JP6541380B2 - ３次元造形物造形の為のデータ生成方法、装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は立体的な造形物を造形するためのデータ編集方法、装置及びプログラムに関するものである。

近年、アディティブマニファクチャリング（ＡＭ）、３次元プリンタ、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）等で呼称される、立体造形技術が注目を集めている（本明細書ではこれらの技術を総称して３次元プリンタ技術または３Ｄプリンタ技術と呼ぶ。）
特徴としては、一度に一層の物体を形成する為に大量の材料を用い、コンピュータ制御されたデータに基づいて造形部分を硬化または凝固させて下層に固着させ、これを繰り返すことで造形を行うものである。

具体的には、３次元データ（３Ｄ−ＣＡＤ、点群など）からＳＴＬデータを作成し、さらに、３次元造形に必要なスライスデータを作成する。スライスデータの作成は、造形装置側の処理として行われるのが一般的であり、必要に応じてサポート領域を追加したデータを作成する。

また、造形材料は造形装置によって規定されており、スライスデータに基づいて、装置内の材料供給部より造形材料およびサポート材料を吐出し、一層ずつ重ねて行くことで造形物を造形していく。

３次元造形では、コントローラから指定された３次元造形用のデータを造形装置に入力して立体物の造形を行っていくが、造形材料が無くなった時点で、造形を停止していた。

このため、ユーザは、材料が無くならないように材料の残量と補給に常に気を配る必要があり、これを怠ると材料の不足により、造形物が完成できず、途中まで造形した造形物を無駄にしてしまうという問題があった。

これを解決するものとして、カートリッジ方式にて造形材料を具える造形装置が開示されている（特許文献１）。さらに、造形に必要な材料量とカートリッジ内の材料量から計算して、カートリッジ内の材料が十分であるか判定し、不足の場合には材料を無効化する装置が開示されている（特許文献２）。

また、３Ｄモデルのスライスデータから容積を算出し、造形開始前に必要な材料の質量が推定できるソフトウェアが知られている（非特許文献１）。

特開２０１０−３７５９９ ＵＳ７９９６１０１

マテリアライズ社「Ｍａｇｉｃｓマニュアル」ｐ．２０１

しかしながら、造形材の不足が発生しないように造形材料カートリッジを交換する方法は、造形失敗による造形材料の無駄を防ぐことは出来るが、材料の有効活用という点とユーザの利便性の点で問題がある。

造形する物体の形状を表す３次元データをデータ変換して造形用データを生成するコントローラと、前記造形用データに基づき、材料収容部に収容した材料を用いて造形を行う３次元造形装置と、前記材料収容部に収容された前記材料の残存材料量を検出する手段と、を備える３次元造形システムであって、前記コントローラが演算処理部を備えており、前記演算処理部は、検出された残存材料量と、前記３次元造形装置で造形可能な最大外形サイズの造形に必要な材料量と、を比較し、前記検出された残存材料量の方が少ない場合に、前記造形用データに基づく造形に必要な材料量を算出して、前記検出された残存材料量との比較を行い、前記検出された残存材料量が、前記造形用データに基づく造形に必要な材料量より少ない場合は、前記造形用データに基づく造形が実行できないことを表示する、ことを特徴とする。

３次元造形を行うための残存材料量と、造形出力指示された３次元データの３次元造形のために使用する材料量を比較して、造形実行可能かどうか通知する。さらに、その結果に基づいて、３次元造形可能な３次元データを提示することができる。これにより、ユーザは造形失敗を回避できるだけでなく、残存材料を有効活用した造形の実行を選択できる。

第１実施形態に係る３次元造形システムの構成を模式的に示す図。 第１実施形態に係る３次元造形システムのコントローラ１０６の詳細を示す図。 第１実施形態に係る３次元造形システムのコントローラ１０６の制御を示すフローチャート。 第１実施形態に係る３次元造形システムのコントローラ１０６のうち、造形不可の時の処理を示すフローチャート。 第２実施形態に係る３次元造形システムのコントローラ１０６の制御を示すフローチャート。 第２実施形態に係る３次元造形システムのコントローラ１０６の制御のうち、造形不可の時の処理を示すフローチャート。 第３実施形態に係る３次元造形システムのコントローラ１０６の制御を示すフローチャート。 第４実施形態に係る３次元造形システムのコントローラ１０６の制御のうち、造形不可の時の処理を示すフローチャート。 第５実施形態に係る３次元造形システムのコントローラ１０６の制御のうち、造形不可の時の処理を示すフローチャート。

以下、この発明を実施するための形態を図面を参照して例示的に説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている各部材の寸法、材質、形状、その相対配置など、各種制御の手順、制御パラメータ、目標値などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の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＞
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る３次元造形システムの構成を模式的に示す図である。

図１において、１０１は３Ｄ−ＣＡＤであり、３次元造形のためのＣＡＤデータを出力する。

ＣＡＤデータとしては、ＳＴＥＰ（Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｅｘｃｈａｎｇｅ ｏｆ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｍｏｄｅｌ ｄａｔａ）：ＩＳＯ１０３０３が、ＩＳＯによって国際規格となっている。この規格は、ＩＳＯの技術委員会ＴＣ１８４のＳＣ４で策定されている。これ以外にも、多くのＣＡＤデータが存在する。出力された３Ｄ−ＣＡＤデータは、後述するコントローラ１０６に入力される。３Ｄ−ＣＡＤ１０１は、コントローラ１０６と制御線で接続されて、コントローラ１０６からのコマンドと３Ｄ−ＣＡＤ１０１からのレスポンス等の信号制御が行われる。

１０２は３Ｄスキャナであり、３次元の物体をスキャンした３次元情報を点群（３次元空間での頂点の集合。ポイントクラウド（ｐｏｉｎｔ ｃｌｏｕｄ）とも呼ぶ）として出力する。出力された点群は、後述するコントローラ１０６に入力される。３Ｄスキャナ１０２は、コントローラ１０６と制御線で接続されて、コントローラ１０６からのコマンドと３Ｄスキャナ１０２からのレスポンス等の信号制御が行われる。

１０３は３Ｄプリンタ（３次元造形装置とも呼ぶ）であり、コントローラ１０６からの３次元データを入力して、３次元造形物を生成する。３Ｄプリンタ１０３が入力とする３次元データとしては、例えば、ＳＴＬ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ Ｌａｎｇｕａｇｅ）がある。これは、三次元の形状を小さな三角形の集合体として表現する。３Ｄプリンタ１０３は、コントローラ１０６と制御線で接続されて、コントローラ１０６からのコマンドと３Ｄプリンタ１０３からのレスポンス等の信号制御が行われる。

１０４は３Ｄビューアであり、コントローラ１０６からの３次元データを入力として、表示のための３次元情報を作成する。３Ｄビューア１０４が入力とする３次元データとしては、例えば、ＸＶＬ（ｅＸｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｖｉｒｔｕａｌ ｗｏｒｌｄ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）がある。これは、軽量な３次元データである。３Ｄビューア１０４は、コントローラ１０６と制御線で接続されて、コントローラ１０６からのコマンドと３Ｄビューア１０４からのレスポンス等の信号制御が行われる。

１０５は、３Ｄプリンタ１０３内の残存材料量を検出する回路である。残存材料量が３Ｄプリンタ１０３に出力される。例えば、所定のサイズのボックスの中に材料を格納して、このボックスを振動させることにより、材料を拡散させて、そのボックス内の材料の高さを検出すれば、材料の量を検出できる。また、残存材料量は、３次元造形装置の初期設定時の材料量から造形に使用した材料量を減じることで算出することもできるし、造形材料の重量から算出することも出来る。

１０６はコントローラである。コントローラ１０６の詳細を図２に示す。後述する各ブロックは、システムバス２１２によって接続されている。

コントローラ１０６は、３次元造形の実行に必要なデータ変換を行う。

具体的には、入力された３次元データ（３Ｄ−ＣＡＤ、点群など）を、ポリゴンまたはポリゴンメッシュ化して最適化し、さらにＳＴＬ化し、さらに造形装置に応じてスライスデータに変換する。スライスデータとは、３次元造形装置に出力する為に必要な、３次元データである。

図２において、ＣＡＤデータ２０１は、３Ｄ−ＣＡＤ１０１から出力される信号を入力するブロックである。この情報は、３Ｄ−ＣＡＤデータであり、入力された３Ｄ−ＣＡＤデータは、システムバス２１２を経由して、例えば、後述するデータメモリ２０９に格納される。

点群２０２は、３Ｄスキャナ１０２から出力される信号を入力するブロックである。この情報は、点群であり、入力された点群は、システムバス２１２を経由して、例えば、後述するデータメモリ２０９に格納される。

ＳＴＬ化２０３は、システムバス２１２から、後述するポリゴンメッシュ最適化２１４またはポリゴン化２０５によってポリゴンデータに変換され最適化された３次元データを入力して、この情報をＳＴＬに変換するブロックである。ここで変換されたＳＴＬデータは、システムバス２１２を経由して、後述するスライスデータ化２１３に渡される。

スライス化２１３は、システムバス２１２から、ＳＴＬデータを入力して、システムバス２１２を経由して、３Ｄプリンタ１０３に出力するブロックである。ここで、スライスデータに対する変倍処理も実行する。スライス断面データ（Ｘ、Ｙ）に対して、縮小、拡大処理を行うとともに、高さ方向（Ｚ）のデータに対しても縮小拡大処理を行うことで変倍を実現する。

ＸＶＬ化２０４は、システムバス２１２から、後述するポリゴンメッシュ最適化２１４またはポリゴン化２０５によってポリゴンデータに変換され最適化された３次元データを入力して、この情報をＸＶＬ化して３Ｄビューア１０４に出力するブロックである。

ポリゴン化２０５は、データメモリ２０９に格納されているＣＡＤデータを入力して、このデータをポリゴン化するブロックである。ここで、データメモリ２０９に格納せずに、直接、ＣＡＤデータ２０１を入力して、このデータをポリゴン化することもある。ポリゴン化したデータは、システムバス２１２を経由して、例えば、後述するデータメモリ２０９に格納される。

ポリゴンメッシュ化２１４は、データメモリ２０９に格納されている点群情報を入力して、このデータをポリゴンメッシュに変換して最適化してポリゴン化するブロックである。点群データの場合は、３Ｄ−ＣＡＤデータよりもポリゴン化処理が複雑で多岐にわたるエラー修正により最適化する必要がある。その為、本実施例では３Ｄ−ＣＡＤデータのポリゴン化処理を分けて処理するように説明したが、一つのポリゴン化処理とすることも可能である。

ここで、データメモリ２０９に格納せずに、直接、点群２０２を入力して、このデータをポリゴン化することもある。ポリゴン化したデータは、システムバス２１２を経由して、例えば、後述するデータメモリ２０９に格納される。

使用材料量見積もり部２０６は、例えば、前述したＳＴＬデータやスライスデータを入力して、この３次元データに基づいて、３次元の造形物を作製する時に使用する材料量を見積もるブロックであり、見積もった結果を出力する。例えば、２次元情報を積層して３次元造形をする場合は、２次元造形時の厚さ（Ｚ方向の長さ）をｄとすると、最初から最後までの積層する平面のサイズの面積の合計に厚さｄをかければ、使用する材料量を求めることができる。

ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０７は、後述するプログラムメモリ２０８上の制御プログラムに基づいて、図３以降に示す制御を実行する中央演算処理装置である。

プログラムメモリ２０８は、制御を実行するためのプログラムが格納されている。

データメモリ２０９は、３Ｄ−ＣＡＤの情報、点群情報、ポリゴンデータ、ＳＴＬデータ、スライスデータＸＶＬデータ、操作履歴データなどを格納するためのデータメモリである。

入力部２１０は、不図示の操作部などからの入力情報を検出する入力部である。

少なくとも、３Ｄプリンタの残存材料量が、これから３次元造形するのに必要な材料量より少ない時に、その材料量で造形可能な３次元データを表示部に表示し、ユーザ入力を検出することが可能である。この情報はシステムバス２１２に出力される。ここでいう、これから３次元造形するのに必要な材料量とは、造形実行指示された３次元データを正常に造形するのに必要な材料量を意味し、以下の記載においても同様である。

表示部２１１は、各種の情報を表示するための表示部である。少なくとも、３Ｄプリンタの残存材料量がこれから３次元造形するのに必要な材料量より少ない時に、これに代わる３次元データを表示することが可能である。システムバス２１２から情報を入力して表示部２１１によって、表示する。

３Ｄプリンタ１０３からコントローラ１０６に通知される属性情報を以下に説明する。

３Ｄプリンタで造形できる３次元造形物の外形サイズ情報が通知される。例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚ各座標の３次元情報の最大サイズや、３次元造形可能なスライスの厚さ情報、３次元造形時の各スライス情報の解像度情報、３次元造形のための残存材料量の通知を含む。なお、ここで通知される情報は、上記に限定されるものではない。

一方、コントローラ１０６から３Ｄプリンタ１０３へは、上記の通知情報において、決定した情報が通知される。

図３以降に、コントローラ１０６の本発明の制御の具体例が図示されている。

（第１の実施例）
以下、添付図面を参照し、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体的に実施した場合の一例を示すもので、特許請求の範囲に記載の構成の具体的な実施例の１つである。

実施例１によれば、現在の残存材料量では、これから３次元造形しようとしている造形物が正常に造形できないと判断される時には３次元造形の実行を開始しない。検出された残存材料量が、使用する予定の材料量より少ない場合は、その旨の表示、ならびに、エラー通知をして、残存材料量から算出した３次元造形可能な３次元データを表示する。

これにより、ユーザは、３Ｄプリンタに材料を補給してから、等倍のサイズでの３次元造形を実施することに加えて、補給する材料がない場合には、その残存材料で３次元造形可能なように変換して３次元造形を可能にするという効果を有する。

図３と図４を使って、第１の実施例のコントローラ１０６の本発明の制御の具体例を説明する。

図３において、システムが起動すると、まずＳ１０１で各種設定の初期化を行う。次に、Ｓ１０２において、入力部２０１からの情報を取得して、ユーザ操作として３次元造形の実行が選択されたか否かを判断し、３次元造形実行が選択されるとＳ１０３に進み、３次元造形実行が選択されていないとＳ１０１に戻る。

次にＳ１０３において、３Ｄプリンタ１０３の制御線でのコマンドレスポンスによって、残存材料量を検出し、続くＳ１０４において、入力されたデータ形式を判断する。

データ形式が、３Ｄ−ＣＡＤである場合には、Ｓ１０５ポリゴン化に進み、続くＳ１０６でＳＴＬ化し、Ｓ１０９でスライス化する。

Ｓ１０４で、入力データがＳＴＬデータである場合にはＳ１０９に進んでスライス化し、以降の処理を行う。Ｓ１０４で、入力データがポリゴンデータである場合には、Ｓ１０６に進んでＳＴＬ化し、続くＳ１０９以降の処理を行う。

Ｓ１０４で、入力データが点群である場合には、Ｓ１０７ポリゴンメッシュ化に進んで最適化してから、Ｓ１０６ＳＴＬ化以降の処理に進む。

次にＳ１１０において、使用する材料量見積もり部２０６を起動して、スライスデータから計算して、これから３次元造形を行う造形物に必要な材料量を見積もる。

次にＳ１１１で、Ｓ１０３で検出した３Ｄプリンタの残存材料量と、Ｓ１１０で算出した、これから使用する材料量の見積もり結果を比較し、続くＳ１１２で３次元造形の可否を判断する。その結果、３次元造形が可能であれば、Ｓ１１３に進み、３次元造形を実行して、Ｓ１０２に戻る。Ｓ１１２で、３次元造形が可能でない場合には、Ｓ１１４に進み、造形不可の時の処理を行う。

ここでいう、３次元造形の可否とは、造形実行を指示された３次元データの造形が、正常に完成可能かどうか、具体的には１００％完成する形で造形可能かどうかという意味である。

Ｓ１０４で、入力がその他である場合には、Ｓ１０８に進んで、その他の処理をしてＳ１０２に戻る。

以上、残存材料量で３次元データの造形を正常に実行出来る場合について説明した。

次に、残存材料量の不足により、３次元データの造形を正常に実行出来ない（造形完成率１００％に満たない）場合、Ｓ１１４の造形不可の時の処理について、ここから図４を用いて説明する。

図４に示すように、造形不可の時の処理（図３のＳ１１４）が起動されると、Ｓ１１５で、造形実行を指示された３次元データについて、現在の外形サイズでの３次元造形が正常に完成出来ないことを表示部２１１に表示する。

続くＳ１１６で、Ｓ１０３で検出した残存材料量と、Ｓ１１０で検出した、これから３次元造形する時に使用する材料見積もり量から、３次元造形が正常に造形可能な外形サイズ（造形完成率１００％）を計算によって算出する。３次元造形が正常に完成可能な外形サイズの計算にあたって、３次元Ｘ、Ｙ、Ｚ、各座標軸に対して、等しい割合での縮小を考えるとして、（残存材料量／使用する材料量）＝ａとすると、（ａ）の３乗根になる。

次にＳ１１７で、表示部２１１に、Ｓ１１６の算出結果に基づいて３次元造形が可能な外形サイズ（修正案）を、造形予測結果として表示する。続くＳ１１８で、表示部２１１に表示されている３次元造形が可能な外形サイズ（修正案）に対するユーザ入力を、入力部２１０の情報から取得して判断する。Ｓ１１８で、入力がＯＫであると判断された場合には、Ｓ１１７で表示した外形サイズ（修正案）で３次元造形実行の指示が継続であるものとして、Ｓ１１９に進み、ＯＫでない場合には、Ｓ１２３に進み、造形実行指示を停止し、Ｓ１２３に進む。

Ｓ１１９では、表示部２１１に表示中の、現在の外形サイズでの３次元造形が正常に完成出来ないことの表示を消す。次に、Ｓ１２０で、スライスデータからの変倍処理をスライス化２０４により実行する。次に、Ｓ１２１で、３Ｄプリンタ１０３による３次元造形を実行し、Ｓ１２２に進み、造形予測結果として表示部２１１に表示中の、３次元造形が可能な外形サイズの表示を消す。

以上説明したように、第１の実施例によれば、スライスデータから計算して必要な材料量を算出して、現在の残存材料量では正常に造形できない場合に通知することに加えて、残存材料量で造形可能な外形サイズを提示する。これにより、ユーザは、造形の失敗による造形材料の無駄を発生させることなく、さらに、外形サイズの変更によって残存材料を使って造形を完成させることができるという利点がある。

上記実施例においては、造形完成１００％に対して、外形サイズを縮小すれば造形可能な程度の残存材料量がある場合、残存材料量に合わせて、外形サイズを等倍に縮小することを考えた。

しかしながら、上記実施例に限定されずに、体積を固定して中空化したり壁厚を薄くすることも可能である。また、体積を固定して、Ｘ、Ｙ、Ｚ各座標のうち一方向について縮小することも可能である。例えば、体積と高さ（Ｚ）を固定して幅（Ｘ）や奥行き（Ｙ）、外周（ＸＹ）を縮小したり、体積と外周（ＸＹ）を固定して高さ（Ｚ）を縮小することも可能である。

（第２の実施例）
第１の実施例では、これから３次元造形をするのに必要な材料量を算出するのに、３次元データのスライスデータを用いたが、これはＳＴＬデータからも推測することが可能である。

そこで、第２の実施例では、スライスデータではなくＳＴＬデータを用いることで、処理を効率化する。すなわち、ＳＴＬデータの段階で、３次元造形をするのに必要な材料量を推測により算出することが出来れば、造形不可の場合にはスライス化処理を行わずに通知出来るので、処理を高速化できる。

第２の実施例における、第１の実施例からの変更点として、図５と図６に、第２の実施例のコントローラ１０６の本発明の制御の具体例を図示する。

以下、第１の実施例と重複する部分については説明を省略し、第２の実施例に特徴的な処理について説明する。

図５に示す通り、Ｓ２０１からＳ２０８までは図３のＳ１０１からＳ１０８に対応しており、実施例１と同じである。

Ｓ２０６でＳＴＬ化した後、Ｓ２０９において、使用する材料量見積もり部２０６を起動して、ＳＴＬデータから計算して、これから３次元造形を行う造形物に必要な材料量を見積もる。

ここで、３次元データの形状が、中空を含まない（ソリッド形状）場合にはＳＴＬデータからも造形物に必要な材料量を計算することが容易である。なお、中空を含む場合には、実際に必要な材料量は見積もり量より少なくて済む。その場合の処理については、後で図６を使って説明する。

さて、Ｓ２１０で、Ｓ２０３で検出した３Ｄプリンタの残存材料量と、Ｓ２０９でＳＴＬデータから算出した、これから使用する材料量の見積もり結果に基づいて、Ｓ２１１で３次元造形の可否を判断する。その結果、３次元造形が可能であれば、Ｓ２１２に進み、スライス化２１３を起動して３次元データをスライスデータに変換し、続く、Ｓ２１３で３次元造形を実行して、Ｓ２０２に戻る。

一方、Ｓ２１１で、３次元造形が可能でない場合には、Ｓ２１５に進み、造形不可の時の処理を行う。ここから、図６を用いて説明する。Ｓ２１５からＳ２２２までは図４のＳ１１５からＳ１２２に対応しており、実施例１と同じである。

図４に示すように、造形不可の時の処理（図５のＳ２１４）が起動され、Ｓ２１６の算出結果に基づいて３次元造形が可能な外形サイズ（修正案）が、造形予測結果として表示部２１１に表示されている（Ｓ２１７）。続くＳ２１８で、ユーザ入力がＯＫ以外であると、Ｓ２２３に進んで、表示部２１１に、見積もりのやり直しが必要かどうかの確認表示を行い、ユーザ入力がＹｅｓの場合には、図１のＳ１０６に進んで、スライス化（Ｓ１０９）してから以降の処理を行う。

先に説明したように、ＳＴＬデータでの必要材料量見積もりは、中空を含まない形状の場合には容易であるが、中空を含むような形状の場合には誤差が出る可能性がある。その場合は、見積もりやり直しの選択を可能とし、スライスデータから計算して見積もりを算出するようにする。

以上説明したように、第２の実施例によれば、スライスデータに変換する前のＳＴＬデータから計算して必要な材料量を算出するので、造形可否の判断が早くなることに加え、造形不可の場合には無駄になるスライス処理を行わない。

これにより、ＳＴＬデータから計算して必要な材料量の見積もりを算出出来る場合には、スライスデータ変換を行わずに３次元造形可否の判断をすることで、判断までの時間および３次元造形実行までの処理時間を節約できるという利点を有する。

（第３の実施例）
第１、第２の実施例では、３次元造形に必要な材料量を３次元データから算出し見積もる制御とした。一方、第３の実施例では、残存材料量が所定量以上であれば、３次元造形に必要な材料量を見積もる制御、及び、この見積もり量と残存材料量の比較制御を実行しないことを特徴とする。

毎回の３次元造形において、常にこれから３次元造形する時に使用する材料を見積もることは、これらの処理に要する時間が無駄になる場合があるという課題がある。ここで、残存材料量が所定量以上あることが、３次元造形の実行開始タイミング以前に判明している場合には、必ず、現在の外形サイズにて、３次元造形ができる。従って、この場合には、これから３次元造形する時に使用する材料量の見積もりを算出する制御をしないことで、処理時間を節約できるという利点を有する。なお、所定量の残存材料量としては、例えば、出力を指示された３Ｄプリンタで３次元造形できる最大のサイズとする。

第３の実施例における、第１の実施例からの変更点として、図７に、第３の実施例のコントローラ１０６の本発明の制御の具体例を図示する。

以下、第１の実施例と重複する部分については説明を省略し、第３の実施例に特徴的な処理について説明する。

図７に示す通り、Ｓ３０１からＳ３０９までは図３のＳ１０１からＳ１０９に対応しており、実施例１と同じである。

図７のＳ３０９で、３Ｄプリンタ１０３の制御線でのコマンドレスポンスによって、残存材料量を検出すると、Ｓ３１０において、検出した残存材料量が所定量以上であるか否かが判断される。ここで、残存材料量が所定量以上であると判断されると、Ｓ３１４に進み、３次元造形を実行する。

一方、Ｓ３１０で、残存材料量が所定量以上でないとＳ３１１に進み、使用材料見積もり部２０６を起動して使用する材料量の見積もりを行い、以下、第１の実施例と同様の処理を行う。

以上説明したように、第３の実施例によれば、残存材料量が所定量以上あることが３次元造形の実行開始タイミング以前に判明している場合には、３次元造形する時に使用する材料を見積もることをしないことで、処理時間を節約できるという利点を有する。

なお、残存材料量について、造形中に造形材料が補充可能なタイプの３次元造形装置の場合は、高さ方向（Ｚ）について制限を設けないように制御することもできる。

（第４の実施例）
第１の実施例、第２の実施例において、造形装置の残存材料量に基づいて、造形実行可能とするように制御する場合について説明した。しかしながら、外形サイズの小さくなる割合によっては、ユーザにとってその３次元造形物の必要性がなくなる場合もあると考えれば、３次元造形を実行しなくても良い場合もある。

そこで、第４の実施例では、造形完成率１００％に対して、所定の割合以下、例えば５０％以下の場合には、造形可能な３次元データの修正案を表示しないものとする。

第４の実施例における、第１の実施例からの変更点として、図８に、コントローラ１０６の本発明の制御の具体例を図示する。

以下、第１の実施例と重複する部分については説明を省略し、第４の実施例に特徴的な処理について説明する。

図３の処理部分については実施例１と同様であり、造形不可の時の処理部については。図８のＳ４０１からＳ４０３までは図４のＳ１１５からＳ１１６に対応している。

図８に示す通り、造形不可の時の処理（図３のＳ１１４）が起動されると、Ｓ４０１で、現在の外形サイズでは３次元造形が正常に完成出来ないことを表示部２１１に表示する。次にＳ４０２で、残存材料量に基づいて３次元造形が可能な外形サイズ（修正案）を算出すると、Ｓ４０３で、造形可能な外形サイズが元の３次元データの外形サイズを１００％とした時に、これに対して５０％以上であるか否かを判断する。

ここで、３次元造形が実行可能な外形サイズが５０％以上であればＳ４０４に進み、残存材料量で３次元造形が実行可能な外形サイズを表示する。一方、Ｓ４０３で、造形可能な外形サイズが５０％に満たない場合には、Ｓ４１０に進んで、造形不能のメッセージを表示部２１１に表示してから、Ｓ４１１で造形実行を停止する処理を行い、Ｓ４０９で表示部２１１に表示中の各種の確認メッセージを消す。

Ｓ４０５で、表示部２１１に表示されている３次元造形が可能な外形サイズ（修正案）に対するユーザ入力を、入力部２１０の情報から取得して判断する。Ｓ４０５で、入力がＯＫであると判断された場合には、Ｓ４０４で表示した外形サイズ（修正案）で３次元造形実行の指示が継続であるものとしてＳ４０６に進み、Ｓ４０１で表示した３次元造形が正常に完成出来ないことの表示を消す。次に、Ｓ４０７で、スライスデータからの変倍処理をスライス化２０４により実行し、続くＳ４０８で、３Ｄプリンタ１０３による３次元造形を実行して、Ｓ４０９に進む。

一方、Ｓ４０５でＯＫでない場合には、Ｓ４１１に進み、造形実行指示を停止し、Ｓ４０９に進む。

Ｓ４０９では、造形予測結果として表示部２１１に表示中の、３次元造形が可能な外形サイズの表示を消す。

以上により、造形完成率１００％に対して、所定の割合として５０％以下の場合には外形サイズを変更した修正案を表示しないことにより、無駄なサイズ変換の提案をしないことが可能になった。

なおここで、上記、実施例の所定の割合とは５０％に限定されるものではなく、ユーザ設定によって自由に変えられるようすることもできる。

（第５の実施例）
第１の実施例、第２の実施例において、現在の残存材料量では、これから３次元造形しようとしている造形物が正常に造形できないと判断される時には３次元造形を開始しないとした。そして、通知された残存材料量が、使用する予定の材料量より少ない場合は、その旨の表示とエラー通知をして、残存材料量から３次元造形可能なように外形サイズを縮小した「修正案」を表示し、ユーザの指定でサイズ修正した３次元造形を実行した。

第５の実施例では、これらの制御を行う「修正案」提示を有効にするか否かの選択手段を操作部に設けて、この選択手段に従って制御を実行しても良いものとする。

第５の実施例における、第１の実施例からの変更点として、図９に、コントローラ１０６の本発明の制御の具体例を図示する。

以下、第１の実施例と重複する部分については説明を省略し、第５の実施例に特徴的な処理について説明する。図３の処理部分については実施例１と同様であるので省略する。

図９に示す通り、造形不可の時の処理（図３のＳ１１４）が起動されると、Ｓ５０１で、入力部２１０の情報を入力して、この時、あらかじめ設定で外形サイズ修正案の表示が有効である場合にはＳ５０２に進み、以降、実施例１と同様の処理を行う。

一方、Ｓ５０１で外形サイズ修正案の提示が有効の設定になっていなければ（無効）、Ｓ５１０に進み、現在の外形サイズでの３次元造形が正常に完成できないことを表示部２１１に表示して、続くＳ５１１で造形実行指示を停止して、Ｓ５０９へ進む。
Ｓ５０９では、造形予測結果として表示部２１１に表示中の、３次元造形が可能な外形サイズの表示を消す。

以上により、ユーザは、残存材料量から３次元造形可能なように外形サイズを縮小した「修正案」を表示する制御を有効とすることを希望する場合にのみ、本制御を有効設定することが可能になった。造形物が１００％に満たない場合であっても、外形サイズを縮小することなく造形したいケースもあると想定すれば、あらかじめ設定によって有効／無効切換え可能とすることによって、このようなユーザニーズをも満足することができる。

（第６の実施例）
第６の実施例では、第３の実施例における所定量の残存材料量を、サポート材も含めた、所定量の残存材料量とするものである。例えば、３Ｄプリンタで３次元造形できる最大のサイズ（体積）×１．２倍としても良い。これにより、第３の実施例では、サポート材を使用した場合においても、確実に３次元造形が可能になるという利点を有する。

［効果］
以上説明したように、本発明によれば、３次元造形システムにおいて、現在の残存材料量ではこれから造形する３次元データを正常に造形できない場合に通知することに加えて、現在の残存材料量で造形可能な外形サイズを提示する。これにより、ユーザは、造形の失敗による造形材料の無駄を発生させることなく、さらに、外形サイズ変更によって造形を完成させることができるという利点がある。

なお、実施例では、コントローラ部を、３Ｄプリンタを含む構成としたが、これに限定されるものではなく、３Ｄプリンタと通信手段を介して繋がる構成としてもよい。また、本発明の形態は、３Ｄデータを変換するソフトウェアプログラムによっても実現可能である。

さらに、処理実行部やデータメモリをコントローラ部に内蔵される構成としたが、これもネットワークを介して繋がる構成としてもよく、本発明の形態として限定されるものではない。

Claims (8)

1. 造形する物体の形状を表す３次元データをデータ変換して造形用データを生成するコントローラと、
   前記造形用データに基づき、材料収容部に収容した材料を用いて造形を行う３次元造形装置と、
   前記材料収容部に収容された前記材料の残存材料量を検出する手段と、
   を備える３次元造形システムであって、
   前記コントローラが演算処理部を備えており、
   前記演算処理部は、検出された残存材料量と、前記３次元造形装置で造形可能な最大外形サイズの造形に必要な材料量と、を比較し、
   前記検出された残存材料量の方が少ない場合に、前記造形用データに基づく造形に必要な材料量を算出して、前記検出された残存材料量との比較を行い、前記検出された残存材料量が、前記造形用データに基づく造形に必要な材料量より少ない場合は、前記造形用データに基づく造形が実行できないことを表示することを特徴とする３次元造形システム。
2. 前記演算処理部は、前記３次元データをデータ変換して得られるスライスデータから、前記造形用データに基づく造形に必要な材料量を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の３次元造形システム。
3. 前記演算処理部は、前記検出された残存材料量が、前記造形用データに基づく造形に必要な材料量より少ない場合は、前記検出された残存材料量から造形可能な前記物体の外形サイズを算出し、予測結果として表示する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の３次元造形システム。
4. 造形の実行を継続するか否かの指示をユーザーが入力する手段を有しており、
   継続することが入力された場合には、前記コントローラは、前記残存材料量から算出した前記外形サイズに基づいて前記３次元データをデータ変換し、造形用データを生成する
   ことを特徴とする請求項３に記載の３次元造形システム。
5. 継続することが入力された場合には、前記残存材料量から算出した外形サイズに基づく造形用データの生成に続いて造形を開始する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の３次元造形システム。
6. 前記コントローラは、前記残存材料量から算出した外形サイズに基づいて造形用データを生成するデータ変換として、
   外形サイズを、Ｘ、Ｙ、Ｚ各座標に対して等倍に縮小する変換、
   Ｘ、Ｙ、Ｚ各座標のうち一方向について縮小する変換、
   外形サイズを変えずに壁厚を減ずる変換、
   のいずれかを実行する
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の３次元造形システム。
7. 前記コントローラは、前記検出された残存材料量から算出した外形サイズが、
   前記３次元データのサイズに対して、所定の割合以下の場合は、前記外形サイズに基づくデータ変換は行わないこと
   を特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の３次元造形システム。
8. 前記検出された残存材料量から算出される外形サイズに関わらず、
   前記外形サイズに基づくデータ変換は行わないことを設定できる手段を有することを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の３次元造形システム。

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