WO2019008910A1 - 立体形状情報生成システム、立体形状形成装置、立体形状情報生成方法及びプログラム - Google Patents

立体形状情報生成システム、立体形状形成装置、立体形状情報生成方法及びプログラム Download PDF

Info

Publication number
WO2019008910A1
WO2019008910A1 PCT/JP2018/018725 JP2018018725W WO2019008910A1 WO 2019008910 A1 WO2019008910 A1 WO 2019008910A1 JP 2018018725 W JP2018018725 W JP 2018018725W WO 2019008910 A1 WO2019008910 A1 WO 2019008910A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
dimensional
dimensional shape
plant
dimensional object
information generation
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/018725
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄一郎 竹内
Original Assignee
ソニー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ソニー株式会社 filed Critical ソニー株式会社
Priority to US16/627,132 priority Critical patent/US11449030B2/en
Publication of WO2019008910A1 publication Critical patent/WO2019008910A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4097—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
    • G05B19/4099—Surface or curve machining, making 3D objects, e.g. desktop manufacturing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G24/00—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor
    • A01G24/40—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor characterised by their structure
    • A01G24/44—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor characterised by their structure in block, mat or sheet form
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G24/00—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor
    • A01G24/30—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor based on or containing synthetic organic compounds
    • A01G24/35—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor based on or containing synthetic organic compounds containing water-absorbing polymers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G24/00—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor
    • A01G24/40—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor characterised by their structure
    • A01G24/44—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor characterised by their structure in block, mat or sheet form
    • A01G24/46—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor characterised by their structure in block, mat or sheet form multi-layered
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G24/00—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor
    • A01G24/60—Apparatus for preparing growth substrates or culture media
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G27/00—Self-acting watering devices, e.g. for flower-pots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/02—Receptacles, e.g. flower-pots or boxes; Glasses for cultivating flowers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49246—3-D printing, layer of powder, add drops of binder in layer, new powder

Definitions

  • the present disclosure relates to a three-dimensional shape information generation system, a three-dimensional shape forming apparatus, a three-dimensional shape information generation method, and a program.
  • 3D printing three-dimensional modeling
  • Such 3D printing technology can form inexpensively a three-dimensional shaped object input by the user, so it is widely used for prototyping of products or parts, or for producing a model for presentation, etc. .
  • 3D printing it has been studied to form, by 3D printing, a living tissue that can be implanted in a human body, a robot operable by power supply, or an electronic device in which a touch sensor or the like is incorporated. Furthermore, as disclosed in Non-Patent Document 1 below, formation of a residential structure that can be inhabited by people by 3D printing has also been studied.
  • the present disclosure proposes a technology capable of generating formation information for forming a three-dimensional object suitable for plant cultivation.
  • the first material and the second material form the three-dimensional object based on the information representing the three-dimensional object used for cultivating a plant, and at least a region where the plant is sown is the second material.
  • a formation information generation unit that generates formation information to be formed of the first material having a tensile strength lower than that of the first material; and an output unit that outputs the formation information to form the three-dimensional object by the three-dimensional shape formation unit.
  • the information acquisition unit acquiring information representing a three-dimensional object used for cultivating a plant, and the first material and the second material based on the information acquired by the information acquisition unit.
  • a formation information generation unit that forms a three-dimensional object and generates formation information in which at least a region where the plant is sown is formed of the first material having a tensile strength lower than that of the second material, and the formation information
  • a three-dimensional shape forming apparatus comprising: a three-dimensional shape forming unit that forms the three-dimensional object.
  • the circuit is used to form the three-dimensional object with the first material and the second material based on the information representing the three-dimensional object used for cultivating the plant, and at least the plant is sowed
  • a three-dimensional shape that generates formation information in which the first region is formed of the first material having a tensile strength lower than that of the second material, and outputs the formation information to form the three-dimensional object by the three-dimensional shape forming unit
  • An information generation method is provided.
  • the computer forms the three-dimensional object with the first material and the second material, and at least a region where the plant is seeded
  • a program that causes a function as: a formation information generation unit that generates formation information to be formed by the first material having a tensile strength lower than that of the second material.
  • a three-dimensional object can be formed of the first material and the second material, and a region in which a plant is seeded can be formed of the first material having a lower tensile strength.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory view for explaining an outline of a three-dimensional shape forming system according to the present embodiment.
  • the three-dimensional shape forming system 1 is a system that includes an information processing apparatus 11, a printer 12, and a rail 13 and can form a three-dimensional object 2 having an arbitrary three-dimensional shape.
  • the three-dimensional shape forming system 1 forms the three-dimensional object 2 using a plurality of materials of a first material and a second material described later. However, in addition to the first material and the second material, the three-dimensional shape forming system 1 may form the three-dimensional object 2 using another material.
  • the information processing apparatus 11 generates formation information for forming the three-dimensional object 2 formed by the printer 12. Specifically, the information processing apparatus 11 uses the first material and the second material based on the information on the shape of the three-dimensional object 2 input by the user, etc., and the arrangement of plants grown in the three-dimensional object 2. Formation information for forming the three-dimensional object 2 is generated. The generated formation information is output to the printer 12 for each layer cut in the horizontal direction.
  • the printer 12 ejects the first material and the second material forming the three-dimensional object 2. Specifically, the printer 12 acquires formation information of the three-dimensional object 2 output from the information processing apparatus 11 for each layer, and forms the three-dimensional object 2 for each layer. That is, the printer 12 forms the three-dimensional object 2 for each layer, and forms the whole of the three-dimensional object 2 by laminating the formed layers.
  • the rail 13 holds the printer 12 and is a gantry or bridge stretched in a first direction.
  • the rail 13 moves the held printer 12 in a first direction
  • the rail 13 itself is movably provided in a second direction orthogonal to the first direction.
  • the rail 13 can move the printer 12 to any position on the two-dimensional plane parallel to the horizontal plane.
  • the printer 12 and the rail 13 may constitute, for example, a 3D printer device (so-called three-dimensional modeling device).
  • a 3D printer apparatus for example, a fused deposition modeling (FDM) method in which a three-dimensional shape is formed by laminating layers formed by injecting a resin dissolved by heat.
  • FDM fused deposition modeling
  • Photolithographic method of forming a three-dimensional shape using a photocurable resin or the like, and a powder method of forming a three-dimensional shape by solidifying the spread material powder into layers by sintering with a laser or fixing with a binder It can be illustrated.
  • the 3D printer apparatus may use a three-dimensional shape forming method in which a high viscosity material (such as silicone resin) is pushed out of a syringe or the like by pressure.
  • a high viscosity material such as silicone resin
  • the three-dimensional object 2 is a molding capable of cultivating a plant and is used as a substitute for soil.
  • Three-dimensional form 2 also referred to as culture medium in hydroponic culture
  • effervescent resin etc. such as a felt which sewed and solidified a wool thread etc., and a urethane foam, etc. can be illustrated, for example.
  • these materials are not suitable for use in a 3D printer device in terms of control of the shape of a three-dimensional object, the speed of forming the shape, and the ease of enlargement.
  • various resins can be exemplified as described above. However, depending on the properties of the resin, these materials are not suitable for plant growth because plant roots are difficult to grow.
  • the three-dimensional shape information generation system is a first material in which the three-dimensional object 2 is formed of the first material and the second material, and a region where a plant is seeded is lower in tensile strength than the second material.
  • the three-dimensional object 2 formed by the three-dimensional shape forming system 1 has a lower tensile strength than the second material, and is a region where the plant is sown with the first material capable of appropriate elongation of plant roots. Can be formed.
  • the three-dimensional-shape formation system 1 can form the three-dimensional thing 2 suitable for cultivation of a plant. The details of the first material and the second material will be described later.
  • FIG. 1 illustrates the three-dimensional shape forming system 1 in which the information processing apparatus 11, the printer 12, and the rail 13 are separated
  • the technology according to the present disclosure is not limited to such an example.
  • the 3D printer including the printer 12 and the rails 13 may be any form of 3D printer as long as it is a known 3D printer.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the three-dimensional shape forming system 1 according to the present embodiment.
  • the three-dimensional shape forming system 1 includes a design creation device 10, an information processing device 11, and a printer 12.
  • the design creation device 10 includes a design unit 100.
  • the information processing apparatus 11 includes an outer shape information acquisition unit 110, a vegetation information acquisition unit 120, a formation information generation unit 130, a layer division unit 140, and an output unit 150.
  • the printer 12 includes a three-dimensional shape forming unit 160 and a seed sowing unit 170.
  • the design unit 100 generates outline information representing the outline of the three-dimensional object 2 and vegetation information on the arrangement of plants grown in the three-dimensional object 2 based on the user's input. Specifically, based on the user's input from the input unit (not shown) provided in the design creation device 10, the design unit 100 uses external information representing the external shape of the three-dimensional object 2 and the three-dimensional object 2. Generate vegetation information on the arrangement of plants to be cultivated.
  • the input unit (not shown) may be various devices such as a mouse, a keyboard, a touch panel, and other sensors that detect an input operation of a user.
  • the aspect of the three-dimensional object 2 represented by the external shape information and the vegetation information generated by the design unit 100 is displayed on a display unit (not shown) provided in the design creation device 10.
  • the display unit (not shown) may be a liquid crystal display device, an organic electroluminescence (EL) display device, or the like.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing an example of an input screen for designing a three-dimensional object 2 used for cultivating a plant.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing an example of an input screen for designing the arrangement of plants grown in the three-dimensional object 2. As shown in FIG. The user can freely design the shape and the plant arrangement of the three-dimensional object 2 by performing input using the input unit provided in the design creation device 10.
  • the input screen 101 shown in FIG. 3 is a screen for designing the three-dimensional object 2.
  • an object 102 representing the outer shape of the three-dimensional object 2 is input to the input screen 101.
  • the input screen 101 may be provided with an icon group 103 for selecting various tools that support the input of the object 102.
  • various tools for supporting the input of the object 102 include a tool for generating an object of a basic three-dimensional shape such as a square pole, a cylinder, a tool for stretching a part of the input object, a deformation tool, a magnifying tool or a reduction It may include tools and the like.
  • the various tools may include an extrusion tool that extrudes any two-dimensional shape that has been drawn and gives a volume to the two-dimensional shape to generate a three-dimensional shaped object.
  • the various tools are not limited to the above, and any tool may be included as long as it is a tool used in known 3D modeling software or the like. According to such an input screen 101, the user can intuitively design and input the outer shape of the three-dimensional object 2.
  • the design unit 100 displays the input screen 105 illustrated in FIG. 4 on the display unit.
  • the input screen 105 shown in FIG. 4 is a screen for designing the arrangement of plants grown in the three-dimensional object 2.
  • an object 106 in which the arrangement of plants grown in the three-dimensional object 2 is set is input to the input screen 105.
  • the user can input a plant grown in each area by painting the object 106 for each color and setting the desired areas 106A to 106E.
  • the input screen 105 may be provided with an icon group 107 for selecting a plant that can be placed on the object 106.
  • the user can select a plant from the icon group 107 and then specify the area 106A to 106E of the object 106 to set an area in which the selected plant is grown.
  • the user may set an area in which the selected plant is grown by painting the object 106 with a color corresponding to the selected plant. According to such an input screen 105, the user can intuitively design the arrangement of plants grown in the three-dimensional object 2.
  • the outer shape information acquisition unit 110 acquires outer shape information representing the outer shape of the three-dimensional shaped object 2.
  • the outer shape information acquisition unit 110 is an input interface to which outer shape information representing the outer shape of the three-dimensional object 2 output from the design creation device 10 is input.
  • the external information acquisition unit 110 may be a circuit that reads out external information stored in a memory or storage medium, and is a USB (Universal Serial Bus) interface or Ethernet (registered trademark) interface to which external information is input from the outside. It may be a wired or wireless external interface such as an IEEE 802.11 standard interface.
  • the outer shape information includes, for example, information representing the outer shape of an arbitrary three-dimensional object input by the user. Such external form information is generated by, for example, the design unit 100 described above, but may be generated by known three-dimensional modeling software.
  • the vegetation information acquisition unit 120 acquires vegetation information on the plant arrangement of the three-dimensional object 2.
  • the vegetation information acquisition unit 120 is an input interface to which vegetation information on the arrangement of plants of the three-dimensional object 2 output from the design creation device 10 is input.
  • the vegetation information acquisition unit 120 may be a circuit that reads vegetation information stored in a memory or a storage medium, as in the external information acquisition unit 110, and may use a USB interface or Ethernet (in which vegetation information is input from the outside). It may be a wired or wireless external interface such as a registered trademark interface or an IEEE 802.11 standard interface.
  • Vegetation information includes, for example, information on the type of plant grown in the three-dimensional object 2, the area in which the plant is grown, and the arrangement. Such vegetation information may be generated by, for example, the design unit 100 described above.
  • the formation information generation unit 130 generates formation information for forming the three-dimensional object 2. Specifically, the formation information generation unit 130 generates the three-dimensional object 2 based on the external shape information representing the external shape of the three-dimensional object 2 and the vegetation information on the arrangement of the plants grown in the three-dimensional object 2. Generate formation information for The formation information includes, for example, information specifying the outer shape, internal structure, and formation material of the three-dimensional object 2.
  • the formation information generation unit 130 generates formation information in which the three-dimensional object 2 is formed of the first material and the second material, and further, at least a region in which a plant is seeded and cultivated. And forming information from the first material having a lower tensile strength. That is, the formation information generation unit 130 not only generates information for forming the outer shape and the internal structure of the three-dimensional object 2 by the 3D printer apparatus based on the shape information, but also the three-dimensional object 2 based on the vegetation information. It also generates information that specifies the material that forms the.
  • the first material and the second material are materials usable in the 3D printer device, however, the first material is a material which has lower tensile strength than the second material and is easily broken.
  • the first material is used to form a region where the three-dimensional shaped plant 2 is sowed and cultivated, so the tensile strength is lower than that of the second material so that the roots of the plant are easily elongated.
  • the first material may be a material having a Young's modulus lower than that of the second material and easy to deform, and even a material whose adhesion strength between layers is lower than that of the second material and whose structure tends to deform Good.
  • the formation information generation unit 130 may generate formation information in which a region in which a plant of the three-dimensional object 2 is sowed and cultivated is formed in a three-dimensional network structure.
  • the three-dimensional network structure tends to satisfy conditions suitable as a plant growth environment because it has a large number of voids in the structure capable of holding the roots of the plant and the air and water necessary for the growth of the plant.
  • the mesh of the three-dimensional network structure may be configured in any shape, for example, may be configured in any of a triangular shape, a square shape, a hexagonal shape, and a circular shape. Further, the mesh of the three-dimensional network structure may be configured by combining a plurality of shapes, or may be configured in a random shape.
  • the size of the mesh of the three-dimensional network structure may be set based on the type of plant grown in the area of the three-dimensional network structure. If the size of the mesh of the three-dimensional network is excessively smaller than the root of the plant to be grown, the plant to be cultivated may not be able to extend the root sufficiently inside the three-dimensional network. In addition, when the size of the mesh of the three-dimensional network structure is excessively larger than the root of the plant to be grown, the plant to be cultivated may not be able to sufficiently absorb water and nutrients inside the three-dimensional network structure. There is. Furthermore, if the size of the mesh of the three-dimensional network is excessively larger than the seeds of the plant to be grown, the seeds of the plant may not be retained on the surface of the three-dimensional network. Therefore, the size of the mesh of the three-dimensional network structure may be set based on the size of at least one of the root or the seed of the plant to be cultivated.
  • the mesh size of the three-dimensional network structure may be 0.1 mm to 10 mm.
  • the size of the mesh of the three-dimensional network structure may be 0.2 mm to 1 mm.
  • the size of the mesh of the three-dimensional network structure may be 2 mm to 3 mm.
  • the size of the mesh of the three-dimensional network structure may be 4 mm to 6 mm.
  • FIG. 5A is an explanatory view showing an example of a method of forming a three-dimensional network structure by the three-dimensional shape forming system 1.
  • FIG. 5B is an explanatory view showing another example of the method of forming a three-dimensional network structure by the three-dimensional shape forming system 1.
  • a three-dimensional (three-dimensional) shape is formed by forming the three-dimensional object 2 as a two-dimensional shape layer by layer and laminating the formed layers. .
  • the three-dimensional shape forming system 1 folds back and forth in the first direction to reciprocate similarly in a second direction crossing the first direction and a layer scanned in a zigzag shape.
  • the three-dimensionally shaped object 311 having a three-dimensional network structure may be formed by alternately laminating the layers scanned in a shape n times.
  • the number of reciprocations is smaller for the lower layer (for example, Layer 1 in FIG. 5B), and for the upper layer (for example, Layer n in FIG. 5B)
  • the three-dimensional object 312 shown in FIG. 5B is formed such that the size of the mesh becomes coarser (ie, larger) as the lower three-dimensional network structure.
  • the plant seeded on the upper side of the three-dimensional shape 312 has a larger void inside the three-dimensional shape 312 as the root is extended downward, so the root is more easily rooted along with the extension of the root. Can grow and grow larger.
  • the size of the mesh of the three-dimensional network structure above the three-dimensional shape object 312 is a size that allows the plant seeds to be retained on the surface of the three-dimensional network structure. Can be made larger.
  • the formation information generation unit 130 may generate formation information in which pits (that is, depressions or depressions) are formed at positions where plant seeds are sown in the three-dimensional network of the three-dimensional object 2. For example, when a plant seed is sown on the inclined surface of the three-dimensional shape 2, there is a possibility that the plant seed may be rolled and moved from the sown position. Therefore, the formation information generation unit 130 may form, in the formation information, a pit having a size capable of storing the seed to be sown at a position where the seed on the surface of the three-dimensional network structure is to be sown.
  • the layer division unit 140 divides the three-dimensional object 2 into a plurality of layers having cut surfaces in the horizontal direction, and divides formation information into layers. Specifically, the layer division unit 140 divides the shape of the three-dimensional object 2 represented by the formation information generated by the formation information generation unit 130 into layers obtained by cutting in the horizontal direction, and divides the three-dimensional object 2 into layers. Generate formation information to be formed for each.
  • the three-dimensional shape forming unit 160 forms the three-dimensional object 2 as a laminate of a plurality of layers by using the layered manufacturing method. Therefore, the layer division unit 140 converts the formation information generated by the formation information generation unit 130 into formation information for each layer, thereby enabling the three-dimensional object 2 to be formed by the three-dimensional shape formation unit 160.
  • Such a function of the layer division unit 140 may be generally referred to as slicing software.
  • the layer division unit 140 may be included in the printer 12 instead of the information processing apparatus 11. In such a case, the output unit 150 may output the formation information generated by the formation information generation unit 130 to the layer division unit 140.
  • the output unit 150 outputs formation information for forming the three-dimensional object 2 for each layer.
  • the output unit 150 is an output interface that outputs formation information for each layer divided into a plurality of layers by the layer division unit 140 to the three-dimensional shape forming unit 160.
  • the output unit 150 may output the vegetation information of the three-dimensional object 2 acquired by the vegetation information acquisition unit 120 to the seed sowing unit 170.
  • the output unit 150 may output, to the seed sowing unit 170, information on the arrangement of a plant to be seeded and cultivated in the three-dimensional object 2.
  • the output unit 150 may be a circuit that outputs vegetation information to a memory or a storage medium, and may be a wired or USB interface that outputs vegetation information to the outside, such as an Ethernet (registered trademark) interface or an IEEE 802.11 standard interface. It may be a wireless external interface.
  • the three-dimensional shape forming unit 160 forms the three-dimensional object 2 by the layered manufacturing method. Specifically, the three-dimensional shape formation unit 160 acquires formation information of the three-dimensional object 2 for each layer output from the output unit 150, and forms the three-dimensional object 2 for each layer based on the formation information.
  • the three-dimensional shape forming unit 160 may be a 3D printer head that forms the three-dimensional object 2.
  • the three-dimensional shape forming unit 160 may be a plurality of printer heads that eject the same or different materials.
  • the forming speed of the three-dimensional object 2 can be increased by simultaneously forming the three-dimensional object 2 with a plurality of printer heads.
  • the three-dimensional shape forming unit 160 is a plurality of printer heads that eject different materials, a three-dimensional shape more suitable for cultivating plants by injecting the first material or the second material with each of the plurality of printer heads.
  • Object 2 can be formed.
  • the method in which the three-dimensional shape forming unit 160 forms the three-dimensional object 2 is not particularly limited as long as it is a kind of layered manufacturing method.
  • the three-dimensional shape forming unit 160 may be a thermal melt lamination (FDM) method that forms a three-dimensional shape by injecting and laminating melted resin, an optical forming method that forms a three-dimensional shape using a photocurable resin, a laser A three-dimensional shape using a powder method in which a three-dimensional shape is formed by solidifying a material powder using sintering by bonding or bonding with a binder, or a method in which a three-dimensional shape is formed by extruding a viscous material from a syringe.
  • the object 2 may be formed.
  • any materials can be used as the first material and the second material ejected from the three-dimensional shape forming unit 160 as long as they can form the three-dimensional object 2 by the layered manufacturing method.
  • a material is selected in which at least one of tensile strength, Young's modulus or adhesion strength for each layer is lower than the second material, and deformation or breakage is more likely to occur than the second material.
  • the first material is used to form an area where the three-dimensional shaped plant 2 is sowed and cultivated, so that the tensile strength is lower than the second material so that the roots of the plant are easily elongated.
  • the first material may be a material having a Young's modulus lower than that of the second material and easy to deform, and even if it is a material whose adhesion strength between layers is lower than that of the second material and the structure is easy to deform Good.
  • the first and second materials may be plastic resins, silicone resins, sintered ceramics or metals, or the like.
  • the first material and the second material are thermoplastic resins such as acrylonitrile butadiene styrene resin (ABS resin), polylactic acid resin (PLA resin) or polycarbonate resin Resin can be used.
  • ABS resin acrylonitrile butadiene styrene resin
  • PLA resin polylactic acid resin
  • resin Resin polycarbonate resin Resin
  • impurities such as wood chips may be kneaded into these thermoplastic resins.
  • ultraviolet curable resin such as an acrylic resin or an epoxy resin, can be used as a material.
  • organic resin such as nylon, bronze, steel, metals, such as nickel and titanium, etc.
  • a silicone resin or the like can be used as a material.
  • the first material may be a material to be made porous at the time of planting. That is, although the first material is a mixture of a plurality of materials when forming the three-dimensional object 2, by performing any post-treatment, a part of the mixed material is dissolved or lost and made porous Material may be used.
  • the first material may be a thermoplastic resin in which a water-soluble resin such as polyvinyl alcohol (PVA) and a non-water-soluble resin such as a rubber elastomer are mixed.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • a first material can be formed into a three-dimensional object 2 and then immersed in water to dissolve only PVA and to obtain a porous material in which only a rubber-like elastomer remains.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • a rubber elastomer elastomer
  • Such a first material has a lower density and a lower tensile strength and Young's modulus than a single resin or the like because PVA, which is a part of the material, dissolves after formation of the three-dimensional object 2.
  • the bonding strength between the layers is also low. Therefore, the root of the plant can be more easily extended by forming a region where the plant of the three-dimensional object 2 is sowed and cultivated using such a first material that is easily broken or deformed.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing the result of sowing the plant 400 on a three-dimensional object 300A formed of a general resin (second material).
  • FIG. 7 is explanatory drawing which showed the result of having planted the plant 400 in the three-dimensional-shaped thing 300 formed with the 1st raw material.
  • FIG. 8 is a perspective view showing an example of use of the first material and the second material in the three-dimensional object 300. As shown in FIG.
  • the plant 400 when the plant 400 is sowed on the three-dimensional object 300A or the three-dimensional object 300 formed in a three-dimensional network, the plant 400 has roots in a three-dimensional network. Grow by extending the
  • the plant 400 when the three-dimensional object 300A is formed of the second material that is difficult to be deformed or destroyed, the plant 400 has a three-dimensional network structure in which the root of the position where the three-dimensional object 300A contacts the three-dimensional object 300A. Less likely to be larger than the mesh of. Therefore, since the plant 400 can not support its own weight at the root when it has grown to a certain extent, the plant 400 breaks and falls at the root.
  • the plant 400 in the case where the three-dimensional object 300 is formed of the first material that is easily deformed or broken, the plant 400 has a three-dimensional network structure in which roots of positions where the three-dimensional object 300 contacts Can be deformed or broken to grow larger. Therefore, the plant 400 can sufficiently support its own weight at the root even when grown to a certain extent, and thus can grow larger.
  • the tensile strength, Young's modulus and adhesion strength between layers of the first material are based on the type of plant grown in three-dimensional shape 2 May be set.
  • the first material is a material which is lower in tensile strength, Young's modulus, adhesive strength between layers, etc. than the second material and is easily deformed or broken.
  • the area 310 for sowing and cultivating the plant 400 may be formed of the first material, and the area 320 of the outer periphery may be formed of the second material.
  • the first material is more likely to deform or destroy the region 310 for sowing and cultivating the plant 400 while maintaining the strength of the three-dimensional object 300.
  • the three-dimensional object 300 is formed of the first material and the second material, when the strength of the three-dimensional object 300 can be maintained with only the first material, the three-dimensional object 300 is used. May be formed only of the first material.
  • the seed sowing unit 170 sows the seeds of the plant on the formed three-dimensional object 2. Specifically, the seed sowing unit 170 acquires, from the output unit 150, vegetation information on the arrangement of plants grown in the three-dimensional object 2, and sows the seeds of the plant on the three-dimensional object 2 based on the vegetation information. .
  • the seed sowing unit 170 may be a 3D printer head provided in the printer 12 and sowing plant seeds on the three-dimensional object 2.
  • the seed sowing unit 170 may be configured by any mechanism as long as it can store plural kinds of seeds and can selectively sow seeds.
  • the seed sowing unit 170 has a plurality of seed storage compartments and a mechanism for selectively dropping seeds of a specific species of plant from the seed storage compartment onto the three-dimensional object 2, sowing the seeds in the three-dimensional object 2. It may be
  • FIG. 9 is an explanatory view for explaining a method of forming the three-dimensional object 2 by the three-dimensional shape forming unit 160.
  • FIG. 10 is an explanatory view for explaining the method of sowing the seeds of the plant onto the three-dimensional object 2 by the seed sowing unit 170. As shown in FIG.
  • the three-dimensional shape forming unit 160 forms the three-dimensional object 200 for each layer from below. Specifically, the three-dimensional shape forming unit 160 may form the three-dimensional object 200 by forming a single-layer network structure from the lower layer of the three-dimensional object 200 having a three-dimensional network structure.
  • the seed sowing unit 170 sows the seeds 5 of the plant on the three-dimensional object 200 based on the arrangement of the plants grown with the three-dimensional object 200. Specifically, the seed sowing unit 170 ejects the seeds 5 of a plant wrapped with a gel or the like into the three-dimensional object 200 at an interval and density that is optimal for the growth of the plant, to the three-dimensional object 200. Sowing seeds 5. Although any gel can be used as the gel for covering the plant seeds 5 as long as it does not inhibit the growth of plants, for example, sodium polyacrylate can be used.
  • a pit may be provided at a position where the seeds 5 of the three-dimensional shaped plant 2 are to be seeded. According to this, the gel including the seeds 5 ejected from the seed sowing unit 170 can be easily placed on the three-dimensional object 2, so that the plant can be sown on the surface of the three-dimensional object 2 more accurately.
  • the seed sowing unit 170 may be a 3D printer head in which a plurality of syringes are arranged in parallel. According to this, it is possible to sow seeds 5 of many types of plants at the same time with the three-dimensional object 2.
  • the seed sowing unit 170 may be, for example, a 3D printer head provided with a syringe that ejects the seeds 5 of a plant wrapped with a gel or the like using air pressure.
  • the three-dimensional shape forming system 1 is a three-dimensional shape in which the root of the plant is easily extended by forming the area where the plant is sown and cultivated with a material that is easily deformed or destroyed. It is possible to form an object 2. Therefore, the three-dimensional shape forming system 1 can form the three-dimensional object 2 more suitable for plant cultivation.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the flow of the operation of the three-dimensional shape forming system 1 according to the present embodiment.
  • the outer shape information acquisition unit 110 acquires outer shape information representing the outer shape of a three-dimensional object.
  • the external form information designed by the user is input from the design unit 100 to the external form information acquiring unit 110 (S100).
  • vegetation information on the arrangement of plants grown in a three-dimensional object is also input from the design unit 100 to the vegetation information acquisition unit 120 (S110).
  • the order of S100 and S110 may be reversed.
  • the formation information generation unit 130 generates formation information for forming the three-dimensional object 2 based on the external shape information and the vegetation information input in S100 and S110 (S120).
  • the layer division unit 140 generates formation information of each layer obtained by dividing the three-dimensional object 2 into layers based on the generated formation information (S130).
  • the output unit 150 outputs the generated formation information of each layer to the three-dimensional shape forming unit 160, and the three-dimensional shape forming unit 160 performs the three-dimensional object 2 by the lamination molding method based on the formation information of each layer. It forms (S140).
  • the three-dimensional shape forming unit 160 may form the three-dimensional object 2 by laminating one layer at a time from the lower side.
  • the seed sowing unit 170 sows the seeds of plants on the formed three-dimensional object 2 based on the vegetation information (S150).
  • the seed sowing unit 170 may sow the seeds 5 at an interval and density that is optimal for growth on the three-dimensional objects 2 formed by the three-dimensional shape forming unit 160.
  • the three-dimensional shape forming system 1 can form the three-dimensional object 2 suitable for cultivating a plant.
  • the three-dimensional shape forming system 1 can cultivate a plant with the three-dimensional object 2 by sowing plant seeds 5 on the formed three-dimensional object 2.
  • FIG. 12 is an explanatory view showing an example of the configuration of a three-dimensional object formed by the three-dimensional shape forming system 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 13 is an explanatory view showing another example of the configuration of a three-dimensional object formed by the three-dimensional shape forming system 1 according to the present embodiment.
  • the three-dimensional object 210 may have an uncultivated area 211 and an cultivated area 212.
  • the non-cultivated area 211 is an area in which a plant is not grown and can be formed with a free structure and material.
  • the non-cultivated area 211 can be formed, for example, as a non-water-permeable, densely-packed structure to form a form like a water reservoir 213.
  • region 211 can form the form like a miniature of a natural scenery by forming in shapes, such as a rock.
  • the cultivation area 212 is an area where the plant 214 is sowed and cultivated, and as described above, can be formed of the first material that is more easily deformed and destroyed and easily extends the root of the plant.
  • the three-dimensional shape forming system 1 can grow the plant 214 in the cultivation area 212, and the three-dimensional shape provided with the landscape such as the pond 213 or rocky area, a bridge, a lantern, etc. in the non-cultivation area 211.
  • Object 210 can be formed.
  • the three-dimensional shape forming system 1 can also form a three-dimensional object in which a cultivation area 212 capable of cultivating a plant is provided on a part of furniture or the like having other applications and functions such as a chair or a table. .
  • the three-dimensional object 220 has a non-cultivated area 221 and a cultivated area 223, and a partial area 222 of the surface of the cultivated area 223 may be formed of a first material. That is, in the three-dimensional object 220 according to the present embodiment, the area formed of the first material that is more easily deformed and destroyed is only the surface (for example, about 1 cm to 3 cm) of the area where the plant is sowed and cultivated. May be In order for the three-dimensional shape 220 to hold a plant, as described above, it is important to form a thick root that can support the plant at the point of contact between the three-dimensional shape 220 and the plant.
  • the surface of the area where the plant of the three-dimensional shape 220 is sown and cultivated be formed of at least the first material to promote root growth of the plant in such area.
  • the three-dimensional object 220 can suppress that a plant to be grown is broken by its own weight.
  • FIGS. 14A to 16 modified examples of the three-dimensional shaped object formed by the three-dimensional shape forming system 1 according to the present embodiment will be more specifically described.
  • the modified example of the three-dimensional object formed by the three-dimensional shape forming system 1 is an example in which a structure for compensating water retention is formed inside the three-dimensional object.
  • FIG. 14A and FIG. 14B are explanatory views showing an example of a modification of the three-dimensional shaped object formed by the three-dimensional shape forming system 1 according to the present embodiment.
  • 3D-shaped thing 230A is provided with the non-cultivation area
  • the water receiving structure 233 is, for example, a saucer-like or cup-like structure capable of holding water sprayed from above.
  • the three-dimensional object 230B includes a non-cultivated area 231 and a cultivated area 232, and a flow path structure 234 through which water flows is further provided inside the non-cultivated area 231 and the cultivated area 232. It may be formed.
  • the flow path structure 234 is, for example, a flow path-like or pipe-like structure capable of pouring water from above. The water poured into the flow path structure 234 is released from the end of the flow path structure 234 in the cultivation area 232.
  • the three-dimensional object 230B can supply water only when necessary to the vicinity where the plant root has grown. it can.
  • FIGS. 15A to 15C are explanatory views schematically showing the structure of a water receiving structure formed inside a three-dimensional object.
  • a plurality of cup-shaped water receiving structures 331A may be formed inside the three-dimensional object 330A.
  • the water receiving structure 331A can greatly improve the water retention capacity of the three-dimensional object 330A by storing the water sprayed from above into the inside of the cup.
  • a plurality of horizontal plate-like water receiving structures 331B may be formed inside the three-dimensional object 330B.
  • the water receiving structure 331B can hold water droplets on the surface of the water receiving structure 331B by surface tension or the like by receiving the water sprayed from above. Since the water receiving structure 331B has no side surface, it does not store water inside the structure, but does not store an excessive amount of water. Therefore, the water receiving structure 331B can appropriately improve the water retention capacity of the three-dimensional object 330B.
  • a plurality of half pipe-shaped (a shape obtained by cutting a cylinder in a radial direction) water receiving structure 331C may be formed inside the three-dimensional object 330C.
  • the water receiving structure 331C can hold water droplets on the inner curved surface of the water receiving structure 331C by receiving the water sprayed from above.
  • the water receiving structure 331C does not store water inside the structure, but can retain water more than the flat water receiving structure 331B. Therefore, the water receiving structure 331C can improve the water retention capacity of the three-dimensional object 330C.
  • the water receiving structure formed inside the three-dimensional object may not be one in which water is stored inside the structure.
  • the water receiving structure formed inside the three-dimensional object may be a structure having at least an impermeable surface (in other words, water does not leak out).
  • the water receiving structure can improve the water retentivity of the three-dimensional object by attaching a water droplet to the non-water-permeable surface.
  • FIG. 16 is a graph showing the time-dependent change of the mass of the three-dimensional object after the water is sprayed.
  • A is a three-dimensional network of three-dimensional network structure having a mesh size of 1.73 mm
  • B is an interior of a three-dimensional network having a network size of 1.73 mm
  • C is a three-dimensional object of a three-dimensional network structure having a mesh size of 2.08 mm
  • D is a three-dimensional product having a mesh size of 2.08 mm. It is a three-dimensional object in which four cup-shaped water receiving structures are formed inside a three-dimensional network structure of .08 mm.
  • sizes of the three-dimensional-shaped thing of A, B, C, and D were all set to 3 cm by 3 cm by 3 cm in height.
  • the three-dimensional object having the water receiving structure formed less in mass loss with the passage of time with respect to the three-dimensional object having no water receiving structure. Therefore, it can be understood that the water retention capacity of the three-dimensional object can be improved by forming the water receiving structure.
  • the water retention can be improved by reducing the size of the three-dimensional network structure.
  • FIG. 17 is a histogram diagram showing the results of measuring the fresh weight of the above-ground part of the plant 42 days after sowing the seeds.
  • 3D-shaped thing which concerns on the following each Example was made into the cylinder shape whose diameter of a bottom face is 4 cm and whose height is 4 cm.
  • the three-dimensional object according to the first embodiment is a three-dimensional object in which the whole three-dimensional object is formed in a three-dimensional network structure by Lay-Felt which is the first material.
  • the mesh size of the three-dimensional network structure of the three-dimensional object according to the first embodiment is 1.73 mm.
  • the three-dimensional object according to the second embodiment is a three-dimensional object in which the entire three-dimensional object is formed of a first material Lay-Felt in a three-dimensional network structure.
  • the size of the mesh of the three-dimensional network structure is gradually changed to 1.73 mm, 2.08 mm, and 2.60 mm every 1.33 cm in depth from the surface where the seeds were sown. I did.
  • a 1.33 cm region immediately below the seed of the three-dimensional shape plant was sown to form a three-dimensional network structure of Lay-Felt as the first material, and the other region was formed. It is a three-dimensional object formed in a three-dimensional network structure by PLA which is a second material.
  • the mesh size of the three-dimensional network structure of the three-dimensional object according to the third embodiment is 1.73 mm.
  • Lay-Felt is a mixture of PVA and a rubbery elastomer purchased from FormFutura.
  • the three-dimensional shape according to each example was immersed in water for 1 day to make the first material Lay-Felt porous.
  • columns (also referred to as bottles) in each example represent fresh weight of plants (not dried, weight immediately after cultivation, etc.) at 42 days after seeding. Since fresh weight measurement was performed by separating the plant from the three-dimensional shape at the root, the fresh weight of the plant does not include the weight of the underground part (root) of the plant and the weight of the three-dimensional shape.
  • the three-dimensionally shaped object according to each example cultivates a plant (Sunny Lettuce) in an indoor environment irradiated with an LED (Light Emitting Diode) at a temperature of 22 ° C. and a humidity of 50% or less, and a sufficient amount of water is appropriately used. Gave.
  • the three-dimensional object according to Example 2 in which the size of the mesh of the three-dimensional network structure is changed stepwise is greater in plant growth than the three-dimensional objects according to Examples 1 and 3
  • the grade of growth of a plant is substantially equivalent. From this result, by forming at least the region directly under the seed of the planted seed with the first material that is easily deformed or destroyed, the three-dimensional object grows the plant without breaking the plant by its own weight. I know that I can do it.
  • FIG. 18 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the information processing apparatus 11 included in the three-dimensional shape forming system according to the present embodiment. Information processing performed by the information processing apparatus 11 is realized by cooperation of hardware and software.
  • the information processing apparatus 11 includes, for example, a central processing unit (CPU) 901, a read only memory (ROM) 902, a random access memory (RAM) 903, a bridge 904, an internal bus 905, An interface 907, an input device 910, an output device 911, a storage device 912, a drive 913, a connection port 914, and a communication device 915 are provided.
  • CPU central processing unit
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • bridge 904 an internal bus 905
  • An interface 907, an input device 910, an output device 911, a storage device 912, a drive 913, a connection port 914, and a communication device 915 are provided.
  • the CPU 901 functions as an arithmetic processing unit and a control unit, and controls the overall operation of the information processing apparatus 11 in accordance with a program stored in the ROM 902 or the like.
  • the ROM 902 stores a program used by the CPU 901 and operation parameters
  • the RAM 903 temporarily stores a program used in the execution of the CPU 901 and parameters and the like appropriately changed in the execution.
  • the CPU 901 may execute the functions of the formation information generation unit 130 and the layer division unit 140.
  • the CPU 901, the ROM 902, and the RAM 903 are mutually connected by a bridge 904, internal buses 905, 906, and the like.
  • the CPU 901, the ROM 902, and the RAM 903 are also connected to an input device 910, an output device 911, a storage device 912, a drive 913, a connection port 914, and a communication device 915 through an interface 907.
  • the input device 910 includes an input device to which information such as a touch panel, a keyboard, a button, a microphone, a switch, and a lever is input, and an input control circuit for generating an input signal based on user input and outputting the generated signal to the CPU 901. It consists of
  • the output device 911 includes, for example, a display device such as a liquid crystal display device, an organic EL display device, and a lamp, and an audio output device such as a speaker and a headphone.
  • a display device such as a liquid crystal display device, an organic EL display device, and a lamp
  • an audio output device such as a speaker and a headphone.
  • the display device displays the generated image
  • the audio output device converts audio data and the like into audio and outputs the audio.
  • the storage device 912 is a device for data storage configured as an example of a storage unit of the information processing device 11.
  • the storage device 912 may include a storage medium, a storage device that stores data in the storage medium, a reading device that reads data from the storage medium, and a deletion device that deletes stored data.
  • the drive 913 is a storage medium reader / writer.
  • the drive 913 reads out information stored in a removable storage medium such as a semiconductor memory inserted in the drive 913 and outputs the information to the RAM 903.
  • the drive 913 can also write information to a removable storage medium.
  • connection port 914 is a connection interface configured by a connection port for connecting an externally connected device such as a USB port or an optical audio terminal.
  • the communication device 915 is, for example, a communication interface configured of a communication device or the like for connecting to a network 920 such as a public network or a private network.
  • the communication device 915 may be a wired or wireless LAN compatible communication device, or may be a wired cable communication device.
  • connection port 914 and the communication device 915 may execute the functions of the external shape information acquisition unit 110, the vegetation information acquisition unit 120, and the output unit 150.
  • the three-dimensional shape information generation system it is possible to generate formation information for causing a 3D printer device or the like to form a three-dimensional object capable of sowing and cultivating plants.
  • the three-dimensional object is formed of the first material and the second material based on information representing the three-dimensional object used for cultivating a plant, and at least a region where the plant is sown is lower in tensile strength than the second material.
  • a formation information generation unit that generates formation information to be formed by the first material;
  • An output unit that outputs the formation information in order to form the three-dimensional object by the three-dimensional shape forming unit;
  • a three-dimensional shape information generation system comprising: (2) The three-dimensional shape information generation system according to (1), wherein at least the area to which the plant is sown is formed in a three-dimensional network structure.
  • the three-dimensional shape information generation system according to (2) wherein the mesh of the three-dimensional network structure is rougher on the inner side than the surface on which the plant is seeded.
  • the three-dimensional network structure is formed by alternately laminating a layer including a plurality of lines stretched in one direction and a layer including a plurality of lines stretched in a direction intersecting the plurality of lines.
  • the three-dimensional shape information generation system according to (2) or (3) The three-dimensional shape information generation system according to any one of (2) to (4), wherein at least one or more water receiving structures are provided inside the three-dimensional network structure.
  • the three-dimensional shape information generation system according to any one of (1) to (11), wherein the first material is a material that is made porous at the time of sowing of the plant. (13) The three-dimensional shape information generation system according to (12), wherein the first material is a mixture of a water-soluble resin material and a non-water-soluble resin material. (14) The three-dimensional shape information generation system according to any one of (1) to (13), wherein the first material and the second material are a thermoplastic resin or a photocurable resin.
  • An information acquisition unit that acquires information representing a three-dimensional object used for cultivating a plant;
  • the three-dimensional object is formed of the first material and the second material based on the information acquired by the information acquisition unit, and at least a region where the plant is sown is lower in tensile strength than the second material.
  • a formation information generation unit that generates formation information to be formed by one material;
  • a three-dimensional shape forming unit that forms the three-dimensional object based on the formation information;
  • a three-dimensional shape forming apparatus comprising: (16) The circuit is used to form the three-dimensional object with the first material and the second material based on the information representing the three-dimensional object used for cultivating the plant, and at least a region where the plant is sown is obtained from the second material Also, forming information to be formed by the first material having low tensile strength, A three-dimensional shape information generation method, wherein the formation information is output to form the three-dimensional object by a three-dimensional shape forming unit.
  • the computer forms the three-dimensional object with the first material and the second material based on the information representing the three-dimensional object used for growing the plant, and at least a region where the plant is sown is stretched more than the second material.
  • a formation information generation unit that generates formation information to be formed by the first material having a low strength;
  • a program that acts as

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

【課題】植物の栽培に適した立体形状物を形成する。 【解決手段】植物の栽培に用いられる立体形状物を表す情報に基づいて第１素材及び第２素材で前記立体形状物を形成し、少なくとも前記植物が播種される領域を前記第２素材よりも引張強度が低い前記第１素材で形成する形成情報を生成する形成情報生成部と、立体形状形成部によって前記立体形状物を形成するために、前記形成情報を出力する出力部と、を備える、立体形状情報生成システム。

Description

立体形状情報生成システム、立体形状形成装置、立体形状情報生成方法及びプログラム
　本開示は、立体形状情報生成システム、立体形状形成装置、立体形状情報生成方法及びプログラムに関する。
　近年、任意の三次元オブジェクトを形成可能な３Ｄプリント（三次元造形）技術が急速に発展している。このような３Ｄプリント技術は、ユーザによって入力された三次元形状を有する造形物を安価に形成することができるため、製品又は部品等の試作、またはプレゼンテーション用模型の製作などに広く用いられている。
　また、上記の３Ｄプリント技術を用いて、特定の機能を有する立体物を形成することも検討されている。例えば、人体に移植可能な生体組織、電力供給によって動作可能なロボット、又はタッチセンサ等が組み込まれた電子機器等を３Ｄプリントによって形成することが研究されている。さらには、下記の非特許文献１に開示されるように、人が居住可能な住居構造物を３Ｄプリントによって形成することなども研究されている。
Ｋｈｏｓｈｎｅｖｉｓ，Ｂ．，　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｂｙ　Ｃｏｎｔｏｕｒ　Ｃｒａｆｔｉｎｇ－Ｒｅｌａｔｅｄ　Ｒｏｂｏｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，　ｖｏｌ．１３，　ｎｏ．１，　２００４
　しかし、上記のような生化学的、機械工学的、電子工学的又は土木工学的な立体形状物を３Ｄプリントする研究が進んでいる一方で、植物等の自然物を生育するための環境学的又は生態学的な立体形状物の３Ｄプリントについては、十分に検討されていない。これは、植物の生育には水分および養分が必要となるため、植物の生育環境となる立体形状物には様々な制約が存在するためである。
　したがって、植物の生育環境となり得る立体形状物を３Ｄプリントにて形成するには、十分な知見が得られていなかった。そこで、本開示では、植物の栽培に適した立体形状物を形成するための形成情報を生成することが可能な技術を提案する。
　本開示によれば、植物の栽培に用いられる立体形状物を表す情報に基づいて第１素材及び第２素材で前記立体形状物を形成し、少なくとも前記植物が播種される領域を前記第２素材よりも引張強度が低い前記第１素材で形成する形成情報を生成する形成情報生成部と、立体形状形成部によって前記立体形状物を形成するために、前記形成情報を出力する出力部と、を備える、立体形状情報生成システムが提供される。
　また、本開示によれば、植物の栽培に用いられる立体形状物を表す情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部にて取得された情報に基づいて第１素材及び第２素材で前記立体形状物を形成し、少なくとも前記植物が播種される領域を前記第２素材よりも引張強度が低い前記第１素材で形成する形成情報を生成する形成情報生成部と、前記形成情報に基づいて、前記立体形状物を形成する立体形状形成部と、を備える、立体形状形成装置が提供される。
　また、本開示によれば、回路を用いて、植物の栽培に用いられる立体形状物を表す情報に基づいて第１素材及び第２素材で前記立体形状物を形成し、少なくとも前記植物が播種される領域を前記第２素材よりも引張強度が低い前記第１素材で形成する形成情報を生成し、立体形状形成部によって前記立体形状物を形成するために、前記形成情報を出力する、立体形状情報生成方法が提供される。
　また、本開示によれば、コンピュータを植物の栽培に用いられる立体形状物を表す情報に基づいて、第１素材及び第２素材で前記立体形状物を形成し、少なくとも前記植物が播種される領域を前記第２素材よりも引張強度が低い前記第１素材で形成する形成情報を生成する形成情報生成部と、として機能させる、プログラムが提供される。
　本開示によれば、立体形状物を第１素材及び第２素材にて形成し、より引張強度が低い第１素材で植物が播種される領域を形成することができる。
　以上説明したように本開示によれば、植物の栽培に適した立体形状物を形成するための形成情報を生成することが可能である。
　なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の一実施形態に係る立体形状形成システムの概要を説明する模式的な説明図である。 同実施形態に係る立体形状形成システムの構成を示すブロック図である。 植物の栽培に用いられる立体形状物を設計するための入力画面の一例を示す説明図である。 立体形状物にて栽培される植物の配置を設計するための入力画面の一例を示す説明図である。 立体形状形成システムによる三次元網目状構造の形成方法の一例を示す説明図である。 立体形状形成システムによる三次元網目状構造の形成方法の他の例を示す説明図である。 一般的な樹脂（第２素材）で形成した立体形状物に植物を播種した結果を示した説明図である。 第１素材で形成した立体形状物に植物を播種した結果を示した説明図である。 立体形状物における第１素材及び第２素材の使用の一例を示す斜視図である。 立体形状形成部による立体形状物の形成方法を説明する説明図である。 種子播種部による立体形状物への植物の種子の播種方法を説明する説明図である。 同実施形態に係る立体形状形成システムの動作の流れを示すフローチャート図である。 立体形状形成システムにて形成される立体形状物の構成の一例を示す説明図であり 立体形状形成システムにて形成される立体形状物の構成の他の例を示す説明図である。 立体形状形成システムにて形成される立体形状物の変形例の一例を示す説明図である。 立体形状形成システムにて形成される立体形状物の変形例の一例を示す説明図である。 立体形状物の内部に形成される受水構造の具体的な構造を模式的に示す説明図である。 立体形状物の内部に形成される受水構造の具体的な構造を模式的に示す説明図である。 立体形状物の内部に形成される受水構造の具体的な構造を模式的に示す説明図である。 水を散布した後の立体形状物の質量の経時変化を示すグラフ図である。 種子を播種してから４２日後の植物の地上部分の新鮮重を測定した結果を示すヒストグラム図である。 同実施形態に係る立体形状形成システムに含まれる情報処理装置のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　なお、説明は以下の順序で行うものとする。
　１．立体形状形成システム
　　１．１．概要
　　１．２．構成
　　１．３．動作
　２．立体形状物
　　２．１．構成例
　　２．２．変形例
　　２．３．実施例
　３．ハードウェア
　４．まとめ
　＜１．立体形状形成システム＞
　（１．１．概要）
　まず、図１を参照して、本開示の一実施形態に係る立体形状形成システムの概要について説明する。図１は、本実施形態に係る立体形状形成システムの概要を説明する模式的な説明図である。
　図１に示すように、立体形状形成システム１は、情報処理装置１１と、プリンタ１２と、レール１３とを備え、任意の立体形状を有する立体形状物２を形成可能なシステムである。立体形状形成システム１は、後述する第１素材及び第２素材の複数の素材を用いて立体形状物２を形成する。ただし、立体形状形成システム１は、第１素材及び第２素材に加えて、さらに他の素材を用いて立体形状物２を形成してもよい。
　情報処理装置１１は、プリンタ１２によって形成される立体形状物２を形成するための形成情報を生成する。具体的には、情報処理装置１１は、ユーザによって入力等された立体形状物２の形状、及び立体形状物２で栽培される植物の配置に関する情報に基づいて、第１素材及び第２素材で立体形状物２を形成するための形成情報を生成する。生成された形成情報は、水平方向に切断した層ごとにプリンタ１２に出力される。
　プリンタ１２は、立体形状物２を形成する第１素材及び第２素材を射出する。具体的には、プリンタ１２は、情報処理装置１１から出力された立体形状物２の形成情報を層ごとに取得し、層ごとに立体形状物２を形成する。すなわち、プリンタ１２は、層ごとに立体形状物２を形成し、形成された層を積層することで、立体形状物２の全体を形成する。
　レール１３は、プリンタ１２を保持し、第１方向に延伸された構台または架橋である。例えば、レール１３は、保持したプリンタ１２を第１方向に移動させ、かつレール１３自体は、第１方向と直交する第２方向に移動可能に設けられる。これにより、レール１３は、プリンタ１２を水平面と平行な二次元平面上の任意の位置に移動させることができる。
　すなわち、プリンタ１２及びレール１３は、例えば、３Ｄプリンタ装置（いわゆる、三次元造形装置）を構成してもよい。３Ｄプリンタ装置に用いられる立体形状形成方法としては、例えば、熱で溶解させた樹脂を射出することで形成した層を積層させることで立体形状を形成する熱溶解積層（Ｆｕｓｅｄ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ：ＦＤＭ）法、光硬化性樹脂などを用いて立体形状を形成する光造形法、及び敷き詰められた素材粉末をレーザ等による焼結またはバインダによる固着などで層状に固めることで立体形状を形成する粉末法等を例示することができる。または、３Ｄプリンタ装置は、圧力によってシリンジ等から高粘度素材（シリコーン樹脂など）を押し出す立体形状形成方法を用いてもよい。
　立体形状物２は、植物を栽培可能な成形物であり、土の代替物として用いられる。立体形状物２（水耕栽培では、培地とも呼ばれる）は、土の代替物として用いるためには、植物並びに植物の生育に必要な水及び空気を保持可能であり、ｐＨがほぼ中性（おおよそｐＨ４～ｐＨ８）で安定しており、かつ植物の生育に悪影響を与える化学物質等を放出しないことが望ましい。
　例えば、通常の水耕栽培に用いられる培地の素材としては、例えば、毛糸等を縫い固めたフェルト、及びウレタンフォーム等の発泡性樹脂などを例示することができる。ただし、これらの素材は、立体形状物の形状の制御、形状形成の速度、及び大規模化の容易性などの点で、３Ｄプリンタ装置での使用に適したものではなかった。一方、３Ｄプリンタ装置にて用いられる素材としては、上述したように、各種樹脂等を例示することができる。ただし、これらの素材は、樹脂の特性によっては植物の根が伸長しにくいため、植物の生育に適していないことがあった。
　本開示に係る技術では、立体形状情報生成システムは、立体形状物２を第１素材及び第２素材で形成し、かつ植物が播種される領域を第２素材よりも引張強度が低い第１素材で形成する形成情報を生成する。したがって、立体形状形成システム１にて形成された立体形状物２は、第２素材よりも引張強度が低く、植物の根の適切な伸長が可能な第１素材にて、植物が播種される領域を形成することができる。これによれば、立体形状形成システム１は、植物の栽培に好適な立体形状物２を形成することができる。なお、第１素材及び第２素材の詳細については、後述する。
　なお、図１では、情報処理装置１１と、プリンタ１２及びレール１３とが分離された立体形状形成システム１を例示したが、本開示に係る技術は、かかる例示に限定されない。プリンタ１２及びレール１３を含む３Ｄプリンタ装置は、公知の３Ｄプリンタ装置であれば、どのような形態の３Ｄプリンタ装置であってもよい。
　（１．２．構成）
　次に、図２を参照して、本実施形態に係る立体形状形成システム１の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る立体形状形成システム１の構成を示すブロック図である。
　図２に示すように、立体形状形成システム１は、デザイン作成装置１０と、情報処理装置１１と、プリンタ１２とを備える。デザイン作成装置１０は、デザイン部１００を備える。情報処理装置１１は、外形情報取得部１１０と、植生情報取得部１２０と、形成情報生成部１３０と、層分割部１４０と、出力部１５０と、を備える。プリンタ１２は、立体形状形成部１６０と、種子播種部１７０とを備える。
　（デザイン作成装置１０）
　デザイン部１００は、ユーザの入力に基づいて、立体形状物２の外形を表す外形情報、及び立体形状物２にて栽培される植物の配置に関する植生情報を生成する。具体的には、デザイン部１００は、デザイン作成装置１０に備えられた入力部（図示せず）からのユーザの入力に基づいて、立体形状物２の外形を表す外形情報及び立体形状物２にて栽培される植物の配置に関する植生情報を生成する。例えば、入力部（図示せず）は、マウス、キーボード、タッチパネル及びその他ユーザの入力行為を感知するセンサ等の各種デバイスであってもよい。
　デザイン部１００によって生成された外形情報及び植生情報で表される立体形状物２の様態は、デザイン作成装置１０に備えられた表示部（図示せず）に表示される。例えば、表示部（図示せず）は、液晶ディスプレイ表示装置又は有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ装置等であってもよい。これにより、ユーザは、形成する立体形状物２の様態を確認しながら、立体形状物２の外形及び植物配置を設計することができる。
　ここで、図３及び図４を参照して、デザイン作成装置１０の表示部にて表示される立体形状物２の設計を行うための入力画面について説明する。図３は、植物の栽培に用いられる立体形状物２を設計するための入力画面の一例を示す説明図である。図４は、立体形状物２にて栽培される植物の配置を設計するための入力画面の一例を示す説明図である。ユーザは、デザイン作成装置１０に備えられた入力部を用いて入力を行うことで、立体形状物２の形状及び植物配置を自由に設計することができる。
　図３に示す入力画面１０１は、立体形状物２を設計するための画面である。入力画面１０１には、例えば、立体形状物２の外形を表すオブジェクト１０２が入力される。さらに、入力画面１０１には、オブジェクト１０２の入力を支援する各種ツールを選択するアイコン群１０３が設けられてもよい。例えば、オブジェクト１０２の入力を支援する各種ツールは、四角柱、円柱などの基本的な三次元形状のオブジェクトを生成するツール、入力されたオブジェクトの一部を引き伸ばすツール、変形ツール、拡大ツール又は縮小ツールなどを含んでもよい。さらに、各種ツールは、描画された任意の二次元形状を押し出し、該二次元形状に体積を与えることで三次元形状のオブジェクトを生成する押し出し（エクストルード）ツールを含んでもよい。なお、各種ツールは、上記に限定されず、公知の３Ｄモデリングソフトウェア等で使用されるツールであればいずれのツールも含んでいてもよい。このような入力画面１０１によれば、ユーザは立体形状物２の外形を直感的に設計し、入力することができる。
　続いて、デザイン部１００は、例えば、図３に示した入力画面１０１の後、図４に示す入力画面１０５を表示部に表示される。
　図４に示す入力画面１０５は、立体形状物２にて栽培される植物の配置を設計する画面である。入力画面１０５には、例えば、立体形状物２にて栽培される植物の配置が設定されたオブジェクト１０６が入力される。具体的には、ユーザは、オブジェクト１０６を色ごとに塗り分け、所望の領域１０６Ａ～１０６Ｅを設定することで、それぞれの領域にて栽培される植物を入力することができる。さらに、入力画面１０５には、オブジェクト１０６に配置可能な植物を選択するアイコン群１０７が設けられてもよい。例えば、ユーザは、アイコン群１０７から植物を選択し、その後、オブジェクト１０６の領域１０６Ａ～１０６Ｅを指定することで、選択した植物が栽培される領域を設定することができる。または、ユーザは、アイコン群１０７から植物を選択した後、選択した植物に対応する色でオブジェクト１０６を塗ることで、選択した植物が栽培される領域を設定してもよい。このような入力画面１０５によれば、ユーザは立体形状物２にて栽培される植物の配置を直感的に設計することができる。
　（情報処理装置１１）
　外形情報取得部１１０は、立体形状物２の外形を表す外形情報を取得する。具体的には、外形情報取得部１１０は、デザイン作成装置１０から出力された立体形状物２の外形を表す外形情報が入力される入力インタフェースである。例えば、外形情報取得部１１０は、メモリ又は記憶媒体から格納された外形情報を読み出す回路であってもよく、外部から外形情報が入力されるＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）インタフェース、イーサネット（登録商標）インタフェース、ＩＥＥＥ８０２．１１規格インタフェース等の有線又は無線の外部インタフェースであってもよい。外形情報は、例えば、ユーザが入力した任意の立体形状物の外形を表す情報を含む。このような外形情報は、例えば、上述したデザイン部１００によって生成されるが、公知の三次元モデリングソフトウェアによって生成されてもよい。
　植生情報取得部１２０は、立体形状物２の植物配置に関する植生情報を取得する。具体的には、植生情報取得部１２０は、デザイン作成装置１０から出力された立体形状物２の植物の配置に関する植生情報が入力される入力インタフェースである。例えば、植生情報取得部１２０は、外形情報取得部１１０と同様に、メモリ又は記憶媒体から格納された植生情報を読み出す回路であってもよく、外部から植生情報が入力されるＵＳＢインタフェース、イーサネット（登録商標）インタフェース、ＩＥＥＥ８０２．１１規格インタフェース等の有線又は無線の外部インタフェースであってもよい。植生情報は、例えば、立体形状物２にて栽培される植物の種類、該植物が栽培される領域及び配置に関する情報を含む。このような植生情報は、例えば、上述したデザイン部１００によって生成され得る。
　形成情報生成部１３０は、立体形状物２を形成するための形成情報を生成する。具体的には、形成情報生成部１３０は、立体形状物２の外形を表す外形情報、及び立体形状物２にて栽培される植物の配置に関する植生情報に基づいて、立体形状物２を生成するための形成情報を生成する。形成情報は、例えば、立体形状物２の外形、内部構造及び形成素材を指定する情報を含む。
　本実施形態に係る情報処理装置１１では、形成情報生成部１３０は、立体形状物２を第１素材及び第２素材で形成する形成情報を生成し、さらに、少なくとも植物が播種及び栽培される領域をより引張強度が低い第１素材で形成する形成情報を生成する。すなわち、形成情報生成部１３０は、形状情報に基づいて立体形状物２の外形及び内部構造を３Ｄプリンタ装置にて形成するための情報を生成するだけでなく、植生情報に基づいて立体形状物２を形成する素材を指定する情報をも生成する。
　ここで、第１素材及び第２素材は、それぞれ３Ｄプリンタ装置にて使用可能な材料であるが、ただし、第１素材は、第２素材よりも引張強度が低く、破壊されやすい材料である。第１素材は、立体形状物２の植物が播種及び栽培される領域の形成に用いられるため、植物の根が伸長しやすいように、第２素材よりも引張強度が低く、破壊されやすい材料が用いられる。または、第１素材は、第２素材よりもヤング率が低く、変形しやすい材料であってもよく、第２素材よりも層同士の接着強度が低く、構造が変形しやすい材料であってもよい。
　さらに、形成情報生成部１３０は、立体形状物２の植物が播種及び栽培される領域を三次元網目状構造にて形成する形成情報を生成してもよい。三次元網目状構造は、植物の根、並びに植物の生育に必要な空気及び水を保持し得る空隙を構造中に多数有するため、植物の生育環境として好適な条件を満たしやすい。
　三次元網目状構造の網目は、どのような形状で構成されてもよく、例えば、三角形状、四角形状、六角形状、および円形状のいずれで構成されてもよい。また、三次元網目状構造の網目は、複数の形状を組み合わせて構成されてもよく、ランダムな形状で構成されてもよい。
　三次元網目状構造の網目の大きさは、該三次元網目状構造の領域にて栽培される植物の種類に基づいて設定されてもよい。三次元網目状構造の網目の大きさが栽培される植物の根よりも過度に小さい場合、栽培される植物が三次元網目状構造の内部に十分に根を伸長させられない可能性がある。また、三次元網目状構造の網目の大きさが栽培される植物の根よりも過度に大きい場合、栽培される植物が三次元網目状構造の内部にて水分および養分を十分に吸収できない可能性がある。さらに、三次元網目状構造の網目の大きさが栽培される植物の種子よりも過度に大きい場合、植物の種子が三次元網目状構造の表面に保持されない可能性がある。したがって、三次元網目状構造の網目の大きさは、栽培される植物の根または種子の少なくともいずれかの大きさに基づいて設定されてもよい。
　具体的には、三次元網目状構造の網目の大きさは、０．１ｍｍ～１０ｍｍであってもよい。例えば、立体形状物２にて栽培される植物がハーブ類である場合、三次元網目状構造の網目の大きさは、０．２ｍｍ～１ｍｍであり得る。立体形状物２にて栽培される植物がトマト等である場合、三次元網目状構造の網目の大きさは、２ｍｍ～３ｍｍであり得る。立体形状物２にて栽培される植物がスイカ等である場合、三次元網目状構造の網目の大きさは、４ｍｍ～６ｍｍであり得る。
　なお、立体形状物２にて栽培される植物の種子及び根の大きさに関する情報は、例えば、植物の種子及び根の大きさを種類ごとに記憶する外部又は内部のデータベースから取得してもよい。
　ここで、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、三次元網目状構造の具体的な形成方法について説明する。図５Ａは、立体形状形成システム１による三次元網目状構造の形成方法の一例を示す説明図である。図５Ｂは、立体形状形成システム１による三次元網目状構造の形成方法の他の例を示す説明図である。
　図５Ａに示すように、立体形状形成システム１では、立体形状物２を１層ずつ二次元形状として形成し、形成した各層を積層させることで、立体的な（三次元の）形状を形成する。具体的には、立体形状形成システム１は、第１方向に折り返して往復することでジグザグ状に走査された層と、第１方向と交差する第２方向に同様に折り返して往復することでジグザグ状に走査された層とを交互にｎ回積層することで、三次元網目状構造の立体形状物３１１を形成してもよい。
　また、図５Ｂに示すように、立体形状形成システム１は、下方の層（図５Ｂでは、例えばＬａｙｅｒ　１）ほど往復回数が少なく、上方の層（図５Ｂでは、例えばＬａｙｅｒ　ｎ）ほど往復回数が多くなるように、三次元網目状構造の立体形状物３１２を形成してもよい。これによれば、図５Ｂに示す立体形状物３１２は、下方の三次元網目状構造ほど網目の大きさが粗く（すなわち、大きく）なるように形成される。
　図５Ｂに示す場合、立体形状物３１２の上方に播種された植物は、下方に根を伸長させるほど立体形状物３１２の内部の空隙が大きくなるため、根の伸長に伴って、より容易に根を伸長させることができ、より大きく生育することができる。また、このような場合、立体形状物３１２の上方では、三次元網目状構造の網目の大きさを植物の種子が三次元網目状構造の表面に保持される程度の大きさとしつつ、内部の空隙をより大きくすることができる。
　形成情報生成部１３０は、立体形状物２の三次元網目状構造において植物の種子が播種される位置にピット（すなわち、窪みまたは凹み）を形成した形成情報を生成してもよい。例えば、立体形状物２の傾斜面に植物の種子が播種された場合、植物の種子が播種された位置から転がって移動してしまう可能性がある。そのため、形成情報生成部１３０は、形成情報において、三次元網目状構造の表面の種子が播種される位置に、播種される種子を収納可能な大きさのピットを形成してもよい。
　層分割部１４０は、水平方向の切断面を有する複数の層に立体形状物２を分割し、形成情報を層ごとに分割する。具体的には、層分割部１４０は、形成情報生成部１３０にて生成された形成情報が表す立体形状物２の形状を水平方向に切断した各層に分割し、立体形状物２を分割した層ごとに形成する形成情報を生成する。
　立体形状形成システム１において、立体形状形成部１６０は、積層造形法を用い、複数層の積層体として立体形状物２を形成する。そのため、層分割部１４０は、形成情報生成部１３０によって生成された形成情報を層ごとの形成情報に変換することで、立体形状形成部１６０による立体形状物２の形成を可能にする。層分割部１４０が有するこのような機能は、一般的にスライシングソフトウェアと呼ばれることもある。
　なお、層分割部１４０は、情報処理装置１１ではなく、プリンタ１２に備えられていてもよい。このような場合、出力部１５０は、形成情報生成部１３０が生成した形成情報を層分割部１４０に出力してもよい。
　出力部１５０は、立体形状物２を層ごとに形成する形成情報を出力する。具体的には、出力部１５０は、層分割部１４０によって複数層に分割された層ごとの形成情報を立体形状形成部１６０に出力する出力インタフェースである。また、出力部１５０は、植生情報取得部１２０にて取得された立体形状物２の植生情報を種子播種部１７０に出力してもよい。具体的には、出力部１５０は、立体形状物２に播種及び栽培される植物の配置に関する情報を種子播種部１７０に出力してもよい。例えば、出力部１５０は、メモリ又は記憶媒体に植生情報を出力する回路であってもよく、外部に植生情報を出力するＵＳＢインタフェース、イーサネット（登録商標）インタフェース、ＩＥＥＥ８０２．１１規格インタフェース等の有線又は無線の外部インタフェースであってもよい。
　（プリンタ１２）
　立体形状形成部１６０は、積層造形法によって立体形状物２を形成する。具体的には、立体形状形成部１６０は、出力部１５０から出力された層ごとの立体形状物２の形成情報を取得し、該形成情報に基づいて層ごとに立体形状物２を形成する。例えば、立体形状形成部１６０は、立体形状物２を形成する３Ｄプリンタヘッドであってもよい。
　立体形状形成部１６０は、同一の又は異なる素材を射出する複数のプリンタヘッドであってもよい。立体形状形成部１６０が同一の素材を射出する複数のプリンタヘッドである場合、複数のプリンタヘッドにて同時に立体形状物２を形成することで、立体形状物２の形成速度を高めることができる。一方、立体形状形成部１６０が異なる素材を射出する複数のプリンタヘッドである場合、複数のプリンタヘッドにて第１素材又は第２素材をそれぞれ射出することで、より植物の栽培に適した立体形状物２を形成することができる。
　立体形状形成部１６０が立体形状物２を形成する方法は、積層造形法の一種であれば特に限定されない。例えば、立体形状形成部１６０は、溶かした樹脂を射出して積層させることで立体形状を形成する熱溶解積層（ＦＤＭ）法、光硬化性樹脂を用いて立体形状を形成する光造形法、レーザ等による焼結又はバインダによる固着などを用いて素材粉末を固めることで立体形状を形成する粉末法、又はシリンジから粘性を有する素材を押し出すことで立体形状を形成する方法などを用いて、立体形状物２を形成してもよい。
　立体形状形成部１６０から射出される第１素材及び第２素材は、積層造形法にて立体形状物２を形成可能な材料であれば、どのようなものも使用可能である。ただし、第１素材は、引張強度、ヤング率又は層ごとの接着強度の少なくともいずれかが第２素材よりも低く、第２素材よりも変形又は破壊が生じやすい材料が選択される。
　第１素材は、立体形状物２の植物が播種及び栽培される領域の形成に用いられるため、植物の根が伸長しやすいように、第２素材よりも引張強度が低く、破壊されやすい素材が用いられる。または、第１素材は、第２素材よりもヤング率が低く、変形しやすい素材であってもよく、第２素材よりも層同士の接着強度が低く、構造が変形しやすい素材であってもよい。
　具体的には、第１素材及び第２素材は、プラスチック樹脂、シリコーン樹脂、又は焼結されたセラミック若しくは金属などであってもよい。例えば、熱溶解積層法を用いて立体形状物２を形成する場合、第１素材及び第２素材は、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ樹脂）又はポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることができる。また、これらの熱可塑性樹脂には木屑等の不純物が混練されてもよい。また、光造形法を用いて立体形状物２を形成する場合、材料として、アクリル樹脂又はエポキシ樹脂などの紫外線硬化樹脂を用いることができる。また、粉末法を用いて立体形状物２を形成する場合、材料として、ナイロンなどの有機樹脂、青銅、鋼、ニッケル、チタンなどの金属などを用いることができる。さらに、シリンジから粘性素材を押し出して立体形状物２を形成する場合、材料として、シリコーン樹脂などを用いることができる。
　例えば、第１素材は、植物の播種時には、多孔質化される材料であってもよい。すなわち、第１素材は、立体形状物２の形成時には複数の材料の混合物であるが、いずれかの後処理を施すことによって、混合された材料の一部が溶解又は消失し、多孔質化される材料であってもよい。
　より具体的には、第１素材は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの水溶性樹脂と、ラバーエラストマーなどの非水溶性樹脂とを混合した熱可塑性樹脂であってもよい。このような第１素材は、立体形状物２に形成した後、水に浸漬することでＰＶＡのみを溶解させ、ゴム状エラストマーのみが残った多孔質材料とすることができる。このような第１素材は、立体形状物２の形成後に材料の一部であるＰＶＡが溶解してしまうため、単一の樹脂等よりも密度が低く、引張強度及びヤング率が低い。加えて、このような第１素材は、層同士を接着する樹脂の一部が溶解しているため、層同士の接着強度も低い。したがって、このような破壊または変形しやすい第１素材を用いて立体形状物２の植物が播種及び栽培される領域を形成することで、植物の根をより伸長させやすくすることができる。
　これについて、図６～図８を参照して、より詳細に説明する。図６は、一般的な樹脂（第２素材）で形成した立体形状物３００Ａに植物４００を播種した結果を示した説明図である。図７は、第１素材で形成した立体形状物３００に植物４００を播種した結果を示した説明図である。図８は、立体形状物３００における第１素材及び第２素材の使用の一例を示す斜視図である。
　図６及び図７に示すように、例えば、三次元網目状に形成された立体形状物３００Ａ又は立体形状物３００に植物４００を播種した場合、植物４００は、三次元網目状構造の網目に根を伸長させることで生育する。
　しかしながら、図６に示すように、立体形状物３００Ａが変形又は破壊されにくい第２素材で形成される場合、植物４００は、立体形状物３００Ａとの接点となる位置の根が三次元網目状構造の網目よりも大きくなりにくい。そのため、植物４００は、ある程度生育した段階で、根元にて自重を支えきれなくなるため、根元で折れて崩落してしまう。
　一方、図７に示すように、立体形状物３００が変形又は破壊されやすい第１素材で形成される場合、植物４００は、立体形状物３００との接点となる位置の根が三次元網目状構造の網目を変形又は破壊し、より大きく生育することができる。そのため、植物４００は、ある程度生育した段階でも、根元にて自重を十分支えることができるため、より大きく生育することが可能となる。
　なお、植物の種類によって根が伸長する際の力の大きさが異なるため、第１素材の引張強度、ヤング率及び層間の接着強度は、立体形状物２にて栽培される植物の種類に基づいて設定されてもよい。例えば、根及び茎がより太く生育する植物ほど、根が伸長する際の力が大きいと考えられるため、引張強度、ヤング率及び層間の接着強度が比較的高い材料を第１素材として使用することも可能である。このような場合であっても、第１素材は、第２素材よりも引張強度、ヤング率及び層間の接着強度等が低く、変形又は破壊されやすい材料であることは言うまでもない。
　例えば、図８に示すように、立体形状物３００では、植物４００を播種及び栽培する領域３１０が第１素材で形成され、外周の領域３２０が第２素材で形成されてもよい。このような場合、外周の領域３２０を第２素材で形成することで、立体形状物３００の強度を維持しつつ、植物４００を播種及び栽培する領域３１０をより変形又は破壊されやすい第１素材で形成することで、根の伸長を妨げずに植物４００を生育することが可能である。なお、上記では、立体形状物３００は、第１素材及び第２素材で形成されるとしたが、第１素材のみで立体形状物３００の強度が維持可能である場合には、立体形状物３００は、第１素材のみで形成されても構わない。
　種子播種部１７０は、形成された立体形状物２に植物の種子を播種する。具体的には、種子播種部１７０は、出力部１５０から立体形状物２で栽培する植物の配置に関する植生情報を取得し、該植生情報に基づいて立体形状物２に植物の種子をそれぞれ播種する。例えば、種子播種部１７０は、プリンタ１２に備えられ、立体形状物２に植物の種子を播種する３Ｄプリンタヘッドであってもよい。
　種子播種部１７０は、複数種の種子を格納することができ、かつ選択的に種子を播種することができれば、どのような機構で構成されていてもよい。例えば、種子播種部１７０は、複数の種子格納室と、種子格納室から選択的に特定種の植物の種子を立体形状物２へ投下する機構とを有し、立体形状物２に種子を播種するものであってもよい。
　ここで、図９及び図１０を参照して、プリンタ１２による立体形状物２の形成について説明する。図９は、立体形状形成部１６０による立体形状物２の形成方法を説明する説明図である。図１０は、種子播種部１７０による立体形状物２への植物の種子の播種方法を説明する説明図である。
　図９に示すように、立体形状形成部１６０は、下方から層ごとに立体形状物２００を形成する。具体的には、立体形状形成部１６０は、三次元網目状構造である立体形状物２００を下方から１層ずつ網目状構造を形成することで、立体形状物２００を形成してもよい。
　続いて、図１０に示すように、種子播種部１７０は、立体形状物２００で栽培される植物の配置に基づいて、該植物の種子５を立体形状物２００に播種する。具体的には、種子播種部１７０は、ゲル等で包んだ植物の種子５を、該植物の生育に最適な間隔および密集度にて立体形状物２００に射出することで、立体形状物２００への種子５の播種を行う。植物の種子５を包むゲルは、植物の生育を阻害しないものであれば、任意の材料を用いることができるが、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムを用いることができる。
　立体形状物２の植物の種子５が播種される位置には、ピットが設けられていてもよい。これによれば、種子播種部１７０から射出された種子５を含むゲルが立体形状物２に静置されやすくなるため、より正確に立体形状物２の表面に植物を播種することができる。
　種子播種部１７０は、複数のシリンジを並列にまとめた３Ｄプリンタヘッドであってもよい。これによれば、同時に立体形状物２により多くの種類の植物の種子５を播種することが可能となる。種子播種部１７０は、例えば、空気圧を用いて、ゲル等で包んだ植物の種子５を射出するシリンジを備える３Ｄプリンタヘッドであってもよい。
　以上の構成によれば、本実施形態に係る立体形状形成システム１は、植物が播種及び栽培される領域を変形又は破壊されやすい素材で形成することによって、より植物の根が伸長しやすい立体形状物２を形成することが可能である。したがって、立体形状形成システム１は、より植物の栽培に適した立体形状物２を形成することが可能である。
　（１．３．動作）
　続いて、図１１を参照して、本実施形態に係る立体形状形成システム１の動作例について説明する。図１１は、本実施形態に係る立体形状形成システム１の動作の流れを示すフローチャート図である。
　図１１に示すように、まず、外形情報取得部１１０は、立体形状物の外形を表す外形情報を取得する。具体的には、外形情報取得部１１０に対して、ユーザによって設計された外形情報がデザイン部１００から入力される（Ｓ１００）。また、植生情報取得部１２０に対しても同様に、立体形状物にて栽培される植物の配置に関する植生情報がデザイン部１００から入力される（Ｓ１１０）。なお、Ｓ１００及びＳ１１０の順序は、反対であってもよい。次に、形成情報生成部１３０は、Ｓ１００及びＳ１１０で入力された外形情報及び植生情報に基づいて、立体形状物２を形成するための形成情報を生成する（Ｓ１２０）。続いて、層分割部１４０は、生成された形成情報に基づいて、立体形状物２を層ごとに分割した各層の形成情報を生成する（Ｓ１３０）。
　次に、出力部１５０は、生成された各層の形成情報を立体形状形成部１６０に出力し、立体形状形成部１６０は、各層の形成情報に基づいて、積層造形法にて立体形状物２を形成する（Ｓ１４０）。例えば、立体形状形成部１６０は、下方から１層ずつ積層することで立体形状物２を形成してもよい。続いて、種子播種部１７０は、形成された立体形状物２に対して、植生情報に基づいて植物の種子を播種する（Ｓ１５０）。例えば、種子播種部１７０は、立体形状形成部１６０が形成した立体形状物２に対して、生育に最適な間隔及び密集度にて種子５を播種してもよい。
　以上のような動作により、本実施形態に係る立体形状形成システム１は、植物の栽培に適した立体形状物２を形成することができる。立体形状形成システム１は、形成した立体形状物２に対して植物の種子５を播種することで、立体形状物２にて植物の栽培を行うことができる。
　＜２．立体形状物＞
　（２．１．構成例）
　次に、図１２及び図１３を参照して、本実施形態に係る立体形状形成システム１にて形成される立体形状物の構成例について、より具体的に説明する。図１２は、本実施形態に係る立体形状形成システム１にて形成される立体形状物の構成の一例を示す説明図である。図１３は、本実施形態に係る立体形状形成システム１にて形成される立体形状物の構成の他の例を示す説明図である。
　図１２に示すように、立体形状物２１０は、非栽培領域２１１と、栽培領域２１２とを有してもよい。非栽培領域２１１は、植物が栽培されず、自由な構造及び素材で形成可能な領域である。非栽培領域２１１は、例えば、非透水性の密に充填された構造として形成することで、水を溜めた池２１３のような形態を形成することができる。また、非栽培領域２１１は、岩などの形状に形成することで、自然風景のミニチュアのような形態を形成することができる。一方、栽培領域２１２は、植物２１４が播種及び栽培される領域であり、上述したように、より変形及び破壊されやすく、植物の根を伸長させやすい第１素材で形成され得る。
　このような構成によれば、立体形状形成システム１は、栽培領域２１２にて植物２１４を栽培可能であり、非栽培領域２１１で池２１３又は岩場、橋、灯篭などの景観が設けられた立体形状物２１０を形成することができる。また、立体形状形成システム１は、椅子又はテーブルなどの他の用途及び機能を有する家具等の一部に、植物を栽培可能な栽培領域２１２を設けた立体形状物を形成することも可能である。
　図１３に示すように、立体形状物２２０は、非栽培領域２２１と、栽培領域２２３とを有し、栽培領域２２３の表面の一部領域２２２は、第１素材で形成されてもよい。すなわち、本実施形態に係る立体形状物２２０では、より変形及び破壊されやすい第１素材で形成される領域は、植物が播種及び栽培される領域の表面（例えば、１ｃｍ～３ｃｍ程度）のみであってもよい。立体形状物２２０が植物を保持するためには、上述したように、立体形状物２２０と植物との接点で、植物を支えられる太さの根を形成することが重要である。したがって、立体形状物２２０の植物が播種及び栽培される領域の表面は、少なくとも第１素材で形成され、かかる領域での植物の根の成長を促すことが望ましい。これによれば、立体形状物２２０は、栽培される植物が自重で折れることを抑制することができる。ただし、立体形状物２２０において、さらなる根の伸長を促すためには、植物が播種及び栽培される領域の内部についても第１素材で形成することが望ましい。
　（２．２．変形例）
　続いて、図１４Ａ～１６を参照して、本実施形態に係る立体形状形成システム１にて形成される立体形状物の変形例について、より具体的に説明する。立体形状形成システム１にて形成される立体形状物の変形例は、立体形状物の内部に保水性を補うための構造が形成される例である。図１４Ａ及び図１４Ｂは、本実施形態に係る立体形状形成システム１にて形成される立体形状物の変形例の一例を示す説明図である。
　図１４Ａに示すように、立体形状物２３０Ａは、非栽培領域２３１と、栽培領域２３２とを備え、栽培領域２３２の内部には、水を溜め込み可能な受水構造２３３がさらに形成されてもよい。受水構造２３３は、例えば、上方から散布された水を保持可能な受け皿状又はコップ状の構造である。これらの構造を栽培領域２３２の内部に形成することで、立体形状物２３０Ａは、例えば、三次元網目状構造で形成された栽培領域２３２の保水性を大きく向上させることができる。
　また、図１４Ｂに示すように、立体形状物２３０Ｂは、非栽培領域２３１と、栽培領域２３２とを備え、非栽培領域２３１及び栽培領域２３２の内部には、水が流れる流路構造２３４がさらに形成されてもよい。流路構造２３４は、例えば、上方から水を流し入れることが可能な流路状又はパイプ状の構造である。流路構造２３４に流し入れられた水は、栽培領域２３２内の流路構造２３４の末端から放出される。これらの構造を非栽培領域２３１及び栽培領域２３２の内部に形成することで、立体形状物２３０Ｂは、例えば、植物の根が伸長した近傍に、必要な時に必要な分だけ水を供給することができる。
　さらに、図１５Ａ～図１５Ｃを参照して、図１４Ａにて説明した受水構造の具体的構造について説明する。図１５Ａ～図１５Ｃは、立体形状物の内部に形成される受水構造の構造を模式的に示す説明図である。
　図１５Ａに示すように、立体形状物３３０Ａの内部には、複数のコップ型構造の受水構造３３１Ａが形成されてもよい。受水構造３３１Ａは、上方から散布された水をコップの内部に溜め込むことによって、立体形状物３３０Ａの保水性を大きく向上させることができる。
　図１５Ｂに示すように、立体形状物３３０Ｂの内部には、複数の水平板状の受水構造３３１Ｂが形成されてもよい。受水構造３３１Ｂは、上方から散布された水を受けることで、表面張力等によって受水構造３３１Ｂの表面に水滴を保持することができる。受水構造３３１Ｂは、側面が形成されていないため、構造内部に水を溜め込むものではないが、過剰量の水を溜め込むこともない。したがって、受水構造３３１Ｂは、立体形状物３３０Ｂの保水性を適度に向上させることができる。
　図１５Ｃに示すように、立体形状物３３０Ｃの内部には、複数のハーフパイプ状（円筒を径方向に切断した形状）の受水構造３３１Ｃが形成されてもよい。受水構造３３１Ｃは、上方から散布された水を受けることで、受水構造３３１Ｃの内側の曲面に水滴を保持することができる。受水構造３３１Ｃは、構造内部に水を溜め込むものではないが、平板である受水構造３３１Ｂよりも水を保持することが可能である。したがって、受水構造３３１Ｃは、立体形状物３３０Ｃの保水性を向上させることができる。
　図１５Ａ～１５Ｃに示すように、立体形状物の内部に形成される受水構造は、構造内部に水を溜め込むものでなくともよい。立体形状物の内部に形成される受水構造は、非透水性の（換言すると、水が漏れ出ないような）面を少なくとも有する構造であればよい。このような場合、図１５Ｂにて説明したように、非透水性の面に水滴が付着することによって、受水構造は、立体形状物の保水性を向上させることができる。
　ここで、受水構造を形成した立体形状物の保水性の向上効果について、図１６を参照して説明する。図１６は、水を散布した後の立体形状物の質量の経時変化を示すグラフ図である。
　図１６の凡例において、Ａは、網目の大きさが１．７３ｍｍの三次元網目状構造の立体形状物であり、Ｂは、網目の大きさが１．７３ｍｍの三次元網目状構造の内部にコップ形状の受水構造を４つ形成した立体形状物であり、Ｃは、網目の大きさが２．０８ｍｍの三次元網目状構造の立体形状物であり、Ｄは、網目の大きさが２．０８ｍｍの三次元網目状構造の内部にコップ形状の受水構造を４つ形成した立体形状物である。なお、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの立体形状物の大きさは、すべて縦３ｃｍ×横３ｃｍ×高さ３ｃｍとした。
　これらＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの立体形状物に十分に水を散布した後、時間経過に伴う立体形状物の質量変化を観察した。すなわち、保水性が低い立体形状物ほど水の流出又は揮発速度が速いため、速く質量が減少すると考えられる。
　図１６に示すように、受水構造を形成した立体形状物は、受水構造を形成していない立体形状物に対して、時間経過に伴う質量減少が少なかった。したがって、受水構造を形成することで、立体形状物の保水性を向上させられることがわかる。また、Ａ及びＢの立体形状物と、Ｃ及びＤの立体形状物とを比較すると、三次元網目状構造の網目の大きさを小さくすることで、保水性を向上させられることもわかる。
　（２．３．実施例）
　以下では、図１７を参照して、本実施形態に係る立体形状物を用いて、植物（サニーレタス）を栽培した結果について示す。図１７は、種子を播種してから４２日後の植物の地上部分の新鮮重を測定した結果を示すヒストグラム図である。なお、以下の各実施例に係る立体形状物の形状は、底面の直径が４ｃｍであり、高さが４ｃｍである円柱形状とした。
　実施例１に係る立体形状物は、立体形状物の全体を第１素材であるＬａｙ－Ｆｅｌｔで三次元網目状構造にて形成した立体形状物である。実施例１に係る立体形状物の三次元網目状構造のメッシュ大きさは、１．７３ｍｍとした。
　実施例２に係る立体形状物は、立体形状物の全体を第１素材であるＬａｙ－Ｆｅｌｔで三次元網目状構造にて形成し立体形状物である。実施例２に係る立体形状物では、種子を播種した表面から深さ１．３３ｃｍごとに三次元網目状構造のメッシュの大きさを１．７３ｍｍ、２．０８ｍｍ、２．６０ｍｍに段階的に変化させた。
　実施例３に係る立体形状物は、立体形状物の植物の種子を播種した直下１．３３ｃｍの領域を第１素材であるＬａｙ－Ｆｅｌｔで三次元網目状構造にて形成し、その他の領域を第２素材であるＰＬＡで三次元網目状構造にて形成した立体形状物である。実施例３に係る立体形状物の三次元網目状構造のメッシュ大きさは、１．７３ｍｍとした。
　なお、Ｌａｙ－Ｆｅｌｔは、ＦｏｒｍＦｕｔｕｒａ社から購入したＰＶＡ及びゴム状エラストマーの混合物である。また、各実施例に係る立体形状物は、形成後、水に１日間浸漬することで、第１素材であるＬａｙ－Ｆｅｌｔを多孔質化した。
　図１７では、各実施例の柱（ビンともいう）は、種子を播種してから４２日後の時点における植物の新鮮重（乾燥等していない、栽培直後そのままの重量）を表す。新鮮重の測定は、植物を根元で立体形状物から切り離して行ったため、植物の新鮮重は、植物の地下部分（根）の重量及び立体形状物の重量を含まない。なお、各実施例に係る立体形状物は、温度２２℃、湿度５０％以下、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）を照射した室内環境にて植物（サニーレタス）を栽培し、水は十分な量を適宜与えた。
　図１７に示すように、三次元網目状構造のメッシュの大きさを段階的に変化させた実施例２に係る立体形状物のほうが、実施例１及び３に係る立体形状物よりも植物の生育が進んでいることがわかる。また、実施例１に係る立体形状物と、実施例３に係る立体形状物とを比較すると、植物の生育の程度がほぼ同等である。この結果から、少なくとも植物の種子が播種される直下の領域を変形又は破壊されやすい第１素材で形成することによって、立体形状物は、植物を自重で折れさせてしまうことなく、植物を生育することができることがわかる。
　＜３．ハードウェア＞
　続いて、図１８を参照して、本開示の一実施形態に係る立体形状形成システムに含まれる情報処理装置１１のハードウェア構成について説明する。図１８は、本実施形態に係る立体形状形成システムに含まれる情報処理装置１１のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。情報処理装置１１が実行する情報処理は、ハードウェアとソフトウェアとの協働によって実現される。
　図１８に示すように、情報処理装置１１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）９０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）９０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）９０３と、ブリッジ９０４と、内部バス９０５及び９０６と、インタフェース９０７と、入力装置９１０と、出力装置９１１と、ストレージ装置９１２と、ドライブ９１３と、接続ポート９１４と、通信装置９１５とを備える。
　ＣＰＵ９０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０２等に記憶されたプログラムに従って、情報処理装置１１の動作全般を制御する。ＲＯＭ９０２は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラム及び演算パラメータを記憶し、ＲＡＭ９０３は、ＣＰＵ９０１の実行において使用するプログラム及び、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。例えば、ＣＰＵ９０１は、形成情報生成部１３０及び層分割部１４０の機能を実行してもよい。
　これらＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０２及びＲＡＭ９０３は、ブリッジ９０４、内部バス９０５及び９０６等により相互に接続されている。また、ＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０２及びＲＡＭ９０３は、インタフェース９０７を介して入力装置９１０、出力装置９１１、ストレージ装置９１２、ドライブ９１３、接続ポート９１４及び通信装置９１５とも接続されている。
　入力装置９１０は、タッチパネル、キーボード、ボタン、マイクロホン、スイッチ及びレバーなどの情報が入力される入力装置と、ユーザの入力に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力するための入力制御回路と、から構成される。
　出力装置９１１は、例えば、液晶ディスプレイ装置、有機ＥＬディスプレイ装置及びランプなどの表示装置と、スピーカ及びヘッドホンなどの音声出力装置とを含む。例えば、表示装置は、生成された画像を表示し、音声出力装置は、音声データ等を音声に変換して出力する。
　ストレージ装置９１２は、情報処理装置１１の記憶部の一例として構成されるデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１２は、記憶媒体、記憶媒体にデータを記憶する記憶装置、記憶媒体からデータを読み出す読出装置、及び記憶されたデータを削除する削除装置を含んでもよい。
　ドライブ９１３は、記憶媒体用リードライタである。ドライブ９１３は、ドライブ９１３に挿入された半導体メモリ等のリムーバブル記憶媒体に記憶されている情報を読み出してＲＡＭ９０３に出力する。ドライブ９１３は、リムーバブル記憶媒体に情報を書き込むことも可能である。
　接続ポート９１４は、例えば、ＵＳＢポート、光オーディオ端子等のような外部接続機器を接続するための接続ポートで構成された接続インタフェースである。
　通信装置９１５は、例えば、公衆回線網又は専用回線網などのネットワーク９２０に接続するための通信デバイス等で構成された通信インタフェースである。また、通信装置９１５は、有線又は無線ＬＡＮ対応通信装置であってもよく、有線によるケーブル通信装置であってもよい。
　例えば、接続ポート９１４及び通信装置９１５は、外形情報取得部１１０、植生情報取得部１２０及び出力部１５０の機能を実行してもよい。
　また、上述した本実施形態に係る情報処理装置１１の各構成と同等の機能を、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどのハードウェアを備えた他の情報処理装置に発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。
　＜４．まとめ＞
　以上にて説明したように、本開示の一実施形態に係る立体形状形成システムによれば、変形又は破壊されやすい第１素材で植物が栽培される領域を形成した立体形状物を形成することが可能である。
　また、本開示の一実施形態に係る立体形状情報生成システムによれば、植物を播種及び栽培可能な立体形状物を３Ｄプリンタ装置等に形成させるための形成情報を生成することが可能である。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
　なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
　植物の栽培に用いられる立体形状物を表す情報に基づいて第１素材及び第２素材で前記立体形状物を形成し、少なくとも前記植物が播種される領域を前記第２素材よりも引張強度が低い前記第１素材で形成する形成情報を生成する形成情報生成部と、
　立体形状形成部によって前記立体形状物を形成するために、前記形成情報を出力する出力部と、
を備える、立体形状情報生成システム。
（２）
　前記少なくとも前記植物が播種される領域は、三次元網目状構造にて形成される、前記（１）に記載の立体形状情報生成システム。
（３）
　前記三次元網目状構造の網目は、前記植物が播種される表面よりも内部の方が粗い、前記（２）に記載の立体形状情報生成システム。
（４）
　前記三次元網目状構造は、一方向に延伸された複数のラインを含む層と、前記複数のラインと交差する方向に延伸された複数のラインを含む層と、を交互に積層することで形成される、前記（２）又は（３）に記載の立体形状情報生成システム。
（５）
　前記三次元網目状構造の内部には、少なくとも１つ以上の受水構造が設けられる、前記（２）～（４）のいずれか一項に記載の立体形状情報生成システム。
（６）
　前記受水構造は、非透水性の面を少なくとも含む、前記（５）に記載の立体形状情報生成システム。
（７）
　前記立体形状物は、土の代替物である、前記（１）～（６）のいずれか一項に記載の立体形状情報生成システム。
（８）
　前記出力部は、前記形成情報を水平方向に延伸する層ごとに分割して出力する、前記（１）～（７）のいずれか一項に記載の立体形状情報生成システム。
（９）
　前記立体形状形成部をさらに備える、前記（１）～（８）のいずれか一項に記載の立体形状情報生成システム。
（１０）
　前記第１素材は、前記第２素材よりも層同士の接着強度が低い、前記（１）～（９）のいずれか一項に記載の立体形状情報生成システム。
（１１）
　前記第１素材は、前記第２素材よりもヤング率が低い、前記（１）～（１０）のいずれか一項に記載の立体形状情報生成システム。
（１２）
　前記第１素材は、前記植物の播種時には多孔質化される材料である、前記（１）～（１１）のいずれか一項に記載の立体形状情報生成システム。
（１３）
　前記第１素材は、水溶性樹脂材料及び非水溶性樹脂材料の混合物である、前記（１２）に記載の立体形状情報生成システム。
（１４）
　前記第１素材及び前記第２素材は、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂である、前記（１）～（１３）のいずれか一項に記載の立体形状情報生成システム。
（１５）
　植物の栽培に用いられる立体形状物を表す情報を取得する情報取得部と、
　前記情報取得部にて取得された情報に基づいて第１素材及び第２素材で前記立体形状物を形成し、少なくとも前記植物が播種される領域を前記第２素材よりも引張強度が低い前記第１素材で形成する形成情報を生成する形成情報生成部と、
　前記形成情報に基づいて、前記立体形状物を形成する立体形状形成部と、
を備える、立体形状形成装置。
（１６）
　回路を用いて、植物の栽培に用いられる立体形状物を表す情報に基づいて第１素材及び第２素材で前記立体形状物を形成し、少なくとも前記植物が播種される領域を前記第２素材よりも引張強度が低い前記第１素材で形成する形成情報を生成し、
　立体形状形成部によって前記立体形状物を形成するために、前記形成情報を出力する、立体形状情報生成方法。
（１７）
　コンピュータを
　植物の栽培に用いられる立体形状物を表す情報に基づいて、第１素材及び第２素材で前記立体形状物を形成し、少なくとも前記植物が播種される領域を前記第２素材よりも引張強度が低い前記第１素材で形成する形成情報を生成する形成情報生成部と、
として機能させる、プログラム。
　１　　　　立体形状形成システム
　２　　　　立体形状物
　１０　　　デザイン作成装置
　１１　　　情報処理装置
　１２　　　プリンタ
　１３　　　レール
　１００　　デザイン部
　１１０　　外形情報取得部
　１２０　　植生情報取得部
　１３０　　形成情報生成部
　１４０　　層分割部
　１５０　　出力部
　１６０　　立体形状形成部
　１７０　　種子播種部

Claims (17)

  1. 　植物の栽培に用いられる立体形状物を表す情報に基づいて第１素材及び第２素材で前記立体形状物を形成し、少なくとも前記植物が播種される領域を前記第２素材よりも引張強度が低い前記第１素材で形成する形成情報を生成する形成情報生成部と、
    　立体形状形成部によって前記立体形状物を形成するために、前記形成情報を出力する出力部と、
    を備える、立体形状情報生成システム。
  2. 　前記少なくとも前記植物が播種される領域は、三次元網目状構造にて形成される、請求項１に記載の立体形状情報生成システム。
  3. 　前記三次元網目状構造の網目は、前記植物が播種される表面よりも内部の方が粗い、請求項２に記載の立体形状情報生成システム。
  4. 　前記三次元網目状構造は、一方向に延伸された複数のラインを含む層と、前記複数のラインと交差する方向に延伸された複数のラインを含む層と、を交互に積層することで形成される、請求項２に記載の立体形状情報生成システム。
  5. 　前記三次元網目状構造の内部には、少なくとも１つ以上の受水構造が設けられる、請求項２に記載の立体形状情報生成システム。
  6. 　前記受水構造は、非透水性の面を少なくとも含む、請求項５に記載の立体形状情報生成システム。
  7. 　前記立体形状物は、土の代替物である、請求項１に記載の立体形状情報生成システム。
  8. 　前記出力部は、前記形成情報を水平方向に延伸する層ごとに分割して出力する、請求項１に記載の立体形状情報生成システム。
  9. 　前記立体形状形成部をさらに備える、請求項１に記載の立体形状情報生成システム。
  10. 　前記第１素材は、前記第２素材よりも層同士の接着強度が低い、請求項１に記載の立体形状情報生成システム。
  11. 　前記第１素材は、前記第２素材よりもヤング率が低い、請求項１に記載の立体形状情報生成システム。
  12. 　前記第１素材は、前記植物の播種時には多孔質化される材料である、請求項１に記載の立体形状情報生成システム。
  13. 　前記第１素材は、水溶性樹脂材料及び非水溶性樹脂材料の混合物である、請求項１２に記載の立体形状情報生成システム。
  14. 　前記第１素材及び前記第２素材は、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂である、請求項１に記載の立体形状情報生成システム。
  15. 　植物の栽培に用いられる立体形状物を表す情報を取得する情報取得部と、
    　前記情報取得部にて取得された情報に基づいて第１素材及び第２素材で前記立体形状物を形成し、少なくとも前記植物が播種される領域を前記第２素材よりも引張強度が低い前記第１素材で形成する形成情報を生成する形成情報生成部と、
    　前記形成情報に基づいて、前記立体形状物を形成する立体形状形成部と、
    を備える、立体形状形成装置。
  16. 　回路を用いて、植物の栽培に用いられる立体形状物を表す情報に基づいて第１素材及び第２素材で前記立体形状物を形成し、少なくとも前記植物が播種される領域を前記第２素材よりも引張強度が低い前記第１素材で形成する形成情報を生成し、
    　立体形状形成部によって前記立体形状物を形成するために、前記形成情報を出力する、立体形状情報生成方法。
  17. 　コンピュータを
    　植物の栽培に用いられる立体形状物を表す情報に基づいて、第１素材及び第２素材で前記立体形状物を形成し、少なくとも前記植物が播種される領域を前記第２素材よりも引張強度が低い前記第１素材で形成する形成情報を生成する形成情報生成部と、
    として機能させる、プログラム。
PCT/JP2018/018725 2017-07-03 2018-05-15 立体形状情報生成システム、立体形状形成装置、立体形状情報生成方法及びプログラム WO2019008910A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/627,132 US11449030B2 (en) 2017-07-03 2018-05-15 Solid shape information generation system, solid shape forming apparatus, solid shape information generation method and program

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-130364 2017-07-03
JP2017130364 2017-07-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019008910A1 true WO2019008910A1 (ja) 2019-01-10

Family

ID=64949874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/018725 WO2019008910A1 (ja) 2017-07-03 2018-05-15 立体形状情報生成システム、立体形状形成装置、立体形状情報生成方法及びプログラム

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11449030B2 (ja)
WO (1) WO2019008910A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109874610A (zh) * 2019-01-25 2019-06-14 福建师范大学福清分校 可降解缓释植物骨架及其制备方法、植物地皮的种植方法
WO2020127550A1 (de) * 2018-12-18 2020-06-25 Sebastian Haimerl Verwurzelungssubstrat für hydroponische, aquaponische oder aeroponische pflanzsysteme

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012501649A (ja) * 2008-09-03 2012-01-26 グロウ−テック・エルエルシー バイオポリマーベースの生育培地およびその製造方法ならびにその使用方法
WO2016031354A1 (ja) * 2014-08-26 2016-03-03 ソニー株式会社 プログラム、情報処理システム、および情報処理方法
WO2016194472A1 (ja) * 2015-06-03 2016-12-08 ソニー株式会社 立体形状情報生成システム、立体形状形成装置、立体形状情報生成方法、およびプログラム
JP2017108724A (ja) * 2015-12-18 2017-06-22 ユーテック株式会社 栽培ポット及び水耕栽培装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7300619B2 (en) * 2000-03-13 2007-11-27 Objet Geometries Ltd. Compositions and methods for use in three dimensional model printing
WO2011161088A2 (en) * 2010-06-23 2011-12-29 Stobbe Tech. A/S Biopharmaceutical process apparatuses assembled into a column
WO2014077682A1 (en) * 2012-11-13 2014-05-22 Jalmaja Holding B.V. Growing system and method for growing plants on water
WO2016172200A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-27 TCW Holdings, LLC Plant support system and method of use
US20160330916A1 (en) * 2015-05-15 2016-11-17 Vanguard Plastics Corp. Flower pot
US10687480B2 (en) * 2015-09-18 2020-06-23 John Novoselac Plant container
US10639844B2 (en) * 2015-12-22 2020-05-05 Carbon, Inc. Fabrication of compound products from multiple intermediates by additive manufacturing with dual cure resins
JP6461846B2 (ja) * 2016-03-24 2019-01-30 株式会社東芝 積層造形装置、及びプログラム
US20180296343A1 (en) * 2017-04-18 2018-10-18 Warsaw Orthopedic, Inc. 3-d printing of porous implants
US10602675B2 (en) * 2017-05-09 2020-03-31 Longtan Yang Planting device and manufacturing method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012501649A (ja) * 2008-09-03 2012-01-26 グロウ−テック・エルエルシー バイオポリマーベースの生育培地およびその製造方法ならびにその使用方法
WO2016031354A1 (ja) * 2014-08-26 2016-03-03 ソニー株式会社 プログラム、情報処理システム、および情報処理方法
WO2016194472A1 (ja) * 2015-06-03 2016-12-08 ソニー株式会社 立体形状情報生成システム、立体形状形成装置、立体形状情報生成方法、およびプログラム
JP2017108724A (ja) * 2015-12-18 2017-06-22 ユーテック株式会社 栽培ポット及び水耕栽培装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020127550A1 (de) * 2018-12-18 2020-06-25 Sebastian Haimerl Verwurzelungssubstrat für hydroponische, aquaponische oder aeroponische pflanzsysteme
CN109874610A (zh) * 2019-01-25 2019-06-14 福建师范大学福清分校 可降解缓释植物骨架及其制备方法、植物地皮的种植方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20200183357A1 (en) 2020-06-11
US11449030B2 (en) 2022-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6769433B2 (ja) 立体形状情報生成システム、立体形状形成装置、立体形状情報生成方法、およびプログラム
Takeuchi 3D printable hydroponics: A digital fabrication pipeline for soilless plant cultivation
JP6720870B2 (ja) プログラム、情報処理システム、および情報処理方法
CN203467306U (zh) 育苗盘
WO2019008910A1 (ja) 立体形状情報生成システム、立体形状形成装置、立体形状情報生成方法及びプログラム
US11058066B2 (en) Customizable plant growing system
CN103518562A (zh) 一种拼组式烟草育苗体
KR101849948B1 (ko) 기계적 강성 향상 구조를 갖는 생적합성 고분자 세포지지체 및 그 제조방법
KR101347037B1 (ko) 종류가 상이한 식물종자가 부착되는 종자붙임 멀칭재 제조 방법 및 종자붙임 멀칭재
JPH0661185B2 (ja) 植物栽培装置
CN204069925U (zh) 一种复合营养育苗垫
Falkoski Filho et al. Sensitivity of cotton cultivars to soil compaction
JP2009084772A5 (ja)
CN204721933U (zh) 植物种植盆
JP4544905B2 (ja) 苔玉及び苔玉栽培用器具並びに苔玉栽培方法
CN2631785Y (zh) 生态山水植物景观
CN203261869U (zh) 一种水稻育秧钵苗盘
CN207854559U (zh) 一种模拟生态环境的大型植物花盆
CN205755894U (zh) 一种自动灌溉环保塑料花盆
KR200257455Y1 (ko) 휴대용 식물 재배기
CN207639263U (zh) 便于吸收的营养钵
CN203027676U (zh) 种子根培育装置
CN2488273Y (zh) 自助式立体栽培器
CN203896948U (zh) 一种适用于营养液栽植烟蚜茧蜂扩繁烟株培育的装置
ES1274810U (es) Capsula de arcilla para semillas

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18827409

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18827409

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP