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THREE-DIMENSIONAL OBJECT PRODUCTION DEVICE, METHOD AND PROGRAM

Patent code P160013527
File No. S2015-0492-N0
Posted date Nov 29, 2016
Application number P2015-064346
Publication number P2016-182745A
Patent number P6558751
Date of filing Mar 26, 2015
Date of publication of application Oct 20, 2016
Date of registration Jul 26, 2019
Inventor
  • (In Japanese)田中 浩也
Applicant
  • (In Japanese)学校法人慶應義塾
Title THREE-DIMENSIONAL OBJECT PRODUCTION DEVICE, METHOD AND PROGRAM
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To create more properly, a tool path for outputting a three-dimensional object on a 3D printer.
SOLUTION: A three-dimensional object production device 1 is configured so that: a Hamilton path calculation part 133 creates a voxel model which indicates an internal structure for molding a three-dimensional object, based on three-dimensional shape data indicating a shape of a three-dimensional object. The Hamilton path calculation part 133 determines whether or not, the Hamilton path can be set to the voxel model. A sub voxel creation part 134 divides the voxel and creates a sub voxel, when it is determined that the Hamilton path cannot be set to the voxel model. The Hamilton path calculation part 133 sets the Hamilton path to the voxel model. A tool path data creation part 136 creates a tool path for molding a molding material on the basis of the set Hamilton path. A three-dimensional object molding part 20 executes molding of the three-dimensional object on the basis of the tool path.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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、
前記立体物の少なくとも一部について、製造される前記立体物の物理的特性と対応付けられた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と、
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立体物製造装置。

【請求項2】
 
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3】
 
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または2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または2に記載の立体物製造装置。

【請求項5】
 
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4のいずれか1項に記載の立体物製造装置。

【請求項6】
 
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5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5または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5から7のいずれか1項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5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9のいずれか1項に記載の立体物製造装置。

【請求項11】
 
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、
前記立体物の少なくとも一部について、製造される前記立体物の物理的特性と対応付けられた前記ツールパスの方向に関する設定を行う経路設定ステップと、
を含み、
前記ツールパス生成ステップでは、前記経路設定ステップにおい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立体物造形方法。

【請求項12】
 
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、
前記立体物の少なくとも一部について、製造される前記立体物の物理的特性と対応付けられた前記ツールパスの方向に関する設定を行う経路設定機能と、
を実現させ
前記ツールパス生成機能は、前記経路設定機能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プログラム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015064346thum.jpg
State of application right Registered
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