JP2024512507A - 周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリ及び物理的部品を製造するための制御ファイルを生成するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、物理的コンポーネントに利用可能な構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するための装置１１０に関する。装置１１０は、複数の構造多孔質体の構造表現を提供するための提供ユニット１１１を備え、前記構造表現は構造多孔質体の構造を示す。提供ユニット１１２は、材料モデルを提供するように適合されており、前記材料モデルは、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示す。決定ユニット１１３は、構造多孔質体の物理的特性を決定するように適合されており、前記構造多孔質体の物理的特性は、構造多孔質体の構造表現及び材料モデルに基づいて決定される。さらに、生成ユニット１１４は、構造多孔質体について決定された物理的特性に基づいてライブラリを生成するように適合されている。【選択図】図１

Description

本発明は、周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するための装置、方法及びコンピュータプログラムに関する。さらに、本発明は、装置を備えたライブラリシステム及び印刷システム、ならびに構造多孔質体の生成のための装置、方法及びコンピュータプログラム製品の使用に関する。

近年、多くの製品において、従来の建築材料及び構造を、例えばポリマーで作られた構造多孔質体に置き換えることが有利であることがわかっている。このような構造多孔質体は、従来の材料と比較して、例えば３Ｄプリンティング法を使用することによって容易に製造されることができ、さらに、コンポーネントの質量を大幅に低減しながら従来のコンポーネントと同じ材料特性を提供することができる、という利点を有する。しかしながら、これらの多孔質体の構造及び形成の複数の可能性から、特定の仕様の構造多孔質体を見つけることは、時間のかかる面倒な作業となり得る。ほとんどの場合、この作業は、主にそれぞれのエンジニアの経験に基づいて多種多様な構造多孔質体から適切な例を選択する。次に、これらの例は、製造され（例えば印刷され）、所望の特性に関して試験される。これらの試験に基づいて、エンジニアは、再び、自分の経験に基づいて、適切な構造多孔質体が見つかるまで、構造多孔質体の構造特性を修正し、さらなる試験のために新しい例を選択する。したがって、より効果的で時間のかからない方法で適切な構造多孔質体を選択する可能性を提供し、そのような選択を、それぞれの多孔質体を製造するための制御ファイルの生成に統合することが有利である。

本発明の目的は、より効率的で時間のかからない方法で、適切な構造多孔質体を選択し、構造多孔質体で作られた物理的コンポーネントを製造するための制御ファイル生成することを可能にする装置、方法、及びコンピュータプログラム製品を提供することである。さらに、本発明の目的は、本装置を利用したライブラリシステム及び印刷システムを提供することである。

本開示の第１の態様では、物理的コンポーネントに利用可能な周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するための装置が提示され、前記装置は、ａ）複数の周期構造多孔質体の構造表現を提供するための周期構造多孔質体提供ユニットであって、構造表現が周期構造多孔質体の構造を示す、周期構造多孔質体提供ユニットと、ｂ）材料モデルを提供するための材料モデル提供ユニットであって、前記材料モデルは、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示す、材料モデル提供ユニットと、ｃ）前記複数の周期構造多孔質体の物理的特性を決定するための物理的特性決定ユニットであって、周期構造多孔質体の物理的特性が、周期構造多孔質体の前記構造表現及び前記材料モデルに基づいて決定される、物理的特性決定ユニットと、ｄ）前記複数の周期構造多孔質体について決定された前記物理的特性に基づいて、前記複数の周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するためのライブラリ生成ユニットと、を備える。

物理的特性決定ユニットが、周期構造多孔質体の構造表現及び材料モデルに基づいて複数の周期構造多孔質体の物理的特性を決定するように適合されているため、さらに、ライブラリ生成ユニットは、複数の周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するように適合されているため、可能性のある適切な周期構造多孔質体の面倒で時間のかかる物理的試験を回避することができ、適切な周期構造多孔質体を、決定された物理的特性に基づいてライブラリから直接選択することができる。これにより、意図された用途に適した周期構造多孔質体を、より迅速かつ時間をかけずに決定することができる。

周期構造多孔質体は、一般に、支柱又は壁の三次元ネットワークによって互いに接続されたノード点の三次元ネットワークと、支柱又は壁の間に存在する空隙体積とを含む。例えば、周期構造多孔質体は、三重周期最小表面（ＴＰＭＳ）又は格子構造を指すことができる。好ましくは、周期構造多孔質体は、少なくとも二次元で繰り返す単位セルを含むような周期構造である。

周期構造多孔質体提供ユニットは、複数の周期構造多孔質体の構造表現を提供するように適合される。特に、構造多孔質体提供ユニットは、複数の周期構造多孔質体の構造表現がすでに保存されている保存ユニットとすることができる。しかしながら、構造多孔質体提供ユニットは、例えば、保存ユニット又は入力ユニットから構造表現を受信し、受信した構造表現を提供するように、適合された受信ユニットを指すこともできる。

周期構造多孔質体の構造表現は、それぞれの周期構造多孔質体の構造を示し、したがって、それぞれの周期構造多孔質体の構造を再現することができ、例えば、周期構造多孔質体の仮想的な再構築を可能にする、任意の情報を指すことができる。好ましくは、周期構造多孔質体の構造表現は、周期構造多孔質体の幾何学的形状を表す構造パラメータを含む。特に、構造パラメータは、格子タイプ、格子パラメータ、格子定数、ビーム径、単位セルサイズ、アスペクト比、ビーム角及び壁厚のうちの少なくとも１つを示すことが好ましい。

材料モデル提供ユニットは、材料モデルを提供するように適合されている。また、材料モデル提供ユニットは、材料モデルがすでに保存されている保存ユニットを指すこともできる。しかし、材料モデル提供ユニットは、例えば、保存ユニット又は入力ユニットから材料モデルを受信し、受信した材料モデルを提供するように適合された受信ユニットを指すこともできる。

材料モデルは、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示すものである。例えば、材料モデルは、外部物理的影響と材料の反応との間の関数関係を示すことができる。しかし、材料モデルは、既知の物理法則と材料のそれぞれの機能特性に基づいて、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応をシミュレートする、より複雑な数値モデルを指すこともできる。さらに、材料モデルは、単純な実施形態では、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の既知の反応がすでに保存されており、ルックアップテーブル又はマトリックスから検索されることができるルックアップテーブル又はマトリックスを指すことさえできる。

材料モデルは、例えば、定義された温度変化に対する材料の反応を決定するように適合されることができ、例えば、材料モデルは、定義された温度変化に基づいて材料の変形を示すように適合されることができる。さらに、材料モデルは、例えば既知のひずみ関係を利用して、加えられた定義された外力に基づいて、材料の変形、例えば伸びを示すように適合されることができる。このような材料モデルは、すでに多くの材料及び用途に対して存在しており、装置内で利用されるように容易に適合されることができ、例えばＬＳ－ＤＹＮＡによるデータベースで提供されているような材料モデルを利用することができる。多くの場合、このような材料モデルは、それぞれの物理的影響を受けるそれぞれの材料試験体の機械的試験データに基づいて生成されることができる。次に、試験データを数値モデル化して、それぞれの物理的影響に対する材料の反応を数値的に記述することができる。

物理的特性決定ユニットは、複数の周期構造多孔質体の物理的特性を決定するように適合されている。物理的特性は、周期構造多孔質体の任意の物理的特性を指すことができる。好ましくは、周期構造多孔質体の決定された物理的特性は、硬度、Ｅモジュール、密度、破断伸び、ｘ％圧縮時の圧縮剛性、ｘ％伸長時の応力、反発、ショア硬度、曲げ弾性率、引張強さ、衝撃強さ、ポアソン比、引裂強さ、及び温度容量のうちの少なくとも１つを指す。

周期構造多孔質体の物理的特性、例えば、上述の物理的特性のいずれかは、周期構造多孔質体の構造表現に基づいて、及び材料モデルに基づいて決定される。例えば、物理的特性決定ユニットは、入力として周期構造多孔質体の構造表現が提供される場合、周期構造多孔質体の物理的特性を決定するために、人工知能方法を利用することができる。この場合、材料モデルは、人工知能の一体化された一部とすることができ、例えば、物理的特性を決定するために使用されるニューラルネットワークの一部とすることができる。特に、このような例示的な場合、適切な人工知能方法、例えば、ニューラルネットワーク、ディープラーニングネットワークなどが、まず、ニューラルネットワークに異なる構造表現を提供し、さらに、それぞれの物理的特性につながるそれぞれの実験の結果を提供することによって、トレーニングされ得る。この学習入力に基づいて、人工知能は、単に入力として提供された周期構造多孔質体の構造表現の入力に基づいて、それぞれの物理的特性を決定するようにトレーニングされ得、材料モデルは、この場合、トレーニングされた人工知能の一部である。そして、トレーニングされた人工知能は、物理的特性決定ユニットによって利用されることができる。しかし、物理的特性決定ユニットは、例えば、有限要素解析法のような既知のシミュレーション方法を使用して、構造表現と材料モデルに基づいて、周期構造多孔質体の物理的特性を決定するように適合されることもできる。

次に、ライブラリ生成ユニットは、複数の周期構造多孔質体について決定された物理的特性に基づいて、複数の周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するように適合される。特に、ライブラリは、決定された物理的特性を複数の周期構造多孔質体のそれぞれの周期構造多孔質体に相互接続する計算構造を指す。これにより、物理的特性の１つ以上についてライブラリを検索することができ、したがって、ライブラリは、検索された物理的特性の１つ以上を満たすそれぞれの周期構造多孔質体を検索の結果として提供する。好ましい実施形態では、ライブラリは、各決定された物理的特性がそれぞれの周期構造多孔質体に相関する二次元マトリックスデータ構造を含む。しかしながら、ライブラリは、二次元より大きい次元のマトリックスデータ構造、例えば、追加の依存関係が決定され得る場合には三次元マトリックスデータ構造も含むことができる。例えば、周期構造多孔質体の物理的特性は、周期構造多孔質体の温度に依存し得る。このような特定された追加の依存関係は、ライブラリの一部として提供されることもでき、この場合、ライブラリ生成ユニットは、それぞれの特定された追加の依存関係（例えば温度など）を追加の依存関係次元として含むマトリックデータ構造を生成するように適合される。

一実施形態では、材料モデルは、付加製造プロセスで利用可能な材料に基づいている。これにより、本ライブラリが参照する周期構造多孔質体は、付加製造プロセスで容易に製造されることができる。一般に、３Ｄプリンティング又はラピッドプロトタイピングを含む付加製造プロセスは、構成原材料を連続的に付加することによって三次元物体を製造するさまざまなプロセスのいずれかを指す。３Ｄプリンタは、連続的に適用される複数の層を通して材料を付加する。これらの点で、付加製造は、鋳造又は成形、ファブリケーション、スタンピング、機械加工などの他の製造技術とは完全に対照的である。付加製造プロセスは、金属及びプラスチックを含む多種多様な原材料に対応することができる。多くの場合、付加製造プロセスは、対応する付加製造モデルを利用する。このようなモデルは、典型的には、所望の物体の三次元モデルを含み、典型的には、コンピュータ支援設計、３Ｄスキャナ、又は他の関連技術を使用して生成される。付加製造モデルは通常、対応するモデリングソフトウェアを介して表現される。

付加製造プロセス、特に３Ｄプリンティングプロセスは、すでに複数の材料に対して存在しており、さらに多くの材料が将来の付加製造プロセスで利用可能になる。したがって、材料モデルは、現在又は将来、付加製造プロセスで利用可能なあらゆる材料を指すことができる。好ましくは、材料モデルは、耐衝撃性改良ビニル芳香族コポリマー、熱可塑性スチレン系エラストマー（Ｓ－ＴＰＥ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、脂肪族－芳香族コポリエステル、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリスルホン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＰＥＴ、ＰＢＴ及びＰＥＴＧなどのポリエステル、ならびにポリエチレン（ＰＥ）からなる群から選択される少なくとも１つの熱可塑性ポリマー（ＴＰ）を含む材料を指す。好ましくは、熱可塑性ポリマーは、Ｓ－ＴＰＥ、ＴＰＵ、ＰＰ、ポリエステル、及びポリアミドを含む群から選択される。特に、熱可塑性ポリマーがＴＰＵを指すことが好ましい。しかしながら、別の好ましい実施形態では、材料は、アクリレート、エポキシ、ポリウレタンなどに基づいて付加製造プロセス中に重合される熱硬化性ポリマーを含むこともできる。

一実施形態では、物理的特性決定ユニットは、周期構造多孔質体の物理的特性を決定するために、周期構造多孔質体に影響を与える物理的事象をシミュレートし、物理的事象に対する周期構造多孔質体のシミュレートされた反応から物理的特性を決定するように適合される。シミュレートされる物理的事象は、物理的特性を決定するのに適した任意の物理的事象を指すことができる。例えば、物理的事象は、周期構造多孔質体を、所定の圧力、所定の変形力、所定の温度変化などに仮想的にさらすことを指すことができる。しかし、物理的事象は、より複雑なシナリオ、例えば、一定の高さからの周期構造多孔質体の落下をシミュレートする落下試験、破断点に達するまで周期構造多孔質体に力を加える破断試験、異なる方向の力を周期構造多孔質体に加える複雑な変形試験などを指すこともできる。次に、物理的特性決定ユニットは、上述のように、例えば人工知能を使用して、物理的効果をシミュレートし、周期構造多孔質体のシミュレートされた反応を決定するように適合されることができ、シミュレートされた反応から物理的特性を決定することができる。しかしながら、すでに上述したように、有限要素法、有限体積法などの既知の数値シミュレーション法、及び機械部品への力をシミュレートするための他の適切な数値法も利用することができる。好ましくは、物理的特性決定ユニットは、物理的事象及び周期構造多孔質体の反応をシミュレートするために有限要素法を利用するように適合される。

好ましい実施形態では、シミュレートされる物理的事象は、所定の物理的特性を示す反応を提供するシミュレートされる物理的試験手順の一部である。例えば、それぞれの物理的試験手順は、物理的特性を決定することを可能にする既知の実験的試験手順を指すことができる。特に、シミュレートされた物理的試験手順は、工業規格に記載された試験手順に基づくことが好ましい。これにより、物理的特性が互いに比較可能であるだけでなく、それぞれの実験結果とも比較可能であるように、物理的特性を決定することができる。さらに、人工知能を利用すれば、この場合、このような工業規格に基づく実験からの実験結果は、人工知能のトレーニングに容易に利用されることができる。

一実施形態では、物理的特性決定ユニットはさらに、構造パラメータをそれぞれの周期構造多孔質体のデジタル表現に変換し、周期構造多孔質体のデジタル表現に基づいて物理的特性を決定するように適合される。周期構造多孔質体のデジタル表現は、例えば、周期構造多孔質体の１つ以上のセルのモデルを指すことができる。特に、周期構造多孔質体のデジタル表現は、周期構造多孔質体のセルの１つ又は小さなマトリックス、例えばセルの３×３×１マトリックスの仮想モデルを指すことができる。この場合、周期構造多孔質体の１つのセル又はセルの小さなマトリックスの物理的特性は、それぞれのスケーリングを適用する際に、複数のセル又はセルの小さなマトリックスより大きなマトリックスを含む構造多孔質体にも適用できることが容易に想定される。好ましくは、周期構造多孔質体の境界のオープンセルは、それぞれの境界条件、例えば対称的又は周期的な境界条件に関して具体的に考慮される。周期構造多孔質体のデジタル表現は、例えば、三次元メッシュ表現として、点群表現として、ネット表現として、表面表現としてなど、任意の適切な形態で提供されることができる。好ましくは、デジタル表現は、例えば、ｔｅｔ－メッシュ、ｈｅｘ－メッシュ又は３ｍｆデータ形式を利用した、周期構造多孔質体の表面のメッシュ表現を指す。さらに、特に、周期格子構造は、格子の各ノートを点で定義し、各ビームをそれぞれの始点、終点及び半径で定義するアートグラフとして記述されることもできる。この場合、例えば、デジタル表現は、ｘｍｌ、ｌｔｃｘ、又はｉｎｐデータ形式で保存することができる。

一実施形態では、ライブラリ生成ユニットはさらに、周期構造多孔質体の決定された物理的特性の１つ以上を利用して、周期構造多孔質体と同じ物理的特性を有する同質材料の物理モデルを参照する同質材料モデルを生成するように適合され、ライブラリ生成ユニットはさらに、ライブラリの一部として周期構造多孔質体の同質材料モデルを提供するように適合され得る。同質材料モデルは、周期構造多孔質体の複雑な構造を含むことなく、周期構造多孔質体と同じ物理的特性を備えて提供される。例えば、格子構造の完全な格子表現は、例えば、多数のメッシュ要素を有するメッシュによる各格子ビームの表現を含む。対応する同質材料モデルでは、各格子単位セルは、単一の立方体要素、例えば六面体メッシュ要素によって表現される。例えば材料モデルを介して次いで与えられるこれらの立方体要素は、それらが表現している格子単位セルと全く同じ挙動をする。したがって、このような立方体要素から作られたモデルは、格子の完全な表現と同じか、又は少なくとも類似した挙動を示すが、要素数は大幅に削減され、例えばメッシュサイズが小さくなる。したがって、周期構造多孔質体と同じ物理的特性、したがって物理的事象に対する同じ反応を有する同質材料を記述する同質材料モデルは、複雑な構造を有する完全な周期構造多孔質体よりもシミュレーションが容易であるという利点がある。例えば、周期構造多孔質体が、さらに試験を必要とする複雑な製品の物理的コンポーネントに使用される場合、工業製品のシミュレーションにおいてシミュレートされた完全な周期構造多孔質体を利用するよりも、物理的コンポーネントのそれぞれの同質材料モデルを利用する方が容易である。

一実施形態では、ライブラリ生成ユニットはさらに、ａ）ターゲット物理的特性を提供するためのターゲット物理的特性提供ユニットであって、周期構造多孔質体提供ユニットが、構造多孔質体を製造するための製造制約に基づいて、複数の周期構造多孔質体のための構造表現を提供するようにさらに適合される、ターゲット物理的特性提供ユニットと、ｂ）ターゲット物理的特性及びライブラリに基づいて、特に、ライブラリに基づいて、１つ以上のターゲット物理的特性を満たすか、又はターゲット物理的特性を可能な限り良好に満たす１つ以上の周期構造多孔質体を決定することによって、ターゲット周期構造多孔質体を決定するための、ターゲット周期構造多孔質体決定ユニットと、を備える。

本開示の別の態様では、周期構造多孔質体ライブラリシステムが提示され、周期構造多孔質体ライブラリシステムは、ａ）上述の装置によって生成された周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを提供するためのライブラリ提供ユニットと、ｂ）ユーザとライブラリとの相互作用を可能にするように適合されたユーザインターフェースと、を備える。

ライブラリ提供ユニットは、ライブラリが例えばライブラリ生成ユニットによって記憶されているストレージにアクセスすることによって、ライブラリを提供するように適合されることができる。しかしながら、別の実施形態では、ライブラリシステムは、上述のライブラリを生成するための装置を備えることもでき、ライブラリ提供ユニットは、装置のライブラリ生成ユニットによってライブラリが生成された後に、ライブラリを提供するように適合されることができる。

好ましくは、ユーザインターフェースは、周期構造多孔質体の物理的特性を示す１つ以上の所望の特性を参照するユーザの入力を受け取るように適合された入力ユニットと、決定された物理的特性及び／又は構造パラメータに基づいて所望の特性の１つ以上を含む周期構造多孔質体のライブラリを検索する検索ユニットとを提供することによってライブラリの検索を可能にし、見つかった周期構造多孔質体を出力としてユーザに提供するように適合される。特に、ユーザインターフェースは、例えば、特徴と物理的特性及び／又は構造パラメータとの間のそれぞれのルックアップテーブル又は関数関係に基づいて、所望の特性をそれぞれの物理的特性及び／又は構造パラメータに関連付けるように適合されることができる。次に、検索ユニットは、関連付けられた物理的特性及び／又は構造パラメータに基づいてライブラリを検索し、検索された物理的特性及び／又は構造パラメータの１つ以上に対応する周期構造多孔質体を出力として提供するように適合されることができる。

好ましい実施形態では、ユーザインターフェースは、選択バーを提供するように適合され、選択バーの位置は、所望の物理的特性が選択バーをそれぞれの位置に移動させることによって選択され得るように、物理的パラメータの特定の値に対応しており、検索ユニットは、選択バーの位置に基づいて周期構造多孔質体の選択を表示するように適合される。特に、表示された選択は、選択バーの位置によって示されるそれぞれの選択された物理的特性に関連する周期構造多孔質体を含む。

一実施形態では、ユーザインターフェースはさらに、所望の特性の製造公差に関して追加的にライブラリを検索できるように適合され、検索ユニットは、ライブラリを利用して、製造公差内で所望の特性を満たす公差を含む構造パラメータとともに周期構造多孔質体を提供するようにさらに適合される。例えば、ユーザは、周期構造多孔質体の所望の硬度に対する公差を提供することができ、次いで、検索ユニットは、公差及び所望の硬度に基づいて硬度範囲を決定し、この硬度範囲内の硬度を含むライブラリ内のすべての周期構造多孔質体を検索するように適合される。１つ以上の構造多孔質体が硬度範囲について見出された場合、それぞれの周期構造多孔質体は検索の結果としてユーザに提供される。

一実施形態では、ユーザインターフェースに加えて、又はそれに代えて、ライブラリシステムは、選択基準として、周期構造多孔質体の物理的特性、周期構造多孔質体及び／又は製造される物理的コンポーネントの構造パラメータに基づいて、ライブラリの一部である周期構造多孔質体から周期構造多孔質体を選択し、選択された周期構造多孔質体を提供するように適合された選択ユニットを備えることができる。特に、選択ユニットは、それぞれの選択基準及び選択ルールが与えられ、ユーザのさらなる入力なしに、周期構造多孔質体ライブラリから周期構造多孔質体を自動的に選択することができる。

好ましい実施形態では、選択ユニット及び／又はユーザインターフェースは、選択された周期構造多孔質体を、周期構造多孔質体を含む又は部分的にそれで作られている物理的コンポーネントの付加製造の制御のための制御ファイルを選択された周期構造多孔質体に基づいて生成するための制御ファイルジェネレータに、提供するようにさらに適合される。一般に、制御ファイルジェネレータに提供される選択された多孔質体は、自動的に、又は、ライブラリのユーザによって、又は、例えばマシンガイドされたユーザ選択プロセス中にユーザとユーザインターフェースとの間の相互作用で、選択され得る。好ましくは、制御ファイルジェネレータは、物理的コンポーネントの特徴、例えば、物理的コンポーネントの仮想モデル及び／又は物理的コンポーネントのそれぞれの形状及びサイズパラメータをさらに提供される。次いで、制御ファイルジェネレータは、例えば、周期構造多孔質体で物理的コンポーネントを完全に又は部分的に充填することによって、選択された多孔質体を物理的コンポーネントに実装し、そのように生成された修正された物理的コンポーネントに基づいて制御ファイルを生成するように適合され得る。特に、制御ファイルジェネレータは、周期構造多孔質体を含む物理的コンポーネントの三次元表現を生成するように構成されることが好ましい。例えば、周期構造多孔質体は、物理的コンポーネントの三次元形状に埋め込まれるサブ構造とすることができる。周期構造多孔質体を含む物理的コンポーネントの三次元表現に基づいて、制御ファイルジェネレータは、例えば、複数の材料層の連続的適用を含む、物理的コンポーネントの付加製造のための製造経路を決定するようにさらに構成され得る。制御ファイルジェネレータは、温度、材料選択、又は他の制御パラメータなど、物理的コンポーネントの付加製造プロセスのためのさらなる制御パラメータを含むように、制御ファイルを生成するようにさらに構成され得る。

本明細書で使用される場合、「制御ファイル」という用語は、周期構造多孔質体で部分的に作られた物理的コンポーネントの三次元モデル及び物理的コンポーネントの製造経路と関連付けられることができる。制御ファイルは、例えば、国際標準化機構／米国材料試験協会（「ＩＳＯ／ＡＳＴＭ」）によって生成された「ＡＭＦフォーマットの標準仕様」、バージョン１．２、ＸＭＬベースの標準５２９１５：２０１３、標準テッセレーション言語ファイル（「ＳＴＬ」）などによって定義された付加製造ファイル（「ＡＭＦ」）フォーマットで提供され得る。ＳＴＬはバイナリファイル又はアスキーである。一般に、制御ファイルは、例えば、解像度、最小コード高さ、最小可能角度、ステップサイズ、三次元モデルに基づく製造経路、材料又は粉末の選択、及び付加製造のための他の制御パラメータを含むことができる。

本開示のさらなる態様では、周期構造多孔質体を含むか、又は周期構造多孔質体で少なくとも部分的に作られる物理的コンポーネントの付加製造のための制御ファイルを生成するための生成システムが提示され、生成システムは、ａ）例えば上述のような、周期構造多孔質体の物理的コンポーネントの付加製造において利用されるように適合された、選択された周期構造多孔質体を提供するように適合された周期構造多孔質体ライブラリシステムと、ｂ）物理的コンポーネントのモデルを提供するための物理的コンポーネントモデル提供ユニットと、ｃ）提供された選択された多孔質体及び提供された物理的コンポーネントモデルに基づいて、選択された構造多孔質体を含むか、又は選択された構造多孔質体から少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントを印刷するために使用可能な制御ファイルを生成するための制御ファイルジェネレータと、任意で、ｄ）制御ファイルに基づいて、周期構造多孔質体を含む物理的コンポーネントを製造するためのシステムに制御ファイルを提供するための制御ファイル提供ユニットと、を備える。

本開示のさらなる態様では、選択された周期構造多孔質体を含むか、又は選択された周期構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントの付加製造のための製造システムが提示され、該システムは、ａ）例えば上述の生成システムによって生成された物理的コンポーネントの制御ファイルを提供するための制御ファイル提供ユニットと、ｂ）物理的コンポーネントを製造するために、選択された周期構造多孔質体を含むか、又は選択された周期構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントの制御ファイルを利用するように適合された付加製造マシンと、を備える。選択された周期構造多孔質体を含むか、又は選択された周期構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントの制御ファイルは、３Ｄプリンティングなどのそれぞれの付加製造技術による物理的コンポーネントの印刷を可能にする任意のデータ構造及び／又はフォーマットを参照することができる。製造システムは、上述の制御ファイル生成システムをさらに備えることができ、制御ファイル提供ユニットは、制御ファイル生成システムによって生成された制御ファイルを提供するように適合されることができる。

本開示のさらなる態様では、構造多孔質体を含むか、又は構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントの付加製造のための制御ファイルを生成するための生成装置が提示され、該装置は、ａ）周期構造多孔質体の構造表現を提供するための構造多孔質体提供ユニットであって、構造表現が周期構造多孔質体の構造を示す、構造多孔質体提供ユニットと、ｂ）材料モデルを提供するための材料モデル提供ユニットであって、材料モデルは、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示す、材料モデル提供ユニットと、ｃ）周期構造多孔質体の物理的特性を決定するための物理的特性決定ユニットであって、周期構造多孔質体の物理的特性が、周期構造多孔質体の構造表現及び材料モデルに基づいて決定される、物理的特性決定ユニットと、ｄ）構造多孔質体を含むか、又は構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントを製造するために使用可能な制御ファイルを生成するための制御ファイルジェネレータと、ｅ）任意で、制御ファイルを３Ｄプリンタインターフェースに提供するための通信インターフェースと、を備える。構造多孔質体提供ユニット、材料モデル提供ユニット、物理的特性決定ユニット、及び制御ファイルジェネレータのより詳細な実施形態はすでに上述されており、同じ実施形態及び定義をこれらのユニットに適用することができる。

好ましい実施形態では、制御ファイルは、決定された物理的特性に基づいて、特に、決定された物理的特性の検証に基づいて生成される。例えば、検証は、決定された物理的特性とターゲット物理的特性との比較を指すことができ、制御信号は、決定された物理的特性が所定の範囲内でターゲット物理的特性に合う場合に、生成される。

一実施形態では、装置は、例えば上述のように、周期構造多孔質体について決定された物理的特性に基づいて、複数の周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するためのライブラリ生成ユニットをさらに備える。好ましくは、制御ファイルジェネレータは、ライブラリに基づいて制御ファイルを生成するように適合されている。

好ましい実施形態では、生成装置は、物理的コンポーネントを最適化するための最適化ユニットをさらに備え、最適化ユニットは、ｉ）ターゲット構造多孔質体のターゲット物理的特性を受信し、ｉｉ）ターゲット物理的特性を、物理的特性決定ユニットによって、周期構造多孔質体について決定された物理的特性と比較し、ｉｉｉ）該比較に基づいて、ａ）物理的特性決定ユニットによる物理的特性の決定と比較を繰り返して、修正された周期構造多孔質体の修正された構造表現及び／又は修正された材料モデルを生成するか、又はｂ）制御ファイルジェネレータが制御ファイルを生成するターゲット周期構造多孔質体として周期構造多孔質体を選択するか、を決定するように適合される。

修正された構造表現の生成は、所定の複数の構造表現から修正された構造表現を選択することを指すこともできる。しかしながら、生成は、セルサイズ、支柱直径、格子タイプなどを変化させるように、予め提供された周期構造多孔質体の１つ以上の構造パラメータを変化させることを指すこともできる。構造パラメータの変化は、任意に、又は所定のルールに基づいて行うことができる。このようなルールは、比較の結果と１つ以上の構造パラメータとの間の関数関係を決定することができ、例えば、ターゲット物理的特性と決定された物理的特性との間の差に応じて、支柱サイズを増加又は減少させることができる。

追加的又は代替的な実施形態では、最適化ユニットは、修正された周期構造多孔質体の１つ以上の、特に複数の、修正された構造表現を生成し、物理的特性決定ユニットによって、生成されたすべての周期構造多孔質体に対する物理的特性の決定を開始し、ターゲット物理的特性を満たす周期構造多孔質体が選択され、それぞれの制御ファイルが生成される周期構造多孔質体のライブラリを生成するように、適合されることができる。特に、この実施形態では、上述したような周期構造多孔質体ライブラリの生成に関して説明したすべての原理及び実施形態を適用することができる。

本開示のさらなる態様では、１つ以上のターゲット物理的特性を含むターゲット周期構造多孔質体を決定するための装置が提示され、該装置は、ａ）ターゲット物理的特性を提供するためのターゲット物理的特性提供ユニットと、ｂ）複数の周期構造多孔質体の構造表現を提供するための周期構造多孔質体提供ユニットであって、構造表現が、周期構造多孔質体の構造を示し、複数の構造多孔質体が、構造多孔質体を製造するための製造制約に基づいて提供される、周期構造多孔質体提供ユニットと、ｃ）材料モデルを提供するための材料モデル提供ユニットであって、材料モデルは、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示す、材料モデル提供ユニットと、ｄ）複数の周期構造多孔質体の物理的特性を決定するための物理的特性決定ユニットであって、周期構造多孔質体の物理的特性が、周期構造多孔質体の構造表現及び材料モデルに基づいて決定される、物理的特性決定ユニットと、ｅ）複数の周期構造多孔質体について決定された物理的特性に基づいて、複数の周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するためのライブラリ生成ユニットと、ｆ）ターゲット物理的特性及びライブラリに基づいて、ターゲット周期構造多孔質体を決定する、特に、ライブラリに基づいて、１つ以上のターゲット物理的特性を満たすか、又はターゲット物理的特性を可能な限り良好に満たす１つ以上の周期構造多孔質体を決定することにより、ターゲット周期構造多孔質体を決定するためのターゲット周期構造多孔質体決定ユニットと、を備える。例えば、ライブラリの周期構造多孔質体は、ターゲット物理的特性と周期構造多孔質体の物理的特性との間の差が、ライブラリのすべての周期構造多孔質体の中で最も小さい場合、すなわち最小である場合に、ターゲット周期構造多孔質体として決定されることができる。

さらなる態様では、構造多孔質体を含むか、又は構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントの付加製造のための制御ファイルを生成するためのインターフェースシステムが提示され、インターフェースシステムは、上述の生成装置と、装置とのインターフェースを提供するように構成されたインターフェースユニットとを備える。

さらなる態様では、構造多孔質体を含むか、又は構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントの付加製造のための制御ファイルを生成する生成方法が提示され、該方法は、ａ）周期構造多孔質体の構造表現を提供するステップであって、該構造表現は、周期構造多孔質体の構造を示す、ステップと、ｂ）材料モデルを提供するステップであって、材料モデルは、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示す、ステップと、ｃ）周期構造多孔質体の物理的特性を決定するステップであって、周期構造多孔質体の物理的特性が、周期構造多孔質体の構造表現及び材料モデルに基づいて決定される、ステップと、ｄ）構造多孔質体を含むか、又は構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントを製造するために使用可能な制御ファイルを生成するステップと、を含む。

本開示のさらなる態様では、周期構造多孔質体を含むか、又は周期構造多孔質体で少なくとも部分的に作られる物理的コンポーネントの付加製造のための製造システムが提示され、該製造システムは、ａ）例えば、上述の生成システム又は生成装置によって生成された制御ファイルを提供するための制御ファイル提供ユニットと、ｂ）物理的コンポーネントを製造するために、周期構造多孔質体を含むか、又は周期構造多孔質体で少なくとも部分的に作られる物理的コンポーネントの制御ファイルを利用するように適合された付加製造マシンと、を備える。製造システムは、上述の制御ファイル生成装置又は制御ファイル生成システムをさらに備えることができ、制御ファイル提供ユニットは、上述の制御ファイル生成装置又は制御ファイル生成システムによって生成された制御ファイルを提供するように適合され得る。

本開示のさらなる態様では、周期構造多孔質体を含むか、又は周期構造多孔質体で少なくとも部分的に作られる物理的コンポーネントを製造するための製造システムが提示され、製造システムは、ａ）例えば、上述の選択ユニットを利用して、選択された周期構造多孔質体を提供するように適合された周期構造多孔質体ライブラリシステムと、ｂ）物理的コンポーネントのモデルを提供するための物理的コンポーネントモデル提供ユニットと、ｃ）提供された選択された周期構造多孔質体及び提供された物理的コンポーネントモデルに基づいて選択された周期構造多孔質体を含むか、又は選択された周期構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントを製造するために使用可能な制御ファイルを生成するための制御ファイルジェネレータと、ｄ）任意に、物理的コンポーネントを製造するために、選択された周期構造多孔質体を含むか、又は選択された周期構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントの制御ファイルを利用するように適合された付加製造マシンと、を備える。

本開示の別の態様では、物理的コンポーネントに利用可能な周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するための方法が提示され、該方法は、ａ）複数の周期構造多孔質体の構造表現を提供するステップであって、構造表現が周期構造多孔質体の構造を示す、ステップと、ｂ）材料モデルを提供するステップであって、材料モデルは、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示す、ステップと、ｃ）複数の周期構造多孔質体の物理的特性を決定するステップであって、周期構造多孔質体の物理的特性が、周期構造多孔質体の構造表現及び材料モデルに基づいて決定される、ステップと、ｄ）複数の周期構造多孔質体について決定された物理的特性に基づいて、複数の周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するステップと、を含む。

本開示のさらなる態様では、周期構造多孔質体を含むか、又は周期構造多孔質体で少なくとも部分的に作られる物理的コンポーネントの付加製造のための制御ファイルを生成する生成方法が提示され、該生成方法は、ａ）例えば、上述のように、物理的コンポーネントの付加製造において利用されるように適合された、選択された周期構造多孔質体を提供するステップと、ｂ）物理的コンポーネントのモデルを提供するステップと、ｃ）提供された選択された多孔質体及び提供された物理的コンポーネントのモデルに基づいて、選択された構造多孔質体を含むか、又は選択された構造多孔質体から少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントを印刷するために使用可能な制御ファイルを生成するステップと、任意に、ｄ）制御ファイルに基づいて、周期構造多孔質体を含む物理的コンポーネントを製造するためのシステムに制御ファイルを提供するステップと、を含む。

本開示の別の態様では、物理的コンポーネントに利用可能な周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するためのコンピュータプログラム製品が提示され、コンピュータプログラム製品は、上述の装置に上述の方法を実行させるためのプログラムコード手段を含む。

本開示の別の態様では、周期構造多孔質体を含むか、又は周期構造多孔質体で少なくとも部分的に作られる物理的コンポーネントの制御ファイルを生成するためのコンピュータプログラム製品が提示され、コンピュータプログラム製品は、上述の生成装置に上述の生成方法を実行させるためのプログラムコード手段を備える。

本開示の別の態様では、靴、ヘルメット、シート、レスト、マットレス及び／又は防護具のクッションのための、周期構造多孔質体を生成するための、上述の装置のいずれか、上述のシステムのいずれか、及び上述の方法のいずれか、及び／又は上述のコンピュータプログラム製品のいずれかの使用が提示される。

上述の装置のいずれか、上記のシステムのいずれか、上述の方法のいずれか、及び上述のコンピュータプログラム製品のいずれかは、特に、従属請求項及び上述した実施形態で定義されるような、類似及び／又は同一の好ましい実施形態を有することを理解されたい。

本開示の好ましい実施形態はまた、従属請求項又は上記の実施形態とそれぞれの独立請求項との任意の組み合わせであり得ることを理解されたい。

本開示のこれら及び他の態様は、以下に説明する実施形態を参照することにより明らかとなり、説明されるであろう。

構造多孔質体印刷システムの一実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。 周期構造多孔質体の物理的特性ライブラリを生成する方法の一実施形態のフローチャートを概略的かつ例示的に示す図である。 ユーザインターフェース上のライブラリの可能な表現を概略的かつ例示的に示す図である。 周期構造多孔質体ライブラリが統合されたワークフローを概略的かつ例示的に示す図である。 コンピューティングシステムの環境において、制御ファイルを生成し、物理的コンポーネントを印刷するためのシステムを概略的かつ例示的に示す図である。 ターゲット周期構造多孔質体を決定するための例示的な実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。

実施形態の詳細な説明
図１は、周期構造多孔質体を含む物理的コンポーネントを印刷するための構造多孔質体印刷システム１００を概略的かつ例示的に示している。印刷システム１００は、周期構造多孔質体ライブラリシステム１２０と３Ｄプリンタ１３０とを備える。この例示的な実施形態では、ライブラリシステム１２０は、周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するための装置１１０と、ユーザインターフェース１２３とを備える。さらに、ライブラリシステム１２０は、装置１１０によって生成されたライブラリを提供するように適合されたライブラリ提供ユニット１２４を備える。ライブラリシステム１２０のいくつかの実施形態では、装置１１０を省略することもでき、そのような実施形態では、ライブラリ提供ユニット１２４は、装置１１０によって生成されたライブラリがすでに記憶されている記憶ユニットとして適合されるか、又は代わりに、かかる記憶ユニットに接続される。

装置１１０は、物理的コンポーネントの製造に利用可能な周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するように適合されている。特に、装置１１０は、構造多孔質体提供ユニット１１１と、材料モデル提供ユニット１１２と、物理的特性決定ユニット１１３と、ライブラリ生成ユニット１１４とを備える。一般に、装置１１０は、ハードウェア及び／又はソフトウェアの形態で提供されることができ、例えば、スタンドアロン装置として、又は他のハードウェア及び／又はソフトウェアの一部として統合されることができる。さらに、構造多孔質体提供ユニット１１１、材料モデル提供ユニット１１２、物理的特性決定ユニット１１３及びライブラリ生成ユニット１１４は、一般的な又は専用のハードウェア及び／又はソフトウェアの形態で提供されることもでき、異なるユニットが、例えば、異なるサーバ上のクラウドの一部として、非局在化された態様で提供されることもできる。

構造多孔質体提供ユニット１１１は、複数の周期構造多孔質体の構造表現を提供するように適合されている。好ましい実施例では、周期構造多孔質体は周期格子構造を含み、構造表現は、周期格子構造の幾何学的形状を表す構造パラメータを含むことができる。例えば、構造パラメータは、格子タイプ、例えば、ヴィンタイル(vintile)格子、Ｘ格子、ハニカム格子、ダイヤモンド格子、格子パラメータ、格子定数、ビーム径、単位セルサイズ、アスペクト比、ビーム角、壁厚などを示すことができる。さらに、構造表現は、構造パラメータ範囲、例えば、ビーム直径の範囲、例えば、０．３から３ｍｍ、単位セルサイズの範囲、例えば、１×１×１から１０×１０×１０ｍｍ、アスペクト比の範囲、例えば、１：１：１から１：１０：１０又は１：１：１０、及び／又は構造の幾何学的形状に影響を与える可能性のある任意の他のパラメータを含むこともできる。

好ましくは、周期構造多孔質体の構造表現により、それぞれの周期構造多孔質体のデジタル表現を生成することができる。次いで、構造多孔質体提供ユニット１１１は、複数の周期構造多孔質体の構造表現を、特に、物理的特性決定ユニット１１３に提供することができる。

材料モデル提供ユニット１１２は、特に物理的特性決定ユニット１１３に材料モデルを提供するように適合されている。材料モデルは、一般に、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示す。周期構造多孔質体を３Ｄプリンタ１３０によって製造できることが好ましいため、材料モデルが参照する材料は、３Ｄプリンティングプロセスにおいて利用され得る材料であることが好ましい。したがって、材料モデルの材料は、３Ｄプリンティングプロセスでよく利用される、一般的に利用される熱可塑性ポリマーを指すことができる。しかしながら、ここに示した３Ｄプリンティングプロセスに代わりに、別の工業的付加製造プロセスが周期構造多孔質体に基づく物理的コンポーネントを製造するのに好ましい場合には、他の材料を利用することもでき、したがって、材料モデルは、これらの他の材料を参照することもできる。

材料モデルは、例えば、材料の反応と物理的影響との間の既知の物理的関係に基づいて、物理的影響に対する材料の反応を記述することができる。特に、材料モデルは、周期構造多孔質体の形態のコンポーネントを含む材料の反応を記述するように適合されることもできる。一般に、材料モデルは、物理的特性の所望の決定に必要なだけ洗練されているが、計算時間を短縮するために可能な限り単純であることが好ましい。材料モデルで利用可能な物理的関係は、例えば、理論的考察に基づくだけでなく、それぞれの材料で実施された実験及び試験に基づいて見出すことができる。例えば、材料モデルは、周期構造多孔質体の印刷試験体の機械的試験データから生成されることができる。このような試験データは、外部事象、すなわち物理的影響、例えば、力、エネルギー、圧縮、又は衝撃などの影響を受けたときのあらゆる幾何学的形状の機械的反応を記述することができるアルゴリズムに適合させ組み込むことができる。

次に、材料モデルは、反応とそれぞれの物理的影響の間の数学的関数関係の形式で、それぞれの反応をそれぞれの物理的影響と相関させるルックアップテーブルの形式で、又は、１つ以上の物理的影響に対する材料の反応をシミュレートすることができるより洗練された数値シミュレーションの形式で提供されることができる。次いで、材料モデルは、材料モデル提供ユニット１１２によって物理的特性決定ユニット１１３に提供される。

次に、物理的特性決定ユニット１１３は、構造多孔質体提供ユニット１１１によって提供された構造表現と、材料モデル提供ユニット１１２によって提供された材料モデルとに基づいて、複数の周期構造多孔質体の物理的特性を決定するように適合されている。一般に、すでに上述したように、材料モデルは、外部事象、すなわち材料への物理的影響によって引き起こされる材料の反応を記述する数学的モデルを指す。したがって、材料モデルは、幾何学的形状、すなわち周期構造多孔質体の構造とは無関係に、この材料を含むあらゆる物理的コンポーネントの機械的反応を記述することは可能である。好ましい実施形態では、物理的特性決定ユニット１１３は、例えば、ｎＴｏｐｏｌｏｇｙ、３－ｍａｔｉｃｓ Ｒｈｉｎｏ＋Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｅｒ、ＮｅｔＦａｂなどのようなそれぞれのプログラムを使用して、構造表現、例えば直径、格子タイプなどに基づいて、周期構造多孔質体の幾何学的形状のデジタル表現を生成するように適合されている。次いで、デジタル表現は、物理的特性を決定するために物理的特性決定ユニット１１３によって利用されることができる。

決定された物理的特性は、特定の物理的コンポーネントを製造するために周期構造多孔質体を利用するという文脈において、複数の周期構造多孔質体から特定の周期構造多孔質体を選択するために興味深い任意の物理的特性を指すことができる。例えば、物理的特性は、硬度、Ｅモジュール、密度、破断伸び、ｘ％圧縮時の圧縮剛性、ｘ％伸長時の応力、反発、曲げ弾性率、引張強さ、衝撃強さ、ポアソン比、引裂強さ、及び温度容量のいずれかを指すことができる。決定される物理的特性に基づいて、物理的特性決定ユニット１１３は、周期構造多孔質体の構造表現及び材料モデルを利用して、それぞれの数学的アルゴリズム又は関数関係を適用するように適合されることができる。例えば、構造表現及び任意に材料モデルの入力に基づいてそれぞれの物理的特性を決定することができる、それぞれの人工知能法を利用することができる。一般に、この場合、材料モデルは、例えば、それぞれの人工知能アルゴリズムが適宜トレーニングされている場合には、人工知能アルゴリズムの一部とすることができる。しかし、物理的特性決定ユニット１１３は、物理的特性を決定するための他の数値的方法を利用するように適合されることもできる。好ましくは、物理的特性決定ユニット１１３は、物理的特性を決定するために有限要素解析（ＦＥＡ）アルゴリズムを利用するように適合される。一般に、この場合、多くの場合、それぞれのアルゴリズムの方程式を解くために、陽解法、陰解法、又は他のモデリング法のいずれかを使用する、市販のソルバー、例えばＡＮＳＹＳ、ＡＢＡＱＵＳ、ＣＯＭＳＯＬ、ＡＤＩＮＡ、ＬＳ－ＤＹＮＡ、ＭＡＲＣなどを利用することが可能である。有限要素解析が利用される場合、物理的特性決定ユニット１１３は、ＡＮＳＹＳ－プリプロセッサ、ＭｅｓｈＬａｂなどのプログラムを使用して、ボリュームメッシュの形態で周期構造多孔質体のデジタル表現を生成するように適合されることが好ましい。

物理的特性決定ユニット１１３は、上述の数値的方法のうちの１つ、例えば、有限要素解析法を利用して、試験状況に対する周期構造多孔質体の反応に基づいて周期構造多孔質体の物理的特性の決定を可能にするそれぞれの試験状況において周期構造多孔質体をシミュレートするように適合させることができる。例えば、物理的特性決定ユニット１１３は、周期構造多孔質体の構造表現及び材料モデルに基づいて、周期構造多孔質体に影響を与える物理的事象をシミュレートし、物理的事象に対する周期構造多孔質体のシミュレートされた反応から物理的特性を決定するように適合させることができる。好ましくは、このようなシミュレートされる物理的事象は、一般に、それぞれの物理的特性を示す反応を提供する、シミュレートされる物理的試験手順を指す。特に、好適なのは、工業規格に記載された試験手順に基づく物理的試験手順である。例えば、物理的特性及びそれらに関連する試験は、ＩＳＯ又はＡＳＴＭの規格、例えば引張ＩＳＯ５２７、圧縮硬度、ショア硬度、密度などで記載されることができる。さらに、工業規格は、例えばＮＦＬヘルメットの衝撃試験のように、適用に特化した標準化試験を参照することもできる。一般的に、試験は、エンドユーザが関心を持つ物理的特性を推測できる機械的反応を結果として与える任意の特定試験を指すことができる。

工業規格の標準化された試験を利用することは、物理的特性を相互に比較できるだけでなく、工業規格に従った実際の試験手順で決定された物理的特性とも容易に比較することができるため、物理的特性を正規化された方法で決定することができる。さらに、特に物理的特性を決定するために人工知能をトレーニングする場合、工業規格に記載された試験手順は、そのような試験手順から得られた複数の結果が人工知能のトレーニング及びトレーニング後の人工知能の出力の試験に使用できるという利点を有する。

次に、物理的特性決定ユニット１１３の結果、特に、決定された物理的特性及び複数の周期構造多孔質体が、ライブラリ生成ユニット１１４に提供される。

次に、ライブラリ生成ユニット１１４は、決定された物理的特性に基づいて、複数の周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するように適合される。例えば、ライブラリ生成ユニット１１４は、物理的特性を、それらが決定されたそれぞれの周期構造多孔質体と相互関連した態様で記憶するように適合され得る。例えば、ライブラリ生成ユニット１１４は、複数の周期構造多孔質体の各周期構造多孔質体について、それぞれの決定された物理的特性が記憶された二次元マトリックスを生成することができる。さらに、物理的特性の追加的な依存関係、例えば、物理的特性を決定する際に考慮された温度依存関係が既知である場合、これらの追加的な依存関係も、物理的特性及び周期構造多孔質体と相互に関連する態様で記憶されることができる。例えば、この場合、ライブラリ生成ユニット１１４は、追加の依存関係、例えば温度依存関係も表す三次元又はさらに多次元のマトリックスを生成するように適合させることができる。次に、それぞれ生成された物理的特性のライブラリは、ライブラリシステム１２０のライブラリ提供ユニット１２４に提供される。

周期構造多孔質体ライブラリシステム１２０のライブラリ提供ユニット１２４は、物理的特性のライブラリを、特に、ユーザインターフェース１２３に提供するように適合されている。ユーザインターフェース１２３は、提供された物理的特性のライブラリとユーザの相互作用を可能にするように適合されている。例えば、ユーザインターフェース１２３は、例えば、モニタ又はユーザに情報を表示することを可能にする任意の他の種類のハードウェアであり得る表示ユニット１２１と、例えば、マウス、キーボード、タッチスクリーンなどを指すことができ、ユーザがユーザインターフェース１２３に入力を提供することを可能にする、入力ユニット１２２と、を備えることができる。

特に、ユーザインターフェース１２３は、提供されたライブラリの検索を可能にするように適合されることができる。この場合、ユーザは、入力ユニット１２２を利用することによって、周期構造多孔質体の少なくとも１つの物理的特性を示す１つ以上の所望の特性を入力することができる。例えば、ユーザは、特定の物理的コンポーネントについて所望される特定の硬度又は硬度範囲を入力することができる。次に、ユーザインターフェース１２３は、所望の特性の入力に基づいてライブラリを検索するように適合された検索ユニット１２５を備えることができる。特に、検索ユニット１２５は、所望の特性の入力からそれぞれの物理的特性を推測し、それぞれの物理的特性で周期構造多孔質体についてライブラリを検索するように適合されることができる。次に、ユーザインターフェース１２３は、例えば表示ユニット１２１を利用することにより、見出された周期構造多孔質体をそれぞれの所望の特性とともに、出力としてユーザに提供するように適合されることができる。

図３は、表示装置１２１上の、見出された周期構造多孔質体のこのような出力の可能な例を示している。この例では、ユーザは、周期構造多孔質体の異なる所望の特徴を示すために、左側のスライドバーを利用して、周期構造多孔質体をライブラリから検索した。これらの特徴に基づいて、検索ユニット１２５は、例えば、事前に定義された割り当てによって、これらの特徴に割り当てられた物理的特性を決定している。そして、検索結果は、図３に示すように、表示ユニット１２１の出力例の右側でユーザに提供される。この例では、２つの周期構造多孔質体が検索条件を満たす、すなわち所望の物理的特性及び他の特性を有する。したがって、これらの構造多孔質体は、例えば、それぞれの周期構造多孔質体を特徴付ける構造パラメータと共に提示される。さらに、ユーザが関心を持ち得る追加情報、例えば他の物理的特性又は特徴などを提供することができる。任意に、周期構造多孔質体の代表画像が、例えば、構造多孔質体の１つのセルの形態で提供されることもできる。

１つ以上の周期構造多孔質体が見つかった場合、ユーザは、次に、見つかった周期構造多孔質体のうちの１つを選択し、例えば、それぞれの物理的コンポーネントがそれぞれの物理的コンポーネントの形態で３Ｄプリントされることを決定することができる。この場合、ユーザインターフェース１２３は、ユーザとライブラリとの相互作用後の出力として、３Ｄプリンタ１３０によって利用されるように適合されたデータ形式で、物理的コンポーネントの一部として、所望の周期構造多孔質体のデジタル表現を提供するように適合されている。次いで、この出力は、所望の周期構造多孔質体を含む物理的コンポーネントを印刷するために、３Ｄプリンタ１３０に送信されることができる。

一般に、システムの異なるアプリケーションに関して、複数の異なるユーザインターフェースを提供することができる。例えば、上述した実施例と同様に、ユーザインターフェース１２３は、ユーザが特徴として特性に関する要求、例えばショア硬度、密度及び圧縮硬度を定義することができる相互作用型ユーザインターフェースとすることができる。次に、ユーザインターフェース１２３は、ライブラリを検索し、それらの要求を満たすすべての周期構造多孔質体を提案し、任意で追加の特徴によって結果をフィルタリングするためのさらなるオプションを提案することができる。高度なバージョンでは、ユーザインターフェース１２３は、ユーザが物理的コンポーネントの形状又はシェルをアップロードすることができるように適合されることができ、ユーザインターフェース１２３は、さらに、それぞれの物理的コンポーネントの形状又はシェルを選択された周期構造多孔質体で少なくとも部分的に自動的に充填するように適合される。追加的又は代替的に、ユーザインターフェース１２３は、製造インターフェースを提供するように適合されることができる。このような製造インターフェースは、例えば、製造された周期構造多孔質体のスキャンがユーザインターフェース１２３への入力として提供されるように適合されることができ、そこでは、ユーザインターフェース１２３は次いで、製造された周期構造多孔質体の予想される機械的特性をユーザに提供するために、製造された周期構造多孔質体のライブラリを検索するように適合されることができる。次に、ユーザは、予想される物理的特性が許容範囲内であるか否かを決定することができる。

好ましい実施例では、ユーザインターフェース１２３は、ライブラリの特定の用途に適合されたバックエンドインターフェースを指すか、又はバックエンドインターフェースを含む。例えば、ユーザインターフェース１２３は、例えば、スキャン、圧力マップ、又は人体部分の他の測定値が提供されるように適合されることができる。次に、ユーザインターフェース１２３は、この入力をライブラリと共に使用して、パーソナライズされた製品のカスタマイズされた部品を設計するように適合されることができる。例えば、入力は顧客の足のスキャンと圧力マップを参照することができる。次に、ユーザインターフェースは、入力に基づいて、ソール又はインソールの任意の位置における特定の硬さを計算するように適合されることができる。個別化されたソール又はインソールのデジタル表示を生成するために、ユーザインターフェース１２３は、ライブラリにアクセスし、ソール又はインソールの任意の位置における、それぞれ決定された比硬度を含む周期構造多孔質体を検索するように適合されることができる。この情報を使用して、ユーザインターフェー１２３は、個別化されたソール又はインソールを生成し、製造のために３Ｄプリンタ１３０に転送するように適合されることができる。

図２は、周期構造多孔質体の物理的特性ライブラリを生成する方法のフローチャートを概略的かつ例示的に示している。方法２００は、複数の周期構造多孔質体の構造表現を提供するステップ２１０を含む。ステップ２２０では、材料モデルが提供され、材料モデルは、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示す。一般に、ステップ２１０及び２２０は、任意の順序で、あるいは同時に実行することができる。さらなるステップ２３０では、複数の周期構造多孔質体の物理的特性が決定され、周期構造多孔質体の物理的特性は、周期構造多孔質体の構造表現及び材料モデルに基づいて決定される。最後のステップ２４０では、最終的に、複数の周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリが、決定された物理的特性に基づいて生成される。一般に、図１に記載のシステムに関して説明した原理は、図２に関して説明した方法にも適用することができる。

図４は、本発明の実施形態の例示的なフローチャートの別の概略図を示す。この例では、異なる処理レベルを定義することができる。第１の処理レベルは入力レベルを指す。入力レベルは、ライブラリを生成するための装置に提供される入力を含むとみなすことができる。例えば、入力は、上述したように、周期構造多孔質体の構造表現及び材料モデルを指すことができ、構造多孔質体提供ユニット１１１及び材料モデル提供ユニット１１２は、入力レベルの一部とみなすことができる。一般に、入力レベルは、入力がデータ記憶装置から取得されるか、又は、例えば、ユーザによって入力ユニットを介して直接提供されるプロセスを指すことができる。処理レベルでは、入力レベルで提供された入力は、例えば、周期構造多孔質体の物理的特性を生成するために処理される。例えば、物理的特性決定ユニット１１３は、上述したように、処理レベルの一部であるとみなされることができる。出力レベルでは、装置の出力が生成される。例えば、ライブラリの生成及びライブラリ生成ユニット１４は、上述したように、出力レベルに属するとみなされることができる。したがって、入力レベル、処理レベル及び出力レベルは、図１に関して例示的に説明した装置１１０によって提供される物理的特性ライブラリの生成の機能を指す。

任意に、物理的特性ライブラリを生成する機能に加えて、さらなるレベルが提供され得る。例えば、最終的使用レベルが、出力レベルの出力、特にライブラリとの相互作用を可能にするユーザインターフェースの形態で提供されることができる。好ましくは、最終的使用レベルは、ライブラリのアプリケーションに特に適合された機能を含み、例えば、特定の物理的コンポーネントの特性に基づく特定の検索を可能にするユーザインターフェースがこのレベルで提供される。さらに、任意に、部品生産レベルで機能が提供され得る。このレベルは、選択された周期構造多孔質体を含む物理的コンポーネントの製造をサポートする機能を含むことができる。例えば、選択された構造を、物理的コンポーネントに、例えば３Ｄプリンタによって利用可能な制御ファイルなどのデータ形式で提供することを可能にする機能が、このレベルの一部とすることができる。また、３Ｄプリンタとそのインフラストラクチャーもこのレベルの一部とすることができる。

一般に、上記のシステム及び方法により、特定の周期構造多孔質体に相関する材料特性の大きなデータセットを検索可能なライブラリの形式で生成することができる。さらに、ライブラリの生成を可能にするために、材料特性のデータセットを構築するためのさまざまな周期構造多孔質体の試験体の印刷及び試験手順を低減することができ、あるいは完全に回避することさえできる。このように、ユーザは、周期構造多孔質体を使用することにより、３Ｄプリント材料で可能な幅広い機械的特性に迅速かつ容易にアクセスすることができる。

本発明のいくつかのより詳細な例を以下に説明する。好ましい実施形態では、上述したシステム及び方法は、ユーザが従来の材料を周期構造多孔質体に置き換えることをサポートする用途に利用するように適合される。エンドユーザは、多くの場合、従来の材料／発泡体、例えば、ＰＵ－発泡体又はＥ－ＴＰＵ－発泡体、ＰＡ６などから製造された物理的コンポーネントの挙動を模倣する、好ましくは、可撓性材料を含む物理的コンポーネントを３Ｄプリントすることに関心を持っている。このような場合、従来から物理的コンポーネントに使用されている材料／発泡体の機械的特性（例えばショア硬度、密度、曲げ弾性率、圧縮硬度など）は既知である。したがって、ユーザインターフェースは、ユーザがこれらの既知の所望の特性についてライブラリを検索できるように適合されることができる。検索の結果に基づいて、ユーザインターフェースは、発見された周期構造多孔質体の１つをユーザが選択できるように適合されることができる。さらに、ユーザインターフェースは、物理的コンポーネントの体積を満たすために置換されるべき材料／発泡体に最も近い所望の特性を有する見出された及び／又は選択された周期構造多孔質体を使用し、３Ｄプリント材料、例えばＵｌｔｒａｓｉｎｔ ＴＰＵ０１を使用して印刷するように適合されることができる。このように、このアプリケーションでは、システムにより、ユーザは従来の材料／発泡体部品から、３Ｄプリンティング部品への切り替えを迅速かつ容易にアクセスすることができ、単一の３Ｄプリント材料で多くの材料／発泡体を模倣することができる。

別の好ましい実施例では、上述のシステム及び方法は、追加的又は代替的に、物理的コンポーネントの個別化に利用されるように適合されることができる。例えば靴、ヘルメット、防具などの消費者向け部品の設計者は、３Ｄプリンティングの新たな可能性により、製品の個別化を検討することがよくある。設計者が、例えば体重や足の圧力マップスキャンによって、特定の顧客に必要な機械的特性を知っている場合、ユーザインターフェースは、これらの機械的特性を特性として提供し、対応する物理的特性を有するそれぞれの周期構造多孔質体をライブラリから検索するように適合されることができる。これにより、特定の顧客のための物理的コンポーネントに適した周期構造多孔質体を迅速に選択することができる。この例では、ユーザインターフェースが、それぞれの顧客から測定可能な機械的特性から、対応する物理的特性を推論することを可能にするアルゴリズムを含むことが好ましい。さらに、ユーザインターフェースは、物理的コンポーネントの異なる部分で機械的特性が異なる場合に、物理的コンポーネントの異なる位置について異なる周期構造多孔質体を含む物理的コンポーネントの構造記述を提供するように適合されることもできる。例えば、顧客の足の圧力マップを測定することは、例えばインソール／インソールの異なるエリア／位置における特定の機械的特性、例えば硬度が必要であることを意味し得る。次いで、ユーザインターフェースは、ソール／インソールのあらゆる場所で適切な周期構造多孔質体を選択するためにライブラリを使用して、圧力マップからインソールを自動的に設計するように適合されることができる。

別の好ましい実施例では、上述のシステム及び方法は、追加的又は代替的に、特定の規格を満たす物理的コンポーネントを見つけることにおいて、ユーザをサポートするために利用されるように適合されることができる。多くの場合、物理的コンポーネントは特定の規格を満たさなければならず、例えば、バイクの防護具はＥＮ１６２１に記載されているような特定の衝撃要件を満たす必要がある。したがって、意図される用途に応じて、物理的特性決定ユニットは、それぞれの規格が満たされているかどうか、及び／又は、例えばＥＮ１６２１のような規格によって示される物理的特性を物理的特性を満たすか否かを決定するように適合されることができる。したがって、規格によって定義されたそれぞれの試験結果は、物理的特性としてライブラリに含まれる。したがって、ユーザインターフェースは、ユーザがそれぞれの規格を満たす周期構造多孔質体を検索できるように適合させることができる。これにより、規格の要件を満たす物理的コンポーネントをより容易に見つけることができ、周期構造多孔質体を用いた認証プロセスにおそらく合格する物理的コンポーネントを見つけることができる。

別の好ましい実施例では、上述のシステム及び方法は、追加的又は代替的に、製造公差の許容レベルを決定するために利用されるように適合されることができる。部品が、例えば工業規格に記載されているような特定の要件を満たす必要がある場合、ライブラリは、許容された又は許可され得る(accepted or allowed)製造公差を特定するために使用されることができる。好ましくは、この用途において、ユーザインターフェースは、それぞれの所望の物理的特性を満たすすべての周期構造多孔質体をユーザに提供するように適合される。その結果に基づいて、ユーザは、どの構造パラメータ範囲が所望の物理的特性を満たすかを推測することができる。また、ユーザインターフェースは、所望の物理的特性を満たす構造多孔質体の構造パラメータの範囲を、製造公差としてユーザに自動的に提供するように適合されることができる。例えば、ユーザインターフェースは、必要な物理的特性を満たしつつ、周期構造多孔質体のビーム径の変動がどの程度大きくなり得るかを特定するように適合されることができる。このように決定された公差は、品質管理プロセスで使用され、それぞれの部品の品質管理によって合格又は不合格となる直径のばらつきを定義することができる。

図５は、制御ファイルを生成し、コンピューティングシステムのコンテキストで付加製造法を使用することによって物理的コンポーネントを製造するためのシステム５００を概略的かつ例示的に示す。

コンピューティングシステムは、多種多様な形態をとることができる。コンピューティングシステムは、例えば、ハンドヘルドデバイス、アプライアンス、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、メインフレーム、分散コンピューティングシステム、データセンター、あるいは、従来はコンピューティングシステムとみなされていなかったデバイス、例えば、付加製造装置又は３Ｄプリンタであってよい。本明細書及び特許請求の範囲において、「コンピューティングシステム」という用語は、少なくとも１つの物理的かつ有形のプロセッサと、その上にデータを保存することが可能な、又はプロセッサによって実行され得るコンピュータ実行可能命令をその上に有することが可能な物理的かつ有形のメモリとを含む任意の装置又はシステム（又はそれらの組み合わせ）を含むものとして広義に定義される。メモリは、任意の形式をとることができ、コンピューティングシステムの性質と形式に依存してよい。コンピューティングシステムは、ネットワーク環境上に分散されていてもよく、複数の構成コンピューティングサブシステムを含んでいてよい。

図５に示されるように、制御ファイルを生成するためのシステム５１０は、少なくとも１つのハードウェア処理ユニット及びメモリを有するクラウドインフラストラクチャを含むことができる。付加製造を使用することによって物理的コンポーネントを製造するためのシステム５１６は、少なくとも１つのハードウェア処理ユニット及びメモリを有する３Ｄプリンタ５１７を含むことができる。

制御ファイルを生成するためのシステム５１０は、１つ以上の周期構造多孔質体に対して少なくとも１つの構造表現を提供するための構造多孔質体提供ユニット５２２と、材料モデルを提供するための材料モデル提供ユニット５２４とを備えてよく、材料モデルは、例えば、図１に関して説明したような例示的な実施形態に従って、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示す。そのような提供ユニット５２２、５２４は、処理ユニットによってアクセスされ得るコンピューティングシステムのメモリ、又はコンピューティングシステムの任意の他のコンポーネントからデータを受信し得る処理ユニットへのインターフェースを指し得る。インターフェースは、通信インターフェース、例えば分散ネットワークの場合、アプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）、又はコンピュータ実行可能命令で実装される任意の方法又は関数呼び出しであってよい。

少なくとも１つの構造表現及び材料モデルは、物理的特性決定ユニット５２６に提供されてよい。物理的特性決定ユニット５２６は処理ユニットであってよい。場合によっては、複数の構造表現及び材料モデルが提供されてよい。物理的特性決定ユニット５２６は、１つ以上の周期構造多孔質体に対する少なくとも１つの物理的特性を決定するように構成されてよく、周期構造多孔質体に対する物理的特性は、例えば、図１に関して説明した原理に従って、周期構造多孔質体の構造表現及び材料モデルに基づいて決定される。複数の構造表現及び材料モデルが提供される場合、複数の物理的特性が決定され得る。

複数の物理的特性が決定される場合、選択ユニット５２８は、物理的特性、周期構造多孔質体の１つ以上の構造パラメータ、及び／又は製造される物理的コンポーネント、例えばその形状又は所望の材料又は好ましい材料に基づいて、１つの周期構造多孔質体を選択するように構成され得る。例えば、所望の特性提供ユニットは、周期構造多孔質体の物理的特性を示す所望の特性を選択ユニット５２８に提供することができる。選択ユニット５２８は、決定された物理的特性、製造される物理的コンポーネント及び／又は構造パラメータに基づいて、所望の特性の１つ以上を含む１つ以上の構造多孔質体を選択するように適合され得る。このような選択に基づいて、選択ユニット５２８は、選択された周期構造多孔質体を提供することができる。１つ以上の周期構造多孔質体が選択された場合、そのような選択は、さらなる選択のためにユーザに表示されてよい。

構造表現及び／又は物理的特性を含む選択された周期構造多孔質体は、周期構造多孔質体で部分的に作られた物理的コンポーネントを製造するために使用可能な制御ファイルを生成するための制御ファイルジェネレータ５２６に提供されることができる。このような制御ファイルジェネレータ５２６は、周期構造多孔質体を含む物理的コンポーネントの三次元表現を生成するように構成されてよい。ここで、周期構造多孔質体は、物理的部品の三次元形状に埋め込まれた基礎である。周期構造多孔質体を含む物理的コンポーネントの三次元表現に基づいて、制御ファイルジェネレータ５２６は、複数の材料層を連続的に適用するための製造経路を決定するようにさらに構成されてよい。制御ファイルジェネレータ５２６は、温度、材料選択、又は他の制御パラメータなど、製造プロセスのためのさらなる制御パラメータを生成するように構成され得る。

分散コンピューティングシステムの場合、制御ファイルジェネレータ５２６は、付加製造を使用することによって物理的コンポーネントを製造するためのシステム５１６の通信インターフェースに制御ファイルを提供するための通信インターフェースを備えることができる。物理的コンポーネントを製造するためのシステム５１６は、この例では、３Ｄプリンタ５１７は、提供された制御ファイルに基づいて物理的コンポーネントを付加製造するように構成されている。

別の実装では、システム５００は、選択ユニット５２８の代替として、ユーザインターフェースを有する周期構造多孔質体ライブラリシステムを備えることができる。ユーザインターフェースは、ユーザとライブラリシステムとの相互作用後に、物理的コンポーネントの付加製造プロセスにおいて利用されるために選択される所望の周期構造多孔質体を出力として提供するように適合され得る。そのような選択された周期構造多孔質体は、上述のように、選択された周期構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントを付加製造するために使用可能な制御ファイルを生成するために、制御ファイルジェネレータ５２６に提供されることができる。制御ファイルは、物理的コンポーネントを印刷するために制御ファイルを利用するように適合された付加製造を使用することによって物理的コンポーネントを製造するためのシステム５１６に提供されてよい。

さらに別の実装では、周期構造多孔質体を含む物理的コンポーネントを製造するための周期構造多孔質体製造システム５００は、上述の周期構造多孔質体ライブラリシステムと、所望の物理的特性に基づいて所望の周期構造多孔質体を選択するための選択ユニット５２８とを備えることができる。選択された周期構造多孔質体は、選択された周期構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントを印刷するために使用可能な制御ファイルを生成するための制御ファイルジェネレータ５２６に提供されてよい。制御ファイルは、物理的コンポーネントを印刷するために制御ファイルを利用するように適合された付加製造を使用することによって物理的コンポーネントを製造するためのシステム５１６に提供されてよい。

図６では、好ましくは、生成されたライブラリに基づいて、ターゲット周期構造多孔質体を決定するための例示的な実施形態が、以下により詳細に説明される。一般に、この実施形態では、周期構造多孔質体の構造表現は、ターゲットの周期構造多孔質体を検索する際に変更及び修正可能な周期構造多孔質体の構造パラメータに基づくことが好ましい。特に、このパラメトリックアプローチでは、所望の結果を達成する上で、すなわち、周期構造多孔質体のターゲット物理的特性に影響を与える上で、最も影響力があると決定された周期構造多孔質体の構造パラメータを選択し、修正することが好ましい。

この例では、プロセスは、好ましくは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）を含む、周期構造多孔質体の構造表現を提供し、さらに、例えば、ターゲット物理的特性だけでなく、例えば、製造上の制約などの他の制約にも言及して、構造が満たさなければならない特定の要件を提供することから始まる。例えば、特定の要件は、ターゲット周期構造多孔質体のサイズ、形状、及び密度、ならびに／又は、衝撃時に吸収されるエネルギー、要求される反発、特定の圧縮レベルにおける要求される剛性、及び圧縮グレードなどの材料特性、ならびに／又は、力－変位挙動のような所望の機械的反応を参照することができる。任意に、定義された特定の要件に基づいて良好な適合を提供すると考えられる格子タイプを選択して提供することもでき、さらに、選択された格子タイプに基づいて、セル形状、サイズビーム径、配向などの構造パラメータを、構造表現の一部として、それぞれの格子タイプに対して必要に応じて提供することもできる。さらに、好ましい実施形態では、標準的な圧縮、ショア硬度、反発、衝撃、あるいは規格（例えばＩＳＯ １６２１）に従った試験のようなさらなるシミュレーション試験を、ターゲットアプリケーションの性能要件、すなわち提供されたターゲット物理的特性に基づいて定義することができる。

任意に選択された格子タイプと選択された構造パラメータを含む上記で提供された構造表現に基づいて、様々なシミュレーション、例えば、上述の有限要素シミュレーションまたは機械学習アルゴリズムは、物理的特性のランドスケープ、すなわちライブラリが生成されるまで、異なる格子タイプと構造パラメータに対して連続的に実行及び再実行されることができる。

特に、提供された構造表現の周期構造多孔質体の物理的特性の決定は、最初に、例えば、構造表現に基づいて、それぞれの所定の構造パラメータセットに対応するデータ駆動格子設計、すなわち、それぞれの格子のデジタル表現を生成することを含むことができる。次のステップでは、生成されたそれぞれの格子のデジタル表現を、有限要素法（ＦＥＭ）の品質要件に従ってメッシュ化することができる。次に、それぞれのＦＥＭを使用して、例えば、事前に定義されたテンプレート、例えば、特定の規格試験、及びそれぞれの材料モデルを使用して、それぞれの格子のシミュレーションを準備するために使用することができる。その後、シミュレーションがそれぞれの格子に対して実行される。提供された構造表現の他の格子のシミュレーションの結果と一緒に、シミュレーションの結果は、物理的特性のランドスケープを構築するために利用され得る。

一般に、上記の自動化されたワークフローは、同質化ベースのアプローチを近似せずに、例えば、シミュレーションの一部として提供される実際の機械的試験のデジタルツイン上で、数理最適化を直接使用し、また、手動による反復を削減することを可能にする。さらに、好ましい実施形態では、格子ライブラリの生成は、最適化プロセスにおいて、シミュレーションの結果の物理的特性をターゲット物理的特性と直接比較することによって、及び結果として得られる物理的特性がそれぞれの所定の基準を満たさない場合、例えばターゲット物理的特性の周囲の所定の範囲内にある場合にのみ、提供された構造表現のさらなるシミュレーションを実行することによって、省略されることも可能である。この場合、修正された周期構造多孔質体のシミュレーションは、所定の基準が満たされない場合には、反復して実行されることができ、修正された周期構造多孔質体は、提供された構造表現から選択されることができ、又は、例えば、以前にシミュレーションされた周期構造多孔質体の構造パラメータを修正することによって提供されることができる。一般に、反復は、ターゲット基準が満たされるまで、又は、提供された制約では最適化が不可能であることを示す中止基準に達するまで実行されることができる。

開示された実施形態に対する他の変形は、請求された発明を実施する際に、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲を検討することにより、当業者によって理解され、効果を奏することができる。

本明細書において開示されるプロセス及び方法について、プロセス及び方法において実行される操作は、異なる順序で実施されてよい。さらに、概説された操作は例として提供されているに過ぎず、開示された実施形態の本質を損なうことなく、操作のいくつかは任意であり、より少ないステップ及び操作に組み合わされ、さらなる操作で補足され、又は追加の操作に拡大されてよい。

特許請求の範囲において、「含む(comprising)」という語は他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を排除するものではない。

単一のユニット又は装置が、特許請求の範囲に記載された複数の項目の機能を果たし得る。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。

構造表現の提供、材料モデルの提供、物理的特性の決定、ライブラリの生成など、１つ以上のユニット又は装置によって実行されるような手順は、他の任意の数のユニット又は装置によって実行されることができる。これらの手順は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として、及び／又は専用のハードウェアとして実装されることができる。

コンピュータプログラム製品は、他のハードウェアと一緒に、又は他のハードウェアの一部として供給される、光記憶媒体又は固体媒体などの適切な媒体に記憶／配布され得るが、インターネット又は他の有線もしくは無線の電気通信システムを介するなど、他の形態で配布されることもできる。

本明細書で説明するユニットは、コンピューティングシステムの一部である処理ユニットであってよい。処理ユニットは、汎用プロセッサを含んでよく、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は任意の他の特殊回路を含んでもよい。任意のメモリは、物理的なシステムメモリであってよく、揮発性、不揮発性、又はその２つの組み合わせであってよい。「メモリ」という用語は、不揮発性大容量記憶装置などのコンピュータ可読記憶媒体を含み得る。コンピューティングシステムが分散型である場合、処理能力及び／又はメモリ能力も分散型であってよい。コンピューティングシステムは、「実行可能コンポーネント」として複数の構造を含んでいてよい。「実行可能コンポーネント」という用語は、ソフトウェア、ハードウェア、又はそれらの組み合わせであり得る構造としてコンピューティングの分野でよく理解されている構造である。例えば、ソフトウェアで実装される場合、当業者であれば、実行可能コンポーネントの構造は、コンピューティングシステム上で実行され得るソフトウェアオブジェクト、ルーチン、メソッドなどを含み得ることを理解するであろう。これは、コンピューティングシステムのヒープ内の実行可能コンポーネント、又はコンピュータ可読記憶媒体上の実行可能コンポーネントの両方を含み得る。実行可能コンポーネントの構造は、コンピューティングシステムの１つ以上のプロセッサによって、例えばプロセッサスレッドによって解釈されるときに、コンピューティングシステムが機能を実行するように、コンピュータ可読媒体上に存在し得る。そのような構造は、例えば、実行可能コンポーネントがバイナリであった場合のように、プロセッサによって直接で読み取り可能であってよく、又は、例えば、単一段階であろうと複数段階であろうと、プロセッサによって直接解釈可能なそのようなバイナリを生成するように、解釈可能及び／又はコンパイル可能であるように構造化されてよい。他の例では、構造は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は他の特殊回路内などのハードウェアに排他的又はほぼ排他的に実装される、ハードコード又は有線論理ゲートであってよい。したがって、「実行可能コンポーネント」という用語は、ソフトウェア、ハードウェア、又はその組み合わせのいずれで実装されるかにかかわらず、コンピューティング分野における通常の当業者によってよく理解される構造を表す用語である。本明細書における任意の実施形態は、コンピューティングシステムの１つ以上の処理ユニットによって実行される行為を参照して説明される。そのような行為がソフトウェアで実装される場合、１つ以上のプロセッサは、実行可能コンポーネントを構成するコンピュータ実行可能命令を実行したことに反応して、コンピューティングシステムの動作を指示する。コンピューティングシステムはまた、コンピューティングシステムが他のコンピューティングシステムと、例えばネットワークを介して通信することを可能にする通信チャネルを含むことができる。「ネットワーク」は、コンピューティングシステム及び／又はモジュール及び／又は他の電子装置間の電子データの伝送(transport)を可能にする１つ以上のデータリンクとして定義される。情報が、ネットワーク又は他の通信接続（例えば、有線、無線、又は有線又は無線の組み合わせのいずれか）を介して、コンピューティングシステムに転送(transferred)又は提供されるとき、コンピューティングシステムは、接続を伝送媒体(transmission medium)として適切に認識する。伝送媒体は、コンピュータ実行可能命令又はデータ構造の形態で所望のプログラムコード手段を伝送するために使用することができ、汎用又は特殊目的のコンピューティングシステム又はその組み合わせによってアクセスされることができるネットワーク及び／又はデータリンクを含むことができる。すべてのコンピューティングシステムがユーザインターフェースを必要とするわけではないが、いくつかの実施形態では、コンピューティングシステムは、ユーザとのインターフェースに使用するためのユーザインターフェースシステムを含む。ユーザインターフェースは、例えばディスプレイを介したユーザへの入力又は出力メカニズムとして機能する。

当業者であれば、本発明が、パーソナルコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、メッセージプロセッサ、ハンドヘルドデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベース又はプログラマブル家電、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、携帯電話、ＰＤＡ、ポケットベル、ルータ、スイッチ、データセンター、眼鏡などのウェアラブルなど、含む多くのタイプのコンピューティングシステム構成を有するネットワークコンピューティング環境で実施され得ることを理解するであろう。本発明は、例えば、ネットワークを介して、共にタスクを実行する、有線データリンク、無線データリンクによって、又は有線データリンクと無線データリンクの組み合わせによってリンクされているローカルコンピューティングシステムとリモートコンピューティングシステムの分散システム環境においても実施されることができる。分散システム環境では、プログラムモジュールは、ローカルとリモートの両方のメモリ記憶装置に配置されることができる。

当業者であれば、本発明がクラウドコンピューティング環境で実施され得ることを理解するであろう。クラウドコンピューティング環境は、分散されていてよいが、これは必須ではない。分散されている場合、クラウドコンピューティング環境は、組織内で国際的に分散されていてよく、及び／又は、複数の組織にまたがって保有されるコンポーネントを有していてよい。本明細書及び以下の特許請求の範囲において、「クラウドコンピューティング」は、構成可能なコンピューティングリソース（例えば、ネットワーク、サーバ、ストレージ、アプリケーション、及びサービス）の共有プールへのオンデマンドネットワークアクセスを可能にするモデルとして定義される。「クラウドコンピューティング」の定義は、展開されたときにこのようなモデルから得られ得る他の多数の利点のいずれにも限定されない。図面のコンピューティングシステムは、説明したように、本明細書に開示された様々な実施形態を実装し得る様々なコンポーネント又は機能ブロックを含む。様々なコンポーネント又は機能ブロックは、ローカルコンピューティングシステム上で実装されてよく、又はクラウドに常駐する要素を含むか、又はクラウドコンピューティングの態様を実装する分散コンピューティングシステム上で実装されてよい。様々なコンポーネント又は機能ブロックは、ソフトウェア、ハードウェア、又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせとして実装されてよい。図面に示されるコンピューティングシステムは、図面に示されるコンポーネントより多くても少なくてもよく、状況に応じてコンポーネントのいくつかを組み合わせてよい。

特許請求の範囲におけるいかなる参照符号は、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

一態様において、本発明は、物理的コンポーネントに利用可能な周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するための装置に関し、該装値は、ａ）複数の周期構造多孔質体の構造表現を提供するための周期構造多孔質体提供ユニットであって、構造表現が周期構造多孔質体の構造を示す、周期構造多孔質体提供ユニットと、ｂ）材料モデルを提供するための材料モデル提供ユニットであって、前記材料モデルは、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示す、材料モデル提供ユニットと、ｃ）前記複数の周期構造多孔質体の物理的特性を決定するための物理的特性決定ユニットであって、周期構造多孔質体の物理的特性が、周期構造多孔質体の前記構造表現及び前記材料モデルに基づいて決定される、物理的特性決定ユニットと、ｄ）前記複数の周期構造多孔質体について決定された前記物理的特性に基づいて、前記複数の周期構造多孔質体の前記物理的特性のライブラリを生成するためのライブラリ生成ユニットと、を備える。

装置の一実施形態では、材料モデルは、付加製造プロセスで利用可能な材料に基づいている。

前述のすべての実施形態による装置の実施形態２では、物理的特性決定ユニットは、周期構造多孔質体の物理的特性を決定するために、周期構造多孔質体に影響を与える物理的事象をシミュレートし、物理的事象に対する周期構造多孔質体のシミュレートされた反応から物理的特性を決定するように適合される。

実施形態２による装置の実施形態３では、物理的特性決定ユニットは、物理的事象及び周期構造多孔質体の反応をシミュレートするために有限要素法を利用するように適合される。

実施形態２及び３のいずれかによる装置の実施形態４では、シミュレートされる物理的事象は、所定の物理的特性を示す反応を提供するシミュレートされる物理的試験手順の一部である。

実施形態４による装置の実施形態５では、シミュレートされた物理的試験手順は、工業規格に記載された試験手順に基づく。

前述のすべての実施形態による装置の実施形態６では、周期構造多孔質体の構造表現は、周期構造多孔質体の幾何学的形状を表す構造パラメータを含み、構造パラメータは、格子タイプ、格子パラメータ、格子定数、ビーム径、単位セルサイズ、アスペクト比、ビーム角及び壁厚のうちの少なくとも１つを示す。

実施形態６による装置の実施形態７では、物理的特性決定ユニットはさらに、構造パラメータをそれぞれの周期構造多孔質体のデジタル表現に変換し、周期構造多孔質体のデジタル表現に基づいて物理的特性を決定するように適合される。

前述のすべての実施形態による装置の実施形態８では、周期構造多孔質体の決定された物理的特性は、硬度、Ｅモジュール、密度、破断伸び、ｘ％圧縮時の圧縮剛性、ｘ％伸長時の応力、反発、ショア硬度、曲げ弾性率、引張強さ、衝撃強さ、ポアソン比、引裂強さ、及び温度容量のうちの少なくとも１つを指す。

前述のすべての実施形態による装置の実施形態９では、ライブラリは、各決定された物理的特性がそれぞれの周期構造多孔質体に相関する二次元マトリックスデータ構造を含む。

前述のすべての実施形態による装置の実施形態１０では、ライブラリ生成ユニットはさらに、周期構造多孔質体の決定された物理的特性の１つ以上を利用して、周期構造多孔質体と同じ物理的特性を有する同質材料の物理モデルを参照する同質材料モデルを生成するように適合され、ライブラリ生成ユニットはさらに、ライブラリの一部として周期構造多孔質体の同質材料モデルを提供するように適合され得る。

さらなる態様では、本発明は、ａ）前述のすべての実施形態による装置によって生成された周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを提供するためのライブラリ提供ユニットと、ｂ）ユーザとライブラリとの相互作用を可能にするように適合されたユーザインターフェースと、を備える周期構造多孔質体ライブラリシステムに関する。

ライブラリシステムの一実施形態では、ユーザインターフェースは、周期構造多孔質体の物理的特性を示す１つ以上の所望の特性を参照するユーザの入力を受け取るように適合された入力ユニットと、決定された物理的特性及び／又は構造パラメータに基づいて所望の特性の１つ以上を含む周期構造多孔質体のライブラリを検索する検索ユニットとを提供することによって、ライブラリの検索を可能にし、見つかった周期構造多孔質体を出力としてユーザに提供するように適合される。

前述のすべての実施形態によるライブラリシステムの実施形態２において、ユーザインターフェースはさらに、所望の特性の製造公差に関して追加的にライブラリを検索できるように適合され、検索ユニットは、ライブラリを利用して、製造公差内で所望の特性を満たす公差を含む構造パラメータとともに周期構造多孔質体を提供するようにさらに適合される。

さらなる態様では、本発明は、周期構造多孔質体を含むか、又は周期構造多孔質体で少なくとも部分的に作られる物理的コンポーネントの付加製造のための制御ファイルを生成するための生成システムに関し、生成システムは、ａ）物理的コンポーネントの付加製造において利用されるように適合される、構造多孔質体を提供するように適合された前述のすべての実施形態による周期構造多孔質体ライブラリシステムと、ｂ）物理的コンポーネントのモデルを提供するための物理的コンポーネントモデル提供ユニットと、ｃ）提供された選択された多孔質体及び提供された物理的コンポーネントモデルに基づいて、選択された構造多孔質体を含むか、又は選択された構造多孔質体から少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントの付加製造に使用可能な制御ファイルを生成するための制御ファイルジェネレータと、を備える。

さらなる態様では、本発明は、物理的コンポーネントに利用可能な周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するための方法に関し、該方法は、ａ）複数の周期構造多孔質体の構造表現を提供するステップと、ｂ）材料モデルを提供するステップであって、材料モデルは、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示すステップと、ｃ）複数の周期構造多孔質体の物理的特性を決定するステップであって、周期構造多孔質体の物理的特性が、周期構造多孔質体の構造表現及び材料モデルに基づいて決定されるステップと、ｄ）複数の周期構造多孔質体について決定された物理的特性に基づいて、複数の周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するステップと、を含む。

さらなる態様において、本発明は、物理的コンポーネントに利用可能な、周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するためのコンピュータプログラム製品に関し、該コンピュータプログラム製品は、前述のすべての実施形態による装置に、前述のすべての実施形態による方法を実行させるためのプログラムコード手段を備える。

さらなる態様では、本発明は、靴、ヘルメット、シート、レスト、マットレス及び／又は防護具のクッションのための周期構造多孔質体を製造するための、前述のすべての実施形態による装置、前述のすべての実施形態による方法、及び／又は、前述のすべての実施形態によるコンピュータプログラム製品の使用に関する。

一態様では、本発明は、構造多孔質体を含むか、又は構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントの付加製造のための制御ファイルを生成するための生成装置に関し、該装置はａ）周期構造多孔質体の構造表現を提供するための構造多孔質体提供ユニットであって、構造表現が周期構造多孔質体の構造を示す、構造多孔質体提供ユニットと、ｂ）材料モデルを提供するための材料モデル提供ユニットであって、材料モデルは、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示す、材料モデル提供ユニットと、ｃ）周期構造多孔質体の物理的特性を決定するための物理的特性決定ユニットであって、周期構造多孔質体の物理的特性が、周期構造多孔質体の構造表現及び材料モデルに基づいて決定される、物理的特性決定ユニットと、ｄ）構造多孔質体を含むか、又は構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントを製造するために使用可能な制御ファイルを生成するための制御ファイルジェネレータと、を備える。

生成装置の一実施形態では、装置は、制御ファイルを３Ｄプリンタインターフェースに提供するための通信インターフェースをさらに備える。

前述のすべての実施形態による生成装置の実施形態２では、材料モデルは、付加製造プロセスで利用可能な材料に基づいている。

前述のすべての実施形態による生成装置の実施形態３では、物理的特性決定ユニットは、周期構造多孔質体の物理的特性を決定するために、周期構造多孔質体に影響を与える物理的事象をシミュレートし、物理的事象に対する周期構造多孔質体のシミュレートされた反応から物理的特性を決定するように適合される。

実施形態３による生成装置の実施形態４では、物理的特性決定ユニットは、物理的事象及び周期構造多孔質体の反応をシミュレートするために有限要素法を利用するように適合される。

実施形態３及び４のいずれかによる生成装置の実施形態５では、シミュレートされる物理的事象は、所定の物理的特性を示す反応を提供するシミュレートされる物理的試験手順の一部である。

実施形態５による生成装置の実施形態６では、シミュレートされた物理的試験手順は、工業規格に記載された試験手順に基づく。

前述のすべての実施形態による生成装置の実施形態７では、周期構造多孔質体の構造表現は、周期構造多孔質体の幾何学的形状を表す構造パラメータを含み、構造パラメータは、格子タイプ、格子パラメータ、格子定数、ビーム径、単位セルサイズ、アスペクト比、ビーム角及び壁厚のうちの少なくとも１つを示す。

実施形態７による生成装置の実施形態８では、物理的特性決定ユニットはさらに、構造パラメータをそれぞれの周期構造多孔質体のデジタル表現に変換し、周期構造多孔質体のデジタル表現に基づいて物理的特性を決定するように適合される。

前述のすべての実施形態による生成装置の実施形態９では、周期構造多孔質体の決定された物理的特性は、硬度、Ｅモジュール、密度、破断伸び、ｘ％圧縮時の圧縮剛性、ｘ％伸長時の応力、反発、ショア硬度、曲げ弾性率、引張強さ、衝撃強さ、ポアソン比、引裂強さ、及び温度容量のうちの少なくとも１つを指す。

前述のすべての実施形態による生成装置の実施形態１０では、生成装置は、周期構造多孔質体について決定された物理的特性に基づいて、複数の周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するためのライブラリ生成ユニットをさらに備える。

実施形態１０による生成装置の実施形態１１では、制御ファイルジェネレータは、ライブラリに基づいて制御ファイルを生成するように適合されている。

前述のすべての実施形態による生成装置の実施形態１２では、生成装置は、物理的コンポーネントを最適化するための最適化ユニットをさらに備え、最適化ユニットは、ｉ）ターゲット構造多孔質体のターゲット物理的特性を受信し、ｉｉ）ターゲット物理的特性を、物理的特性決定ユニットによって周期構造多孔質体について決定された物理的特性と比較し、ｉｉｉ）該比較に基づいて、ａ）物理的特性決定ユニットによる物理的特性の決定と比較を繰り返して、修正された周期構造多孔質体の修正された構造表現及び／又は修正された材料モデルを生成するか、又はｂ）制御ファイルジェネレータが制御ファイルを生成するターゲット周期構造多孔質体として周期構造多孔質体を選択するか、を決定するように適合される。

実施形態１２による生成装置の実施形態１３では、最適化ユニットは、修正された周期構造多孔質体の複数の修正された構造表現を生成し、物理的特性決定ユニットによって、生成されたすべての周期構造多孔質体に対する物理的特性の決定を開始し、周期構造多孔質体のライブラリを生成し、そこから、ターゲット物理的特性を満たす周期構造多孔質体を選択し、制御ファイル生成ユニットによってそれぞれの制御ファイルを生成するように適合させる。

さらなる態様では、本発明は、構造多孔質体を含むか、又は構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントの付加製造のための制御ファイルを生成するためのインターフェースシステムに関し、該インターフェースシステムは、ａ）前述のすべての実施形態による生成装置と、ｂ）装置とのインターフェースを提供するように構成されたインターフェースユニットと、を備える。

さらなる態様では、本発明は、構造多孔質体を含むか、又は構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントの付加製造のための制御ファイルを生成する生成方法に関し、該方法は、ａ）周期構造多孔質体の構造表現を提供するステップであって、該構造表現が周期構造多孔質体の構造を示す、ステップと、ｂ）材料モデルを提供するステップであって、材料モデルは、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示す、ステップと、ｃ）周期構造多孔質体の物理的特性を決定するステップであって、周期構造多孔質体の物理的特性が、周期構造多孔質体の構造表現及び材料モデルに基づいて決定される、ステップと、ｄ）構造多孔質体を含むか、又は構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた物理的コンポーネントを製造するために使用可能な制御ファイルを生成するステップと、を含む。

さらなる態様では、本発明は、付加製造のための制御ファイルを生成するためのコンピュータプログラム製品に関し、該コンピュータプログラム製品は、前述のすべての実施形態による生成装置に、前述のすべての実施形態による生成方法を実行させるためのプログラムコード手段を備える。

さらなる態様において、本発明は、靴、ヘルメット、シート、レスト、マットレス及び／又は防護具のクッションのための周期構造多孔質体を製造するための、前述のすべての実施形態による生成装置、前述のすべての実施形態による生成方法及び／又は前述のすべての実施形態によるコンピュータプログラム製品の使用に関する。

Claims (18)

1. 構造多孔質体を含むか、又は構造多孔質体で少なくとも部分的に作られる物理的コンポーネントの付加製造のための制御ファイルを生成するための生成装置であって、前記装置は、
   － 周期構造多孔質体の構造表現を提供するための構造多孔質体提供ユニットであって、前記構造表現が前記周期構造多孔質体の構造を示す、構造多孔質体提供ユニットと、
   － 材料モデルを提供するための材料モデル提供ユニットであって、前記材料モデルは、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示す、材料モデル提供ユニットと、
   － 前記周期構造多孔質体の物理的特性を決定するための物理的特性決定ユニットであって、前記周期構造多孔質体の物理的特性は、前記周期構造多孔質体の構造表現及び前記材料モデルに基づいて決定される、物理的特性決定ユニットと、
   － 前記構造多孔質体を含むか、又は前記構造多孔質体で少なくとも部分的に作られた前記物理的コンポーネントを製造するために使用可能な制御ファイルを生成するための制御ファイルジェネレータと、
   を備える、装置。
2. 前記装置は、前記制御ファイルを３Ｄプリンタインターフェースに提供するための通信インターフェースをさらに備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記材料モデルは、付加製造プロセスで利用可能な材料に基づいている、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記物理的特性決定ユニット（１１３、５２６）は、周期構造多孔質体の物理的特性を決定するために、前記周期構造多孔質体に影響を与える物理的事象をシミュレートし、前記物理的事象に対する前記周期構造多孔質体のシミュレートされた反応から物理的特性を決定するように適合される、請求項１～３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記物理的特性決定ユニット（１１３、５２６）は、前記物理的事象及び前記周期構造多孔質体の反応をシミュレートするために有限要素法を利用するように適合される、請求項４に記載の装置。
6. 前記シミュレートされた物理的事象は、所定の物理的特性を示す反応を提供するシミュレートされた物理的試験手順の一部である、請求項４又は５に記載の装置。
7. 前記シミュレートされた物理的試験手順は、工業規格に記載された試験手順に基づく、請求項６に記載の装置。
8. 前記周期構造多孔質体の構造表現は、前記周期構造多孔質体の幾何学的形状を表す構造パラメータを含み、前記構造パラメータは、格子タイプ、格子パラメータ、格子定数、ビーム径、単位セルサイズ、アスペクト比、ビーム角及び壁厚のうちの少なくとも１つを示す、請求項１～７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記物理的特性決定ユニット（１１３、５２６）は、前記構造パラメータをそれぞれの周期構造多孔質体のデジタル表現に変換し、前記周期構造多孔質体のデジタル表現に基づいて物理的特性を決定するように適合される、請求項８に記載の装置。
10. 周期構造多孔質体の前記決定された物理的特性は、硬度、Ｅモジュール、密度、破断伸び、ｘ％圧縮時の圧縮剛性、ｘ％伸長時の応力、反発、ショア硬度、曲げ弾性率、引張強さ、衝撃強さ、ポアソン比、引裂強さ、及び温度容量のうちの少なくとも１つを指す、請求項１～９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記装置は、前記周期構造多孔質体について決定された物理的特性に基づいて、複数の周期構造多孔質体の物理的特性のライブラリを生成するためのライブラリ生成ユニット（１１４）をさらに備える、請求項１～１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記制御ファイルジェネレータは、生成された前記ライブラリに基づいて前記制御ファイルを生成するように適合されている、請求項１１に記載の装置。
13. 前記装置は、物理的コンポーネントを最適化するための最適化ユニットをさらに備え、前記最適化ユニットは、ｉ）ターゲット構造多孔質体のターゲット物理的特性を受信し、ｉｉ）前記ターゲット物理的特性を、前記物理的特性決定ユニットによって周期構造多孔質体について決定された前記物理的特性と比較し、ｉｉｉ）前記比較に基づいて、ａ）前記物理的特性決定ユニットによる前記物理的特性の決定と前記比較とを繰り返して、修正された周期構造多孔質体の修正された構造表現及び／又は修正された材料モデルを生成するか、又はｂ）前記制御ファイルジェネレータが前記制御ファイルを生成する前記ターゲット周期構造多孔質体として前記周期構造多孔質体を選択するかを決定する、ように適合される、請求項１～１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記最適化ユニットは、修正された周期構造多孔質体の複数の修正された構造表現を生成し、前記物理的特性決定ユニットによって、生成されたすべての周期構造多孔質体の物理的特性の決定を開始し、前記ターゲット物理的特性を満たす周期構造多孔質体を選択する周期構造多孔質体のライブラリと、前記制御ファイル生成ユニットによって生成されるそれぞれの制御ファイルとを生成するように適合される、請求項１３に記載の装置。
15. 構造多孔質体を含むか、又は構造多孔質体で少なくとも部分的に作られる物理的コンポーネントの付加製造のための制御ファイルを生成するためのインターフェースシステムであって、前記インターフェースシステムは、
    － 請求項１～１４のいずれか１項に記載の装置と、
    － 前記装置とのインターフェースを提供するように構成されたインターフェースユニットと、
    を備えるインターフェースシステム。
16. 構造多孔質体を含むか、又は構造多孔質体で少なくとも部分的に作られる物理的コンポーネントの付加製造のための制御ファイルを生成する生成方法であって、前記方法は、
    － 周期構造多孔質体の構造表現を提供するステップであって、前記構造表現は、周期構造多孔質体の構造を示す、ステップと、
    － 材料モデルを提供するステップであって、前記材料モデルは、１つ以上の外部物理的影響に対する材料の反応を示す、ステップと、
    － 周期構造多孔質体の物理的特性を決定するステップであって、前記周期構造多孔質体の物理的特性は、前記周期構造多孔質体の構造表現及び材料モデルに基づいて決定される、ステップと、
    － 構造多孔質体を含むか、又は構造多孔質体で少なくとも部分的に作られる物理的コンポーネントを製造するために使用可能な制御ファイルを生成するステップと、
    を含む方法。
17. 付加製造のための制御ファイルを生成するためのコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品は、請求項１～１４のいずれか１項に記載の装置に、請求項１６に記載の方法を実行させるためのプログラムコード手段を備える、コンピュータプログラム製品。
18. 靴、ヘルメット、シート、レスト、マットレス及び／又は防護具のクッションのための周期構造多孔質体を製造するための、請求項１～１４のいずれか１項に記載の装置、請求項１６に記載の方法及び／又は請求項１７に記載のコンピュータプログラム製品の使用。

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