JP6077716B1 - ３次元造形システム、３次元造形物の製造方法、情報処理装置、３次元造形物の放熱用構造生成方法および３次元造形物の放熱用構造生成プログラム - Google Patents
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Abstract
本発明の装置は、３次元造形物の造形時に積層部分の放熱を促進することにより、所望の３次元造形物を造形する情報処理装置である。この情報処理装置は、３次元造形モデルの積層造形データを取得する取得部と、積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを３次元造形モデルに付加した積層造形データを生成するデータ生成部と、を備える。付加する放熱構造物モデルは、所定体積を有する多面体と、多面体の所定面の表面に付加された放熱構造物モデルと、を組み合わせた放熱構造体モデルとして準備され、格納されている。
Description
本発明は、３次元造形物の放熱用構造を生成する技術に関する。
上記技術分野において、特許文献１には、３次元物体の積層製造時において積層物体を支持する支持メッシュのデータを生成する技術が開示されている。
しかしながら、上記文献に記載の技術には、例えば、セレクティブレーザーシンタリング（ＳＬＳ）における、ハイパワーレーザーまたは電子ビームその他の集束熱源を用いた、プラスティック、金属、またはセラミックパウダーの小さな粒子から３次元の物体を示すような塊に焼結または結合する場合において、発生した熱の放熱方法については言及されていない。したがって、造形時の温度の差や造形後の温度の低下による３次元造形物の形状に歪みや捻れ、ひび割れなどが発生することになる。
本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理装置は、
３次元造形モデルの積層造形データを取得する取得手段と、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記３次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成手段と、
を備える。
３次元造形モデルの積層造形データを取得する取得手段と、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記３次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成手段と、
を備える。
上記目的を達成するため、本発明に係る３次元造形物の放熱用構造生成方法は、
３次元造形モデルの積層造形データを取得する取得ステップと、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記３次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成ステップと、
を含む。
３次元造形モデルの積層造形データを取得する取得ステップと、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記３次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成ステップと、
を含む。
上記目的を達成するため、本発明に係る３次元造形物の放熱用構造生成プログラムは、
３次元造形モデルの積層造形データを取得する取得ステップと、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記３次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成ステップと、
をコンピュータに実行させる。
３次元造形モデルの積層造形データを取得する取得ステップと、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記３次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成ステップと、
をコンピュータに実行させる。
上記目的を達成するため、本発明に係る３次元造形システムは、
３次元造形物を表わすデータから３次元造形モデルの積層造形データを生成するモデル生成手段と、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記３次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成手段と、
前記データ生成手段が生成した前記放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データに従って、放熱構造物を付加した３次元造形物を造形する積層造形手段と、
を備える。
３次元造形物を表わすデータから３次元造形モデルの積層造形データを生成するモデル生成手段と、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記３次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成手段と、
前記データ生成手段が生成した前記放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データに従って、放熱構造物を付加した３次元造形物を造形する積層造形手段と、
を備える。
上記目的を達成するため、本発明に係る３次元造形物の製造方法は、
３次元造形物を表わすデータから３次元造形モデルの積層造形データを生成するモデル生成工程と、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記３次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成工程と、
前記データ生成工程により生成された前記放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データに従って、放熱構造物を付加した３次元造形物を造形する積層造形工程と、
を含む。
３次元造形物を表わすデータから３次元造形モデルの積層造形データを生成するモデル生成工程と、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記３次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成工程と、
前記データ生成工程により生成された前記放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データに従って、放熱構造物を付加した３次元造形物を造形する積層造形工程と、
を含む。
本発明によれば、３次元造形物の造形時に積層部分の放熱を促進することにより、所望の３次元造形物を造形することができる。
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素は単なる例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としての情報処理装置１００について、図１を用いて説明する。情報処理装置１００は、３次元造形物の放熱用構造を生成する装置である。
本発明の第１実施形態としての情報処理装置１００について、図１を用いて説明する。情報処理装置１００は、３次元造形物の放熱用構造を生成する装置である。
図１に示すように、情報処理装置１００は、取得部１０１と、データ生成部１０２と、を含む。取得部１０１は、３次元造形モデルの積層造形データ１１１を取得する。データ生成部１０２は、積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデル１１２を付加した３次元造形モデルの積層造形データ１１３を生成する。
本実施形態によれば、３次元造形物の造形時に積層部分の放熱を促進することにより、所望の３次元造形物を造形することができる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る情報処理装置を含む３次元造形システムについて説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、積層造形する３次元造形モデルから熱溜まりを予測して、対応する放熱構造物モデルを選択して３次元造形モデルに配置する。例えば、本実施形態において、放熱構造物モデルは３次元造形モデルの積層造形表面から斜め下方に延びる構造物である。そして、放熱構造物モデルは積層造形後の３次元造形物から削除できる位置に付加される。
次に、本発明の第２実施形態に係る情報処理装置を含む３次元造形システムについて説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、積層造形する３次元造形モデルから熱溜まりを予測して、対応する放熱構造物モデルを選択して３次元造形モデルに配置する。例えば、本実施形態において、放熱構造物モデルは３次元造形モデルの積層造形表面から斜め下方に延びる構造物である。そして、放熱構造物モデルは積層造形後の３次元造形物から削除できる位置に付加される。
《放熱構造物付加の概要》
図２Ａは、本実施形態に係る放熱構造物の付加の概要を示す図である。
図２Ａは、本実施形態に係る放熱構造物の付加の概要を示す図である。
図２Ａにおいては、３次元造形モデル２０１に、３次元造形モデル２０１の積層造形時の熱溜まり予測に対応して選択された放熱構造物モデル２０２を付加した、新たな３次元造形モデルを生成する。そして、新たに生成された３次元造形モデルに基づいて、放熱構造物２３１および放熱構造物２３２の付いた３次元造形物２０３を積層造形する。なお、図示しないが、３次元造形物２０３から放熱構造物２３１および放熱構造物２３２は削除される。削除のより具体的な例としては、ニッパー、グラインダー、サンダー、やすり、または固定して切削、研削加工をするなどにより削除される。なお、別途、放熱構造物削除装置を設けてもよい。
図２Ｂは、本実施形態に係る放熱構造物を付加した３次元造形物２０３を示す斜視図である。図２Ａは、図２ＢをＸ方向から観た図である。
図２Ｂでは、放熱構造物２３１および放熱構造物２３２を板状に示したが、その形状は限定されない。放熱効率や積層部分の温度低下の調整のための様々な形状が可能である。なお、放熱構造物２３３のように、３次元造形物の他の面に放熱構造物を付加してもよい。
《３次元造形システムの構成》
図３は、本実施形態に係る情報処理装置３１０を含む３次元造形システム３００の構成を示すブロック図である。
図３は、本実施形態に係る情報処理装置３１０を含む３次元造形システム３００の構成を示すブロック図である。
３次元造形システム３００は、３次元造形モデルの積層造形データを生成するための情報処理装置３１０と、積層造形データに従って３次元造形物を積層造形する３次元造形装置３２０と、を備える。なお、図３では、情報処理装置３１０と３次元造形装置３２０とが通信で接続された構成を示したが、一体構成の装置であっても、さらに機能別に複数装置に分離された構成であってもよい。
情報処理装置３１０は、通信制御部３１１と、積層造形データ生成部３１２と、表示部３１３と、操作部３１４と、放熱構造物モデル付加部３１５と、３次元造形モデル取得部３１６と、を備える。
通信制御部３１１は、３次元造形装置３２０との通信を制御し、積層造形データ生成部３１２が生成した積層造形データを３次元造形装置３２０に送信する。また、通信制御部３１１は、３次元造形モデル取得部３１６が取得する３次元造形モデルの積層造形データを、通信を介して受信する場合、受信した積層造形データを３次元造形モデル取得部３１６に渡す。
３次元造形モデル取得部３１６は、通信制御部３１１を介して、あるいは、記憶媒体などからバスを介して、３次元造形物を積層造形するための３次元造形モデルの積層造形データを取得する。なお、情報処理装置３１０が、３次元造形物を表わすデータを取得して、３次元造形モデルの積層造形データを生成する機能を有してもよい。この処理を、積層造形データ生成部３１２が兼用してもよい。
表示部３１３は、３次元造形モデルや放熱構造物モデル、あるいは、放熱構造物モデルが付加された３次元造形モデルなどを表示して、ユーザに報知する。また、操作部３１４は、ユーザによる放熱構造物モデルの付加指示などの操作入力を受ける。
放熱構造物モデル付加部３１５は、３次元造形モデル取得部３１６が取得した３次元造形モデルの積層造形時における熱溜まり予測に対応して、放熱構造物モデルを選択して３次元造形モデルの所定位置に配置する。積層造形データ生成部３１２は、放熱構造物モデルが配置された付加後の３次元造形モデルから新たな積層造形データを生成する。そして、積層造形データ生成部３１２は、通信制御部３１１を介して、新たな積層造形データを３次元造形装置３２０に送信するデータ送信部を含む。
３次元造形装置３２０は、造形制御部３２１と積層造形部３２２とを備える。造形制御部３２１は、通信制御部３１１から受信した３次元造形モデルの積層造形データに従って、積層造形部３２２による３次元造形物の積層造形を制御する。積層造形部３２２は、造形制御部３２１の制御の下で、粒状材料、特に金属粉、をレーザ光や電子ビームなどで積層ごとに３次元造形物の形状を選択溶融して、３次元造形物を積層造形する。なお、３次元造形装置３２０の積層造形方法は限定されない。本実施形態においては、積層造形時に高熱となり放熱を必要とする積層造形方法であればよい。
（３次元造形物の製造方法）
この３次元造形システム３００においては、３次元造形物が以下の工程により製造される。まず、モデル生成工程では、情報処理装置３１０あるいは他の装置において、３次元造形物を表わすデータから３次元造形モデルの積層造形データを生成する。次に、データ生成工程では、情報処理装置３１０において、積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを３次元造形モデルに付加した積層造形データを生成する。そして、積層造形工程では、３次元造形装置３２０において、データ生成工程により生成された積層造形データに従って、放熱構造物を付加した３次元造形物を造形する。
この３次元造形システム３００においては、３次元造形物が以下の工程により製造される。まず、モデル生成工程では、情報処理装置３１０あるいは他の装置において、３次元造形物を表わすデータから３次元造形モデルの積層造形データを生成する。次に、データ生成工程では、情報処理装置３１０において、積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを３次元造形モデルに付加した積層造形データを生成する。そして、積層造形工程では、３次元造形装置３２０において、データ生成工程により生成された積層造形データに従って、放熱構造物を付加した３次元造形物を造形する。
（放熱構造物モデル付加部）
図４は、本実施形態に係る放熱構造物モデル付加部３１５の構成を示すブロック図である。
図４は、本実施形態に係る放熱構造物モデル付加部３１５の構成を示すブロック図である。
放熱構造物モデル付加部３１５は、熱溜まり予測部４０１と、放熱構造物モデルデータベース４０２と、放熱構造物モデル選択および配置部４０３と、３次元造形モデル生成部４０４と、を備える。放熱構造物モデル付加部３１５は、操作部３１４による放熱構造物モデル付加の指示に応じて、放熱構造物モデルの付加を実行する。
なお、操作部３１４からは、３次元造形装置３２０で使用される材料特性や、熱溜まり予測や放熱構造物モデル選択および配置に使用される細かなパラメータが入力されてもよいし、３次元造形装置３２０の機種と使用される材料が入力されればパラメータが設定されてもよい。
熱溜まり予測部４０１は、３次元造形モデル取得部３１６から渡された３次元造形モデルのデータから、３次元造形装置３２０が積層造形に使用する材料や、積層造形した時の熱の情報と、３次元造形モデルの形状や材質特性などの属性とから、３次元造形物内の熱溜まり状態を予測する。積層部は積層時に高熱となり、その後、３次元造形モデルの内部の塊部分は放熱しにくいので、熱溜まり部分となり易い。なお、熱溜まり状態は、３次元造形装置３２０の積層造形速度などにも影響される。
放熱構造物モデルデータベース４０２は、３次元造形モデルの熱溜まり予測に対応して付加する放熱構造物モデルを格納する。なお、放熱構造物モデルデータベース４０２は、放熱構造物モデルを１つ１つのモデルで格納してもよいし、熱溜まり予測の状況に対応付けて複数のモデルの組で格納してもよい。図２Ａの例では、複数のモデルの組からなる放熱構造物モデル２０２、２３１または２３２で格納されているものとする。
放熱構造物モデル選択および配置部４０３は、熱溜まり予測部４０１による熱溜まり予測に対応して、放熱構造物モデルデータベース４０２から放熱構造物モデルを選択し、その３次元造形モデルへの配置を決定する。
３次元造形モデル生成部４０４は、放熱構造物モデル選択および配置部４０３が選択および配置した放熱構造物モデルを３次元造形モデルに付加して、新たな３次元造形モデルを生成する。そして、３次元造形モデル生成部４０４は、積層造形データ生成部３１２に放熱構造物モデルを付加した３次元造形モデルのデータを出力すると共に、表示部３１３に出力して表示させる。
（熱溜まり予測テーブル）
図５Ａは、本実施形態に係る熱溜まり予測テーブル５１０の構成を示す図である。熱溜まり予測テーブル５１０は、熱溜まり予測部４０１が、３次元造形モデルのデータから熱溜まりを予測するために使用される。
図５Ａは、本実施形態に係る熱溜まり予測テーブル５１０の構成を示す図である。熱溜まり予測テーブル５１０は、熱溜まり予測部４０１が、３次元造形モデルのデータから熱溜まりを予測するために使用される。
熱溜まり予測テーブル５１０は、３次元造形モデルのデータ５１１に対応して、３次元造形モデルの形状５１２を記憶する。３次元造形モデルの形状５１２としては、３次元造形モデルの横幅、縦幅、高さ、空洞、などのデータを記憶する。そして、熱溜まり予測テーブル５１０は、３次元造形モデルの形状５１２に基づいた熱溜まり予測５１３を記憶する。熱溜まり予測５１３には、熱溜まり位置や熱溜まり量などが含まれる。
（放熱構造物モデル選択配置テーブル）
図５Ｂは、本実施形態に係る放熱構造物モデル選択配置テーブル５２０の構成を示す図である。放熱構造物モデル選択配置テーブル５２０は、放熱構造物モデル選択および配置部４０３が、熱溜まり予測に基づいて放熱構造物モデルデータベース４０２から放熱構造物モデルを選択して配置するために使用される。
図５Ｂは、本実施形態に係る放熱構造物モデル選択配置テーブル５２０の構成を示す図である。放熱構造物モデル選択配置テーブル５２０は、放熱構造物モデル選択および配置部４０３が、熱溜まり予測に基づいて放熱構造物モデルデータベース４０２から放熱構造物モデルを選択して配置するために使用される。
放熱構造物モデル選択配置テーブル５２０は、熱溜まり予測５２１のそれぞれに対応付けて、放熱構造物モデル５２２を記憶する。放熱構造物モデル５２２としては、放熱構造物モデルＩＤ、付加位置、付加方向、などを含む。
（放熱構造物モデルデータベース）
図５Ｃは、本実施形態に係る放熱構造物モデルデータベース４０２の構成を示す図である。なお、放熱構造物モデルデータベース４０２の構成は図５Ｃに限定されない。
図５Ｃは、本実施形態に係る放熱構造物モデルデータベース４０２の構成を示す図である。なお、放熱構造物モデルデータベース４０２の構成は図５Ｃに限定されない。
放熱構造物モデルデータベース４０２は、放熱構造物モデルＩＤ５３１に対応付けて、属性５３２、サイズ５３３、形状５３４、を記憶する。そして、放熱構造物モデルデータベース４０２は、属性５３２、サイズ５３３、形状５３４に基づいて算出された放熱予測量５３５を記憶する。形状５３４は、図５Ｃに記載の形状に限定されない。必要な放熱量、あるいは、放熱効率などを考慮した種々の形状が、その属性やサイズなども考慮して準備されてよい。
放熱構造物モデル選択および配置部４０３は、例えば、上記情報の熱溜まり予測と放熱予測量とに基づいて、適切な放熱構造物モデルあるいは放熱構造物モデルの組み合わせを決定する。
《情報処理装置のハードウェア構成》
図６は、本実施形態に係る情報処理装置３１０のハードウェア構成を示すブロック図である。
図６は、本実施形態に係る情報処理装置３１０のハードウェア構成を示すブロック図である。
図６で、ＣＰＵ(Central Processing Unit)６１０は演算制御用のプロセッサであり、プログラムを実行することで図３の情報処理装置３１０の機能構成部を実現する。ＲＯＭ(Read Only Memory)６２０は、初期データおよびプログラムなどの固定データを記憶する。また、通信制御部３１１は、ネットワークを介して３次元造形装置３２０と通信する。なお、ＣＰＵ６１０は１つに限定されず、複数のＣＰＵであっても、あるいは画像処理用のＧＰＵ(Graphics Processing Unit)を含んでもよい。また、通信制御部３１１は、ＣＰＵ６１０とは独立したＣＰＵを有して、ＲＡＭ(Random Access Memory)６４０の領域に送受信データを書き込みあるいは読み出しするのが望ましい。また、ＲＡＭ６４０とストレージ６５０との間でデータを転送するＤＭＡＣ(Direct Memory Access Controller)を設けるのが望ましい（図示なし）。さらに、入出力インタフェース６６０は、ＣＰＵ６１０とは独立したＣＰＵを有して、ＲＡＭ６４０の領域に入出力データを書き込みあるいは読み出しするのが望ましい。したがって、ＣＰＵ６１０は、ＲＡＭ６４０にデータが受信あるいは転送されたことを認識してデータを処理する。また、ＣＰＵ６１０は、処理結果をＲＡＭ６４０に準備し、後の送信あるいは転送は通信制御部３１１やＤＭＡＣ、あるいは入出力インタフェース６６０に任せる。
ＲＡＭ６４０は、ＣＰＵ６１０が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。ＲＡＭ６４０には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。取得した３次元造形モデルデータ５１１は、情報処理装置３１０が取得した３次元造形モデルのデータである。熱溜まり予測テーブル５１０は、３次元造形モデルの熱溜まりを予測するためのテーブルである。放熱構造物モデル選択配置テーブル５２０は、熱溜まり予測に基づいて放熱構造物モデルデータベース４０２から放熱構造物モデルを選択して３次元造形モデルの付加位置に配置するためのテーブルである。生成した３次元造形モデルデータ６４１は、放熱構造物モデルを付加した３次元造形モデルの積層造形データである。入出力データ６４２は、入出力インタフェース６６０を介して入出力されるデータである。送受信データ６４３は、通信制御部３１１を介して送受信されるデータである。
ストレージ６５０には、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。放熱構造物モデルデータベース４０２は、放熱構造物モデルを検索可能に格納するデータベースである。ストレージ６５０には、以下のプログラムが格納される。情報処理装置制御プログラム６５１は、本情報処理装置３１０の全体を制御する制御プログラムである。放熱構造物モデル付加モジュール６５２は、３次元造形モデルの熱溜まり予測に対応して適切な放熱構造物モデルを付加するモジュールである。放熱構造物モデル付加モジュール６５２には、熱溜まり予測モジュールと放熱構造物モデル選択配置モジュールとが含まれる。積層造形データ生成モジュール６５３は、放熱構造物モデルが付加された３次元造形モデルの積層造形データを生成するモジュールである。
入出力インタフェース６６０は、入出力機器との入出力データをインタフェースする。入出力インタフェース６６０には、表示部３１３、操作部３１４、が接続される。また、記憶媒体制御装置などが接続されてもよい。
なお、図６のＲＡＭ６４０やストレージ６５０には、情報処理装置３１０が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関連するプログラムやデータは図示されていない。
《３次元造形物製造手順》
図７Ａは、本実施形態に係る３次元造形システム３００の３次元造形物製造手順を示すフローチャートである。なお、図７Ａにおいては、情報処理装置３１０が３次元造形モデルの積層造形データを生成する例を示すが、積層造形データの生成は外部の他の装置で実行されてもよい。
図７Ａは、本実施形態に係る３次元造形システム３００の３次元造形物製造手順を示すフローチャートである。なお、図７Ａにおいては、情報処理装置３１０が３次元造形モデルの積層造形データを生成する例を示すが、積層造形データの生成は外部の他の装置で実行されてもよい。
情報処理装置３１０は、ステップＳ７０１において、３次元造形物を表わすデータを取得する。情報処理装置３１０は、ステップＳ７０３において、取得したデータに対応する３次元造形モデルの積層造形データを生成する。そして、情報処理装置３１０は、ステップＳ７０５において、本実施形態のアプリケーションとして、３次元造形モデルへの放熱構造物モデルの付加処理を実行して、その積層造形データを３次元造形装置３２０に送信する。
３次元造形装置３２０は、ステップＳ７０７において、受信した、放熱構造物モデルが付された積層造形データに従って、放熱構造物を付加した３次元造形物を製造する。そして、３次元造形システム３００は、ステップＳ７０９において、図示しない所定の装置により製造された３次元造形物から放熱構造物を削除する。このようにして、所望の３次元造形物が製造される。
（放熱構造物モデル付加処理）
図７Ｂは、本実施形態に係る情報処理装置３１０の放熱構造物モデル付加処理（Ｓ７０５）の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは放熱用構造生成プログラムからなるアプリケーションであり、ＣＰＵ６１０がＲＡＭ６４０を使用して実行し、図３の情報処理装置３１０の機能構成部を実現する。
図７Ｂは、本実施形態に係る情報処理装置３１０の放熱構造物モデル付加処理（Ｓ７０５）の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは放熱用構造生成プログラムからなるアプリケーションであり、ＣＰＵ６１０がＲＡＭ６４０を使用して実行し、図３の情報処理装置３１０の機能構成部を実現する。
情報処理装置３１０は、ステップＳ７１１において、３次元造形モデルの積層造形データを取得する。情報処理装置３１０は、ステップＳ７１３において、３次元造形モデルのデータに基づいて積層造形時の熱溜まりを予測する。そして、情報処理装置３１０は、ステップＳ７１５において、熱溜まり予測に対応する放熱構造物モデルを放熱構造物モデルデータベース４０２から選択して、３次元造形モデルに配置する。
情報処理装置３１０は、ステップＳ７１７において、放熱構造物モデルの付加された３次元造形モデルの積層造形データを生成する。そして、情報処理装置３１０は、ステップＳ７１９において、３次元造形装置３２０に、３次元造形モデルの積層造形データを送信する。
本実施形態によれば、３次元造形モデルの熱溜まり予測に対応して放熱構造物モデルデータベースから適切な放熱構造物モデルを検索して付加するので、３次元造形物の造形時に積層部分の放熱を促進することにより、所望の３次元造形物を造形することができる。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る情報処理装置について説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、上記第２実施形態と比べると、あらかじめ熱溜まり造形部と放熱構造物モデルとを組み合わせた放熱構造体モデルを３次元造形物モデルに配置する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
次に、本発明の第３実施形態に係る情報処理装置について説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、上記第２実施形態と比べると、あらかじめ熱溜まり造形部と放熱構造物モデルとを組み合わせた放熱構造体モデルを３次元造形物モデルに配置する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
《放熱構造物付加の概要》
図８は、本実施形態に係る放熱構造物の付加の概要を示す図である。
図８は、本実施形態に係る放熱構造物の付加の概要を示す図である。
図８においては、３次元造形モデル８０１をグリッドで分割する。図８では２次元で示すが、実際には、所定サイズの立方体をグリッドとしている。そして、所定サイズの立方体のグリッドが同じ数だけ縦方向、横方向、奥方向に並ぶ塊を３次元造形モデル８０１が内包するか否かを判定する。図８においては、３×３×３の立方体が３次元造形モデル８０１に内包されている。なお、塊は立方体に限定されない。直方体であっても、さらに面の多い多面体であっても、球や楕円であっても、よい。また、グリッドも立方体に限定されない。さらに、グリッドのサイズを小さくすればより正確な熱溜まりが予測でき、グリッドのサイズを大きくすればより高速に３次元造形モデル８０１が内包する塊を算出できる。なお、図８においては、塊は所定体積を有する多面体であるとし、放熱構造物モデルは多面体の所定面の表面から斜め下方に延びる板状の構造物としている。
一方、あらかじめ対応する塊に放熱構造物モデルを付加した放熱構造体モデル８０２を準備しておく。そして、３次元造形モデル８０１に内包される塊を放熱構造体モデル８０２に置き換えて（組み込んで）、塊が放熱構造体モデル８０２に置き換えられた３次元造形モデル８０３を生成する。この３次元造形モデル８０３に基づく積層造形物は、図２Ａおよび図２Ｂと同じ３次元造形物２０３となる。
したがって、本実施形態における放熱構造物の付加は、放熱構造体モデル８０２を組み込むという簡単な処理により高速に実現できる。
（放熱構造物モデル付加部）
図９は、本実施形態に係る放熱構造物モデル付加部９１５の構成を示すブロック図である。放熱構造物モデル付加部９１５は、図３の放熱構造物モデル付加部３１５に置き換えられて、本実施形態の放熱構造物モデル付加を実現する。なお、図９において、図４と同様の機能構成部には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
図９は、本実施形態に係る放熱構造物モデル付加部９１５の構成を示すブロック図である。放熱構造物モデル付加部９１５は、図３の放熱構造物モデル付加部３１５に置き換えられて、本実施形態の放熱構造物モデル付加を実現する。なお、図９において、図４と同様の機能構成部には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
放熱構造物モデル付加部９１５は、熱溜まり予測部９０１と、放熱構造体モデルデータベース９０２と、放熱構造体モデル選択および配置部９０３と、３次元造形モデル生成部４０４と、を備える。
熱溜まり予測部９０１は、３次元造形モデル取得部３１６から渡された３次元造形モデルのデータから３次元造形物内の熱溜まり状態を予測する。また、放熱構造体モデル選択および配置部９０３は、熱溜まり予測部９０１による熱溜まり予測に対応して、放熱構造体モデルデータベース９０２から放熱構造体モデルを選択し、その３次元造形モデルへの配置を決定する。本実施形態の放熱構造物モデル付加部９１５においては、熱溜まり予測部９０１および放熱構造体モデル選択および配置部９０３の処理は、一体に１つの処理として実行される。すなわち、３次元造形モデルに内包される塊を見付け、同じ塊に放熱構造物モデルが付加された放熱構造体モデルを、放熱構造体モデルデータベース９０２から検索して、３次元造形モデルに組み込むことで、熱溜まり予測および放熱構造物付加を共に実現する。
放熱構造体モデルデータベース９０２は、３次元造形モデルに内包される塊に対応して組み込む放熱構造体モデルを格納する。
（熱溜まり予測および放熱構造体モデル選択配置テーブル）
図１０Ａは、本実施形態に係る熱溜まり予測および放熱構造体モデル選択配置テーブル１０１０の構成を示す図である。熱溜まり予測および放熱構造体モデル選択配置テーブル１０１０は、３次元造形モデル取得部３１６から渡された３次元造形モデルのデータから３次元造形物内の熱溜まり状態を予測しながら放熱構造体モデルを選択配置するために使用される。
図１０Ａは、本実施形態に係る熱溜まり予測および放熱構造体モデル選択配置テーブル１０１０の構成を示す図である。熱溜まり予測および放熱構造体モデル選択配置テーブル１０１０は、３次元造形モデル取得部３１６から渡された３次元造形モデルのデータから３次元造形物内の熱溜まり状態を予測しながら放熱構造体モデルを選択配置するために使用される。
熱溜まり予測および放熱構造体モデル選択配置テーブル１０１０は、３次元造形モデルのデータ５１１に対応付けて、３次元造形モデルに内包される塊１０１２と、対応する放熱構造体モデル１０１３と、を記憶する。３次元造形モデルに内包される塊１０１２は、塊の横幅、塊の縦幅、塊の高さ、などを含む。横幅、縦幅、高さが同じ場合が、図８に示した立方体となる。放熱構造体モデル１０１３は、放熱構造体モデルＩＤ、形状、サイズ、付加されている放熱構造物の数、などを含む。
（放熱構造体モデルデータベース）
図１０Ｂは、本実施形態に係る放熱構造体モデルデータベース９０２の構成を示す図である。なお、放熱構造体モデルデータベース９０２の構成は、図１０Ｂに限定されない。
図１０Ｂは、本実施形態に係る放熱構造体モデルデータベース９０２の構成を示す図である。なお、放熱構造体モデルデータベース９０２の構成は、図１０Ｂに限定されない。
放熱構造体モデルデータベース９０２は、放熱構造体のモデルＩＤ１０２１に対応付けて、塊サイズ１０２２、塊に付加されている放熱構造物１０２３、熱伝導率などの属性１０２４、を記憶する。そして、放熱構造体モデルデータベース９０２は、放熱構造体のモデルＩＤ１０２１に対応付けて、算出された放熱量１０２５を記憶する。なお、実際には、３次元造形物と放熱構造物とは同じ材料であるのが望ましく、その場合は３次元造形物および放熱構造物の属性は同じである。
《情報処理装置のハードウェア構成》
図１１は、本実施形態に係る情報処理装置１１００のハードウェア構成を示すブロック図である。なお、図１１において、図６と同様な機能構成部には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
図１１は、本実施形態に係る情報処理装置１１００のハードウェア構成を示すブロック図である。なお、図１１において、図６と同様な機能構成部には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
ＲＡＭ１１４０は、ＣＰＵ６１０が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。ＲＡＭ１１４０には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。熱溜まり予測および放熱構造体モデル選択配置テーブル１０１０は、熱溜まり予測に対応して放熱構造体モデルデータベース９０２から放熱構造体モデルを選択して３次元造形モデルの組み込み位置に配置するためのテーブルである。
ストレージ１１５０には、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。放熱構造物モデル付加モジュール１１５２は、３次元造形モデルの熱溜まり予測に対応して適切な放熱構造体モデルを組み込みことで、適切な放熱構造物モデルを付加するモジュールである。
なお、図１１のＲＡＭ１１４０やストレージ１１５０には、情報処理装置３１０が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関連するプログラムやデータは図示されていない。
（放熱構造物モデル付加処理）
図１２は、本実施形態に係る情報処理装置１１００の放熱構造物モデル付加処理Ｓ７１３およびＳ７１５の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、ＣＰＵ６１０がＲＡＭ１１４０を使用して実行し、図９の放熱構造物モデル付加部９１５の機能構成部を実現する。
図１２は、本実施形態に係る情報処理装置１１００の放熱構造物モデル付加処理Ｓ７１３およびＳ７１５の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、ＣＰＵ６１０がＲＡＭ１１４０を使用して実行し、図９の放熱構造物モデル付加部９１５の機能構成部を実現する。
情報処理装置１１００は、ステップＳ１２０１において、対象となる３次元造形モデルを所定のグリッドごとに分割する。情報処理装置１１００は、ステップＳ１２０３において、分割したグリッドのうち３次元造形モデル内に内包されるグリッドを特定する。情報処理装置１１００は、ステップＳ１２０５において、モデル内に内包されるグリッドにあらかじめ決めておいた特定形状（グリッドサイズのブロックの集合体）をはめ込める位置を探す。そして、情報処理装置１１００は、ステップＳ１２０７において、特定形状をはめ込めた場合に対応する放熱構造体モデルを組み込み位置に配置する。
本実施形態によれば、熱溜まり予測および放熱構造物モデルの選択配置を放熱構造体モデルの組み込みにより一括処理するので、簡単に放熱構造物モデルを付加することができる。
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る情報処理装置について説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、上記第２実施形態および第３実施形態と比べると、異なる厚みや形状を有する他の放熱構造物モデルを３次元造形物モデルに付加する点で異なる。例えば、異なる厚みの放熱構造物モデルの組み合わせや、板状ではない形状や、造形後の削除が可能なくびれ形状などが含まれる。その他の構成および動作は、第２実施形態、第３実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
次に、本発明の第４実施形態に係る情報処理装置について説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、上記第２実施形態および第３実施形態と比べると、異なる厚みや形状を有する他の放熱構造物モデルを３次元造形物モデルに付加する点で異なる。例えば、異なる厚みの放熱構造物モデルの組み合わせや、板状ではない形状や、造形後の削除が可能なくびれ形状などが含まれる。その他の構成および動作は、第２実施形態、第３実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
《放熱構造物付加の概要》
図１３Ａおよび図１３Ｂは、本実施形態に係る放熱構造物の付加の概要を示す図である。
図１３Ａおよび図１３Ｂは、本実施形態に係る放熱構造物の付加の概要を示す図である。
図１３Ａの３次元造形物１３０１は、第３実施形態よりグリッドのサイズが大きく、２×２×２の立方体に対して２つの放熱構造物からなる放熱構造物１３１１および放熱構造物１３１２が付加された造形物を示す。
図１３Ａの３次元造形物１３０２は、厚さが異なる放熱構造物１３２１および放熱構造物１３２２が付加された造形物を示す。なお、縦横のサイズや形状、長さが適切に選択されてもよい。
図１３Ａの３次元造形物１３０３は、放熱構造物の付加部分１３３１の断面が放熱構造物の断面に比較して狭く造形され、放熱構造物の削除を容易にした造形物を示す。さらに、放熱構造物の付加部分を拡大した拡大図１３３２を示す。なお、放熱構造物の削除を容易にするこの工夫は一例であり、他の工夫も含まれる。
図１３Ｂには、図１３Ａとは異なり、放熱構造物が第２実施形態の図２Ａや図２Ｂに示したような板状でない場合の例を示した。
図１３Ｂの３次元造形物１３０４は、それぞれの放熱構造物１３４１〜１３４６が付加された造形物の斜視図（上図）と上面図（中央図）とを示す。
図１３Ｂの３次元造形物１３０５は、それぞれが、先端部分の体積が増加して放熱効果を高めた特殊な放熱構造を持つ放熱構造物１３５１〜１３５４が付加された造形物を示す。
図１３Ｃには、放熱構造物が図２Ａや図２Ｂ、図１３Ａおよび図１３Ｂとは異なる形状の場合の例を示した。
図１３Ｃの３次元造形物１３０６は、枝分かれ状(dentritic)の放熱構造物１３６１、１３６２が付加された造形物を示す。
図１３Ｃの３次元造形物１３０７は、２階層に枝分かれした放熱構造物１３７１、１３７２が付加された造形物を示す。
なお、放熱構造物の構造は、上記実施形態に限定されず、例えば、表面が平面でない、あるいは、櫛状などで表面積を増加させたヒートシンク形状などであってもよい。
本実施形態によれば、３次元造形モデルの形状などの種類に対応して、放熱構造物モデルのサイズ、種類、放熱構造物モデルの数および放熱構造物モデルの間隔などを含む好適な工夫を加えることができる。
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態に係る情報処理装置について説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、上記第２実施形態乃至第４実施形態と比べると、放熱構造物モデルを３次元造形物モデルに付加した結果の放熱効果を学習する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態から第４実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
次に、本発明の第５実施形態に係る情報処理装置について説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、上記第２実施形態乃至第４実施形態と比べると、放熱構造物モデルを３次元造形物モデルに付加した結果の放熱効果を学習する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態から第４実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
（放熱構造物モデル付加部）
図１４は、本実施形態に係る放熱構造物モデル付加部１４１５の構成を示すブロック図である。なお。図１４において、図９と同様の機能構成部には同じ参照番号を付して、説明を省略する。また、図１４は、第３実施形態の変形として示したが、第２実施形態の図４の変形であってもよい。
図１４は、本実施形態に係る放熱構造物モデル付加部１４１５の構成を示すブロック図である。なお。図１４において、図９と同様の機能構成部には同じ参照番号を付して、説明を省略する。また、図１４は、第３実施形態の変形として示したが、第２実施形態の図４の変形であってもよい。
学習データベース１４０２は、取得した３次元造形モデルの積層造形データと、放熱構造物モデルを付加した３次元造形モデルの積層造形データと、積層造形結果の３次元造形物の計測データとに基づいて、放熱構造物モデルを評価する。そして、評価結果に基づいて、放熱構造体モデルデータベース９０２を修正することにより、より適切な放熱構造体モデルを選択し、より適切な放熱構造物モデルを付加する。
本実施形態によれば、放熱構造物の付加結果を蓄積することにより、３次元造形モデルの形状などの種類に対応してより適切な放熱構造物モデルを付加することができる。
［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。
Claims (13)
- ３次元造形モデルの積層造形データを取得する取得手段と、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記３次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成手段と、
を備える情報処理装置。 - 前記データ生成手段は、
所定体積を有する多面体と、前記多面体の所定面の表面に付加された前記放熱構造物モデルとを組み合わせた放熱構造体モデルを格納する格納手段と、
前記３次元造形モデルが前記放熱構造体モデルの前記多面体を内包する場合に、前記３次元造形モデルに前記放熱構造体モデルを組み込むことにより、前記放熱構造物モデルを付加する放熱構造物モデル付加手段と、
を含む、請求項１に記載の情報処理装置。 - 前記格納手段は、体積および形状の少なくともいずれかが異なる複数の前記放熱構造体モデルを格納し、
前記放熱構造物モデル付加手段は、前記複数の放熱構造体モデルから、前記多面体が前記３次元造形モデルに内包される放熱構造体モデルを選択する放熱構造体モデル選択手段を含む、請求項２に記載の情報処理装置。 - 前記データ生成手段は、前記３次元造形モデルの積層造形表面から斜め下方に延びる前記放熱構造物モデルを付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
- 前記放熱構造物モデルは、少なくとも１つの構造物モデルであり、前記構造物モデルのサイズ、前記構造物モデルの数および前記構造物モデルの間隔は、前記３次元造形モデルの形状に対応する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
- 前記放熱構造物モデルは、積層造形後の３次元造形物から削除できる位置に付加される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の情報処理装置。
- 前記放熱構造物モデルの前記３次元造形モデルへの付加部分の断面は、前記放熱構造物モデルの断面に比較して狭い、請求項６に記載の情報処理装置。
- 付加後の放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを、３次元造形物を積層造形する積層造形装置に送信するデータ送信手段を、さらに備える請求項１乃至７のいずれか１項に記載の情報処理装置。
- 前記取得した３次元造形モデルの積層造形データと、前記放熱構造物モデルを付加した放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データと、積層造形結果の３次元造形物の計測データとに基づいて、前記放熱構造物モデルを評価する学習手段を、さらに備える請求項１乃至８のいずれか１項に記載の情報処理装置。
- ３次元造形モデルの積層造形データを取得する取得ステップと、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記３次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成ステップと、
を含む３次元造形物の放熱用構造生成方法。 - ３次元造形モデルの積層造形データを取得する取得ステップと、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記３次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成ステップと、
をコンピュータに実行させる３次元造形物の放熱用構造生成プログラム。 - ３次元造形物を表わすデータから３次元造形モデルの積層造形データを生成するモデル生成手段と、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記３次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成手段と、
前記データ生成手段が生成した前記放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データに従って、放熱構造物を付加した３次元造形物を造形する積層造形手段と、
を備える３次元造形システム。 - ３次元造形物を表わすデータから３次元造形モデルの積層造形データを生成するモデル生成工程と、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記３次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成工程と、
前記データ生成工程により生成された前記放熱構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データに従って、放熱構造物を付加した３次元造形物を造形する積層造形工程と、
を含む３次元造形物の製造方法。
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