JP2019171769A - 造形システム、製造方法、３次元造形物、支援装置、動作データ作成方法及び動作データ - Google Patents

Abstract

【課題】型材等を必要とせずに繊維樹脂材料から造形物を造形できる造形システム等を提供する。【解決手段】造形システム１は、連続繊維と樹脂とからなる繊維樹脂材料により３次元造形物を造形する造形システムであって、賦形した繊維樹脂材料を吐出しながら移動する吐出手段３７と、３次元造形物に関する造形物情報を受け付ける受付手段５１と、造形物情報に基づき吐出手段３７の動作データを作成する作成手段５３と、動作データに基づいて吐出手段３７の駆動を制御する駆動制御手段５５とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、連続繊維と樹脂とからなる繊維樹脂材料により３次元造形物を造形する造形システム等に関する。

繊維強化樹脂組成物（ＦＲＰ成形品）は、軽量で機械的特性に優れるため、航空宇宙用途からスポーツ用途等に至るまで幅広い分野において利用されている。
一方、立体的な形状（三次元形状）を有する造形物を製造する製造装置として、例えば溶融した熱可塑性樹脂を積み重ねる３Ｄ（三次元）プリンタが知られており、近年、この３Ｄプリンタ技術を応用して、ＦＲＰ成形物を成形する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
この技術は、溶融した熱可塑性樹脂と繊維とが一体化された繊維樹脂材料を型材に積層し、積層した繊維樹脂材料上にさらに繊維樹脂材料を積層するものである。

国際公開第２０１４／１９７７３２号

従来の技術は、型材又はすでに型材に積層された繊維樹脂材料等（以下、単に「型材等」とする。）の上に溶融状態の繊維樹脂材料を積層するため、必ず型材等が必要となる。
本開示は、上記のような問題点に着目し、型材等を必要とせずに繊維樹脂材料から造形物を造形できる造形システム等を提供することを目的とする。

本開示に係る造形システムは、連続繊維と樹脂とからなる繊維樹脂材料により３次元造形物を造形する造形システムであって、賦形した繊維樹脂材料を吐出しながら移動する吐出手段と、前記３次元造形物に関する造形物情報を受け付ける受付手段と、前記造形物情報に基づき前記吐出手段の動作データを作成する作成手段と、前記動作データに基づいて前記吐出手段の駆動を制御する駆動制御手段とを備える。

上記構成によれば、賦形した繊維樹脂材料を吐出しながら移動するため、型材等を利用せずに３次元造形物を製造することができる。

第１実施形態に係る造形システムのブロック図である。 第１実施形態に係る造形装置の概略図である。 第１実施形態に係るノズル部の概略図である。 第１実施形態に係る制御装置の構成図である。 第１実施形態の実施例１における造形物の概略図である。 実施例１に係る曲線情報である。 実施例１に係る交点情報である。 第１実施形態に係る制御装置のフローチャートである。 実施例１に係る動作データ作成処理のフローチャートである。 実施例１に係る造形軌道テーブルである。 実施例１に係る回転比テーブルである。 実施例１に係る接合軌道テーブルである。 実施例１に係る造形処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る造形システムのブロック図である。 第２実施形態に係る支援装置のフローチャートである。 第２実施形態に係る造形装置のフローチャートである。 第２実施形態に係る造形装置の制御手段の構成図である。 第３実施形態に係る造形システムのブロック図である。 第３実施形態に係る造形物の各層の走査方向を説明する図であり（ａ）は１層目であり、（ｂ）は２層目である。 第３実施形態に係る造形軌道テーブルを示す図である。 第３実施形態に係る支援装置のフローチャートである。 第３実施形態に係る造形装置のフローチャートである。 第４実施形態に係る造形システムの概略図である。 第４実施形態に係る造形システムのブロック図である。 第４実施形態に係る造形システムの造形処理のフローチャートである。 第４実施形態に係る造形システムの素材情報変更処理のフローチャートである。 第４実施形態に係る造形装置の素材テーブルを示す図である。 第４実施形態に係る支援装置の素材テーブルを示す図である。 変形例に係る造形システムの概略図である。 変形例に係る曲線情報を示す図である。

＜概要＞
実施形態の一態様に係る造形システムは、連続繊維と樹脂とからなる繊維樹脂材料により３次元造形物を造形する造形システムであって、賦形した繊維樹脂材料を吐出しながら移動する吐出手段と、前記３次元造形物に関する造形物情報を受け付ける受付手段と、前記造形物情報に基づき前記吐出手段の動作データを作成する作成手段と、前記動作データに基づいて前記吐出手段の駆動を制御する駆動制御手段とを備える。
実施形態の別態様に係る造形システムにおいて、前記造形物情報は前記３次元造形物の３次元形状情報を含む。
実施形態の別態様に係る造形システムにおいて、前記吐出手段は、前記繊維樹脂材料を賦形して吐出するノズル部と、前記ノズル部を搭載するヘッド部とを備え、前記動作データは前記ノズル部用データと前記ヘッド部用データとを含む。

実施形態の別態様に係る造形システムにおいて、複数種類の繊維樹脂材料に関する素材情報を記憶する記憶部と、前記３次元造形物の造形に使用する前記繊維樹脂材料として前記複数種類の繊維樹脂材料の中から選択する材料選択手段とをさらに備える。ここでの材料選択手段は、解析結果等に基づいて自動的に繊維樹脂材料を選択する場合と、操作者の操作を受け付けて繊維樹脂材料を選択する場合等を含む。
実施形態の別態様に係る造形システムにおいて、前記造形物情報は前記３次元造形物に要求される物性を含み、前記素材情報は前記連続繊維及び前記樹脂の機械的特性情報を含み、前記物性を満たすように前記連続繊維の配向角度を決定する配向決定手段をさらに備え、前記作成手段は、前記連続繊維の配向が前記配向決定手段により決定された配向角度となるように、前記動作データを作成する。ここでの配向決定手段は、解析結果等に基づいて自動的に配向を選択する場合と、操作者の操作を受け付けて配向を決定する場合等を含む。

実施形態の一態様に係る製造方法は、連続繊維と樹脂とからなる繊維樹脂材料を吐出手段が吐出しながら移動することにより３次元造形物を製造する製造方法であって、前記３次元造形物に関する造形物情報を受け付ける受付ステップと、前記造形物情報に基づき賦形した繊維樹脂材料を吐出する前記吐出手段の動作データを作成する作成ステップと、前記動作データに基づいて前記吐出手段を駆動する駆動ステップとを含む。
実施形態の一態様に係る３次元造形物は、連続繊維と樹脂とからなる繊維樹脂材料を造形して製造される３次元造形物であって、上記製造方法により製造された３次元造形物である。

実施形態の一態様に係る支援装置は、連続繊維と樹脂とからなる繊維樹脂材料を吐出手段が吐出しながら移動することにより３次元造形物を造形する造形装置の動作データを作成する支援装置であって、前記３次元造形物に関する造形物情報を受け付ける受付手段と、前記造形物情報に基づき賦形した繊維樹脂材料を吐出する前記吐出手段の動作データを作成する作成手段とを備える。
実施形態の一態様に係る動作データ作成方法は、連続繊維と樹脂とからなる繊維樹脂材料をノズル部が吐出しながら、前記ノズル部を搭載するヘッド部が移動することにより３次元造形物を造形する造形装置の動作データ作成方法であって、前記３次元造形物に関する造形物情報に基づき、前記３次元造形物を分割するステップと、前記ヘッド部が前記分割された領域に沿って移動するための移動データを作成するステップと、前記ノズル部が前記分割された領域の形状に前記繊維樹脂材料を賦形しながら吐出するための吐出データを作成するステップとを含む。

実施形態の一態様に係る動作データは、連続繊維と樹脂とからなる繊維樹脂材料をノズル部が吐出しながら、前記ノズル部を搭載するヘッド部が移動することにより３次元造形物を造形する造形装置の動作データであって、前記ヘッド部が前記分割された領域に沿って移動するための移動データと、前記ノズル部が前記分割された領域の形状に前記繊維樹脂材料を賦形しながら吐出するための吐出データとを含む。

＜実施形態の概要＞
造形システムは、図１に示すように、受付手段５１で受け付けた造形物情報に基づいて、造形装置３の動作データを作成手段５３が作成し、当該動作データにしたがって吐出手段３７が移動しながら繊維樹脂材料Ｄ（図２参照）を吐出する。これにより、造形物情報に表された造形物が造形される。
造形物情報は、例えば、図１及び図１４に示すように造形システム１，１００１の外部で作成されてもよいし、例えば、図１８に示すように造形システム２００１内で作成されてもよい。
造形システム１は、少なくとも、受付手段５１、作成手段５３、駆動制御手段５５及び吐出手段３７を備えていればよい。つまり、受付手段、作成手段及び吐出手段は、１つの装置内に含まれてもよいし、図１４及び図１８に示すように支援装置と造形装置との２つの装置内に含まれてよいし、３以上の装置内に含まれてもよい。造形システムが複数個の装置から構成される場合、複数個の装置が、直接接続されてもよいし、例えばＬＡＮやインタネット等のネットワークを介して接続されてもよい。

＜第１実施形態＞
１．概要
造形システム１は、図１に示すように、造形装置３と制御装置５とを備える。
造形装置３は、所望形状に賦形した繊維樹脂材料Ｄ（図２参照）を吐出しながら移動して造形物を造形する。
制御装置５は、受け付けた造形物情報にしたがって動作データを作成して、当該動作データに基づいて造形装置３の吐出手段３７の動作を制御する。これにより、造形物情報に基づいた３次元造形物が造形される。

２．造形装置
（１）概要
造形装置３は、繊維Ａと樹脂Ｂとからなる繊維樹脂材料Ｃを加熱して、任意の形状に賦形しながら吐出する。ここでは、繊維Ａとして炭素繊維を、樹脂として熱可塑性樹脂をそれぞれ利用している。繊維Ａの走行方向において、繊維Ａの進む側を下流側とする。また、賦形前の繊維樹脂材料を「Ｃ」とし、賦形後の繊維樹脂材料を「Ｄ」とする。
造形装置３は、図２に示すように、上流側から、繊維供給手段３１、樹脂供給手段３３、加熱手段３５、吐出手段３７をこの順で備える。造形装置３は、繊維Ａや繊維樹脂材料Ｃを走行させるための走行用ローラを有する。造形装置３は、骨組み構造の造形物を造形する際に、交点を接合する接合手段３８（図１参照）を有する。造形装置３は吐出手段３７や接合手段３８等を駆動するための駆動手段３９を備える（図１参照）。
以下、各手段について説明する。

（２）各部の構成
（２−１）繊維供給手段
ここでの繊維Ａはボビン３１１に巻き付けられたロービング３１３を利用する。
繊維供給手段３１はロービング３１３から引き出された繊維Ａをローラ３１５やニップローラ３１７で誘導しつつ供給する。なお、ニップローラ３１７はロービング３１３から繊維Ａを引き出す機能も有する。

（２−２）樹脂供給手段
樹脂供給手段３３は繊維Ａが吐出手段３７に達する前に樹脂Ｂを供給する。ここでは溶融状態の樹脂Ｂが繊維Ａに供給される。樹脂供給手段３３は、樹脂Ｂを貯留する樹脂貯留タンク３３１と、繊維Ａが通過する樹脂槽３３３と、樹脂貯留タンク３３１から樹脂槽３３３に樹脂Ｂを送り出すポンプ３３５とを備える。
樹脂貯留タンク３３１にはヒータ（図示省略）が設けられている。これにより、樹脂貯留タンク３３１内の樹脂Ｂを溶融したり、溶融状態を維持したり等可能となる。樹脂槽３３３には貫通孔３３４が設けられ、この貫通孔３３４を１本又は複数本の繊維Ａが通過する。
貫通孔３３４は通過する繊維Ａの太さに対応しており、溶融状態の樹脂Ｂが供給されている樹脂槽３３３の貫通孔３３４を繊維Ａが通過することで、所定量の樹脂Ｂが繊維Ａに塗布（供給）される。この樹脂Ｂが供給されたものが繊維樹脂材料Ｃである。なお、貫通孔３３４の形状を適宜選択することで、所望の断面形状の繊維樹脂材料Ｃが得られる。例えば、貫通孔３３４を偏平な矩形状にすると板状の繊維樹脂材料Ｃが得られ、貫通孔３３４を円形状にすると丸棒状の繊維樹脂材料Ｃが得られる。
なお、繊維供給手段３１と樹脂供給手段３３とで、繊維樹脂材料供給手段３４（図１参照）が構成される。

（２−３）加熱手段
加熱手段３５は、繊維樹脂材料Ｃの走行方向に沿って配されたヒータ３５１を備える。一例としてのヒータは、円筒状の電気ヒータであり、ヒータ３５１の内部を繊維樹脂材料Ｃが走行する。なお、吐出手段３７から繊維樹脂材料Ｃが吐出される際には変形可能（軟化状態）であることが必要であり、樹脂供給手段３３の余熱で変形可能な場合は、加熱手段３５を備えなくてもよいし、加熱機能を利用しなくてもよい。

（２−４）吐出手段
吐出手段３７はヘッド部３７１にノズル部３７３を有する。
ここで、図３に示すように、ノズル部３７３に進入する直前の繊維樹脂材料Ｃの走行方向をＸ方向とし、Ｘ方向と直交する方向をＹ方向とＺ方向とすると、ヘッド部３７１は、Ｘ方向と平行なＸ軸、Ｙ方向と平行なＹ軸、Ｚ方向と平行なＺ軸の３軸に移動可能であって各軸廻りに回転可能に支持され、駆動手段３９（図１参照）のヘッド用駆動モータにより独立駆動される。これにより、ヘッド部３７１が３次元内を自由に移動可能となる。なお、駆動手段（ヘッド用駆動モータ）は図１に示す制御装置５（駆動制御手段５５）により制御される。
ここでのノズル部３７３は複数個の駆動ローラにより構成されている。ここでは一対の駆動ローラ３７５，３７７により構成され、図３のＹ軸を回転軸とし、その回転速度が独立して調整可能に設けられている。駆動ローラ３７５の回転速度を駆動ローラ３７７の回転速度に対して変える（調整する）ことで、繊維樹脂材料Ｃがその回転速度差（回転比）に対応した曲率で湾曲して吐出される。なお、駆動ローラ３７５，３７７は、駆動手段３９（図１参照）のノズル用駆動モータにより独立駆動される。駆動手段（ノズル用駆動モータ）３９は図１に示す制御装置５（駆動制御手段５５）により制御される。

（２−５）接合手段
接合手段３８は加熱手段により構成される。つまり、固化した又は固化前の繊維樹脂材料Ｄを局部的に加熱して、樹脂Ｂを溶融させることで、骨組み構造の交点を接合する。ここでの加熱手段は、例えば、樹脂Ｂの融点以上に設定された温風を吹き付けるヒートガンを利用している。接合手段３８は、上記のヘッド部３７１と同様に６軸に移動可能に構成されている。

３．制御装置
（１）機能構成
制御装置５は、図１に示すように、受付手段５１、作成手段５３、駆動制御手段５５を備える。以下、各手段について説明する。
（１−１）受付手段
受付手段５１は、上述の通り、造形物情報を受け付ける。一例としての受付手段５１は、外部装置（例えばＰＣ端末９等）から受け付ける。造形物情報は造形しようとする造形物に関する情報である。なお、ここでの造形物情報はＰＣ端末９により３Ｄ−ＣＡＤ等を利用して作成される。造形物情報は造形物の３次元の形状情報を含む。

（１−２）作成手段
作成手段５３は、造形物情報の造形物を造形装置３が造形する際に、造形装置３の吐出手段３７を動作させる（制御する）ための動作データを作成する。動作データは、吐出手段３７に供給される繊維樹脂材料Ｃや造形物の形状等により決定される。
作成手段５３は、例えば、造形物の形状・構造等から造形物を複数個の分割領域に分割し、当該分割領域の形状に沿ってヘッド部３７１が移動する移動データと、分割領域の形状に繊維樹脂材料Ｄを賦形しながら吐出させる吐出データとを含む。駆動ローラ３７５，３７７を備える吐出手段３７の場合、吐出データは駆動ローラ３７５，３７７の回転比となる。
これにより、造形装置３の吐出手段３７から吐出された繊維樹脂材料Ｄは造形物の一部である分割領域の形状を有することとなる。

（１−３）駆動制御手段
駆動制御手段５５は、動作データに基づいて造形装置３の駆動手段３９を駆動制御する。具体的には、駆動制御手段５５は、ヘッド部３７１を駆動するヘッド用駆動モータと、ノズル部３７３の駆動ローラ３７５，３７７を駆動するノズル用駆動モータとを駆動制御する。
ここでのヘッド用駆動モータは、図３に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸並びにＸ軸廻りの回転、Ｙ軸廻りの回転及びＺ軸方向の回転の３軸の合計６軸分ある。また、ノズル用駆動モータは、駆動ローラ３７５，３７７用の合計２軸分ある。

（２）ハード構成
上記の機能構成を有する制御装置５は、図４に示すように、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、記憶部（例えば、ハードディスク）６４、入力部６５、表示部６６、通信部６７、ドライブ６９等を備え、これらはバス６８を介して相互に接続されている。制御装置５は、これらのハードウェア構成がコンピュータプログラム（以下、単に、「プログラム」という）を実行することにより、上記機能を実現する。
ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２や記憶部６４に記憶されているプログラムを実行することで、造形物情報から動作データを作成したり、動作データを記憶部６４等に記憶させたり、動作データに基づいて駆動手段３９を制御したりする。
なお、制御装置５は、ドライブ６９を介して外部の記憶媒体７０に接続され、当該記憶媒体７０から造形物情報を受け付けたり、動作データやプログラムを記憶したり又は読み出したり等可能である。
入力部６５は、キーボード、マウス等により構成され、例えば、造形物の分割数等の種々の情報の入力が可能である。表示部６６は造形物情報、入力情報の表示が可能である。通信部６７は受付手段５１を構成する。制御装置５は、通信部６７に接続されたＬＡＮ７１を介して、ＰＣ端末９（図１参照）等の外部装置と通信可能に接続されている。

＜実施例１＞
（１）概略
以下、図５に示す骨組み構造の造形物１０を造形する場合を例にして、以下、制御装置５の処理等について説明する。
図５に示す造形物１０は、中心軸Ｌ０の廻りに回転してなる回転体状の骨組み構造を有する。造形物１０は、９本の曲線Ｌ１〜Ｌ９を有し、９本の曲線Ｌ１〜Ｌ９が１８個の交点Ｎ１〜Ｎ１８で交差する。
本実施例では、骨組み構造の造形物情報として、図６に示す曲線情報Ｔ１と、図７に示す交点情報Ｔ２とを含む。造形システム１は、骨組み構造の中間造形物を造形した後に、中間造形物の交差部分を接合して造形物１０とする。
なお、作成手段５３は、中間造形物を造形するための造形軌道データを曲線情報Ｔ１から、中間造形物の交点（接合の有無は関係なし）を接合するための接合軌道データを交点情報Ｔ２からそれぞれ作成する。

（２）造形物
（２−１）構造
図５を用いて造形物１０について説明する。
６本の曲線Ｌ１〜Ｌ６は、造形物１０の中心軸Ｌ０の廻りに等角度（ここでは６０度）の間隔で設けられている。曲線Ｌ１〜Ｌ６は中心軸Ｌ０に沿って延伸する。
３本の曲線Ｌ７〜Ｌ９は、造形物１０の中心軸Ｌ０と直交する面内において円形状をしている。曲線Ｌ７〜Ｌ９は中心軸Ｌ０の延伸する方向（以下、「中心軸方向」とする）に等間隔で離間している。
６本の曲線Ｌ１〜Ｌ６は３本の曲線Ｌ７〜Ｌ９と交差する。なお、交差する部分が交点である。交点を示す番号（数字）は、図５に示すように、曲線Ｌ１から始まり、中心軸方向の一端側に位置する曲線Ｌ７との交点を交点Ｎ１とし、曲線Ｌ１内を中心軸方向の他方端に向かって順次増加した後、曲線Ｌ２から曲線Ｌ６まで順次増加する。

（２−２）造形物情報
造形物情報は、図６に示すような各曲線Ｌ１〜Ｌ９を示す曲線情報Ｔ１と、図７に示すような各曲線Ｌ１〜Ｌ９の交点Ｎ１〜Ｎ１８を示す交点情報Ｔ２とを含む。

（２−２−１）曲線情報
曲線情報Ｔ１は、図６に示すように、曲線Ｌ１〜Ｌ９を示す曲線番号（例えば、「１」である）と、当該曲線番号の曲線に含まれる点を示す点番号と、各点番号により規定される点の座標とを含む。なお、座標は３次元で記憶されている。
曲線番号は、図５における曲線Ｌ１〜Ｌ９を識別するための番号であり、図６に示すように、「１」から「９」まである。
曲線Ｌ１〜Ｌ６の各々は２１個の点を結んで構成されている。２１個の点は各曲線内に等間隔で位置する。なお、２１個の点番号は、中心軸方向であって一端側端に存在する点が１であり、他端に向かって加算される。
曲線Ｌ７〜Ｌ９の各々は４９個（曲線番号「７」参照）の点から構成されている。４９個の点は各曲線Ｌ７〜Ｌ９内に等間隔で配されている。４９個の点番号は、曲線Ｌ１と交差する位置に存在する点が１であり、曲線Ｌ２が存在する側に向かって加算され、点番号４９の点は、点番号「１」の点と一致する（これにより円形状となる）。
なお、座標は、曲線番号を示す数字と、「Ｐ」と、曲線Ｌ１〜Ｌ９内の点番号を示す数字とを組み合わせて便宜上記載している。

（２−２−２）交点情報
交点情報Ｔ２は、図７に示すように、交点Ｎ１〜Ｎ１８を示す交点番号（例えば「１」である）と、交点番号で示される交点の座標と、交点を構成する２つの曲線を示す第１曲線の曲線番号と第２曲線の曲線番号とを含む。なお、第１曲線と第２曲線とは、交差する２本の曲線Ｌ１〜Ｌ９のうち、曲線番号の小さい方が第１曲線であり、大きい方が第２曲線である。交点の座標は第１曲線の座標で表している。例えば、交点番号が「１」の交点は、曲線Ｌ１と曲線Ｌ７とが交差する交点Ｎ１であり、その座標は１Ｐ５である。
ここでは、曲線Ｌ１〜Ｌ６は２１個の点を結んでなり、各曲線において、点番号が「５」、「１３」、「２１」の３点で曲線Ｌ７〜Ｌ９と交差する。曲線Ｌ７〜Ｌ９は４９個の点を結んでなり、各曲線において、点番号が「１」、「９」、「１７」、「２５」、「３３」、「４１」、「４９」の６点で曲線Ｌ１〜Ｌ６と交差する。
なお、交点番号「０」の座標の項目には、交点数が格納され、ここでは「１８」が格納されている。

（３）制御装置
（３−１）主処理
制御装置５の主処理について図８を用いて説明する。
制御装置５は、受付手段５１が造形物情報を受け付ける（Ｓ１における「Ｙｅｓ」である）と、動作データを作成手段５３に作成させ（Ｓ２）、その動作データに基づいて造形物１０を造形装置３に造形させる（Ｓ３）。これにより、図５に示すような造形物１０が造形される。
以下、動作データ作成処理（Ｓ２）及び造形処理（Ｓ３）について説明する。

（３−２）動作データ作成処理
動作データ作成処理（Ｓ２）について図９を用いて説明する。
ステップＳ２０において、造形物情報から曲線本数Ｎと交点数Ｋとを計数（取得）する。
ステップＳ２１において、曲線番号を示す変数ｉ（ｉは１〜９までの自然数）の曲線Ｌｉのポリライン化（微小分割）を行う。
ポリライン化は１本の曲線Ｌｉをｊ（自然数）個の微小分割曲線に分割することである。ここでは、図１０に示すように、曲線Ｌ１〜Ｌ６においての分割数を示す変数ｊは「５」であり（曲線番号「１」参照）、曲線Ｌ７〜Ｌ９においての変数ｊは「１２」である（曲線番号「７」参照）。なお、各ポリラインはその曲線の延伸方向に連続する４個の点により構成され、例えば、１番目のポリラインは、点番号「１」、「２」、「３」、「４」で構成されている（曲線番号「１」参照）。

ステップＳ２２において、曲線Ｌｉにおいて、ｊ番目のポリラインの接線方向と曲率を算出して、図１０に示すように、始点、接線ベクトル及び曲率を造形軌道テーブルＴ３に記憶する。ここで、曲線Ｌｉ中のｊ番目のポリラインの接線ベクトルを便宜上「ｉＴｊ」とし、例えば、ｉが「１」である曲線Ｌ１の１番目のポリラインの接線ベクトルは「１Ｔ１」となる。同様に、曲線Ｌｉ中のｊ番目のポリラインの曲率を便宜上「ｉＣｊ」とし、例えば、ｉが「１」である曲線Ｌ１の１番目のポリラインの曲率は「１Ｃ１」となる。

各ポリラインの始点は、各ポリラインに含まれる点番号の最も小さい点である。
接線ベクトルｉＴｊは、例えば各ポリラインの始点に対してその前後に位置する複数の点から算出（近似）される。曲率ｉＣｊは、例えばポリラインにより算出される。
ステップＳ２３において、曲線Ｌｉ中のｊ番目のポリラインの曲率ｉＣｊを回転比に変換して、図１０に示すように造形軌道テーブルＴ３に記憶する。算出は、図１１に示す、曲率と回転比とを対応づけた回転比テーブルＴ５を利用して行われる。なお、回転比テーブルＴ５は予め実験等を行うことで得られる。
ステップＳ２４において、ステップＳ２２及びステップＳ２３の処理が、変数ｊが「１」から行われ、変数ｊが分割数に達したか否かを判定し、分割数に達していない場合は、ステップＳ２２に戻り、分割数に達している場合はステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５において、ステップＳ２１〜ステップＳ２４までの処理が、変数ｉが「１」から行われ、変数ｉが曲線本数である「Ｎ」に達した否かを判定し、「Ｎ」に達していない場合はステップＳ２１に戻り、「Ｎ」に達している場合はステップＳ２６に進む。なお、ステップＳ２１〜Ｓ２５までの処理を造形軌道データ作成処理ともいう。

ステップＳ２６において、交点数Ｋが「０」である場合は、曲線同士の交点がなく接合する必要がない場合であり、図８のステップＳ３に進む。交点数Ｋが「０」でない場合は、ステップＳ２７に進む。
ステップＳ２７において、交点番号を示す変数ｉの交点Ｎｉに対して、当該交点Ｎｉから離れた座標ＮＰｉを算出する。この座標ＮＰｉは造形装置３の接合手段３８の移動先である。なお、交点Ｎｉから離れる方向は、造形物１０の中心軸Ｌ０から離れる方向である。これにより、接合手段３８が、造形物１０となる前の骨組み構造の中間造形物と接触することを防止できる。
ステップＳ２８において、算出したｉ番目の交点Ｎｉに対応する座標ＮＰｉを図１２に示す接合軌道テーブルＴ４に記憶する。
ステップＳ２７〜ステップＳ２８までの処理が、変数ｉが「１」から行われ、変数ｉが交点数である「Ｋ」に達した否かを判定し、「Ｋ」に達していない場合は、ステップＳ２７に戻り、「Ｋ」に達している場合は、図８のステップＳ３に進む。なお、ステップＳ２７〜Ｓ２９までの処理を接合軌道データ作成処理ともいう。

（４）造形処理
造形処理（Ｓ３）について図１３を用いて説明する。
ステップＳ３１において、動作データ（造形軌道テーブルＴ３及び接合軌道テーブルＴ４）を読み出す。
ステップＳ３２において、曲線番号が「ｉ」の曲線Ｌｉの初期位置へヘッド部３７１を移動させる。初期位置は、曲線Ｌｉの１番目の始点位置である。この時点では、ノズル部３７３から繊維樹脂材料Ｄは吐出されていない。
ステップＳ３３において、曲線Ｌｉ中のｊ番目のポリラインにしたがってヘッド部３７１をその始点から移動ささせると共に駆動ローラ３７５，３７７を回転させる。ヘッド部３７１は、図１０中の始点から接線ベクトルｉＴｊの方向を図１０中の曲率に従って移動する。駆動ローラ３７５，３７７の回転は、図１０中の回転比とヘッド部３７１の移動速度とから算出されている。なお、ノズル部３７３から吐出する繊維樹脂材料Ｄが湾曲するような場合、駆動ローラ３７５，３７７の回転速度が互いに異なる。
ステップＳ３４において、ステップＳ３３の処理が、変数ｊが「１」から行われ、変数ｊが分割数に達したか否かを判定し、分割数に達していない場合は、ステップＳ３３に戻り、分割数に達している場合はステップＳ３５に進む。
ステップＳ３５において、ステップＳ３２〜ステップＳ３４までの処理が、変数ｉが「１」から行われ、変数ｉが曲線数に達した否かを判定し、曲線数に達していない場合は、ステップＳ３３に戻り、曲線数に達している場合は、ステップＳ３６に進む。なお、ステップＳ３２〜Ｓ３５まで処理を造形処理ともいう。

ステップＳ３６において、交点があるか否かを判定する。交点があると、交点の接合処理が行われる。
交点がない場合（「Ｎｏ」である）は、交点の接合処理は行わない場合であり、図８に戻って処理を終了する。
交点がある場合（「Ｙｅｓ」である）は、ステップ３７に進んで、図１２に示す、交点番号が「ｉ」の交点Ｎｉの座標ＮＰｉに接合手段３８を移動させて、ステップＳ３８において交点部分を所定の時間加熱する。これにより、繊維樹脂材料Ｄの樹脂Ｂが溶融して、交点Ｎｉを構成する２本の曲線Ｌ１〜Ｌ９が接合される。
ステップＳ３９において、ステップＳ３７〜ステップＳ３８までの処理が、変数ｉが「１」から行われ、変数ｉが交点数に達した否かを判定し、交点数に達していない場合は、ステップＳ３７に戻り、交点数に達している場合は、図８に戻って処理を終了する。なお、ステップＳ３７〜Ｓ３９まで処理を接合処理ともいう。

＜第２実施形態＞
１．概要
造形システム１００１は、図１４に示すように、造形装置１００３と支援装置１００５とを備える。造形装置１００３は、繊維樹脂材料Ｄ（図２参照）を吐出しながら移動して造形物を造形する。支援装置１００５は、受け付けた造形物情報にしたがって動作データを作成して、当該動作データを造形装置１００３に送信（出力）する。造形装置１００３は、受信した動作データに基づいて吐出手段３７を動作させる。これにより、造形物情報に基づいた３次元造形物が造形される。

２．支援装置
支援装置１００５は造形物情報から動作データを作成するのを支援する。支援装置１００５は、図１４に示すように、受付手段５１及び作成手段５３の他、送信手段１０５１を備える。ここでの受付手段５１及び作成手段５３は、第１実施形態と同じ構成を有し、その説明を省略する。送信手段１０５１は作成手段５３により作成された動作データを造形装置１００３に送信する。
支援装置１００５は、図１５に示すように、ＰＣ端末９等から造形物情報を受け付ける（ステップＳ１の「Ｙｅｓ」である）と、造形物情報に基づいて造形装置１００３の吐出手段３７の動作を規定する動作データを作成し（Ｓ２）、造形装置１００３へ動作データを送信して（Ｓ１０３）、処理を終了する。なお、ステップＳ２の動作データ作成処理は第１実施形態と同じ処理内容である。
支援装置１００５は、第１実施形態の制御装置５と同様のハードウェア構成を有している。つまり、支援装置１００５は、図４に示すように、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、記憶部６４、入力部６５、表示部６６、通信部６７、ドライブ６９、バス６８等を備え、第２実施形態に係るプログラムをＣＰＵ６１が実行することで、図１５に示す処理を行う。なお、上記プログラムを実行することで、図４に示す通信部６７が図１４に示す受付手段５１と送信手段１０５１として機能する。

３．造形装置
造形装置１００３は、図１４に示すように、繊維供給手段（３１）と樹脂供給手段（３３）とからなる繊維樹脂材料供給手段３４、加熱手段３５、吐出手段３７、接合手段３８、駆動手段３９、制御手段１０３１を備える。ここでの繊維樹脂材料供給手段３４、加熱手段３５、吐出手段３７、接合手段３８及び駆動手段３９は、第１実施形態と同じ構成を有し、その説明を省略する。
制御手段１０３１は、支援装置１００５で作成された動作データを受信（受付）したり、駆動手段３９を駆動制御したりする。
制御手段１０３１は、図１６に示すように、支援装置１００５から動作データを受け付ける（ステップＳ１２１の「Ｙｅｓ」である）と、動作データに基づいて造形処理を行い（Ｓ３）、処理を終了する。なお、ステップＳ３における造形処理は第１実施形態と同じ処理内容である。
制御手段１０３１は、図１７に示すように、ＣＰＵ１３６１、ＲＯＭ１３６２、ＲＡＭ１３６３、記憶部１３６４、通信部１３６５、バス１３６６等を備え、ＲＯＭ１３６２に記憶されている第２実施形態に係るプログラムをＣＰＵ１３６１が実行することで、図１６に示す処理が行われる。なお、図１７に示す通信部１３６５は、動作データを受け付ける機能を有する。

＜第３実施形態＞
１．概要
造形システム２００１は、図１８に示すように、造形装置２００３と支援装置２００５とを備える。造形装置２００３は、繊維樹脂材料Ｄ（図２参照）を吐出しながら移動して造形物を造形する。支援装置２００５は、造形物情報を作成し、その作成した造形物情報にしたがって動作データを作成し、当該動作データを造形装置２００３に送信（出力）する。造形装置２００３は、受信した動作データに基づいて吐出手段３７を動作させる。これにより、造形物情報に基づいた３次元造形物が造形される。
以下、造形物を造形する場合について説明する。造形物は、図１９の（ａ）に示す１層目を造形した後に、繊維樹脂材料Ｄの吐出方向を変えて図１９の（ｂ）に示す２層目を造形し、繊維樹脂材料Ｄの吐出方向を変えて図示しない３層目を造形して、構成される。つまり、造形物は３層構造をし、１層目と３層目とが同じ繊維配向であり、２層目は、１層目と２層目とに対して直交する（９０度）の繊維配向である。
なお、各層を区別するために、１層目に関する情報に「ａ」を付し、２層目に関する情報に「ｂ」を付し、３層目に関する情報に「ｃ」を付して表す。

２．支援装置
支援装置２００５は造形物情報及び動作データの作成を支援する。支援装置２００５は、図１８に示すように、造形物情報作成手段２０５１、動作データ作成手段２０５３、表示手段２０５５、入力手段２０５７、記憶手段２０５８及び送信手段２０５９を備える。
（１）造形物情報作成手段
造形物情報作成手段２０５１は、操作者の入力データに基づいて、図１９の造形物の造形物情報を作成する。なお、作成した造形物情報は記憶手段２０５８に記憶される。造形物情報の作成には、ＣＡＤ等を利用しており、操作者が造形物情報（ＣＡＤデータ）の作成に必要な情報を表示手段２０５５の指示にしたがって入力手段２０５７から入力する。なお、造形物情報は記憶手段２０５８に記憶される。

（２）動作データ作成手段
動作データ作成手段２０５３は、造形物情報作成手段２０５１で作成された造形物情報を使って動作データを作成する。
ここでは、吐出手段３７は、繊維樹脂材料Ｄを吐出しながら移動し、移動が終了すると、移動方向と直交する方向にずれて、再度繊維樹脂材料Ｄを吐出しながら移動する。なお、吐出手段３７が繊維樹脂材料Ｄを吐出しながら移動することを「主走査」又は「走査」ともいい、移動方向を「主走査方向」とし、主走査方向と直交する方向にずれることを「副走査」ともいい、直交する方向を「副走査方向」とする。
本例においては、１層目（３層目も同じ）において、図１９の（ａ）に示すＹＺ平面内の方向、つまり、Ｘ方向と直交する方向が主走査方向であり、Ｘ方向が副走査方向である。２層目において、図１９の（ｂ）に示すＸＺ平面内の方向、つまり、Ｙ方向と直交する方向が主走査方向であり、Ｙ方向が副走査方向である。

動作データ作成手段２０５３は、入力された（受け付けた）材料情報から、１主走査当たりの副走査方向の幅（この幅を走査幅とし、ここでは一定値である）を算出し、当該走査幅で造形物を図１９に示すように副走査方向に分割する。なお、走査幅に分割された１つを走査領域とする。走査領域は、図１９において、積層順を示すアルファベットの「ａ」、「ｂ」と、主走査順を意味する走査番号を示す数字の「１」〜「１０」とを組み合わせて表示される。例えば、図１９の（ａ）では、１層目であって走査番号が「３」の走査領域は「ａ３」となる。

動作データ作成手段２０５３は、入力された（受け付けた）分割情報から、一個の走査領域をポリゴン化（例えば四角形）し、各ポリゴンにおける中心軸（Ｘ方向と直交する）の近似曲線、中心軸（を含むＹＺ平面）に対する各ポリゴンの傾斜角度、近似曲線の曲率、回転比を算出して、図２０に示すような造形軌道テーブル２Ｔ３に記憶する。なお、造形軌道テーブル２Ｔ３は記憶手段２０５８に保存される。

（３）その他
表示手段２０５５は、造形物情報を作成する際や動作データを作成する際に、造形物の形状、繊維樹脂材料Ｃの材料情報、走査領域の分割情報の入力を案内する画面を表示したり、入力された情報を表示したりする。
入力手段２０５７は、造形物情報を作成する際や動作データを作成する際に、造形物の形状、繊維樹脂材料の材料情報、走査領域の分割情報等を入力する。なお、支援装置２００５側からすると入力手段はこれらの情報を受け付ける受付手段でもある。なお、各種の情報入力に際し、表示手段２０５５の表示に従って行われる。
記憶手段２０５８は、造形物情報、動作データ、受け付けたデータ等を記憶する。
送信手段２０５９は動作データを造形装置２００３に送信する。

（４）ハードウェア構成
支援装置２００５は、第１実施形態の制御装置５と同様のハードウェア構成を有している。つまり、支援装置２００５は、図４に示すように、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、記憶部６４、入力部６５、表示部６６、通信部６７、ドライブ６９、バス６８等を備え、第３実施形態に係るプログラムをＣＰＵ６１が実行することで、造形物情報作成手段２０５１、動作データ作成手段２０５３の処理が行われる。
なお、表示手段２０５５は表示部６６により、入力手段２０５７は入力部６５により、記憶手段２０５８は記憶部６４により、送信手段２０５９は通信部６７により、それぞれ構成される。

（５）処理内容
支援装置２００５の処理内容について図２１を用いて説明する。
ステップＳ２０１において、造形物情報を記憶部６４から読み出し、ステップＳ２０３において、材料情報及び走査方向情報の入力案内を表示部６６に表示させる。
ここでの材料情報は、例えば、繊維樹脂材料Ｃの形状、寸法等である。厚みは造形物を造形する際の積層回数Ｋを規定する。幅は走査幅を規定し、走査方向情報とで、各層の走査回数Ｎと走査領域の大きさを規定する。なお、主走査方向は繊維樹脂材料Ｃの繊維方向と一致し、繊維の配向角度を規定する。

ステップＳ２０５において、材料情報と走査方向情報とを受け付ける（「Ｙｅｓ」である）と、ステップＳ２０７において、走査回数Ｎ、走査領域の大きさ、積層回数Ｋを決定する。なお、この際、図２０に示すように、走査方向情報（例えば「ＹＺ」や「ＸＺ」等）は、造形軌道テーブル２Ｔ３において各積層番号の走査番号が「０」の項目の「ポリゴン番号」の項目内に記憶され、１走査における副走査方向の移動量（例えば「ｂ」等）は、造形軌道テーブル２Ｔ３において各積層番号の走査番号が「０」の項目の「始点」の項目内に記憶される。
本例では、吐出手段３７に供給される繊維樹脂材料Ｃは、テープ状をし、厚みと幅とが入力される。
入力された繊維樹脂材料Ｃの厚みは造形物の厚みの１／３であり、積層回数Ｋは３回と決定される。
入力された繊維樹脂材料Ｃの幅（走査幅に相当する）は、造形物のＸ方向の寸法の１/１０であり、Ｙ方向の寸法の１／８である。入力された副走査方向は、１層目及び３層目はＸ方向であり、２層目はＹ方向である。これにより、走査領域の大きさが、１層目と３層目では造形物の１／１０と決定され、２層目では造形物の１／８と決定される。走査回数Ｎは、造形物の副走査方向の寸法を走査幅で割った値に相当し、図１９の（ａ）に示すように１層目（３層目）の走査回数Ｎは１０回と決定され、図１９の（ｂ）に示すように２層目の走査回数Ｎは８回と決定される。
なお、図１９及び図２０において、１層目を示すデータには「ａ」を、２層目を示すデータには「ｂ」を、３層目を示すデータには「ｃ」を最初に付している。
また、１層目の１回目の走査を「ａ１」とし、１層目の最後の１０回目の走査を「ａ１０」として表している。走査領域は、図１９の（ａ）に示すように、矩形曲面をし、その中心軸がＹＺ平面内に存在する。ｋ層のi番目の走査領域は、「ｋ」と「i」を用いて、「ｋｉ」と表す。つまり、１層目の３番目に走査する走査領域の記号を「ａ３」とする。

ステップＳ２０９において、１個の走査領域ｋｉの分割情報の入力案内を表示部６６に表示させる。
ここでの分割情報は、１個の走査領域ｋｉのポリゴンの主走査方向の寸法（分割寸法である）である。分割情報は１個の走査領域ｋｉの分割数を規定する。なお、分割数Ｍは造形物の主走査方向の寸法を分割寸法で割った値に相当する。

ステップＳ２１１において、分割情報を受け付ける（「Ｙｅｓ」である）と、ステップＳ２１３において、ｋ層目のｉ番目の走査領域ｋｉのポリゴン化を行う。ポリゴン化は、ステップＳ２０９の表示により受け付けた分割情報を利用している。入力された分割寸法は、走査幅と同じであり、ポリゴンは方形状に近い形状となる。図１９の（ａ）に示すように１層目及び３層目の各走査領域ａｉ，ｂｉの分割数は８個と、図１９の（ｂ）に示すように２層目の各走査領域ｂｉの分割数Ｍは１０個とそれぞれ決定される。なお、分割寸法が小さいほど、造形しようとする造形物の形状に近づく。
図１９及び図２０において、ｋ層におけるｉ番目の走査領域ｋｉにおいて、ｊ番目のポリゴンを「ｋｉＰｊ」で表す。例えば、図１９の（ａ）に示すように、１層（ｋ＝１）目の１０番（ｉ＝１０）目の走査領域（記号は「ａ１０」である）の６番（ｊ＝６）目のポリゴンの記号は、「ａ１０Ｐ６」となる。

ステップＳ２１５において、ｋ層のｉ番目の走査領域ｋｉ内のｊ番目のポリゴンｋｉＰｊの中心軸（ポリゴンｋｉＰｊの幅方向（副走査方向）の中心を通り、走査方向に延伸する）の近似曲線と、当該近似曲線の曲率と、ポリゴンｋｉＰｊの中心軸周りの傾斜角度を算出して、図２０に示す造形軌道テーブル２Ｔ３に記憶する。なお、図２０に示すように、ｋ層のｉ番目の走査領域ｋｉのｊ番目のポリゴンｋｉＰｊにおいて、始点を「ｋｉＳｊ」で、近似曲線を「ｋｉｆｊ」で、傾斜角度を「ｋｉθｊ」で、曲率を「ｋｉＣｊ」で、回転比を「ｋｉｒｊ」でそれぞれ表している。

ステップＳ２１７において、ステップＳ２１５で算出した曲率ｋｉＣｊを回転比ｋｉｒｊに変換して造形軌道テーブル２Ｔ３に記憶する。ここでの変換には、第１実施形態と同様に、図１１に示す回転比テーブルＴ５を利用して行われる。

ステップＳ２１９において、ステップＳ２１５及びステップＳ２１７の処理が、変数ｊが「１」から行われ、変数ｊが分割数Ｍに達したか否かを判定し、分割数Ｍに達していない場合は、ステップＳ２１５に戻り、分割数Ｍに達している場合はステップＳ２２１に進む。
ステップＳ２２１において、ステップＳ２１３〜ステップＳ２１９までの処理が、変数ｉが「１」から行われ、変数ｉが走査回数Ｎに達したか否かを判定し、走査回数Ｎに達していない場合はステップＳ２１３に戻り、走査回数Ｎに達している場合はステップＳ２２３に進む。
ステップＳ２２３において、ステップＳ２１３〜ステップＳ２２１までの処理が、変数ｋが「１」から行われ、変数ｋが積層回数Ｋに達したか否かを判定し、積層回数Ｋに達していない場合はステップＳ２１３に戻り、走査回数Ｋに達している場合は、造形軌道テーブル２Ｔ３を造形装置２００３に送信して（Ｓ２２５）、処理を終了する。

３．造形装置
（１）構造
造形装置２００３は、図１８に示すように、繊維樹脂材料供給手段３４、加熱手段３５、吐出手段３７、駆動手段３９、制御手段２０３１を備える。ここでの繊維樹脂材料供給手段３４、加熱手段３５、吐出手段３７及び駆動手段３９は、第１実施形態と同じ構成を有し、その説明を省略する。
制御手段２０３１は、支援装置２００５で作成された動作データを受信（受付）する受信処理をしたり、駆動手段３９を駆動制御する駆動制御処理をしたり等する。つまり、制御手段２０３１は、支援装置２００５から動作データを受け付け、受け付けた動作データに基づいて造形処理を行う。
制御手段２０３１は、第２実施形態の制御手段１０３１と同様に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶部、通信部、バス等を備え、ＲＯＭに記憶されている第３実施形態に係るプログラムがＣＰＵで実行されることで、受付処理や造形処理が行われる。

（２）処理
制御手段２０３１の処理について図２２のフローチャートを利用して説明する。
制御手段２０３１の処理はプログラムの実行でスタートする。
制御手段２０３１は、支援装置２００５から動作データを受け付ける（ステップＳ２３１の「Ｙｅｓ」である）と、その動作データを記憶部に記憶する（Ｓ２３３）。

ステップＳ２３５において、ｋ層目のｉ番目の走査領域ｋｉの初期位置へヘッド部を移動させる。ここでの初期位置は、走査領域ｋｉの１番目のポリゴンｋｉＰ１の始点ｋｉＳ１である。
ステップＳ２３７において、ｋ層目のｉ番目の走査領域のｊ番目のポリゴンｋｉＰｊの近似曲線ｋｉｆｊと傾斜角度ｋｉθｊに従ってヘッド部（３７１）の移動と駆動ローラ（３７５，３７７）の回転を行う。この際、ヘッド部（３７１）の走査方向は、図２０に示すように、造形軌道テーブル２Ｔ３において各積層番号の走査番号が「０」の項目の「ポリゴン番号」内に記憶された「ＹＺ」や「ＸＺ」の方向であり、１走査における副走査方向の移動量（例えば「ｂ」等）は、造形軌道テーブル２Ｔ３において各積層番号の走査番号が「０」の項目の「始点」の項目内に記憶された「ｂ」である。

ステップＳ２３９において、ステップＳ２３７の処理が、変数ｊが「１」から行われ、変数ｊが分割数Ｍに達したか否かを判定し、分割数Ｍに達していない場合は、ステップＳ２３７に戻り、分割数Ｍに達している場合はステップＳ２４１に進む。
ステップＳ２４１において、ステップＳ２３５〜ステップＳ２３９までの処理が、変数ｉが「１」から行われ、変数ｉが走査回数Ｎに達した否かを判定し、走査回数Ｎに達していない場合はステップＳ２３５に戻り、走査回数Ｎに達している場合はステップＳ２４３に進む。
ステップＳ２４３において、ステップＳ２３５〜ステップＳ２４１までの処理が、変数ｋが「１」から行われ、変数ｋが積層回数Ｋに達した否かを判定し、積層回数Ｋに達していない場合はステップＳ２３５に戻り、走査回数Ｋに達している場合は終了する。

＜第４実施形態＞
１．概要
造形システム３００１は、図２３に示すように、造形装置３００３Ａ、３００３Ｂと支援装置３００５とを備える。造形装置３００３Ａは、第１繊維樹脂材料１Ｃを用いて賦形された第１繊維樹脂材料１Ｄ（図２参照）を吐出しながら移動して造形物を造形する。造形装置３００３Ｂは、第２繊維樹脂材料２Ｃを用いて賦形された第２繊維樹脂材料２Ｄ（図２参照）を吐出しながら移動して造形物を造形する。
造形装置３００３Ａと造形装置３００３Ｂとは、動作データから造形物の造形が可能な構成を有し、使用する繊維樹脂材料が異なる。なお、造形装置３００３Ａと造形装置３００３Ｂとは、同じ構造であってもよいし、異なる構造であってもよい。また、ここでは、２台の造形装置３００３Ａ，３００３Ｂを示しているが、３台以上の造形装置がインタネット（ネットワーク）に接続されていてもよい。なお、造形装置を区別する必要がない場合、「３００３」の符号を用いる。
支援装置３００５はウエブサーバとして機能し、ＰＣ端末３００７が支援装置３００５にアクセスすることで、支援装置３００５の支援プログラムを受けることができる。支援プログラムとしては、造形物情報の作成、造形物の造形に使用される素材の選択、構造解析による最適化設計、動作データ作成等がある。作成された動作データは、選択した素材で造形可能な造形装置３００３に送信される。これを受けて、造形装置３００３は、指定された繊維樹脂材料を用いて造形物を造形する。

２．構成
図２４を用いて、各装置の構成を説明する。
（１）ＰＣ端末
ＰＣ端末３００７は、ブラウザ３０７１、入力手段３０７３、出力（表示）手段３０７５を備える。
ブラウザ３０７１は、ウェブサイト（ウェブページ）を閲覧可能とするものであり、支援装置３００５から送信される素材情報や構造解析結果等を表示（出力）したり、造形物の形状や造形物の実使用下において作用する負荷等を入力したりできる。
入力手段３０７３は、支援装置３００５に係るウェブページにおいて各種の情報を入力する機能を有し、例えば、キーボードやマウス等である。出力（表示）手段３０７５は、支援装置３００５に係るウェブページを出力（表示）する機能を有し、例えば、ディスプレイである。

（２）支援装置
支援装置３００５は、少なくとも、造形物情報作成手段３０５１、構造解析手段３０５３、動作データ作成手段３０５５、記憶更新手段３０５６、記憶手段３０５７、制御手段３０５８及び通信手段３０５９を備える。支援装置３００５のハードウェア構成は、第１実施形態の制御装置５と略同じ（図４参照）であり、第４実施形態に係るプログラムを実行することで、各手段の機能処理が行われる。
記憶更新手段３０５６は、記憶手段３０５７に記憶している情報に変更があった場合に、その記憶内容の更新を行う。なお、記憶している情報としては、例えば、造形装置３００３が使用する繊維樹脂材料Ｃの情報等がある。

（３）造形装置
造形装置３００３は、第２実施形態の造形装置２００３と同様に、繊維樹脂材料供給手段３４、加熱手段３５、吐出手段３７、駆動手段３９及び制御手段３０３５を備える。
造形装置３００３のハードウェア構成は、第２実施形態の制御手段１０３１と同じ（図１７参照）であり、第４実施形態に係るプログラムを実行する各種の処理が行われる。

３．動作
（１）造形処理
図２５を用いて説明する。
なお、図２５では、造形装置３００３Ａを使用するものとし、１台の造形装置３００３Ａを示している。
まず、ＰＣ端末３００７は、支援装置３００５にアクセスして、造形物の形状情報と負荷情報とをウェブサイトから支援装置３００５に送信する（Ｓ３１１）。形状情報は、造形物の形状を示す情報であり、例えば、ＣＡＤに入力するような情報である。負荷情報は、造形物を実使用した際に作用する負荷を示す情報であり、例えば、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）に入力するような情報である。なお、負荷情報は、造形物に要求される物性でもある。また、ここでの造形物情報は形状情報と負荷情報とを含むとしてもよい。
これを受けて、支援装置３００５は、造形装置３００３Ａ，３００３Ｂが使用する繊維樹脂材料１Ｃ，２Ｃの種類を示す素材情報をＰＣ端末３００７に送信する（Ｓ３２１）。

ＰＣ端末３００７は、支援装置３００５から素材情報を受信すると、素材情報を画面に表示し（Ｓ３１２）、表示された素材から造形物に使用する素材を入力手段から受け付けると、選択素材の情報を支援装置３００５に送信する（Ｓ３１３）。
これを受けて、支援装置３００５は、造形物情報を作成し（Ｓ３２２）、造形物情報及び負荷情報から構造解析を行い（Ｓ３２３）、解析結果をＰＣ端末３００７に送信する（Ｓ３２４）。造形物情報は、所謂、ＣＡＤデータであり、例えば第２実施形態の支援装置２００５の造形物情報作成手段２０５１で説明した処理で作成される。構造解析は、造形物情報を用いて、例えば有限要素法等を利用して行われる。構造解析は、応力の高い領域に対して連続繊維の配向角度が低角度（例えば０度）となるように、最適化設計又は良好な設計を行うようにしてもよい。この場合、ＣＡＥ等を利用することで配向決定手段が構成される。

ＰＣ端末３００７は、支援装置３００５から受信した解析結果を画面に表示する（Ｓ３１４）。表示された解析結果について、「ＯＫ」の旨の入力を操作者から受け付ける（Ｓ３１５の「Ｙｅｓ」である）と、ＯＫ情報を支援装置３００５に送信し、「ＯＫ」でない旨の入力を操作者から受け付ける（Ｓ３１５の「Ｎｏ」である）と、ステップＳ３１２に戻り、素材の選択をやり直す。

支援装置３００５は、ＯＫ情報を受け取ると、選択素材に対応した繊維樹脂材料Ｃ１を用いて、設計された連続繊維の配向角度で動作データを作成して、造形装置３００３Ａに動作データを送信する（Ｓ３２５）。なお、動作データの作成及びデータ内容は第１実施形態や第３実施形態で説明した通りであるが、ステップＳ３２３で行った構造解析結果に対応した繊維配向となるように作成される。
これに受けて、造形装置３００３Ａは造形物を造形する（Ｓ３３１）。

（２）記憶内容変更処理
図２６を用いて説明する。
なお、図２６では、造形装置３００３Ａを使用するものとし、１台の造形装置３００３Ａを示しているが、複数台の他の造形装置が接続されてもよい。
支援装置３００５（記憶更新手段３０５６）は、処理をスタートすると、造形装置３００３Ａに対して、繊維樹脂材料Ｃの素材情報を要求する（Ｓ３４１）。
一方、造形装置３００３Ａは、素材送信の要求があれば（Ｓ３３５の「Ｙｅｓ」である）、素材情報を支援装置３００５に送信する（Ｓ３３６）。造形装置３００３Ａは、自装置にセットされている繊維樹脂材料Ｃの繊維Ａと樹脂Ｂの素材情報を例えば素材テーブルに格納しており、これらの情報を送信する。なお、素材送信の要求がなければ（Ｓ３３５の「Ｎｏ」である）、ステップＳ３３７ヘ進む。

支援装置３００５は、ステップＳ３４１において素材情報の要求をした後、設定時間内に造形装置３００３Ａから素材情報を受信しているか否かを判定する（Ｓ３４２、Ｓ３４３）。素材情報を受信している場合（Ｓ３４２で「Ｙｅｓ」である）、その情報を、既存の記憶内容に置き換え又は追加して記憶内容を変更する（Ｓ３４４）。また、設定時間経過しても（Ｓ３４３の「Ｙｅｓ」である）、情報受信がない場合は、ステップＳ３４５に進む。

造形装置３００３において、繊維Ａの切り替え等により、繊維樹脂材料Ｃの変更等が生じる。造形装置３００３は、素材変更がある（Ｓ３３７の「Ｙｅｓ」である）と、素材テーブルに記憶している素材情報を変更し（Ｓ３３８）、その変更内容（素材情報）を支援装置３００５に送信する（Ｓ３３９）。なお、素材変更がない場合（Ｓ３３７の「Ｎｏ」である）は、ステップＳ３３５に進む。

支援装置３００５は、ステップＳ３４５において時間をリセットした後、設定時間が経過すると（Ｓ３４６の「Ｙｅｓ」である）、素材情報の受信があるか否かを判定する（Ｓ３４７）。受信がある（「Ｙｅｓ」である）場合、記憶内容を変更した（Ｓ３４８）後、ステップＳ３４５に進む。受信がない（「Ｎｏ」である）場合、ステップＳ３４５に進む。

４．データ構造
（１）造形装置の素材情報
造形装置３００３の制御手段３０５８に記憶されている素材情報は、図２７に示すように、素材番号、繊維の種類、樹脂の種類、素材形状、素材寸法、弾性率、強度等であり、素材テーブル４Ｔ１に記憶されている。
繊維の種類は、例えば、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等である。樹脂の種類は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド樹脂等である。
素材の形状は、繊維方向と直交する断面形状であり、例えば、円形状、矩形状、方形状等がある。素材の寸法は、繊維方向と直交する断面における寸法であり、素材形状が「円」の場合は直径Ｄが記憶され、素材形状が「矩形」の場合は幅Ｗ×厚みｔが記憶される。素材形状や素材寸法は動作データ作成に利用される。
弾性率及び強度は、繊維の機械的特性を示す情報である。弾性率及び強度等の機械的特性の情報は構造解析に利用される。なお、これらの情報は、不揮発性の記憶部に変更可能に記憶されている。
なお、造形装置３００３は、使用する素材を複数種類備える場合、各素材に対応した造形条件を造形条件テーブルに有してもよい。造形条件としては、繊維樹脂材料Ｃの吐出速度、ヘッド部の移動速度、吐出時の繊維Ａのテンション、樹脂の加熱温度等である。また、これらの情報をＰＣ端末３００７から操作者が選択入力するようにしてもよい。

（２）支援装置の素材情報
支援装置３００５の制御手段３０５８に記憶されている素材情報は、図２８に示すように、造形装置、素材番号、繊維の種類、樹脂の種類、素材形状、素材寸法、弾性率、強度等であり、素材テーブル４Ｔ２に記憶されている。素材テーブル４Ｔ２中の造形装置は、造形装置を識別するためのものであり、例えば、造形装置３００３Ａでは、素材番号が１〜５までの５種類を利用して造形物を造形できる。
これらの情報は、支援装置３００５が処理を開始した後に各造形装置３００３に素材情報を要求（図２６のステップＳ３４１である）することで記憶部に記憶され、また、各造形装置３００３において、使用する素材の変更があった場合に送信される（図２６のステップＳ３３９である）素材情報により変更される。

（３）動作データ
支援装置３００５から対象の造形装置３００３Ａに送信される動作データは、造形時の吐出手段の移動軌道や回転比を含む（接合する場合は、接合時の加熱手段の移動軌道を含む）。
本実施形態の動作データは、さらに、造形時に使用する素材情報が含まれる。

＜変形例＞
以上、実施形態に係る造形システムについて説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、以下のような変形例であってもよい。また、実施形態と変形例、変形例同士を組み合わせたものであってよい。
また、実施形態や変形例に記載していない例や、要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。

１．実施例１の造形システム１は、図１及び図４に示すように、ＬＡＮ（有線及び無線を含む）７１を介してＰＣ端末９に接続されているが、例えば、図２９に示すように、インタネットを介してＰＣ端末９に接続されてもよいし、例えばＬＡＮケーブル（クロスケーブル）を介して直接ＰＣ端末９に接続されてもよい。

２．実施例１では、曲線をポリライン化しているが、例えば、曲線を１個又は複数個の線分や円弧やスプライン関数により構成してもよい。これらの場合も、円弧や関数における接線ベクトルや曲率を算出することで、造形軌道データを作成できる。

３．実施例１の駆動制御手段５５は、曲線Ｌｉのｊ番目のポリラインの接線ベクトルの向きを当該ポリラインの曲率にしたがってヘッド部３７１を移動させているが、例えば、曲線Ｌｉを構成する複数の点を結ぶように移動させてもよい。但し、この場合においても、ノズル部３７３の駆動ローラ３７５，３７７についての回転比の情報は必要である。

４．実施例１の造形物情報は、曲線情報Ｔ１と交点情報Ｔ２とを別テーブルで記憶しているが、例えば、図３０の曲線情報Ｔ１ａに示すように、曲線情報中の「点」と対応付けて「交点番号」と「交点曲線」とを記憶するようにしてもよい。なお、図３０中の「交点曲線」は、交点を構成する他の曲線を指し、当該他の曲線を示す曲線番号が記憶されている。

５．第１実施形態では、ノズル部３７３は一対の駆動ローラ３７５，３７７を備えているが、繊維樹脂材料Ｃの進入方向を中心軸として、その廻りに等間隔（等角度）をおいて３個以上の駆動ローラを備えてもよい。この場合においても、３個以上の駆動ローラの回転比と、賦形された繊維樹脂材料Ｄの曲率とその向きとの関係を予め求めておくことで、動作データを作成できる。

６．第１〜第３実施形態では、造形物情報を操作者が入力しているが、例えば、３次元測定器（３Ｄスキャナー）等を利用して入力してもよい。
第１及び第２実施形態では骨組み構造の造形物を造形し、第３実施形態で湾曲板構想の造形物を造形している。しかしながら、例えば、骨組み構造体（第１造形物）を造形した後に、当該骨組み構造体に対して板状体（第２造形物）を貼り付けるよう造形した造形物であってもよい。この場合、第１造形物を造形する造形装置と、第２造形物を造形する造形装置とが、同一装置であってもよいし、別装置であってもよいし、第１造形物を造形した後に別の場所の別の造形装置で第１構造物に対して第２造形物を造形してもよい。
なお、実施形態で説明した造形物は各実施形態を説明するための一例であり、他の構造・形状であってもよい。

７．第３実施形態では、造形物は３層構造を有し、各層を構成する繊維樹脂材料Ｃや厚みは同じあったが、例えば、各層ごとに使用する繊維Ａが異なってもよいし、各層ごとに厚みが異なってもよい。さらに、各層ごとで繊維配向が異なってもよいし、各層で樹脂Ｂが異なってもよい。
また、各層を複数台の造形装置により積層（造形）してもよいし、各層を設置場所の異なる複数台の造形装置により積層（造形）してもよい。

８．第３実施形態では造形物の１層目と２層目で走査方向が異なる。しかしながら、ヘッド部の走査方向と副走査方向とを一定として、例えば、造形中の中間体、つまり、中間体を載置しているベッドを回転・移動可能に構成して、中間体を配向角度に合わせて回転させてようにしてもよい。

９．第１〜第４実施形態の造形システム１，１００１，２００１，３００１では、造形物を加工する加工装置（加工処理、加工データ作成部）について説明していないが、加工装置（加工処理、加工データ作成部）を含んでもよいし、含まなくてもよい。

１０．第１〜第４実施形態の造形システム１，１００１，２００１，３００１では、造形装置３，１００３，２００３，３００３が動作データを受信するように構成されている。しかしながら、造形装置は、造形する予定がない場合やもうすぐ造形が終了する場合に、動作データを制御装置（５）や支援装置（１００５，２００５，３００５）から取得するようにしてもよい。

１１.第１〜第４実施形態の造形装置は、１種類の吐出手段（ノズル部）３７を備えているが、繊維樹脂材料Ｄの賦形範囲の異なる複数種類の吐出手段を備えてもよく、造形物に合わせて自動又は手動で適宜選択するようにしてもよい。なお、賦形範囲の異なる複数種類の例として、駆動ローラの直径が異なる吐出手段や、可動範囲の異なる吐出手段等がある。

１２．第４実施形態の支援装置３００５は、素材テーブルを有しているが、例えば、各造形装置のスケジューリングテーブルを有し、各造形装置の稼働状況を判断して、動作データを送信するようにしてもよい。
各造形装置が、造形物の造形処理の開始と終了の際に、その稼働情報を支援装置に送信する送信手段を備え、支援装置は、動作データを送信する際に、稼働していない又は所定時間内に終了予定の造形装置に動作データを送信するようにしてもよい。
支援装置は、造形物の送付先を受け付ける受付手段と、各造形装置が存在する場所を示す位置テーブルとを有し、送付先に近い場所に存在する造形装置に動作データを送信するようにしてもよい。

１３．第４実施形態において、造形装置は連続繊維の残量を計測する計測センサと、残量を支援装置に送信する送信手段とを備え、支援装置は、造形物の体積、使用する繊維樹脂材料の比重等から、対象の造形物に使用する連続繊維の使用量を算出する算出手段を備え、支援装置は、各造形装置の連続繊維の残量と使用量とを比較して、造形途中で連続繊維の切り替えが生じない造形装置に動作データを送信するようにしてよい。
逆に、造形装置が動作データを受け取ると、当該造形物の造形に必要な繊維樹脂材料の使用量を算出して、連続繊維の残量から連続繊維の切り替えが生じる場合に、切り替えが必要である旨の情報を支援装置に送信するようにしてもよい。

１４．第４実施形態において、造形装置は連続繊維の残量を計測する計測センサと、残量を支援装置に送信する送信手段とを備え、支援装置は、造形物の造形数を受け付ける受付手段と、受け付けた造形物とその数量から、対象の造形物の全量の造形に必要な連続繊維の使用量を算出する算出手段とを備え、造形装置の連続繊維の残量と使用量とを比較して、造形途中で連続繊維の切り替えが生じない造形装置に動作データを送信するようにしてよいし、複数台の造形装置に動作データと造形数とを送信して、造形量を複数台の造形装置に分担させてもよい。
逆に、造形装置が動作データを受け取ると、当該造形物の造形数に必要な繊維樹脂材料の使用量を算出して、連続繊維の残量と比較して、全量の造形物を造形できない場合に、自装置で造形できる数量を支援装置に送信するようにしてもよいし、残りの造形物の数量と動作データとを他の造形装置に送信するようにしてもよい。

１５．第４実施形態において、造形装置はノズル部から吐出される繊維樹脂材料Ｃの曲率、厚み、幅を測定するセンサと、これらの寸法情報を支援装置に送信する送信手段とを備え、支援装置は、動作データと、センサから送られた数値とを比較して、造形装置の造形精度を算出し、造形物情報から造形物に必要な精度を取得して、造形物に要求される寸法精度に対応可能な造形装置に動作データを送信するようにしてもよい。
逆に、造形装置が動作データを受け取ると、当該造形物の寸法精度を取得して、要求されている造形物を造形できない場合に、できない旨を支援装置に送信するようにしてもよいし、動作データを他の造形装置に送信するようにしてもよい。

１６．第４実施形態において、支援装置は、造形発注者に対して造形物に対する評価（アンケート）を発注者のブラウザに表示させて、その回答を受け付けるプログラムを有し、評価の高い造形装置に動作データを送信するようにしてもよい。

１７．第４実施形態において、支援装置は、発注履歴から発注サイクルを算出する算出手段を有し、前回の発注から所定期間経過すると、発注者（ＰＣ端末）に受注の有無の問合せを送信するようにしてもよい。
１８．上記で説明した変形例を適用するシステムは第１〜第４実施形態で説明したシステムであってもよいし、変形例を組み合わせたシステムであってもよいし、別のシステムであってもよい。

１ 造形システム
３ 造形装置
５ 制御装置
３７ 吐出手段
５１ 受付手段
５３ 作成手段
５５ 駆動制御手段
３７１ ヘッド部
３７３ ノズル部

Claims (10)

1. 連続繊維と樹脂とからなる繊維樹脂材料により３次元造形物を造形する造形システムであって、
   賦形した繊維樹脂材料を吐出しながら移動する吐出手段と、
   前記３次元造形物に関する造形物情報を受け付ける受付手段と、
   前記造形物情報に基づき前記吐出手段の動作データを作成する作成手段と、
   前記動作データに基づいて前記吐出手段の駆動を制御する駆動制御手段と
   を備える造形システム。
2. 前記造形物情報は前記３次元造形物の３次元形状情報を含む
   請求項１に記載の造形システム。
3. 前記吐出手段は、前記繊維樹脂材料を賦形して吐出するノズル部と、前記ノズル部を搭載するヘッド部とを備え、
   前記動作データは前記ノズル部用データと前記ヘッド部用データとを含む
   請求項１又は２に記載の造形システム。
4. 複数種類の繊維樹脂材料に関する素材情報を記憶する記憶部と、
   前記３次元造形物の造形に使用する前記繊維樹脂材料として前記複数種類の繊維樹脂材料の中から選択する材料選択手段と
   をさらに備える
   請求項１〜３の何れか１項に記載の造形システム。
5. 前記造形物情報は前記３次元造形物に要求される物性を含み、
   前記素材情報は前記連続繊維及び前記樹脂の機械的特性情報を含み、
   前記物性を満たすように前記連続繊維の配向角度を決定する配向決定手段をさらに備え、
   前記作成手段は、前記連続繊維の配向が前記配向決定手段により決定された配向角度となるように、前記動作データを作成する
   請求項４に記載の造形システム。
6. 連続繊維と樹脂とからなる繊維樹脂材料を吐出手段が吐出しながら移動することにより３次元造形物を製造する製造方法であって、
   前記３次元造形物に関する造形物情報を受け付ける受付ステップと、
   前記造形物情報に基づき賦形した繊維樹脂材料を吐出する前記吐出手段の動作データを作成する作成ステップと、
   前記動作データに基づいて前記吐出手段を駆動する駆動ステップと
   を含む製造方法。
7. 連続繊維と樹脂とからなる繊維樹脂材料を造形して製造される３次元造形物であって、
   請求項６に記載の製造方法により製造された３次元造形物。
8. 連続繊維と樹脂とからなる繊維樹脂材料を吐出手段が吐出しながら移動することにより３次元造形物を造形する造形装置の動作データを作成する支援装置であって、
   前記３次元造形物に関する造形物情報を受け付ける受付手段と、
   前記造形物情報に基づき賦形した繊維樹脂材料を吐出する前記吐出手段の動作データを作成する作成手段と
   を備える支援装置。
9. 連続繊維と樹脂とからなる繊維樹脂材料をノズル部が吐出しながら、前記ノズル部を搭載するヘッド部が移動することにより３次元造形物を造形する造形装置の動作データ作成方法であって、
   前記３次元造形物に関する造形物情報に基づき、前記３次元造形物を分割するステップと、
   前記ヘッド部が前記分割された領域に沿って移動するための移動データを作成するステップと、
   前記ノズル部が前記分割された領域の形状に前記繊維樹脂材料を賦形しながら吐出するための吐出データを作成するステップと
   を含む動作データ作成方法。
10. 連続繊維と樹脂とからなる繊維樹脂材料をノズル部が吐出しながら、前記ノズル部を搭載するヘッド部が移動することにより３次元造形物を造形する造形装置の動作データであって、
    前記ヘッド部が前記分割された領域に沿って移動するための移動データと、
    前記ノズル部が前記分割された領域の形状に前記繊維樹脂材料を賦形しながら吐出するための吐出データと
    を含む動作データ。

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