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立体物製造装置、立体物製造方法及びプログラム UPDATE

国内特許コード P160013527
整理番号 S2015-0492-N0
掲載日 2016年11月29日
出願番号 特願2015-064346
公開番号 特開2016-182745
出願日 平成27年3月26日(2015.3.26)
公開日 平成28年10月20日(2016.10.20)
発明者
  • 田中 浩也
出願人
  • 学校法人慶應義塾
発明の名称 立体物製造装置、立体物製造方法及びプログラム UPDATE
発明の概要 【課題】3Dプリンタにおいて立体造形物を出力するためのツールパスをより適切に生成すること。
【解決手段】立体物製造装置1において、ハミルトン経路計算部133は、立体物の形状を表す3次元形状データに基づいて、立体物を造形するための内部構造を表すボクセルモデルを生成する。また、ハミルトン経路計算部133は、ボクセルモデルにハミルトン経路を設定できるか否かを判定する。サブボクセル生成部134は、ボクセルモデルにハミルトン経路を設定できないと判定された場合に、ボクセルを分割してサブボクセルを生成する。ハミルトン経路計算部133は、ボクセルモデルにハミルトン経路を設定する。ツールパスデータ生成部136は、設定されたハミルトン経路に基づいて、造形材料を造形するためのツールパスを生成する。立体物造形部20は、ツールパスに基づいて、立体物の造形を実行する。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


従来、立体物を製造する3Dプリンティングシステムにおいては、標準的な入力ファイルフォーマットとして、サーフェス(立体物の表面)を多角形メッシュで近似するSTLフォーマットが一般的に採用されている。また、立体造形出力の際には、CAM(Computer Aided Manufacturing)ソフトウェア上で、STLフォーマットから3Dプリンタヘッドのツールパスを表すスライスデータが生成される。さらに、ツールパスが生成される際、まず最も外殻となるシェル部分と内部とが分離され、例えば造形物内部の充填処理については、完全充填、ハニカム構造等、ソフトウェアに予め用意されたパターンの中から選択される。これは、材料の消費量を少なくして、かつ造形物表面のサーフェスが構造的に成立するための工夫である。
なお、このような3Dプリンティングに関する技術は、例えば特許文献1に記載されている。

産業上の利用分野


本発明は、立体物製造装置、立体物製造方法及びプログラムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
立体物の形状を表す3次元形状データに基づいて、前記立体物を造形するための内部構造を表すボクセルモデルを生成するボクセルモデル生成手段と、
前記ボクセルモデル生成手段によって生成されたボクセルモデルにハミルトン経路を設定できるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、前記ボクセルモデルにハミルトン経路を設定できないと判定された場合に、前記ボクセルモデルにおけるボクセルを分割してサブボクセルを生成するサブボクセル生成手段と、
前記ボクセルモデルにハミルトン経路を設定するハミルトン経路設定手段と、
前記ハミルトン経路設定手段によって設定されたハミルトン経路に基づいて、造形材料を造形するためのツールパスを生成するツールパス生成手段と、
前記ツールパス生成手段によって生成されたツールパスに基づいて、立体物の造形を実行する立体物造形手段と、
を備えることを特徴とする立体物製造装置。

【請求項2】
前記立体物の少なくとも一部について、前記ツールパスの方向に関する設定を行う経路設定手段を備え、
前記ツールパス生成手段は、前記経路設定手段によって設定された前記ツールパスの方向に基づいて、前記ツールパスを生成することを特徴とする請求項1に記載の立体物製造装置。

【請求項3】
前記ツールパス生成手段は、立体物が造形される平面に沿う方向の成分及び当該平面に垂直な方向の成分を含む前記ツールパスを生成することを特徴とする請求項1に記載の立体物製造装置。

【請求項4】
前記サブボクセル生成手段は、前記ボクセルモデルに含まれる全てのボクセルをサブボクセルに分割することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の立体物製造装置。

【請求項5】
前記サブボクセル生成手段は、前記ボクセルモデルに含まれる一部のボクセルをサブボクセルに分割することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の立体物製造装置。

【請求項6】
前記サブボクセルに分割されたボクセルの内部組成を設定する内部組成設定手段を備え、
前記ツールパス生成手段は、前記内部組成設定手段によって設定された前記ボクセルの内部組成に基づいて、前記ツールパスを生成することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の立体物製造装置。

【請求項7】
前記内部組成設定手段は、前記ボクセルにおいて造形材料を充填する一部の前記サブボクセルを設定することを特徴とする請求項6に記載の立体物製造装置。

【請求項8】
前記内部組成設定手段は、前記ボクセルにおける造形材料の充填率を設定し、
前記ツールパス生成手段は、前記内部組成設定手段によって設定された充填率となるサブボクセルの充填位置の組合せのうちのいずれかとなる前記ツールパスを生成することを特徴とする請求項6または7に記載の立体物製造装置。

【請求項9】
前記内部組成設定手段は、前記ボクセルにおける造形材料の充填位置を設定し、
前記ツールパス生成手段は、前記内部組成設定手段によって設定された充填位置のサブボクセルに造形材料を充填する前記ツールパスを生成することを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の立体物製造装置。

【請求項10】
前記内部組成設定手段は、前記内部組成を設定する際に、当該ボクセルが隣接するボクセルとの接続性に関する条件を設定することを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の立体物製造装置。

【請求項11】
前記立体物造形手段は、複数の造形材料によって前記ボクセルまたは前記サブボクセルを充填することにより、前記立体物を造形することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の立体物製造装置。

【請求項12】
立体物の形状を表す3次元形状データに基づいて、前記立体物を造形するための内部構造を表すボクセルモデルを生成するボクセルモデル生成ステップと、
前記ボクセルモデル生成ステップにおいて生成されたボクセルモデルにハミルトン経路を設定できるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて、前記ボクセルモデルにハミルトン経路を設定できないと判定された場合に、前記ボクセルモデルにおけるボクセルを分割してサブボクセルを生成するサブボクセル生成ステップと、
前記ボクセルモデルにハミルトン経路を設定するハミルトン経路設定ステップと、
前記ハミルトン経路設定ステップにおいて設定されたハミルトン経路に基づいて、造形材料を造形するためのツールパスを生成するツールパス生成ステップと、
前記ツールパス生成ステップにおいて生成されたツールパスに基づいて、立体物の造形を実行する立体物造形ステップと、
を含むことを特徴とする立体物造形方法。

【請求項13】
立体物を製造する立体物製造装置を制御するコンピュータに、
立体物の形状を表す3次元形状データに基づいて、前記立体物を造形するための内部構造を表すボクセルモデルを生成するボクセルモデル生成機能と、
前記ボクセルモデル生成機能によって生成されたボクセルモデルにハミルトン経路を設定できるか否かを判定する判定機能と、
前記判定機能によって、前記ボクセルモデルにハミルトン経路を設定できないと判定された場合に、前記ボクセルモデルにおけるボクセルを分割してサブボクセルを生成するサブボクセル生成機能と、
前記ボクセルモデルにハミルトン経路を設定するハミルトン経路設定機能と、
前記ハミルトン経路設定機能によって設定されたハミルトン経路に基づいて、造形材料を造形するためのツールパスを生成するツールパス生成機能と、
前記ツールパス生成機能によって生成されたツールパスに基づいて、立体物の造形を実行する立体物造形機能と、
を実現させることを特徴とするプログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015064346thum.jpg
出願権利状態 公開
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