further, when the filling rate of the modeling material A = 20%, the filling rate of the modeling material B = 20%, and the filling rate of the modeling material C = 50%, the mixing ratio of ABC is 2 to 2: 5, and the ABC total The filling rate is 90%.

造形対象物に基づいて造形物を作製する際、本実施例では、造形材料の充填率(粗密の程度)又は混合比を全体又は部分的に調整することによって、造形対象物の重量を再現するが、重量を再現する方法としては様々な方法が考えられる。以下、図1を参照して具体的に説明する。   When producing a modeling object based on a modeling object, in a present Example, the weight of a modeling object is reproduced by adjusting the filling rate (roughness degree) or mixing ratio of modeling material entirely or partially. However, there are various methods for reproducing the weight. Hereinafter, a specific description will be given with reference to FIG.

[1種類の造形材料を用い、造形物の単位空間体積あたりの重量を全領域で同じにする方法(図1(a)参照)]   [Method of using one type of modeling material and making the weight per unit space volume of the modeled object the same in all regions (see FIG. 1 (a))]

この方法の場合、造形対象物の3次元のデータ(CAD(Computer Aided Design)データやデザインデータなど、以下、3Dデータと称する。)に含まれる、造形物の形状情報及び重量情報(総重量情報、又は、単位体積あたりの重量情報、又は、造形対象物を構成するパーツ毎の重量又は単位体積あたりの重量を合算して求めた重量情報)から、造形物の形状情報及び重量情報を作成し、装置に搭載されている造形材料の単位体積あたりの重量情報と作成された形状情報及び重量情報とに基づいて、造形材料の充填率を求め、求めた充填率に従って造形物を作製する。充填率を調整するには、例えば、図2に示すハニカム構造やスポンジ構造、コルゲート構造になるように造形材料を積層し、造形物全体に均等に空洞を形成すればよい。また、造形材料を射出するヘッドの形状を工夫して空気を巻き込むようにし、一定の割合で空洞が形成されるようにすることもできる。   In the case of this method, the shape information and weight information (total weight information) of the modeling object included in the three-dimensional data of the modeling object (CAD (Computer Aided Design) data, design data, etc., hereinafter referred to as 3D data)). Or the weight information per unit volume, or the weight information obtained by adding the weight of each part constituting the modeling object or the weight per unit volume) Based on the weight information per unit volume of the modeling material mounted on the apparatus and the created shape information and weight information, the filling rate of the modeling material is obtained, and a shaped object is produced according to the obtained filling rate. In order to adjust the filling rate, for example, a modeling material may be laminated so as to have a honeycomb structure, a sponge structure, or a corrugated structure shown in FIG. Further, the shape of the head for injecting the modeling material can be devised so that air is engulfed so that cavities are formed at a certain rate.

[1種類の造形材料を用い、造形物の単位体積あたりの重量を部分的に変化させる方法(図1(b)参照)]   [Method of partially changing the weight per unit volume of a modeled object using one type of modeling material (see FIG. 1B)]

この方法の場合、造形対象物の3Dデータに含まれる、パーツ毎の形状情報及び単位体積あたりの重量情報から、造形物の形状情報及び重量分布情報を作成し、装置に搭載されている造形材料の単位体積あたりの重量情報と作成された形状情報及び重量分布情報とに基づいて、部位毎の造形材料の充填率を求め、部位毎に求めた充填率に従ってそれぞれの部位を造形し造形物全体を作製する。充填率を調整するには、例えば、図2に示すハニカム構造やスポンジ構造、コルゲート構造の空洞のサイズを部分的に変えて造形すればよい。また、上記と同様にヘッドの形状を工夫して空気を巻き込むようにし、更に、巻き込む空気の量を調整できるようにし、部位に応じた割合で空洞が形成されるようにすることもできる。   In the case of this method, the shape information and weight distribution information of the model are created from the shape information for each part and the weight information per unit volume included in the 3D data of the modeling object, and the modeling material mounted on the apparatus Based on the weight information per unit volume and the created shape information and weight distribution information, the filling rate of the modeling material for each part is obtained, and each part is shaped according to the filling rate obtained for each part, and the entire shaped article Is made. In order to adjust the filling rate, for example, the honeycomb structure, sponge structure, and corrugated structure shown in FIG. In addition, as described above, the head shape can be devised so that air is entrained, the amount of entrained air can be adjusted, and cavities can be formed at a rate corresponding to the site.

[複数種類の造形材料を均等に混ぜ合わせて、造形物の単位体積あたりの重量を全領域で同じにする方法(図1(c)参照)]   [Method of equalizing the weight per unit volume of a modeled object in the entire region by mixing a plurality of types of modeling materials uniformly (see FIG. 1C)]

この方法の場合、造形対象物の3Dデータに含まれる、造形物の形状情報及び重量情報(総重量情報、又は、単位体積あたりの重量情報、又は、パーツ毎の重量又は単位体積あたりの重量を合算して求めた重量情報)から、造形物の形状情報及び重量情報を作成し、装置に搭載されている複数の造形材料の単位体積あたりの重量情報と作成された形状情報及び重量情報とに基づいて、複数の造形材料の混合比を決定し、決定された混合比に従って混合した造形材料を積み重ねて造形物を作製する。なお、造形物の充填率は100%にしてもよいし、100%よりも小さくしてもよい。充填率を100%にする場合は、図3(a)に示すように、ヘッド内で複数の造形材料を混合して射出するようにしてもよいし(左図参照)、複数の造形材料を混合するための混合ユニットをヘッドの前段に配置し、その混合ユニットで混合した造形材料をヘッドから射出するようにしてもよい(右図参照)。また、充填率を100%よりも小さくする場合は、混合した造形材料を用いて、造形物全体に均等に空洞が形成されるように造形すればよい。また、ヘッドの形状を工夫して空気を巻き込むようにし、一定の割合で空洞が形成されるようにすることもできる。   In the case of this method, the shape information and weight information (total weight information, or weight information per unit volume, or weight per part or weight per unit volume included in the 3D data of the modeling object The shape information and weight information of the modeled object are created from the weight information obtained by adding together, and the weight information per unit volume of the plurality of modeling materials mounted on the apparatus and the created shape information and weight information Based on this, the mixing ratio of the plurality of modeling materials is determined, and the modeling materials mixed according to the determined mixing ratio are stacked to produce a modeled object. In addition, the filling rate of a molded article may be 100%, or may be smaller than 100%. When the filling rate is 100%, as shown in FIG. 3A, a plurality of modeling materials may be mixed and injected in the head (see the left figure), or a plurality of modeling materials may be injected. A mixing unit for mixing may be disposed in front of the head, and the modeling material mixed by the mixing unit may be ejected from the head (see the right figure). Moreover, what is necessary is just to model so that a cavity may be formed uniformly in the whole molded article using the mixed modeling material, when making a filling rate smaller than 100%. Also, the shape of the head can be devised so that air is engulfed so that cavities are formed at a constant rate.

[複数種類の造形材料を用いて、造形物の単位体積あたりの重量を部分的に変化させる方法(図1(d)、(e)参照)]   [Method of partially changing the weight per unit volume of a modeled object using a plurality of types of modeling materials (see FIGS. 1D and 1E)]

この方法の場合、造形対象物の3Dデータに含まれる、パーツ毎の形状情報及び単位体積あたりの重量情報から、造形物の形状情報及び重量分布情報を作成し、装置に搭載されている造形材料の単位体積あたりの重量情報と作成された形状情報及び重量分布情報とに基づいて、部位毎の複数の造形材料の混合比を決定し、決定された混合比に従って混合した造形材料を積み重ねて造形物を作製する。例えば、ヘッドから造形材料を射出する場合、図3(a)に示すように、部位に応じて複数の造形材料の混合比をヘッド内で調整してもよいし(左図参照)、複数の造形材料を混合するための混合ユニットをヘッドの前段に配置し、部位に応じて混合ユニットで混合した造形材料をヘッドから射出するようにしてもよい(右図参照)。また、図3(b)に示すように、各々の造形材料を別々のヘッドに注入し、部位毎にヘッドを切り替えて所望の造形材料を射出するようにしてもよいし(左図参照)、複数の造形材料を切り替えるための材料セレクタをヘッドの前段に配置し、部位に応じて材料セレクタで選択した造形材料をヘッドから射出するようにしてもよい(右図参照)。   In the case of this method, the shape information and weight distribution information of the model are created from the shape information for each part and the weight information per unit volume included in the 3D data of the modeling object, and the modeling material mounted on the apparatus Based on the weight information per unit volume and the created shape information and weight distribution information, the mixing ratio of a plurality of modeling materials for each part is determined, and the mixed modeling materials are stacked according to the determined mixing ratio for modeling Make a thing. For example, when injecting a modeling material from a head, as shown to Fig.3 (a), you may adjust the mixing ratio of a some modeling material in a head according to a site | part (refer the left figure). A mixing unit for mixing the modeling material may be arranged in the front stage of the head, and the modeling material mixed by the mixing unit may be ejected from the head according to the part (see the right figure). Moreover, as shown in FIG.3 (b), each modeling material may be inject | poured into a separate head, a head may be switched for every site | part, and a desired modeling material may be inject | emitted (refer the left figure). A material selector for switching a plurality of modeling materials may be arranged in the front stage of the head, and the modeling material selected by the material selector may be ejected from the head according to the part (see the right figure).

次に、図1に示す方法を用いて造形物を作製する装置について説明する。図4は、本実施例の立体物造形装置の構成を示すブロック図である。この立体物造形装置は、溶融物堆積法(FDM)やインクジェット法などを用いて立体物を造形する装置であり、制御ブロック10とヘッド移動機構ブロック20と造形材料取り扱いブロッ30の、3つのブロックから構成される。以下、各ブロックについて説明する。   Next, the apparatus which produces a molded article using the method shown in FIG. 1 is demonstrated. FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the three-dimensional object forming apparatus of the present embodiment. This three-dimensional object forming apparatus is an apparatus that forms a three-dimensional object using a melt deposition method (FDM), an ink jet method, or the like, and includes three blocks, a control block 10, a head moving mechanism block 20, and a modeling material handling block 30. Consists of Hereinafter, each block will be described.

[制御ブロック]
制御ブロック10は、3Dデータ入力部11と、造形パラメータ生成部12と、パーツ情報データベース13と、造形材料データベース14などで構成される。
[Control block]
The control block 10 includes a 3D data input unit 11, a modeling parameter generation unit 12, a parts information database 13, a modeling material database 14, and the like.

3Dデータ入力部11は、造形対象物の3Dデータ(CADデータやデザインデータなど)をコンピュータ装置などから取得し、造形パラメータ生成部12に転送する。なお、3Dデータを取得する方法は特に限定されず、有線通信や無線通信、Bluetooth(登録商標)などの短距離無線通信を利用して取得してもよいし、USB(Universal Serial Bus)メモリなどの記録媒体を利用して取得してもよい。また、この3Dデータは、造形対象物を設計するコンピュータから直接取得してもよいし、3Dデータを管理/保存するサーバなどから取得してもよい。   The 3D data input unit 11 acquires 3D data (CAD data, design data, etc.) of the modeling object from a computer device or the like, and transfers it to the modeling parameter generation unit 12. The method for acquiring 3D data is not particularly limited, and may be acquired using wired communication, wireless communication, short-range wireless communication such as Bluetooth (registered trademark), USB (Universal Serial Bus) memory, or the like. You may acquire using this recording medium. Further, the 3D data may be acquired directly from a computer that designs the modeling target, or may be acquired from a server that manages / stores the 3D data.

造形パラメータ生成部12は、3Dデータを解析して造形対象物の形状情報及び重量情報を抽出し、抽出した造形対象物の形状情報及び重量情報と、造形材料データベース14に記憶された造形材料の重量情報から、造形物の形状及び重量を再現するための造形材料の充填率や混合比を算出し、算出した充填率や混合比で造形材料を積層するための造形情報に変換する。そして、ヘッド移動機構ブロック20に、造形材料を所望の場所に射出させるための機構制御情報を送信すると共に、造形材料取り扱いブロック30に、層毎の造形材料を規定するスライスデータを送信する。   The modeling parameter generation unit 12 analyzes the 3D data to extract the shape information and weight information of the modeling object, and extracts the shape information and weight information of the extracted modeling object and the modeling material stored in the modeling material database 14. From the weight information, the filling rate and mixing ratio of the modeling material for reproducing the shape and weight of the modeling object are calculated, and converted into modeling information for stacking the modeling material at the calculated filling rate and mixing ratio. Then, mechanism control information for injecting the modeling material to a desired place is transmitted to the head moving mechanism block 20, and slice data defining the modeling material for each layer is transmitted to the modeling material handling block 30.

上記3Dデータ入力部11及び造形パラメータ生成部12は、ハードウェアとして構成してもよいし、3Dデータ入力部11及び造形パラメータ生成部12として機能させる制御プログラムとして構成し、当該制御プログラムを立体物造形装置又は当該立体物造形装置を制御する装置で動作させる構成としてもよい。   The 3D data input unit 11 and the modeling parameter generation unit 12 may be configured as hardware, or may be configured as a control program that functions as the 3D data input unit 11 and the modeling parameter generation unit 12, and the control program may be a three-dimensional object. It is good also as a structure operated with the apparatus which controls a modeling apparatus or the said three-dimensional object modeling apparatus.

パーツ情報データベース13は、造形対象物を構成する各パーツに関する情報(各パーツの位置や形状、素材などの情報)を記憶し、記憶した情報を造形パラメータ生成部12に提供する。   The part information database 13 stores information (information such as the position, shape, and material of each part) relating to each part constituting the modeling object, and provides the stored information to the modeling parameter generation unit 12.

造形材料データベース14は、立体物造形装置に搭載されている造形材料に関する情報(単位体積あたりの重量などの情報)を記憶し、記憶した情報を造形パラメータ生成部12に提供する。   The modeling material database 14 stores information (information such as weight per unit volume) related to the modeling material mounted on the three-dimensional object modeling apparatus, and provides the stored information to the modeling parameter generation unit 12.

[ヘッド移動機構ブロック]
ヘッド移動機構ブロック20は、ヘッド移動ブロック21とステージ移動ブロック22などで構成される。ヘッド移動ブロック21は、X方向移動部21aとY方向移動部21bなどで構成され、ステージ移動ブロック22は、Z方向移動部22aなどで構成される。
[Head moving mechanism block]
The head moving mechanism block 20 includes a head moving block 21 and a stage moving block 22. The head moving block 21 includes an X direction moving unit 21a and a Y direction moving unit 21b, and the stage moving block 22 includes a Z direction moving unit 22a.

ヘッド移動ブロック21(X方向移動部21a及びY方向移動部21b)は、制御ブロック10から取得した機構制御情報に従って、図示しないモータ及び駆動機構を駆動し、造形材料を射出するためのヘッドをX方向(横方向)やY方向(横方向)に自在に移動させる。   The head moving block 21 (the X direction moving unit 21a and the Y direction moving unit 21b) drives a motor and a driving mechanism (not shown) according to the mechanism control information acquired from the control block 10, and sets a head for injecting a modeling material to X. It can be freely moved in the direction (lateral direction) and the Y direction (lateral direction).

ステージ移動ブロック22(Z方向移動部22a)は、制御ブロック10から取得した機構制御情報に従って、図示しないモータ及び駆動機構を駆動し、造形ステージをZ方向(下方向)に移動させたり、ヘッド移動ブロック21をZ方向(上方向)に移動させたりして、ヘッドと造形物との間隔を調整する。   The stage moving block 22 (Z direction moving unit 22a) drives a motor and a driving mechanism (not shown) according to the mechanism control information acquired from the control block 10, and moves the modeling stage in the Z direction (downward), or moves the head. The distance between the head and the modeled object is adjusted by moving the block 21 in the Z direction (upward).

[造形材料取り扱いブロック]
造形材料取り扱いブロック30は、造形材料供給部31と、造形材料射出部32と、サポート材料供給部33と、サポート材料射出部34などで構成される。
[Building material handling block]
The modeling material handling block 30 includes a modeling material supply unit 31, a modeling material injection unit 32, a support material supply unit 33, a support material injection unit 34, and the like.

造形材料供給部31は、制御ブロック10から取得したスライスデータに従って、造形材料を選択したり、複数の造形材料を混合したりして、選択又は混合した造形材料をヘッドに供給する。また、造形材料射出部32は、制御ブロック10から取得したスライスデータに従って、造形材料を造形ステージ上に射出して所望の充填率で積層する。なお、造形材料供給部31及び造形材料射出部32は、立体物造形装置に各々一つ搭載してもよいし、各々複数搭載してもよい。   The modeling material supply unit 31 selects a modeling material or mixes a plurality of modeling materials according to the slice data acquired from the control block 10 and supplies the selected or mixed modeling material to the head. Further, the modeling material injection unit 32 injects the modeling material onto the modeling stage according to the slice data acquired from the control block 10 and laminates the modeling material at a desired filling rate. In addition, the modeling material supply part 31 and the modeling material injection | emission part 32 may each be mounted in a three-dimensional object modeling apparatus, and may each be mounted in multiple numbers.

サポート材料供給部33は、制御ブロック10から取得したスライスデータに従って、造形完了後に水や熱、剥離剤などによって除去されるサポート材料をヘッドに供給する。また、サポート材料射出部34は、制御ブロック10から取得したスライスデータに従って、サポート材料を造形ステージ上に射出して積層する。このサポート材料は、上方向に造形する際、オーバーハングしている部位などを造形する場合に、上層の造形材料を支える柱のような役割を担う。従って、オーバーハングしていない造形物を作製する場合は、サポート材料供給部33及びサポート材料射出部34を省略することができる。   The support material supply unit 33 supplies the head with a support material that is removed by water, heat, a release agent, or the like after the completion of modeling according to the slice data acquired from the control block 10. In addition, the support material injection unit 34 injects a support material onto the modeling stage according to the slice data acquired from the control block 10 and stacks the support materials. This support material plays a role like a pillar that supports the upper layer of the modeling material when modeling an overhanging part or the like when modeling in the upward direction. Therefore, when producing a modeled object that is not overhanging, the support material supply unit 33 and the support material injection unit 34 can be omitted.

次に、上記構成の立体物造形装置を用いて、形状及び重量を再現した造形物を作製する手順について、図5のフローチャート図を参照して説明する。   Next, a procedure for producing a modeled object that reproduces the shape and weight using the three-dimensional object modeling apparatus having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、コンピュータ装置を用いて、造形対象物のCADデータやデザインデータなどの3Dデータを作成する。このCADデータやデザインデータには、造形物の形状情報はもちろん、造形物の部位毎の重量情報もしくは造形物を構成するパーツ毎の重量情報や素材情報が含まれている。   First, 3D data such as CAD data and design data of a modeling target is created using a computer device. The CAD data and design data include not only the shape information of the modeled object but also the weight information for each part of the modeled object or the weight information and material information for each part constituting the modeled object.

コンピュータ装置で作成された3Dデータは、立体物造形装置の制御ブロック10(3Dデータ入力部11)によって取り込まれ、造形パラメータ生成部12に送られる(S101)。   The 3D data created by the computer device is captured by the control block 10 (3D data input unit 11) of the three-dimensional object modeling apparatus and sent to the modeling parameter generation unit 12 (S101).

造形パラメータ生成部12では、3Dデータを解析して、造形材料を構成するパーツが一つであるかを判断する(S102)。造形物の単位体積あたりの重さが全体にわたって均一な場合(すなわち、造形物が一つのパーツで構成されている場合)は、3Dデータの形状情報と総重量情報を抽出する(S104)。   The modeling parameter generation unit 12 analyzes the 3D data and determines whether the number of parts constituting the modeling material is one (S102). When the weight per unit volume of the modeled object is uniform throughout (that is, when the modeled object is composed of one part), the shape information and the total weight information of the 3D data are extracted (S104).

一方、造形物の単位体積あたりの重さが部位毎又はパーツ毎に異なる場合(すなわち、造形物が複数のパーツで構成されている場合)は、3Dデータにパーツ毎の重量情報が規定されているかを判断し(S103)、3Dデータにパーツ毎の重量情報が規定されている場合は、パーツ毎に形状情報と重量情報を抽出する(S105)。   On the other hand, when the weight per unit volume of the model is different for each part or part (that is, when the model is composed of a plurality of parts), the weight information for each part is specified in the 3D data. If the weight information for each part is defined in the 3D data, the shape information and the weight information are extracted for each part (S105).

3Dデータにパーツ毎の重量情報が規定されていない場合は、3Dデータから形状情報を抽出すると共に、パーツ情報データベース13から各パーツに関する情報を取得して、パーツ毎の重量情報に変換する(S106)。なお、電池などの固有物であれば直接、重量情報を入手し、プラスチックや鉄などの素材であれば単位体積あたりの重量と形状から求めたパーツ体積とにより重量情報を求める。   When the weight information for each part is not defined in the 3D data, the shape information is extracted from the 3D data, and information on each part is acquired from the parts information database 13 and converted to the weight information for each part (S106). ). In addition, weight information is directly obtained if it is an intrinsic product such as a battery, and if it is a material such as plastic or iron, weight information is obtained from the weight per unit volume and the part volume obtained from the shape.

このようにして、全体又はパーツ毎の重量情報が確定したら(S107)、造形パラメータ生成部12は、造形材料データベースから、使用する造形材料の単位体積あたりの重量情報を取得する(S108)。   When the weight information for the whole or each part is determined in this way (S107), the modeling parameter generation unit 12 acquires the weight information per unit volume of the modeling material to be used from the modeling material database (S108).

そして、造形パラメータ生成部12は、造形対象物の形状情報及び重量情報と、造形材料の単位体積あたりの重量情報と、に基づいて、造形対象物の形状及び重量を再現するためにはどのような充填率又は混合比の造形材料をどの位置に射出すればよいかを規定する造形情報(ヘッド移動機構ブロック20に対する機構制御情報と、造形材料取り扱いブロック30に対するスライスデータ)に変換する(S109)。   The modeling parameter generation unit 12 then reproduces the shape and weight of the modeling object based on the shape information and weight information of the modeling object and the weight information per unit volume of the modeling material. Is converted into modeling information (mechanism control information for the head moving mechanism block 20 and slice data for the modeling material handling block 30) that defines which position should be injected with a molding material having a proper filling ratio or mixing ratio (S109). .

変換が完了したら、実際の造形動作に移る。具体的には、造形パラメータ生成部12は、ヘッド移動機構ブロック20に機構制御情報を送り、造形材料取り扱いブロック30にスライスデータを送る。そして、ヘッド移動機構ブロック20は、機構制御情報に従って、造形材料を射出するヘッドの位置を3次元に移動させ、同時に、造形材料取り扱いブロック30は、スライスデータに従って造形材料を射出して積層する。   When the conversion is completed, the actual molding operation is started. Specifically, the modeling parameter generation unit 12 sends mechanism control information to the head moving mechanism block 20 and sends slice data to the modeling material handling block 30. Then, the head moving mechanism block 20 moves the position of the head for injecting the modeling material three-dimensionally according to the mechanism control information, and at the same time, the modeling material handling block 30 injects the modeling material according to the slice data and stacks them.

例えば、ヘッド移動機構ブロック20では、図示しないモータ及び駆動機構を使用して、造形材料を射出するためのヘッドをX方向(横方向)、Y方向(横方向)、Z方向(高さ方向)に自在に移動させる。また、造形材料取り扱いブロック30では、造形材料供給部31は造形材料射出部32に造形材料を供給し、サポート材料供給部33は、サポート材料射出部34にサポート材料を供給する。そして、造形材料及びサポート材料を順次積層して造形物を完成させる。   For example, the head moving mechanism block 20 uses a motor and a drive mechanism (not shown) to move the head for injecting the modeling material in the X direction (horizontal direction), the Y direction (horizontal direction), and the Z direction (height direction). Move freely. In the modeling material handling block 30, the modeling material supply unit 31 supplies the modeling material to the modeling material injection unit 32, and the support material supply unit 33 supplies the support material to the support material injection unit 34. And a modeling material and a support material are laminated | stacked one by one, and a modeling thing is completed.

上記制御を行うことにより、造形対象物と同じ形状を再現するのみならず、造形対象物と同じ重量を再現することができ、より実物に近い造形物を作製することができる。   By performing the above control, not only the same shape as the modeling object can be reproduced, but also the same weight as the modeling object can be reproduced, and a modeling object closer to the real object can be produced.

以上、形状及び重量が再現された造形物を作製する際の基本動作について説明したが、以下では、造形対象物としてワイヤレスマウスを作製する場合を例にして、具体的な制御について説明する。   As described above, the basic operation at the time of producing a modeled object in which the shape and weight are reproduced has been described. Specific control will be described below by taking as an example the case of producing a wireless mouse as a modeled object.

まず、図6に示すように、一つの造形材料を使用して全体を均一に造形する場合について説明する。例えば、3Dデータ入力部11から得られた造形対象物の単位体積あたりの重さが3g/cm、立体物造形装置で使用する造形材料の単位体積あたりの重さが4g/cmとすると、充填率は、3/4=0.75=75%となるため、75%の充填率で造形材料を積層して造形する。その際、造形材料は造形物の完成後の外観を表現するとともに、構造物としての強度を確保するため、造形材料がつながる様に成型する。また、充填率が100%に満たない場合、残りの部分(この例では、25%の部分)は空間として作成する。 First, as shown in FIG. 6, the case where the whole is modeled uniformly using one modeling material is demonstrated. For example, when the weight per unit volume of the modeling object obtained from the 3D data input unit 11 is 3 g / cm 3 , and the weight per unit volume of the modeling material used in the three-dimensional object modeling apparatus is 4 g / cm 3. Since the filling rate is 3/4 = 0.75 = 75%, the modeling material is laminated and shaped at a filling rate of 75%. At that time, the modeling material is molded so that the modeling material is connected in order to express the appearance after completion of the modeled object and to secure the strength as a structure. If the filling rate is less than 100%, the remaining portion (in this example, the portion of 25%) is created as a space.

また、3Dデータ入力部11から得られる3Dデータが形状情報と総重量情報である場合は、形状情報から立体物の体積(容積)を求め、総重量を求めた体積で除算して、単位体積あたりの重量を求めれば、上述した方法で充填率を求めることができる。例えば、体積100cm、総重量300gの場合は、単位体積あたりの重さは300/100=3g/cmとなるため、上記と同様に充填率は、3/4=0.75=75%となる。 When the 3D data obtained from the 3D data input unit 11 is shape information and total weight information, the volume (volume) of the three-dimensional object is obtained from the shape information, and the total weight is divided by the obtained volume to obtain a unit volume. If the per weight is calculated | required, a filling factor can be calculated | required by the method mentioned above. For example, when the volume is 100 cm 3 and the total weight is 300 g, the weight per unit volume is 300/100 = 3 g / cm 3 , so that the filling rate is 3/4 = 0.75 = 75% as described above. It becomes.

次に、図7に示すように、一つの造形材料を使用し、パーツ毎に造形材料の充填率(粗密の程度)を変えて全体を均一に造形する場合について説明する。例えば、ワイヤレスマウスが、筐体(シェル)と電池と光学部品を搭載した基板の3つのパーツで構成されている場合、3Dデータ入力部11から得られた3Dデータから、筐体と電池と基板のそれぞれのパーツの形状情報と重量情報を入手する。   Next, as shown in FIG. 7, the case where one modeling material is used and the whole is modeled uniformly by changing the filling rate (roughness and density) of the modeling material for each part will be described. For example, when the wireless mouse is composed of three parts: a housing (shell), a battery, and a substrate on which optical components are mounted, the housing, the battery, and the substrate are obtained from 3D data obtained from the 3D data input unit 11. Get shape information and weight information for each part.

例えば、それぞれのパーツの体積と重量が、
筐体・・・材料体積:100cm、重量:100g、
電池・・・材料体積:25cm、重量:100g、
基板・・・材料体積:25cm、重量:50g、とした場合、
それぞれのパーツの単位体積あたりの重量は、
筐体・・・100/100=1g/cm
電池・・・100/25=4g/cm
基板・・・50/25=2g/cm、と算出できる。
For example, the volume and weight of each part
Case: material volume: 100 cm 3 , weight: 100 g,
Battery: Material volume: 25 cm 3 , Weight: 100 g,
Substrate: material volume: 25 cm 3 , weight: 50 g,
The weight per unit volume of each part is
Case: 100/100 = 1 g / cm 3
Battery: 100/25 = 4 g / cm 3
Substrate: 50/25 = 2 g / cm 3 can be calculated.

ここで、立体物造形装置で使用する造形材料の単位体積あたりの重量を4g/cmとすると、それぞれのパーツの充填率は、
筐体・・・1/4=0.25=25%、
電池・・・4/4=1.00=100%、
基板・・・2/4=0.50=50%、と算出できる。
Here, when the weight per unit volume of the modeling material used in the three-dimensional object modeling apparatus is 4 g / cm 3 , the filling rate of each part is
Case: 1/4 = 0.25 = 25%,
Battery: 4/4 = 1.00 = 100%
Substrate: 2/4 = 0.50 = 50% can be calculated.

上記計算の結果、筐体部位は25%の充填率で造形し、電池部位は100%の充填率で造形し、基板部位は50%の充填率で造形すれば、ワイヤレスマウスの重量を再現することができる。その際、上記と同様に、造形材料は造形物の完成後の外観を表現するとともに、構造物としての強度を確保するため、造形材料がつながる様に成型する。また、充填率100%に満たない場合、残りの部分(筐体部位は75%、基板部位は50%)は空間として作成する。なお、3Dデータから直接パーツ毎の単位体積あたりの重量情報が取得できる場合は、単位体積あたりの重量情報に変換する計算は不要となる。   As a result of the above calculation, if the housing part is shaped with a filling rate of 25%, the battery part is shaped with a filling rate of 100%, and the substrate part is shaped with a filling rate of 50%, the weight of the wireless mouse is reproduced. be able to. At that time, in the same manner as described above, the modeling material expresses the appearance after the modeling object is completed, and is molded so that the modeling material is connected in order to ensure the strength as the structure. If the filling rate is less than 100%, the remaining part (the housing part is 75% and the substrate part is 50%) is created as a space. In addition, when the weight information per unit volume for every part can be acquired directly from 3D data, the calculation which converts into the weight information per unit volume becomes unnecessary.

次に、図8に示すように、複数(ここでは2種類)の造形材料を使用し、複数の造形材料の混合比を変えて全体を均一に造形する場合について説明する。例えば、造形材料Aの単位体積あたりの重量をa(g/cm)、造形材料Bの単位体積あたりの重量をb(g/cm)、完成品の単位体積あたりの重量をm(g/cm)とすると、造形材料Aと造形材料Bの混合割合Sは、方程式:a×S+b×(1−S)=mを解くことによって求めることができる。 Next, as shown in FIG. 8, a case will be described in which a plurality of (in this case, two types) modeling materials are used and the whole is uniformly modeled by changing the mixing ratio of the plurality of modeling materials. For example, the weight per unit volume of the modeling material A is a (g / cm 3 ), the weight per unit volume of the modeling material B is b (g / cm 3 ), and the weight per unit volume of the finished product is m (g / Cm 3 ), the mixing ratio S of the modeling material A and the modeling material B can be obtained by solving the equation: a × S + b × (1−S) = m.

具体的には、3Dデータ入力部11から得られた造形物の完成品の単位体積あたりの重量が3g/cmであり、立体物造形装置で使用する造形材料の単位体積あたりの重量が6g/cmと2g/cmの2種類である場合、方程式:6×S+2×(1−S)=3を解くことによって、S=1/4=0.25が得られる。よって、造形材料Aと造形材料Bの混合比は1対3となる。 Specifically, the weight per unit volume of the finished product obtained from the 3D data input unit 11 is 3 g / cm 3 , and the weight per unit volume of the modeling material used in the three-dimensional object forming apparatus is 6 g. In the case of two types of / cm 3 and 2 g / cm 3 , S = 1/4 = 0.25 is obtained by solving the equation: 6 × S + 2 × (1−S) = 3. Therefore, the mixing ratio of the modeling material A and the modeling material B is 1: 3.

次に、図9に示すように、複数(ここでは2種類)の造形材料を使用し、パーツ毎に造形材料を変えて全体を均一に造形する場合について説明する。例えば、ワイヤレスマウスが、筐体(シェル)と電池と光学部品を搭載した基板の3つのパーツで構成されている場合、3Dデータ入力部11から得られた3Dデータから、筐体と電池と基板のそれぞれのパーツの形状情報と重量情報を入手する。   Next, as shown in FIG. 9, a case will be described in which a plurality of (two types here) modeling materials are used and the modeling material is changed for each part to uniformly model the whole. For example, when the wireless mouse is composed of three parts: a housing (shell), a battery, and a substrate on which optical components are mounted, the housing, the battery, and the substrate are obtained from 3D data obtained from the 3D data input unit 11. Get shape information and weight information for each part.

例えば、それぞれのパーツの体積と重量が、
筐体・・・材料体積:100cm、重量:100g、
電池・・・材料体積:25cm、重量:100g、
基板・・・材料体積:25cm、重量:50g、とした場合、
それぞれのパーツの単位体積あたりの重量は、
筐体・・・100/100=1g/cm
電池・・・100/25=4g/cm
基板・・・50/25=2g/cm、と算出できる。
For example, the volume and weight of each part
Case: material volume: 100 cm 3 , weight: 100 g,
Battery: Material volume: 25 cm 3 , Weight: 100 g,
Substrate: material volume: 25 cm 3 , weight: 50 g,
The weight per unit volume of each part is
Case: 100/100 = 1 g / cm 3
Battery: 100/25 = 4 g / cm 3
Substrate: 50/25 = 2 g / cm 3 can be calculated.

ここで、立体物造形装置で使用する造形材料Aの単位体積あたりの重量をa(g/cm)、造形材料Bの単位体積あたりの重量をb(g/cm)とし、筐体、電池、基板それぞれのパーツの造形材料Aと造形材料Bの混合割合S(筐体)、S(電池)、S(基板)は、方程式:a×S+b×(1−S)=mを解き、Sを求めればよい。 Here, the weight per unit volume of the modeling material A used in the three-dimensional object modeling apparatus is a (g / cm 3 ), and the weight per unit volume of the modeling material B is b (g / cm 3 ). The mixing ratio S (casing), S (battery), and S (substrate) of the modeling material A and the modeling material B of the parts of the battery and the board respectively solve the equation: a × S + b × (1−S) = m, What is necessary is just to obtain | require S.

具体的には、立体物造形装置で使用する造形材料の単位体積あたりの重量が4g/cm(造形材料A)と1g/cm(造形材料B)の2種類である場合、
筐体(1g/cm)の混合比は、
4×S+1×(1−S)=1からS=0.0であり、造形材料Aの割合=0%、造形材料Bの割合=100%、
電池(4g/cm)の混合比は、
4×S+1×(1−S)=4からS=1.0であり、造形材料Aの割合=100%、造形材料Bの割合=0%、
基板(2g/cm)の混合比は、
4×S+1×(1−S)=2からS=0.33であり、造形材料Aの割合=33.3%、造形材料Bの割合=66.7%となり、筐体、電池、基板の各部位は、上記の割合で造形材料Aと造形材料Bを混合すれば良い。
Specifically, when the weight per unit volume of the modeling material used in the three-dimensional object modeling apparatus is two types of 4 g / cm 3 (modeling material A) and 1 g / cm 3 (modeling material B),
The mixing ratio of the housing (1 g / cm 3 ) is
4 × S + 1 × (1-S) = 1 to S = 0.0, the proportion of modeling material A = 0%, the proportion of modeling material B = 100%,
The mixing ratio of the battery (4 g / cm 3 ) is
4 × S + 1 × (1−S) = 4 to S = 1.0, the proportion of modeling material A = 100%, the proportion of modeling material B = 0%,
The mixing ratio of the substrate (2 g / cm 3 ) is
From 4 × S + 1 × (1−S) = 2 to S = 0.33, the proportion of the modeling material A = 33.3%, the proportion of the modeling material B = 66.7%. Each part should just mix the modeling material A and the modeling material B in said ratio.

また、上記筐体の単位体積あたりの重量が、0.5g/cmであった場合、軽い方の造形材料Bよりも軽く造形する必要があるため、筐体部は、造形材料B(1g/cm)のみを使用し、かつ充填率50%で造形することで、0.5g/cmを実現することができる。その際、造形材料を充填しない残りの部分は空間とするが、強度を確保するために造形材料がつながる様に成型することが好ましい。また、3Dデータ入力部11から直接、パーツ毎の単位体積あたりの重量情報が取得できる場合は、単位体積あたりの重量情報に変換する計算は不要となる。 In addition, when the weight per unit volume of the casing is 0.5 g / cm 3 , it is necessary to model lighter than the lighter modeling material B. 0.5 g / cm 3 can be realized by using only / cm 3 ) and modeling with a filling rate of 50%. In that case, although the remaining part which is not filled with modeling material is made into space, in order to ensure intensity | strength, it is preferable to shape | mold so that modeling material may connect. In addition, when the weight information per unit volume for each part can be acquired directly from the 3D data input unit 11, the calculation for converting the weight information per unit volume is not necessary.

以上、造形対象物と同じ重量を再現する手法について説明したが、同じ重量であっても、重心位置が異なると、手に持った時の重量感が異なる。そこで、より造形対象物に近づけるために、造形材料の充填率を変化させたり、複数の造形材料の混合比を変化させたりすることによって、造形対象物と同じ重心位置を再現することもできる。   As described above, the method for reproducing the same weight as that of the modeling object has been described. However, even if the weight is the same, if the position of the center of gravity is different, the feeling of weight when held in the hand is different. Then, in order to make it closer to a modeling target object, the same gravity center position as a modeling target object can also be reproduced by changing the filling rate of a modeling material or changing the mixing ratio of a some modeling material.

例えば、1種類の造形材料を使用する場合は、図10に示すように、上記と同様に、3Dデータ入力部11から得られた3Dデータから、造形対象物を構成する各パーツ(筐体、第1電池、第2電池、基板)の重量を取得し、各パーツの中心座標とそのパーツの重量とに基づき、公知の手法を利用して、造形対象物全体の重心位置を求める。そして、造形対象物の重量を再現しつつ、重心位置近傍は造形材料の充填率を高く(密に)し、それ以外は造形材料の充填率を低く(粗に)して、造形対象物の重心位置も再現する。   For example, when one type of modeling material is used, as shown in FIG. 10, each part (housing, casing) that configures the modeling object from 3D data obtained from the 3D data input unit 11 as described above. The weight of the first battery, the second battery, and the substrate is acquired, and the center of gravity position of the entire modeling object is obtained using a known technique based on the center coordinates of each part and the weight of the part. And while reproducing the weight of the object to be modeled, the vicinity of the center of gravity is increased (densely) in the filling ratio of the modeling material, and otherwise the ratio of the modeling material is decreased (roughly), The center of gravity is also reproduced.

また、複数種類の造形材料を使用する場合は、図11に示すように、3Dデータ入力部11から得られた3Dデータから、造形対象物を構成する各パーツ(筐体、第1電池、第2電池、基板)の重量を取得し、各パーツの中心座標とそのパーツの重量とに基づき、公知の手法を利用して、造形対象物全体の重心位置を求める。そして、造形対象物の重量を再現しつつ、重心位置近傍は単位体積あたりの重量が大きい(重い)造形材料を使用し、それ以外は単位体積あたりの重量が小さい(軽い)造形材料を使用して、造形対象物の重心位置も再現する。   In addition, when using a plurality of types of modeling materials, as shown in FIG. 11, each part (housing, first battery, first number) constituting the modeling target object from the 3D data obtained from the 3D data input unit 11. (2 batteries, substrate) is obtained, and the center of gravity position of the entire modeling object is obtained using a known method based on the center coordinates of each part and the weight of the part. And while reproducing the weight of the modeling object, use a modeling material with a large (heavy) weight per unit volume near the center of gravity, and use a modeling material with a small (light) weight per unit volume otherwise. The center of gravity of the object to be modeled is also reproduced.

以上、造形対象物が複数のパーツで構成されている場合、パーツに充填率(粗密)や造形材料の混合比を変えて造形する構成としたが、より細かく重量を再現する場合は、図12に示すように、造形対象物を微小体積単位に細分化することもできる。   As described above, when the modeling object is configured by a plurality of parts, the part is modeled by changing the filling rate (roughness / density) and the mixing ratio of the modeling material. However, when the weight is reproduced more finely, FIG. As shown in FIG. 4, the modeling object can be subdivided into minute volume units.

例えば、3Dデータ入力部11から得られた造形対象物全体の形状と構成する部位毎のパーツ情報から、全体をXYZ方向(縦横高さ方向)の微小立方体又は有形の微小立体に細分化して、細分化された個々の立体領域全てに対して、重量情報を作成し、得られた立体領域毎の重量情報に基づいて、忠実に立体領域毎に充填率や混合比を変えて、微小領域単位で重量を再現することができる。   For example, from the shape information of the entire modeling object obtained from the 3D data input unit 11 and the part information for each part to be configured, the whole is subdivided into microcubes or tangible microsolids in the XYZ directions (vertical and horizontal height directions), Weight information is created for all subdivided three-dimensional areas, and the filling ratio and mixing ratio are faithfully changed for each three-dimensional area based on the obtained weight information for each three-dimensional area. Can reproduce the weight.

なお、3Dデータ入力部11から得られた造形対象物の重量情報の中で、立体物造形装置が搭載している最も重い造形材料よりも、単位体積あたりの重量が大きい部分がある場合、全ての領域で重量を忠実に再現することはできない場合がある。すなわち、最も重い造形材料より重い部分は、重量を再現することはできない。しかしながら、造形対象物全体が造形材料より重くない限り、内部の領域の重量配分を変えて、総重量や重心位置を合わせることは可能である。   In addition, in the weight information of the modeling target obtained from the 3D data input unit 11, when there is a portion where the weight per unit volume is larger than the heaviest modeling material mounted on the three-dimensional object modeling apparatus, all In some cases, it is not possible to faithfully reproduce the weight. That is, the weight of the portion heavier than the heaviest modeling material cannot be reproduced. However, as long as the entire modeling object is not heavier than the modeling material, it is possible to adjust the total weight and the center of gravity position by changing the weight distribution of the internal region.

例えば、図13に示す様な卵型の造形物の場合、オリジナル3Dデータはコア部に比重2.0の領域があり、最も重い造形材料の比重が1.0であった場合、コア部の体積を増やして、重心位置を保ったまま、全体の重量を調整することが可能となる。   For example, in the case of an egg-shaped model as shown in FIG. 13, the original 3D data has an area with a specific gravity of 2.0 in the core part, and when the specific gravity of the heaviest modeling material is 1.0, It is possible to adjust the overall weight by increasing the volume and maintaining the position of the center of gravity.

次に、造形対象物の質感を再現する手法について説明する。立体物造形装置で作製する造形物は、外観を評価するモックアップとして使用されることも多い。立体物造形装置の造形物を手にとって見るとき、内部の様子は見ることが出来ないが、表面部分は評価者の視線にさらされたり、持ったり触ったりしたときに、手触り感が評価される。すなわち、何処から見ても、何処を触って同じ質感を提供することが求められる。   Next, a method for reproducing the texture of the modeling object will be described. Modeled objects produced by a three-dimensional object modeling apparatus are often used as mockups for evaluating the appearance. When looking at the modeled object of the three-dimensional object modeling apparatus, you can not see the inside, but the touch is evaluated when the surface part is exposed to, held by, or touched by the evaluator's line of sight. . That is, it is required to provide the same texture by touching anywhere.

一方、造形材料の充填率(粗密)や混合比を変えて重量調整を行う場合、造形物の表面と内部の全ての領域で造形パラメータの調整を行うと、以下のような不具合が生じる。   On the other hand, when the weight adjustment is performed by changing the filling rate (roughness / density) or the mixing ratio of the modeling material, if the modeling parameters are adjusted in the entire surface of the modeled object and the entire area, the following problems occur.

例えば、表面の部位毎に充填率(粗密)を変えると、密の部分は凹凸がなく均一でツルッとなめらかになる反面、粗の部分は少なからずスポンジ状のスカスカした状態になり、見た目も触感も凸凹したものなってしまう。また、密の部分は造形材料同士がつながる部分が多くなり、強度的にも強固になる反面、粗の部分は材料同士のつながりが少なくなり、接合部の強度が低下し、強度的に弱くなるという問題が生じる。   For example, if the filling rate (roughness / density) is changed for each part of the surface, the dense part will be smooth and smooth with no irregularities, but the rough part will be a little sponge-like and the appearance will also be tactile Will also be uneven. In addition, the dense part has many parts where the modeling materials are connected to each other, and the strength is strengthened. On the other hand, the rough part is less connected to each other, and the strength of the joint is lowered and the strength is weakened. The problem arises.

また、表面の部位毎に造形材料の混合比を変えると、部位毎の混合比の違いにより質感や色が異なってしまう場合がある。例えば、黒色のゴム材料と白色の樹脂材料を混合する場合、黒色ゴム材の割合が高い部位は、濃色で柔らかく造形され、逆に白色樹脂材の割合が高い部位では、濃色で硬い質感になってしまう。   Further, when the mixing ratio of the modeling material is changed for each part of the surface, the texture and color may be different due to the difference of the mixing ratio for each part. For example, when mixing a black rubber material and a white resin material, the part where the ratio of the black rubber material is high is dark and softly shaped. Conversely, the part where the ratio of the white resin material is high is dark and hard. Become.

これらの問題を解決し、何処から見ても何処を触っても同じ質感を再現できるようにするために、図14に示すように、造形材料が1種類の場合は、造形物の表面部は内部と異なる充填率(粗密)や混合比で造形するようにする。また、表面部を造形材料の充填率を高めた(充填率100%も含めて)充填率とすることで、表面部の造形材料同士の結合を多くし、強度を強くすることができる。すなわち、粗密を形成するための空間は表面部から見えない内部に形成し、造形物全体で均一な重量と造形強度と質感を再現する。   In order to solve these problems so that the same texture can be reproduced no matter where they are touched, as shown in FIG. 14, when there is only one type of modeling material, the surface portion of the modeling object is Modeling with a different filling rate (roughness) and mixing ratio from the inside. Further, by increasing the filling rate of the modeling material (including the filling rate of 100%) on the surface portion, the bonding between the modeling materials on the surface portion can be increased and the strength can be increased. That is, the space for forming the density is formed in the interior invisible from the surface portion, and the uniform weight, modeling strength, and texture are reproduced in the entire modeled object.

このとき、表面部と内部では単位体積あたりの重量が異なるが、多くの場合、表面部の体積は内部に比べて小さいため、全体重量に関わる影響は無視することができるし、表面部で増えてしまった重量は内部の重量を減らすことで相殺することもできる。また、造形材料が2種類以上の場合、造形物の表面部だけは例外として、内部と異なる所定の混合比で造形することで、表面の質感を整えることもできる。   At this time, the weight per unit volume is different between the surface portion and the inside, but in many cases, the volume of the surface portion is smaller than the inside, so the influence on the overall weight can be ignored and it increases at the surface portion. The lost weight can be offset by reducing the internal weight. Moreover, when there are two or more types of modeling materials, the surface texture can be adjusted by modeling with a predetermined mixing ratio different from the inside, except for the surface portion of the modeled object.

次に、部位毎に充填率(粗密)や混合比を変える方法について説明する。造形ヘッドから射出された造形材料を積層する際、図15に示すように、造形材料の積層の層毎に制御する方法と、ライン層毎に制御する方法と、ドット毎に制御する方法とが考えられる。以下、それぞれの方法の利点を比較して説明する。   Next, a method for changing the filling rate (rough density) and the mixing ratio for each part will be described. When laminating the modeling material injected from the modeling head, as shown in FIG. 15, there are a method of controlling for each layer of modeling material, a method of controlling for each line layer, and a method of controlling for each dot. Conceivable. Hereinafter, the advantages of the respective methods will be compared and described.

図16(a)に示すように、積層の層毎に使用する造形材料を切り替えて造形、又は、図16(b)に示すように、積層の層毎に単一の造形材料の充填率や複数の造形材料の混合比を変えて造形する方法の場合、層毎の切り替えに関しては、ライン毎の切り替えやドット毎の切り替えと比較して、切り替えスピードが求められない。従って、性能の低い切り替え機構で実現できるというメリットがある。   As shown in FIG. 16 (a), the modeling material used for each layer of the stack is switched for modeling, or as shown in FIG. 16 (b), the filling rate of a single modeling material for each layer of the stack In the case of a method of modeling by changing the mixing ratio of a plurality of modeling materials, switching speed is not required for switching for each layer compared to switching for each line or switching for each dot. Therefore, there is an advantage that it can be realized by a switching mechanism with low performance.

また、図17(a)に示すように、積層のライン毎に使用する造形材料を切り替えて造形、又は、図17(b)に示すように、積層のライン毎に単一の造形材料の充填率や複数の造形材料の混合比を変えて造形する方法の場合、ライン毎の切り替えに関しては、層毎切り替えと比較して、高速で実施することが求められるが、造形物はより細かく重量を制御することができるというメリットがある。なお、熱溶融方式などの一筆書きの造形方式では、一定長さ単位の切り替えで代用できる。   Moreover, as shown to Fig.17 (a), the modeling material used for every line of lamination | stacking is switched, and as shown in FIG.17 (b), it fills with the single modeling material for every line of lamination | stacking In the case of the method of modeling by changing the rate and the mixing ratio of a plurality of modeling materials, switching for each line is required to be performed at a high speed compared to switching for each layer, but the modeling object is more finely weighted There is an advantage that it can be controlled. In addition, in a one-stroke modeling method such as a heat melting method, it can be substituted by switching a certain length unit.

また、図18(a)に示すように、積層のドット毎に使用する造形材料を切り替えて造形、又は、図18(b)に示すように、積層のドット毎に単一の造形材料の粗密比や複数の造形材料の混合比を変えて造形する方法の場合、ドット毎の切り替えに関しては、層毎やライン毎の切り替えと比較して、高速で実施することが求められるが、造形物は最も細かく重量を制御できるメリットがある。   Also, as shown in FIG. 18 (a), the modeling material used for each dot in the stack is switched for modeling, or as shown in FIG. 18 (b), the density of a single modeling material is dense for each dot in the stack. In the case of the method of modeling by changing the ratio and the mixing ratio of a plurality of modeling materials, the switching for each dot is required to be performed at a high speed compared to the switching for each layer or for each line, There is an advantage that the weight can be controlled most finely.

このように、それぞれの方法にはメリットがあるため、立体物造形装置の性能や造形物に求められる再現性を勘案して、いずれかの方法を用いて造形物を作製するかを決定することができる。また、いずれの方法も使用可能な立体物造形装置を使用する場合は、充填率(粗密)や混合比の変化が小さい部分は層毎に切り替え、充填率(粗密)や混合比の変化が中程度の部分はライン毎に切り替え、充填率(粗密)や混合比の変化が大きい部分はドット毎に切り替えるようにすることも可能である。   As described above, since each method has merits, it is determined whether to create a model using any of the methods in consideration of the performance of the three-dimensional object modeling apparatus and the reproducibility required for the model. Can do. In addition, when using a three-dimensional object shaping apparatus that can use either method, the portion with small changes in filling rate (roughness) and mixing ratio is switched for each layer, and changes in filling rate (roughness) and mixing ratio are medium. It is also possible to switch the portion of the degree for each line, and switch the portion having a large change in the filling rate (roughness / density) and the mixing ratio for each dot.

以上、造形対象物の重量や重心位置、質感などを再現する場合について説明したが、重量や重心位置が同じであっても、モーメントが異なると、造形物を動かした時の重量感が異なる。そこで、より造形対象物に近づけるために、造形材料の充填率(粗密)を変化させたり、複数の造形材料の混合比を変化させたりすることによって、造形対象物と同じモーメントを再現することもできる。   As described above, the case of reproducing the weight, the center of gravity position, the texture, and the like of the modeling object has been described. However, even if the weight and the center of gravity position are the same, if the moment is different, the feeling of weight when the modeling object is moved is different. Therefore, in order to make it closer to the modeling object, the same moment as the modeling object can be reproduced by changing the filling rate (roughness / density) of the modeling material or changing the mixing ratio of a plurality of modeling materials. it can.

図19に示すようなバットを例にして、剛体モーメントを再現する方法について説明する。3Dデータ入力部11より、バットの形状情報と重量情報を取得すると共に、予め指定された基準点Yの位置を取得する。この時、バット上の基準点Yには、グリップ側にかかる荷重と、トップ側に掛かる荷重の合力が加わる。そこで、まず、基準点Yを境に左右に分けてそれぞれの荷重を求める。   A method for reproducing a rigid body moment will be described using a bat as shown in FIG. 19 as an example. The shape information and weight information of the bat are acquired from the 3D data input unit 11, and the position of the reference point Y designated in advance is acquired. At this time, the resultant force of the load applied to the grip side and the load applied to the top side is applied to the reference point Y on the bat. Therefore, first, the respective loads are determined by dividing the reference point Y into left and right.

基準点Yよりグリップ側の荷重としては、グリップ側の重心にかかる重力(Ma×g)に重心までの距離L1を乗じた荷重が加わる。また、基準点Yよりトップ側の荷重としては、トップ側の重心にかかる重力(Mb×g)に重心までの距離L2を乗じた荷重が加わる。よって、基準点Yに加わる力は、重力方向と反対方向に加わる(Ma+Mb)×gの力と、左右の荷重差の(Mb×g×L2)−(Ma×g×L1)の回転力の合力となる。   As a load on the grip side from the reference point Y, a load obtained by multiplying the gravity (Ma × g) applied to the center of gravity on the grip side by the distance L1 to the center of gravity is added. As the load on the top side from the reference point Y, a load obtained by multiplying the gravity (Mb × g) applied to the center of gravity on the top side by the distance L2 to the center of gravity is added. Therefore, the force applied to the reference point Y is a force of (Ma + Mb) × g applied in the direction opposite to the gravity direction and a rotational force of (Mb × g × L2) − (Ma × g × L1) between the left and right loads. Become a force.

そこで、本実施例では、造形材料の充填率(粗密)や複数の造形材料の混合比を調整することで、総重量を(Ma+Mb)とし、基準点Yにかかる力を(Mb×g×L2)−(Ma×g×L1)になるように、造形材料の配分を調整して造形する。   Therefore, in this embodiment, the total weight is set to (Ma + Mb) and the force applied to the reference point Y is (Mb × g × L2) by adjusting the filling rate (rough density) of the modeling material and the mixing ratio of the plurality of modeling materials. )-(Ma × g × L1) to adjust the distribution of the modeling material.

この時、3Dデータ入力部11より入手した形状情報と重量情報を忠実に再現してもよいが、形状と総重量とモーメントを再現するだけであれば、忠実に再現する必要はない。もちろん、総重量は絶対的な値となるため、変えることは出来ないが、造形材料の配置は変わっても基準点にかかるモーメントは所望の値に調整できる。例えば、図20(a)に示すように、基準点から100mm離れた位置に200gの荷重をかけた場合と、基準点から200mm離れた位置に100gの荷重をかけた場合とでは、基準点にかかる力の作用は同じとなるため、どちらの重量配分にして造形しても良い。   At this time, the shape information and the weight information obtained from the 3D data input unit 11 may be faithfully reproduced. However, if only the shape, the total weight, and the moment are reproduced, it is not necessary to faithfully reproduce them. Of course, since the total weight is an absolute value and cannot be changed, the moment applied to the reference point can be adjusted to a desired value even if the arrangement of the modeling material is changed. For example, as shown in FIG. 20A, when a load of 200 g is applied to a position that is 100 mm away from the reference point and when a load of 100 g is applied to a position that is 200 mm away from the reference point, Since the action of such force is the same, either weight distribution may be formed.

また、力のモーメントではなく、回転モーメントで再現することもできる。一般に回転モーメントは質量と半径の2乗で計算できるため、例えば、図20(b)に示すように、基準点から100mm離れた位置に200gの荷重を設けたものを回転させた場合と、基準点から141mm(正確には√200mm)離れた位置に100gの荷重をかけた場合とでは、回転モーメントは同じとなる。   Also, it can be reproduced not by a moment of force but by a rotational moment. In general, since the rotational moment can be calculated by the square of the mass and the radius, for example, as shown in FIG. 20 (b), when a 200 g load is rotated at a position 100 mm away from the reference point, The rotational moment is the same when a load of 100 g is applied to a position away from the point by 141 mm (more precisely, √200 mm).

以下、モーメントを再現する場合の立体物造形装置の動作について、図21のフローチャート図を参照して説明する。   Hereinafter, the operation of the three-dimensional object forming apparatus when reproducing the moment will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、造形パラメータ生成部12は、3Dデータ入力部より、3次元の形状情報と各パーツの配置情報と各パーツの重量情報又は単位体積あたりの情報を入手する(S201)。次に、予め指定された基準点情報を入手する(S202)。また、造形材料データベースより、搭載している造形材料の単位体積あたりの情報を入手する(S203)。次に、力のモーメント再現モードか、回転モーメント再現モードかの選択指示を入手する(S204)。   First, the modeling parameter generation unit 12 obtains three-dimensional shape information, arrangement information of each part, weight information of each part, or information per unit volume from the 3D data input unit (S201). Next, reference point information designated in advance is obtained (S202). Moreover, the information per unit volume of the mounted modeling material is acquired from the modeling material database (S203). Next, an instruction to select either the moment moment reproduction mode or the rotation moment reproduction mode is obtained (S204).

力のモーメント再現モードが選択された場合(S205のYes)は、造形パラメータ生成部12は、入手した形状情報と重量情報から、基準点に対する力のモーメント値を求め(S206)、求めた力のモーメント値を再現するため、造形材料データベースより入手した造形材料の単位体積あたりの重量情報を用いて、造形物の部位毎の造形材料の充填率又は混合比を規定する情報(一般に、立体物造形装置は層毎のスライスデータ)に変換する(S207)。   When the force moment reproduction mode is selected (Yes in S205), the modeling parameter generation unit 12 obtains the force moment value with respect to the reference point from the obtained shape information and weight information (S206), and the obtained force information is obtained. In order to reproduce the moment value, using the weight information per unit volume of the modeling material obtained from the modeling material database, information that defines the filling rate or mixing ratio of the modeling material for each part of the modeling object (generally, three-dimensional object modeling The apparatus converts the data into slice data for each layer (S207).

一方、回転モーメント再現モードが選択された場合(S205のNo)は、造形パラメータ生成部12は、入手した形状情報と重量情報から、基準点に対する回転モーメント値を求め(S208)、求めた回転モーメント値を再現するため、造形材料データベースより入手した造形材料の単位体積あたりの重量情報を用いて、造形物の部位毎の造形材料の充填率又は混合比を規定する情報(一般に、造形装置は層毎のスライスデータ)に変換する(S209)。   On the other hand, when the rotational moment reproduction mode is selected (No in S205), the modeling parameter generation unit 12 obtains a rotational moment value with respect to the reference point from the obtained shape information and weight information (S208), and the obtained rotational moment. In order to reproduce the value, information specifying the filling rate or mixing ratio of the modeling material for each part of the modeled object using the weight information per unit volume of the modeling material obtained from the modeling material database (generally, the modeling apparatus is a layer For each slice data) (S209).

その後、造形パラメータ生成部12は、変換された部位毎の造形材料の充填率又は混合比を規定する情報に応じて、ヘッド移動機構ブロック20の動作を制御しつつ、造形材料取り扱いブロック30の造形材料射出部を制御して、所望の位置に所望の造形材料を射出して造形を行う。   Thereafter, the modeling parameter generation unit 12 controls the operation of the head moving mechanism block 20 according to the information defining the filling rate or the mixing ratio of the modeling material for each converted part, and modeling the modeling material handling block 30 The material injection unit is controlled to inject a desired modeling material at a desired position for modeling.

以上説明したように、本実施例の立体物造形装置では、造形対象物の重量を再現するため、より実物に近い造形物をユーザに提供することができる。また、造形対象物の重量のみならず、必要に応じて、重心位置や質感、モーメントも再現するため、外観デザインだけでなく、手で保持した場合の重さやホールド感、使用感を再現することができる。   As described above, in the three-dimensional object modeling apparatus of the present embodiment, the modeled object closer to the real object can be provided to the user in order to reproduce the weight of the object to be modeled. Also, not only the weight of the object to be modeled, but also the center of gravity, texture, and moment are reproduced as necessary, so not only the appearance design but also the weight, hold feeling and usability when held by hand should be reproduced. Can do.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、その構成や制御は適宜変更することができる。   In addition, this invention is not limited to the said Example, The structure and control can be changed suitably, unless it deviates from the meaning of this invention.

例えば、上記実施例では、溶融物堆積法(FDM)やインクジェット法を利用する立体物造形装置について記載したが、充填率や混合比を調整して造形材料を積層できる任意の方法に対して、同様に適用することができる。   For example, in the above-described embodiment, the three-dimensional object forming apparatus using the melt deposition method (FDM) or the ink jet method is described, but for any method that can stack the forming material by adjusting the filling rate and the mixing ratio, The same can be applied.

本発明は、立体物を造形する3Dプリンタなどの立体物造形装置及び当該装置で動作する制御プログラムに利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a three-dimensional object modeling apparatus such as a 3D printer that models a three-dimensional object and a control program that operates on the apparatus.

10 制御ブロック
11 3Dデータ入力部
12 造形パラメータ生成部
13 パーツ情報データベース
14 造形材料データベース
20 ヘッド移動機構ブロック
21 ヘッド移動ブロック
21a X方向移動部
21b Y方向移動部
22 ステージ移動ブロック
22a Z方向移動部
30 造形材料取り扱いブロック
31 造形材料供給部
32 造形材料射出部
33 サポート材料供給部
34 サポート材料射出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Control block 11 3D data input part 12 Modeling parameter production | generation part 13 Parts information database 14 Modeling material database 20 Head moving mechanism block 21 Head moving block 21a X direction moving part 21b Y direction moving part 22 Stage moving block 22a Z direction moving part 30 Modeling material handling block 31 Modeling material supply unit 32 Modeling material injection unit 33 Support material supply unit 34 Support material injection unit

Claims (20)

造形材料を順次積み重ねることによって立体物を造形する立体物造形装置において、
造形対象物の3次元の形状情報と、単位体積当たりの重量情報又は全体の重量情報と、を入力するデータ入力部と、
造形に使用される1又は複数の造形材料の単位体積あたりの重量情報を記憶する造形材料データベースと、
前記データ入力部から取得した前記造形対象物の形状情報及び重量情報と、前記造形材料データベースから取得した前記1又は複数の造形材料の重量情報と、に基づいて、前記造形対象物と同じ重量の造形物を作製可能な、造形材料の粗密の程度を表す充填率又は複数の造形材料の混合比を算出し、前記算出した充填率又は混合比に従って造形材料を積層させるための造形情報を生成する造形パラメータ生成部と、
前記造形情報に従って前記造形材料を積層する造形部と、
を少なくとも備える、ことを特徴とする立体物造形装置。
In a three-dimensional object modeling apparatus that forms a three-dimensional object by sequentially stacking modeling materials,
A data input unit for inputting the three-dimensional shape information of the modeling object and the weight information per unit volume or the entire weight information;
A modeling material database for storing weight information per unit volume of one or more modeling materials used for modeling;
Based on the shape information and weight information of the modeling object acquired from the data input unit, and the weight information of the one or more modeling materials acquired from the modeling material database, the same weight as the modeling object Calculate a filling rate representing the degree of density of the modeling material or a mixing ratio of a plurality of modeling materials capable of producing a modeling object, and generate modeling information for laminating the modeling material according to the calculated filling rate or mixing ratio A modeling parameter generator,
A modeling part that laminates the modeling material according to the modeling information;
A three-dimensional object shaping apparatus comprising:
前記データ入力部は、前記造形対象物を構成するパーツ毎の3次元の形状情報と、パーツ毎の重量情報又は単位体積当たりの重量情報と、を入力し、
前記造形パラメータ生成部は、前記造形対象物のパーツ毎の形状情報及び重量情報と、前記造形材料の重量情報と、に基づいて、前記造形対象物と同じ重量の造形物を作製可能な、前記造形材料のパーツ毎の充填率を算出し、前記算出したパーツ毎の充填率に従って造形材料を積層させるための造形情報を生成する、ことを特徴とする請求項1に記載の立体物造形装置。
The data input unit inputs three-dimensional shape information for each part constituting the modeling object, and weight information for each part or weight information per unit volume,
The modeling parameter generation unit is capable of producing a modeling object having the same weight as the modeling object based on the shape information and weight information for each part of the modeling object and the weight information of the modeling material. The three-dimensional object modeling apparatus according to claim 1, wherein a modeling material for stacking modeling materials is generated in accordance with the calculated filling rate for each part of the modeling material, and the modeling material is stacked according to the calculated filling rate for each part.
前記データ入力部は、更に、前記造形対象物を構成するパーツ毎の配置情報を入力し、
前記造形パラメータ生成部は、前記造形対象物のパーツ毎の配置情報及び重量情報に基づいて、前記造形対象物の重心位置を特定し、前記造形対象物のパーツ毎の形状情報及び重量情報と、前記造形材料の重量情報と、特定した前記造形対象物の重心位置と、に基づいて、前記造形対象物と同じ重量及び重心位置の造形物を作製可能な、前記造形材料のパーツ毎の充填率を算出する、ことを特徴とする請求項2に記載の立体物造形装置。
The data input unit further inputs arrangement information for each part constituting the modeling object,
The modeling parameter generation unit specifies the position of the center of gravity of the modeling object based on the placement information and weight information for each part of the modeling object, and the shape information and weight information for each part of the modeling object, Based on the weight information of the modeling material and the center of gravity position of the specified modeling object, a filling rate for each part of the modeling material capable of producing a modeling object having the same weight and center of gravity as the modeling object The three-dimensional object shaping apparatus according to claim 2, wherein the three-dimensional object shaping apparatus is calculated.
前記データ入力部は、前記造形対象物を構成するパーツ毎の3次元の形状情報と、パーツ毎の重量情報又は単位体積当たりの重量情報と、を入力し、
前記造形パラメータ生成部は、前記造形対象物のパーツ毎の形状情報及び重量情報と、複数の前記造形材料の重量情報と、に基づいて、前記造形対象物と同じ重量の造形物を作製可能な、前記複数の造形材料のパーツ毎の混合比を算出し、前記算出したパーツ毎の混合比に従って造形材料を積層させるための造形情報を生成する、ことを特徴とする請求項1に記載の立体物造形装置。
The data input unit inputs three-dimensional shape information for each part constituting the modeling object, and weight information for each part or weight information per unit volume,
The modeling parameter generation unit can produce a modeling object having the same weight as the modeling object based on shape information and weight information for each part of the modeling object and weight information of the plurality of modeling materials. 2. The three-dimensional object according to claim 1, wherein a mixing ratio for each part of the plurality of modeling materials is calculated, and modeling information for stacking the modeling material is generated according to the calculated mixing ratio for each part. Object modeling device.
前記データ入力部は、更に、前記造形対象物を構成するパーツ毎の配置情報を入力し、
前記造形パラメータ生成部は、前記造形対象物のパーツ毎の配置情報及び重量情報に基づいて、前記造形対象物の重心位置を特定し、前記造形対象物のパーツ毎の形状情報及び重量情報と、前記複数の造形材料の重量情報と、特定した前記造形対象物の重心位置と、に基づいて、前記造形対象物と同じ重量及び重心位置の造形物を作製可能な、前記複数の造形材料のパーツ毎の混合比を算出する、ことを特徴とする請求項4記載の立体物造形装置。
The data input unit further inputs arrangement information for each part constituting the modeling object,
The modeling parameter generation unit specifies the position of the center of gravity of the modeling object based on the placement information and weight information for each part of the modeling object, and the shape information and weight information for each part of the modeling object, Based on the weight information of the plurality of modeling materials and the center of gravity position of the specified modeling object, the parts of the plurality of modeling materials capable of producing a modeling object having the same weight and center of gravity as the modeling object The three-dimensional object modeling apparatus according to claim 4, wherein a mixing ratio for each is calculated.
前記造形パラメータ生成部は、所定のパーツが、いずれの前記造形材料よりも単位体積あたりの重量が大きい場合は、前記複数の造形材料の内の、単位体積あたりの重量が最も大きい造形材料の体積を増加させることによって、前記造形対象物と同じ重量又は同じ重量及び重心位置の造形物を作製可能にする、ことを特徴とする請求項4又は5に記載の立体物造形装置。   When the predetermined parameter has a larger weight per unit volume than any of the modeling materials, the modeling parameter generation unit has a volume of the modeling material having the largest weight per unit volume among the plurality of modeling materials. The three-dimensional object modeling apparatus according to claim 4, wherein a modeling object having the same weight as the modeling object or the same weight and a center of gravity position can be produced by increasing the number of objects. 前記造形対象物の表面に複数のパーツが露出する場合、
前記造形パラメータ生成部は、前記複数のパーツの露出部分の、前記造形材料の充填率又は前記複数の造形材料の混合比を揃え、前記露出部分以外の部分の、前記造形材料の充填率又は前記複数の造形材料の混合比を調整することによって、造形物全体の質感を均一にしつつ、前記造形対象物と同じ重量又は同じ重量及び重心位置の造形物を作製可能にする、ことを特徴とする請求項2乃至6のいずれか一に記載の立体物造形装置。
When a plurality of parts are exposed on the surface of the modeling object,
The modeling parameter generation unit aligns the filling rate of the modeling material or the mixing ratio of the plurality of modeling materials of the exposed portions of the plurality of parts, and the filling rate of the modeling material of the portion other than the exposed portion or the By adjusting the mixing ratio of a plurality of modeling materials, it is possible to produce a modeled object having the same weight or the same weight and center of gravity as the modeled object while making the texture of the entire modeled object uniform. The three-dimensional object formation apparatus as described in any one of Claims 2 thru | or 6.
前記造形パラメータ生成部は、前記造形材料が露出する表面部と前記表面部以外の内部とで、前記造形材料の充填率又は前記複数の造形材料の混合比を変えることによって、造形物の質感及び/又は強度を調整する、ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一に記載の立体物造形装置。   The modeling parameter generation unit changes the filling ratio of the modeling material or the mixing ratio of the plurality of modeling materials between the surface part where the modeling material is exposed and the inside other than the surface part, and the texture of the modeled object and The solid object shaping apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the strength is adjusted. 前記造形パラメータ生成部は、同一の充填率又は混合比の造形材料を、層毎、又は、ライン毎、又は、ドット毎に積層させるための造形情報を生成する、ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一に記載の立体物造形装置。   The modeling parameter generation unit generates modeling information for stacking modeling materials having the same filling rate or mixing ratio for each layer, for each line, or for each dot. The three-dimensional object formation apparatus as described in any one of thru | or 8. 前記造形対象物内の特定部位を、基準点として設定する基準点設定部を備え、
前記造形パラメータ生成部は、前記造形対象物の形状情報及び重量情報に基づいて、前記基準点設定部によって指定された基準点を起点としたモーメントを演算し、前記造形対象物の形状情報及び重量情報と、前記1又は複数の造形材料の重量情報と、演算した前記造形対象物のモーメントと、に基づいて、前記造形対象物と同じ重量及びモーメントの造形物を作製可能な、前記造形材料の充填率又は前記複数の造形部材の混合率を算出する、ことを特徴とする、請求項1乃至9のいずれか一に記載の立体物造形装置。
A reference point setting unit for setting a specific part in the modeling object as a reference point,
The modeling parameter generation unit calculates a moment starting from the reference point designated by the reference point setting unit based on the shape information and weight information of the modeling object, and the shape information and weight of the modeling object Based on the information, the weight information of the one or more modeling materials, and the calculated moment of the modeling object, a modeling object having the same weight and moment as the modeling object can be produced. The solid object modeling apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein a filling rate or a mixing ratio of the plurality of modeling members is calculated.
造形材料を順次積み重ねることによって立体物を造形する立体物造形装置、若しくは、当該立体物造形装置を制御する制御装置で動作する制御プログラムであって、
前記立体物造形装置若しくは前記制御装置を、
造形対象物の3次元の形状情報と、単位体積当たりの重量情報又は全体の重量情報と、を入力するデータ入力部、
前記データ入力部から取得した前記造形対象物の形状情報及び重量情報と、予め記憶された、造形に使用される1又は複数の造形材料の単位体積あたりの重量情報と、に基づいて、前記造形対象物と同じ重量の造形物を作製可能な、造形材料の粗密の程度を表す充填率又は複数の造形材料の混合比を算出し、前記算出した充填率又は混合比に従って造形材料を積層させるための造形情報を生成する造形パラメータ生成部、
として機能させる、ことを特徴とする制御プログラム。
A three-dimensional object modeling apparatus that models a three-dimensional object by sequentially stacking modeling materials, or a control program that operates on a control apparatus that controls the three-dimensional object modeling apparatus,
The three-dimensional object shaping apparatus or the control apparatus,
A data input unit for inputting three-dimensional shape information of the modeling object and weight information per unit volume or total weight information;
Based on the shape information and weight information of the modeling object acquired from the data input unit, and the weight information per unit volume of one or more modeling materials used for modeling, which is stored in advance, the modeling In order to calculate a filling rate representing the degree of density of a modeling material or a mixing ratio of a plurality of modeling materials capable of producing a modeling object having the same weight as an object, and to stack the modeling material according to the calculated filling rate or mixing ratio Modeling parameter generation unit for generating modeling information of
A control program characterized by functioning as
前記データ入力部は、前記造形対象物を構成するパーツ毎の3次元の形状情報と、パーツ毎の重量情報又は単位体積当たりの重量情報と、を入力し、
前記造形パラメータ生成部は、前記造形対象物のパーツ毎の形状情報及び重量情報と、前記造形材料の重量情報と、に基づいて、前記造形対象物と同じ重量の造形物を作製可能な、前記造形材料のパーツ毎の充填率を算出し、前記算出したパーツ毎の充填率に従って造形材料を積層させるための造形情報を生成する、ことを特徴とする請求項11に記載の制御プログラム。
The data input unit inputs three-dimensional shape information for each part constituting the modeling object, and weight information for each part or weight information per unit volume,
The modeling parameter generation unit is capable of producing a modeling object having the same weight as the modeling object based on the shape information and weight information for each part of the modeling object and the weight information of the modeling material. The control program according to claim 11, wherein a filling rate for each part of the modeling material is calculated, and modeling information for stacking the modeling material according to the calculated filling rate for each part is generated.
前記データ入力部は、更に、前記造形対象物を構成するパーツ毎の配置情報を入力し、
前記造形パラメータ生成部は、前記造形対象物のパーツ毎の配置情報及び重量情報に基づいて、前記造形対象物の重心位置を特定し、前記造形対象物のパーツ毎の形状情報及び重量情報と、前記造形材料の重量情報と、特定した前記造形対象物の重心位置と、に基づいて、前記造形対象物と同じ重量及び重心位置の造形物を作製可能な、前記造形材料のパーツ毎の充填率を算出する、ことを特徴とする請求項12に記載の制御プログラム。
The data input unit further inputs arrangement information for each part constituting the modeling object,
The modeling parameter generation unit specifies the position of the center of gravity of the modeling object based on the placement information and weight information for each part of the modeling object, and the shape information and weight information for each part of the modeling object, Based on the weight information of the modeling material and the center of gravity position of the specified modeling object, a filling rate for each part of the modeling material capable of producing a modeling object having the same weight and center of gravity as the modeling object The control program according to claim 12, wherein the control program is calculated.
前記データ入力部は、前記造形対象物を構成するパーツ毎の3次元の形状情報と、パーツ毎の重量情報又は単位体積当たりの重量情報と、を入力し、
前記造形パラメータ生成部は、前記造形対象物のパーツ毎の形状情報及び重量情報と、複数の前記造形材料の重量情報と、に基づいて、前記造形対象物と同じ重量の造形物を作製可能な、前記複数の造形材料のパーツ毎の混合比を算出し、前記算出したパーツ毎の混合比に従って造形材料を積層させるための造形情報を生成する、ことを特徴とする請求項11に記載の制御プログラム。
The data input unit inputs three-dimensional shape information for each part constituting the modeling object, and weight information for each part or weight information per unit volume,
The modeling parameter generation unit can produce a modeling object having the same weight as the modeling object based on shape information and weight information for each part of the modeling object and weight information of the plurality of modeling materials. The control according to claim 11, further comprising: calculating a mixing ratio for each part of the plurality of modeling materials, and generating modeling information for stacking the modeling materials according to the calculated mixing ratio for each part. program.
前記データ入力部は、更に、前記造形対象物を構成するパーツ毎の配置情報を入力し、
前記造形パラメータ生成部は、前記造形対象物のパーツ毎の配置情報及び重量情報に基づいて、前記造形対象物の重心位置を特定し、前記造形対象物のパーツ毎の形状情報及び重量情報と、前記複数の造形材料の重量情報と、特定した前記造形対象物の重心位置と、に基づいて、前記造形対象物と同じ重量及び重心位置の造形物を作製可能な、前記複数の造形材料のパーツ毎の混合比を算出する、ことを特徴とする請求項14記載の制御プログラム。
The data input unit further inputs arrangement information for each part constituting the modeling object,
The modeling parameter generation unit specifies the position of the center of gravity of the modeling object based on the placement information and weight information for each part of the modeling object, and the shape information and weight information for each part of the modeling object, Based on the weight information of the plurality of modeling materials and the center of gravity position of the specified modeling object, the parts of the plurality of modeling materials capable of producing a modeling object having the same weight and center of gravity as the modeling object The control program according to claim 14, wherein a mixing ratio for each is calculated.
前記造形パラメータ生成部は、所定のパーツが、いずれの前記造形材料よりも単位体積あたりの重量が大きい場合は、前記複数の造形材料の内の、単位体積あたりの重量が最も大きい造形材料の体積を増加させることによって、前記造形対象物と同じ重量又は同じ重量及び重心位置の造形物を作製可能にする、ことを特徴とする請求項14又は15に記載の制御プログラム。   When the predetermined parameter has a larger weight per unit volume than any of the modeling materials, the modeling parameter generation unit has a volume of the modeling material having the largest weight per unit volume among the plurality of modeling materials. The control program according to claim 14, wherein a modeling object having the same weight as the modeling object or the same weight and a center of gravity position can be produced by increasing the modeling object. 前記造形対象物の表面に複数のパーツが露出する場合、
前記造形パラメータ生成部は、前記複数のパーツの露出部分の、前記造形材料の充填率又は前記複数の造形材料の混合比を揃え、前記露出部分以外の部分の、前記造形材料の充填率又は前記複数の造形材料の混合比を調整することによって、造形物全体の質感を均一にしつつ、前記造形対象物と同じ重量又は同じ重量及び重心位置の造形物を作製可能にする、ことを特徴とする請求項12乃至16のいずれか一に記載の制御プログラム。
When a plurality of parts are exposed on the surface of the modeling object,
The modeling parameter generation unit aligns the filling rate of the modeling material or the mixing ratio of the plurality of modeling materials of the exposed portions of the plurality of parts, and the filling rate of the modeling material of the portion other than the exposed portion or the By adjusting the mixing ratio of a plurality of modeling materials, it is possible to produce a modeled object having the same weight or the same weight and center of gravity as the modeled object while making the texture of the entire modeled object uniform. The control program according to any one of claims 12 to 16.
前記造形パラメータ生成部は、前記造形材料が露出する表面部と前記表面部以外の内部とで、前記造形材料の充填率又は前記複数の造形材料の混合比を変えることによって、造形物の質感及び/又は強度を調整する、ことを特徴とする請求項11乃至17のいずれか一に記載の制御プログラム。   The modeling parameter generation unit changes the filling ratio of the modeling material or the mixing ratio of the plurality of modeling materials between the surface part where the modeling material is exposed and the inside other than the surface part, and the texture of the modeled object and 18. The control program according to claim 11, wherein the control program adjusts the strength. 前記造形パラメータ生成部は、同一の充填率又は混合比の造形材料を、層毎、又は、ライン毎、又は、ドット毎に積層させるための造形情報を生成する、ことを特徴とする請求項11乃至18のいずれか一に記載の制御プログラム。   The modeling parameter generation unit generates modeling information for stacking modeling materials having the same filling rate or mixing ratio for each layer, for each line, or for each dot. The control program as described in any one of thru | or 18. 前記立体物造形装置若しくは前記制御装置を、更に、
前記造形対象物内の特定部位を、基準点として設定する基準点設定部として機能させ、
前記造形パラメータ生成部は、前記造形対象物の形状情報及び重量情報に基づいて、前記基準点設定部によって指定された基準点を起点としたモーメントを演算し、前記造形対象物の形状情報及び重量情報と、前記1又は複数の造形材料の重量情報と、演算した前記造形対象物のモーメントと、に基づいて、前記造形対象物と同じ重量及びモーメントの造形物を作製可能な、前記造形材料の充填率又は前記複数の造形部材の混合率を算出する、ことを特徴とする、請求項11乃至19のいずれか一に記載の制御プログラム。
The three-dimensional object shaping apparatus or the control apparatus,
The specific part in the modeling object is caused to function as a reference point setting unit for setting as a reference point,
The modeling parameter generation unit calculates a moment starting from the reference point designated by the reference point setting unit based on the shape information and weight information of the modeling object, and the shape information and weight of the modeling object Based on the information, the weight information of the one or more modeling materials, and the calculated moment of the modeling object, a modeling object having the same weight and moment as the modeling object can be produced. The control program according to any one of claims 11 to 19, wherein a filling rate or a mixing rate of the plurality of modeling members is calculated.
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