JP6599837B2 - Formwork design apparatus, formwork production method, concrete molded product production method, formwork design system, and formwork design method - Google Patents
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Description
本発明は、特に、コンクリート成形品の型枠設計装置、型枠、コンクリート成形品、型枠設計システム、及び型枠設計方法に関する。 The present invention particularly relates to a formwork design apparatus, a formwork, a concrete form product, a formwork design system, and a formwork design method for a concrete molded product.
従来、コンクリート二次製品(プレキャストコンクリート)等であるコンクリート成形品の型枠は鋼鉄製が主流であり、その組み立てに溶接を用いていた。そのため、溶接にかかる手間や溶接熱による変形などが生じ、製作に多大な時間が必要となっていた。 Conventionally, the formwork of concrete molded products such as concrete secondary products (precast concrete) is mainly made of steel, and welding has been used for the assembly. For this reason, troubles in welding, deformation due to welding heat, and the like have occurred, and a great deal of time has been required for production.
ここで、特許文献1を参照すると、3次元造形物を造形する3Dプリンターによって、対象造形物の少なくとも一部の外枠に対応する形状を有する外枠部であって、中空空間部を囲繞する外枠部を造形する外枠部造形工程と、前記外枠部造形工程において造形した外枠部を補強する補強工程と、を含む造形物の構築方法が記載されている。
特許文献1の造形物の構築方法は、材料及び形態の観点において意匠上の制約を減ずることが可能であり、また、施工時間を短縮することが可能であり、さらに、3次元造形装置の処理負荷を低減させることが可能である。
Here, referring to
The method for constructing a modeled article in
しかしながら、特許文献1の造形物の構築方法は、型枠を用いて製造するコンクリート成形品の型枠の設計には用いることができなかった。
However, the method for constructing a shaped article of
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の問題を解消することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to solve the above-described problems.
本発明の型枠設計装置は、コンクリート成形品の型枠の設計データを取得する設計データ取得部と、該設計データ取得部により取得された前記設計データを、ユーザーの指示に対応して加工する設計データ加工部と、該設計データ加工部により加工された前記設計データを、前記コンクリート成形品に適した、3Dプリンター用の出力データに変換する出力データ変換部とを備え、前記出力データ変換部は、前記コンクリート成形品の成形の際の漏れを防ぐように、前記設計データの隙間を埋め、面の継ぎ目部分を減少させることを特徴とする。
本発明の型枠設計装置は、前記設計データ加工部は、前記設計データに文字又は模様の立体造形を付加する加工を行うことを特徴とする。
本発明の型枠設計装置は、前記出力データ変換部は、前記コンクリート成形品の成型の際に組み立てられる型枠毎に、前記3Dプリンターで出力可能なサイズであって、成型の際に型崩れしない強度を保つように調整された特定単位で前記設計データを分割し、分割された前記設計データ毎に前記出力データに変換することを特徴とする。
本発明の型枠設計装置は、前記出力データ変換部は、前記コンクリート成形品が成型される面の凹凸を滑らかに変換することを特徴とする。
本発明の型枠設計装置は、前記出力データ変換部により変換された前記出力データを、前記3Dプリンターに出力する出力部を更に備えることを特徴とする。
本発明の型枠製造方法は、前記型枠設計装置により作成された出力データにより型枠を出力して製造する特徴とする。
本発明のコンクリート成形品製造方法は、前記型枠によりコンクリート成形品を製造することを特徴とする。
本発明の型枠設計システムは、コンクリート成形品の型枠を設計する型枠設計装置と、該型枠設計装置により出力された出力データから前記コンクリート成形品の型枠を作成する3Dプリンターとを含む型枠設計システムであって、前記型枠設計装置は、前記コンクリート成形品の型枠の設計データを取得する設計データ取得部と、該設計データ取得部により取得された前記設計データを、ユーザーの指示に対応して加工する設計データ加工部と、該設計データ加工部により加工された前記設計データを、前記コンクリート成形品に適した、前記3Dプリンター用の出力データに変換する出力データ変換部と、前記出力データ変換部により変換された前記出力データを、前記3Dプリンターに出力する出力部とを備え、前記出力データ変換部は、前記コンクリート成形品の成形の際の漏れを防ぐように、前記設計データの隙間を埋め、面の継ぎ目部分を減少させることを特徴とする。
本発明の型枠設計方法は、コンクリート成形品の型枠を設計する型枠設計装置により実行される型枠設計方法であって、前記型枠設計装置は、前記コンクリート成形品の型枠の設計データを取得し、取得された前記設計データを、ユーザーの指示に対応して加工し、加工された前記設計データを、前記コンクリート成形品に適した、3Dプリンター用の出力データに変換し、前記出力データの変換において、前記コンクリート成形品の成形の際の漏れを防ぐように、前記設計データの隙間を埋め、面の継ぎ目部分を減少させることを特徴とする。
The formwork design apparatus of the present invention processes a design data acquisition unit that acquires design data of a formwork of a concrete molded product, and the design data acquired by the design data acquisition unit in response to a user instruction. A design data processing unit; and an output data conversion unit that converts the design data processed by the design data processing unit into output data for a 3D printer suitable for the concrete molded product, and the output data conversion unit. Is characterized by filling the gaps in the design data and reducing the seam portion of the surface so as to prevent leakage during the molding of the concrete molded product .
The formwork design apparatus of the present invention is characterized in that the design data processing unit performs processing to add a three-dimensional character or pattern to the design data.
In the formwork designing apparatus of the present invention, the output data conversion unit is a size that can be output by the 3D printer for each formwork assembled at the time of molding the concrete molded product, and is out of shape at the time of molding. The design data is divided by a specific unit adjusted so as to maintain the strength not to be changed, and the divided design data is converted into the output data .
The formwork designing apparatus of the present invention is characterized in that the output data conversion unit smoothly converts unevenness of a surface on which the concrete molded product is molded.
The formwork designing apparatus of the present invention further includes an output unit that outputs the output data converted by the output data conversion unit to the 3D printer.
The formwork manufacturing method of the present invention is characterized in that a formwork is output and produced by output data created by the formwork design apparatus.
The concrete molded product manufacturing method of the present invention is characterized in that a concrete molded product is manufactured using the mold .
The formwork design system of the present invention includes a formwork design apparatus for designing a formwork of a concrete molded product, and a 3D printer for creating the formwork of the concrete molded product from output data output by the formwork design apparatus. The mold design apparatus includes a design data acquisition unit that acquires design data of a mold of the concrete molded product, and the design data acquired by the design data acquisition unit. Design data processing unit that processes in response to the instructions of the above, and an output data conversion unit that converts the design data processed by the design data processing unit into output data for the 3D printer suitable for the concrete molded product When, the output data converted by said output data converting unit, and an output unit for outputting the 3D printer, the output data converter , To prevent leakage during the molding of the concrete moldings, it fills a gap of the design data, and wherein reducing the joint portions of the face.
The formwork design method of the present invention is a formwork design method executed by a formwork design apparatus for designing a formwork of a concrete molded product, wherein the formwork design apparatus is a design of a formwork of the concrete molded product. Data is acquired, the acquired design data is processed in accordance with a user instruction, the processed design data is converted into output data for a 3D printer suitable for the concrete molded article, In the conversion of the output data, the gap of the design data is filled and the joint portion of the surface is reduced so as to prevent leakage during molding of the concrete molded product .
本発明によれば、取得された設計データを加工し、加工された設計データを、コンクリート形成品に適した、3Dプリンター用の出力データに変換することで、3Dプリンターで造形するコンクリート成形品の型枠を設計可能な型枠設計装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, the acquired design data is processed, and the processed design data is converted into output data for a 3D printer suitable for a concrete formed product, thereby allowing the concrete molded product to be modeled by the 3D printer. It is possible to provide a formwork designing apparatus capable of designing a formwork.
<実施の形態>
〔型枠設計システムXのシステム構成〕
まず、図1により、本発明の実施の形態に係る型枠設計システムXのシステム構成の説明を行う。本実施形態の型枠設計システムXは、コンクリート成形品の型枠を設計し、製造することも可能なシステムである。
型枠設計システムXは、型枠設計装置1がネットワーク2を介して3Dプリンター3へ接続されて構成されている。
<Embodiment>
[System configuration of formwork design system X]
First, the system configuration of the formwork design system X according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The formwork design system X of this embodiment is a system that can also design and manufacture a formwork of a concrete molded product.
The formwork design system X is configured by connecting a
型枠設計装置1は、コンクリート成形品の型枠を設計するための制御演算手段と記録媒体とを備えた情報処理装置である。型枠設計装置1は、例えば、携帯型又は据え置き型のPC(Personal Computer)、FC(Factory Computer)、ワークステーション、サーバー、スマートフォンやタブレット端末のような携帯端末等であってもよい。
The
ネットワーク2は、一般的なネットワークである。ネットワーク2は、例えば、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、近距離ネットワーク、携帯電話網等である。ネットワーク2は、各種有線又は無線接続のネットワークであってもよい。この無線接続は、例えば、一般的な無線LANやブルートゥース(登録商標)等であってもよい。
The
3Dプリンター3は、出力データ210(図2)を基に3Dプリントで造形を行う各種方式の3Dプリンターである。3Dプリンター3として、例えば、FDM(Fused Deposition Modeling)方式、光造形方式、インクジェット方式、粉末焼結方式等の各種造形方式の装置を用いることが可能である。また、3Dプリンター3にて3Dプリントの造形に用いられる原料としては、当該プリンターの3Dプリントの造形方式に対応した、ABS樹脂、PLA樹脂、紫外線硬化樹脂等の各種樹脂、石膏や澱粉粉末、金属粉末、セメント等の各種の素材を用いることが可能である。
The
なお、3Dプリンター3は、一般的に市販されている3Dプリンターではなく、コンクリート成形品の型枠の製造用に最適化され、特別に製造され、又は調整された3Dプリンターであってもよい。具体的には、3Dプリンター3として、水やコンクリートの漏れを防ぐため、隙間のできにくく素材を充填するような緻密充填機構を備えていてもよい。また、3Dプリンター3は、コンクリートが整形される面を滑らかにするために温風や赤外線やレーザー等で表面を溶融させたり、削ったり、研磨したりする滑面機構を備えていてもよい。
また、3Dプリンター3は、いわゆる一般的な3Dプリンターの他に、出力データ210(図2)を基に、各種素材を金具やレーザー等で切削するような方式の装置を用いてもよい。
また、3Dプリンター3は、下記で説明するように、ネットワーク2を介さず、型枠設計装置1と直接接続されていてもよい。
The
In addition to the so-called general 3D printer, the
Further, as described below, the
(型枠設計装置1の構成)
また、型枠設計装置1は、制御部10、画像処理部11、記憶部12、入力部13、表示部14、及びネットワーク接続部15を備えている。各部は共通のバスで接続されても、更に各部の間で専用のバスで接続されてもよい。
(Configuration of formwork design apparatus 1)
Further, the
制御部10は、型枠設計装置1の全体を制御する制御演算部である。制御部10は、例えば、一般的なCPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等であってもよい。
The
画像処理部11は、画像処理等を実行する制御演算部である。画像処理部11は、例えば、GPU(Graphics Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)等であってもよい。また、画像処理部11は、Open GL規格等の各種三次元データの各種レンダリングやシェーダー(Shader)演算等を高速に実行可能であり、レイトレーシング(Ray Tracing)法やラジオシティ(Radiosity)法等の演算を支援するアクセレレーターとして機能してもよい。また、画像処理部11は、構造や強度計算等の物理演算の支援機能を備えていてもよい。
The
記憶部12は、各種データが格納される一時的でない記録媒体である。記憶部12は、例えば、各種RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、SSD(Solid State Drive)、HDD(Hard Disk Drive)、光学記録媒体等である。
なお、記憶部12のRAM等の高速にアクセスされる記録媒体に関しては、制御部10と直接接続されていてもよい。
The
Note that a recording medium such as a RAM in the
入力部13は、型枠設計装置1のユーザーが各種指示を行うための機器である。入力部13は、例えば、キーボード、マウス、タッチパッド、タッチパネル、デジタイザー、3Dマウス、ステレオカメラ等である。
The
表示部14は、型枠設計装置1の各種データを表示する機器である。表示部14は、例えば、液晶ディスプレイ、有機EL(Organic EL)若しくはOLED(Organic light-emitting diode)ディスプレイ等の各種ディスプレイであってもよい。
なお、入力部13と表示部14が一体となったタッチパネルとして構成されていてもよい。
The
Note that the
ネットワーク接続部15は、ネットワーク2を介して3Dプリンター3と接続するための、例えば、無線LAN、有線LAN、携帯電話ダイヤルアップ接続等に係るインターフェイスである。
なお、ネットワーク接続部15は、USB(Universal Serial Bus)、シリアル、パラレル等の各種インターフェイスで、直接、3Dプリンター3と接続してもよい。
The
The
〔型枠設計システムXの制御構成〕
次に、図2により、本発明の実施の形態に係る型枠設計システムXの制御構成について説明する。
型枠設計装置1の制御部10は、設計データ取得部100、設計データ加工部110、出力データ変換部120、及び出力部130を備えている。
また、型枠設計装置1の記憶部12は、設計データ200及び出力データ210を格納している。
[Control configuration of formwork design system X]
Next, the control configuration of the formwork design system X according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The
In addition, the
設計データ取得部100は、コンクリート成形品の型枠の設計データ200を取得する。
設計データ取得部100は、ユーザーの指示により、例えば、ネットワーク2を介した他の情報処理装置、各種フラッシュメモリーや光学記録媒体等の外部記録媒体から、設計データ200を取得する。また、設計データ取得部100は、この際に、設計データ200を、型枠設計に適した形式に変換してもよい。
The design
The design
設計データ加工部110は、設計データ取得部100により取得された設計データ200を、ユーザーの指示に対応して加工する。
具体的には、設計データ加工部110は、例えば、設計データ200に文字又は模様の立体造形を付加する加工を行う。設計データ加工部110は、例えば、GUI(Graphical User Interface)を用いて、対話的に、コンクリート成形品の位置を指定し、この立体造形を付加してもよい。
The design
Specifically, the design
出力データ変換部120は、設計データ加工部110により加工された設計データ200を、3Dプリンター用の出力データ210に変換する。この際、出力データ変換部120は、コンクリート成形品に適した出力データ210に変換する。
具体的には、出力データ変換部120は、例えば、特定単位で設計データ200を分割し、分割された設計データ200毎に出力データ210に変換してもよい。この特定単位は、コンクリート成形品の成型の際に組み立てられる型枠毎の単位であってもよい。また、この特定単位は、3Dプリンターで出力可能なサイズであって、成型の際に破断せず、成形品が型崩れしない強度を保つように調整された大きさ等の値であってもよい。
また、出力データ変換部120は、例えば、コンクリート成形品の成形の際の漏れを防ぐように、設計データ200の隙間を埋め、面の継ぎ目部分を減少させる処理を行ってから、出力データ210に変換してもよい。
また、出力データ変換部120は、例えば、コンクリート成形品が成型される面の凹凸を滑らかに変換してもよい。
The output
Specifically, the output
Further, the output
Further, the output
出力部130は、出力データ変換部120により変換された出力データ210を、3Dプリンターに出力する。出力部130は、例えば、ネットワーク2を介して、出力データ210を、造形出力する3Dプリンターに送信する。
なお、型枠設計装置1と3Dプリンター3とが直接接続されている場合、出力部130は、出力データ210を基に、後述するスライスデータを作成して、3Dプリンター3を直接制御するコマンドを送信してもよい。
The
When the
また、型枠設計装置1の制御部10は、記憶部12に格納されたOS(Operating System)上でインストールされた3Dプリンター3のデバイスドライバーとアプリケーションプログラム等の制御プログラムを実行することで、設計データ取得部100、設計データ加工部110、出力データ変換部120、及び出力部130として機能させることが可能である。
Further, the
設計データ200は、コンクリート成形品の型枠の設計用のデータである。設計データ200は、例えば、型枠のCAD(Computer-Aided Design)データであってもよい。このCADデータは、例えば、「.DXF」形式のファイル等のポリゴン(多角形)の立体座標と面座標等を含む3Dデータであってもよい。また、設計データ200は、コンクリート成形品の型枠の一部のデータであっても、全体のデータであってもよい。また、コンクリート成形品の種類として、振動成形、高流動コンクリートを用いた無振動、又は表面の気泡のみを取るための微振動等の成形品の型枠であってもよい。また、3Dプリンター3の造形する原料に合わせて、コンクリート成形品の種類が選択されてもよい。たとえば、3Dプリンター3が金属焼結方式であった場合、遠心成形用の剛性が要求される型枠のデータを用いることも可能である。
The
出力データ210は、3Dプリンター3で出力可能なSTL(Standard Triangulated Language)データ等であってもよい。また、3Dプリンター3の制御用のコマンド列やツールパスデータやスライス(断面、Slice)データ(以下、単に「スライスデータ」という。)等であってもよい。
The
〔型枠設計システムXによる型枠設計出力処理〕
次に、図3〜5により、本発明の実施の形態に係る型枠設計システムXによる型枠設計方法を実現し、型枠を設計して出力する型枠設計出力処理の詳細について説明する。
本実施形態の型枠設計出力処理では、一般的なコンクリート成形品の規格に沿った設計データ200を取得して、これをアプリケーションのGUIによりユーザーが加工した上で、3Dプリンター3用の出力データ210に変換する。この変換の際に、コンクリート成形品の型枠の製造に最適化した形状の出力データ210に変換し、必要なら分割する。出力された出力データ210は、3Dプリンター3で立体造形される。
また、本実施形態の型枠設計出力処理は、主に型枠設計装置1の制御部10及び画像処理部11が、記憶部12に記憶された制御プログラムを実行することで実現することができる。
以下で、図3のフローチャートを参照して、ステップ毎に、本実施形態の型枠設計出力処理の詳細について説明する。
[Formwork design output processing by formwork design system X]
Next, with reference to FIGS. 3 to 5, details of the formwork design output process for realizing the formwork design method by the formwork design system X according to the embodiment of the present invention and designing and outputting the formwork will be described.
In the formwork design output process of the present embodiment, the
Further, the formwork design output process of the present embodiment can be realized mainly by the
Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 3, details of the formwork design output processing of the present embodiment will be described for each step.
(ステップS101)
まず、設計データ取得部100が、設計データ取得処理を行う。
ユーザーが型枠設計装置1のアプリケーションを起動し、入力部13により設計データ200の読み込みを指定すると、設計データ取得部100が、設計データ200を取得する。この際、設計データ取得部100は、ユーザーの指定された場所にあるファイル等の設計データ200を読み込み、記憶部12に格納する。
また、設計データ取得部100は、設計データ200のファイル形式を、コンクリート成形品の型枠設計に適した形式に変換してもよい。具体的には、設計データ取得部100は、例えば、CADデータ等から、各部品を指定してツリー形式に分類し、各部品のポリゴンを独自形式のデータに変換してもよい。この際、設計データ取得部100は、面と面の間で法線の向きが逆になっていたり、隙間があったりした不完全なデータの箇所が存在した場合、適切に補完してもよい。
(Step S101)
First, the design
When the user starts an application of the
Further, the design
(ステップS102)
次に、設計データ加工部110が、設計データ加工処理を行う。
設計データ加工部110は、例えば、読み込まれた設計データ200を画像処理部11により3Dレンダリングして表示部14に表示させ、加工したい箇所をGUIにて入力部13でユーザーに指示させる。
図4の例により説明すると、ユーザーが入力部13でこの加工したい箇所と加工する方法を指示すると、設計データ加工部110は、これを取得する。設計データ加工部110は、この指示された箇所の設計データ200のポリゴンを分割等したり、ポリゴンを追加したりして、指示された方法に対応して立体造形を付加する加工をする。具体的には、設計データ加工部110は、例えば、ユーザーにより指定された文字や模様を、大きさや深さや形状等を指定してポリゴン群として描画して付加する。
(Step S102)
Next, the design
For example, the design
Referring to the example of FIG. 4, when the user instructs the part to be processed and the method of processing using the
図4(a)は、ユーザーが設計データ200のコンクリート成形品の一面を指定した例を示している。
図4(b)は、ユーザーが「ABC市★」の文字及び模様を指定して、これを設計データ200を加工して反映した例を示している。この場合、設計データ加工部110は、型枠のデータなので、裏文字になるよう設計データ200を加工する。
FIG. 4A shows an example in which the user designates one surface of the concrete molded product of the
FIG. 4B shows an example in which a user designates a character and a pattern “ABC city ★” and processes and reflects the
なお、この図4の例だけではなく、ユーザーは任意の文字や模様を指定し、これの大きさや形状等を指定することが可能である。すなわち、文字の場合、フォント、サイズ、立体の深さや高さ、形状や曲面の変形等を指定可能である。また、模様の場合、3Dのデータやピクセルデータ等を指定可能である。設計データ加工部110は、これらの指示に基づいて、適切なポリゴンのデータに変換して設計データ200に付加する。
In addition to the example of FIG. 4, the user can specify an arbitrary character or pattern and specify the size, shape, or the like. That is, in the case of a character, it is possible to specify font, size, depth and height of a solid, deformation of a shape, a curved surface, and the like. In the case of a pattern, 3D data, pixel data, or the like can be designated. Based on these instructions, the design
(ステップS103)
次に、出力データ変換部120が、出力データ変換処理を行う。
たとえば、アプリケーションのGUIにて、ユーザーが入力部13にて「出力データに変換」の指示を行う等すると、出力データ変換部120は、この指示を取得する。すると、出力データ変換部120は、設計データ200を、例えば、3Dプリンター3用の出力データ210に変換する。
(Step S103)
Next, the output
For example, when the user gives an instruction “convert to output data” at the
この際、出力データ変換部120は、コンクリート成形品の成型の際に組み立てられる型枠毎の特定単位に、出力データ210を分割してもよい。
また、出力データ変換部120は、設計データ200の強度計算や構造計算を行ってもよい。これにより、出力データ変換部120は、コンリートの成型の際に型崩れしない強度を保つように調整された特定単位で出力データ210を分割してもよい。また、例えば、出力データ変換部120は、破損や変形しにくいような強度になるような特定単位で出力データ210を分割してもよい。この際、出力データ変換部120は、元の設計時と出力時とで想定される強度が異なっている場合、この強度の差に合わせて出力データ210を変換してもよい。具体的には、設計データ200が従来の鋼鉄製の型枠の設計データであるものの、3Dプリンター3の造形の原料が樹脂等であった等の場合、出力データ変換部120は、これに合わせて強度を増やすように変換してもよい。この際、例えば、出力データ変換部120は、出力データ210の応力が大きい箇所のポリゴンを厚くしたり、分割の単位を増やして組み合わせで強度を高めたりしてもよい。また、ユーザーにより指定されたコンクリート成形品の成型の方式により、出力データ210の分割の単位を変更したり、想定する強度等を変更したりしてもよい。
At this time, the output
Further, the output
また、出力データ変換部120は、例えば、設計データ200の隙間を埋め、面の継ぎ目部分を減少させる処理を行ってから、出力データ210に変換してもよい。この際、出力データ変換部120は、例えば、設計データ200のポリゴンをSTLデータに変換する場合に、充実で隙間ができにくいように、特にコンクリート成形面のポリゴンを二重化したり厚くしたりしてもよい。また、出力データ変換部120は、スライスデータを作成する場合に、各面で素材の出力される向きを直交させたり、隙間を塞ぐように3Dプリンター3の造形が進行するようなコマンドを付加したり、一面毎に僅かにずらしたりしてもよい。これにより、コンクリート成形品の成形の際の漏れを防ぐことが可能となる。
逆に、出力データ変換部120は、設計データ200のポリゴンの内部を空間にした上で、内部に梁のような構造を作成して、出力された型枠が変形しにくく強度が高まるような出力データ210に変換してもよい。
Further, the output
On the contrary, the output
また、出力データ変換部120は、例えば、コンクリート成形品が成型される面の凹凸を滑らかに変換してもよい。
具体的には、コンクリートが成型される面にあるポリゴン間の角度が特定角度よりもなだらかでなかった場合、設計データ200のポリゴンを分割して、なだらかにしてもよい。また、文字や模様のポリゴンの面と面の間が鋭角であった場合、ポリゴンを分割して滑らかにしてもよい。これにより、コンクリート成形品を成型後に剥離させやすくなる。
なお、出力データ変換部120は、設計データ200に上述の変更を行ってから出力データ210に変換しても、一旦、設計データ200を出力データ210に変換してから上述の変換を行ってもよい。
Further, the output
Specifically, when the angle between the polygons on the surface on which the concrete is molded is not gentler than the specific angle, the polygons in the
Note that the output
図5(a)〜(e)は、3Dプリンター3で製造可能な単位で分割された型枠の出力データ210及びその一部を描画した例を示している。
FIGS. 5A to 5E show an example in which the
(ステップS104)
次に、出力部130が出力処理を行う。
出力部130は、出力データ変換部120により変換された出力データ210を、3Dプリンターに出力する。本実施形態においては、出力部130は、出力データ210を3Dプリンター3に送信する。
3Dプリンター3は、この出力データ210を取得すると、原料を基に3Dで造形する。これにより、型枠設計装置1により作成された出力データ210を用いて、コンクリート成形品の型枠を製造することが可能になる。
(Step S104)
Next, the
The
When the
なお、3Dプリンター3により主力されたコンクリート成形品の型枠は、そのまま下記で説明するコンクリートの成型に使用してもよい。
また、分割された型枠をエポキシ樹脂やUV硬化樹脂等の接着剤やパテで埋めて接着したり、型枠の表面を研磨して滑らかにしたりしてから、コンクリートの成型に使用してもよい。
また、3Dプリンター3の造形の原料が石膏等の柔らかいものであった場合、別途、樹脂等を付加して強度を高めてもよい。
In addition, you may use the formwork of the concrete molded product main force by
Also, the divided formwork can be filled with an adhesive or putty such as epoxy resin or UV curable resin and bonded, or the surface of the formwork can be polished and smoothed before being used for molding concrete. Good.
Moreover, when the raw material for modeling of the
〔コンクリート成形品の製造〕
ここで、本発明の実施の形態に係る型枠設計システムXにより設計され、製造された型枠により、コンクリート成形品を製造する例について説明する。
本実施形態のコンクリート成形品の型枠は、FDM方式や光造形方式のように樹脂を原料として造形された場合、高流動コンクリートを用いて成型することが好適である。
具体的には、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカ微粉末等の各種混和材、化学混和剤等の使用により、流動性に優れ、分離もせず、無振動でも充填性に優れた高流動コンクリートを用いて成型する。この際、無振動、若しくは表面の気泡のみを取るための微振動等で成型してもよい。すなわち、このような高流動コンクリートを用いることによって、剛性の少ない樹脂製の型枠であっても、あまり振動を掛けずに密実なコンクリート製品を製造することが可能である。
また、剛性の少ない型枠を3Dプリンターで製作することによって、安価で納期短縮に優れ、特に外観性状に優れたコンクリート二次製品の製造が可能になる。
[Manufacture of concrete molded products]
Here, the example which manufactures a concrete molded product with the formwork designed and manufactured by the formwork design system X which concerns on embodiment of this invention is demonstrated.
The formwork of the concrete molded product of the present embodiment is preferably molded using high-fluidity concrete when it is molded using a resin as a raw material as in the FDM system or the optical modeling system.
Specifically, by using various admixtures such as blast furnace slag, fly ash, silica fine powder, and chemical admixture, etc., high fluidity concrete that is excellent in fluidity, does not separate, and has excellent filling properties even without vibrations is used. And mold. At this time, the molding may be performed with no vibration or slight vibration for removing only bubbles on the surface. That is, by using such high fluidity concrete, it is possible to manufacture a solid concrete product without much vibration even if it is a resin mold with low rigidity.
In addition, by manufacturing a mold with less rigidity with a 3D printer, it is possible to manufacture a concrete secondary product that is inexpensive and excellent in shortening delivery time, and particularly excellent in appearance properties.
以上のように構成することで以下のような効果を得ることができる。
従来のコンクリート成形品は、スランプが3〜8cm程度の硬練りのコンクリートを用いてテーブルバイブレーターや型枠バイブレーターなどによって強い振動を掛けながら成形することにより、密実で外観性状に優れた製品を製造していた。しかし、そのためには、型枠は堅固な(強固な)構造が必要であり、鋼材や鋼板を用いて、溶接やボルト接合などによって強固なものを製造する必要があった。
このため、特許文献1に記載の方法は、このようなコンクリート成形品の型枠用には用いることが不可能であった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る型枠設計システムXの型枠設計装置1は、コンクリート成形品の型枠の設計データ200を取得する設計データ取得部100と、設計データ取得部100により取得された設計データ200を、ユーザーの指示に対応して加工する設計データ加工部110と、設計データ加工部110により加工された設計データ200を、コンクリート成形品に適した、3Dプリンター用の出力データ210に変換する出力データ変換部120とを備えることを特徴とする。
このように構成することで、コンクリート成形品の型枠用に用いることが可能な型枠設計装置1を提供することが可能になる。
By configuring as described above, the following effects can be obtained.
Conventional concrete molded products are made of concrete with a slump of about 3 to 8 cm, and are molded with strong vibrations using a table vibrator or form vibrator to produce a solid and excellent appearance product. Was. However, for that purpose, the formwork has to have a firm (strong) structure, and it has been necessary to manufacture a strong one by welding, bolting or the like using a steel material or a steel plate.
For this reason, the method described in
On the other hand, the
By comprising in this way, it becomes possible to provide the
また、従来の鋼鉄製の型枠は、溶接にかかる手間や溶接熱による変形などが生じ、製造に多大な時間が必要となり、例えば、最低三週間以上の納期が必要であった。
これに対して、本実施形態の型枠設計装置1で出力データ210を作成し、3Dプリンター3で造形して型枠を製造すれば、数時間〜数日以内に型枠が成型できる。これにより、プレキャストコンクリート等のコンクリート成形品の製造の納期を短縮でき、製造工程の計画も容易になる。
In addition, conventional steel molds are troublesome for welding and are deformed by welding heat, and thus require a lot of time for manufacturing. For example, a delivery time of at least three weeks or more is required.
On the other hand, if the
また、従来、製造原価に占める型枠費用は高く、コンクリート成形品の発注者が型枠費用を負担していた。
これに対して、本実施形態の型枠設計装置1により設計することで、通常の3Dプリンターで型枠を製造することが可能になる。これにより、従来の鋼鉄製の型枠よりも安価な型枠を製造できる。結果として、コンクリート成形品の製造原価に占める型枠費用を低減することができ、製品販売価格を抑えられるため、販売促進効果が得られ、利益の増大に繋がる。
また、本実施形態の型枠設計装置1により設計することで、コンクリート成形品の意匠等の設計自由度を増加させることができる。
Conventionally, the mold cost occupying the manufacturing cost is high, and the orderer of the concrete molded product bears the mold cost.
On the other hand, it becomes possible to manufacture a formwork with a normal 3D printer by designing with the
Moreover, the design freedom of the design etc. of a concrete molded product can be increased by designing with the
また、本発明の実施の形態に係る型枠設計装置1は、設計データ加工部110は、設計データ200に文字又は模様の立体造形を付加する加工を行うことを特徴とする。
このように構成して、型枠設計装置1で設計された出力データ210を、3Dプリンターで造形することで、ユーザーの意向に合わせて、文字又は模様が付加されたコンクリート成形品を容易に製造することが可能となる。
すなわち、3Dプリンターは多品少量生産が可能であるため、様々な造形のコンクリート成形品を発注者の意向に合わせて「カスタマイズ」して提供することが可能になる。
Further, the
Constructed in this way, the
In other words, since 3D printers can be produced in small quantities, a variety of shaped concrete molded products can be “customized” according to the intention of the orderer.
また、本発明の実施の形態に係る型枠設計装置1は、出力データ変換部120は、コンクリート成形品の成型の際に組み立てられる型枠毎に、3Dプリンターで出力可能なサイズであって、成型の際に型崩れしない強度を保つように調整された特定単位で設計データ200を分割し、分割された設計データ200毎に出力データ210に変換することを特徴とする。
このように構成することで、樹脂等を原料として用いる3Dプリンターで造形出力しても、十分な強度があり、変形の少ない型枠を製造することが可能になる。
Further, in the
By configuring in this way, it is possible to manufacture a mold having sufficient strength and less deformation even if it is modeled and output by a 3D printer using a resin or the like as a raw material.
また、本発明の実施の形態に係る型枠設計装置1は、出力データ変換部120は、コンクリート成形品の成形の際の漏れを防ぐように、設計データ200の隙間を埋め、面の継ぎ目部分を減少させることを特徴とする。
このように構成することで、3Dプリンターで造形出力しても、コンクリートを充填する必要のあるコンクリート成形品の型枠に最適な型枠を製造することが可能になる。また、製造された型枠の隙間が減少するため、高流動コンクリートであっても漏れを少なくすることが可能となる。
Moreover, in the
By configuring in this way, it is possible to manufacture a formwork optimum for a formwork of a concrete molded product that needs to be filled with concrete even if it is modeled by a 3D printer. Moreover, since the gap of the manufactured formwork is reduced, it is possible to reduce leakage even in the case of high fluidity concrete.
また、従来の型枠に用いられる鋼鉄はコンクリートとの付着性が良いため、コンクリート成形品の製作時には脱型のための離型剤が必要であった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る型枠設計装置1は、出力データ変換部120は、出力データ210のコンクリート成形品が成型される面の凹凸を滑らかに変換することを特徴とする。
このように構成することで、剥離剤の使用を抑えることが可能となる。特に、3Dプリンター3の造形の原料に樹脂を用いる場合、型枠のコンクリートとの離型性が良く、型枠油等の剥離剤が不要となる。これにより、コンクリート成形品の製造の一工程が省け、効率化及び原価低減に資することができる。
なお、3Dプリンター3において造形の原料に樹脂を用いる場合、出力データ210の凹凸が元々特定の割合で滑らかであれば、剥離剤を使用しなくてもよい。
In addition, since steel used in conventional molds has good adhesion to concrete, a mold release agent for demolding was required when producing a concrete molded product.
On the other hand, the
By comprising in this way, it becomes possible to suppress use of a peeling agent. In particular, when a resin is used as the raw material for modeling the
In the case where a resin is used as a raw material for modeling in the
また、本発明の実施の形態に係る型枠設計装置1は、出力データ変換部120により変換された出力データ210を、3Dプリンターに出力する出力部130を更に備えることを特徴とする。
このように構成することで、3Dプリンター3に最適化された出力データ210を作成することが可能となり、より精密、高速、低コストの型枠を製造可能となる。
In addition, the
With this configuration, it is possible to create
また、従来の鋼鉄製の型枠は、長期保管すると、保管管理中に腐食(サビ)が発生し、再使用のとき研磨等の前処理を行う必要があった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る型枠設計装置1で設計された出力データ210を、3Dプリンター3等の3Dプリンターで造形して製造した型枠は、3Dプリンターで毎回作成して使用することが可能であるため、省力化が可能となる。
また、3Dプリンターの造形の原料が樹脂等であった場合、サビは発生せず、保管管理に優れるという効果も得られる。また、この場合、従来の鋼製製の型枠に比較して軽量に製造可能であるため、製造された型枠の取扱いが楽になる。
Further, when a conventional steel formwork is stored for a long period of time, corrosion (rust) occurs during storage management, and it is necessary to perform a pretreatment such as polishing when reused.
On the other hand, the formwork produced by modeling the
Moreover, when the raw material of modeling of 3D printer is resin etc., rust does not generate | occur | produce and the effect that it is excellent in storage management is also acquired. Moreover, in this case, since it can be manufactured lighter than a conventional steel mold, handling of the manufactured mold becomes easy.
なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。 Note that the configuration and operation of the above-described embodiment are examples, and it is needless to say that the configuration and operation can be appropriately changed and executed without departing from the gist of the present invention.
本発明の型枠設計装置は、3Dプリンターで出力可能なコンクリート成形品の型枠を設計可能となるため、産業上に利用することができる。 The formwork designing apparatus of the present invention can be used industrially because it can design a formwork of a concrete molded product that can be output by a 3D printer.
1 型枠設計装置
2 ネットワーク
3 3Dプリンター
10 制御部
11 画像処理部
12 記憶部
13 入力部
14 表示部
15 ネットワーク接続部
100 設計データ取得部
110 設計データ加工部
120 出力データ変換部
130 出力部
200 設計データ
210 出力データ
X 型枠設計システム
DESCRIPTION OF
Claims (9)
該設計データ取得部により取得された前記設計データを、ユーザーの指示に対応して加工する設計データ加工部と、
該設計データ加工部により加工された前記設計データを、前記コンクリート成形品に適した、3Dプリンター用の出力データに変換する出力データ変換部とを備え、
前記出力データ変換部は、
前記コンクリート成形品の成形の際の漏れを防ぐように、前記設計データの隙間を埋め、面の継ぎ目部分を減少させる
ことを特徴とする型枠設計装置。 A design data acquisition unit for acquiring design data of a mold of a concrete molded product;
A design data processing unit that processes the design data acquired by the design data acquisition unit in response to a user instruction;
An output data conversion unit that converts the design data processed by the design data processing unit into output data for a 3D printer suitable for the concrete molded product ;
The output data converter is
A formwork designing apparatus characterized by filling a gap of the design data and reducing a joint portion of the surface so as to prevent leakage at the time of molding the concrete molded product .
前記設計データに文字又は模様の立体造形を付加する加工を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の型枠設計装置。 The design data processing unit
The formwork design apparatus according to claim 1, wherein a process of adding a three-dimensional character or pattern to the design data is performed.
前記コンクリート成形品の成型の際に組み立てられる型枠毎に、前記3Dプリンターで出力可能なサイズであって、成型の際に型崩れしない強度を保つように調整された特定単位で前記設計データを分割し、分割された前記設計データ毎に前記出力データに変換する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の型枠設計装置。 The output data converter is
The design data is stored in a specific unit adjusted so as to maintain a strength that does not lose its shape during molding for each mold to be assembled during molding of the concrete molded product. The form design apparatus according to claim 1, wherein the design data is divided and converted into the output data for each of the divided design data.
前記コンクリート成形品が成型される面の凹凸を滑らかに変換する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の型枠設計装置。 The output data converter is
The formwork design apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the unevenness of a surface on which the concrete molded product is molded is smoothly converted.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の型枠設計装置。 The form design apparatus according to any one of claims 1 to 4 , further comprising an output unit that outputs the output data converted by the output data conversion unit to the 3D printer.
ことを特徴とする型枠製造方法。 A mold manufacturing method comprising: outputting a mold from output data created by the mold designing apparatus according to any one of claims 1 to 5 .
ことを特徴とするコンクリート成形品製造方法。 Concrete moldings manufacturing method characterized by the production of concrete moldings by mold according to claim 6.
前記型枠設計装置は、
前記コンクリート成形品の型枠の設計データを取得する設計データ取得部と、
該設計データ取得部により取得された前記設計データを、ユーザーの指示に対応して加工する設計データ加工部と、
該設計データ加工部により加工された前記設計データを前記3Dプリンター用の出力データに変換する出力データ変換部と、
前記出力データ変換部により変換された前記出力データを、前記コンクリート成形品に適した、前記3Dプリンターに出力する出力部とを備え、
前記出力データ変換部は、
前記コンクリート成形品の成形の際の漏れを防ぐように、前記設計データの隙間を埋め、面の継ぎ目部分を減少させる
ことを特徴とする型枠設計システム。 A formwork design system comprising a formwork design device for designing a formwork of a concrete molded product, and a 3D printer for creating a formwork of the concrete molded product from output data output by the formwork design device,
The formwork design apparatus
A design data acquisition unit for acquiring design data of a mold of the concrete molded product;
A design data processing unit that processes the design data acquired by the design data acquisition unit in response to a user instruction;
An output data conversion unit that converts the design data processed by the design data processing unit into output data for the 3D printer;
The output data converted by the output data conversion unit, suitable for the concrete molded product, and an output unit for outputting to the 3D printer ,
The output data converter is
A formwork design system characterized by filling a gap in the design data and reducing a seam portion of the surface so as to prevent leakage during molding of the concrete molded product .
前記コンクリート成形品の型枠の設計データを取得し、
取得された前記設計データを、ユーザーの指示に対応して加工し、
加工された前記設計データを、前記コンクリート成形品に適した、3Dプリンター用の出力データに変換し、
前記出力データの変換において、前記コンクリート成形品の成形の際の漏れを防ぐように、前記設計データの隙間を埋め、面の継ぎ目部分を減少させる
ことを特徴とする型枠設計方法。 A formwork designing method executed by a formwork designing apparatus for designing a formwork of a concrete molded product, wherein the formwork designing apparatus comprises:
Obtain the design data of the mold of the concrete molded product,
Process the acquired design data in response to user instructions,
The processed design data is converted into output data for a 3D printer suitable for the concrete molded product ,
In the conversion of the output data, a form design method characterized by filling a gap of the design data and reducing a joint portion of the surface so as to prevent leakage during molding of the concrete molded product .
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