JP6077717B1 - 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次元造形物の収縮抑制構造生成方法および３次元造形物の収縮抑制構造生成プログラム - Google Patents

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次元造形物の収縮抑制構造生成方法および３次元造形物の収縮抑制構造生成プログラム Download PDF

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Abstract

本発明は、３次元造形物の造形時に積層部分における温度の低下による造形物の収縮を抑制することにより、所望の３次元造形物を造形する情報処理装置を提供する。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、積層面における造形物の所定方向の幅が閾値以上場合、所定方向に積層造形後の収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを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。この収縮抑制構造物モデルは、所定方向に延びて積層造形後の収縮を抑制可能な長さの板状の構造物モデルである。

Description

本発明は、３次元造形物の収縮抑制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。
特許第５３８３６８７号公報
しかしながら、上記文献に記載の技術は３次元造形物の支持を目的としている。そのため、例えば、セレクティブレーザーシンタリング（ＳＬＳ）などにおける、ハイパワーレーザまたは電子ビーム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、温度の低下に伴う造形物の収縮を抑制する方法については言及されていない。したがって、造形時や造形後の温度の低下による収縮によって、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、
積層面における造形物の所定方向の幅が閾値以上の場合、積層造形後の前記造形物の冷却による収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを前記３次元造形モデルの前記所定方向に付加した、収縮抑制構造物モデル付き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次元造形物の収縮抑制構造生成方法は、
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、
積層面における造形物の所定方向の幅が閾値以上の場合、積層造形後の前記造形物の冷却による収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを前記３次元造形モデルの前記所定方向に付加した、収縮抑制構造物モデル付き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次元造形物の収縮抑制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、
積層面における造形物の所定方向の幅が閾値以上の場合、積層造形後の前記造形物の冷却による収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを前記３次元造形モデルの前記所定方向に付加した、収縮抑制構造物モデル付き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、
積層面における造形物の所定方向の幅が閾値以上の場合、積層造形後の前記造形物の冷却による収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを前記３次元造形モデルの前記所定方向に付加した、収縮抑制構造物モデル付き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収縮抑制構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データに従って、前記収縮抑制構造物を付加した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、
積層面における造形物の所定方向の幅が閾値以上の場合、積層造形後の前記造形物の冷却による収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを前記３次元造形モデルの前記所定方向に付加した、収縮抑制構造物モデル付き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おいて生成された前記収縮抑制構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データに従って、前記収縮抑制構造物を付加した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。
本発明によれば、３次元造形物の造形時に積層部分における温度の低下による造形物の収縮を抑制することにより、所望の３次元造形物を造形することができる。
本発明の第１実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る収縮抑制構造物の付加の概要を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置を含む３次元造形システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る収縮抑制構造物モデル付加部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る造形物収縮予測部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る３次元造形モデル生成テーブルの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る造形物幅算出位置設定テーブルの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る収縮抑制構造物モデル選択配置テーブルの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る収縮抑制構造物モデルデータベースの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る３次元造形システムの３次元造形物製造手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置の放熱構造物モデル付加処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る造形物収縮予測処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る収縮抑制構造物の付加の概要を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る収縮抑制構造物の付加の概要を示す図である。 本発明の第５実施形態に係る収縮抑制構造物の付加の概要を示す図である。 本発明の第６実施形態に係る収縮抑制構造物モデル付加部の構成を示すブロック図である。
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次元造形物の収縮抑制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、積層面における造形物の所定方向の幅が閾値以上の場合（１２１）、所定方向に積層造形後の収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデル１１２を３次元造形モデルに付加した積層造形データ１１３を生成する。
本実施形態によれば、積層造形後の収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを３次元造形モデルに付加して、３次元造形物の造形時に積層部分における温度の低下による造形物の収縮を抑制することにより、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３次元造形システムは、積層面における造形物の所定方向の幅が閾値を超える場合、情報処理装置において、所定方向に積層造形後の収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを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、３次元造形システムは、３次元造形モデルの積層造形データに従って、収縮抑制構造物を付加した３次元造形物を造形した後、積層造形された３次元造形物から収縮抑制構造物を削除する。
ここで、収縮抑制構造物モデルの付加は、３次元造形モデルを積層方向と垂直な積層面を直交する２方向に一定間隔で切断して、その切断長さが閾値以上の位置を付加位置として選択し、所定方向に延びる収縮抑制構造物モデルを付加する。なお、収縮抑制構造物モデルは、所定方向に延びて積層造形後の収縮を抑制可能な長さの板状の構造物モデルであり、最初の造形層は造形物支持台に密着している。また、収縮抑制構造物モデルは、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。また、形状、厚みおよび面積のいずれか１つが異なる複数の収縮抑制構造物モデルを格納しておき、３次元造形モデルの形状および切断長さに基づいて、複数の収縮抑制構造物モデルから、付加する収縮抑制構造物モデルが選択される。
《収縮抑制構造物付加の概要》
図２は、本実施形態に係る収縮抑制構造物２２３の付加の概要を示す図である。
図２においては、左図に３次元造形モデルを積層面上方から見た平面図を示し、右図に積層造形された３次元造形物の斜視図を示す。左図には、積層面上方から見た３次元造形モデルの輪郭２１１が示されている。本実施形態においては、積層面上で直交する軸方向に一定間隔で３次元造形モデルの輪郭２１１を切断した、断面長さ、すなわち、積層面における３次元造形モデルの幅を算出する。そして、断面長さ（幅）が所定閾値以上の部分２１２の切断位置の外側の切断線（あるいは面）方向に、リブ状の収縮抑制構造物モデル２１３を付加して、３次元造形装置に造形させる新たな３次元造形モデル２１０とし、３次元造形装置に提供する積層造形データを生成する。
３次元造形装置では、提供された積層造形データに基づいて、右図のような３次元造形物２２０を積層造形する。積層造形された３次元造形物２２０には、求める３次元造形物２２１の断面長さ（幅）が所定閾値以上の部分２１２に、リブ状の収縮抑制構造物２２３が付加されている。なお、図示しないが、積層造形された３次元造形物２２０からは収縮抑制構造物２２３が収縮抑制構造物削除装置などにより削除されて、求める３次元造形物２２１が得られる。
《３次元造形システム》
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、収縮抑制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次元造形モデルや収縮抑制構造物モデル、あるいは、収縮抑制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、ユーザによる収縮抑制構造物モデルの付加指示などの操作入力を受ける。
収縮抑制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造形物収縮予測に対応して、収縮抑制構造物モデルを選択して３次元造形モデルの選択された位置に配置する。積層造形データ生成部３１２は、収縮抑制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、積層造形時に高温となり温度の低下時に造形物の収縮が発生するような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、情報処理装置３１０において、データ生成工程では、積層面における造形物の所定方向の幅が閾値以上の場合、所定方向に積層造形後の収縮を抑制するための収縮抑制構造物を付加した３次元造形モデルの積層造形データを生成する。積層造形工程では、３次元造形装置３２０において、データ生成工程において生成された３次元造形モデルの積層造形データに従って、収縮抑制構造物を付加した３次元造形物を造形する。
（収縮抑制構造物モデル付加部）
図４Ａは、本実施形態に係る収縮抑制構造物モデル付加部３１５の構成を示すブロック図である。
収縮抑制構造物モデル付加部３１５は、造形物収縮予測部４０１と、収縮抑制構造物モデルデータベース４０２と、収縮抑制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。収縮抑制構造物モデル付加部３１５は、操作部３１４による収縮抑制構造物モデル付加の指示に応じて、収縮抑制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、造形物収縮予測や収縮抑制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。
造形物収縮予測部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、積層造形した時の温度の情報と、３次元造形モデルの形状や材質特性などの属性とから、積層造形された３次元造形物の収縮状態を予測する。積層部は積層時に高温となり、その後、３次元造形の放熱による温度の低下に伴い収縮し易い。なお、収縮状態は、３次元造形装置３２０の積層造形速度などにも影響される。
収縮抑制構造物モデルデータベース４０２は、３次元造形モデルの造形物収縮予測に対応して付加する収縮抑制構造物モデルを格納する。なお、収縮抑制構造物モデルデータベース４０２は、収縮抑制構造物モデルを１つ１つのモデルで格納してもよいし、造形物収縮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２の例では、切断長さ（造形物の幅）が閾値以上の場所の両側に付加するモデルの組からなる収縮抑制構造物モデルで格納されているものとする。あるいは、同じ切断方向の複数位置の組など、さらに好適な収縮抑制構造物モデルの組を格納してもよい。
収縮抑制構造物モデル選択および配置部４０３は、造形物収縮予測部４０１による造形物収縮予測に対応して、収縮抑制構造物モデルデータベース４０２から収縮予測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、収縮抑制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収縮抑制構造物モデルを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に収縮抑制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、表示部３１３に出力して表示させる。
（造形物収縮予測部）
図４Ｂは、本実施形態に係る造形物収縮予測部４０１の構成を示すブロック図である。
造形物収縮予測部４０１は、３次元造形モデル記憶部４１１と、造形物幅算出位置設定部４１２と、造形物幅算出部４１３と、収縮予測位置判定部４１４と、を有する。３次元造形モデル記憶部４１１は、３次元造形モデル取得部３１６から送られた３次元造形モデルのデータを記憶する。造形物幅算出位置設定部４１２は、操作部３１４によりユーザが入力した、３次元造形モデルの積層面を切断する方向や切断間隔を設定する。なお、積層面を切断する方向や切断間隔をユーザが入力しなくとも、あらかじめ設定された設定値、あるいは、３次元造形モデルの形状の特徴や造形材料の特性などに基づいた設定値、であってもよい。
造形物幅算出部４１３は、造形物幅算出位置設定部４１２によって設定された積層面を切断する方向や切断間隔に従って、３次元造形モデル記憶部４１１に記憶された３次元造形モデルを切断して、造形物幅（切断長さ）を算出する。収縮予測位置判定部４１４は、造形物幅算出部４１３が算出した造形物幅（切断長さ）が所定閾値４１５以上の場合に、その切断位置を造形物収縮予測位置と判定する。そして、造形物収縮予測位置を収縮抑制構造物モデル選択および配置部４０３に出力する。
（３次元造形モデル生成テーブル）
図５Ａは、本実施形態に係る３次元造形モデル生成テーブル５１０の構成を示す図である。３次元造形モデル生成テーブル５１０は、造形物幅算出部４１３が３次元造形モデル記憶部４１１に記憶されたデータから、造形物幅算出位置設定部４１２によって設定された積層面を切断する方向や切断間隔に従って、造形物幅（切断長さ）を算出するため、仮想空間に３次元造形モデルを生成するのに使用されるテーブルである。
３次元造形モデル生成テーブル５１０は、３次元造形モデルデータ５１１と、３次元造形モデルを生成する仮想空間を示すデータ５１２と、仮想空間内に生成した３次元造形モデル５１３とを、記憶する。ここで、仮想空間を示すデータ５１２は、積層面のＸ軸とＹ軸、積層方向のＺ軸を仮想空間とする。
（造形物幅算出位置設定テーブル）
図５Ｂは、本実施形態に係る造形物幅算出位置設定テーブル５２０の構成を示す図である。造形物幅算出位置設定テーブル５２０は、造形物幅算出位置設定部４１２が幅算出方向と算出間隔とを設定するために使用される。
造形物幅算出位置設定テーブル５２０は、幅算出方向５２１と幅算出間隔５２２とを記憶する。なお、図５Ｂにおいて、幅算出方向５２１に示す（Ｘ＋Ｙ）軸方向とは、Ｘ軸のプラス方向とＹ軸のプラス方向との中間４５度の方向を示し、（Ｘ−Ｙ）軸方向とは、Ｘ軸のプラス方向とＹ軸のマイナス方向との中間４５度の方向を示す。また、幅算出間隔５２２の“０”は、この軸を使用しないことを示すが、軸の使用は別途のフラグで記憶してもよい。
（収縮抑制構造物モデル選択配置テーブル）
図５Ｃは、本実施形態に係る収縮抑制構造物モデル選択配置テーブル５３０の構成を示す図である。収縮抑制構造物モデル選択配置テーブル５３０は、収縮抑制構造物モデル選択および配置部４０３が、構造物収縮予測に基づいて収縮抑制構造物モデルデータベース４０２から収縮抑制構造物モデルを選択して配置するために使用される。
収縮抑制構造物モデル選択配置テーブル５３０は、造形物幅算出位置５３１に対応した造形物幅算出値５３２と、収縮抑制構造物モデルを付加するか否かの判断基準である閾値５３３と、閾値５３３に基づく判定結果である収縮抑制構造物付加/非付加５３４と、温度の低下、材料および幅（長さ）などにより予測した収縮予測値５３５と、を記憶する。
ここで、造形物幅算出位置５３１の（Ｘ軸方向、Ｙ座標）の組はＸ軸方向の断面におけるＹ座標の位置を示す。また、（Ｙ軸方向、Ｘ座標）の組はＹ軸方向の断面におけるＸ座標の位置を示す。また、閾値としてＴhxとＴhyとを示したが、方向により異なる値であっても、同じ値であってもよい。また、収縮抑制構造物付加/非付加５３４の“○”が、造形物幅算出値５３２が閾値以上の収縮抑制構造物モデルの付加を示し、“×”が、造形物幅算出値５３２が閾値未満の収縮抑制構造物モデルの非付加を示す。
（収縮抑制構造物モデルデータベース）
図５Ｄは、本実施形態に係る収縮抑制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、収縮抑制構造物モデルデータベース４０２の構成は図５Ｄに限定されない。
収縮抑制構造物モデルデータベース４０２は、収縮抑制構造物モデルＩＤ５４１に対応付けて、属性５４２、サイズ５４３、形状５４４、を記憶する。そして、収縮抑制構造物モデルデータベース４０２は、属性５４２、サイズ５４３、形状５４４に基づいて算出された収縮抑制予測値５４５を記憶する。
収縮抑制構造物モデル選択および配置部４０３は、例えば、上記情報の造形物の収縮予測値５３５と収縮抑制予測値５４５とに基づいて、適切な収縮抑制構造物モデルあるいは収縮抑制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。３次元造形モデル生成テーブル５１０は、３次元造形モデルデータから仮想空間に３次元造形モデルを生成するためのテーブルである。造形物幅算出位置設定テーブル５２０は、造形物の幅を算出する位置を設定するためのテーブルである。収縮抑制構造物モデル選択配置テーブル５３０は、造形物収縮予測に基づいて収縮抑制構造物モデルデータベース４０２から収縮抑制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、収縮抑制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。収縮抑制構造物モデルデータベース４０２は、収縮抑制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。収縮抑制構造物モデル付加モジュール６５２は、３次元造形モデルの構造物収縮予測に対応して適切な収縮抑制構造物モデルを付加するモジュールである。収縮抑制構造物モデル付加モジュール６５２には、造形物収縮予測モジュールと収縮抑制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、収縮抑制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次元造形システムの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。
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収縮抑制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、収縮抑制構造物モデルが付された積層造形データに従って、収縮抑制構造物を付加した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次元造形物から収縮抑制構造物を削除する。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収縮抑制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造形物の収縮を予測する。そして、情報処理装置３１０は、ステップＳ７１５において、造形物収縮予測に対応する収縮抑制構造物モデルを収縮抑制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、収縮抑制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して、放熱構造物モデル付加処理（Ｓ７０５）を終了する。
（造形物収縮予測処理）
図７Ｃは、本実施形態に係る造形物収縮予測処理（Ｓ７１３）の手順を示すフローチャートである。
情報処理装置３１０は、ステップＳ７２１において、３次元造形モデルデータに基づいて所定の仮想３次元空間内で３次元造形モデルを生成する。情報処理装置３１０は、ステップＳ７２３において、造形物幅を算出する位置を設定する。かかる造形物幅を算出する位置の設定は、ユーザによる入力に基づいてよいし、情報処理装置３１０により設定されてもよい。
情報処理装置３１０は、ステップＳ７２５において、設定された算出位置を順次に更新しながら造形物幅（切断方向の長さ）を算出する。情報処理装置３１０は、ステップＳ７２７において、造形物幅（切断方向の長さ）が閾値以上か否かを判定する。造形物幅（切断方向の長さ）が閾値以上の場合、情報処理装置３１０は、ステップＳ７２９において、算出位置を収縮抑制構造物の付加位置として記憶する。造形物幅（切断方向の長さ）が閾値未満の場合、情報処理装置３１０は、ステップＳ７３１に進む。
情報処理装置３１０は、ステップＳ７３１において、３次元造形モデルの全体を切断した造形物幅（切断方向の長さ）の算出と閾値との比較とを完了したか否かを判定する。３次元造形モデルの全体の算出を完了していなければ、情報処理装置３１０は、ステップＳ７２５に戻って、次の切断面についての処理を繰り返す。３次元造形モデルの全体の算出を完了すれば、造形物収縮予測処理（Ｓ７１３）を終了する。
本実施形態によれば、積層造形後の収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを、簡略化した処理で適切な位置を選択して３次元造形モデルに付加することができる。
［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、積層面に対応する所定方向の分断が、積層面を等角度で交わる４方向に一定間隔の分断である点で異なる。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。
《収縮抑制構造物付加の概要》
図８は、本実施形態に係る収縮抑制構造物８２３の付加の概要を示す図である。なお、図８において、図２と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
図８においては、左図に３次元造形モデルを積層面上方から見た平面図を示し、右図に積層造形された３次元造形物の斜視図を示す。左図には、積層面上方から見た３次元造形モデルの輪郭２１１が示されている。本実施形態においては、積層面上で直交する軸方向とさらにその中間の方向の４方向に一定間隔で３次元造形モデルの輪郭２１１を切断した、断面長さ、すなわち、積層面における３次元造形モデルの幅を算出する。そして、断面長さ（幅）が所定閾値以上の部分８１２の切断位置の外側の切断線（あるいは面）方向に、リブ状の収縮抑制構造物モデル８１３を付加して、３次元造形装置に造形させる新たな３次元造形モデル８１０とし、３次元造形装置に提供する積層造形データを生成する。
３次元造形装置では、提供された積層造形データに基づいて、右図のような３次元造形物８２０を積層造形する。積層造形された３次元造形物８２０には、求める３次元造形物２２１の断面長さ（幅）が所定閾値以上の部分８１２に、リブ状の収縮抑制構造物８２３が付加されている。なお、図示しないが、積層造形された３次元造形物８２０からは収縮抑制構造物８２３が収縮抑制構造物削除装置などにより削除されて、求める３次元造形物２２１が得られる。
本実施形態によれば、積層造形後の収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを、簡略化した他の処理で適切な位置を選択して３次元造形モデルに付加することができる。
［第４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実施形態および第３実施形態と比べると、３次元造形モデルを、積層方向と垂直な積層面の中心を通る直線で切断して、その切断長さが閾値を超える位置を、収縮抑制構造物モデルを付加する位置として選択する点で異なる。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。
《収縮抑制構造物付加の概要》
図９は、本実施形態に係る収縮抑制構造物９２３の付加の概要を示す図である。なお、図９において、図２と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
図９においては、左図に３次元造形モデルを積層面上方から見た平面図を示し、右図に積層造形された３次元造形物の斜視図を示す。左図には、積層面上方から見た３次元造形モデルの輪郭２１１が示されている。本実施形態においては、積層面上で３次元造形モデルの中心の回わりを一定間隔で回転する面で３次元造形モデルの輪郭２１１を切断した、断面長さ、すなわち、積層面における３次元造形モデルの幅を算出する。そして、断面長さ（幅）が所定閾値以上の部分９１２の切断位置の外側の切断線（あるいは面）方向に、リブ状の収縮抑制構造物モデル９１３を付加して、３次元造形装置に造形させる新たな３次元造形モデル９１０とし、３次元造形装置に提供する積層造形データを生成する。
３次元造形装置では、提供された積層造形データに基づいて、右図のような３次元造形物９２０を積層造形する。積層造形された３次元造形物９２０には、求める３次元造形物２２１の断面長さ（幅）が所定閾値以上の部分９１２に、リブ状の収縮抑制構造物９２３が付加されている。なお、図示しないが、積層造形された３次元造形物９２０からは収縮抑制構造物９２３が収縮抑制構造物削除装置などにより削除されて、求める３次元造形物２２１が得られる。
本実施形態によれば、積層造形後の収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを、簡略化したさらに他の処理で適切な位置を選択して３次元造形モデルに付加することができる。
［第５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実施形態乃至第４実施形態と比べると、収縮抑制構造物モデルの３次元造形モデルへの付加部分の断面を、収縮抑制構造物モデルの断面に比較して狭くすることにより、収縮抑制構造物が積層造形後の３次元造形物から削除し安くした点で異なる。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。
《収縮抑制構造物付加の概要》
図１０は、本実施形態に係る収縮抑制構造物の付加の概要を示す図である。なお、図１０において、図２と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、説明を省略する。また、図１０には、積層造形された３次元造形物の斜視図（図２の右図に相当）は省略する。
図１０は、３次元造形モデルを積層面上方から見た平面図を示し、積層面上方から見た３次元造形モデルの輪郭２１１が示されている。本実施形態においては、断面長さ（幅）が所定閾値以上の部分２１２の切断位置の外側の切断線（あるいは面）方向に、リブ状の、かつ、３次元造形モデルの接続部分１０１４が細くなった収縮抑制構造物モデル１０１３を付加して、３次元造形装置に造形させる新たな３次元造形モデル１０１０とし、３次元造形装置に提供する積層造形データを生成する。なお、接続部分１０１４の拡大図１０１５により接続状態の詳細が分かる。
このような積層造形データに基づいて３次元造形装置で積層造形された３次元造形物からは、容易に収縮抑制構造物を削除できることになる。
本実施形態によれば、積層造形後の収縮を抑制するために付加した収縮抑制構造物を、容易に３次元造形物から削除することができる。
［第６実施形態］
次に、本発明の第６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５実施形態と比べると、３次元造形モデルの積層造形データと、収縮抑制構造物を付加した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、収縮抑制構造物を評価する収縮抑制構造学習部を有する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態から第５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。
（収縮抑制構造物モデル付加部）
図１１は、本実施形態に係る収縮抑制構造物モデル付加部１１１５の構成を示すブロック図である。なお、図１１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。
学習データベース１１０２は、取得した３次元造形モデルの積層造形データと、収縮抑制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、収縮抑制構造物モデルを評価する。そして、評価結果に基づいて、収縮抑制構造物モデルデータベース４０２を修正することにより、より適切な収縮抑制構造体モデルを選択し、より適切な収縮抑制構造物モデルを付加する。
本実施形態によれば、３次元造形モデルに対応して、積層造形後の収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルと適切な付加位置とを選択することができる。
［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。
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 (15)

  1. 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、
    積層面における造形物の所定方向の幅が閾値以上の場合、積層造形後の前記造形物の冷却による収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを前記３次元造形モデルの前記所定方向に付加した、収縮抑制構造物モデル付き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。
  2. 前記データ生成手段は、
    前記３次元造形モデルを、積層方向と垂直な積層面を所定方向に一定間隔で切断して、その切断長さが前記閾値以上の位置を付加位置として選択する選択手段と、
    前記選択された付加位置に、前記所定方向に延びる前記収縮抑制構造物モデルを付加する収縮抑制構造物モデル付加手段と、
    を有する、請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 前記選択手段は、積層面を直交する２方向に一定間隔で切断する、または、積層面を等角度で交わる４方向に一定間隔で切断する、請求項２に記載の情報処理装置。
  4. 前記選択手段は、積層面の中心を通る直線で切断する、請求項２に記載の情報処理装置。
  5. 前記データ生成手段は、
    形状、厚みおよび面積のいずれか１つが異なる複数の収縮抑制構造物モデルを格納する格納手段と、
    前記３次元造形モデルの形状および前記切断長さに基づいて、前記複数の収縮抑制構造物モデルから、付加する収縮抑制構造物モデルを選択する収縮抑制構造物モデル選択手段と、
    を有する、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  6. 前記収縮抑制構造物モデルは、前記所定方向に延びて積層造形後の収縮を抑制可能な長さの構造物モデルである、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  7. 前記構造物モデルにおいて、最初の造形層は造形物支持台に密着している、請求項６に記載の情報処理装置。
  8. 前記収縮抑制構造物モデルは、積層造形後の収縮抑制構造物モデル付き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７のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  9. 前記収縮抑制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、前記収縮抑制構造物モデルの断面に比較して狭い、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  10. 前記付加した後の収縮抑制構造物モデル付き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９のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  11. 前記取得した３次元造形モデルの積層造形データと、前記収縮抑制構造物を付加した収縮抑制構造物モデル付き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、前記収縮抑制構造物を評価する収縮抑制構造学習手段を、さらに備える請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  12. 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、
    積層面における造形物の所定方向の幅が閾値以上の場合、積層造形後の前記造形物の冷却による収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを前記３次元造形モデルの前記所定方向に付加した、収縮抑制構造物モデル付き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次元造形物の収縮抑制構造生成方法。
  13. 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、
    積層面における造形物の所定方向の幅が閾値以上の場合、積層造形後の前記造形物の冷却による収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを前記３次元造形モデルの前記所定方向に付加した、収縮抑制構造物モデル付き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次元造形物の収縮抑制構造生成プログラム。
  14. 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、
    積層面における造形物の所定方向の幅が閾値以上の場合、積層造形後の前記造形物の冷却による収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを前記３次元造形モデルの前記所定方向に付加した、収縮抑制構造物モデル付き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収縮抑制構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データに従って、前記収縮抑制構造物を付加した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。
  15. 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、
    積層面における造形物の所定方向の幅が閾値以上の場合、積層造形後の前記造形物の冷却による収縮を抑制するための収縮抑制構造物モデルを前記３次元造形モデルの前記所定方向に付加した、収縮抑制構造物モデル付き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おいて生成された前記収縮抑制構造物モデル付き３次元造形モデルの積層造形データに従って、前記収縮抑制構造物を付加した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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