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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2021-12-27
(45)【発行日】2022-01-19
(54)【発明の名称】三次元構造体
(51)【国際特許分類】
A63H 33/08 20060101AFI20220112BHJP
B33Y 80/00 20150101ALI20220112BHJP
B33Y 50/00 20150101ALI20220112BHJP
B29C 64/386 20170101ALI20220112BHJP
【ＦＩ】
A63H33/08 Z
B33Y80/00
B33Y50/00
B29C64/386
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021032802
(22)【出願日】2021-03-02
【審査請求日】2021-03-04
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】521089948
【氏名又は名称】石井 智晃
(74)【代理人】
【識別番号】100137338
【弁理士】
【氏名又は名称】辻田 朋子
(72)【発明者】
【氏名】石井 智晃
【審査官】安田 明央
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２００６／０５９５２７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０８－１６８５７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５８－０６２６９９（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１５－００９１２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】Chainmail，[online]，2013年01月30日，[検索日2021.04.30]，インターネット：<URL:http//www.thingverse.com/things:45203>
【文献】'Space Fabric' Links Fashion and Engineering，[online]，2017年04月18日，[検索日2021.04.30]，インターネット：<URL:http//www.jpl.nasa.gov/news/space-fabric-links-fashion-and-engineering>
【文献】NASA Chainmail Fabric，[online]，2017年06月16日，[検索日2021.04.30]，インターネット：<URL:http//www.thingverse.com/things:2437081>
【文献】FlexMesh 1.0 -- Flexible Chainmail Mesh，[online]，2014年08月12日，[検索日2021.04.30]，インターネット：<URL:http//www.thingverse.com/things:423183>
【文献】Cube Mail，[online]，2014年03月26日，[検索日2021.04.30]，インターネット：<URL:http//www.thingverse.com/things:281130>
【文献】Preassembled Ball Jointed Cubes，[online]，2013年04月19日，[検索日2021.04.30]，インターネット：<URL:http//www.thingverse.com/things:76278>
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６３Ｈ １／００－３７／００
Ｂ２９Ｃ ６４／３８６
Ｂ３３Ｙ ８０／００
Ｂ３３Ｙ ５０／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
３Ｄプリンタにより製造される三次元構造体であって、複数の構造体本体と、前記各構造体本体に複数設けられ、隣接する前記各構造体本体を相互に連結する連結手段と、を備え、
前記複数の構造体本体は、三次元構造体の外表面を形成する表面を有し、
前記複数の連結手段は、それぞれ、隣接する他の前記構造体本体に向かって突設された凸部と、前記凸部の突設方向と略同一方向に開口し、隣接する他の前記構造体本体の前記凸部が挿入される凹部と、を有し、
前記凸部には、所定の方向に貫通した貫通孔が設けられ、
前記凹部には、その内周面から延びる軸部が設けられ、
前記軸部は、隣接する他の前記構造体本体の前記貫通孔に挿通され、
一の前記構造体本体に設けられる前記複数の連結手段における、前記凸部の前記突設方向は、それぞれ異なって構成され、
一の前記連結手段が有する前記凸部が挿入される前記凹部と、この連結手段が有する前記凹部に挿入される前記凸部とは、同一の前記構造体本体に設けられ、
一の前記連結手段における前記凸部と前記凹部とは、この凸部の突設方向に沿って隣接して設けられ、
一の前記連結手段における前記凸部の前記貫通孔の貫通方向と、この連結手段における前記凹部の前記軸部の延びる方向とは、略垂直に構成され、
隣接する前記構造体本体同士は、一の前記構造体本体における一の前記連結手段（以下、第一連結手段）と、この構造体本体に隣接する他の前記構造体本体における、前記第一連結手段に対向する一の前記連結手段（以下、第二連結手段）と、により、連結され、
前記第一連結手段は、正面視で、この第一連結手段の前記軸部の中央を軸に、９０度回転させると、前記第二連結手段となる、三次元構造体。
【請求項2】
前記貫通孔と、この貫通孔に挿通される前記軸部との間には、所定の間隙が形成されている、請求項１に記載の三次元構造体。
【請求項3】
前記凹部は、この凹部に挿入される前記凸部の全体を埋設可能に構成されている、請求項２に記載の三次元構造体。
【請求項4】
前記凸部は、湾曲した棒状体の両端部が前記構造体本体に連接されることにより構成され、ている、請求項１に記載の三次元構造体。
【請求項5】
前記軸部は、その両端が、前記凹部の内周面に連接されている、請求項４に記載の三次元構造体。
【請求項6】
前記軸部は、正面視で、前記凸部の両端部の間に設けられ、前記軸部の延びる方向と、この軸部が設けられた一の前記構造体本体における、前記貫通孔の貫通方向とは、略垂直に構成され、
前記貫通孔の貫通方向と、この貫通孔に挿通される前記軸部の延びる方向とは、略平行に構成されている、請求項４又は５に記載の三次元構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、３Ｄプリンタを用いて製造される三次元構造体に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、３Ｄの設計データを元に、スライスされた２次元の層を順次積み重ねていくことによって立体モデルを造形する、３Ｄプリンタが知られている。
【0003】
３Ｄプリンタは、紫外線の照射により光硬化性樹脂を硬化させる光造形法、素材粉末を層状に敷き詰め、高出力のレーザービーム等で固める粉末法、熱可塑性樹脂を高温で溶かし積層させる熱溶解積層法（ＦＤＭ法）等、多様な方式で、立体モデルを造形する。
【0004】
また、３Ｄプリンタは、上記の各造形方式に合わせた活用法も多様であり、事前に製品の機能やデザインを検証するための試作や、航空・宇宙分野に用いられる部品の製造、医療分野に用いられる機器の製造、生体組織の再現等、幅広い分野で活用されている。
【0005】
特に、近年では、オープンソースの開発等により低廉化が進み、特定の企業のみならず、趣味でのＤＩＹ等の目的で、一般家庭や個人にも３Ｄプリンタが導入される等、世界的に広く普及し始めており、今後もさらなる発展が期待される機器である。
【0006】
このような３Ｄプリンタを用いた三次元構造体に関する発明として、例えば、特許文献１には、一または二以上の組立式の玩具用ブロックで組み立てられた第一の物体と、３Ｄプリントにより作製された一または二以上の部品で構成されており、第一の物体に対して、少なくとも表面の一部以外の部分を覆うよう取り付けられた第二の物体と、を備えた三次元構造体が記載されている。
【0007】
また、特許文献２には、２つのパーツと、各パーツを接合する接合部と、を備え、分離時に接合部が破壊されることによって、各パーツの分離作業を行うことが可能な三次元構造体が記載されている。
【0008】
また、特許文献３には、内部空間を有すると共に表面をなす層である表層体と、表層体の内部空間に設けられ、表層体を支持する内部構造体と、を備えた三次元構造体が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特開２０１７－０６５７７号広報
【文献】特開２０１８－３４４０９号公報
【文献】特開２０１８－６５３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、特許文献１～３に記載の三次元構造体は、複数の構造体の連結要素が、構造体の内部に設けられているものであり、一度組上げた後に他の構造体をさらに連結していくことができない。
また、特許文献１～３に記載の三次元構造体は、各構造体同士が連結要素により固定されており、可動性を有していない。
また、特許文献１～３に記載の三次元構造体は、各構造体同士が連結要素により固定されており、可動性を有していない。
【0011】
このため、特許文献１～３に記載の三次元構造体は、そのサイズ感や形態が、設計データの段階である程度決定付けられてしまい、これらを柔軟に変更することが困難である、という問題あった。
【0012】
本発明は上記のような実状に鑑みてなされたものであり、サイズ感や形態を柔軟に変更することができ、汎用性の高い、三次元構造体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記課題を解決するために、本発明は、３Ｄプリンタにより製造される三次元構造体であって、
複数の構造体本体と、前記各構造体本体に複数設けられ、隣接する前記各構造体本体を相互に連結する連結手段と、を備え、
前記複数の連結手段は、それぞれ、隣接する他の前記構造体本体に向かって突設された凸部と、前記凸部の突設方向と略同一方向に開口し、隣接する他の前記構造体本体の前記凸部が挿入される凹部と、を有し、
前記凸部には、所定の方向に貫通した貫通孔が設けられ、
前記凹部には、その内周面から延びる軸部が設けられ、
前記軸部は、隣接する他の前記構造体本体の前記貫通孔に挿通され、
一の前記構造体本体に設けられる前記複数の連結手段における、前記凸部の前記突設方向は、それぞれ異なって構成されている。
複数の構造体本体と、前記各構造体本体に複数設けられ、隣接する前記各構造体本体を相互に連結する連結手段と、を備え、
前記複数の連結手段は、それぞれ、隣接する他の前記構造体本体に向かって突設された凸部と、前記凸部の突設方向と略同一方向に開口し、隣接する他の前記構造体本体の前記凸部が挿入される凹部と、を有し、
前記凸部には、所定の方向に貫通した貫通孔が設けられ、
前記凹部には、その内周面から延びる軸部が設けられ、
前記軸部は、隣接する他の前記構造体本体の前記貫通孔に挿通され、
一の前記構造体本体に設けられる前記複数の連結手段における、前記凸部の前記突設方向は、それぞれ異なって構成されている。
【0014】
本発明によれば、各構造体本体を相互に連結する複数の連結手段の凸部の突設方向が、それぞれ異なるように構成されていることで、一の構造体本体に対して、複数の方向に他の構造体本体を連結させることができる。
これにより、同一の構造体本体を、３つ以上の任意の個数で自由に連結することができ、使用用途等に合わせて、三次元構造体全体のサイズ感を柔軟に変更することが可能となる。
また、各構造体本体は、貫通孔とこれに挿通される軸部とにより連結されることで、隣接する各構造体本体を、軸部周りに相対回動させることができ、三次元構造体全体の形態を柔軟に変更することができる。
これにより、同一の構造体本体を、３つ以上の任意の個数で自由に連結することができ、使用用途等に合わせて、三次元構造体全体のサイズ感を柔軟に変更することが可能となる。
また、各構造体本体は、貫通孔とこれに挿通される軸部とにより連結されることで、隣接する各構造体本体を、軸部周りに相対回動させることができ、三次元構造体全体の形態を柔軟に変更することができる。
【0015】
本発明の好ましい形態では、前記貫通孔と、この貫通孔に挿通される前記軸部との間には、所定の間隙が形成されている。
【0016】
このような構成とすることで、連結された隣接する構造体本体同士の間隔を変化させることができ、三次元構造体のサイズ感や見た目を微調整することが可能となる。
【0017】
本発明の好ましい形態では、前記凹部は、この凹部に挿入される前記凸部の全体を埋設可能に構成されている。
【0018】
このような構成とすることで、連結手段を外部から視認できない状態とすることができ、三次元構造体の美観を向上させることが可能となる。
【0019】
本発明の好ましい形態では、一の前記連結手段における前記凸部と前記凹部とは、隣接して設けられている。
【0020】
このような構成とすることで、構造体本体をコンパクトにすることができ、構造体本体のサイズ感の自由度、ひいては三次元構造体のサイズ感の自由度を向上させることが可能となる。
【0021】
本発明の好ましい形態では、前記凸部は、湾曲した棒状体の両端部が前記構造体本体に連接されることにより構成されている。
【0022】
このような構成とすることで、凸部を柱状体等とした場合と比較して、凸部を形成する材料を削減することができる上、両端部が構造体本体に連接していることで、連結された構造体本体が分離してしまう事態を抑制することが可能となる。
【0023】
本発明の好ましい形態では、前記軸部は、その両端が、前記凹部の内周面に連接されている。
【0024】
このような構成とすることで、凸部の構成と併せて、連結された構造体本体が分離してしまう事態を防止することが可能となる。
【0025】
本発明の好ましい形態では、前記軸部は、正面視で、前記凸部の両端部の間に設けられ、
前記軸部の延びる方向と、この軸部が設けられた一の前記構造体本体における、前記貫通孔の貫通方向とは、略垂直に構成され、
前記貫通孔の貫通方向と、この貫通孔に挿通される前記軸部の延びる方向とは、略平行に構成されている。
前記軸部の延びる方向と、この軸部が設けられた一の前記構造体本体における、前記貫通孔の貫通方向とは、略垂直に構成され、
前記貫通孔の貫通方向と、この貫通孔に挿通される前記軸部の延びる方向とは、略平行に構成されている。
【0026】
このような構成とすることで、隣接する構造体本体において対向する各連結手段の連結位置を極力狭い範囲内に収めることができるため、構造体本体をよりコンパクトなものとすることが可能となる。
また、このような構成とすることで、対向する各連結手段が離間して設けられている場合と比較して、隣接する構造体本体同士における各軸部周りの可動性を広く確保することができ、三次元構造体の形態をより柔軟に変更することが可能となる。
また、このような構成とすることで、対向する各連結手段が離間して設けられている場合と比較して、隣接する構造体本体同士における各軸部周りの可動性を広く確保することができ、三次元構造体の形態をより柔軟に変更することが可能となる。
【発明の効果】
【0027】
本発明によれば、サイズ感や形態を柔軟に変更することができ、汎用性の高い、三次元構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の実施形態１に係る三次元構造体を示す拡大斜視図である。
【図2】本発明の実施形態１に係る三次元構造体を示す図であって、（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。
【図3】本発明の実施形態１に係る三次元構造体を示す図であって、（ａ）ＰＰ線断面図、（ｂ）ＱＱ線断面図である。
【図4】本発明の実施形態１に係る三次元構造体を示す全体斜視図である。
【図5】本発明の実施形態２に係る三次元構造体を示す拡大斜視図である。
【図6】本発明の実施形態２に係る三次元構造体を示す図であって、（ａ）ＲＲ線断面図、（ｂ）ＳＳ線断面図である。
【図7】本発明の実施形態２に係る三次元構造体の全体を示す図であって、（ａ）平面図、（ｂ）斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、図面を用いて、本発明の各実施形態に係る三次元構造体について説明する。
なお、以下に示す各実施形態は本発明の一例であり、本発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、これらの図において、符号Ｘは、本実施形態に係る三次元構造体を示す。
なお、以下に示す各実施形態は本発明の一例であり、本発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、これらの図において、符号Ｘは、本実施形態に係る三次元構造体を示す。
【0030】
また、各実施形態における三次元構造体Ｘは、３Ｄプリンタを用いて製造されるものであり、その造形方式や用いる素材については、特に限定されない。
造形方式としては、例えば、紫外線の照射により光硬化性樹脂を硬化させる光造形法、素材粉末を層状に敷き詰め、高出力のレーザービーム等で固める粉末法、熱可塑性樹脂を高温で溶かし積層させる熱溶解積層法（ＦＤＭ法）等、種々の方式が用いられる。
素材としては、ＡＢＳ樹脂やＰＬＡ樹脂等の樹脂素材、石膏、シリコンゴム、金属等、種々の素材が用いられる。
造形方式としては、例えば、紫外線の照射により光硬化性樹脂を硬化させる光造形法、素材粉末を層状に敷き詰め、高出力のレーザービーム等で固める粉末法、熱可塑性樹脂を高温で溶かし積層させる熱溶解積層法（ＦＤＭ法）等、種々の方式が用いられる。
素材としては、ＡＢＳ樹脂やＰＬＡ樹脂等の樹脂素材、石膏、シリコンゴム、金属等、種々の素材が用いられる。
【0031】
そして、各実施形態における三次元構造体Ｘの製造者は、上記したような所望の造形方式、素材を選択し、予め作成した三次元構造体Ｘの設計データを３Ｄプリンタに読み込ませることで、三次元構造体Ｘを製造する。
【0032】
【0033】
図１に示すように、本実施形態に係る三次元構造体Ｘ（図４参照）は、複数の構造体本体１と、各構造体本体１に複数設けられ、隣接する各構造体本体１を相互に連結する連結手段２と、を備えている。
なお、図１では、例示的に、本実施形態に係る三次元構造体Ｘの内の、隣接した２つの構造体本体１を抜き出して示している。
なお、図１では、例示的に、本実施形態に係る三次元構造体Ｘの内の、隣接した２つの構造体本体１を抜き出して示している。
【0034】
各構造体本体１は、略直方体状に構成されている。
なお、構造体本体１の形状は、これに限られず、例えば、略円柱状や略球状、円錐状等、使用用途等に合わせて適宜変更可能である。
また、構造体本体１の大きさも、特に限定されず、現在の３Ｄプリンタの技術であれば、例えば、３ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍ程度の微小な大きさとすることも可能である。
なお、構造体本体１の形状は、これに限られず、例えば、略円柱状や略球状、円錐状等、使用用途等に合わせて適宜変更可能である。
また、構造体本体１の大きさも、特に限定されず、現在の３Ｄプリンタの技術であれば、例えば、３ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍ程度の微小な大きさとすることも可能である。
【0035】
各連結手段２は、それぞれ、隣接する他の構造体本体１に向かって突設された凸部２１と、凸部２１の突設方向と略同一方向に開口し、隣接する他の構造体本体１の凸部２１が挿入される凹部２２と、を有している。
【0036】
ここで、各連結手段２は、図１に示す左側の構造体本体１（以下、図２及び図３での説明において構造体本体１ａと称する）の４つの側面に一つずつ、計４つ設けられており、図１に示す右側の構造体本体１（以下、図２及び図３での説明において構造体本体１ｂと称する）の３つの側面に一つずつ、計３つ設けられている。
また、各連結手段２における凸部２１の突設方向は、それぞれが設けられている側面の面方向に対して略垂直に構成されている。
なお、構造体本体１に設けられる連結手段２の数は、特に限定されず、１つや２つであっても良いし、上面や底面も含めて５つや６つ設けても良く、使用用途等に合わせて適宜変更可能である。
また、各連結手段２における凸部２１の突設方向は、それぞれが設けられている側面の面方向に対して略垂直に構成されている。
なお、構造体本体１に設けられる連結手段２の数は、特に限定されず、１つや２つであっても良いし、上面や底面も含めて５つや６つ設けても良く、使用用途等に合わせて適宜変更可能である。
【0037】
各凸部２１は、断面略円形状かつ湾曲した棒状体の両端部が構造体本体に連接されることにより、正面視或いは平面視で、略Ｕ字状を呈する形状となされている。
また、各凸部２１は、上記構成により、所定の方向に貫通した貫通孔ｍが設けられている。
また、各凸部２１は、上記構成により、所定の方向に貫通した貫通孔ｍが設けられている。
【0038】
各凹部２２には、その内周面から延びる軸部ｎが設けられている。
【0039】
【0040】
図２は、図１の三次元構造体Ｘの内、構造体本体１ａのみを示す図でああって、（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。
なお、図２（ｂ）では、説明の便宜上、手前の凸部２１のみ、その貫通孔ｍの貫通方向に沿った断面図で示している。
なお、図２（ｂ）では、説明の便宜上、手前の凸部２１のみ、その貫通孔ｍの貫通方向に沿った断面図で示している。
【0041】
図２（ａ）に示すように、構造体本体１ａの各側面に設けられた連結手段２の内、隣接する２側面に設けられている各連結手段２の貫通方向が同一となされている。
【0042】
詳述すれば、一方の２側面に設けられている各連結手段２の貫通方向は、上下方向に沿った方向となされている。
また、他方の２側面に設けられている各連結手段２の貫通方向は、上記した一方の２側面に設けられている各連結手段２の貫通方向と略垂直方向となされている。
なお、各連結手段２の関係性は上記に限られず、例えば、対向する２側面に設けられている各連結手段２の貫通方向が同一となるように設けても良く、使用用途等に合わせて適宜変更可能である。
また、他方の２側面に設けられている各連結手段２の貫通方向は、上記した一方の２側面に設けられている各連結手段２の貫通方向と略垂直方向となされている。
なお、各連結手段２の関係性は上記に限られず、例えば、対向する２側面に設けられている各連結手段２の貫通方向が同一となるように設けても良く、使用用途等に合わせて適宜変更可能である。
【0043】
ここで、以下説明の便宜上、貫通方向が、上下方向に沿った方向である連結手段２を第一連結手段２ａ、貫通方向が、第一連結手段２ａの貫通方向と略垂直方向となされている連結手段２を、第二連結手段２ｂと称する。
また、第一連結手段２ａ、第二連結手段２ｂの有する各構成要素の符号の末尾に、それぞれａ、ｂを付することとする。
また、第一連結手段２ａ、第二連結手段２ｂの有する各構成要素の符号の末尾に、それぞれａ、ｂを付することとする。
【0044】
図２（ｂ）に示すように、一の第一連結手段２ａにおける凸部２１ａと凹部２２ａとは、凸部２１ａの突設方向に沿って隣接して設けられている。
また、軸部ｎａの延びる方向ｄ１と、貫通孔ｍａの貫通方向ｄ２とは、略垂直に構成されている。
また、軸部ｎａの延びる方向ｄ１と、貫通孔ｍａの貫通方向ｄ２とは、略垂直に構成されている。
【0045】
凸部２１ａは、凹部２２ａの両側方に懸架して設けられ、その両端部は、正面視で、凹部２２ａにおける、貫通方向ｄ２に沿った方向の略中央に設けられている。
【0046】
軸部ｎａは、正面視で、凸部２１ａの両端部の間に設けられている。
また、軸部ｎａは、その両端が、凹部２２ａにおける内周面、特に開口端近傍の内周面に連接されている。
これにより、軸部ｎａの一方の側面と構造体本体１ａの側面とが、滑らかに連接された態様となされており、凹部２２ａは、外見上、貫通方向ｄ２に沿って、２つの円孔として視認される態様となされている。
また、軸部ｎａは、その両端が、凹部２２ａにおける内周面、特に開口端近傍の内周面に連接されている。
これにより、軸部ｎａの一方の側面と構造体本体１ａの側面とが、滑らかに連接された態様となされており、凹部２２ａは、外見上、貫通方向ｄ２に沿って、２つの円孔として視認される態様となされている。
【0047】
なお、図２（ｂ）においては、第一連結手段２ａを示しているが、これを、正面視で軸部ｎａの中央を軸に、９０度回転させると、第二連結手段２ｂとなる。
【0048】
図３は、三次元構造体Ｘを示す図であって、（ａ）ＰＰ線断面図、（ｂ）ＱＱ線断面図である。
なお、以下、図３では、構造体本体１ａの第一連結手段２ａと、構造体本体１ｂの第二連結手段２ｂと、の連結態様について説明する。
なお、以下、図３では、構造体本体１ａの第一連結手段２ａと、構造体本体１ｂの第二連結手段２ｂと、の連結態様について説明する。
【0049】
図３（ａ）に示すように、貫通孔ｍｂと、この貫通孔ｍｂに挿通される軸部ｎａとの間には、所定の間隙が形成されている。
また、凹部２２ａは、これに挿入される凸部２１ｂの外形状に沿った窪みとして構成されており、貫通孔ｍｂと軸部ｎａとの間の間隙を利用して、各構造体本体１ａ、１ｂの間の間隔を詰めることで、凹部２２ａに挿入される凸部２１ｂの全体を埋設可能に構成されている。
また、凹部２２ａは、これに挿入される凸部２１ｂの外形状に沿った窪みとして構成されており、貫通孔ｍｂと軸部ｎａとの間の間隙を利用して、各構造体本体１ａ、１ｂの間の間隔を詰めることで、凹部２２ａに挿入される凸部２１ｂの全体を埋設可能に構成されている。
【0050】
図３（ｂ）に示すように、貫通孔ｍａと、この貫通孔ｍａに挿通される軸部ｎｂとの間には、所定の間隙が形成されている。
これにより、隣接する各構造体本体１を、軸部ｎｂ周りに相対回動させる際に、軸部ｎｂと貫通孔ｍａとの間の摩擦力が軽減され、滑らかな回動動作が可能となる。
なお、図３（ｂ）に示すように、各第二連結手段２ｂが隣接する側面にそれぞれ設けられていることから、それぞれの凹部２２ｂは、構造体本体１の内部で連通している。
これにより、隣接する各構造体本体１を、軸部ｎｂ周りに相対回動させる際に、軸部ｎｂと貫通孔ｍａとの間の摩擦力が軽減され、滑らかな回動動作が可能となる。
なお、図３（ｂ）に示すように、各第二連結手段２ｂが隣接する側面にそれぞれ設けられていることから、それぞれの凹部２２ｂは、構造体本体１の内部で連通している。
【0051】
また、凹部２２ｂは、これに挿入される凸部２１ａの外形状に沿った窪みとして構成されており、貫通孔ｍａと軸部ｎｂとの間の間隙を利用して、各構造体本体１ａ、１ｂの間の間隔を詰めることで、凹部２２ｂに挿入される凸部２１ａの全体を埋設可能に構成されている。
【0052】
このように、隣接する構造体本体１ａ、１ｂは、それぞれに対して対向する凹部２２ａの軸部ｎａ、凹部２２ｂの軸部ｎｂが、これらの軸部それぞれに対して突出する凸部２１ｂの貫通孔ｍｂ、凸部２１ａの貫通孔ｍａに挿通されることで、連結されている。
【0053】
以上より、一の構造体本体１における一の第一連結手段２ａと、一の構造体本体１に隣接する構造体本体１における、一の第一連結手段２ａに対向する第二連結手段２ｂとにより、隣接する構造体本体１を連結することができる。
また、一の構造体本体１における一の第二連結手段２ｂと、一の構造体本体１に隣接する構造体本体１における、一の第二連結手段２ｂに対向する第一連結手段２ａとにより、隣接する構造体本体１を連結することができる。
また、一の構造体本体１における一の第二連結手段２ｂと、一の構造体本体１に隣接する構造体本体１における、一の第二連結手段２ｂに対向する第一連結手段２ａとにより、隣接する構造体本体１を連結することができる。
【0054】
そして、構造体本体１は、上記連結態様により、２つに限られず、その使用用途等に合わせて、任意の個数で、任意の方向に広がっていくように、自在に設計データを作成し、任意のサイズ感、形態の三次元構造体Ｘとして、３Ｄプリンタにより出力することができる。
【0055】
図４に示すように、本実施形態に係る三次元構造体Ｘは、上記した構造体本体１を３×８＝２４個連結することで、全体として略長方形の外形を呈している。
【0056】
この三次元構造体Ｘにおいて、外周を構成する１８個の構造体本体１には、第一連結手段２ａ或いは第二連結手段２ｂが、側面に３個或いは２個設けられることで、隣接する構造体本体１と連結している。
これにより、この三次元構造体Ｘの外方に連結手段２が突出せず、収まりの良い形態となされている。
また、外周を構成する構造体本体１に囲まれた６個の構造体本体１には、図１～図３で説明した構造体本体１ａのように、４側面に１つずつ、第一連結手段２ａ或いは第二連結手段２ｂが設けられ、隣接する構造体本体１と連結している。
これにより、この三次元構造体Ｘの外方に連結手段２が突出せず、収まりの良い形態となされている。
また、外周を構成する構造体本体１に囲まれた６個の構造体本体１には、図１～図３で説明した構造体本体１ａのように、４側面に１つずつ、第一連結手段２ａ或いは第二連結手段２ｂが設けられ、隣接する構造体本体１と連結している。
【0057】
なお、上記したように、三次元構造体Ｘは、構造体本体１の連結個数や連結方向により、そのサイズ感、形態を任意に変更可能である。
例えば、図４に示した状態から、さらに部分的に連結していくことでジグザグとした外形を呈するものとすることもできる。
また、上面や底面にも連結手段２が設けられた構造体本体１を用いることで、上方や下方に向かって連結していき、より立体感のあるものとすることもできる。
例えば、図４に示した状態から、さらに部分的に連結していくことでジグザグとした外形を呈するものとすることもできる。
また、上面や底面にも連結手段２が設けられた構造体本体１を用いることで、上方や下方に向かって連結していき、より立体感のあるものとすることもできる。
【0058】
ここで、上記のような三次元構造体Ｘは、隣接する構造体本体１のそれぞれの内部空間で連結がなされているものであるため、従来行われていた、金型を用いたプレス加工や射出成型による製造が、非常に困難な構造である。
【0059】
また、構造体本体１を個別に複数製造した後、これらを連結することにより三次元構造体Ｘを製造する場合、連結のために、後から貫通孔ｍに軸部ｎを挿通可能な構造とする必要がある。
このような構造として、例えば、凸部２１或いは軸部ｎを部分的に切除する、凸部２１或いは軸部ｎをゴム等の柔軟性のある素材で形成し、切り込みを設ける、といった構造が考えられる。
しかし、このような構造とした場合、三次元構造体Ｘに強く引張り力が作用するような場合に、各構造体本体１が分離してしまう恐れがある上、そもそもの連結作業に、繊細な技術と大きな手間を要してしまう。
このような構造として、例えば、凸部２１或いは軸部ｎを部分的に切除する、凸部２１或いは軸部ｎをゴム等の柔軟性のある素材で形成し、切り込みを設ける、といった構造が考えられる。
しかし、このような構造とした場合、三次元構造体Ｘに強く引張り力が作用するような場合に、各構造体本体１が分離してしまう恐れがある上、そもそもの連結作業に、繊細な技術と大きな手間を要してしまう。
【0060】
これに対し、３Ｄプリンタを用いれば、凸部２１の両端が構造体本体１に連接され、軸部ｎの両端が凹部２２の内周面に連接されている構造となされた各構造体本体１を、容易に連結し、三次元構造体Ｘとして出力することができる。
即ち、上記したような、後から連結するための構造とする必要がなく、構造体本体１を破壊することでしか分離できない、強固な連結態様となされた三次元構造体Ｘを、取り扱い易い素材を用いて、一挙に製造することができる。
即ち、上記したような、後から連結するための構造とする必要がなく、構造体本体１を破壊することでしか分離できない、強固な連結態様となされた三次元構造体Ｘを、取り扱い易い素材を用いて、一挙に製造することができる。
【0061】
このように、三次元構造体Ｘは、従来の成型手法では製造することが非現実的なものであるところ、３Ｄプリンタを用いることで、誰でも容易に製造が可能なものである。
【0062】
また、本実施形態によれば、同一の構造体本体１を、３つ以上の任意の個数で自由に連結することができ、使用用途等に合わせて、三次元構造体Ｘ全体のサイズ感を柔軟に変更することが可能となる。
【0063】
また、隣接する各構造体本体１を、軸部ｎ周りに相対回動させることができ、三次元構造体Ｘ全体の形態を柔軟に変更することができる。
【0064】
また、貫通孔ｍと、この貫通孔ｍに挿通される軸部ｎとの間に所定の間隙が形成されていることで、連結された隣接する構造体本体１同士の間隔を変化させることができ、三次元構造体Ｘのサイズ感や見た目を微調整することが可能となる。
【0065】
また、凹部２２が、この凹部２２に挿入される凸部２１の全体を埋設可能に構成されていることで、連結手段２を外部から視認できない状態とすることができ、三次元構造体Ｘの美観を向上させることが可能となる。
【0066】
また、一の連結手段２における凸部２１と凹部２２とが隣接して設けられていることで、構造体本体１をコンパクトにすることができ、構造体本体１のサイズ感の自由度、ひいては三次元構造体Ｘのサイズ感の自由度を向上させることが可能となる。
【0067】
また、湾曲した棒状体の両端部が構造体本体１に連接されることにより、凸部２１が構成されていることで、凸部２１を形成する材料を削減することができる上、連結された構造体本体１が分離してしまう事態を抑制することが可能となる。
【0068】
また、軸部ｎの両端が、凹部２２の内周面に連接されていることで、凸部２１の構成と併せて、連結された構造体本体１が分離してしまう事態を防止することが可能となる。
【0069】
また、凸部２１と軸部ｎの位置関係、貫通孔ｍの貫通方向と軸部ｎの延びる方向との関係により、隣接する構造体本体１において対向する各連結手段２の連結位置を極力狭い範囲内に収めることができるため、構造体本体１をよりコンパクトなものとすることが可能となる。
【0070】
また、対向する各連結手段２が離間して設けられている場合と比較して、隣接する構造体本体１同士における各軸部ｎ周りの可動性を広く確保することができ、三次元構造体Ｘの形態をより柔軟に変更することが可能となる。
【0071】
＜実施形態２＞
以下、図５～図７を用いて、実施形態２に係る三次元構造体Ｘについて説明する。
なお、実施形態２において、実施形態１と基本的に同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
以下、図５～図７を用いて、実施形態２に係る三次元構造体Ｘについて説明する。
なお、実施形態２において、実施形態１と基本的に同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
【0072】
図５に示すように、本実施形態に係る三次元構造体Ｘ（図７参照）は、複数の構造体本体１´と、各構造体本体１´に複数設けられ、隣接する各構造体本体１´を相互に連結する連結手段２と、複数の第一補助構造体Ｓ１と、１つの第二補助構造体Ｓ２と、を備えている。
なお、図５及び図６においては、説明の便宜上、第二補助構造体Ｓ２が、構造体本体１´や第一補助構造体Ｓ１と分離した状態で示しているが、実際には、図７に示すように、全てが連結された状態で製造される。
なお、図５及び図６においては、説明の便宜上、第二補助構造体Ｓ２が、構造体本体１´や第一補助構造体Ｓ１と分離した状態で示しているが、実際には、図７に示すように、全てが連結された状態で製造される。
【0073】
ここで、図５（ａ）に示すように、本実施形態に係る三次元構造体Ｘでは、５つの構造体本体１´と１つの第一補助構造体Ｓ１により、１つの構造体ユニットＵが構成されている。
【0074】
詳述すれば、５つの構造体本体１´は、それぞれが異なる形状となされているが、所定の方向に沿って連結することで、この連結方向に沿って漸次幅が広がっていく略扇形状を呈するように構成されている。
【0075】
また、１つの第一補助構造体Ｓ１には、構造体本体１や構造体本体１´と異なり、連結手段２が１つのみ設けられており、上記の連結された構造体本体１´の内の端部の構造体本体１´に連結されている。
これにより、第一補助構造体Ｓ１は、構造体本体１´と共に、上記の連結方向に沿って漸次幅が広がっていく略扇形状を呈しつつ、外方に連結手段２が突出せず、収まりの良い形態となされた構造体ユニットＵの形成に寄与している。
これにより、第一補助構造体Ｓ１は、構造体本体１´と共に、上記の連結方向に沿って漸次幅が広がっていく略扇形状を呈しつつ、外方に連結手段２が突出せず、収まりの良い形態となされた構造体ユニットＵの形成に寄与している。
【0076】
図５（ｂ）に示すように、第二補助構造体Ｓ２は、略円柱状に構成され、径方向に突出した第一連結手段２ａが、その外周に沿って複数設けられている。
【0077】
図６（ａ）に示すように、５つの構造体本体１´には、それぞれ、対向する２側面に１つずつ連結手段２が設けられている。
また、第一補助構造体Ｓ１には、１つの側面に第一連結手段２ａが設けられている。
また、第一補助構造体Ｓ１には、１つの側面に第一連結手段２ａが設けられている。
【0078】
ここで、５つの構造体本体１´の内、第一補助構造体Ｓ１が連結されている構造体本体１´には、第二連結手段２ｂが設けられ、これに隣接する構造体本体１´には、第一連結手段２ａが設けられている。
このような連結態様を繰り返すことで、第一補助構造体Ｓ１が連結されていない側端部の構造体本体１´には、外方に第二連結手段２ｂの凸部２１ｂが突出された態様となされている。
このような連結態様を繰り返すことで、第一補助構造体Ｓ１が連結されていない側端部の構造体本体１´には、外方に第二連結手段２ｂの凸部２１ｂが突出された態様となされている。
【0079】
図６（ｂ）に示すように、各第一連結手段２ａが、第二補助構造体Ｓ２の外周面に沿って隣接して設けられていることから、それぞれの凹部２２ａは、第二補助構造体Ｓ２の内部で連通している。
【0080】
本実施形態に係る三次元構造体Ｘは、上記のように複数の構成された構造体ユニットＵが、それぞれ第二補助構造体Ｓ２に連結されることで構成される。
即ち、各構造体ユニットＵの端部の構造体本体１´の第二連結手段２ｂと、第二補助構造体Ｓ２の各第一連結手段２ａと、を連結することで、図７に示すような三次元構造体Ｘが構成される。
即ち、各構造体ユニットＵの端部の構造体本体１´の第二連結手段２ｂと、第二補助構造体Ｓ２の各第一連結手段２ａと、を連結することで、図７に示すような三次元構造体Ｘが構成される。
【0081】
図７（ａ）に示すように、本実施形態に係る三次元構造体Ｘは、第二補助構造体Ｓ２を中心に、１２個の構造体ユニットＵが放射状に広がる形状を呈している。
【0082】
また、この三次元構造体Ｘのそれぞれの構造体ユニットＵについて、各構造体本体１´及び各第一補助構造体Ｓ１を、軸部ｎａ或いは軸部ｎｂ周りに回動させることで、各構造体ユニットＵ全体を湾曲した形態とすることができる。
そして、各構造体ユニットＵを同一方向に湾曲させることで、三次元構造体Ｘ全体が、ドーム形状を呈することとなる。
これにより、図７（ｂ）に示すように、本実施形態に係る三次元構造体Ｘを、任意の載置面Ｇに、各第一補助構造体Ｓ１を当接させた状態で載置することができる。
そして、各構造体ユニットＵを同一方向に湾曲させることで、三次元構造体Ｘ全体が、ドーム形状を呈することとなる。
これにより、図７（ｂ）に示すように、本実施形態に係る三次元構造体Ｘを、任意の載置面Ｇに、各第一補助構造体Ｓ１を当接させた状態で載置することができる。
【0083】
本実施形態では、実施形態１と比較して、構造体本体１の形状を変更し、また、第一補助構造体Ｓ１、第二補助構造体Ｓ２を用いることで、三次元構造体Ｘの外観を変更可能であることを例示しており、奏する効果は、実施形態１で記載したものと同様である。
【0084】
なお、上述の各実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【0085】
上記したような三次元構造体Ｘは、これを構成する構造体本体１の大きさや形態、連結のさせ方等によって、その大きさや形態を自在に変更可能であることから、様々な用途が考えられる、汎用性の高いものである。
【0086】
例えば、三次元構造体Ｘは、プラモデル等に組み込まれる、可動性を有するパーツとして用いることができる。
また、三次元構造体Ｘは、実施形態２に示したような、三次元構造体Ｘ自体に美観を備えるものである場合には、服飾品や置物等、独立した一つの製品として用いることができる。
また、三次元構造体Ｘは、構造体本体１を上記した３ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍ程度の微小な大きさとし、実施形態１に示したような面状に広がっていく連結態様とすることで、あたかも一枚の布製品のようなに、薄手であり、形態が柔軟に可変する構造体とすることもできる。
また、三次元構造体Ｘは、実施形態２に示したような、三次元構造体Ｘ自体に美観を備えるものである場合には、服飾品や置物等、独立した一つの製品として用いることができる。
また、三次元構造体Ｘは、構造体本体１を上記した３ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍ程度の微小な大きさとし、実施形態１に示したような面状に広がっていく連結態様とすることで、あたかも一枚の布製品のようなに、薄手であり、形態が柔軟に可変する構造体とすることもできる。
【符号の説明】
【0087】
Ｘ 三次元構造体
１、１´ 構造体本体
２ 連結手段
２ａ 第一連結手段
２ｂ 第二連結手段
２１、２１ａ、２１ｂ 凸部
２２、２２ａ、２２ｂ 凹部
ｍ、ｍａ、ｍｂ 貫通孔
ｎ、ｎａ、ｎｂ 軸部
Ｓ１ 第一補助構造体
Ｓ２ 第二補助構造体
Ｕ 構造体ユニット
１、１´ 構造体本体
２ 連結手段
２ａ 第一連結手段
２ｂ 第二連結手段
２１、２１ａ、２１ｂ 凸部
２２、２２ａ、２２ｂ 凹部
ｍ、ｍａ、ｍｂ 貫通孔
ｎ、ｎａ、ｎｂ 軸部
Ｓ１ 第一補助構造体
Ｓ２ 第二補助構造体
Ｕ 構造体ユニット
【要約】
【課題】サイズ感や形態を柔軟に変更することができ、汎用性の高い、三次元構造体を提供する。
【解決手段】３Ｄプリンタにより製造される三次元構造体Ｘであって、複数の構造体本体１と、各構造体本体１に複数設けられ、隣接する各構造体本体１を相互に連結する連結手段２と、を備え、複数の連結手段２は、それぞれ、隣接する他の構造体本体１に向かって突設された凸部２１と、凸部２１の突設方向と略同一方向に開口し、隣接する他の構造体本体１の凸部２１が挿入される凹部２２と、を有し、凸部２１には、所定の方向に貫通した貫通孔ｍが設けられ、凹部２２には、その内周面から延びる軸部ｎが設けられ、軸部ｎは、隣接する他の構造体本体１の貫通孔ｍに挿通され、一の構造体本体１に設けられる複数の連結手段２における、凸部２１の突設方向は、それぞれ異なって構成されている。
【選択図】図１
【解決手段】３Ｄプリンタにより製造される三次元構造体Ｘであって、複数の構造体本体１と、各構造体本体１に複数設けられ、隣接する各構造体本体１を相互に連結する連結手段２と、を備え、複数の連結手段２は、それぞれ、隣接する他の構造体本体１に向かって突設された凸部２１と、凸部２１の突設方向と略同一方向に開口し、隣接する他の構造体本体１の凸部２１が挿入される凹部２２と、を有し、凸部２１には、所定の方向に貫通した貫通孔ｍが設けられ、凹部２２には、その内周面から延びる軸部ｎが設けられ、軸部ｎは、隣接する他の構造体本体１の貫通孔ｍに挿通され、一の構造体本体１に設けられる複数の連結手段２における、凸部２１の突設方向は、それぞれ異なって構成されている。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
