JPH05301293A - 光造形法における支持構造体作製方法 - Google Patents
光造形法における支持構造体作製方法Info
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- JPH05301293A JPH05301293A JP4107090A JP10709092A JPH05301293A JP H05301293 A JPH05301293 A JP H05301293A JP 4107090 A JP4107090 A JP 4107090A JP 10709092 A JP10709092 A JP 10709092A JP H05301293 A JPH05301293 A JP H05301293A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光造形法における格子状の支持構造体の作製方
法に関し、モデルの製造過程におけるモデルの転倒を確
実に防止でき、しかも完成後にモデルから分離除去しや
すい支持構造体を、自動的に作製可能とすることを目的
とする。 【構成】 光造形法により、基台上にモデルとモデルを
支持する格子状のサポートを作製する際に、モデル投影
面からオフセットした領域14内において、サポートの格
子の交点およびモデルとの交点で分割される線分につ
き、その端部の交点がオフセット領域の外側に属する場
合のみその交点までのサポートを作製し、モデルに交わ
る線分において、その他端のサポート格子の交点から出
る線分がモデルと交わる数が単一の場合のみサポートを
作製し、前記のモデルと交わる単一の線分が、モデルと
交わる角度が30°以上の場合のみサポートを作製する。
法に関し、モデルの製造過程におけるモデルの転倒を確
実に防止でき、しかも完成後にモデルから分離除去しや
すい支持構造体を、自動的に作製可能とすることを目的
とする。 【構成】 光造形法により、基台上にモデルとモデルを
支持する格子状のサポートを作製する際に、モデル投影
面からオフセットした領域14内において、サポートの格
子の交点およびモデルとの交点で分割される線分につ
き、その端部の交点がオフセット領域の外側に属する場
合のみその交点までのサポートを作製し、モデルに交わ
る線分において、その他端のサポート格子の交点から出
る線分がモデルと交わる数が単一の場合のみサポートを
作製し、前記のモデルと交わる単一の線分が、モデルと
交わる角度が30°以上の場合のみサポートを作製する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光造形法における格子
状の支持構造体の作製方法に関する。近年の製品開発期
間の短縮、製品デザインの多様化等の要求から、製品開
発段階におけるモデル作製期間（試作期間）の短縮が重
要となってきている。
状の支持構造体の作製方法に関する。近年の製品開発期
間の短縮、製品デザインの多様化等の要求から、製品開
発段階におけるモデル作製期間（試作期間）の短縮が重
要となってきている。
【０００２】このため、液体状の光硬化性樹脂にレーザ
光などの光を照射し、硬化した樹脂層を順次積層して、
樹脂製立体モデルを作製する方法が提案されている。こ
れを光造形法（Stereo Lithography）と呼んでいる。
光などの光を照射し、硬化した樹脂層を順次積層して、
樹脂製立体モデルを作製する方法が提案されている。こ
れを光造形法（Stereo Lithography）と呼んでいる。
【０００３】
〔光造形法による立体モデル作製法〕図５は光造形法に
よる立体モデル作製のプロセスを示す断面図、図６は同
方法によって立体モデルが積層形成されていく過程を示
す斜視図である。図５に示すように、樹脂液１の入った
加工槽２の上側に、レーザ光学系３が配設され、該レー
ザ光学系３は、Ｘ−Ｙテーブルによって、任意の領域内
をビーム走査できるようになっている。
よる立体モデル作製のプロセスを示す断面図、図６は同
方法によって立体モデルが積層形成されていく過程を示
す斜視図である。図５に示すように、樹脂液１の入った
加工槽２の上側に、レーザ光学系３が配設され、該レー
ザ光学系３は、Ｘ−Ｙテーブルによって、任意の領域内
をビーム走査できるようになっている。
【０００４】図示のように、樹脂液１の液面1hにレーザ
光学系３でレーザ光LBを照射すると、レーザ光が届いた
深さだけ、樹脂液１が光硬化される。このようにレーザ
光が届く範囲内ΔＺのピッチで間欠的に下降するテーブ
ル５が、加工槽２の中に配設され、昇降機４に連結され
ている。
光学系３でレーザ光LBを照射すると、レーザ光が届いた
深さだけ、樹脂液１が光硬化される。このようにレーザ
光が届く範囲内ΔＺのピッチで間欠的に下降するテーブ
ル５が、加工槽２の中に配設され、昇降機４に連結され
ている。
【０００５】図５(a) に示すように、樹脂液１の液面1h
からΔＺだけ下降テーブル５を沈ませた状態で、図５
(a) に示すように、下降テーブル５の上側の領域におい
て、樹脂液１の液面1hにレーザ光LBを走査する。このと
き、三次元ＣＡＤデータ等で予め指定された領域のみ、
Ｘ−Ｙテーブルによってレーザ光学系３を走査すること
で、のようにレーザ光走査が行われた領域のみ、光硬
化する。
からΔＺだけ下降テーブル５を沈ませた状態で、図５
(a) に示すように、下降テーブル５の上側の領域におい
て、樹脂液１の液面1hにレーザ光LBを走査する。このと
き、三次元ＣＡＤデータ等で予め指定された領域のみ、
Ｘ−Ｙテーブルによってレーザ光学系３を走査すること
で、のようにレーザ光走査が行われた領域のみ、光硬
化する。
【０００６】図６の(b) は、こうしての領域すべてが
光硬化された状態であり、次に昇降機４によって下降テ
ーブル５をΔＺだけ下降させ、図５(b) の状態にする。
この状態で、図６(c) のように再び所定の領域の液面
を光走査した後、図５(c) のように再度下降テーブル５
をΔＺだけ下降させた後、図６(d) のようにの領域の
液面を光走査する。
光硬化された状態であり、次に昇降機４によって下降テ
ーブル５をΔＺだけ下降させ、図５(b) の状態にする。
この状態で、図６(c) のように再び所定の領域の液面
を光走査した後、図５(c) のように再度下降テーブル５
をΔＺだけ下降させた後、図６(d) のようにの領域の
液面を光走査する。
【０００７】このように、下降テーブル５上で、厚さΔ
Ｚずつ所定領域を光硬化させて、光硬化層を…と積
層していくことで、所望の立体モデルを作製することが
でき、製品開発段階におけるモデル作製期間を短縮する
上で極めて有効である。
Ｚずつ所定領域を光硬化させて、光硬化層を…と積
層していくことで、所望の立体モデルを作製することが
でき、製品開発段階におけるモデル作製期間を短縮する
上で極めて有効である。
【０００８】〔従来の支持構造体〕ところで、図７に示
すように幅が狭く高さの高い、安定性の悪いモデルm1の
場合は、作製中のモデルが倒れないように、周囲からサ
ポート(Support)6で支持する必要がある。このサポート
６は、すでに硬化した部分を沈める際に生じる樹脂液の
流れや、機械振動等により生じた波によって、硬化した
樹脂層の位置がずれたり、流れたりすることを防止する
ためにも不可欠な構造物である。
すように幅が狭く高さの高い、安定性の悪いモデルm1の
場合は、作製中のモデルが倒れないように、周囲からサ
ポート(Support)6で支持する必要がある。このサポート
６は、すでに硬化した部分を沈める際に生じる樹脂液の
流れや、機械振動等により生じた波によって、硬化した
樹脂層の位置がずれたり、流れたりすることを防止する
ためにも不可欠な構造物である。
【０００９】また、製造過程でモデルを沈めていく際
に、波立ちを防止するために、金網７の上に格子状の基
台８を形成し、その上でモデルm1とサポート６を成長さ
せていく。この基台８は、サポート６とモデルm1の台座
的役割を持ち、モデル作製に不可欠な構造物である。
に、波立ちを防止するために、金網７の上に格子状の基
台８を形成し、その上でモデルm1とサポート６を成長さ
せていく。この基台８は、サポート６とモデルm1の台座
的役割を持ち、モデル作製に不可欠な構造物である。
【００１０】サポート６や基台８の部分を形成する際
は、モデルm1の部分を形成する場合に比べて、レーザ光
のビーム径を絞って走査する。しかし、サポート６や基
台８等の支持構造体は、モデル作製のための治具のよう
な物であるため、光造形法によるモデル作製完了後に、
この支持構造体を除去する後加工が必要である。したが
って、サポート６や基台８は、最後に除去することを考
慮して設計することが肝要である。
は、モデルm1の部分を形成する場合に比べて、レーザ光
のビーム径を絞って走査する。しかし、サポート６や基
台８等の支持構造体は、モデル作製のための治具のよう
な物であるため、光造形法によるモデル作製完了後に、
この支持構造体を除去する後加工が必要である。したが
って、サポート６や基台８は、最後に除去することを考
慮して設計することが肝要である。
【００１１】〔従来の支持構造体の作製方法〕支持構造
体の作製方法には、従来から次の三つの方法が試みられ
ている。従来方法１．立体モデルm1の形状データ（三次
元ＣＡＤデータ等）に、支持構造体の形状を付加する。
例えば、図８のような立体モデルm1の場合であれば、突
出部９の下に厚肉のサポート10が形成され、また反対側
に転倒防止のための厚肉サポート11が形成されるように
設計し、そのデータを三次元ＣＡＤデータ等に付加して
おけば、レーザ光走査によるモデルm1の形成時に、これ
らのサポート10、11も形成される。
体の作製方法には、従来から次の三つの方法が試みられ
ている。従来方法１．立体モデルm1の形状データ（三次
元ＣＡＤデータ等）に、支持構造体の形状を付加する。
例えば、図８のような立体モデルm1の場合であれば、突
出部９の下に厚肉のサポート10が形成され、また反対側
に転倒防止のための厚肉サポート11が形成されるように
設計し、そのデータを三次元ＣＡＤデータ等に付加して
おけば、レーザ光走査によるモデルm1の形成時に、これ
らのサポート10、11も形成される。
【００１２】従来方法２．図７の格子状のサポート６
を、立体モデルm1を投影した際の最大寸法を二辺とする
長方形の領域内の全体に作製する。
を、立体モデルm1を投影した際の最大寸法を二辺とする
長方形の領域内の全体に作製する。
【００１３】従来方法３．支持構造体を作製する領域を
指示し、その領域内に等間隔で格子状の構造体を作製す
る。すなわち、格子状の支持構造体とするが、その作製
領域は、従来方法１の場合と同様に、設計者が決定す
る。
指示し、その領域内に等間隔で格子状の構造体を作製す
る。すなわち、格子状の支持構造体とするが、その作製
領域は、従来方法１の場合と同様に、設計者が決定す
る。
【００１４】従来方法２および３における支持構造体
は、モデル作製完了後に除去可能なように、薄い板を格
子状に組んだ構造となっている。すなわち、走査ビーム
の径を、モデルm1の部分を走査する場合より細くする。
は、モデル作製完了後に除去可能なように、薄い板を格
子状に組んだ構造となっている。すなわち、走査ビーム
の径を、モデルm1の部分を走査する場合より細くする。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】支持構造体を作製する
のに、従来方法１では、三次元ＣＡＤシステム等を使用
し、支持構造体の形状や作製位置等をマニュアルで入力
する必要があり、複雑なモデルの場合、非常に煩雑な作
業となっている。
のに、従来方法１では、三次元ＣＡＤシステム等を使用
し、支持構造体の形状や作製位置等をマニュアルで入力
する必要があり、複雑なモデルの場合、非常に煩雑な作
業となっている。
【００１６】従来方法２および３では、支持構造体は格
子状の一定形状なため、自動的に作製することができる
が、モデルとの位置関係を考慮していないため、サポー
トがモデル側面に重なって作製され、後加工でモデルか
ら分離除去する作業が困難になることがある。
子状の一定形状なため、自動的に作製することができる
が、モデルとの位置関係を考慮していないため、サポー
トがモデル側面に重なって作製され、後加工でモデルか
ら分離除去する作業が困難になることがある。
【００１７】また、モデルの倒れに対しては、従来方法
１および３では、人間がそれを考慮しながら支持構造体
の作製領域等を決定している。一方、従来方法２では、
全く考慮されす、モデル投影面を含む矩形領域の全体に
支持構造体が作製される。
１および３では、人間がそれを考慮しながら支持構造体
の作製領域等を決定している。一方、従来方法２では、
全く考慮されす、モデル投影面を含む矩形領域の全体に
支持構造体が作製される。
【００１８】本発明の技術的課題は、このような問題に
着目し、モデルの製造過程におけるモデルの転倒を確実
に防止でき、しかも完成後にモデルから分離除去しやす
い支持構造体を、自動的に作製可能とすることにある。
着目し、モデルの製造過程におけるモデルの転倒を確実
に防止でき、しかも完成後にモデルから分離除去しやす
い支持構造体を、自動的に作製可能とすることにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】図１は本発明による光造
形法における支持構造体作製方法の基本原理を説明する
図である。請求項１の発明は、モデルの作製に先立って
形成される基台の作製方法に関するものである。光造形
法により基台を作製し、その上にモデルとモデルを支持
するサポートを作製する際に、先ず図１(a)(b)のよう
に、該モデルの全ての断面の論理和をとった領域（モデ
ル投影面）12ａ、12ｂを求め、その最大幅ａと最小幅ｂ
の比ａ／ｂから基台の作製領域の形状を自動的に決定す
る。
形法における支持構造体作製方法の基本原理を説明する
図である。請求項１の発明は、モデルの作製に先立って
形成される基台の作製方法に関するものである。光造形
法により基台を作製し、その上にモデルとモデルを支持
するサポートを作製する際に、先ず図１(a)(b)のよう
に、該モデルの全ての断面の論理和をとった領域（モデ
ル投影面）12ａ、12ｂを求め、その最大幅ａと最小幅ｂ
の比ａ／ｂから基台の作製領域の形状を自動的に決定す
る。
【００２０】次に、モデルの高さｈとモデル投影面12
ａ、12ｂの縦および横の大きさから、オフセット幅Δ
ａ、Δｂを求めて基台の作製領域の大きさを自動的に決
定し、決定された領域13ａ、13ｂに基台８を作製する。
そして、この基台の領域内に、モデルとモデルを支持す
るサポートを形成する。
ａ、12ｂの縦および横の大きさから、オフセット幅Δ
ａ、Δｂを求めて基台の作製領域の大きさを自動的に決
定し、決定された領域13ａ、13ｂに基台８を作製する。
そして、この基台の領域内に、モデルとモデルを支持す
るサポートを形成する。
【００２１】請求項２の発明は、光造形法により、基台
上にモデルとモデルを支持する格子状のサポートを作製
する際に、モデル外周のオフセット領域におけるサポー
トの作製条件に関する。
上にモデルとモデルを支持する格子状のサポートを作製
する際に、モデル外周のオフセット領域におけるサポー
トの作製条件に関する。
【００２２】すなわち、図１(c) のモデル投影面(m4)か
らＷだけオフセットした領域14内において、サポート６
の格子の交点15およびモデルm4との交点16で分割される
線分17につき、その端部の交点が、オフセット領域の内
側に属する場合は、破線で示すように、その交点15ｉま
でのサポートを作製せず、オフセット領域14の外側に属
する場合のみ、実線で示すように、その交点15ｏまでの
サポート６を作製する。
らＷだけオフセットした領域14内において、サポート６
の格子の交点15およびモデルm4との交点16で分割される
線分17につき、その端部の交点が、オフセット領域の内
側に属する場合は、破線で示すように、その交点15ｉま
でのサポートを作製せず、オフセット領域14の外側に属
する場合のみ、実線で示すように、その交点15ｏまでの
サポート６を作製する。
【００２３】モデルm4に交わる線分18については、その
他端のサポート格子の交点19から出る線分がモデルm4と
交わる数が単一の場合のみ、実線で示すようにサポート
を作製する。モデルm4の内側の格子交点19ａのように、
２本の線分18ａ、18ｂがモデルm4と交わる場合は、後工
程におけるサポートの分離が困難なため、破線で示すよ
うに、サポートを作製しない。
他端のサポート格子の交点19から出る線分がモデルm4と
交わる数が単一の場合のみ、実線で示すようにサポート
を作製する。モデルm4の内側の格子交点19ａのように、
２本の線分18ａ、18ｂがモデルm4と交わる場合は、後工
程におけるサポートの分離が困難なため、破線で示すよ
うに、サポートを作製しない。
【００２４】また、前記のモデルと交わる単一の線分18
が、モデルと交わる角度が30°以上の場合のみ、実線の
ようにサポートを作製する。線分18ｃのように、モデル
と交わる角度が30°未満の場合は、モデルm4との分離が
困難なため、サポートを作製しない。
が、モデルと交わる角度が30°以上の場合のみ、実線の
ようにサポートを作製する。線分18ｃのように、モデル
と交わる角度が30°未満の場合は、モデルm4との分離が
困難なため、サポートを作製しない。
【００２５】請求項３の発明は、光造形法により、基台
上にモデルとモデルを支持する格子状のサポート６を作
製する際に、モデルの領域を光造形法で硬化させた後、
サポートを硬化形成し、所定量沈めてから同じ動作を繰
り返すことで、積層形成する方法に関するものである。
上にモデルとモデルを支持する格子状のサポート６を作
製する際に、モデルの領域を光造形法で硬化させた後、
サポートを硬化形成し、所定量沈めてから同じ動作を繰
り返すことで、積層形成する方法に関するものである。
【００２６】この場合に、先ずモデルの領域を光硬化さ
せた後に、モデル投影面からＷだけオフセットした領域
14を求めることにより、モデルに近接したオフセット領
域14におけるサポートの格子の交点15を摘出する。次
に、サポートの格子の交点15およびモデルm4との交点16
で分割される線分17を基準とし、該線分の両端の交点の
属性により、その線分17をサポートとして作製するかど
うかを判別する。
せた後に、モデル投影面からＷだけオフセットした領域
14を求めることにより、モデルに近接したオフセット領
域14におけるサポートの格子の交点15を摘出する。次
に、サポートの格子の交点15およびモデルm4との交点16
で分割される線分17を基準とし、該線分の両端の交点の
属性により、その線分17をサポートとして作製するかど
うかを判別する。
【００２７】また、モデルに交わる線分18において、そ
の一端であるサポートの格子の交点19から出る線分がモ
デルと交わる数から、その線分をサポートとして作製す
るかどうかを判別し、モデルに交わる線分18ｃにおい
て、その交わる角度から、その線分18ｃをサポートとし
て作製するかどうかを判別する。
の一端であるサポートの格子の交点19から出る線分がモ
デルと交わる数から、その線分をサポートとして作製す
るかどうかを判別し、モデルに交わる線分18ｃにおい
て、その交わる角度から、その線分18ｃをサポートとし
て作製するかどうかを判別する。
【００２８】以上の条件に適合した線分のみを、光硬化
によってサポートとして作製した後に全体を所定量沈め
て、次の層におけるモデル領域の光硬化と前記方法によ
るサポートの光硬化を繰り返すことで、モデルと支持構
造体を完成する。
によってサポートとして作製した後に全体を所定量沈め
て、次の層におけるモデル領域の光硬化と前記方法によ
るサポートの光硬化を繰り返すことで、モデルと支持構
造体を完成する。
【００２９】
【作用】モデルを支持するサポートは、基台８の領域の
全体に形成されるため、基台８の形状および面積で、サ
ポートの作製領域が決まる。請求項１のように、モデル
投影面の最大幅ａと最小幅ｂの比から基台８の作製領域
の形状を決定し、例えば図１(a) のようにａ／ｂが小さ
い場合は、安定性が良いので、モデル投影面の相似形の
作製領域の形状とする。 (b)のようにａ／ｂが大きくて
安定性が悪い場合は、モデル投影面を含むａ×ｂの矩形
形状とし、かつ転倒しやすい方向のオフセット量Δｂを
大きくした作製領域形状とするので、転倒を確実に防止
できる。
全体に形成されるため、基台８の形状および面積で、サ
ポートの作製領域が決まる。請求項１のように、モデル
投影面の最大幅ａと最小幅ｂの比から基台８の作製領域
の形状を決定し、例えば図１(a) のようにａ／ｂが小さ
い場合は、安定性が良いので、モデル投影面の相似形の
作製領域の形状とする。 (b)のようにａ／ｂが大きくて
安定性が悪い場合は、モデル投影面を含むａ×ｂの矩形
形状とし、かつ転倒しやすい方向のオフセット量Δｂを
大きくした作製領域形状とするので、転倒を確実に防止
できる。
【００３０】次にモデルの高さｈとモデル投影面の縦お
よび横の大きさから、基台８の作製領域の大きさを決定
する。すなわち、モデル投影面の縦および横の大きさに
比べてモデルの高さｈが高い場合は、オフセット幅Δ
ａ、Δｂを大きくして、サポートの作製領域を広くする
ので、基台の上に作製するサポートは、モデルの転倒を
確実に防止できる構造となる。
よび横の大きさから、基台８の作製領域の大きさを決定
する。すなわち、モデル投影面の縦および横の大きさに
比べてモデルの高さｈが高い場合は、オフセット幅Δ
ａ、Δｂを大きくして、サポートの作製領域を広くする
ので、基台の上に作製するサポートは、モデルの転倒を
確実に防止できる構造となる。
【００３１】請求項２のように、基台上にモデルと格子
状のサポートを作製する際に、図１(c) に示すモデル周
囲のオフセット領域14には、線分17の端部の交点がオフ
セット領域14の外側に属する場合のみ、その交点までの
サポート６を作製するため、破線17で示すように、モデ
ルの側壁に接近しかつ平行方向にはサポートが形成され
ない。その結果、線分18のようにモデル側壁に対し垂直
方向のサポートのみしか形成されず、完成後のサポート
の分離除去が容易になる。
状のサポートを作製する際に、図１(c) に示すモデル周
囲のオフセット領域14には、線分17の端部の交点がオフ
セット領域14の外側に属する場合のみ、その交点までの
サポート６を作製するため、破線17で示すように、モデ
ルの側壁に接近しかつ平行方向にはサポートが形成され
ない。その結果、線分18のようにモデル側壁に対し垂直
方向のサポートのみしか形成されず、完成後のサポート
の分離除去が容易になる。
【００３２】また、モデルに隣接する交点19ａのよう
に、該交点19ａからモデルに出る線分が18ａ、18ｂと複
数の場合はサポートを形成せず、交点19のように単一の
場合のみサポートを作製するので、この点でもサポート
の分離除去が容易になる。
に、該交点19ａからモデルに出る線分が18ａ、18ｂと複
数の場合はサポートを形成せず、交点19のように単一の
場合のみサポートを作製するので、この点でもサポート
の分離除去が容易になる。
【００３３】しかも、前記のモデルと交わる単一の線分
が、モデルと交わる角度が30°以上の場合のみサポート
を作製するため、線分18ｃのように、モデルからの分離
が困難な、交差角の小さな方向には、サポートが形成さ
れない。
が、モデルと交わる角度が30°以上の場合のみサポート
を作製するため、線分18ｃのように、モデルからの分離
が困難な、交差角の小さな方向には、サポートが形成さ
れない。
【００３４】請求項３の発明によれば、請求項２のよう
な条件のサポートが、各層ごとに自動的に決定され、モ
デルからの分離が困難なサポートは形成されないため、
モデルの支持固定の機能を果たし、しかも除去の容易な
サポートが自動的に作製されることになり、能率的にモ
デルを光造形法によって作製できる。
な条件のサポートが、各層ごとに自動的に決定され、モ
デルからの分離が困難なサポートは形成されないため、
モデルの支持固定の機能を果たし、しかも除去の容易な
サポートが自動的に作製されることになり、能率的にモ
デルを光造形法によって作製できる。
【００３５】
【実施例】次に本発明による光造形法における支持構造
体作製方法が実際上どのように具体化されるかを実施例
で説明する。図２は請求項１および請求項３の発明の実
施例を示すフローチャートである。この図において、Ｂ
は基台（ベース）作製工程、Ｍはモデル作製工程、Ｓは
サポート作製工程である。
体作製方法が実際上どのように具体化されるかを実施例
で説明する。図２は請求項１および請求項３の発明の実
施例を示すフローチャートである。この図において、Ｂ
は基台（ベース）作製工程、Ｍはモデル作製工程、Ｓは
サポート作製工程である。
【００３６】図３は基台作製工程の実施例を示す斜視図
であり、図２を参照しながら説明する。モデルの支持構
造体とは、基台とモデルを外周から支持するサポートで
あり、基台上の全面にサポートが形成されるので、「基
台の作製領域＝支持構造体の作製領域」である。
であり、図２を参照しながら説明する。モデルの支持構
造体とは、基台とモデルを外周から支持するサポートで
あり、基台上の全面にサポートが形成されるので、「基
台の作製領域＝支持構造体の作製領域」である。
【００３７】基台の作製領域を決定するには、まず図２
のステップS1のように、モデル投影面を算出する。すな
わち、図３(1) のように、モデルの各高さにおける断面
の領域μ…の論理和をとり、モデル投影面12を算出す
る。
のステップS1のように、モデル投影面を算出する。すな
わち、図３(1) のように、モデルの各高さにおける断面
の領域μ…の論理和をとり、モデル投影面12を算出す
る。
【００３８】次に、ステップS2で、モデル投影面12の最
大幅ａと最小幅ｂを求める。そして、モデルの細長さで
ある最大幅／最小幅（ａ／ｂ）の値により、支持構造体
の作製領域の形状を決定する。
大幅ａと最小幅ｂを求める。そして、モデルの細長さで
ある最大幅／最小幅（ａ／ｂ）の値により、支持構造体
の作製領域の形状を決定する。
【００３９】モデルの細長さであるａ／ｂの値が、例え
ば「１≦ａ／ｂ≦５」のように小さい場合は、図３(2)
のように転倒しにくい形状なため、ステップS3で、モデ
ル投影面12ａから、倒れ防止に必要な一定のオフセット
幅Δａを算出し、モデル投影面の形状とオフセット幅Δ
ａから、ステップS4でオフセット領域を求め、支持構造
体作製領域とする。
ば「１≦ａ／ｂ≦５」のように小さい場合は、図３(2)
のように転倒しにくい形状なため、ステップS3で、モデ
ル投影面12ａから、倒れ防止に必要な一定のオフセット
幅Δａを算出し、モデル投影面の形状とオフセット幅Δ
ａから、ステップS4でオフセット領域を求め、支持構造
体作製領域とする。
【００４０】モデルの細長さであるａ／ｂの値が、例え
ば「ａ／ｂ＞５」のように大きい場合は、図３(3) のよ
うに転倒しやすい形状である。ここに、ａ＝モデル投影
面を含む矩形の縦寸法、ｂ＝モデル投影面を含む矩形の
横寸法、である。ステップS5で、モデル投影面12ｂを含
む最小の矩形の縦横の長さを、倒れ防止に必要な幅Δ
ａ、Δｂだけ拡大する。すなわち、ｈ／ａおよびｈ／ｂ
の値により、倒れやすい方向にΔｂのように大きく拡大
し、倒れにくい方向にはΔａのように少量だけ拡大し
て、支持構造体作製領域13ｂとする。
ば「ａ／ｂ＞５」のように大きい場合は、図３(3) のよ
うに転倒しやすい形状である。ここに、ａ＝モデル投影
面を含む矩形の縦寸法、ｂ＝モデル投影面を含む矩形の
横寸法、である。ステップS5で、モデル投影面12ｂを含
む最小の矩形の縦横の長さを、倒れ防止に必要な幅Δ
ａ、Δｂだけ拡大する。すなわち、ｈ／ａおよびｈ／ｂ
の値により、倒れやすい方向にΔｂのように大きく拡大
し、倒れにくい方向にはΔａのように少量だけ拡大し
て、支持構造体作製領域13ｂとする。
【００４１】このように、先ずモデル投影面の形状の細
長さを調べることにより、円筒等のような転倒しにくい
モデルを作製するときには、そのモデル投影面12ａの形
を一定量Δａだけオフセットした領域13ａに支持構造体
を作製する。
長さを調べることにより、円筒等のような転倒しにくい
モデルを作製するときには、そのモデル投影面12ａの形
を一定量Δａだけオフセットした領域13ａに支持構造体
を作製する。
【００４２】これに対し、薄い板に近い、転倒しやすい
モデルを作製する場合は、そのモデル投影面12ｂを含む
最小の矩形を縦横に拡大し、この拡大量を転倒しやすい
方向に大きくした領域に支持構造体を作製する。その結
果、転倒防止に必要最小限なだけ支持構造体を作製で
き、作製時間が短縮され、また後工程で分離除去される
サポートも少なくてすむ。
モデルを作製する場合は、そのモデル投影面12ｂを含む
最小の矩形を縦横に拡大し、この拡大量を転倒しやすい
方向に大きくした領域に支持構造体を作製する。その結
果、転倒防止に必要最小限なだけ支持構造体を作製で
き、作製時間が短縮され、また後工程で分離除去される
サポートも少なくてすむ。
【００４３】このようにして、モデルの形状に応じた支
持構造体作製領域が決定すると、その領域に、図７にお
ける基台８が作製される。そして、基台８の上に、図２
のモデル作製工程Ｍとサポート作製工程Ｓを交互に繰り
返すことで、モデルとサポートが作製される。
持構造体作製領域が決定すると、その領域に、図７にお
ける基台８が作製される。そして、基台８の上に、図２
のモデル作製工程Ｍとサポート作製工程Ｓを交互に繰り
返すことで、モデルとサポートが作製される。
【００４４】図４はサポートの作製工程の実施例を示す
平面図であり、図２のＳ工程を参照しながら説明する。
先ず、ステップS7で、図４(1) のように、モデルの各高
さにおける断面形状μから、サポート分離加工に必要な
一定幅Ｗ（経験的に３〜５mm程度）をオフセットした領
域14を求める。
平面図であり、図２のＳ工程を参照しながら説明する。
先ず、ステップS7で、図４(1) のように、モデルの各高
さにおける断面形状μから、サポート分離加工に必要な
一定幅Ｗ（経験的に３〜５mm程度）をオフセットした領
域14を求める。
【００４５】次に、ステップS8で、図４(2) のように、
オフセット領域14に含まれるサポートの格子の交点15と
モデルとサポートとの交点を摘出する。
オフセット領域14に含まれるサポートの格子の交点15と
モデルとサポートとの交点を摘出する。
【００４６】次に、ステップS9で、図４(4) のように、
一つの交点15ａに注目し、該交点から４方向の隣の交点
を調べる。隣の交点が、オフセット領域14外の格子交点
15ｏであれば、その方向の線分を実線のようにステップ
Ｓ10でサポート６を作製し、オフセット領域14内の格子
交点15ｉであれば、破線のように、その方向には作製し
ない。
一つの交点15ａに注目し、該交点から４方向の隣の交点
を調べる。隣の交点が、オフセット領域14外の格子交点
15ｏであれば、その方向の線分を実線のようにステップ
Ｓ10でサポート６を作製し、オフセット領域14内の格子
交点15ｉであれば、破線のように、その方向には作製し
ない。
【００４７】また、ステップＳ11でモデルとの交点の数
を検出し、交点19ａのように、２本以上の線分がモデル
と交わる場合は、その方向の線分18ａ、18ｂはサポート
として作製しない。モデルからサポートを分離する作業
が困難なためである。
を検出し、交点19ａのように、２本以上の線分がモデル
と交わる場合は、その方向の線分18ａ、18ｂはサポート
として作製しない。モデルからサポートを分離する作業
が困難なためである。
【００４８】図４(3) における線分18、18ｃのように、
モデルと交わる線分が１本のみの場合は、ステップＳ12
で、モデルとサポートとの角度を検出する。そして、サ
ポート除去の容易な角度（θ：経験的に30〜45°程度）
以上の場合のみ、その方向の線分18をサポートとして作
製し、線分18ｃのように角度θが小さい場合は、破線の
ようにサポートを作製しない。以上の関係をまとめたも
のを表１に示す。
モデルと交わる線分が１本のみの場合は、ステップＳ12
で、モデルとサポートとの角度を検出する。そして、サ
ポート除去の容易な角度（θ：経験的に30〜45°程度）
以上の場合のみ、その方向の線分18をサポートとして作
製し、線分18ｃのように角度θが小さい場合は、破線の
ようにサポートを作製しない。以上の関係をまとめたも
のを表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】このように、サポートの格子の交点から４
方向の隣の交点を調べ、その交点の属性とモデルと交わ
る角度によって、その交点間の線分をサポートとして作
製するかどうかを自動的に判定することによって、モデ
ルとの分離除去の作業が容易な方向のみ自動的にサポー
トを作製できる。
方向の隣の交点を調べ、その交点の属性とモデルと交わ
る角度によって、その交点間の線分をサポートとして作
製するかどうかを自動的に判定することによって、モデ
ルとの分離除去の作業が容易な方向のみ自動的にサポー
トを作製できる。
【００５１】こうして或る層におけるサポートを光硬化
によって作製した後、全体を所定量沈めて、次の層にお
けるモデル領域の光硬化と前記方法によるサポートの光
硬化を繰り返すことで、モデルと支持構造体が完成す
る。
によって作製した後、全体を所定量沈めて、次の層にお
けるモデル領域の光硬化と前記方法によるサポートの光
硬化を繰り返すことで、モデルと支持構造体が完成す
る。
【００５２】
【発明の効果】請求項１のように、支持構造体の作製領
域を、モデル投影面の最大幅／最小幅の値により、モデ
ル投影面の細長さを考慮し、高さ／最大幅、または高さ
／矩形の縦および横の値により、モデルの倒れ防止に必
要な幅だけ拡大するようにしている。これによって、高
さのあるモデルの場合、無駄な支持構造体を作製するこ
となく、しかもモデルの倒れを確実に防止できる。
域を、モデル投影面の最大幅／最小幅の値により、モデ
ル投影面の細長さを考慮し、高さ／最大幅、または高さ
／矩形の縦および横の値により、モデルの倒れ防止に必
要な幅だけ拡大するようにしている。これによって、高
さのあるモデルの場合、無駄な支持構造体を作製するこ
となく、しかもモデルの倒れを確実に防止できる。
【００５３】請求項２のように、基台上にモデルと格子
状のサポートを作製する際に、モデル周辺のオフセット
領域14には、サポートの格子を構成する線分の両端の交
点の属性やモデルと交わる線分の数、モデルと交わる角
度によって、モデルとの分離除去作業が容易な方向のみ
サポートを作製することが可能となる。したがって、モ
デル完成後にサポートの分離除去が容易となる。
状のサポートを作製する際に、モデル周辺のオフセット
領域14には、サポートの格子を構成する線分の両端の交
点の属性やモデルと交わる線分の数、モデルと交わる角
度によって、モデルとの分離除去作業が容易な方向のみ
サポートを作製することが可能となる。したがって、モ
デル完成後にサポートの分離除去が容易となる。
【００５４】請求項３の発明によれば、請求項２のよう
な条件のサポートが、各層ごとに自動的に決定され、モ
デルからの分離が困難なサポートは形成されないため、
モデルの支持固定の機能を果たし、しかも除去の容易な
サポートが自動的に作製されることになり、能率的にモ
デルを光造形法によって作製できる。
な条件のサポートが、各層ごとに自動的に決定され、モ
デルからの分離が困難なサポートは形成されないため、
モデルの支持固定の機能を果たし、しかも除去の容易な
サポートが自動的に作製されることになり、能率的にモ
デルを光造形法によって作製できる。
【図１】本発明による光造形法における支持構造体作製
方法の基本原理を説明する図である。
方法の基本原理を説明する図である。
【図２】本発明による光造形法における支持構造体作製
のプロセスを例示するフローチャートである。
のプロセスを例示するフローチャートである。
【図３】請求項１の支持構造体作製領域を決定する方法
を例示する斜視図である。
を例示する斜視図である。
【図４】請求項３の発明におけるサポート作製条件を例
示する平面図である。
示する平面図である。
【図５】光造形法におけるモデル作製プロセスを示す縦
断面図である。
断面図である。
【図６】光造形法におけるモデル作製プロセスを示す斜
視図である。
視図である。
【図７】光造形法によりモデルと格子状支持構造体が作
製された状態を示す斜視図である。
製された状態を示す斜視図である。
【図８】従来の光造形法における支持構造体作製方法を
例示する斜視図である。
例示する斜視図である。
【符号の説明】 １ 樹脂液 1h 液面 ２ 加工槽 ３ レーザ光学系 ４ 昇降機 ５ 下降テーブル ６ サポート ７ 網 ８ 基台（ベース） ９ 突出部 10,11 厚肉のサポート m1,m2,m3,m4 モデル μ モデルの断面 12,12a,12b モデル投影面 ａ モデル投影面の最大幅 ｂ モデル投影面の最小幅 13,13a,13b 支持構造体の作製領域 14 モデル投影面からオフセットした領域 Ｗ モデル投影面からのオフセット幅 15 サポートの格子交点 15i オフセット領域内のサポート格子交点 15o オフセット領域外のサポート格子交点 16 モデルとサポートとの交点 17 線分 18,18a,18b,18c モデルに交わる線分 18c モデルとの交差角の小さな線分 19,19a サポート格子交点
Claims (3)
- 【請求項１】 光造形法により基台を作製し、その上に
モデルとモデルを支持するサポートを作製する際に、 該モデルの全ての断面の論理和をとってモデル投影面を
求め、その最大幅(a)と最小幅(b) の比から基台の作製
領域の形状を自動的に決定し、 次に、モデルの高さ(h) とモデル投影面の縦および横の
大きさから、基台の作製領域の大きさを自動的に決定
し、 決定された領域に基台を作製し、該基台の領域内にモデ
ルとモデルを支持するサポートを作製することを特徴と
する光造形法における支持構造体作製方法。 - 【請求項２】 光造形法により、基台上にモデルとモデ
ルを支持する格子状のサポートを作製する際に、 モデル投影面からオフセットした領域(14)内において、
サポートの格子の交点およびモデルとの交点で分割され
る線分につき、その端部の交点が、オフセット領域の内
側に属する場合はその交点までのサポートを作製せず、
オフセット領域の外側に属する場合のみその交点までの
サポートを作製し、 モデルに交わる線分において、その他端のサポート格子
の交点から出る線分がモデルと交わる数が単一の場合の
みサポートを作製し、 前記のモデルと交わる単一の線分が、モデルと交わる角
度が30°以上の場合のみサポートを作製する、 ことを特徴とする光造形法における支持構造体作製方
法。 - 【請求項３】 光造形法により、基台上にモデルとモデ
ルを支持する格子状のサポートを作製する際に、モデル
の領域を光造形法で硬化させた後、サポートを硬化作製
し、所定量沈めてから同じ動作を繰り返すことで、積層
形成する方法において、 モデルの領域を光硬化させた後に、 モデル投影面からオフセットした領域(14)を求めること
により、モデルに近接したオフセット領域におけるサポ
ートの格子の交点を摘出し、 サポートの格子の交点およびモデルとの交点で分割され
る線分を基準とし、該線分の両端の交点の属性により、
その線分をサポートとして作製するかどうかを判別し、 モデルに交わるサポートにおいて、その一端であるサポ
ートの格子の交点から出る線分がモデルと交わる数か
ら、その線分をサポートとして作製するかどうかを判別
し、 モデルに交わるサポートにおいて、その交わる角度か
ら、その線分をサポートとして作製するかどうかを判別
し、 以上の条件に適合した線分のみを光硬化によってサポー
トとして作製した後に全体を所定量沈めて、次の層にお
けるモデル領域の光硬化と前記の方法によるサポートの
光硬化を繰り返すことを特徴とする光造形法における支
持構造体作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4107090A JPH05301293A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 光造形法における支持構造体作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4107090A JPH05301293A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 光造形法における支持構造体作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05301293A true JPH05301293A (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=14450213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4107090A Withdrawn JPH05301293A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 光造形法における支持構造体作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05301293A (ja) |
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-
1992
- 1992-04-24 JP JP4107090A patent/JPH05301293A/ja not_active Withdrawn
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