JPH0976352A - 層厚・層形状決定方法および層厚・層形状決定装置 - Google Patents

層厚・層形状決定方法および層厚・層形状決定装置

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JPH0976352A
JPH0976352A JP7235674A JP23567495A JPH0976352A JP H0976352 A JPH0976352 A JP H0976352A JP 7235674 A JP7235674 A JP 7235674A JP 23567495 A JP23567495 A JP 23567495A JP H0976352 A JPH0976352 A JP H0976352A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】積層して製造すべき製品を複数の層に分割し、
各層毎に基材の輪郭を切断して積層する方法において、
製品分割によって生じる層の数を極力少なくすることに
より、製造時間の短縮および製造コストの低減を図る。 【解決手段】製品を複数の層に、互いに隣接する層間で
厚さが異なることを許して分割することにより、各層の
厚さと外形形状とをそれぞれ決定する。その後、各層毎
に、決定された厚さと同じ厚さを有する基材を製造し、
その基材を他の基材上に積層し、両者を圧着し、最上の
基材に各層の外形線として切断線を形成し、その最上の
基材の表面に接着剤を塗布し、すべての層について上記
の工程が終了した後、積層された複数の基材において前
記切断線を境界にして製品不要部を製品必要部から除去
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、積層して製品を製
造する積層型製品製造技術においてその製品を複数の層
に分割することを想定する技術に関するものであり、特
に、製造時間の短縮および製造コストの節減を図る技術
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】上記積層型製品製造技術の一形式として
次のようなものが既に存在する。それは、製造すべき製
品を複数の層に分割することを想定し、各層の厚さとほ
ぼ等しい厚さを有する基材に対して、その基材をそれに
対応する層の外形形状とほぼ等しい形状に切断すること
と、その基材を他の基材上に積層することとの双方を行
うことによって製品を製造する技術である。なお、ここ
において「切断」と「積層」との実行順序は、積層が先
に、切断が後に行われるのが普通であるが、逆に、切断
を先に、積層を後に行うことも可能である。
【０００３】この積層型製品製造技術の一従来例が、文
献「日経メカトロニクス １９９５年３月６日発行」の
第３２頁ないし第３６頁や特開平６−１０６６２８号公
報に記載されている。これは、基材として厚さが一定の
紙を使用し、製品を紙の厚さで複数の層に分割すること
を想定することにより、各層の外形形状である層形状を
決定し、各層に対応する紙に対し、その紙をその層の外
形形状とほぼ等しい形状に切断（レーザ，カッタ刃等に
よる）することと、その紙を他の紙上に積層することと
の双方を行うことによって製品を製造する技術である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来の積層型製品
製造技術には、比較的高精度の製品を比較的簡単な技術
で製造することができるという利点や、製品の製造コス
トが安価であるという利点がある。
【０００５】しかしながら、この従来技術には次のよう
な欠点もある。すなわち、この従来技術による場合に
は、製品を紙の厚さで複数の層に分割することを想定す
ることにより、各層の外形形状である層形状が決定され
る。そのため、製品のうち断面形状が複数の層の積層方
向において変化しない部分についても、複数の層に分割
されてしまい、その部分については、何枚もの紙に対
し、同じ切断線の形成と積層とが何回も行われ、製造時
間および製造コストに無駄が生じるという欠点があるの
である。
【０００６】そこで、請求項１ないし７に係る第１ない
し第７発明は、各層の厚さを積層方向において変化可能
とすることにより、その欠点を克服した層厚・層形状決
定方法または積層型製品製造方法を提供することを課題
としてなされたものである。
【０００７】また、請求項８ないし１２に係る第８ない
し第１２発明は、各層の厚さを積層方向において変化可
能とすることにより、上記の欠点を克服した層厚・層形
状決定装置または積層型製品製造装置を提供することを
課題としてなされたものである。
【０００８】また、請求項１３に係る第１３発明は、そ
れら第１ないし第１２発明の実施に適した基材製造装置
を提供することを課題としてなされたものである。
【０００９】
【第１発明の解決手段，作用および効果】第１発明は、
前記課題を解決するために、積層して製造すべき製品を
複数の層に、互いに隣接する層間で厚さが異なることを
許して分割することを想定することにより、各層の厚さ
である層厚と各層の外形形状である層形状とをそれぞれ
決定する層厚・層形状決定方法を提供することを特徴と
する。
【００１０】したがって、第１発明に係る層厚・層形状
決定方法においては、製品を複数の層に分割する際に、
各層の厚さを一定にしなければならないという制約がな
く、積層方向において変化させることが許容されるた
め、各層の厚さを製品形状等の各種要因に応じて自由に
決定することが可能となる。
【００１１】その結果、第１発明によれば、例えば、製
品形状のうち積層方向に同一断面で真っ直ぐに延びる部
分を必ずしも複数の層に分割しないで済むため、製品分
割によって発生する層の数が減少し、製造が簡易化さ
れ、ひいては、製造時間の短縮および製造コストの節減
が図られるという効果が得られる。
【００１２】以下、第１発明を補足説明する。 (1) 「製品」には例えば、次のものを選ぶことができ
る。 最終製品として使用するもの。 最終製品の代用品（試作品）として使用するもの。 最終製品を造形するために使用するもの。 例えば、鋳造型において使用する模型であり、模型に
は、砂込め後注湯前に型抜きされる通常の模型と、砂込
め後注湯前に型抜きされず、注湯時に溶湯によって消失
（焼失ともいう）するフルモールド模型がある。
【００１３】(2) 「基材」は固体であればよく、その材
質は例えば、紙，木，合成樹脂，金属等とすることがで
きる。なお、製品がフルモールド模型の場合には、例え
ば、合成樹脂の一例である発泡ポリスチレン樹脂とする
ことができる。
【００１４】(3) その「基材」の例としては、単一材料
で構成された基材や、複合材料で構成された基材や、紙
の積層体や、合成樹脂製シートの積層体がある。
【００１５】(4) 第１発明は、装置による自動化を主と
し、人間の介入を従とした態様で実施することも、人間
の介入を主とした態様で実施することも可能である。
【００１６】
【第２発明の解決手段，作用および効果】第２発明は、
前記課題を解決するために第１発明に係る層厚・層形状
決定方法の一実施態様としてなされたものであり、その
第１発明に係る層厚・層形状決定方法を、前記製品を互
いに隣接する層間では前記層形状が異なるように分割す
ることを想定することにより、各層の層厚を決定する層
厚決定工程を含むものとしたことを特徴とする。
【００１７】したがって、第２発明に係る層厚・層形状
決定方法においては、製品形状のうち積層方向に同一の
断面形状で真っ直ぐに延びる部分については、１つの層
のみが対応させられ、複数の層に分割されずに済む。
【００１８】その結果、第２発明によれば、製品分割に
よって発生する層の数が最小となり、製造が一層簡易化
され、ひいては、製造時間の一層の短縮および製造コス
トの一層の節減が図られるという効果が得られる。
【００１９】以下、第２発明を補足説明する。 (1) 第２発明においては、第１発明における「製品を互
いに隣接する層間で厚さが異なることを許して分割す
る」態様を実現するために、製品を互いに隣接する層間
では層形状が互いに異なるように分割する規則が採用さ
れている。しかし、その規則を貫くと、例えば、製品分
割によってかなり厚い層が発生し、後続する加工におい
て支障を来すなどの原因を生じさせる場合も考えられ
る。したがって、第２発明を実施する際には、原則とし
て、互いに隣接する層間では層形状が互いに異なるよう
に分割する規則を実行し、原則通りに分割した結果、不
都合が生じることが予想される部分が発生した場合に
は、その部分については、例外として、互いに隣接する
層間で層形状が互いに一致するように分割することを許
容する規則を実行することが望ましい。
【００２０】(2) なお、製品分割によって発生した複数
の層がすべて同一の厚さでない限り、第１発明を実施し
たことを意味するから、第２発明を実施する際に上記の
ように原則と例外を認めても、その実施は第１発明の実
施に包含されることとなる。
【００２１】
【第３発明の解決手段，作用および効果】第３発明は、
前記課題を解決するために第２発明に係る層厚・層形状
決定方法の一実施態様としてなされたものであり、その
第２発明における層厚決定工程を、(a) 前記複数の層の
積層方向に一定のピッチで並ぶ複数の平面を前記複数の
層の暫定分割面に決定する暫定分割面決定工程と、(b)
決定された複数の暫定分割面で前記製品を分割すること
を想定して得た各断面の断面積を演算する断面積演算工
程と、(c) 前記複数の暫定分割面のうち、演算された断
面積が前記積層方向において変化する変化位置に対応す
るものを前記複数の層の最終分割面に決定する最終分割
面決定工程と、(d) 決定された最終分割面に基づいて前
記各層の層厚を決定する各層層厚決定工程とを含むもの
としたことを特徴とする。
【００２２】製品には、その形状が主として各々同一の
断面形状で真っ直ぐに延びる複数の部分の集合として形
成されるものが存在する。それは例えば、プレス加工で
使用される凸ポンチと凹ダイスの如く、相互に直線的に
相対移動させられて嵌合状態と非嵌合状態とに変化させ
られて使用される製品である。この特定形状を有する製
品については、同一の断面形状で真っ直ぐに延びる部分
のみをその延びる方向（以下、基準方向という。将来に
おける積層方向に一致する）に直角な面（すなわち、同
一の断面形状の面に平行な面）で複数の部分に切断した
場合には、その基準方向において同一の断面積を有する
複数の断面が取得される。したがって、製品全体を基準
方向に直角な面で切断して断面を取得し、その断面の断
面積がその基準方向においてどのように変化するのかを
調べれば、製品を断面形状毎に分割するための分割面が
分かることになる。
【００２３】そのような知見に基づき、第３発明に係る
層厚・層形状決定方法においては、(a) 複数の層の積層
方向（層が積み重ねられる方向）に一定のピッチで並ぶ
複数の平面が複数の層の暫定分割面に決定され、(b) 決
定された複数の暫定分割面で製品を分割することを想定
して得た各断面の断面積が演算され、(c) 複数の暫定分
割線のうち、断面積が積層方向において変化する変化位
置に対応するものが複数の層の最終分割面に決定され、
(d) 決定された最終分割面に基づいて各層の層厚が決定
される。層厚は例えば、最終分割面同士の距離を求める
ことによって決定することができる。
【００２４】したがって、第３発明によれば、各層の厚
さを簡単に決定することが可能となり、製品製造が一層
簡易化され、ひいては、製造時間の一層の短縮および製
造コストの一層の節減が図られるという効果が得られ
る。
【００２５】
【第４発明の解決手段，作用および効果】第４発明は、
前記課題を解決するために第１ないし第３発明のそれぞ
れに係る層厚・層形状決定方法を含む積層型製品製造方
法を提供するためになされたものであり、さらに、(i)
前記各層毎に、それの前記層厚とほぼ等しい厚さを有
する基材を取得する基材取得工程と、(ii) 取得された
複数の基材をテーブル上に積層する積層工程と、(iii)
各基材が積層される毎に、積層された最新の基材を直前
に積層された基材に接着する接着工程と、(iv) 各基材
が接着される毎に、接着された最新の基材に、その基材
に対応する前記層形状とほぼ等しい形状を有する部分を
前記製品として必要な製品必要部として残す一方、それ
以外の部分を製品として必要でない製品不要部として分
離するための切断線を形成する切断線形成工程と、(v)
最後の基材についてそれら基材取得工程，積層工程，
接着工程および切断線形成工程が行われた後に、積層さ
れた複数の基材において前記製品不要部を製品必要部か
ら前記切断線を境界にして除去する除去工程とを含むも
のとしたことを特徴とする。
【００２６】したがって、第４発明に係る積層型製品製
造方法においては、各層毎に、前記層厚・層形状決定方
法において決定された層厚とほぼ等しい厚さを有する基
材が取得され、取得された複数の基材がテーブル上に積
層され、互いに隣接する基材同士が接着され、各基材
に、その基材に対応して前記層厚・層形状決定方法にお
いて決定された層形状とほぼ等しい形状を有する部分を
製品として必要な製品必要部として残す一方、それ以外
の部分を製品として必要でない製品不要部として分離す
るための切断線が形成され、最後の基材について積層，
接着および切断線形成が終了したならば、積層された複
数の基材において製品不要部が製品必要部から切断線を
境界にして除去される。
【００２７】その結果、第４発明によれば、製品分割に
よって発生する層の数の増加を抑制することにより、製
品を短時間で簡単かつ安価に製造することが可能になる
という効果が得られる。
【００２８】以下、第４発明を補足説明する。 (1) 「基材取得工程」の形式には、例えば、積層型，選
択型，ブロック素材切断型がある。 積層型とは、基材の必要厚さ以下である一定厚さを
有するシート素材を基材の必要厚さに応じた数だけ積層
することによって基材を取得する形式をいう。 選択型とは、互いに厚さが異なる複数の素材を予め
用意しておき、それらの中から基材の必要厚さに合致し
たものを選択することによって基材を取得する形式をい
う。 ブロック素材切断型とは、基材の必要厚さ以上であ
る厚さを有するブロック素材を平面で切断することによ
って基材を取得する形式をいう。
【００２９】(2) 「積層工程」における基材の積層方向
は、鉛直方向が一般的であるが、水平方向等、鉛直方向
と交差する方向とすることも可能である。
【００３０】(3) 「切断線形成工程」は、例えば、各基
材のうちの製品不要部に対しても切断線形成を行い、か
つ、予め定められたピッチで平行に並ぶ複数の切断線
（例えば、縦横に交差する格子状の切断線）を形成する
ものとすることが望ましく、このようにすれば、後続す
る除去工程において、製品不要部を製品必要部から簡単
に除去可能となる。
【００３１】(4) 「接着工程」の形式としては、例え
ば、切断後塗布型と切断前塗布型がある。 切断後塗布型とは、切断線形成工程後に接着剤を塗
布する接着剤塗布工程と、接着剤を塗布された最新の基
材が、直前に積層された基材に積層されたときに、予め
定められた処理（例えば、加圧，加熱等）を行うことに
より、最新の基材に塗布されている接着剤の接着機能を
発揮させて両者を接着する接着機能発揮工程とを含む形
式をいう。 切断前塗布型とは、切断線形成工程前に接着剤を塗
布する接着剤塗布工程と、接着剤を塗布された基材が、
直前に積層された基材に積層されたときに、予め定めら
れた処理を行うことにより、最新の基材に塗布されてい
る接着剤の接着機能を発揮させて両者を接着する接着機
能発揮工程とを含む形式をいう。なお、ここに「塗布」
は、コーティングを含む用語として使用されており、例
えば、接着剤（例えば、オレフィン系の合成樹脂）を基
材表面に予めコーティングしておき、そのような基材に
対して積層を行う場合には、切断前接着型となる。
【００３２】(5) 請求項４において「接着」とは、基材
への接着剤塗布のみを意味するのではなく、互いに隣接
する基材同士が接着剤によって結合されて一体となるこ
とを意味する。したがって、「接着」の時期は、接着剤
を塗布した時期に一致するとは限らず、接着剤の塗布後
であって互いに隣接する基材同士が既に塗布された接着
剤によって結合して一体となる時期に一致する場合もあ
る。
【００３３】(6) 「切断線形成工程」の形式としては、
例えば、レーザ切断型，カッタ刃切断型，回転切削切断
型，往復運動切削切断型等がある。 レーザ切断型とは、基材の表面上の一点にレーザを
集中的に照射して局所的に加熱し、その照射点を基材の
表面において相対移動させることにより切断する形式を
いう。 カッタ刃切断型とは、基材の表面にカッタ刃（直
刃，回転刃等）により切り込みを入れ、その切り込み点
を基材の表面において相対移動させることにより切断す
る形式をいう。 回転切削切断型とは、回転する工具により基材の表
面を切削し、その切削点を基材の表面において相対移動
させることにより切断する形式をいう。 往復運動切削切断型とは、往復直線運動する工具に
より基材の表面を切削し、その切削点を基材の表面にお
いて相対移動させることにより切断する形式をいう。
【００３４】(7) 積層して製造される製品の形状精度を
向上させるためには、第４発明を、例えば、積層する毎
に積層体の、その積層方向における基材の全体寸法を計
測し、その結果に基づき、次の層の少なくとも層厚を補
正する態様で実施することが望ましい。
【００３５】
【第５発明の解決手段，作用および効果】第５発明は、
前記課題を解決するために第４発明に係る積層型製品製
造方法の一実施態様としてなされたものであり、その第
４発明における接着工程を、前記基材同士の接着を、各
基材の表面のうちそれら基材の前記製品必要部同士が接
触する領域についてのみ行う部分接着型としたことを特
徴とする。
【００３６】前述の、従来の同一層厚積層型製品製造技
術においては、図２０の(a) にその一例を示すように、
基材同士の接着を、各基材の表面全体について行う全面
接着方式が採用されていた。そのため、同図に示すよう
に、製品にオーバハング部、すなわち、製品必要部から
製品不要部内に局部的に突出した部分が存在すると、そ
のオーバハング部は製品不要部と接着されてしまい、除
去工程において、作業者はオーバハング部の位置、すな
わち、製品必要部と製品不要部との境界を正確に認識し
て製品不要部のみを製品必要部から除去しないと、オー
バハング部までも一緒に除去してしまう場合があった。
【００３７】一方、その従来の同一層厚積層型製品製造
技術において、除去作業簡易化のため、基材同士の接着
を、同図の(b) に示すように、各基材の表面のうちそれ
ら基材の製品必要部同士が接触する領域についてのみ部
分的に行う部分接着方式を採用することが考えられる。
しかし、この場合には、製品のうちのオーバハング部に
ついて別の問題が生じる。従来の同一層厚積層型製品製
造技術では、各層の厚さが一定であるから、オーバハン
グ部がたとえ同一の断面形状で真っ直ぐに延びる部分を
有していても複数の薄い基材に分割されてしまう。一
方、部分接着方式を採用するため、同図の(b) に示すよ
うに、オーバハング部における複数の基材のうち両端の
もの（図の例では上端の基材と下端の基材との２つ）
は、別の基材のうちの製品不要部に接触はするが接着は
されない。そのため、その基材のうちオーバハング部
は、隣接する基材とその表面においてずれることが許容
され、自身の剛性のみによって自身の姿勢、すなわち、
位置を維持しなければならない。しかし、前記のよう
に、その基材は薄肉であるから、切断線形成工程におい
てオーバハング部に外力が作用するとオーバハング部が
簡単にたわんでしまい、オーバハング部の位置精度が低
下し、ひいては、製品の形状精度が低下するおそれがあ
る。
【００３８】これに対し、第５発明に係る積層型製品製
造方法においては、部分接着方式が採用されているが、
製品のうちのオーバハング部が同一の断面形状で真っ直
ぐに延びる部分であれば、複数の層に分割せず、１つに
層に対応させるため、例えば同図の(c) に示すように、
オーバハング部を構成する基材の肉厚を無駄に減少させ
ずに済み、剛性を容易に確保可能となる。
【００３９】したがって、第５発明によれば、各層の厚
さを積層方向において変化可能とすることと、部分接着
方式を採用することとの共同作用により、製品分割によ
って発生する層の数の増加を抑制することにより、製品
を短時間で簡単かつ安価に製造することが可能になると
いう効果に加えて、製品のうちのオーバハング部の形状
精度を確保しつつ、除去作業の簡易化を図ることができ
るという効果が得られる。
【００４０】
【第６発明の解決手段，作用および効果】第６発明は、
前記課題を解決するために第１ないし第５発明のそれぞ
れに係る積層型製品製造方法の一実施態様としてなされ
たものであり、鋳造型内において使用する模型を前記製
品として製造することを特徴とする。
【００４１】なお、ここに「鋳造型内において使用する
模型」には、例えば、前記のように、砂込め後注湯前に
型抜きされる通常の模型や、砂込め後注湯前に型抜きさ
れず、注湯時に溶湯によって消失するフルモールド模型
がある。
【００４２】したがって、第６発明によれば、各層の厚
さを積層方向において変化可能とし、製品分割によって
発生する層の数の増加を抑制することにより、製品とし
ての鋳造用模型を短時間で簡単かつ安価に製造すること
が可能になるという効果が得られる。
【００４３】
【第７発明の解決手段，作用および効果】第７発明は、
前記課題を解決した積層型製品製造方法を適用した鋳造
方法を提供するために第６発明の一実施態様してなされ
たものであり、(a) 第６発明に係る積層型製品製造方法
を実行する模型製造工程と、(b) その模型製造工程にお
いて製造された模型を用いて鋳造を行う鋳造工程とを含
むことを特徴とする。
【００４４】したがって、第７発明によれば、各層の厚
さを積層方向において変化可能とし、製品分割によって
発生する層の数の増加を抑制することにより、製品とし
ての鋳造用模型を短時間で簡単かつ安価に製造すること
を可能にしつつ鋳造を行う方法が提供されるという効果
が得られる。
【００４５】
【第８発明の解決手段，作用および効果】第８発明は、
前記課題を解決した積層型製品製造方法を適用した成形
方法を提供するために第７発明の一実施態様してなされ
たものであり、(a) 第７発明に係る鋳造方法を実行する
鋳造工程と、(b) その鋳造工程において鋳造された部品
を成形型の構成要素として使用して成形加工を行う成形
工程とを含むことを特徴とする。
【００４６】なお、ここに「成形加工」には例えば、鋳
造，鍛造，合成樹脂成形加工，プレス加工等が含まれ
る。
【００４７】したがって、第８発明によれば、各層の厚
さを積層方向において変化可能とし、製品分割によって
発生する層の数の増加を抑制することにより、製品とし
ての鋳造用模型を短時間で簡単かつ安価に製造すること
を可能にしつつ鋳造を行い、かつ、その鋳造品を用いて
成形加工を行う方法が提供されるという効果が得られ
る。
【００４８】
【第９発明の解決手段，作用および効果】第９発明は、
前記課題を解決するために、積層して製造すべき製品を
複数の層に、互いに隣接する層間で厚さが異なることを
許して分割することを想定することにより、各層の厚さ
である層厚と各層の外形形状である層形状とをそれぞれ
決定する層厚・層形状決定装置を提供することを特徴と
する。
【００４９】したがって、第９発明に係る層厚・層形状
決定装置においては、製品を複数の層に分割する際に、
各層の厚さを一定にしなければならないという制約がな
く、積層方向において変化させることが許容されるた
め、各層の厚さを製品形状等の各種要因に応じて自由に
決定することが可能となる。
【００５０】その結果、第９発明によれば、例えば、製
品形状のうち積層方向に同一断面で真っ直ぐに延びる部
分を必ずしも複数の層に分割しないで済むため、製品分
割によって発生する層の数が減少し、製造が簡易化さ
れ、ひいては、製造時間の短縮および製造コストの節減
が図られるという効果が得られる。
【００５１】なお、第９発明は、前述の第１発明と発明
思想が共通するため、前述の第１発明の補足説明は第９
発明でもそのまま有効となる。
【００５２】
【第１０発明の解決手段，作用および効果】第１０発明
は、前記課題を解決するために第９発明に係る層厚・層
形状決定装置の一実施態様としてなされたものであり、
その第９発明に係る層厚・層形状決定装置を、前記製品
を互いに隣接する層間では前記層形状が異なるように分
割することを想定することにより、各層の層厚を決定す
る層厚決定装置を含むものとしたことを特徴とする。
【００５３】したがって、第１０発明に係る層厚・層形
状決定装置においては、製品形状のうち積層方向に同一
の断面形状で真っ直ぐに延びる部分については、１つの
層のみが対応させられ、複数の層に分割されずに済む。
【００５４】その結果、第１０発明によれば、製品分割
によって発生する層の数が最小となり、製造が一層簡易
化され、ひいては、製造時間の一層の短縮および製造コ
ストの一層の節減が図られるという効果が得られる。
【００５５】以下、第１０発明を補足説明する。第１０
発明に係る「層厚・層形状決定装置」は、「層厚決定装
置」と共に「層形状決定装置」を含むように構成され
る。ここに「層形状決定装置」は例えば、以下の態様と
することができる。 製品を最終分割面で複数の層に分割した場合には、
各層の両面の形状、すなわち、製品の複数の断面形状の
うち各層を挟む一対の断面形状が互いに等しいとの前提
の下に、各層の層形状を、その層を挟む一対の断面形状
のいずれかに一律に決定する態様 製品を最終分割面で複数の層に分割した場合、それ
ら層の中に、層を挟む一対の断面形状が互いに異なる場
合もあると仮定し、各層の層形状を、その層を挟む一対
の断面形状を重ね合わせることを想定することによって
取得される図形（和集合）に決定する態様
【００５６】なお、後者の態様を採用する場合には、そ
の層形状に基づいて製造された製品が目標の製品に対し
て外側に突出した部分が存在することになるが、そのよ
うな突出した部分は、事後的な機械加工等によって除去
することができる。
【００５７】
【第１１発明の解決手段，作用および効果】第１１発明
は、前記課題を解決するために、第１０発明に係る層厚
・層形状決定装置の一実施態様としてなされたものであ
り、その第１０発明における層厚決定装置を、(a) 前記
複数の層の積層方向に一定のピッチで並ぶ複数の平面を
前記複数の層の暫定分割面に決定する暫定分割面決定手
段と、(b) 決定された複数の暫定分割面で前記製品を分
割することを想定して得た各断面の断面積を演算する断
面積演算手段と、(c) 前記複数の暫定分割面のうち、演
算された断面積が積層方向において変化する変化位置に
対応するものを前記複数の層の最終分割面に決定する最
終分割面決定手段と、(d) 決定された最終分割面に基づ
いて前記各層の層厚を決定する各層層厚決定手段とを含
むものとしたことを特徴とする。
【００５８】第１１発明に係る層厚・層形状決定装置に
おいては、前述の第３発明の基礎となった前述の知見と
同様の知見に基づき、(a) 積層方向に一定のピッチで並
ぶ複数の平面が暫定分割面に決定され、(b) 決定された
複数の暫定分割面で製品を分割することを想定して得た
各断面の断面積が演算され、(c) 複数の暫定分割面のう
ち、断面積が積層方向において変化する変化位置に対応
するものが最終分割面に決定され、(d) 決定された最終
分割面に基づいて各層の層厚が決定される。
【００５９】したがって、第１１発明によれば、各層の
厚さを簡単に決定することが可能となり、製品製造が一
層簡易化され、ひいては、製造時間の一層の短縮および
製造コストの一層の節減が図られるという効果が得られ
る。
【００６０】なお、第１１発明は前述の第３発明と発明
思想が共通するため、前述の第３発明の補足説明はこの
第１１発明でもそのまま有効であるが、さらに、以下の
補足説明をする。
【００６１】「演算された断面積」については、例え
ば、図１０の(b) の如く、積層方向全体について不連続
的に（階段状に）変化する場合には、同図の(c) に示す
如く、最終分割面（図において番号を付して示す）が適
正に決定される。しかし、例えば、図１１に示す如く、
連続的に（滑らかに）変化する領域が存在する場合に
は、その領域については、最終分割面を適正に決定する
ことができない事態が想定される。そこで、そのような
事態に対処するため、「最終分割面決定手段」を例えば
以下の態様とすることができる。 連続的に変化する領域について、最終分割面を適正
に決定することができない旨を作業者に表示する態様 連続的に変化する領域について、暫定分割面をその
まま最終分割面とすることが適正であるか否かを作業者
の判断に委ね、作業者が適正でないと判断した場合に
は、作業者の意思に基づいて最終分割面をマニュアル指
定する態様 なお、マニュアル指定の方式には、例えば、以下のもの
がある。 (i) 装置による援助なしに一からマニュアル指定を作
業者に行わせ、そのマニュアル指定に基づいて最終分割
面を決定する方式 (ii) 装置による援助として複数の暫定分割面の位置を
表示し、それら暫定分割面のうちから適正なものを最終
分割面として選択するマニュアル指定を作業者に行わ
せ、そのマニュアル指定に基づいて最終分割面を決定す
る方式
【００６２】
【第１２発明の解決手段，作用および効果】第１２発明
は、前記課題を解決するために、第９ないし第１１発明
のそれぞれに係る層厚・層形状決定装置を含む積層型製
品製造装置を提供するためになされたものであり、さら
に、(i) 前記各層毎に、それの前記層厚とほぼ等しい
厚さを有する基材を取得する基材取得装置と、(ii) 取
得された複数の基材をテーブル上に積層する積層装置
と、(iii) 各基材が積層される毎に、積層された最新の
基材を直前に積層された基材上に接着する接着装置と、
(iv) 各基材が積層される毎に、積層された最新の基材
に、その基材に対応する前記層形状とほぼ等しい形状を
有する部分を前記製品として必要な製品必要部として残
す一方、それ以外の部分を製品として必要でない製品不
要部として分離するための切断線を形成する切断線形成
装置とを含むものとしたことを特徴とする。
【００６３】したがって、第１２発明によれば、各層の
厚さを積層方向において変化可能とし、製品分割によっ
て発生する層の数の増加を抑制することにより、製品を
短時間で簡単かつ安価に製造することを可能にする製品
製造方法を実施するのに適した装置が提供されるという
効果が得られる。
【００６４】
【第１３発明の解決手段，作用および効果】第１３発明
は、予め定められた厚さを有する基材を製造する基材製
造装置であって、(a) ブロック素材を保持する保持具
と、(b) その保持具に保持されたブロック素材を切断す
る切断具と、(c) それら保持具と切断具とを一平面にお
いて相対移動させることにより、保持具に保持されたブ
ロック素材に切断具により一平面を成す切断面を形成す
る切断面形成装置と、(d) 前記保持具と切断具とを前記
切断面と交差する方向に相対移動させることにより、切
断面の位置を変更する切断面位置変更装置とを含むこと
を特徴とする。
【００６５】前述の第１ないし第１２発明を実施するた
めには、厚さが異なる基材を自由に取得する装置が不可
欠であり、また、前述の従来技術を実施する場合にも、
そのような装置があれば便利である。すなわち、第１な
いし第１２発明のみならず従来技術を含む全般的な積層
型製品製造技術を実施するためには、厚さが異なる基材
を自由に取得する装置があれば便利なのである。
【００６６】そこで、第１３発明に係る基材製造装置に
おいては、ブロック素材が一平面を成す切断面で切断さ
れるとともに、その切断面の位置がそれに交差する方向
に自由に変更可能とされている。
【００６７】したがって、第１３発明によれば、ブロッ
ク素材から切断具によって切り出される基材の厚さが自
由に調整可能となり、厚さが異なる基材を自由に製造可
能となるという効果が得られる。さらに、第１ないし第
１２発明の実施に適した基材製造装置が提供されるとい
う効果も得られる。
【００６８】以下、第１３発明を補足説明する。 (1) 「切断」の方式には、例えば、機械的な切断，熱的
な切断，電気化学的な切断，電気的な切断，光学的な切
断等がある。機械的な切断には、切削，せん断，超音波
加工等がある。電気化学的な切断には、電界加工等があ
る。電気的な切断には、放電加工，電子ビーム加工，プ
ラズマ加工等がある。光学的な切断には、レーザ加工等
がある。
【００６９】(2) 「切断具」には、例えば、熱線（例え
ば、ニクロム線等），カッタ刃，レーザ発生体等を採用
することができる。「切断具」に熱線またはレーザ発生
体を採用した場合には、切断具が発生する熱によってブ
ロック素材を溶解することによってブロック素材の切断
（上記の熱的な切断の一例）が行われ、また、「切断
具」にカッタ刃を採用した場合には、直刃の直線移動ま
たは回転刃の回転によりブロック素材を切断，せん断等
することによってブロック素材の切断（上記の機械的な
切断の一例）が行われることとなる。
【００７０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。本発明に係る積層型製品製造
方法の一実施形態である積層型製品製造工程は、図１の
工程図に示すように、後続する鋳造工程，機械加工工程
およびプレス加工工程と共に一連のプレス加工方法を構
成する。
【００７１】プレス加工工程は、互いに嵌合する上型と
下型との共同作用によってプレス材をプレス加工（成
形，切断等を目的とする）する工程である。図２には、
成形加工を行う上型および下型のそれぞれの一例が断面
図で示されている。同図の例では、上型が凹ダイス、下
型が凸ポンチである。
【００７２】鋳造工程は、プレス加工で使用される上型
および下型をそれぞれフルモールド法で鋳造する工程で
ある。図３には、図２における下型を鋳造する工程が図
で示されており、まず、鋳枠内にその下型用のフルモー
ルド模型（以下、「ＦＭ模型」と略称する）が位置決め
され、その後、そのＦＭ模型上に砂がかけられる。この
砂込みの際、ＦＭ模型が変形しないように補強材が使用
される。ＦＭ模型は、発泡ポリスチレン樹脂製であっ
て、それ自身十分に大きな剛性を有しないからである。
このことは上型を鋳造する場合についても同様である。
【００７３】なお、補強材は、鋳枠内においてＦＭ模型
の一側に砂込めをする場合には他側に嵌合されて使用さ
れ、その後、他側に砂込めするに先立ち、ＦＭ模型から
取り外される。
【００７４】砂込め後、型込めされた砂に湯口と押湯と
がそれぞれ形成され、ＦＭ模型を型抜きすることなく、
高温の溶湯が湯口から注入される。この注湯の際、ＦＭ
模型は溶湯によって消失し、その部分に溶湯が充填され
る。その後、溶湯が冷えて凝固すれば、砂落としが行わ
れ、ＦＭ模型と同じ形状を有する鋳物が下型として完成
する。
【００７５】前記機械加工工程は、それらプレス加工工
程と鋳造工程との間の位置し、鋳造された上型および下
型の表面等を回転工具等の加工具を用いて修正するＮＣ
加工を行う工程である。
【００７６】前記積層型製品製造工程は、鋳造工程にお
いて使用されるＦＭ模型と補強材を製造する工程であ
る。ＦＭ模型には、プレス型の上型用のＦＭ模型と下型
用のＦＭ模型とがあり、補強材には、上型用のＦＭ模型
を砂込めする際に使用する補強材と、下型用のＦＭ模型
を砂込めする際に使用する補強材とがある。
【００７７】それらＦＭ模型等を製造する方法として次
のようなものが既に存在する。それは、製造すべき製品
より大きな素材を回転工具等を使用してＮＣ加工で削る
ことにより、最初から製品全体を３次元的に製造する方
法である。しかし、この素材削り出し型製品製造方法で
は、ミスを招き易い手作業を十分に省略することができ
ない。以下、その理由を、図４に示す下型を製造する場
合を例にとり、説明する。なお、図４に示す下型は、図
２における実際の下型に対して説明の便宜上の形状的変
更を一部加えたものであって、その変更の内容は実際の
下型の上面に２つの突起部を設けるとともに、その上面
から水平に延びるオーバハング部を設けることである。
なお、図３においては既に、図２における実際の下型に
代えて図４における便宜上の下型が用いられている。
【００７８】図４に示す便宜上の下型における突起部
は、ＮＣ加工による素材の削り出しにより、その突起部
が接する比較的広い平面部と一体的に製造することが可
能である。しかし、その場合には、広い平面部を削らな
ければならず、加工に時間がかかる。そのため、加工時
間を短縮することが必要である場合には、突起部がない
ものとみなして製品をＮＣ加工で製造するとともに、そ
れとは別に突起部のみをＮＣ加工で製造し、最後に両者
を接着することが行われる。この場合、その接着工程に
手作業が必要となる。
【００７９】また、図４に示す便宜上の下型におけるオ
ーバハング部の下方には、工具が進入し難い部分（負角
部）が形成されている。そのため、この部分について
も、上記の場合に準じて、オーバハング部がないものと
みなされた製品とオーバハング部とをそれぞれ別々にＮ
Ｃ加工で製造し、最後に両者を接着することが行われ
る。この場合にも、その接着工程に手作業が必要とな
る。
【００８０】この素材削り出し型製品製造方法に対し、
所望の外形形状を有する複数の基材を積層することによ
って製品を製造する積層型製品製造方法が存在する。こ
の積層型製品製造方法によれば、製品において比較的広
い平面部に突起部があるか否か、オーバハング部がある
か否かとは無関係に、手作業を極力省略して製品を製造
することが可能となり、人為的な製造ミスを極力予防す
ることが可能となる。
【００８１】なお、この積層型製品製造方法は、いわゆ
る高速３次元成形（ラピッド・プロトタイピング）の一
方式として有効である。
【００８２】本実施形態における積層型製品製造工程は
その積層型製品製造方法の一例であるが、既に知られて
いる形式の積層型製品製造方法に対して次のような特徴
を有する。
【００８３】 層厚可変 従来の積層型製品製造方法は、製品を一定の厚さで複数
の層に分割することを想定することによって複数の断面
形状を決定し、各断面形状を有する一定厚さの基材を積
層することによって製品を製造する。これに対し、本実
施形態における積層型製品製造工程は、層厚が積層方向
において変化することを許容した上で、製品を互いに隣
接する層間では外形形状が互いに異なるように分割する
ことを想定することによって断面形状を決定し、各断面
形状を有する層厚可変の基材を積層することによって製
品を製造する。したがって、この積層型製品製造工程に
よれば、製品のうち同一の断面形状で真っ直ぐに延びる
部分を必ずしも複数の層に分割しなくても済むため、製
造時間の短縮および製造コストの節減が図られる。
【００８４】 厚さ可変の基材供給 層厚を可変とする場合、厚さ可変の基材供給が必要とな
る。そのため、この積層型製品製造工程においては、直
方体状のブロック素材を平面で切断することにより所望
の板厚を有する基材を製造する工程が設けられている。
なお、この基材製造工程は、ブロック素材を、真っ直ぐ
に延びる熱線を一平面内で相対移動させ、熱溶解によっ
て切断（スライス）することにより、基材を製造する方
式である。
【００８５】 複数製品同時製造 従来の積層型製品製造方法では、同一の積層体（複数の
基材が積層されたもの）により一つの製品のみを製造す
る。これに対し、本実施形態における積層型製品製造工
程によれば、複数の製品を一つの製品とみなして同一の
積層体により同時に製造することが可能である。同一の
積層体により複数の製品を同時に製造するためには、積
層体における各製品間の境界が明確であり、除去工程に
おいて支障がないことが必要であるが、そのことは後述
の部分接着方式を採用することによって解決されてい
る。また、部分接着方式を採用すると製品形状精度が各
基材の剛性に大きく依存し、製品形状精度が低下すると
いう問題が生じるおそれがあるが、層厚可変なる技術が
採用され、各基材の厚さが常に紙の如く薄くならずに済
み、剛性を容易に確保可能となり、その問題も解決され
ている。したがって、本実施形態における積層型製品製
造工程では、プレス型の上型と下型とは、図２に示すよ
うに、互いに嵌合して使用される形状を有する点に着目
し、それらを一つの製品とみなし、同一の積層体で同時
に製造する。その結果、この積層型製品製造工程によれ
ば、従来の方法では廃棄せざるを得ない製品不要部を他
の製品の製品必要部として有効に利用することが可能と
なり、このことによってもコスト節減が図られ、さら
に、複数の製品が同時に製造されるから、各製品にかか
る製造時間の短縮も図られる。
【００８６】 部分接着 従来の積層型製品製造方法では、積層された複数の基材
において互いに接触する基材同士の接着を、接着剤を各
基材の表面全体に塗布する全面接着方式が採用されてい
る。しかし、全面接着方式では、各基材のうちの製品不
要部においても基材同士が接着されてしまい、最終的な
除去工程において作業者が手で製品不要部を製品必要部
から除去する際、製品不要部と製品必要部との境界を簡
単に認識することができず、除去すべきでない製品必要
部を誤って除去してしまう場合もあった。これに対し
て、本実施形態における積層型製品製造工程において
は、基材同士の接着を、各基材の表面のうちそれら基材
の製品必要部同士が接触する領域についてのみ行う部分
接着方式が採用されている。これにより、各基材のうち
の製品不要部においては、基材同士が接着されず、除去
工程において、製品不要部と製品必要部との境界を簡単
に認識することが可能となる。したがって、この積層型
製品製造工程によれば、製品必要部の形状が複雑である
場合や、前記のように、複数の製品が一つの製品とみな
されて同時に製造されて各製品間の境界が分かり難くな
る場合にも、製品必要部を誤って破壊してしまうことが
比較的簡単に回避される。
【００８７】以上の特徴を有する積層型製品製造工程
は、具体的には、図１に示すように、データ作成工程
（本発明に係る層厚・層形状決定方法の一実施形態）と
製品製造工程とから成っている。なお、ここに「製品製
造工程」は、上記の「積層型製品製造工程」の略称では
なく、その「積層型製品製造工程」の一部の工程であっ
て直接に製品製造に関与する工程を意味するものとして
「積層型製品製造工程」と区別して使用されている。
【００８８】データ作成工程は、図５に工程図で示され
ており、設計者による製品データの作成工程ＳＳ（サブ
・ステップ）１と、層厚の自動決定工程ＳＳ２と、切断
線の自動決定工程ＳＳ３と、接着面領域の自動決定工程
ＳＳ４とがそれらの順に実行されるものである。ただ
し、切断線の自動決定工程ＳＳ３と接着面領域の自動決
定工程ＳＳ４とはそれぞれ、製品分割により生じたＮ層
分繰り返される。
【００８９】これに対し、製品製造工程は、図６に工程
図で示されており、ブロック切断工程ＳＳ１１と、積層
工程ＳＳ１２と、圧着工程ＳＳ１３と、切断線形成工程
ＳＳ１４と、接着剤塗布ＳＳ１５と、除去工程ＳＳ１６
がそれらの順に実行されるものである。本実施形態にお
いては、本発明における「接着工程」が、接着剤塗布工
程ＳＳ１５と圧着工程ＳＳ１３とを含むとともに、切断
線形成工程ＳＳ１４の終了後に接着剤塗布工程ＳＳ１５
が行われる切断後塗布型とされている。ブロック切断工
程Ｓ１１から接着剤塗布工程ＳＳ１５までの各工程は、
製品分割により生じたＮ層分繰り返され、最後に除去工
程ＳＳ１６が行われる。
【００９０】ここで、データ作成工程の内容を詳細に説
明する。なお、本実施例においては、前記のように、上
型用のＦＭ模型およびそれの補強材と、下型用のＦＭ模
型およびそれの補強材とが一つの製品とみなされて同時
に製造されるが、説明を簡単にするために、図４に示す
便宜上の下型のためのＦＭ模型を一つの製品として製造
する場合を例にとり、説明する。
【００９１】データ作成工程は、本発明に係る層厚・層
形状決定装置の一実施形態である、図７に示すデータ作
成装置１０を使用することにより、積層型製造に必要な
データを作成する。
【００９２】データ作成装置１０はコンピュータ１２を
備えている。コンピュータ１２は、ＣＰＵ１４，ＲＯＭ
１６およびＲＡＭ１８を備えている。ＲＯＭ１６には、
図８にフローチャートで表されている層厚決定プログラ
ムを始めとする各種プログラムが予め記憶されており、
ＣＰＵ１４がＲＡＭ１８を使用しつつそれら各種プログ
ラムを実行することにより、各種データの作成を行う。
【００９３】コンピュータ１２には、設計者の意図を入
力するための入力装置２０や、製品形状を表すソリッド
データ等を蓄積する外部記憶装置２２が接続されてい
る。さらに、入力装置２０等から入力されたデータや、
コンピュータ１２により作成されたデータ等を画面に表
示する表示装置２４や、紙等の印刷媒体に印刷する印刷
装置２６も接続されている。
【００９４】なお、データ作成装置１０は、コンピュー
タ１２の援助を得て設計を行うＣＡＤの機能や、コンピ
ュータ１２の援助を得て製作を行うＣＡＭの機能（設計
データのＮＣ加工データへの変換処理を含む）を有して
いる。
【００９５】データ作成装置１０は、前述のデータ作成
工程における各部分工程を以下のように実行する。 製品データの作成工程ＳＳ１ この部分工程ＳＳ１においては、設計者による入力装置
２０の操作に基づき、コンピュータ１２の３次元ＣＡＤ
機能を利用し、製造すべき製品の３次元形状を表すソリ
ッドデータである製品データを作成したり、既に作成さ
れた製品データを外部記憶装置２２から読み出す。
【００９６】なお、この積層型製造にかかる時間を短縮
するためには、製品分割によって生ずる層の数Ｎを極力
小さくすることが大切であるが、例えば、図９の(a) に
示すように、製品の表面に、積層方向に対して直角にで
はなく斜めに傾斜する傾斜面が存在する場合には、その
製品本来の製品データに基づいて後述の層厚決定を行う
と、その傾斜面の部分については最小ピッチで層厚が決
定され、製品の層数Ｎが増加して、製造時間がやや長く
なる。
【００９７】そこで、製造時間を極力短くすることが必
要である場合には、作業者が例えば、同図の(b) に示す
ように、その傾斜面の部分を製品の肉厚が増加する側に
おいて階段状の面で近似する前処理を行い、その近似し
た形状を表す製品データを近似製品データとして別に作
成し、その近似製品データに基づいて層厚決定を行うこ
とができる。
【００９８】ただし、この場合、決定された層厚に基づ
く積層型製造および鋳造により製造される製品は、目標
の製品形状に対して突出した部分が存在することにな
る。この場合に、その異なる部分については、例えば、
図１に示す機械加工工程において、近似製品データとも
との製品データとの差に基づき、ＮＣ加工により自動的
に除去することができる。このようにすれば、この積層
型製造の欠点を後加工である機械加工で補うことがで
き、積層型製造の利点を最大限に享受することができ
る。
【００９９】 層厚の自動決定工程ＳＳ２ この部分工程ＳＳ２においては、前記層厚決定プログラ
ムを実行することにより、製造すべき製品を複数の層に
分割することを想定することによって各層の厚さを表す
層厚データを作成する。なお、層厚データにより表され
る層厚は各層に対応する基材の厚さに対応する。
【０１００】ここで、層厚決定プログラムの内容を図８
に基づき、図１０を参照しつつ説明する。
【０１０１】図８の層厚決定プログラムにおいては、ま
ず、ステップＳ１（以下、単にＳ１で表す。他のステッ
プについても同じとする）において、ＲＡＭ１８に予め
記憶されている製品データに基づき、製造すべき製品が
表示装置２４の画面に表示される。さらに、このステッ
プにおいては、作業者の入力操作により、その製品につ
いて積層方向が指定される。
【０１０２】次に、Ｓ２において、指定された積層方向
に一定の最小ピッチで並ぶ複数の平面が複数の層の暫定
分割面に決定される。さらに、このステップにおいて
は、図１０の(a) に示すように、決定された複数の暫定
分割面が表示装置２４の画面に、前記製品に重ねて表示
される。図において互いに平行な複数本の破線は、複数
の暫定分割面の位置を示している。なお、ここに「最小
ピッチ」は例えば、熱線でブロック素材から基材を精度
よく切り出すことができない限界板厚として設定するこ
とができる。
【０１０３】その後、Ｓ３において、製品を複数の暫定
分割面で分割することを想定することによって複数の断
面が取得される。続いて、Ｓ４において、各断面の断面
積が演算（論理演算を含む）され、例えば、図１０の
(b) に示すように、断面積が積層方向において変化する
様子が演算される。なお、各断面が複数の図形の集合と
して表される場合には、それら各図形の面積の和がその
断面の断面積となる。その後、Ｓ５において、図１０の
(c) に示すように、断面積が積層方向において変化する
変化位置が表示装置２４の画面に表示される。
【０１０４】続いて、Ｓ６において、表示された各変化
位置に対応する各暫定分割面を各最終分割面に決定して
よいか否かの質問が作業者に対して行われる。作業者が
各最終分割面に決定してよいと判断し、その旨の入力操
作を行った場合には、Ｓ６の判定がＹＥＳとなり、Ｓ７
において、各暫定分割面が各最終分割面に決定され、Ｓ
８において、最終分割面同士の距離を演算することによ
って各層毎に層厚が決定される。以上で本プログラムの
一回の実行が終了する。
【０１０５】これに対し、作業者が各暫定分割面を各最
終分割面に決定することが適当ではないと判断し、その
旨の入力操作を行った場合には、Ｓ６の判定がＮＯとな
り、Ｓ９に移行する。このＳ９においては、最終分割面
の位置を作業者がマニュアル指定することにより、最終
分割面が決定される。なお、マニュアル指定は例えば、
作業者が複数の暫定分割面（図においてその位置を破線
で示す）のうち最終分割面とすることが適当でないもの
を指定することによって行われる。
【０１０６】例えば、図１１に示すように、断面積が積
層方向において滑らかに変化する領域が存在する場合に
は、その領域については複数の暫定分割面が最小ピッチ
で並んで決定されることになるが、それら決定された暫
定分割面すべてを最終分割面とすることが適当ではな
く、その一部のみを最終分割面とすることが適当である
場合には、作業者が、表示された複数の暫定分割面のう
ち最終分割面とすることが適当でないとして無効とする
ものをマニュアル指定することにより、作業者の意思を
反映した最終分割面決定を行うことができる。
【０１０７】作業者によるマニュアル指定が終了する
と、Ｓ７以下のステップに移行し、各層毎に層厚が決定
される。
【０１０８】 切断線の自動決定工程ＳＳ３ この部分工程ＳＳ３においては、図１２にフローチャー
トで表されている切断線決定プログラムを実行すること
により、各層毎に各基材に形成すべき切断線を決定す
る。このプログラムも前記ＲＯＭ１６に予め記憶されて
いる。
【０１０９】この切断線決定プログラムの内容を図１２
に基づき、図５を参照しつつ説明する。なお、図５には
４つの図形が示されているが、上から３段目と４段目に
示す図形は、上から２段目に示す断面図において下から
４番目の層について切断線と接着面領域とをそれぞれ決
定する様子の一例を示すものである。
【０１１０】このプログラムにおいては、まず、Ｓ２１
において、製品を前記決定された複数の最終分割面で複
数の層に分割することを想定することによって複数の断
面が決定される。さらに、このステップにおいては、そ
れら断面のうち互いに隣接する一対の断面が、各層の上
面および下面とされる。
【０１１１】次に、Ｓ２２において、各層の上面の形状
と下面の形状との和集合が論理演算され、それが各層の
最終的な形状とされる。したがって、上面と下面とで形
状が互いに一致する場合には、各層の最終的な形状が、
上面の形状とも下面の形状とも一致するが、そうでない
場合には、上面の形状と下面の形状とを積層方向に重ね
合わせることを想定することによって取得される、実際
よりやや大き目の近似的な図形が、各層の最終的な形状
とされるのである。すなわち、本実施形態においては、
このＳ２２において、各層の層形状が決定されるのであ
る。
【０１１２】続いて、Ｓ２３において、図５において上
から３段目に示すように、決定された各層の形状の外形
線が各層の切断線に決定され、その切断線の位置を表す
切断線データが作成される。各層に対応する基材を平面
切断（プロファイル加工）して残すべき製品必要部の輪
郭が決定されるのである。
【０１１３】その後、Ｓ２４において、各層に対応する
基材のうち製品不要部において、前記除去工程の簡易化
のため、図５において上から３段目に示すように、一定
ピッチで縦横に交差する（格子状の）複数の切断線の位
置が決定され、それを表す切断線データも作成される。
【０１１４】続いて、Ｓ２５において、Ｓ２３およびＳ
２４において決定された切断線を基材に切断具で形成す
るための切断具軌跡データが作成される。以上で本プロ
グラムの一回の実行が終了する。
【０１１５】 接着面領域の自動決定工程ＳＳ４ この部分工程ＳＳ４においては、図１３にフローチャー
トで表されている接着面領域決定プログラムを実行する
ことにより、各基材の上面に塗布すべき接着剤の領域を
決定する。このプログラムも前記ＲＯＭ１６に予め記憶
されている。
【０１１６】このプログラムにおいては、まず、Ｓ４１
において、積層された最新の層の上面の形状とその層に
積層されるべき次の層の下面の形状とがそれぞれ求めら
れる。最新の層の上面の形状は、最新の層の前記最終的
な形状が読み出されることによって求められ、また、同
様に、次の層の下面の形状も、次の層の前記最終的な形
状が読み出されることによって求められる。さらに、こ
のステップにおいては、最新の層の上面の形状と次の層
の下面の形状との積集合が演算され、それが最新の層の
接着面領域とされる（図５参照）。本実施形態において
は、基材同士の接着を、製品必要部同士が接触する部分
においてのみ行う部分接着方式が採用されているからで
ある。
【０１１７】次に、Ｓ４２において、決定された接着面
領域に接着剤を塗布具で塗布するための塗布具軌跡デー
タが作成される。以上で本プログラムの一回の実行が終
了する。
【０１１８】以上、データ作成工程を実行するデータ作
成装置１０について説明したが、次に、図１に示す製品
製造工程を実行する製品製造装置を説明する。なお、こ
の製品製造装置は、データ作成装置１０と共同して本発
明に係る積層型製品製造装置の一実施形態を構成する。
【０１１９】製品製造装置５０は、図１４に示すよう
に、ブロック素材切断装置５２と、積層装置５４と、加
圧装置５６と、切断線形成装置５８と、接着剤塗布装置
６０と、ＮＣ装置６２とを備えている。なお、同図に
は、図２における下型用のＦＭ模型について、図５に示
す４層目までの積層が終了した段階の積層モデルも示さ
れている。
【０１２０】ブロック素材切断装置５２は、切断すべき
ブロック素材を固定的に保持する保持具７０と、切断具
としての、真っ直ぐに延びる熱線７２（図の例では、紙
面に直角な方向に延びている）と、その熱線７２に電気
エネルギを供給する電源７４とを備えている。保持具７
０にはエレベータ７６が設けられ、切断後のブロック素
材の上面が規定位置に一致するように保持具７０の上下
方向位置が変更される。
【０１２１】ブロック素材切断装置５２は、さらに、熱
線７２をブロック素材に対し、水平に平行移動させる水
平移動装置７８と、熱線７２をブロック素材に対し、垂
直に平行移動させる垂直移動装置８０とを備えている。
水平移動装置７８は、ブロック素材内において一平面を
成す切断面を形成するための装置であり、垂直移動装置
８０は、その切断面の位置を上下方向に変更し、切り出
されるべき基材の板厚を調整するための装置である。
【０１２２】ブロック素材切断装置５２は、熱線７２の
発する熱によって発泡ポリスチレン樹脂製のブロック素
材を溶解しつつ平面で切断（スライス）する。この切断
に先立ち、ブロック素材切断装置５２は、前記データ作
成装置１０から、今回の層に対応する層厚データ、すな
わち、今回切断すべき基材の厚さを表すデータが供給さ
れ、それに基づき、垂直移動装置８０を介して基材の厚
さを調整する。
【０１２３】すなわち、本実施例においては、ブロック
素材切断装置５２が本発明に係る「基材製造装置」の一
例を構成しているのである。
【０１２４】積層装置５４は、基材が載置されるテーブ
ル９０と、そのテーブル９０を上下に移動させるエレベ
ータ９２と、搬送装置９４とを備えている。エレベータ
９２は、積層された最新の基材の上面が規定位置に一致
するようにテーブル９０の上下方向位置を変更するもの
である。搬送装置９４は、ブロック素材切断装置５２に
より切断された最新の基材を保持する保持具９６を有
し、その保持具９６により保持された基材をブロック素
材の位置からテーブル９０の上方位置まで搬送して位置
決めし、規定位置に到達したときに保持具９６による保
持を解除して基材を最上に位置する基材上に積層するも
のである。なお、保持具９６は、図の例では、吸着具で
ある。
【０１２５】加圧装置５６は、加圧具１００を有し、そ
の加圧具１００により、積層された最新の基材と直前に
積層された基材とを加圧することにより、直前に積層さ
れた基材の上面に既に塗布されている接着剤によって両
基材を密着させて強固に接合する。加圧具１００は、図
の例では、ローラであり、ローラは積層された最新の基
材の上面においてその基材を下方に加圧しつつ転がされ
ることにより、その基材の全体を均一に加圧する。
【０１２６】切断線形成装置５８は、切断具１０４と、
切断具相対移動装置１０６と、切断深さ調整装置１０８
とを備えている。
【０１２７】切断具１０４は、最上の基材をそれの表面
に直角な方向に切断する。切断具１０４は、図の例で
は、レーザ（例えば、ＣＯ2 レーザ）を発生させて放射
するレーザ発生体である。レーザによる場合には、基材
に垂直方向に力が作用せず、切断時に基材が変形しない
から、切断精度が向上する。
【０１２８】切断具相対移動装置１０６は、前記データ
作成装置１０から供給される切断具軌跡データに基づ
き、切断具１０４と最上の基材とを水平面内において相
対移動させることにより、最上の基材に切断線を形成す
るものである。切断具相対移動装置１０６は、図の例で
は、位置固定の積層モデルに対して切断具１０４のみを
移動させる方式である。
【０１２９】切断深さ調整装置１０８は、前記データ作
成装置１０から供給される層厚データに基づき、切断具
１０４により最上の基材に形成される切断線の深さを調
整する装置である。層厚の変化にかかわらず、最上の基
材についてそれの板厚分だけ切断線が形成され、直下に
位置する基材には切断線が形成されないようにするため
である。なお、切断深さ調整装置１０８は、例えば、レ
ーザの出力を制御する方式や、レーザの送り速度（レー
ザを基材の上面に沿って移動させる際の速度）を制御す
る方式や、レーザ発生体の、最上の基材に対する垂直方
向位置を制御する方式とされる。
【０１３０】接着剤塗布装置６０は、塗布具１１０と、
塗布具相対移動装置１１２とを備えている。塗布具相対
移動装置１１２は、前記データ作成装置１０から供給さ
れる塗布具軌跡データに基づき、塗布具１１０と最上の
基材とを水平面内において相対移動させることにより、
接着面領域に接着剤を塗布するものである。塗布具相対
移動装置１１２は、図の例では、位置固定の積層モデル
に対して塗布具１１０のみを移動させる方式である。
【０１３１】以上、積層型製品製造工程とデータ作成装
置１０および製品製造装置５０を、図４に示す便宜上の
下型のためのＦＭ模型を一つの製品として製造する場合
を例にとり、説明したが、上型用のＦＭ模型およびそれ
の補強材と、下型用のＦＭ模型およびそれの補強材とを
一つの製品としてみなして同時に製造する場合には、図
１５に示すように、積層された複数の基材中に４つの製
品の製品必要部と製品不要部とが同時に形成されること
になる。また、この図において下から４層目を取り出し
てそれを上方から観察すると、その４層目の基材には、
図１６に示すように、それら４つの製品の製品必要部と
製品不要部をそれぞれ仕切る切断線が見えることにな
る。
【０１３２】なお、本実施形態においては、基材製造装
置がブロック素材を平面で切断することによって基材の
厚さを自由に調整する形式とされていたが、他の形式と
することも可能である。
【０１３３】例えば、厚さが互いに異なる複数種類の素
材を予め用意し、データ作成装置１０からの層厚データ
に基づき、それら複数種類の素材の中から最も適当なも
のを一つだけ選択することによって基材の厚さを調整す
る形式とすることが可能である。この形式の一例が図１
７に示されている。この図では、基材製造装置が、(a)
互いに厚さが異なる３種類の連続素材が各ロールに巻か
れて保持され、データ作成装置１０からの層厚データに
基づいてそれらロールのうちの一つを選択する選択装置
２００と、(b) その選択装置２００から供給された連続
素材を所定の寸法に切断してカット素材を製造し、その
カット素材を基材として供給する切断装置２０２とを含
むように構成されている。
【０１３４】また、厚さが互いに等しい素材を、データ
作成装置１０からの層厚データに基づく数だけ積み重ね
ることによって基材の厚さを調整する形式とすることも
可能でる。この形式の一例が図１８に示されている。こ
の図では、基材製造装置が、(a) 厚さが互いに等しい連
続素材が４つのロールにそれぞれ巻かれて保持され、デ
ータ作成装置１０からの層厚データに基づき、同時に使
用するロールを選択する選択装置２２０と、(b) その選
択装置２２０から供給された連続素材を所定の寸法に切
断してカット素材を製造する切断装置２２２と、(c) そ
の切断装置２２２から供給された少なくとも一つのカッ
ト素材を積層成形して積層板とし、その積層板を基材と
して供給する積層成形装置２２４とを含むように構成さ
れている。
【０１３５】以上説明した実施形態においては、データ
作成工程および製品製造工程の自動化が極力図られてい
るため、それら工程に人間が介入する機会が減少し、人
間にかかる負担が軽減されるとともに、人間の介入に起
因するミスが発生する機会も減少するという効果が得ら
れる。
【０１３６】ところで、それらデータ作成工程および製
品製造工程が十分に自動化されず、設計図を描いた設計
者とは別の者がその設計図を解読して製品を製造しなけ
ればならない場合がある。そして、このような場合に、
設計図の解読に誤りがないようにするため、製品設計に
際して一定の制約が課せられる場合がある。
【０１３７】その制約は例えば、中空断面で真っ直ぐに
延びる製品のその中空部に製品補強のための補助リブを
追加する場合において課せられる。例えば、図１９に示
すように、中空部が長方形断面を有する場合には、その
断面の短い辺に平行に補助リブを配置することが、その
製品を有効に補強する上において望ましい。しかし、そ
の製品が、常にＸＹＺ座標系においてＸ軸とＹ軸とにそ
れぞれ平行となるように配置されて使用されるとは限ら
ず、同図の(a) の上側の図に示すように、それら軸に対
して傾斜して配置される場合がある。例えば、プレス型
構造部においてそのような事態が生じる場合がある。そ
のため、そのような場合には、製品をＹ軸方向から見る
と、同図の(a) の下側の図において丸印で囲まれた部分
については、２枚の補助リブの両端面の稜線がすべて図
面に現れ、その図面のみでは、図面解読者が４枚の補助
リブがあるかのような錯覚を生じるおそれがある。そこ
で、そのような錯覚を防止するため、製品設計に際し
て、同図の(b) におけるように、補助リブを必ずＸ軸と
Ｙ軸とのいずれかに平行に配置するという制約が課せら
れる。その結果、補助リブが本来の方向に対して傾斜し
て配置されることとなり、補助リブの強度・剛性を有効
に利用することができない。すなわち、図面解読者の錯
覚を防止するために、補助リブの強度・剛性を犠牲にせ
ざるを得ない場合があるのである。
【０１３８】これに対し、本実施形態においては、デー
タ作成工程および製品製造工程が自動化され、それらの
工程に人間が介入する機会が減少している。そのため、
人間が図面を解読する機会も減少し、補助リブを始めと
する各種製品の強度・剛性を犠牲にすることとなるよう
な制約を製品設計に際して課することが不可欠ではなく
なる。従って、本実施形態によれば、製品設計の適正化
が図られるという効果も得られる。
【０１３９】なお付言すれば、本実施形態においては、
各基材の外形面（輪郭）を切断する切断具の向きが基材
の表面に直角な方向に固定される方式とされている。そ
のため、製品を複数の層に分割することを想定した場合
に各層を挟む一対の断面形状が互いに一致しない場合に
は、それら断面形状の和集合に各層の形状が近似的に決
定され、その形状に各基材が切断される。しかし、切断
具の向きを基材の表面に対して傾斜可能とし、各基材の
外形面を互いに異なる断面形状の集合として形成可能と
すれば、各層を挟む一対の断面形状をあえて一致させて
積層型製造を行うことが不可欠ではなくなり、このよう
にすれば、製品の形状精度が向上し、さらに、事後的な
機械加工にかかる負担も軽減されるという効果が得られ
る。
【０１４０】さらに付言すれば、本実施形態において
は、積層方向における層厚変化を許容した層分割技術に
おいて部分接着方式が採用され、除去工程における製品
不要部の除去容易化が図られているが、この部分接着方
式は、前述の、積層方向における層厚変化を許容しない
従来の層分割技術においても採用することが可能であ
る。
【０１４１】また付言すれば、本実施形態においては、
演算された断面積が積層方向において変化しない連続領
域については、製品が同一断面で延びる部分であるか否
かを判定することなく、作業者の判断に委ねるようにな
っている。例えば、図２１の(a) に示すように、製品の
うち紙面においてほぼ上下方向に延びる中間部に積層方
向に対して傾斜する傾斜部が存在する場合には、傾斜部
の肉厚がほぼ一定であるため、同図の(b) に示すよう
に、その傾斜部については断面積が変化せず、断面積の
変化のみからでは層分割を正しく行うことができないか
らである。
【０１４２】この場合、例えば、断面積が変化しないに
もかかわらず同一断面が積層方向に延びていない原因は
製品のその部分が積層方向に対して傾斜しているからで
あると仮定し、製品におけるその傾斜部を画面に表示す
る手法を採用することができる。この手法によれば、層
分割の自動化はできないが、作業者の層分割を援助する
ことができる。
【０１４３】また、断面積が変化しない領域のうち各暫
定分割面に対応する断面の図心をそれぞれ演算し、図心
が積層方向において重なり合わない場合には、その暫定
分割面を最終分割面に決定する手法を採用したり、断面
積が変化しない領域のうち各暫定分割面に対応する断面
の外形線をそれぞれ演算し、外形線が積層方向において
完全に重なり合わない場合には、その暫定分割面を最終
分割面に決定する手法を採用することができる。これら
の手法によれば層分割の自動化が可能となる。ただし、
いずれの手法を採用する場合にも、暫定分割面を最終分
割面に決定する際にその暫定分割面の位置を画面に表示
して作業者に最終的な判断を求めることが望ましい。
【０１４４】以上、本発明のいくつかの実施形態を図面
に基づいて詳細に説明したが、これらの他にも、当業者
の知識に基づき、特許請求の範囲を逸脱することなく、
種々の変形，改良を加えた形態で本発明を実施すること
ができるのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である積層型製品製造工程
と鋳造工程，機械加工工程およびプレス加工工程とを含
む一連のプレス加工方法を示す工程図である。
【図２】上記プレス加工工程において使用されるプレス
型を示す断面図である。
【図３】前記鋳造工程を示す工程図である。
【図４】本発明の一実施形態である積層型製品製造工程
と製品製造装置とをそれぞれ説明するために図２におけ
る下型に代えて便宜上用いる下型を示す斜視図である。
【図５】図１におけるデータ作成工程の詳細を示す工程
図である。
【図６】図１における製品製造工程の詳細を示す工程図
である。
【図７】本実施形態におけるデータ作成装置であって図
１におけるデータ作成工程を実行するものを示すブロッ
ク図である。
【図８】図５における層厚の自動決定工程を実行するプ
ログラムを示すフローチャートである。
【図９】製造すべき製品に傾斜面がある場合の処理方法
の一例を示す図である。
【図１０】図８の層厚決定プログラムが図３に示す便宜
上の下型に対して実行される様子を示す図である。
【図１１】図８の層厚決定プログラムの実行により演算
される断面積が積層方向において滑らかに変化する場合
の一例を示すグラフである。
【図１２】図５における切断線の自動決定工程を実行す
るプログラムを示すフローチャートである。
【図１３】図５における接着面領域の自動決定工程を実
行するプログラムを示すフローチャートである。
【図１４】前記製品製造装置を示す図である。
【図１５】前記積層型製品製造工程とデータ作成装置お
よび製品製造装置により上型用のＦＭ模型およびそれの
補強材と、下型用のＦＭ模型およびそれの補強材とを一
つを製品とみなして同時に製造する場合における複数の
基材の積層体の構成を示す断面図である。
【図１６】図１５における複数の層のうち下から４番目
の層を真上から見た平面図である。
【図１７】基材製造装置の別の一例を示す図である。
【図１８】基材製造装置のさらに別の一例を示す図であ
る。
【図１９】本発明の実施形態による効果を説明するため
の図である。
【図２０】本発明の効果を説明するための積層体の一断
面図である。
【図２１】本発明の別の実施形態を説明するための図で
ある。
【符号の説明】
１０ データ作成装置 ５０ 製品製造装置 ５２ 基材製造装置 ５４ 積層装置 ５６ 加圧装置 ５８ 切断線形成装置 ６０ 接着剤塗布装置

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】積層して製造すべき製品を複数の層に、互
    いに隣接する層間で厚さが異なることを許して分割する
    ことを想定することにより、各層の厚さである層厚と各
    層の外形形状である層形状とをそれぞれ決定することを
    特徴とする層厚・層形状決定方法。
  2. 【請求項２】請求項１の層厚・層形状決定方法であっ
    て、前記製品を互いに隣接する層間では前記層形状が異
    なるように分割することを想定することにより、各層の
    層厚を決定する層厚決定工程を含むことを特徴とする層
    厚・層形状決定方法。
  3. 【請求項３】請求項２の層厚・層形状決定方法であっ
    て、 前記層厚決定工程が、 (a) 前記複数の層の積層方向に一定のピッチで並ぶ複数
    の平面を前記複数の層の暫定分割面に決定する暫定分割
    面決定工程と、 (b) 決定された複数の暫定分割面で前記製品を分割する
    ことを想定して得た各断面の断面積を演算する断面積演
    算工程と、 (c) 前記複数の暫定分割面のうち、演算された断面積が
    前記積層方向において変化する変化位置に対応するもの
    を前記複数の層の最終分割面に決定する最終分割面決定
    工程と、 (d) 決定された最終分割面に基づいて前記各層の層厚を
    決定する各層層厚決定工程とを含むことを特徴とする層
    厚・層形状決定方法。
  4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかの層厚・層形
    状決定方法を含む積層型製品製造方法であって、さら
    に、 前記各層毎に、それの前記層厚とほぼ等しい厚さを有す
    る基材を取得する基材取得工程と、 取得された複数の基材をテーブル上に積層する積層工程
    と、 各基材が積層される毎に、積層された最新の基材を直前
    に積層された基材に接着する接着工程と、 各基材が接着される毎に、接着された最新の基材に、そ
    の基材に対応する前記層形状とほぼ等しい形状を有する
    部分を前記製品として必要な製品必要部として残す一
    方、それ以外の部分を製品として必要でない製品不要部
    として分離するための切断線を形成する切断線形成工程
    と、 最後の基材についてそれら基材取得工程，積層工程，接
    着工程および切断線形成工程が行われた後に、積層され
    た複数の基材において前記製品不要部を製品必要部から
    前記切断線を境界にして除去する除去工程とを含むこと
    を特徴とする積層型製品製造方法。
  5. 【請求項５】請求項４の積層型製品製造方法であって、
    前記接着工程が、前記基材同士の接着を、各基材の表面
    のうちそれら基材の前記製品必要部同士が接触する領域
    についてのみ行う部分接着型である積層型製品製造方
    法。
  6. 【請求項６】請求項４または５の積層型製品製造方法で
    あって、鋳造型内において使用する模型を前記製品とし
    て製造することを特徴とする積層型製品製造方法。
  7. 【請求項７】請求項６の積層型製品製造方法を実行する
    模型製造工程と、 その模型製造工程において製造された模型を用いて鋳造
    を行う鋳造工程とを含むことを特徴とする鋳造方法。
  8. 【請求項８】請求項７の鋳造方法を実行する鋳造工程
    と、 その鋳造工程において鋳造された部品を成形型の構成要
    素として使用して成形加工を行う成形工程とを含むこと
    を特徴とする成形方法。
  9. 【請求項９】積層して製造すべき製品を複数の層に、互
    いに隣接する層間で厚さが異なることを許して分割する
    ことを想定することにより、各層の厚さである層厚と各
    層の外形形状である層形状とをそれぞれ決定することを
    特徴とする層厚・層形状決定装置。
  10. 【請求項１０】請求項９の層厚・層形状決定装置であっ
    て、前記製品を互いに隣接する層間では前記層形状が異
    なるように分割することを想定することにより、各層の
    層厚を決定する層厚決定装置を含むことを特徴とする層
    厚・層形状決定装置。
  11. 【請求項１１】請求項１０の層厚・層形状決定装置であ
    って、 前記層厚決定装置が、 (a) 前記複数の層の積層方向に一定のピッチで並ぶ複数
    の平面を前記複数の層の暫定分割面に決定する暫定分割
    面決定手段と、 (b) 決定された複数の暫定分割面で前記製品を分割する
    ことを想定して得た各断面の断面積を演算する断面積演
    算手段と、 (c) 前記複数の暫定分割面のうち、演算された断面積が
    前記積層方向において変化する変化位置に対応するもの
    を前記複数の層の最終分割面に決定する最終分割面決定
    手段と、 (d) 決定された最終分割面に基づいて前記各層の層厚を
    決定する各層層厚決定手段とを含むことを特徴とする層
    厚・層形状決定装置。
  12. 【請求項１２】請求項９ないし１１のいずれかの層厚・
    層形状決定装置を含む積層型製品製造装置であって、さ
    らに、 前記各層毎に、それの前記層厚とほぼ等しい厚さを有す
    る基材を取得する基材取得装置と、 取得された複数の基材をテーブル上に積層する積層装置
    と、 各基材が積層される毎に、積層された最新の基材を直前
    に積層された基材に接着する接着装置と、 各基材が積層される毎に、積層された最新の基材に、そ
    の基材に対応する前記層形状とほぼ等しい形状を有する
    部分を前記製品として必要な製品必要部として残す一
    方、それ以外の部分を製品として必要でない製品不要部
    として分離するための切断線を形成する切断線形成装置
    とを含むことを特徴とする積層型製品製造装置。
  13. 【請求項１３】予め定められた厚さを有する基材を製造
    する基材製造装置であって、 ブロック素材を保持する保持具と、 その保持具に保持されたブロック素材を切断する切断具
    と、 それら保持具と切断具とを一平面において相対移動させ
    ることにより、保持具に保持されたブロック素材に切断
    具により一平面を成す切断面を形成する切断面形成装置
    と、 前記保持具と切断具とを前記切断面と交差する方向に相
    対移動させることにより、切断面の位置を変更する切断
    面位置変更装置とを含むことを特徴とする基材製造装
    置。
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EP96114620A EP0763417A1 (en) 1995-09-13 1996-09-12 Method and apparatus for determining thickness values and shapes of laminate layers of product
CN96122744A CN1159386A (zh) 1995-09-13 1996-09-13 测定产品层压层的厚度值及形状的方法和装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1086621C (zh) * 1996-03-13 2002-06-26 株式会社宫永 用于钻带有下部掏槽空间的孔的装置
US8903531B2 (en) 2010-09-09 2014-12-02 International Business Machines Corporation Characterizing laminate shape
JP7150121B1 (ja) * 2021-10-25 2022-10-07 株式会社ソディック 造形プログラムの作成方法、積層造形方法および積層造形装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2789187B1 (fr) 1998-11-19 2001-11-30 Cirtes Ct D Ingenierie De Rech Procede de realisation de pieces mecaniques, en particulier de prototypes, par decomposition en strates, strates elementaires obtenues selon le procede et pieces mecaniques ainsi obtenues
DE19957370C2 (de) * 1999-11-29 2002-03-07 Carl Johannes Fruth Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten eines Substrates
FR2808896B1 (fr) 2000-05-15 2003-05-09 Cirtes Ct D Ingenierie De Rech Dispositif pour la realisation de plaques destinees a un procede de prototypage rapide, procede d'usinage et d'assemblage desdites plaques et pieces prototypes ainsi obtenues
GB0112675D0 (en) * 2001-05-24 2001-07-18 Vantico Ltd Three-dimensional structured printing
FR2834803B1 (fr) * 2002-01-16 2004-02-13 Cirtes Src Procede pour l'optimisation des joints de strates dans une modelisation ou prototypage par decomposition en strates et pieces ainsi obtenues
US6678575B1 (en) 2002-09-13 2004-01-13 General Electric Company Method and system for generating numerically controlled tool paths on a solid model
FR2845492B1 (fr) 2002-10-07 2004-11-26 Cirtes Src Piece mecanique avec au moins un circuit de transport de fluide et son procede de conception par strates
AU2003214352A1 (en) * 2003-02-06 2004-09-28 Cirtes Src Method of optimising the joints between layers in modelling or prototyping involving layer decomposition, and parts thus obtained
JP6892836B2 (ja) * 2018-03-16 2021-06-23 明産株式会社 シート厚さ測定装置
US20210094233A1 (en) * 2018-09-28 2021-04-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. 3d printing system

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3711470A1 (de) * 1987-04-04 1988-10-27 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zum herstellen eines dreidimensionalen modells
JPS6434540A (en) * 1987-07-30 1989-02-06 Komatsu Mfg Co Ltd Method for discharging exhaust gas or lost-wax pattern
JPH04500929A (ja) * 1988-08-08 1992-02-20 デソート　インコーポレイテッド 光硬化性コンパウンドおよびインベストメント鋳造法
FR2638999B1 (fr) * 1988-11-15 1995-02-17 Musset Claude Procede de fabrication de maquette et dispositif de decoupe automatique d'elements pour cette fabrication
IL88626A0 (en) * 1988-12-07 1989-07-31 N C T Limited Method and apparatus for making three-dimensional objects
DE4135971A1 (de) * 1991-10-31 1993-05-06 Gerhard Dr.-Ing. 8000 Muenchen De Maerz Verfahren zur herstellung dreidimensionaler werkstuecke
WO1995008416A1 (en) * 1993-09-20 1995-03-30 Massachusetts Institute Of Technology Process for rapidly forming laminated dies and said dies
US5432704A (en) * 1993-11-23 1995-07-11 Clemson University Adaptive lamina generation for shape dependent process control and/or object decomposition
DE4402847A1 (de) * 1994-01-31 1995-08-03 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur schnellen freiformenden Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1086621C (zh) * 1996-03-13 2002-06-26 株式会社宫永 用于钻带有下部掏槽空间的孔的装置
US8903531B2 (en) 2010-09-09 2014-12-02 International Business Machines Corporation Characterizing laminate shape
JP7150121B1 (ja) * 2021-10-25 2022-10-07 株式会社ソディック 造形プログラムの作成方法、積層造形方法および積層造形装置

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Publication number Publication date
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