JP7211151B2 - 三次元造形物の製造方法および三次元造形システム - Google Patents

Description

本開示は、三次元造形物の製造方法および三次元造形システムに関する。

例えば、特許文献１には、複数の層が積層された造形物において、隣接する層の特徴量を異ならせることによって、造形物を製造する装置の識別情報を、造形物の内部に表す技術が記載されている。

特開２０１６－１０４５５０号公報

三次元造形物をリサイクルする場合、製造日や、製造者や、製造に用いられた材料のように、様々な種類の製造情報を、その三次元造形物から取得可能であることが好ましい。しかし、特許文献１に記載された技術では、三次元造形物に表すことができる情報量は、層の数によって制限される。そこで、本願では、三次元造形物を用いて、その三次元造形物に関する様々な種類の情報を取得可能にすることを課題とする。

本開示の一形態によれば、三次元造形物の製造方法が提供される。この三次元造形物の製造方法は、前記三次元造形物の形状を表すための第１形状データ、および、前記三次元造形物を識別するための識別情報を取得する工程と、前記第１形状データおよび前記識別情報を用いて、特徴の異なる層の配列によって前記識別情報を表す前記三次元造形物の形状を表すための第２形状データを生成する工程と、前記第２形状データに従って前記三次元造形物を製造する工程と、前記識別情報および前記三次元造形物の製造情報をサーバーに送信する工程と、を有する。

第１実施形態における三次元造形システムの概略構成を示す説明図。 第１実施形態における吐出ユニットの概略構成を示す説明図。 第１状態における弁機構の概略構成を示す断面模式図。 第２状態における弁機構の概略構成を示す断面模式図。 第３状態における弁機構の概略構成を示す断面模式図。 第１実施形態における弁部の概略構成を示す斜視図。 第１実施形態における吸引部の概略構成を示す説明図。 第１実施形態におけるフラットスクリューの溝形成面の構成を示す斜視図。 第１実施形態におけるバレルのスクリュー対向面の構成を示す上面図。 第１実施形態におけるデータ処理部の概略構成を示すブロック図。 サーバーにて管理される履歴データの一例を示す説明図。 三次元造形物が資源として循環する工程の一例を示すフローチャート。 三次元造形物の世代を示す説明図。 第１実施形態における製造処理の内容を示すフローチャート。 特徴の異なる層の種類を模式的に示す説明図である。 第１形状データおよび第２形状データの一例を示す説明図。 第２形状データに従って製造された三次元造形物を示す説明図。 三次元造形物のXVIII－XVIII線断面図。 第２実施形態における三次元造形システムの概略構成を示す説明図。 第２実施形態における吐出ユニットの概略構成を示す説明図。 第２実施形態における製造処理の内容を示すフローチャート。 他の形態としての三次元造形システムの概略構成を示す説明図。 他の形態としての特徴の異なる層の種類を模式的に示す説明図。

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における三次元造形システム１０の概略構成を示す説明図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が表されている。Ｘ方向およびＹ方向は、水平方向に沿った方向であり、Ｚ方向は、鉛直方向に沿った方向である。他の図においても、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が、適宜、表されている。図１におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向と、他の図におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向とは、同じ方向を表している。

本実施形態における三次元造形システム１０は、三次元造形物を製造するための三次元造形装置１００と、製造された三次元造形物に関する情報を管理するためのサーバー７００とを備えている。本実施形態における三次元造形装置１００は、吐出ユニット２００と、造形ステージ３００と、移動機構４００と、制御部５００と、データ処理部６００とを備えている。吐出ユニット２００と、造形ステージ３００と、移動機構４００と、制御部５００と、データ処理部６００とは、筐体１１０に収容されている。筐体１１０には、操作パネル１１５と、読取部１４０とが設けられている。尚、造形ステージ３００のことを単にステージと呼ぶこともある。

本実施形態では、操作パネル１１５は、表示部１２０と、操作部１３０とによって構成されている。表示部１２０には、三次元造形装置１００に関する種々の情報が表示される。本実施形態における表示部１２０は、液晶ディスプレイによって構成されている。操作部１３０は、三次元造形装置１００を操作するためのボタンによって構成されている。尚、表示部１２０がタッチパネルによって構成されることによって、表示部１２０と操作部１３０とが一体として構成されてもよい。

本実施形態では、読取部１４０は、筐体１１０における操作パネル１１５の下方に設けられている。本実施形態では、読取部１４０は、カメラを有し、当該カメラによって撮像した画像を解析することによって、各種情報を読み取り可能に構成されている。読取部１４０は、例えば、カメラによってバーコードや二次元コードを撮像し、撮像されたバーコードや二次元コードを読み取ることができる。

三次元造形装置１００は、制御部５００の制御下で、吐出ユニット２００に設けられた第１ノズル６５または第２ノズル６６から、造形ステージ３００に向かって造形材料を吐出しつつ、移動機構４００を駆動して、第１ノズル６５および第２ノズル６６と、造形ステージ３００との相対的な位置を変化させることによって、造形ステージ３００上に所望の形状の三次元造形物を製造する。本実施形態では、制御部５００は、第１ノズル６５から造形材料を吐出するか、第２ノズル６６から造形材料を吐出するかを切替えつつ、三次元造形物を製造する。尚、吐出ユニット２００の詳細な構成は、図２を用いて後述する。

造形ステージ３００は、第１ノズル６５および第２ノズル６６に対向する造形面３１０を有する。造形面３１０上には、第１ノズル６５や第２ノズル６６から吐出された造形材料が積層される。本実施形態では、造形ステージ３００は、移動機構４００によって支持されている。

移動機構４００は、吐出ユニット２００と造形ステージ３００との相対的な位置を変化させる。本実施形態では、移動機構４００は、吐出ユニット２００に対して、造形ステージ３００を移動させる。本実施形態における移動機構４００は、３つのモーターの駆動力によって、造形ステージ３００をＸ，Ｙ，Ｚ方向の３軸方向に移動させる３軸ポジショナーによって構成される。各モーターは、制御部５００の制御下にて駆動する。尚、移動機構４００は、造形ステージ３００を移動させる構成ではなく、造形ステージ３００を移動させずに、吐出ユニット２００を移動させる構成であってもよい。移動機構４００は、吐出ユニット２００と造形ステージ３００との両方を移動させる構成であってもよい。

制御部５００は、１以上のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピューターによって構成されている。本実施形態では、制御部５００は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、種々の機能を発揮する。尚、制御部５００は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。

データ処理部６００は、１以上のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピューターによって構成されている。本実施形態では、データ処理部６００は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、種々の機能を発揮する。尚、データ処理部６００は、制御部５００の一部として構成されてもよい。データ処理部６００の詳細な構成は、図１０を用いて後述する。

図２は、本実施形態における吐出ユニット２００の概略構成を示す説明図である。吐出ユニット２００は、材料供給部２０と、溶融部３０と、吐出部６０とを備えている。材料供給部２０は、ペレットや粉末等の状態の材料を貯蔵する。本実施形態における材料は、ペレット状のＡＢＳ樹脂である。本実施形態における材料供給部２０は、ホッパーによって構成されている。材料供給部２０と溶融部３０との間は、材料供給部２０の下方に設けられた供給路２２によって接続されている。材料供給部２０に投入された材料は、供給路２２を介して、溶融部３０に供給される。

溶融部３０は、スクリューケース３１と、駆動モーター３２と、フラットスクリュー４０と、バレル５０とを備えている。溶融部３０は、材料供給部２０から供給された固体状態の材料の少なくとも一部を溶融させて流動性を有するペースト状の造形材料にして、第１ノズル６５や第２ノズル６６に供給する。尚、フラットスクリュー４０のことを単にスクリューと呼ぶこともある。

スクリューケース３１は、フラットスクリュー４０を収容する。スクリューケース３１の上面には、駆動モーター３２が固定されている。駆動モーター３２は、フラットスクリュー４０の上面４１に接続されている。

フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸに沿った方向の高さが直径よりも小さい略円柱形状を有している。フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸがＺ方向に平行になるように、スクリューケース３１内に配置されている。フラットスクリュー４０は、駆動モーター３２が発生させるトルクによって、スクリューケース３１内において、中心軸ＲＸを中心に回転する。

フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸに沿った方向における上面４１とは反対側に溝形成面４２を有している。溝形成面４２には、溝部４５が形成されている。フラットスクリュー４０の溝形成面４２の詳細な形状は、図８を用いて後述する。

バレル５０は、フラットスクリュー４０の下方に設けられている。バレル５０は、フラットスクリュー４０の溝形成面４２に対向するスクリュー対向面５２を有している。バレル５０には、フラットスクリュー４０の溝部４５に対向する位置にヒーター５８が内蔵されている。ヒーター５８の温度は、制御部５００によって制御される。尚、ヒーター５８のことを加熱部と呼ぶこともある。

スクリュー対向面５２の中心には、連通孔５６が設けられている。連通孔５６は、吐出部６０に連通している。尚、バレル５０のスクリュー対向面５２の詳細な形状については、図９を用いて後述する。

吐出部６０は、バレル５０の連通孔５６に連通し、溶融部３０から供給された造形材料が流通する供給流路６１と、供給流路６１から造形材料が供給される第１分岐流路６３および第２分岐流路６４と、供給流路６１と第１分岐流路６３と第２分岐流路６４とを接続する接続部６２と、第１分岐流路６３に連通する第１ノズル６５と、第２分岐流路６４に連通する第２ノズル６６と、接続部６２に設けられた弁機構７０とを備えている。吐出部６０に供給された造形材料は、第１ノズル６５と第２ノズル６６とのうちのいずれか一方から造形ステージ３００に向かって吐出される。造形材料が第１ノズル６５から吐出されるか、第２ノズル６６から吐出されるかについては、弁機構７０によって切替えられる。

第１ノズル６５の第１ノズル孔６７の開口形状と、第２ノズル６６の第２ノズル孔６８の開口形状とが異なる。第１ノズル孔６７は、第１ノズル６５における大気に連通する側の端部に設けられた開口部である。第２ノズル孔６８は、第２ノズル６６における大気に連通する側の端部に設けられた開口部である。開口形状が異なるとは、開口部の形状と開口部の大きさとの少なくともいずれか一方が異なることを意味する。例えば、第１ノズル孔６７と第２ノズル孔６８とが共に円形であり、第１ノズル孔６７のノズル径Ｄｎ１と第２ノズル孔６８のノズル径Ｄｎ２とが異なる場合には、第１ノズル孔６７の開口形状と第２ノズル孔６８の開口形状とが異なる。また、第１ノズル孔６７の開口面積と第２ノズル孔６８の開口面積とが同一であっても、例えば、第１ノズル孔６７が円形で、第２ノズル孔６８が四角形等である場合には、第１ノズル孔６７の開口形状と第２ノズル孔６８の開口形状とが異なる。本実施形態では、第１ノズル孔６７と第２ノズル孔６８とが共に円形である。第２ノズル６６のノズル径Ｄｎ２は、第１ノズル６５のノズル径Ｄｎ１よりも大きい。尚、第１ノズル６５のノズル径Ｄｎ１は、第１ノズル孔６７における最小径であり、第２ノズル６６のノズル径Ｄｎ２は、第２ノズル孔６８における最小径である。第１ノズル孔６７および第２ノズル孔６８は、円形に限られず、四角形等であってもよい。

本実施形態では、吐出部６０に、第１ノズル６５を加熱する第１ノズルヒーター９１、および、第２ノズル６６を加熱する第２ノズルヒーター９２が設けられている。第１ノズルヒーター９１および第２ノズルヒーター９２は、制御部５００によって加熱のオンオフが切替えられる。第１ノズルヒーター９１を用いて第１ノズル６５を加熱することによって、第１ノズル６５の造形材料の流動性を高めることができる。第２ノズルヒーター９２を用いて第２ノズル６６を加熱することによって、第２ノズル６６の造形材料の流動性を高めることができる。

本実施形態では、吐出部６０に、第１分岐流路６３に接続された第１吸引部８０と、第２分岐流路６４に接続された第２吸引部８５とが設けられている。第１吸引部８０は、第１分岐流路６３内の造形材料を吸引可能に構成されている。第２吸引部８５は、第２分岐流路６４内の造形材料を吸引可能に構成されている。第１吸引部８０および第２吸引部８５の具体的な構成は、図７を用いて後述する。

図３は、第１状態における弁機構７０の概略構成を示す断面模式図である。図４は、第２状態における弁機構７０の概略構成を示す断面模式図である。図５は、第３状態における弁機構７０の概略構成を示す断面模式図である。第１状態とは、供給流路６１と第１分岐流路６３との間が連通し、かつ、供給流路６１と第２分岐流路６４との間が遮断された吐出ユニット２００の状態を意味する。第２状態とは、供給流路６１と第２分岐流路６４との間が連通し、かつ、供給流路６１と第１分岐流路６３との間が遮断された吐出ユニット２００の状態を意味する。第３状態とは、供給流路６１と第１分岐流路６３との間が遮断され、かつ、供給流路６１と第２分岐流路６４との間が遮断された吐出ユニット２００の状態を意味する。

弁機構７０は、第１状態と第２状態と第３状態とに切替え可能に構成された弁である。弁機構７０は、接続部６２内において回転可能に構成され、造形材料が流通可能な流通路７２を有する弁部７１を備えている。弁部７１の回転に応じて、第１分岐流路６３と第２分岐流路６４とのうちのいずれか一方が流通路７２を介して供給流路６１に連通され、かつ、他方が弁部７１によって供給流路６１と遮断されることによって、第１状態と第２状態とに切替えられる。また、弁部７１によって、供給流路６１と第１分岐流路６３との間が遮断され、かつ、供給流路６１と第２分岐流路６４との間が遮断されることによって、第３状態に切替えられる。さらに、本実施形態の弁機構７０は、弁部７１の回転角を調節することによって、第１状態において第１分岐流路６３に流入する造形材料の第１流量と、第２状態において第２分岐流路６４に流入する造形材料の第２流量とを調節する。

図６は、本実施形態の弁部７１を示す斜視図である。本実施形態の弁部７１は、中心軸ＣＡを有する円柱状の形態を有している。流通路７２は、弁部７１の側面の一部が切り欠かれて設けられている。弁部７１の一方の端部には、トルク入力部７３が設けられている。トルク入力部７３には、制御部５００による制御下で駆動するモーターが接続されている。モーターによるトルクがトルク入力部７３に加えられることによって、弁部７１が回転する。

図７は、第１吸引部８０の概略構成を示す説明図である。本実施形態では、第１吸引部８０は、第１分岐流路６３に接続された円筒状の第１シリンダー８１と、第１シリンダー８１内に収容された第１プランジャー８２と、第１プランジャー８２を駆動させる第１プランジャー駆動部８３とを備えている。本実施形態では、第１プランジャー駆動部８３は、制御部５００の制御下で駆動するモーターと、モーターの回転を第１シリンダー８１の軸方向に沿った並進方向の移動に変換するラックアンドピニオンによって構成されている。尚、第１プランジャー駆動部８３は、制御部５００の制御下で駆動するモーターと、モーターの回転を第１シリンダー８１の軸方向に沿った並進方向の移動に変換するボール螺子によって構成されてもよいし、ソレノイド機構やピエゾ素子等のアクチュエーターによって構成されてもよい。

図７に矢印を用いて表したように、第１プランジャー８２が第１分岐流路６３から遠ざかる方向に移動した場合には、第１シリンダー８１内が負圧となるため、第１分岐流路６３から第１ノズル６５にかけての造形材料は、第１シリンダー８１内に吸引される。一方、第１プランジャー８２が第１分岐流路６３に近付く方向に移動した場合には、第１シリンダー８１内の造形材料は、第１プランジャー８２によって第１分岐流路６３に押し出される。

第２吸引部８５は、第２分岐流路６４に接続された円筒状の第２シリンダー８６と、第２シリンダー８６内に収容された第２プランジャー８７と、第２プランジャー８７を駆動させる第２プランジャー駆動部８８とを備えている。第２吸引部８５の構成および動作は、第１吸引部８０と同様であるため、説明を省略する。

図８は、本実施形態におけるフラットスクリュー４０の溝形成面４２の構成を示す斜視図である。図８に示したフラットスクリュー４０は、技術の理解を容易にするために、図２に示した上下の位置関係を逆向きとした状態で示されている。フラットスクリュー４０の溝形成面４２には、上述したとおり、溝部４５が形成されている。溝部４５は、中央部４６と、渦状部４７と、材料導入部４８とを有している。

中央部４６は、フラットスクリュー４０の中心軸ＲＸの周りに形成された円形の窪みである。中央部４６は、バレル５０に設けられた連通孔５６に対向する。

渦状部４７は、中央部４６を中心として、溝形成面４２の外周に向かって弧を描くように渦状に延びる溝である。渦状部４７は、インボリュート曲線状や螺旋状に延びるように構成されてもよい。渦状部４７の一端は、中央部４６に接続されている。渦状部４７の他端は、材料導入部４８に接続されている。尚、図８には、フラットスクリュー４０に、１条の渦状部４７が設けられた形態を表したが、フラットスクリュー４０に、複数条の渦状部４７が設けられてもよい。

材料導入部４８は、溝形成面４２の外周縁に設けられた渦状部４７よりも幅広な溝である。材料導入部４８は、フラットスクリュー４０の側面４３まで連続している。材料導入部４８は、供給路２２を介して材料供給部２０から供給された材料を、渦状部４７に導入する。

図９は、本実施形態におけるバレル５０のスクリュー対向面５２の構成を示す上面図である。上述したとおり、スクリュー対向面５２の中央には、供給流路６１に連通する連通孔５６が形成されている。スクリュー対向面５２における連通孔５６の周りには、複数の案内溝５４が形成されている。それぞれの案内溝５４は、一端が連通孔５６に接続され、連通孔５６からスクリュー対向面５２の外周に向かって渦状に延びている。それぞれの案内溝５４は、造形材料を連通孔５６に導く機能を有している。

上述した三次元造形装置１００の構成によれば、材料供給部２０内に貯留された材料は、供給路２２を通って、回転しているフラットスクリュー４０の側面４３から材料導入部４８に供給される。材料導入部４８内に供給された材料は、フラットスクリュー４０の回転によって、渦状部４７内へと搬送される。

渦状部４７内に搬送された材料は、フラットスクリュー４０の回転と、バレル５０に内蔵されたヒーター５８による加熱とによって、少なくとも一部が溶融されて、流動性を有するペースト状の造形材料となる。

フラットスクリュー４０の回転によって、渦状部４７内を中央部４６に向かって造形材料が搬送される。中央部４６に搬送された造形材料は、連通孔５６から供給流路６１に送出される。第１状態においては、第１分岐流路６３を介して供給流路６１から第１ノズル６５に造形材料が供給される。第１ノズル６５に供給された造形材料は、第１ノズル孔６７から造形ステージ３００に向かって吐出される。一方、第２状態においては、第２分岐流路６４を介して供給流路６１から第２ノズル６６に造形材料が供給される。第２ノズル６６に供給された造形材料は、第２ノズル孔６８から造形ステージ３００に向かって吐出される。

図１０は、データ処理部６００の概略構成を示すブロック図である。データ処理部６００は、形状データ取得部６１０と、識別データ取得部６２０と、形状データ生成部６３０と、製造データ取得部６４０と、履歴データ生成部６５０と、通信部６６０とを有している。形状データ取得部６１０は、三次元造形物の形状を表す第１形状データを取得する。識別データ取得部６２０は、製造された複数の三次元造形物の内から、一の三次元造形物を識別するための識別情報を表す識別データを取得する。識別情報とは、例えば、三次元造形物のシリアル番号やロット番号のことである。形状データ生成部６３０は、形状データ取得部６１０を介して取得した第１形状データと、識別データ取得部６２０を介して取得した識別データとを用いて、識別情報を表す形状を内部に含む三次元造形物の形状を表す第２形状データを生成する。

製造データ取得部６４０は、製造した三次元造形物の製造情報を表す製造データを取得する。製造情報とは、三次元造形物の製造日や、製造場所や、製造に用いられた材料や、製造に用いられた材料のメーカー名や、製造時のヒーター５８の温度や、製造された三次元造形物の世代等を表す情報である。三次元造形物の世代については、図１３を用いて後述する。製造に用いられた材料に再生材料が含まれる場合には、製造情報には、材料に含まれる再生材料の重量の割合、再生材料のリサイクル回数、再生材料の原料である使用済みの三次元造形物のシリアル番号等が含まれる。尚、再生材料の原料にされる三次元造形物のことを再利用三次元造形物と呼ぶこともある。

履歴データ生成部６５０は、識別データ取得部６２０を介して取得した識別データと、製造データ取得部６４０を介して取得した製造データとを用いて、識別情報と製造情報とを表す履歴データを生成する。通信部６６０は、生成された履歴データをサーバー７００に送信する。送信された履歴データは、サーバー７００にて管理される。通信部６６０は、サーバー７００にて管理される履歴データを取得することもできる。尚、通信部６６０によって取得可能な履歴データには、過去に製造された三次元造形物の履歴データも含まれる。

図１１は、サーバー７００にて管理される履歴データの一例を示す説明図である。サーバー７００にて管理されるシリアル番号ごとの履歴データには、製造日、製造場所、三次元造形物の世代、製造に用いられた材料等に関する製造情報が表されている。製造に用いられた材料に再生材料が含まれる場合には、再生材料の原料となった使用済みの三次元造形物の履歴データが関連付けられている。図１１では、例えば、シリアル番号「ＡＢＣ１２３４５」の三次元造形物に関する履歴データには、製造日、製造場所、製造に用いられた材料、第１世代の三次元造形物であること等が表されている。シリアル番号「ＡＢＣ１２３４５」の三次元造形物は、第１世代の三次元造形物であるため、製造に用いられた材料に再生材料が含まれない。したがって、シリアル番号「ＡＢＣ１２３４５」の三次元造形物に関する履歴データには、再生材料の原料となった使用済みの三次元造形物の履歴データが関連付けられていない。

シリアル番号「ＡＢＣ２３４５６」の三次元造形物に関する履歴データには、製造日、製造場所、製造に用いられた材料、第２世代の三次元造形物であること等が表されている。シリアル番号「ＡＢＣ２３４５６」の三次元造形物は、第２世代の三次元造形物であるため、製造に用いられた材料に再生材料が含まれる。したがって、シリアル番号「ＡＢＣ２３４５６」の三次元造形物に関する履歴データには、再生材料の原料となった使用済みの三次元造形物である、シリアル番号「ＡＢＣ１２３４５」の三次元造形物の履歴データ、および、シリアル番号「ＡＢＣ１２３４６」の三次元造形物の履歴データが関連付けられている。本実施形態では、シリアル番号「ＡＢＣ２３４５６」の三次元造形物の履歴データの下に、シリアル番号「ＡＢＣ１２３４５」の三次元造形物の履歴データ、および、シリアル番号「ＡＢＣ１２３４６」の三次元造形物の履歴データが、ツリー構造によって表されている。

シリアル番号「ＡＢＣ３４５６７」の三次元造形物に関する履歴データには、製造日、製造場所、製造に用いられた材料、第３世代の三次元造形物であること等が表されている。シリアル番号「ＡＢＣ３４５６７」の三次元造形物に関する履歴データには、再生材料の原料となった、シリアル番号「ＡＢＣ２３４５６」の三次元造形物の履歴データ、および、シリアル番号「ＡＢＣ２３９９９」の三次元造形物の履歴データが関連付けられている。再生材料の原料となった、シリアル番号「ＡＢＣ２３４５６」の三次元造形物は、第２世代の三次元造形物であるため、その履歴データには、さらに、その製造に用いられた、シリアル番号「ＡＢＣ１２３４５」の三次元造形物の履歴データ、および、シリアル番号「ＡＢＣ１２３４６」の三次元造形物の履歴データが関連付けられている。

図１２は、三次元造形物が資源として循環する工程の一例を示すフローチャートである。この工程は、三次元造形物の製造業者等によって管理される。まず、ステップＳ１０にて、製造業者等によって、三次元造形物の材料が用意される。用意される材料には、再生材料が含まれてもよい。次に、ステップＳ２０にて、用意された材料を用いて、三次元造形物が製造される。ステップＳ３０にて、製造された三次元造形物が出荷されて、市場で流通し、消費者等の手に渡る。

ステップＳ４０にて、消費者等によって廃棄された使用済みの三次元造形物は、製造業者等によって回収される。ステップＳ５０にて、製造業者等によって、回収された使用済みの三次元造形物を再生材料にするか否かが判定される。再生材料にされた回数であるリサイクル回数が増えるにつれて、再生材料の不純物の含有量は多くなる。そのため、例えば、使用済みの三次元造形物の製造に用いられた再生材料のリサイクル回数が所定回数未満である場合には、使用済みの三次元造形物を再生材料にすると判断される。

ステップＳ５０にて再生材料にすると判断された場合、ステップＳ６０にて、使用済みの三次元造形物は、製造業者等によって、粉砕され、異物除去等を受けて、再生材料にされる。その後、ステップＳ１０に戻って、再生材料にされた使用済みの三次元造形物は、新たな三次元造形物の材料として再生利用される。尚、使用済みの三次元造形物は、再生材料として再生利用されずに、三次元造形物として再使用されてもよい。再生利用のことをマテリアルリサイクルと呼ぶこともあり、再使用のことをリユースと呼ぶこともある。

一方、ステップＳ５０にて再生材料にすると判断されなかった場合、ステップＳ７０にて、使用済みの三次元造形物は燃料として熱回収される。つまり、使用済みの三次元造形物から、焼却時に発生する熱エネルギーが回収されて利用される。使用済みの三次元造形物が熱回収されることによって、三次元造形物が資源として循環する工程は終了する。尚、使用済みの三次元造形物を熱回収できない場合には、使用済みの三次元造形物は、埋め立て等によって処分されてもよい。熱回収のことをサーマルリサイクルと呼ぶこともある。

図１３は、三次元造形物の世代を示す説明図である。新品の材料を用いて製造された三次元造形物のことを第１世代の三次元造形物Ｇｅｎ１と呼ぶ。第１世代の三次元造形物Ｇｅｎ１を原料とする再生材料が含まれる材料を用いて製造された三次元造形物のことを第２世代の三次元造形物Ｇｅｎ２と呼ぶ。第２世代の三次元造形物Ｇｅｎ２を原料とする再生材料が含まれる材料を用いて製造された三次元造形物のことを第３世代の三次元造形物Ｇｅｎ３と呼ぶ。

製品Ａ１と製品Ｂ１と製品Ｃ１と製品Ｄ１とは、新品の材料を用いて製造された三次元造形物である。そのため、製品Ａ１と製品Ｂ１と製品Ｃ１と製品Ｄ１とは、第１世代の三次元造形物Ｇｅｎ１に該当する。

製品Ａ２と製品Ｂ２とは、第１世代の三次元造形物Ｇｅｎ１である製品Ａ１と製品Ｂ１とを原料とする再生材料を用いて製造された三次元造形物である。そのため、製品Ａ２と製品Ｂ２とは、第２世代の三次元造形物Ｇｅｎ２に該当する。製品Ｃ２は、第１世代の三次元造形物Ｇｅｎ１である製品Ｃ１を原料とする再生材料を用いて製造された三次元造形物である。そのため、製品Ｃ２は、第２世代の三次元造形物Ｇｅｎ２に該当する。

製品Ａ３と製品Ｂ３とは、第２世代の三次元造形物Ｇｅｎ２である製品Ａ２と製品Ｂ２とを原料とする再生材料を用いて製造された三次元造形物である。そのため、製品Ａ３と製品Ｂ３とは、第３世代の三次元造形物Ｇｅｎ３に該当する。製品Ｃ３と製品Ｄ３とは、第２世代の三次元造形物Ｇｅｎ２である製品Ｃ２を原料とする再生材料と、第１世代の三次元造形物Ｇｅｎ１である製品Ｄ１を原料とする再生材料とを用いて製造された三次元造形物である。そのため、製品Ｃ３と製品Ｄ３とは、第３世代の三次元造形物Ｇｅｎ３に該当する。

図１４は、本実施形態における三次元造形物ＯＢの製造を実現するための製造処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、三次元造形装置１００に設けられた操作パネル１１５や、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターに対して、所定の開始操作がユーザーによって行われた場合に実行される。

まず、ステップＳ１１０にて、形状データ取得部６１０は、三次元造形物の形状を表すための第１形状データを取得する。本実施形態では、形状データ取得部６１０は、第１形状データとして、第１造形パスデータＰＤ１を取得する。第１造形パスデータＰＤ１は、例えば、造形ステージ３００に対する第１ノズル６５や第２ノズル６６の移動経路や、造形ステージ３００に対する第１ノズル６５や第２ノズル６６の移動速度や、第１ノズル６５や第２ノズル６６からの造形材料の吐出量が表されたデータである。三次元造形物の形状を表すための、ＳＴＬ形式やＡＭＦ形式のデータが、スライサーによって、第１造形パスデータＰＤ１に変換される。ＳＴＬ形式やＡＭＦ形式のデータは、三次元ＣＡＤソフトや、三次元ＣＧソフトを用いて作成される。形状データ取得部６１０は、入出力インターフェースを介して、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターや、ＵＳＢメモリー等の記録媒体から第１造形パスデータＰＤ１を取得する。取得された第１造形パスデータＰＤ１は、形状データ生成部６３０に送信される。

次に、ステップＳ１２０にて、識別データ取得部６２０は、製造する三次元造形物ＯＢを識別するための識別情報が表された識別データを取得する。本実施形態では、識別データ取得部６２０は、識別情報として、シリアル番号が表された識別データを取得する。シリアル番号は、例えば１６進数で表されている。識別データ取得部６２０は、製造される三次元造形物ＯＢに付与するためのシリアル番号として、データ処理部６００のメモリーに予め記憶された複数のシリアル番号の内から、１つのシリアル番号を取得する。尚、識別データ取得部６２０は、操作パネル１１５を介してユーザーによって指定されたシリアル番号を取得してもよい。

ステップＳ１３０にて、識別データ取得部６２０は、取得したシリアル番号を２進数で表された符号に変換する。識別データ取得部６２０は、ＵｎｉｃｏｄｅやＩＳＯ／ＩＥＣ １０６４６等の文字コードに従ってシリアル番号を２進数で表される符号に変換してもよい。

図１５は、特徴の異なる層の種類を模式的に示す説明図である。図１４および図１５を参照し、ステップＳ１４０にて、形状データ生成部６３０は、第１造形パスデータＰＤ１と識別データとを用いて、特徴の異なる層の配列によってシリアル番号を表す三次元造形物の形状を表すための第２形状データを生成する。本実施形態では、それぞれ特徴の異なる第１特徴層９０１と、第２特徴層９０２と、第３特徴層９０３と、第４特徴層９０４とが所定の配列で積層されることによって、三次元造形物においてシリアル番号が表される。

第１特徴層９０１は、層の厚みが第１厚みｔ１であり、かつ、層内の造形材料の延伸方向が第１方向であるという特徴を有する。延伸方向とは、層内に配置された造形材料が延びる方向である。延伸方向は、第１ノズル６５や第２ノズル６６の移動経路に沿った方向ということもできる。第２特徴層９０２は、第１厚みｔ１の半分の厚みである第２厚みｔ２の層が二枚重ねにされた形態を有し、かつ、層内の造形材料の延伸方向が第１方向であるという特徴を有する。第３特徴層９０３は、層の厚みが第１厚みｔ１であり、かつ、層内の造形材料の延伸方向が第１方向に直交する第２方向であるという特徴を有する。第４特徴層９０４は、第２厚みｔ２の層が二枚重ねにされた形態を有し、かつ、層内の造形材料の延伸方向が第２方向であるという特徴を有する。本実施形態では、第１厚みｔ１は、スライサーから出力された第１造形パスデータＰＤ１によって表される層の厚みである。第１方向は、図１５におけるＸ方向に平行な方向であり、第２方向は、図１５におけるＹ方向に平行な方向である。尚、スライサーから出力された第１造形パスデータＰＤ１によって表される各層の厚みは、均等な厚みである。

本実施形態では、第１特徴層９０１によって「０」が表され、第２特徴層９０２によって「１」が表され、第３特徴層９０３によってシリアル番号を表す符号の始点が表され、第４特徴層９０４によってシリアル番号を表す符号の終点が表される。第３特徴層９０３と第４特徴層９０４との間に、第１特徴層９０１と第２特徴層９０２とをシリアル番号を表す符号に応じた所定の配列で積層することによって、シリアル番号を表す符号が読み取り可能に表される。尚、図１５は、各特徴層９０１～９０４の、それぞれの特徴を説明するための模式図であり、図１５に表した各特徴層９０１～９０４の配列は、本実施形態での各特徴層９０１～９０４の配列とは異なる。本実施形態での各特徴層９０１～９０４の配列については、図１８を用いて後述する。

図１６は、第１形状データおよび第２形状データの一例を示す説明図である。形状データ生成部６３０は、第１造形パスデータＰＤ１に表された、造形ステージ３００に対する第１ノズル６５または第２ノズル６６の移動経路や、第１ノズル６５または第２ノズル６６からの造形材料の吐出量を変更することによって、第２造形パスデータＰＤ２を生成する。

第１造形パスデータＰＤ１には、第１ノズル６５または第２ノズル６６を座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１００，１０，１０）に移動させる命令ＣＯＭ１が設定されている。この座標は、造形ステージ３００に対する第１ノズル６５または第２ノズル６６の相対的な位置を表している。第１ノズル６５または第２ノズル６６を座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１００，１０，１０）から、座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（２００，１０，１０）に移動させるとともに、この区間を第１ノズル６５または第２ノズル６６が移動する間に、第１ノズル６５または第２ノズル６６から１００単位量の造形材料を吐出させる命令ＣＯＭ２が設定されている。第１ノズル６５または第２ノズル６６を座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１００，１０，１１）に移動させる命令ＣＯＭ３が設定されている。第１ノズル６５または第２ノズル６６を座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１００，１０，１１）から、座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（２００，１０，１１）に移動させるとともに、この区間を第１ノズル６５または第２ノズル６６が移動する間に、第１ノズル６５または第２ノズル６６から１００単位量の造形材料を吐出させる命令ＣＯＭ４が設定されている。

第２造形パスデータＰＤ２では、第２特徴層９０２を形成するために、第１造形パスデータＰＤ１における命令ＣＯＭ１から命令ＣＯＭ２までが、命令ＣＯＭ１Ａから命令ＣＯＭ２Ｂまでに変更されている。第２造形パスデータＰＤ２には、第１ノズル６５または第２ノズル６６を座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１００，１０，１０）に移動させる命令ＣＯＭ１Ａが設定されている。第１ノズル６５または第２ノズル６６を座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１００，１０，１０）から、座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（２００，１０，１０）に移動させるとともに、この区間を第１ノズル６５または第２ノズル６６が移動する間に、第１ノズル６５または第２ノズル６６から５０単位量の造形材料を吐出させる命令ＣＯＭ２Ａが設定されている。第１ノズル６５または第２ノズル６６を座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１００，１０，１０．５）に移動させる命令ＣＯＭ１Ｂが設定されている。第１ノズル６５または第２ノズル６６を座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１００，１０，１０．５）から、座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（２００，１０，１０．５）に移動させるとともに、この区間を第１ノズル６５または第２ノズル６６が移動する間に、第１ノズル６５または第２ノズル６６から５０単位量の造形材料を吐出させる命令ＣＯＭ２Ｂが設定されている。第１造形パスデータＰＤ１に設定された命令ＣＯＭ３および命令ＣＯＭ４によって、第１特徴層９０１を形成できるため、第２造形パスデータＰＤ２には、第１造形パスデータＰＤ１に設定された命令ＣＯＭ３および命令ＣＯＭ４と同じ命令が設定されている。尚、第１造形パスデータＰＤ１に設定された命令のうち、各特徴層９０１～９０４の形成とは無関係な命令については、第１造形パスデータＰＤ１に設定された命令と同じ命令が第２造形パスデータＰＤ２に設定される。

図１４を参照し、ステップＳ１５０にて、三次元造形物ＯＢの製造に用いられる材料が指定される。三次元造形物ＯＢの製造に用いられる材料に再生材料が含まれる場合には、材料の種類とともに、再生材料の原料にされた使用済みの三次元造形物の識別情報が指定される。本実施形態では、材料のパッケージに、材料の種類を表すバーコードや二次元コードが設けられており、読取部１４０が、このバーコードや二次元コードを読み取ることによって、材料の種類が指定される。再生材料が含まれる材料のパッケージには、材料の種類とともに、再生材料の原料にされた使用済みの三次元造形物の識別情報に関する情報を表すバーコードや二次元コードが設けられており、読取部１４０が、このバーコードや二次元コードを読み取ることによって、材料の種類とともに、再生材料の原料にされた使用済みの三次元造形物の識別情報が指定される。尚、ユーザーが操作パネル１１５を操作することによって、三次元造形物ＯＢの製造に用いられる材料や、再生材料の原料にされた使用済みの三次元造形物の識別情報が指定されてもよい。また、材料が指定される際に、例えば、ヒーター５８の温度等が指定されてもよい。

図１７は、第２形状データに従って製造された三次元造形物ＯＢを示す説明図である。図１８は、図１７における三次元造形物ＯＢのXVIII－XVIII線断面図である。図１４と図１７と図１８とを参照し、ステップＳ１６０にて、制御部５００は、第２造形パスデータＰＤ２に従って、吐出ユニット２００と移動機構４００とを制御することによって、三次元造形物ＯＢを製造する。本実施形態では、制御部５００は、第２造形パスデータＰＤ２に従って、小径の第１ノズル６５から造形材料を吐出して、第２特徴層９０２および第４特徴層９０４を形成する。大径の第２ノズル６６から造形材料を吐出して、第１特徴層９０１および第３特徴層９０３を形成する。製造された三次元造形物ＯＢには、第３特徴層９０３と第４特徴層９０４との間に、第１特徴層９０１と第２特徴層９０２とがシリアル番号を表す符号に応じた所定の配列で積層されている。そのため、三次元造形物ＯＢの断面から各特徴層９０１～９０４の配列を取得し、各特徴層９０１～９０４の配列から三次元造形物ＯＢのシリアル番号を取得できる。

図１４を参照し、ステップＳ１７０にて、製造データ取得部６４０は、ステップＳ１６０で製造された三次元造形物ＯＢの製造情報を取得する。再生材料が含まれる材料を用いて三次元造形物ＯＢが製造された場合には、製造データ取得部６４０によって取得される製造情報には、再生材料の原料とされた三次元造形物のシリアル番号が含まれる。ステップＳ１８０にて、履歴データ生成部６５０は、三次元造形物ＯＢのシリアル番号と製造情報とを用いて、履歴データを生成する。ステップＳ１９０にて、履歴データ生成部６５０は、生成した履歴データを、通信部６６０を介してサーバー７００に送信する。送信された履歴データは、サーバー７００にて管理される。

以上で説明した本実施形態の三次元造形システム１０によれば、制御部５００は、シリアル番号に応じた所定の配列で各特徴層９０１～９０４が積層された三次元造形物ＯＢを製造し、データ処理部６００は、三次元造形物ＯＢのシリアル番号と、三次元造形物ＯＢに関する様々な種類の製造情報とが表された履歴データをサーバー７００に送信する。そのため、製造された三次元造形物ＯＢを用いて、当該三次元造形物ＯＢのシリアル番号を取得でき、取得したシリアル番号を用いて、サーバー７００にて管理される当該三次元造形物ＯＢに関する履歴データを取得できる。したがって、三次元造形物ＯＢを用いて、当該三次元造形物ＯＢに関する様々な種類の製造情報を識別できる。

また、本実施形態では、第１ノズル６５と第２ノズル６６とを使い分けることによって、三次元造形物ＯＢの層の特徴を容易に異ならせることができる。特に、本実施形態では、小径の第１ノズル６５から造形材料を吐出して、薄肉の第２特徴層９０２および第４特徴層９０４を形成し、大径の第２ノズル６６から造形材料を吐出して、厚肉の第１特徴層９０１および第３特徴層９０３を形成するので、各層９０１～９０４の特徴をより正確に表すことができる。

また、本実施形態では、三次元造形物ＯＢの層を形成する造形材料の延伸方向によって、層の特徴を異ならせることができる。そのため、造形材料の層の厚みや、造形材料の線径を異ならせなくても、層の特徴を少なくとも２種類表すことができる。

尚、本実施形態では、ペレット状のＡＢＳ樹脂の材料が用いられたが、吐出ユニット２００において用いられる材料としては、例えば、熱可塑性を有する材料を主材料として三次元造形物を製造する材料を採用することもできる。ここで、「主材料」とは、三次元造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、三次元造形物において５０重量％以上の含有率を占める材料を意味する。上述した造形材料には、それらの主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。

主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、溶融部３０において、当該材料が可塑化することによって造形材料が生成される。「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料に熱が加わり溶融することを意味する。

熱可塑性を有する材料としては、例えば、下記のいずれか一つまたは２以上を組み合わせた熱可塑性樹脂材料を用いることができる。
＜熱可塑性樹脂材料の例＞
ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などのエンジニアリングプラスチック。

熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック、その他に、ワックス、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤などの添加剤等が混入されていてもよい。熱可塑性を有する材料は、溶融部３０において、フラットスクリュー４０の回転とヒーター５８の加熱によって可塑化されて溶融した状態に転化される。また、そのように生成された造形材料は、第１ノズル孔６７または第２ノズル孔６８から吐出された後、温度の低下によって硬化する。

熱可塑性を有する材料は、そのガラス転移点以上に加熱されて完全に溶融した状態で第１ノズル孔６７または第２ノズル孔６８から射出されることが望ましい。例えば、ＡＢＳ樹脂は、ガラス転移点が約１２０℃であり、第１ノズル孔６７または第２ノズル孔６８からの射出時には約２００℃であることが望ましい。このように高温の状態で造形材料を射出するために、第１ノズルヒーター９１および第２ノズルヒーター９２の温度が制御されることが望ましい。

Ｂ．第２実施形態：
図１９は、第２実施形態における三次元造形システム１０ｂの概略構成を示す説明図である。図２０は、第２実施形態における吐出ユニット２００ｂの概略構成を示す説明図である。第２実施形態の三次元造形システム１０ｂでは、三次元造形装置１００ｂに、使用済みの三次元造形物を再生材料として用いるか否かを判定する判定部６７０と、使用済みの三次元造形物を粉砕して再生材料を生成する粉砕部２５とが設けられていることが第１実施形態と異なる。また、三次元造形物ＯＢを製造するための製造処理の内容が第１実施形態と異なる。その他の構成は、特に説明しない限り、図１に示した第１実施形態と同じである。

本実施形態では、判定部６７０は、データ処理部６００ｂ内に設けられている。判定部６７０は、粉砕部２５によって使用済みの三次元造形物を粉砕して再生材料にするか否かを判定する。判定部６７０は、読取部１４０ｂによって取得した使用済みの三次元造形物の識別情報を取得可能に構成されている。判定部６７０は、通信部６６０を介して、サーバー７００と通信可能に構成されている。

本実施形態では、粉砕部２５は、材料供給部２０ｂ内に設けられた、硬く鋭利な複数の刃を有するブレードとして構成されている。このブレードは、制御部５００の制御下で駆動するモーターによって、材料供給部２０ｂ内にて回転する。例えば、材料供給部２０ｂに使用済みの三次元造形物が投入されると、回転するブレードによって、使用済みの三次元造形物が粉砕される。粉砕された使用済みの三次元造形物は、再生材料として、溶融部３０に供給される。

本実施形態では、読取部１４０ｂは、使用済みの三次元造形物における識別情報を表す断面をカメラによって撮像し、撮像した画像を解析することによって、使用済みの三次元造形物の識別情報を読み取り可能に構成されている。

図２１は、本実施形態における三次元造形物ＯＢの製造を実現するための製造処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、三次元造形装置１００ｂに設けられた操作パネル１１５や、三次元造形装置１００ｂに接続されたコンピューターに対して、所定の開始操作がユーザーによって行われた場合に実行される。本実施形態では、ユーザーが操作パネル１１５を操作することによって、使用済みの三次元造形物を粉砕して再生材料として用いるモードが選択された場合に実行される。尚、ユーザーが操作パネル１１５を操作することによって、ペレット状の新品の材料や、ペレット状の再生材料を用いるモードが選択された場合には、図１４を用いて説明した第１実施形態の製造処理と同じ製造処理が実行される。

ステップＳ２１０からステップＳ２４０までの処理の内容は、図１４を用いて説明した第１実施形態におけるステップＳ１１０からステップＳ１４０までの処理の内容と同じであるため、説明を省略する。

ステップＳ２４１にて、読取部１４０ｂによって、使用済みの三次元造形物における識別情報を表す断面が読み取られる。本実施形態では、ユーザーが使用済みの三次元造形物を読取部１４０ｂにかざして、識別情報を表す断面を、読取部１４０ｂに読み取らせる。

ステップＳ２４２にて、判定部６７０は、読取部１４０ｂによって取得した識別情報を用いて、使用済みの三次元造形物の識別情報および製造情報が表された履歴データを、通信部６６０を介してサーバー７００から取得する。

ステップＳ２４３にて、判定部６７０は、取得した履歴データを用いて、粉砕部２５によって使用済みの三次元造形物を粉砕して再生材料にするか否かを判定する。判定部６７０は、使用済みの三次元造形物の劣化状況に基づいて、使用済みの三次元造形物を粉砕して再生材料にするか否かを判定する。判定部６７０は、例えば、使用済みの三次元造形物が、第３世代未満である場合には、粉砕部２５によって使用済みの三次元造形物を粉砕して再生材料にすると判断する。

ステップＳ２４３で使用済みの三次元造形物を粉砕して再生材料にすると判断されなかった場合、ステップＳ２４１に処理が戻される。この場合、ユーザーは、別の使用済みの三次元造形物を用意し、読取部１４０ｂに識別情報を表す形状を読み取らせる。別の使用済みの三次元造形物が用意できない場合には、ユーザーが、操作パネル１１５を操作することによって、強制的に製造処理を終了させることもできる。この場合には、ユーザーが操作パネル１１５を操作することによって、ペレット状の新品の材料や、ペレット状の再生材料を用いるモードを選択することによって、新たな三次元造形物ＯＢの製造を行うことができる。

一方、ステップＳ２４３で使用済みの三次元造形物を粉砕して再生材料にすると判断された場合、ステップＳ２４４にて、粉砕部２５の駆動が開始される。読取部１４０ｂに識別情報を表す形状が読み取られた使用済みの三次元造形物が、ユーザーによって、材料供給部２０ｂに投入されることによって、使用済みの三次元造形物は、粉砕部２５によって粉砕されて、再生材料として新たな三次元造形物ＯＢの製造に用いられる。

ステップＳ２５０にて、ステップＳ２４２で取得された、使用済みの三次元造形物の履歴データを用いて、新たに製造される三次元造形物ＯＢの材料が指定される。例えば、使用済みの三次元造形物がＡＢＳ樹脂製である場合には、新たに製造される三次元造形物ＯＢの材料は、ＡＢＳ樹脂の再生材料に指定される。

ステップＳ２６０にて、制御部５００は、第２造形パスデータＰＤ２に従って、吐出ユニット２００と移動機構４００とを制御することによって、特徴の異なる層の配列によってシリアル番号を表す三次元造形物ＯＢを製造する。

ステップＳ２７０にて、製造データ取得部６４０は、ステップＳ２６０で製造された三次元造形物ＯＢの製造情報を取得する。この製造情報には、再生材料の原料にされた使用済みの三次元造形物の識別情報が含まれる。

ステップＳ２８０にて、履歴データ生成部６５０は、新たに製造された三次元造形物ＯＢの識別情報と、新たに製造された三次元造形物ＯＢの製造情報とを用いて、新たに製造された三次元造形物ＯＢの履歴データを生成する。ステップＳ２９０にて、履歴データ生成部６５０は、生成した履歴データを、通信部６６０を介してサーバー７００に送信する。送信された履歴データは、サーバー７００にて管理される。

以上で説明した本実施形態の三次元造形システム１０ｂによれば、使用済みの三次元造形物を再生材料にするか否かを、サーバー７００にて管理された使用済みの三次元造形物の履歴データを用いて判断することができる。つまり、使用済みの三次元造形物の劣化状況等を考慮して、使用済みの三次元造形物を再生材料にするか否かを判断できる。そのため、低品質な再生材料が生成されることを抑制できる。

特に、本実施形態では、材料供給部２０ｂ内に粉砕部２５が設けられているため、使用済みの三次元造形物をペレット状等に加工しなくても使用済みの三次元造形物を粉砕部２５によって粉砕することによって、再生材料として用いることができる。

Ｃ．他の実施形態：
（Ｃ１）図２２は、他の形態としての三次元造形システム１０ｃの概略構成を示す説明図である。三次元造形システム１０ｃは、三次元造形装置１００ｃと、データ処理装置１５と、サーバー７００とを備えている。三次元造形システム１０ｃにおける三次元造形装置１００ｃの構成は、第１実施形態の三次元造形装置１００からデータ処理部６００を除いた構成と同じである。データ処理装置１５は、三次元造形装置１００ｃの外部に設けられている。データ処理装置１５は、形状データ取得部６１０ｃと、識別データ取得部６２０ｃと、形状データ生成部６３０ｃと、製造データ取得部６４０ｃと、履歴データ生成部６５０ｃと、通信部６６０ｃと、形状データ送信部６８０とを有している。形状データ取得部６１０ｃと、識別データ取得部６２０ｃと、形状データ生成部６３０ｃと、製造データ取得部６４０ｃと、履歴データ生成部６５０ｃと、通信部６６０ｃとは、第１実施形態のデータ処理部６００における、形状データ取得部６１０と、識別データ取得部６２０と、形状データ生成部６３０と、製造データ取得部６４０と、履歴データ生成部６５０と、通信部６６０と同じ機能を有している。形状データ送信部６８０は、三次元造形装置１００ｃと、有線または無線によって通信可能に構成されており、形状データ生成部６３０ｃによって生成された第２形状データを三次元造形装置１００ｃに送信する。本実施形態では、データ処理装置１５は、１以上のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピューターによって構成されている。データ処理装置１５は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、種々の機能を発揮する。また、三次元造形装置１００ｃは、第２実施形態の三次元造形装置１００ｂからデータ処理部６００ｂを除いた構成であってもよく、データ処理装置１５は、第２実施形態のデータ処理部６００ｂと同じ機能を有し、かつ、上述した形状データ送信部６８０を有する構成であってもよい。

（Ｃ２）図２３は、他の形態としての特徴の異なる層の種類を模式的に示す説明図である。上述した各実施形態では、三次元造形物ＯＢの識別情報を表すための層の特徴として、層を形成する造形材料の厚みと、層内における造形材料の延伸方向が用いられている。これに対して、三次元造形物ＯＢの識別情報を表すための層の特徴として、層を形成する造形材料の線幅や、層を形成する造形材料の種類、層を形成する造形材料の色彩等、種々の特徴を用いてもよい。図２３には、一例として、層を形成する造形材料の線幅がそれぞれ異なる、第５特徴層９０５と第６特徴層９０６とが表されている。第６特徴層９０６の線幅ｗ２は、例えば、第５特徴層９０５の線幅ｗ１の半分とすることができる。

（Ｃ３）上述した各実施形態では、製造される三次元造形物ＯＢにおいて、第１特徴層９０１によって「０」が表され、第２特徴層９０２によって「１」が表され、第３特徴層９０３によってシリアル番号を表す符号の始点が表され、第４特徴層９０４によってシリアル番号を表す符号の終点が表される。これに対して、製造される三次元造形物ＯＢにおいて、第４特徴層９０４が設けられていなくてもよい。この場合、シリアル番号を表す符号の桁数が予め定められることによって、それぞれ特徴の異なる３種類の層の配列によって識別情報を読み取り可能に表すことができる。また、製造される三次元造形物ＯＢにおいて、第３特徴層９０３および第４特徴層９０４が設けられていなくてもよい。この場合、例えば、「０」を表す層が所定数連続した場合に符号の始点であると予め定められることによって、それぞれ特徴の異なる２種類の層の配列によって識別情報を読み取り可能に表すことができる。

（Ｃ４）上述した各実施形態の三次元造形システム１０，１０ｂでは、第１形状データとして第１造形パスデータＰＤ１が用いられる。これに対して、第１形状データとして、三次元ＣＡＤデータが用いられてもよい。この場合、例えば、形状データ生成部６３０にスライサーとしての機能が組み込まれ、形状データ生成部６３０は、供給された三次元ＣＡＤデータと識別データとを用いて、第２造形パスデータＰＤ２を生成する。

（Ｃ５）上述した第１実施形態の三次元造形システム１０において、三次元造形装置１００の材料供給部２０は、再生材料を収容するカートリッジによって構成されてもよい。カートリッジには、カートリッジに収容される再生材料の原料となった使用済みの三次元造形物の識別情報が記憶されたチップが内蔵されており、カートリッジのコネクターと三次元造形装置１００に設けられたコネクターとが電気的に接続されることによって、チップに記憶された識別情報が、新たに製造される三次元造形物ＯＢの製造情報の一部として取得される構成であってもよい。

（Ｃ６）上述した第２実施形態の三次元造形システム１０ｂにおいて、三次元造形装置１００ｂには、読取部１４０ｂと判定部６７０と粉砕部２５とが設けられておらず、読取部１４０ｂと判定部６７０と粉砕部２５とが別ユニットとして構成されてもよい。例えば、ベルトコンベアーと、読取部１４０ｂと判定部６７０と粉砕部２５とが組み合わされたユニットとすることができる。このユニットでは、読取部１４０ｂは、ベルトコンベアーの上方に設けられる。粉砕部２５は、ベルトコンベアーにおける読取部１４０ｂよりも下流側に設けられる。粉砕部２５は、使用済みの三次元造形物を圧砕するクラッシャーによって構成される。ベルトコンベアーによって搬送された使用済みの三次元造形物は、読取部１４０ｂによって識別情報をスキャンされ、判定部６７０によって、粉砕部２５によって粉砕して再生材料にするか否かが判定される。粉砕部２５によって粉砕して再生材料にすると判断された場合には、使用済みの三次元造形物は、粉砕部２５に搬送され、粉砕部２５によって粉砕される。粉砕された使用済みの三次元造形物は、ベルトコンベアーによって、自動的に三次元造形装置１００ｂの材料供給部２０ｂに供給されてもよい。粉砕部２５によって粉砕して再生材料にすると判断されなかった場合には、粉砕部２５に搬送されずに、廃棄ボックスに搬送されてもよい。

（Ｃ７）上述した各実施形態では、三次元造形装置１００，１００ｂは、第１ノズル６５と第２ノズル６６とを備えている。これに対して、三次元造形装置１００，１００ｂは、第１ノズル６５のみを備える形態でもよい。

（Ｃ８）上述した各実施形態では、フラットスクリュー４０の回転と、バレル５０に内蔵されたヒーター５８による加熱とによって、材料の少なくとも一部を溶融させて造形材料を生成し、生成した造形材料を第１ノズル６５または第２ノズル６６から吐出して、造形ステージ３００上に積層する三次元造形装置１００，１００ｂによって三次元造形物ＯＢが製造される。これに対して、例えば、フィラメント状の材料を溶融させて積層するＦＤＭ方式（Ｆｕｓｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）等によって三次元造形物ＯＢが製造されてもよい。

Ｄ．他の形態：
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

（１）本開示の第１の形態によれば、三次元造形物の製造方法が提供される。この三次元造形物の製造方法は、前記三次元造形物の形状を表すための第１形状データ、および、前記三次元造形物を識別するための識別情報を取得する工程と、前記第１形状データおよび前記識別情報を用いて、特徴の異なる層の配列によって前記識別情報を表す前記三次元造形物の形状を表すための第２形状データを生成する工程と、前記第２形状データに従って前記三次元造形物を製造する工程と、前記識別情報および前記三次元造形物の製造情報をサーバーに送信する工程と、を有する。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、製造された三次元造形物から、当該三次元造形物の識別情報を取得でき、取得した識別情報を用いて、サーバーで管理された当該三次元造形物に関する様々な種類の製造情報を取得できる。そのため、製造された三次元造形物を用いて、その三次元造形物に関する様々な種類の製造情報を識別できる。

（２）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記三次元造形物を製造する工程では、材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、前記溶融部から供給された前記造形材料を吐出する第１ノズル、および、前記第１ノズルとは開口形状が異なる第２ノズルとを備える装置を用いて前記三次元造形物を製造し、前記第１ノズルから前記造形材料を吐出することによって、第１特徴を有する前記三次元造形物の第１層を形成し、前記第２ノズルから前記造形材料を吐出することによって、前記第１特徴とは異なる第２特徴を有する前記三次元造形物の第２層を形成してもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、第１ノズルと第２ノズルとを使い分けることによって、三次元造形物の層の特徴を異ならせることができる。

（３）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記特徴には、造形材料の線幅が含まれてもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、三次元造形物の層を形成する造形材料の線幅によって、層の特徴を異ならせることができる。

（４）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記特徴には、前記層内における造形材料の延伸方向が含まれてもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、三次元造形物の層を形成する造形材料の延伸方向によって、層の特徴を異ならせることができる。

（５）上記形態の三次元造形物の製造方法において、第１三次元造形物から第１識別情報を取得し、前記第１識別情報を用いて、前記第１三次元造形物の第１製造情報を取得し、前記第１製造情報を用いて、前記第１三次元造形物を再生材料にして再利用するか否かを判定し、再生材料にして再利用すると判断された場合には、前記第１三次元造形物を粉砕して再生材料にして、前記再生材料を用いて第２三次元造形物を製造してもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、第１三次元造形物の劣化状況等を考慮して再生材料にするか否かを判断できるので、低品質な再生材料が第２三次元造形物の製造に用いられることを抑制できる。

（６）本開示の第２の形態によれば、サーバーに接続される三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、前記溶融部から供給された前記造形材料をステージに向かって吐出する吐出部と、前記吐出部と前記ステージとの相対位置を変化させる移動機構と、三次元造形物の形状を表すための第１形状データ、および、前記三次元造形物を識別するための識別情報を用いて、特徴の異なる層の配列によって前記識別情報を表す前記三次元造形物の形状を表すための第２形状データを生成する形状データ生成部と、前記第２形状データに従って、前記溶融部および前記移動機構を制御することによって前記三次元造形物を製造する制御部と、前記識別情報および前記三次元造形物の製造情報を前記サーバーに送信する通信部と、を備える。
この形態の三次元造形装置によれば、製造された三次元造形物から、当該三次元造形物の識別情報を取得でき、取得した識別情報を用いて、サーバーで管理された当該三次元造形物に関する様々な種類の製造情報を取得できる。そのため、製造された三次元造形物を用いて、その三次元造形物に関する様々な種類の製造情報を識別できる。

（７）本開示の第３の形態によれば、三次元造形装置とデータ処理装置とサーバーとを備える三次元造形システムが提供される。この三次元造形システムは、前記三次元造形装置は、材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、前記溶融部から供給された前記造形材料をステージに向かって吐出する吐出部と、前記吐出部と前記ステージとの相対位置を変化させる移動機構と、前記溶融部および前記移動機構を制御する制御部と、を有し、前記データ処理装置は、三次元造形物の形状を表すための第１形状データ、および、前記三次元造形物を識別するための識別情報を用いて、特徴の異なる層の配列によって前記識別情報を表す前記三次元造形物の形状を表すための第２形状データを生成する形状データ生成部と、前記第２形状データを前記三次元造形装置に送信する形状データ送信部と、前記識別情報、および、前記三次元造形物の製造情報を前記サーバーに送信する通信部と、を有し、前記三次元造形装置の前記制御部は、前記第２形状データに従って、前記溶融部および前記移動機構を制御することによって、前記三次元造形物を製造する。
この形態の三次元造形システムによれば、製造された三次元造形物から、当該三次元造形物の識別情報を取得でき、取得した識別情報を用いて、サーバーで管理された当該三次元造形物に関する様々な種類の製造情報を取得できる。そのため、製造された三次元造形物を用いて、その三次元造形物に関する様々な種類の製造情報を識別できる。

本開示は、三次元造形システム以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、三次元造形装置、三次元造形装置の制御方法、三次元造形物の製造方法、三次元造形物のリサイクル方法等の形態で実現することができる。

１０，１０ｂ，１０ｃ…三次元造形システム、１５…データ処理装置、２０，２０ｂ…材料供給部、２２…供給路、２５…粉砕部、３０…溶融部、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、４０…フラットスクリュー、４１…上面、４２…溝形成面、４３…側面、４５…溝部、４６…中央部、４７…渦状部、４８…材料導入部、５０…バレル、５２…スクリュー対向面、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…ヒーター、６０…吐出部、６１…供給流路、６２…接続部、６３…第１分岐流路、６４…第２分岐流路、６５…第１ノズル、６６…第２ノズル、６７…第１ノズル孔、６８…第２ノズル孔、７０…弁機構、７１…弁部、７２…流通路、７３…トルク入力部、８０…第１吸引部、８１…第１シリンダー、８２…第１プランジャー、８３…第１プランジャー駆動部、８５…第２吸引部、８６…第２シリンダー、８７…第２プランジャー、８８…第２プランジャー駆動部、９１…第１ノズルヒーター、９２…第２ノズルヒーター、１００，１００ｂ，１００ｃ…三次元造形装置、１１０…筐体、１１５…操作パネル、１２０…表示部、１３０…操作部、１４０，１４０ｂ…読取部、２００，２００ｂ…吐出ユニット、３００…造形ステージ、３１０…造形面、４００…移動機構、５００…制御部、６００，６００ｂ…データ処理部、６１０，６１０ｃ…形状データ取得部、６２０，６２０ｃ…識別データ取得部、６３０，６３０ｃ…形状データ生成部、６４０，６４０ｃ…製造データ取得部、６５０，６５０ｃ…履歴データ生成部、６６０，６６０ｃ…通信部、６７０…判定部、６８０…形状データ送信部、７００…サーバー、９０１…第１特徴層、９０２…第２特徴層、９０３…第３特徴層、９０４…第４特徴層、９０５…第５特徴層、９０６…第６特徴層

Claims (6)

1. 三次元造形物の製造方法であって、
   前記三次元造形物の形状を表すための第１形状データ、および、前記三次元造形物を識別するための識別情報を取得する工程と、
   前記第１形状データおよび前記識別情報を用いて、特徴の異なる層の配列によって前記識別情報を表す前記三次元造形物の形状を表すための第２形状データを生成する工程と、
   前記第２形状データに従って前記三次元造形物を製造する工程と、
   前記識別情報および前記三次元造形物の製造情報をサーバーに送信する工程と、
   を有し、
   前記三次元造形物を製造する工程では、材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、前記溶融部から供給された前記造形材料を吐出する第１ノズル、および、前記第１ノズルとは開口形状が異なる第２ノズルとを備える装置を用いて前記三次元造形物を製造し、
   前記第１ノズルから前記造形材料を吐出することによって、第１特徴を有する前記三次元造形物の第１層を形成し、
   前記第２ノズルから前記造形材料を吐出することによって、前記第１特徴とは異なる第２特徴を有する前記三次元造形物の第２層を形成する、
   三次元造形物の製造方法。
2. 三次元造形物の製造方法であって、
   前記三次元造形物の形状を表すための第１形状データ、および、前記三次元造形物を識別するための識別情報を取得する工程と、
   前記第１形状データおよび前記識別情報を用いて、特徴の異なる層の配列によって前記識別情報を表す前記三次元造形物の形状を表すための第２形状データを生成する工程と、
   前記第２形状データに従って前記三次元造形物を製造する工程と、
   前記識別情報および前記三次元造形物の製造情報をサーバーに送信する工程と、
   を有し、
   第１三次元造形物から第１識別情報を取得し、
   前記第１識別情報を用いて、前記サーバーから前記第１三次元造形物の第１製造情報を取得し、
   前記第１製造情報を用いて、前記第１三次元造形物を再生材料にして再利用するか否かを判定し、
   前記第１三次元造形物を前記再生材料にして再利用すると判断された場合には、前記第１三次元造形物を粉砕して前記再生材料にして、前記再生材料を用いて第２三次元造形物を製造する、
   三次元造形物の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の三次元造形物の製造方法であって、
   前記特徴には、造形材料の線幅が含まれる、三次元造形物の製造方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
   前記特徴には、前記層内における造形材料の延伸方向が含まれる、三次元造形物の製造方法。
5. 三次元造形システムであって、
   材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、
   第１ノズルと、前記第１ノズルとは開口形状が異なる第２ノズルと、前記溶融部から供給される前記造形材料が前記第１ノズルからステージに向かって吐出される状態と前記溶融部から供給される前記造形材料が前記第２ノズルから前記ステージに向かって吐出される状態とを切り替える弁機構と、を有する吐出部と、
   前記吐出部と前記ステージとの相対位置を変化させる移動機構と、
   三次元造形物の形状を表すための第１形状データ、および、前記三次元造形物を識別するための識別情報を用いて、特徴の異なる層の配列によって前記識別情報を表す前記三次元造形物の形状を表すための第２形状データを生成する形状データ生成部と、
   前記第２形状データに従って、前記溶融部と前記弁機構と前記移動機構とを制御することによって前記三次元造形物を製造する制御部と、
   前記識別情報および前記三次元造形物の製造情報をサーバーに送信する通信部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記第１ノズルから前記造形材料を吐出することによって、第１特徴を有する前記三次元造形物の第１層を形成し、
   前記第２ノズルから前記造形材料を吐出することによって、前記第１特徴とは異なる第２特徴を有する前記三次元造形物の第２層を形成する、
   三次元造形システム。
6. 三次元造形システムであって、
   材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、
   前記溶融部から供給された前記造形材料をステージに向かって吐出する吐出部と、
   前記吐出部と前記ステージとの相対位置を変化させる移動機構と、
   三次元造形物の形状を表すための第１形状データ、および、前記三次元造形物を識別するための識別情報を用いて、特徴の異なる層の配列によって前記識別情報を表す前記三次元造形物の形状を表すための第２形状データを生成する形状データ生成部と、
   前記第２形状データに従って、前記溶融部および前記移動機構を制御することによって前記三次元造形物を製造する制御部と、
   前記識別情報および前記三次元造形物の製造情報をサーバーに送受信する通信部と、
   前記三次元造形物から前記識別情報を読み取る読取部と、
   前記読取部により読み取られた前記識別情報を用いて、前記識別情報に対応する前記製造情報を前記通信部を介して前記サーバーから取得し、前記製造情報を用いて前記三次元造形物を粉砕して再生材料にするか否かを判定する判定部と、
   を備える、三次元造形システム。

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