JP2022133873A - 三次元構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献1~3に記載の三次元構造体は、各構造体同士が連結要素により固定されており、可動性を有していない。
複数の構造体本体と、前記各構造体本体に複数設けられ、隣接する前記各構造体本体を相互に連結する連結手段と、を備え、
前記複数の連結手段は、それぞれ、隣接する他の前記構造体本体に向かって突設された凸部と、前記凸部の突設方向と略同一方向に開口し、隣接する他の前記構造体本体の前記凸部が挿入される凹部と、を有し、
前記凸部には、所定の方向に貫通した貫通孔が設けられ、
前記凹部には、その内周面から延びる軸部が設けられ、
前記軸部は、隣接する他の前記構造体本体の前記貫通孔に挿通され、
一の前記構造体本体に設けられる前記複数の連結手段における、前記凸部の前記突設方向は、それぞれ異なって構成されている。
これにより、同一の構造体本体を、3つ以上の任意の個数で自由に連結することができ、使用用途等に合わせて、三次元構造体全体のサイズ感を柔軟に変更することが可能となる。
また、各構造体本体は、貫通孔とこれに挿通される軸部とにより連結されることで、隣接する各構造体本体を、軸部周りに相対回動させることができ、三次元構造体全体の形態を柔軟に変更することができる。
前記軸部の延びる方向と、この軸部が設けられた一の前記構造体本体における、前記貫通孔の貫通方向とは、略垂直に構成され、
前記貫通孔の貫通方向と、この貫通孔に挿通される前記軸部の延びる方向とは、略平行に構成されている。
また、このような構成とすることで、対向する各連結手段が離間して設けられている場合と比較して、隣接する構造体本体同士における各軸部周りの可動性を広く確保することができ、三次元構造体の形態をより柔軟に変更することが可能となる。
なお、以下に示す各実施形態は本発明の一例であり、本発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、これらの図において、符号Xは、本実施形態に係る三次元構造体を示す。
造形方式としては、例えば、紫外線の照射により光硬化性樹脂を硬化させる光造形法、素材粉末を層状に敷き詰め、高出力のレーザービーム等で固める粉末法、熱可塑性樹脂を高温で溶かし積層させる熱溶解積層法(FDM法)等、種々の方式が用いられる。
素材としては、ABS樹脂やPLA樹脂等の樹脂素材、石膏、シリコンゴム、金属等、種々の素材が用いられる。
以下、図1~図4を用いて、本実施形態に係る三次元構造体Xについて説明する。
なお、図1では、例示的に、本実施形態に係る三次元構造体Xの内の、隣接した2つの構造体本体1を抜き出して示している。
なお、構造体本体1の形状は、これに限られず、例えば、略円柱状や略球状、円錐状等、使用用途等に合わせて適宜変更可能である。
また、構造体本体1の大きさも、特に限定されず、現在の3Dプリンタの技術であれば、例えば、3mm×3mm×3mm程度の微小な大きさとすることも可能である。
また、各連結手段2における凸部21の突設方向は、それぞれが設けられている側面の面方向に対して略垂直に構成されている。
なお、構造体本体1に設けられる連結手段2の数は、特に限定されず、1つや2つであっても良いし、上面や底面も含めて5つや6つ設けても良く、使用用途等に合わせて適宜変更可能である。
また、各凸部21は、上記構成により、所定の方向に貫通した貫通孔mが設けられている。
なお、図3は、図1に示す隣接した2つの構造体本体1を、図2(a)、(b)にそれぞれ示した断面線で切断した際の断面図を示している。
なお、図2(b)では、説明の便宜上、手前の凸部21のみ、その貫通孔mの貫通方向に沿った断面図で示している。
また、他方の2側面に設けられている各連結手段2の貫通方向は、上記した一方の2側面に設けられている各連結手段2の貫通方向と略垂直方向となされている。
なお、各連結手段2の関係性は上記に限られず、例えば、対向する2側面に設けられている各連結手段2の貫通方向が同一となるように設けても良く、使用用途等に合わせて適宜変更可能である。
また、第一連結手段2a、第二連結手段2bの有する各構成要素の符号の末尾に、それぞれa、bを付することとする。
また、軸部naの延びる方向d1と、貫通孔maの貫通方向d2とは、略垂直に構成されている。
また、軸部naは、その両端が、凹部22aにおける内周面、特に開口端近傍の内周面に連接されている。
これにより、軸部naの一方の側面と構造体本体1aの側面とが、滑らかに連接された態様となされており、凹部22aは、外見上、貫通方向d2に沿って、2つの円孔として視認される態様となされている。
なお、以下、図3では、構造体本体1aの第一連結手段2aと、構造体本体1bの第二連結手段2bと、の連結態様について説明する。
また、凹部22aは、これに挿入される凸部21bの外形状に沿った窪みとして構成されており、貫通孔mbと軸部naとの間の間隙を利用して、各構造体本体1a、1bの間の間隔を詰めることで、凹部22aに挿入される凸部21bの全体を埋設可能に構成されている。
これにより、隣接する各構造体本体1を、軸部nb周りに相対回動させる際に、軸部nbと貫通孔maとの間の摩擦力が軽減され、滑らかな回動動作が可能となる。
なお、図3(b)に示すように、各第二連結手段2bが隣接する側面にそれぞれ設けられていることから、それぞれの凹部22bは、構造体本体1の内部で連通している。
また、一の構造体本体1における一の第二連結手段2bと、一の構造体本体1に隣接する構造体本体1における、一の第二連結手段2bに対向する第一連結手段2aとにより、隣接する構造体本体1を連結することができる。
これにより、この三次元構造体Xの外方に連結手段2が突出せず、収まりの良い形態となされている。
また、外周を構成する構造体本体1に囲まれた6個の構造体本体1には、図1~図3で説明した構造体本体1aのように、4側面に1つずつ、第一連結手段2a或いは第二連結手段2bが設けられ、隣接する構造体本体1と連結している。
例えば、図4に示した状態から、さらに部分的に連結していくことでジグザグとした外形を呈するものとすることもできる。
また、上面や底面にも連結手段2が設けられた構造体本体1を用いることで、上方や下方に向かって連結していき、より立体感のあるものとすることもできる。
このような構造として、例えば、凸部21或いは軸部nを部分的に切除する、凸部21或いは軸部nをゴム等の柔軟性のある素材で形成し、切り込みを設ける、といった構造が考えられる。
しかし、このような構造とした場合、三次元構造体Xに強く引張り力が作用するような場合に、各構造体本体1が分離してしまう恐れがある上、そもそもの連結作業に、繊細な技術と大きな手間を要してしまう。
即ち、上記したような、後から連結するための構造とする必要がなく、構造体本体1を破壊することでしか分離できない、強固な連結態様となされた三次元構造体Xを、取り扱い易い素材を用いて、一挙に製造することができる。
以下、図5~図7を用いて、実施形態2に係る三次元構造体Xについて説明する。
なお、実施形態2において、実施形態1と基本的に同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
なお、図5及び図6においては、説明の便宜上、第二補助構造体S2が、構造体本体1´や第一補助構造体S1と分離した状態で示しているが、実際には、図7に示すように、全てが連結された状態で製造される。
これにより、第一補助構造体S1は、構造体本体1´と共に、上記の連結方向に沿って漸次幅が広がっていく略扇形状を呈しつつ、外方に連結手段2が突出せず、収まりの良い形態となされた構造体ユニットUの形成に寄与している。
また、第一補助構造体S1には、1つの側面に第一連結手段2aが設けられている。
このような連結態様を繰り返すことで、第一補助構造体S1が連結されていない側端部の構造体本体1´には、外方に第二連結手段2bの凸部21bが突出された態様となされている。
即ち、各構造体ユニットUの端部の構造体本体1´の第二連結手段2bと、第二補助構造体S2の各第一連結手段2aと、を連結することで、図7に示すような三次元構造体Xが構成される。
そして、各構造体ユニットUを同一方向に湾曲させることで、三次元構造体X全体が、ドーム形状を呈することとなる。
これにより、図7(b)に示すように、本実施形態に係る三次元構造体Xを、任意の載置面Gに、各第一補助構造体S1を当接させた状態で載置することができる。
また、三次元構造体Xは、実施形態2に示したような、三次元構造体X自体に美観を備えるものである場合には、服飾品や置物等、独立した一つの製品として用いることができる。
また、三次元構造体Xは、構造体本体1を上記した3mm×3mm×3mm程度の微小な大きさとし、実施形態1に示したような面状に広がっていく連結態様とすることで、あたかも一枚の布製品のようなに、薄手であり、形態が柔軟に可変する構造体とすることもできる。
1、1´ 構造体本体
2 連結手段
2a 第一連結手段
2b 第二連結手段
21、21a、21b 凸部
22、22a、22b 凹部
m、ma、mb 貫通孔
n、na、nb 軸部
S1 第一補助構造体
S2 第二補助構造体
U 構造体ユニット
Claims (7)
- 3Dプリンタにより製造される三次元構造体であって、
複数の構造体本体と、前記各構造体本体に複数設けられ、隣接する前記各構造体本体を相互に連結する連結手段と、を備え、
前記複数の連結手段は、それぞれ、隣接する他の前記構造体本体に向かって突設された凸部と、前記凸部の突設方向と略同一方向に開口し、隣接する他の前記構造体本体の前記凸部が挿入される凹部と、を有し、
前記凸部には、所定の方向に貫通した貫通孔が設けられ、
前記凹部には、その内周面から延びる軸部が設けられ、
前記軸部は、隣接する他の前記構造体本体の前記貫通孔に挿通され、
一の前記構造体本体に設けられる前記複数の連結手段における、前記凸部の前記突設方向は、それぞれ異なって構成されている、三次元構造体。 - 前記貫通孔と、この貫通孔に挿通される前記軸部との間には、所定の間隙が形成されている、請求項1に記載の三次元構造体。
- 前記凹部は、この凹部に挿入される前記凸部の全体を埋設可能に構成されている、請求項2に記載の三次元構造体。
- 一の前記連結手段における前記凸部と前記凹部とは、隣接して設けられている、請求項1~3の何れかに記載の三次元構造体。
- 前記凸部は、湾曲した棒状体の両端部が前記構造体本体に連接されることにより構成され、ている、請求項4に記載の三次元構造体。
- 前記軸部は、その両端が、前記凹部の内周面に連接されている、請求項5に記載の三次元構造体。
- 前記軸部は、正面視で、前記凸部の両端部の間に設けられ、
前記軸部の延びる方向と、この軸部が設けられた一の前記構造体本体における、前記貫通孔の貫通方向とは、略垂直に構成され、
前記貫通孔の貫通方向と、この貫通孔に挿通される前記軸部の延びる方向とは、略平行に構成されている、請求項5又は6に記載の三次元構造体。
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