JPWO2016151782A1 - 3次元造形システム、3次元造形物の製造方法、情報処理装置、3次元造形物の放熱用構造生成方法および3次元造形物の放熱用構造生成プログラム - Google Patents

3次元造形システム、3次元造形物の製造方法、情報処理装置、3次元造形物の放熱用構造生成方法および3次元造形物の放熱用構造生成プログラム Download PDF

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Abstract

本発明の装置は、3次元造形物の造形時に積層部分の放熱を促進することにより、所望の3次元造形物を造形する情報処理装置である。この情報処理装置は、3次元造形モデルの積層造形データを取得する取得部と、積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを3次元造形モデルに付加した積層造形データを生成するデータ生成部と、を備える。付加する放熱構造物モデルは、所定体積を有する多面体と、多面体の所定面の表面に付加された放熱構造物モデルと、を組み合わせた放熱構造体モデルとして準備され、格納されている。

Description

本発明は、3次元造形物の放熱用構造を生成する技術に関する。
上記技術分野において、特許文献1には、3次元物体の積層製造時において積層物体を支持する支持メッシュのデータを生成する技術が開示されている。
特許第5383687号公報
しかしながら、上記文献に記載の技術には、例えば、セレクティブレーザーシンタリング(SLS)における、ハイパワーレーザーまたは電子ビームその他の集束熱源を用いた、プラスティック、金属、またはセラミックパウダーの小さな粒子から3次元の物体を示すような塊に焼結または結合する場合において、発生した熱の放熱方法については言及されていない。したがって、造形時の温度の差や造形後の温度の低下による3次元造形物の形状に歪みや捻れ、ひび割れなどが発生することになる。
本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理装置は、
3次元造形モデルの積層造形データを取得する取得手段と、
積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記3次元造形モデルに付加した積層造形データを生成するデータ生成手段と、
を備える。
上記目的を達成するため、本発明に係る3次元造形物の放熱用構造生成方法は、
3次元造形モデルの積層造形データを取得する取得ステップと、
積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記3次元造形モデルに付加した積層造形データを生成するデータ生成ステップと、
を含む。
上記目的を達成するため、本発明に係る3次元造形物の放熱用構造生成プログラムは、
3次元造形モデルの積層造形データを取得する取得ステップと、
積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記3次元造形モデルに付加した積層造形データを生成するデータ生成ステップと、
をコンピュータに実行させる。
上記目的を達成するため、本発明に係る3次元造形システムは、
3次元造形物を表わすデータから3次元造形モデルの積層造形データを生成するモデル生成手段と、
積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記3次元造形モデルに付加した積層造形データを生成するデータ生成手段と、
前記データ生成手段が生成した前記積層造形データに従って、放熱構造物を付加した3次元造形物を造形する積層造形手段と、
を備える。
上記目的を達成するため、本発明に係る3次元造形物の製造方法は、
3次元造形物を表わすデータから3次元造形モデルの積層造形データを生成するモデル生成工程と、
積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記3次元造形モデルに付加した積層造形データを生成するデータ生成工程と、
前記データ生成工程により生成された前記積層造形データに従って、放熱構造物を付加した3次元造形物を造形する積層造形工程と、
を含む。
本発明によれば、3次元造形物の造形時に積層部分の放熱を促進することにより、所望の3次元造形物を造形することができる。
本発明の第1実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る放熱構造物の付加の概要を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る放熱構造物を付加した3次元造形物を示す斜視図である。 本発明の第2実施形態に係る情報処理装置を含む3次元造形システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る放熱構造物モデル付加部の構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る熱溜まり予測テーブルの構成を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る放熱構造物モデル選択配置テーブルの構成を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る放熱構造物モデルデータベースの構成を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る3次元造形システムの3次元造形物製造手順を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係る情報処理装置の放熱構造物モデル付加処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第3実施形態に係る放熱構造物の付加の概要を示す図である。 本発明の第3実施形態に係る放熱構造物モデル付加部の構成を示すブロック図である。 本発明の第3実施形態に係る熱溜まり予測および放熱構造体モデル選択配置テーブルの構成を示す図である。 本発明の第3実施形態に係る放熱構造体データベースの構成を示す図である。 本発明の第3実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の第3実施形態に係る情報処理装置の放熱構造物モデル付加処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第4実施形態に係る放熱構造物の付加の概要を示す図である。 本発明の第4実施形態に係る放熱構造物の付加の他の概要を示す図である。 本発明の第4実施形態に係る放熱構造物の付加のさらに他の概要を示す図である。 本発明の第5実施形態に係る放熱構造物モデル付加部の構成を示すブロック図である。
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素は単なる例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態としての情報処理装置100について、図1を用いて説明する。情報処理装置100は、3次元造形物の放熱用構造を生成する装置である。
図1に示すように、情報処理装置100は、取得部101と、データ生成部102と、を含む。取得部101は、3次元造形モデルの積層造形データ111を取得する。データ生成部102は、積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデル112を付加した3次元造形モデルの積層造形データ113を生成する。
本実施形態によれば、3次元造形物の造形時に積層部分の放熱を促進することにより、所望の3次元造形物を造形することができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る情報処理装置を含む3次元造形システムについて説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、積層造形する3次元造形モデルから熱溜まりを予測して、対応する放熱構造物モデルを選択して3次元造形モデルに配置する。例えば、本実施形態において、放熱構造物モデルは3次元造形モデルの積層造形表面から斜め下方に延びる構造物である。そして、放熱構造物モデルは積層造形後の3次元造形物から削除できる位置に付加される。
《放熱構造物付加の概要》
図2Aは、本実施形態に係る放熱構造物の付加の概要を示す図である。
図2Aにおいては、3次元造形モデル201に、3次元造形モデル201の積層造形時の熱溜まり予測に対応して選択された放熱構造物モデル202を付加した、新たな3次元造形モデルを生成する。そして、新たに生成された3次元造形モデルに基づいて、放熱構造物231および放熱構造物232の付いた3次元造形物203を積層造形する。なお、図示しないが、3次元造形物203から放熱構造物231および放熱構造物232は削除される。削除のより具体的な例としては、ニッパー、グラインダー、サンダー、やすり、または固定して切削、研削加工をするなどにより削除される。なお、別途、放熱構造物削除装置を設けてもよい。
図2Bは、本実施形態に係る放熱構造物を付加した3次元造形物203を示す斜視図である。図2Aは、図2BをX方向から観た図である。
図2Bでは、放熱構造物231および放熱構造物232を板状に示したが、その形状は限定されない。放熱効率や積層部分の温度低下の調整のための様々な形状が可能である。なお、放熱構造物233のように、3次元造形物の他の面に放熱構造物を付加してもよい。
《3次元造形システムの構成》
図3は、本実施形態に係る情報処理装置310を含む3次元造形システム300の構成を示すブロック図である。
3次元造形システム300は、3次元造形モデルの積層造形データを生成するための情報処理装置310と、積層造形データに従って3次元造形物を積層造形する3次元造形装置320と、を備える。なお、図3では、情報処理装置310と3次元造形装置320とが通信で接続された構成を示したが、一体構成の装置であっても、さらに機能別に複数装置に分離された構成であってもよい。
情報処理装置310は、通信制御部311と、積層造形データ生成部312と、表示部313と、操作部314と、放熱構造物モデル付加部315と、3次元造形モデル取得部316と、を備える。
通信制御部311は、3次元造形装置320との通信を制御し、積層造形データ生成部312が生成した積層造形データを3次元造形装置320に送信する。また、通信制御部311は、3次元造形モデル取得部316が取得する3次元造形モデルの積層造形データを、通信を介して受信する場合、受信した積層造形データを3次元造形モデル取得部316に渡す。
3次元造形モデル取得部316は、通信制御部311を介して、あるいは、記憶媒体などからバスを介して、3次元造形物を積層造形するための3次元造形モデルの積層造形データを取得する。なお、情報処理装置310が、3次元造形物を表わすデータを取得して、3次元造形モデルの積層造形データを生成する機能を有してもよい。この処理を、積層造形データ生成部312が兼用してもよい。
表示部313は、3次元造形モデルや放熱構造物モデル、あるいは、放熱構造物モデルが付加された3次元造形モデルなどを表示して、ユーザに報知する。また、操作部314は、ユーザによる放熱構造物モデルの付加指示などの操作入力を受ける。
放熱構造物モデル付加部315は、3次元造形モデル取得部316が取得した3次元造形モデルの積層造形時における熱溜まり予測に対応して、放熱構造物モデルを選択して3次元造形モデルの所定位置に配置する。積層造形データ生成部312は、放熱構造物モデルが配置された付加後の3次元造形モデルから新たな積層造形データを生成する。そして、積層造形データ生成部312は、通信制御部311を介して、新たな積層造形データを3次元造形装置320に送信するデータ送信部を含む。
3次元造形装置320は、造形制御部321と積層造形部322とを備える。造形制御部321は、通信制御部311から受信した3次元造形モデルの積層造形データに従って、積層造形部322による3次元造形物の積層造形を制御する。積層造形部322は、造形制御部321の制御の下で、粒状材料、特に金属粉、をレーザ光や電子ビームなどで積層ごとに3次元造形物の形状を選択溶融して、3次元造形物を積層造形する。なお、3次元造形装置320の積層造形方法は限定されない。本実施形態においては、積層造形時に高熱となり放熱を必要とする積層造形方法であればよい。
(3次元造形物の製造方法)
この3次元造形システム300においては、3次元造形物が以下の工程により製造される。まず、モデル生成工程では、情報処理装置310あるいは他の装置において、3次元造形物を表わすデータから3次元造形モデルの積層造形データを生成する。次に、データ生成工程では、情報処理装置310において、積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを3次元造形モデルに付加した積層造形データを生成する。そして、積層造形工程では、3次元造形装置320において、データ生成工程により生成された積層造形データに従って、放熱構造物を付加した3次元造形物を造形する。
(放熱構造物モデル付加部)
図4は、本実施形態に係る放熱構造物モデル付加部315の構成を示すブロック図である。
放熱構造物モデル付加部315は、熱溜まり予測部401と、放熱構造物モデルデータベース402と、放熱構造物モデル選択および配置部403と、3次元造形モデル生成部404と、を備える。放熱構造物モデル付加部315は、操作部314による放熱構造物モデル付加の指示に応じて、放熱構造物モデルの付加を実行する。
なお、操作部314からは、3次元造形装置320で使用される材料特性や、熱溜まり予測や放熱構造物モデル選択および配置に使用される細かなパラメータが入力されてもよいし、3次元造形装置320の機種と使用される材料が入力されればパラメータが設定されてもよい。
熱溜まり予測部401は、3次元造形モデル取得部316から渡された3次元造形モデルのデータから、3次元造形装置320が積層造形に使用する材料や、積層造形した時の熱の情報と、3次元造形モデルの形状や材質特性などの属性とから、3次元造形物内の熱溜まり状態を予測する。積層部は積層時に高熱となり、その後、3次元造形モデルの内部の塊部分は放熱しにくいので、熱溜まり部分となり易い。なお、熱溜まり状態は、3次元造形装置320の積層造形速度などにも影響される。
放熱構造物モデルデータベース402は、3次元造形モデルの熱溜まり予測に対応して付加する放熱構造物モデルを格納する。なお、放熱構造物モデルデータベース402は、放熱構造物モデルを1つ1つのモデルで格納してもよいし、熱溜まり予測の状況に対応付けて複数のモデルの組で格納してもよい。図2Aの例では、複数のモデルの組からなる放熱構造物モデル202、231または232で格納されているものとする。
放熱構造物モデル選択および配置部403は、熱溜まり予測部401による熱溜まり予測に対応して、放熱構造物モデルデータベース402から放熱構造物モデルを選択し、その3次元造形モデルへの配置を決定する。
3次元造形モデル生成部404は、放熱構造物モデル選択および配置部403が選択および配置した放熱構造物モデルを3次元造形モデルに付加して、新たな3次元造形モデルを生成する。そして、3次元造形モデル生成部404は、積層造形データ生成部312に放熱構造物モデルを付加した3次元造形モデルのデータを出力すると共に、表示部313に出力して表示させる。
(熱溜まり予測テーブル)
図5Aは、本実施形態に係る熱溜まり予測テーブル510の構成を示す図である。熱溜まり予測テーブル510は、熱溜まり予測部401が、3次元造形モデルのデータから熱溜まりを予測するために使用される。
熱溜まり予測テーブル510は、3次元造形モデルのデータ511に対応して、3次元造形モデルの形状512を記憶する。3次元造形モデルの形状512としては、3次元造形モデルの横幅、縦幅、高さ、空洞、などのデータを記憶する。そして、熱溜まり予測テーブル510は、3次元造形モデルの形状512に基づいた熱溜まり予測513を記憶する。熱溜まり予測513には、熱溜まり位置や熱溜まり量などが含まれる。
(放熱構造物モデル選択配置テーブル)
図5Bは、本実施形態に係る放熱構造物モデル選択配置テーブル520の構成を示す図である。放熱構造物モデル選択配置テーブル520は、放熱構造物モデル選択および配置部403が、熱溜まり予測に基づいて放熱構造物モデルデータベース402から放熱構造物モデルを選択して配置するために使用される。
放熱構造物モデル選択配置テーブル520は、熱溜まり予測521のそれぞれに対応付けて、放熱構造物モデル522を記憶する。放熱構造物モデル522としては、放熱構造物モデルID、付加位置、付加方向、などを含む。
(放熱構造物モデルデータベース)
図5Cは、本実施形態に係る放熱構造物モデルデータベース402の構成を示す図である。なお、放熱構造物モデルデータベース402の構成は図5Cに限定されない。
放熱構造物モデルデータベース402は、放熱構造物モデルID531に対応付けて、属性532、サイズ533、形状534、を記憶する。そして、放熱構造物モデルデータベース402は、属性532、サイズ533、形状534に基づいて算出された放熱予測量535を記憶する。形状534は、図5Cに記載の形状に限定されない。必要な放熱量、あるいは、放熱効率などを考慮した種々の形状が、その属性やサイズなども考慮して準備されてよい。
放熱構造物モデル選択および配置部403は、例えば、上記情報の熱溜まり予測と放熱予測量とに基づいて、適切な放熱構造物モデルあるいは放熱構造物モデルの組み合わせを決定する。
《情報処理装置のハードウェア構成》
図6は、本実施形態に係る情報処理装置310のハードウェア構成を示すブロック図である。
図6で、CPU(Central Processing Unit)610は演算制御用のプロセッサであり、プログラムを実行することで図3の情報処理装置310の機能構成部を実現する。ROM(Read Only Memory)620は、初期データおよびプログラムなどの固定データを記憶する。また、通信制御部311は、ネットワークを介して3次元造形装置320と通信する。なお、CPU610は1つに限定されず、複数のCPUであっても、あるいは画像処理用のGPU(Graphics Processing Unit)を含んでもよい。また、通信制御部311は、CPU610とは独立したCPUを有して、RAM(Random Access Memory)640の領域に送受信データを書き込みあるいは読み出しするのが望ましい。また、RAM640とストレージ650との間でデータを転送するDMAC(Direct Memory Access Controller)を設けるのが望ましい(図示なし)。さらに、入出力インタフェース660は、CPU610とは独立したCPUを有して、RAM640の領域に入出力データを書き込みあるいは読み出しするのが望ましい。したがって、CPU610は、RAM640にデータが受信あるいは転送されたことを認識してデータを処理する。また、CPU610は、処理結果をRAM640に準備し、後の送信あるいは転送は通信制御部311やDMAC、あるいは入出力インタフェース660に任せる。
RAM640は、CPU610が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。RAM640には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。取得した3次元造形モデルデータ511は、情報処理装置310が取得した3次元造形モデルのデータである。熱溜まり予測テーブル510は、3次元造形モデルの熱溜まりを予測するためのテーブルである。放熱構造物モデル選択配置テーブル520は、熱溜まり予測に基づいて放熱構造物モデルデータベース402から放熱構造物モデルを選択して3次元造形モデルの付加位置に配置するためのテーブルである。生成した3次元造形モデルデータ641は、放熱構造物モデルを付加した3次元造形モデルの積層造形データである。入出力データ642は、入出力インタフェース660を介して入出力されるデータである。送受信データ643は、通信制御部311を介して送受信されるデータである。
ストレージ650には、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。放熱構造物モデルデータベース402は、放熱構造物モデルを検索可能に格納するデータベースである。ストレージ650には、以下のプログラムが格納される。情報処理装置制御プログラム651は、本情報処理装置310の全体を制御する制御プログラムである。放熱構造物モデル付加モジュール652は、3次元造形モデルの熱溜まり予測に対応して適切な放熱構造物モデルを付加するモジュールである。放熱構造物モデル付加モジュール652には、熱溜まり予測モジュールと放熱構造物モデル選択配置モジュールとが含まれる。積層造形データ生成モジュール653は、放熱構造物モデルが付加された3次元造形モデルの積層造形データを生成するモジュールである。
入出力インタフェース660は、入出力機器との入出力データをインタフェースする。入出力インタフェース660には、表示部313、操作部314、が接続される。また、記憶媒体制御装置などが接続されてもよい。
なお、図6のRAM640やストレージ650には、情報処理装置310が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関連するプログラムやデータは図示されていない。
《3次元造形物製造手順》
図7Aは、本実施形態に係る3次元造形システム300の3次元造形物製造手順を示すフローチャートである。なお、図7Aにおいては、情報処理装置310が3次元造形モデルの積層造形データを生成する例を示すが、積層造形データの生成は外部の他の装置で実行されてもよい。
情報処理装置310は、ステップS701において、3次元造形物を表わすデータを取得する。情報処理装置310は、ステップS703において、取得したデータに対応する3次元造形モデルの積層造形データを生成する。そして、情報処理装置310は、ステップS705において、本実施形態のアプリケーションとして、3次元造形モデルへの放熱構造物モデルの付加処理を実行して、その積層造形データを3次元造形装置320に送信する。
3次元造形装置320は、ステップS707において、受信した、放熱構造物モデルが付された積層造形データに従って、放熱構造物を付加した3次元造形物を製造する。そして、3次元造形システム300は、ステップS709において、図示しない所定の装置により製造された3次元造形物から放熱構造物を削除する。このようにして、所望の3次元造形物が製造される。
(放熱構造物モデル付加処理)
図7Bは、本実施形態に係る情報処理装置310の放熱構造物モデル付加処理(S705)の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは放熱用構造生成プログラムからなるアプリケーションであり、CPU610がRAM640を使用して実行し、図3の情報処理装置310の機能構成部を実現する。
情報処理装置310は、ステップS711において、3次元造形モデルの積層造形データを取得する。情報処理装置310は、ステップS713において、3次元造形モデルのデータに基づいて積層造形時の熱溜まりを予測する。そして、情報処理装置310は、ステップS715において、熱溜まり予測に対応する放熱構造物モデルを放熱構造物モデルデータベース402から選択して、3次元造形モデルに配置する。
情報処理装置310は、ステップS717において、放熱構造物モデルの付加された3次元造形モデルの積層造形データを生成する。そして、情報処理装置310は、ステップS719において、3次元造形装置320に、3次元造形モデルの積層造形データを送信する。
本実施形態によれば、3次元造形モデルの熱溜まり予測に対応して放熱構造物モデルデータベースから適切な放熱構造物モデルを検索して付加するので、3次元造形物の造形時に積層部分の放熱を促進することにより、所望の3次元造形物を造形することができる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係る情報処理装置について説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、上記第2実施形態と比べると、あらかじめ熱溜まり造形部と放熱構造物モデルとを組み合わせた放熱構造体モデルを3次元造形物モデルに配置する点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
《放熱構造物付加の概要》
図8は、本実施形態に係る放熱構造物の付加の概要を示す図である。
図8においては、3次元造形モデル801をグリッドで分割する。図8では2次元で示すが、実際には、所定サイズの立方体をグリッドとしている。そして、所定サイズの立方体のグリッドが同じ数だけ縦方向、横方向、奥方向に並ぶ塊を3次元造形モデル801が内包するか否かを判定する。図8においては、3×3×3の立方体が3次元造形モデル801に内包されている。なお、塊は立方体に限定されない。直方体であっても、さらに面の多い多面体であっても、球や楕円であっても、よい。また、グリッドも立方体に限定されない。さらに、グリッドのサイズを小さくすればより正確な熱溜まりが予測でき、グリッドのサイズを大きくすればより高速に3次元造形モデル801が内包する塊を算出できる。なお、図8においては、塊は所定体積を有する多面体であるとし、放熱構造物モデルは多面体の所定面の表面から斜め下方に延びる板状の構造物としている。
一方、あらかじめ対応する塊に放熱構造物モデルを付加した放熱構造体モデル802を準備しておく。そして、3次元造形モデル801に内包される塊を放熱構造体モデル802に置き換えて(組み込んで)、塊が放熱構造体モデル802に置き換えられた3次元造形モデル803を生成する。この3次元造形モデル803に基づく積層造形物は、図2Aおよび図2Bと同じ3次元造形物203となる。
したがって、本実施形態における放熱構造物の付加は、放熱構造体モデル802を組み込むという簡単な処理により高速に実現できる。
(放熱構造物モデル付加部)
図9は、本実施形態に係る放熱構造物モデル付加部915の構成を示すブロック図である。放熱構造物モデル付加部915は、図3の放熱構造物モデル付加部315に置き換えられて、本実施形態の放熱構造物モデル付加を実現する。なお、図9において、図4と同様の機能構成部には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
放熱構造物モデル付加部915は、熱溜まり予測部901と、放熱構造体モデルデータベース902と、放熱構造体モデル選択および配置部903と、3次元造形モデル生成部404と、を備える。
熱溜まり予測部901は、3次元造形モデル取得部316から渡された3次元造形モデルのデータから3次元造形物内の熱溜まり状態を予測する。また、放熱構造体モデル選択および配置部903は、熱溜まり予測部901による熱溜まり予測に対応して、放熱構造体モデルデータベース902から放熱構造体モデルを選択し、その3次元造形モデルへの配置を決定する。本実施形態の放熱構造物モデル付加部915においては、熱溜まり予測部901および放熱構造体モデル選択および配置部903の処理は、一体に1つの処理として実行される。すなわち、3次元造形モデルに内包される塊を見付け、同じ塊に放熱構造物モデルが付加された放熱構造体モデルを、放熱構造体モデルデータベース902から検索して、3次元造形モデルに組み込むことで、熱溜まり予測および放熱構造物付加を共に実現する。
放熱構造体モデルデータベース902は、3次元造形モデルに内包される塊に対応して組み込む放熱構造体モデルを格納する。
(熱溜まり予測および放熱構造体モデル選択配置テーブル)
図10Aは、本実施形態に係る熱溜まり予測および放熱構造体モデル選択配置テーブル1010の構成を示す図である。熱溜まり予測および放熱構造体モデル選択配置テーブル1010は、3次元造形モデル取得部316から渡された3次元造形モデルのデータから3次元造形物内の熱溜まり状態を予測しながら放熱構造体モデルを選択配置するために使用される。
熱溜まり予測および放熱構造体モデル選択配置テーブル1010は、3次元造形モデルのデータ511に対応付けて、3次元造形モデルに内包される塊1012と、対応する放熱構造体モデル1013と、を記憶する。3次元造形モデルに内包される塊1012は、塊の横幅、塊の縦幅、塊の高さ、などを含む。横幅、縦幅、高さが同じ場合が、図8に示した立方体となる。放熱構造体モデル1013は、放熱構造体モデルID、形状、サイズ、付加されている放熱構造物の数、などを含む。
(放熱構造体モデルデータベース)
図10Bは、本実施形態に係る放熱構造体モデルデータベース902の構成を示す図である。なお、放熱構造体モデルデータベース902の構成は、図10Bに限定されない。
放熱構造体モデルデータベース902は、放熱構造体のモデルID1021に対応付けて、塊サイズ1022、塊に付加されている放熱構造物1023、熱伝導率などの属性1024、を記憶する。そして、放熱構造体モデルデータベース902は、放熱構造体のモデルID1021に対応付けて、算出された放熱量1025を記憶する。なお、実際には、3次元造形物と放熱構造物とは同じ材料であるのが望ましく、その場合は3次元造形物および放熱構造物の属性は同じである。
《情報処理装置のハードウェア構成》
図11は、本実施形態に係る情報処理装置1100のハードウェア構成を示すブロック図である。なお、図11において、図6と同様な機能構成部には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
RAM1140は、CPU610が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。RAM1140には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。熱溜まり予測および放熱構造体モデル選択配置テーブル1010は、熱溜まり予測に対応して放熱構造体モデルデータベース902から放熱構造体モデルを選択して3次元造形モデルの組み込み位置に配置するためのテーブルである。
ストレージ1150には、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。放熱構造物モデル付加モジュール1152は、3次元造形モデルの熱溜まり予測に対応して適切な放熱構造体モデルを組み込みことで、適切な放熱構造物モデルを付加するモジュールである。
なお、図11のRAM1140やストレージ1150には、情報処理装置310が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関連するプログラムやデータは図示されていない。
(放熱構造物モデル付加処理)
図12は、本実施形態に係る情報処理装置1100の放熱構造物モデル付加処理S713およびS715の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、CPU610がRAM1140を使用して実行し、図9の放熱構造物モデル付加部915の機能構成部を実現する。
情報処理装置1100は、ステップS1201において、対象となる3次元造形モデルを所定のグリッドごとに分割する。情報処理装置1100は、ステップS1203において、分割したグリッドのうち3次元造形モデル内に内包されるグリッドを特定する。情報処理装置1100は、ステップS1205において、モデル内に内包されるグリッドにあらかじめ決めておいた特定形状(グリッドサイズのブロックの集合体)をはめ込める位置を探す。そして、情報処理装置1100は、ステップS1207において、特定形状をはめ込めた場合に対応する放熱構造体モデルを組み込み位置に配置する。
本実施形態によれば、熱溜まり予測および放熱構造物モデルの選択配置を放熱構造体モデルの組み込みにより一括処理するので、簡単に放熱構造物モデルを付加することができる。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態に係る情報処理装置について説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、上記第2実施形態および第3実施形態と比べると、異なる厚みや形状を有する他の放熱構造物モデルを3次元造形物モデルに付加する点で異なる。例えば、異なる厚みの放熱構造物モデルの組み合わせや、板状ではない形状や、造形後の削除が可能なくびれ形状などが含まれる。その他の構成および動作は、第2実施形態、第3実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
《放熱構造物付加の概要》
図13Aおよび図13Bは、本実施形態に係る放熱構造物の付加の概要を示す図である。
図13Aの3次元造形物1301は、第3実施形態よりグリッドのサイズが大きく、2×2×2の立方体に対して2つの放熱構造物からなる放熱構造物1311および放熱構造物1312が付加された造形物を示す。
図13Aの3次元造形物1302は、厚さが異なる放熱構造物1321および放熱構造物1322が付加された造形物を示す。なお、縦横のサイズや形状、長さが適切に選択されてもよい。
図13Aの3次元造形物1303は、放熱構造物の付加部分1331の断面が放熱構造物の断面に比較して狭く造形され、放熱構造物の削除を容易にした造形物を示す。さらに、放熱構造物の付加部分を拡大した拡大図1332を示す。なお、放熱構造物の削除を容易にするこの工夫は一例であり、他の工夫も含まれる。
図13Bには、図13Aとは異なり、放熱構造物が第2実施形態の図2Aや図2Bに示したような板状でない場合の例を示した。
図13Bの3次元造形物1304は、それぞれの放熱構造物1341〜1346が付加された造形物の斜視図(上図)と上面図(中央図)とを示す。
図13Bの3次元造形物1305は、それぞれが、先端部分の体積が増加して放熱効果を高めた特殊な放熱構造を持つ放熱構造物1351〜1354が付加された造形物を示す。
図13Cには、放熱構造物が図2Aや図2B、図13Aおよび図13Bとは異なる形状の場合の例を示した。
図13Cの3次元造形物1306は、枝分かれ状(dentritic)の放熱構造物1361、1362が付加された造形物を示す。
図13Cの3次元造形物1307は、2階層に枝分かれした放熱構造物1371、1372が付加された造形物を示す。
なお、放熱構造物の構造は、上記実施形態に限定されず、例えば、表面が平面でない、あるいは、櫛状などで表面積を増加させたヒートシンク形状などであってもよい。
本実施形態によれば、3次元造形モデルの形状などの種類に対応して、放熱構造物モデルのサイズ、種類、放熱構造物モデルの数および放熱構造物モデルの間隔などを含む好適な工夫を加えることができる。
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態に係る情報処理装置について説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、上記第2実施形態乃至第4実施形態と比べると、放熱構造物モデルを3次元造形物モデルに付加した結果の放熱効果を学習する点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態から第4実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
(放熱構造物モデル付加部)
図14は、本実施形態に係る放熱構造物モデル付加部1415の構成を示すブロック図である。なお。図14において、図9と同様の機能構成部には同じ参照番号を付して、説明を省略する。また、図14は、第3実施形態の変形として示したが、第2実施形態の図4の変形であってもよい。
学習データベース1402は、取得した3次元造形モデルの積層造形データと、放熱構造物モデルを付加した3次元造形モデルの積層造形データと、積層造形結果の3次元造形物の計測データとに基づいて、放熱構造物モデルを評価する。そして、評価結果に基づいて、放熱構造体モデルデータベース902を修正することにより、より適切な放熱構造体モデルを選択し、より適切な放熱構造物モデルを付加する。
本実施形態によれば、放熱構造物の付加結果を蓄積することにより、3次元造形モデルの形状などの種類に対応してより適切な放熱構造物モデルを付加することができる。
[他の実施形態]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるWWW(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)は本発明の範疇に含まれる。
上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理装置は、
3次元造形モデルの積層造形データを取得する取得手段と、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記3次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き3次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成手段と、
を備える。
上記目的を達成するため、本発明に係る3次元造形物の放熱用構造生成方法は、
3次元造形モデルの積層造形データを取得する取得ステップと、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記3次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き3次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成ステップと、
を含む。
上記目的を達成するため、本発明に係る3次元造形物の放熱用構造生成プログラムは、
3次元造形モデルの積層造形データを取得する取得ステップと、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記3次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き3次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成ステップと、
をコンピュータに実行させる。
上記目的を達成するため、本発明に係る3次元造形システムは、
3次元造形物を表わすデータから3次元造形モデルの積層造形データを生成するモデル生成手段と、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記3次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き3次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成手段と、
前記データ生成手段が生成した前記放熱構造物モデル付き3次元造形モデルの積層造形データに従って、放熱構造物を付加した3次元造形物を造形する積層造形手段と、
を備える。
上記目的を達成するため、本発明に係る3次元造形物の製造方法は、
3次元造形物を表わすデータから3次元造形モデルの積層造形データを生成するモデル生成工程と、
積層造形時に造形物の造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記3次元造形モデルに付加した、放熱構造物モデル付き3次元造形モデルの積層造形データを生成するデータ生成工程と、
前記データ生成工程により生成された前記放熱構造物モデル付き3次元造形モデルの積層造形データに従って、放熱構造物を付加した3次元造形物を造形する積層造形工程と、
を含む。

Claims (13)

  1. 3次元造形モデルの積層造形データを取得する取得手段と、
    積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記3次元造形モデルに付加した積層造形データを生成するデータ生成手段と、
    を備える情報処理装置。
  2. 前記データ生成手段は、
    所定体積を有する多面体と、前記多面体の所定面の表面に付加された前記放熱構造物モデルとを組み合わせた放熱構造体モデルを格納する格納手段と、
    前記3次元造形モデルが前記放熱構造体モデルの前記多面体を内包する場合に、前記3次元造形モデルに前記放熱構造体モデルを組み込むことにより、前記放熱構造物モデルを付加する放熱構造物モデル付加手段と、
    を含む、請求項1に記載の情報処理装置。
  3. 前記格納手段は、体積および形状の少なくともいずれかが異なる複数の前記放熱構造体モデルを格納し、
    前記放熱構造物モデル付加手段は、前記複数の放熱構造体モデルから、前記多面体が前記3次元造形モデルに内包される放熱構造体モデルを選択する放熱構造体モデル選択手段を含む、請求項2に記載の情報処理装置。
  4. 前記データ生成手段は、前記3次元造形モデルの積層造形表面から斜め下方に延びる前記放熱構造物モデルを付加した積層造形データを生成する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の情報処理装置。
  5. 前記放熱構造物モデルは、少なくとも1つの構造物モデルであり、前記構造物モデルのサイズ、前記構造物モデルの数および前記構造物モデルの間隔は、前記3次元造形モデルの形状に対応する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の情報処理装置。
  6. 前記放熱構造物モデルは、積層造形後の3次元造形物から削除できる位置に付加される、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の情報処理装置。
  7. 前記放熱構造物モデルの前記3次元造形モデルへの付加部分の断面は、前記放熱構造物モデルの断面に比較して狭い、請求項6に記載の情報処理装置。
  8. 付加後の3次元造形モデルの積層造形データを、3次元造形物を積層造形する積層造形装置に送信するデータ送信手段を、さらに備える請求項1乃至7のいずれか1項に記載の情報処理装置。
  9. 前記取得した3次元造形モデルの積層造形データと、前記放熱構造物モデルを付加した3次元造形モデルの積層造形データと、積層造形結果の3次元造形物の計測データとに基づいて、前記放熱構造物モデルを評価する学習手段を、さらに備える請求項1乃至8のいずれか1項に記載の情報処理装置。
  10. 3次元造形モデルの積層造形データを取得する取得ステップと、
    積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記3次元造形モデルに付加した積層造形データを生成するデータ生成ステップと、
    を含む3次元造形物の放熱用構造生成方法。
  11. 3次元造形モデルの積層造形データを取得する取得ステップと、
    積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記3次元造形モデルに付加した積層造形データを生成するデータ生成ステップと、
    をコンピュータに実行させる3次元造形物の放熱用構造生成プログラム。
  12. 3次元造形物を表わすデータから3次元造形モデルの積層造形データを生成するモデル生成手段と、
    積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記3次元造形モデルに付加した積層造形データを生成するデータ生成手段と、
    前記データ生成手段が生成した前記積層造形データに従って、放熱構造物を付加した3次元造形物を造形する積層造形手段と、
    を備える3次元造形システム。
  13. 3次元造形物を表わすデータから3次元造形モデルの積層造形データを生成するモデル生成工程と、
    積層造形時に造形箇所からの放熱を行なうための放熱構造物モデルを前記3次元造形モデルに付加した積層造形データを生成するデータ生成工程と、
    前記データ生成工程により生成された前記積層造形データに従って、放熱構造物を付加した3次元造形物を造形する積層造形工程と、
    を含む3次元造形物の製造方法。
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