特許 7524697 三次元造形用データの生成方法および三次元造形物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-22

(45)【発行日】2024-07-30

(54)【発明の名称】三次元造形用データの生成方法および三次元造形物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/386 20170101AFI20240723BHJP

   B29C 64/10 20170101ALI20240723BHJP

   B33Y 50/00 20150101ALI20240723BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20240723BHJP

【ＦＩ】

B29C64/386

B29C64/10

B33Y50/00

B33Y10/00

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020164759

(22)【出願日】2020-09-30

(65)【公開番号】P2022056810

(43)【公開日】2022-04-11

【審査請求日】2023-08-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼倉 隆介

【審査官】今井 拓也

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３０８９７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１７１８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１２２４６２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６４／００ － ６４／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

三次元造形物を造形するための三次元造形用データの生成方法であって、
前記三次元造形物の形状を表す第１形状データを取得する第１工程と、
物体の形状を表す複数の形状データと前記複数の形状データを用いて生成された複数の造形用データとを紐付けて格納するデータベースにアクセスして、前記第１形状データに対応する前記形状データである第２形状データが前記データベースに格納されているか否かを照会する第２工程と、
前記第２工程における照会結果に応じて前記三次元造形物を造形するための三次元造形用データを取得または生成する第３工程と、
を有し、
前記第３工程では、
前記第２形状データが前記データベースに格納されている場合、前記第２形状データに紐付けられた前記造形用データである第２造形用データを前記三次元造形用データとして前記データベースから取得し、または、前記第２造形用データに関連する関連データを用いて前記三次元造形用データを生成し、
前記第２形状データが前記データベースに格納されていない場合、前記三次元造形用データとして、前記第１形状データを用いて第１造形用データを生成し、前記第１造形用データを前記第１形状データに紐付けて前記データベースに格納する、
三次元造形用データの生成方法。

【請求項2】

三次元造形物を造形するための三次元造形用データの生成方法であって、
前記三次元造形物の形状を表す第１形状データを取得する第１工程と、
物体の形状を表す複数の形状データと前記複数の形状データを用いて生成された複数の造形用データとを紐付けて格納するデータベースにアクセスして、前記第１形状データに対応する前記形状データである第２形状データが前記データベースに格納されているか否かを照会する第２工程と、
前記第２工程における照会結果に応じて前記三次元造形物を造形するための三次元造形用データを取得または生成する第３工程と、
を有し、
前記第３工程では、
前記第２形状データが前記データベースに格納されている場合、前記第２形状データに紐付けられた前記造形用データである第２造形用データを前記三次元造形用データとして前記データベースから取得し、または、前記第２造形用データに関連する関連データを用いて前記三次元造形用データを生成し、
前記第２形状データが前記データベースに格納されていない場合、前記三次元造形用データとして、前記第１形状データを用いて第１造形用データを生成し、
前記第２形状データを用いて前記第２造形用データを生成するための前記関連データであって、前記第２形状データを補正した補正形状データを含む前記関連データが前記第２形状データに紐付けられて前記データベースに格納されており、
前記第２形状データを用いて前記第２造形用データを生成する際に決定される製造条件と前記三次元造形物の製造条件とが異なる場合、前記第３工程において、前記補正形状データを前記データベースから取得し、製造条件の変更内容に応じて前記補正形状データを補正し、補正後の前記補正形状データを用いて前記三次元造形用データを生成する、
三次元造形用データの生成方法。

【請求項3】

三次元造形物を造形するための三次元造形用データの生成方法であって、
前記三次元造形物の形状を表す第１形状データを取得する第１工程と、
物体の形状を表す複数の形状データと前記複数の形状データを用いて生成された複数の造形用データとを紐付けて格納するデータベースにアクセスして、前記第１形状データに対応する前記形状データである第２形状データが前記データベースに格納されているか否かを照会する第２工程と、
前記第２工程における照会結果に応じて前記三次元造形物を造形するための三次元造形用データを取得または生成する第３工程と、
を有し、
前記第３工程では、
前記第２形状データが前記データベースに格納されている場合、前記第２形状データに紐付けられた前記造形用データである第２造形用データを前記三次元造形用データとして前記データベースから取得し、または、前記第２造形用データに関連する関連データを用いて前記三次元造形用データを生成し、
前記第２形状データが前記データベースに格納されていない場合、前記三次元造形用データとして、前記第１形状データを用いて第１造形用データを生成し、
前記第２形状データを用いて前記第２造形用データを生成するための前記関連データであって、前記第２形状データに表された形状が複数の層に分割された形状を表すスライスデータを含む前記関連データが前記第２形状データに紐付けられて前記データベースに格納されており、
前記第２形状データを用いて前記第２造形用データを生成する際に決定される製造条件と前記三次元造形物の製造条件とが同じである場合には、前記第３工程において、前記スライスデータを前記データベースから取得し、前記スライスデータを用いて前記三次元造形用データを生成する、
三次元造形用データの生成方法。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載の三次元造形用データの生成方法であって、
前記第２形状データが前記データベースに格納されていない場合、前記第１造形用データを前記第１形状データに紐付けて前記データベースに格納する、三次元造形用データの生成方法。

【請求項5】

請求項１に記載の三次元造形用データの生成方法であって、
前記第２形状データを用いて前記第２造形用データを生成するための前記関連データが前記第２形状データに紐付けられて前記データベースに格納されており、かつ、前記第２形状データを用いて前記第２造形用データを生成する際に決定される製造条件と前記三次元造形物の製造条件とが異なる場合、前記第３工程において、前記関連データを前記データベースから取得し、製造条件の変更内容に応じて前記関連データを補正し、補正後の前記関連データを用いて前記三次元造形用データを生成する、三次元造形用データの生成方法。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の三次元造形用データの生成方法であって、
前記データベースは、複数の三次元造形装置からアクセスされる、三次元造形用データの生成方法。

【請求項7】

三次元造形物の製造方法であって、
前記三次元造形物の形状を表す第１形状データを取得する第１工程と、
物体の形状を表す複数の形状データと前記複数の形状データを用いて生成された複数の造形用データとを紐付けて格納するデータベースにアクセスして、前記第１形状データに対応する前記形状データである第２形状データが前記データベースに格納されているか否かを照会する第２工程と、
前記第２工程における照会結果に応じて前記三次元造形物を造形するための三次元造形用データを取得または生成する第３工程と、
前記三次元造形用データを用いて前記三次元造形物を造形する第４工程と、
前記第４工程において造形された前記三次元造形物の形状と前記第１形状データに表された前記三次元造形物の形状との差異の度合いを取得する第５工程と、
を有し、
前記第３工程では、
前記第２形状データが前記データベースに格納されている場合、前記第２形状データに紐付けられた前記造形用データである第２造形用データを前記三次元造形用データとして前記データベースから取得し、または、前記第２造形用データに関連する関連データを用いて前記三次元造形用データを生成し、
前記第２形状データが前記データベースに格納されていない場合、前記三次元造形用データとして、前記第１形状データを用いて第１造形用データを生成し、
前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程、前記第４工程、前記第５工程を複数回実行し、
１つの三次元造形装置で前記複数回の前記第４工程を実行したときの前記差異の度合いの時系列的な変化を用いて前記三次元造形装置に変調が生じるタイミングを予測する、
三次元造形物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、三次元造形用データの生成方法および三次元造形物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、積層方法や材料や積層ピッチなどの造形条件を変更して繰り返しシミュレーションを実行することによって、三次元造形物の反り変形や残留応力が許容範囲内に収まる造形条件を求めた後、反り変形や残留応力が許容範囲内に収まる造形条件で三次元造形物を造形する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－０７７６７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した方法では、シミュレーションを実行し、三次元造形物の反り変形や残留応力が許容範囲内に収まることを確認した後に三次元造形用データが生成されるので、三次元造形用データを生成するために多くの時間が費やされる可能性がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の第１の形態によれば、三次元造形物を造形するための造形用データの生成方法が提供される。この造形用データの生成方法は、前記三次元造形物の形状を表す第１形状データを取得する第１工程と、物体の形状を表す複数の形状データと前記複数の形状データを用いて生成された複数の造形用データとを紐付けて格納するデータベースにアクセスして、前記第１形状データに対応する前記形状データである第２形状データが前記データベースに格納されているか否かを照会する第２工程と、前記第２工程における照会結果に応じて前記三次元造形物を造形するための三次元造形用データを取得または生成する第３工程と、を有する。前記第３工程では、前記第２形状データが前記データベースに格納されている場合、前記第２形状データに紐付けられた前記造形用データである第２造形用データを前記三次元造形用データとして前記データベースから取得し、または、前記第２造形用データに関連する関連データを用いて前記三次元造形用データを生成し、前記第２形状データが前記データベースに格納されていない場合、前記三次元造形用データとして、前記第１形状データを用いて第１造形用データを生成する。

【0006】

本開示の第２の形態によれば、三次元造形物の製造方法が提供される。この三次元造形物の製造方法は、前記三次元造形物の形状を表す第１形状データを取得する第１工程と、物体の形状を表す複数の形状データと前記複数の形状データを用いて生成された複数の造形用データとを紐付けて格納するデータベースにアクセスして、前記第１形状データに対応する前記形状データである第２形状データが前記データベースに格納されているか否かを照会する第２工程と、前記第２工程における照会結果に応じて前記三次元造形物を造形するための三次元造形用データを取得または生成する第３工程と、前記三次元造形用データを用いて前記三次元造形物を造形する第４工程と、を有する。前記第３工程では、前記第２形状データが前記データベースに格納されている場合、前記第２形状データに紐付けられた前記造形用データである第２造形用データを前記三次元造形用データとして前記データベースから取得し、または、前記第２造形用データに関連する関連データを用いて前記三次元造形用データを生成し、前記第２形状データが前記データベースに格納されていない場合、前記三次元造形用データとして、前記第１形状データを用いて第１造形用データを生成する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態の三次元造形システムの概略構成を示す説明図。

【図2】第１実施形態の三次元造形装置の概略構成を示す断面図。

【図3】フラットスクリューの構成を示す斜視図。

【図4】バレルの構成を示す上面図。

【図5】第１実施形態の制御部の構成を示す説明図。

【図6】形状データの一例を示す説明図。

【図7】スライスデータの一例を示す説明図。

【図8】ツールパスデータの一例を示す説明図。

【図9】解析結果データの一例を示す説明図。

【図10】造形用データの一例を示す説明図。

【図11】第１実施形態の三次元造形処理の内容を示すフローチャート。

【図12】第１実施形態の造形用データ生成処理の内容を示すフローチャート。

【図13】三次元造形物が造形される様子を模式的に示す説明図。

【図14】第２実施形態の三次元造形処理の内容を示すフローチャート。

【図15】第３実施形態の三次元造形システムの概略構成を示す説明図。

【図16】第３実施形態の三次元造形処理の内容を示すフローチャート。

【図17】第４実施形態の三次元造形システムの概略構成を示す説明図。

【図18】第４実施形態の三次元造形処理の内容を示すフローチャート。

【図19】第５実施形態の三次元造形システムの概略構成を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における三次元造形システム１００の概略構成を示す説明図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印が示されている。Ｘ方向およびＹ方向は、水平面に平行な方向であり、Ｚ方向は、重力方向とは反対の方向である。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印は、他の図においても、図示の方向が図１と対応するように適宜、図示してある。以下の説明において、向きを特定する場合には、矢印の指し示す方向である正の方向を「＋」、矢印の指し示す方向とは反対の方向である負の方向を「－」として、方向表記に正負の符合を併用する。

【0009】

本実施形態における三次元造形システム１００は、三次元造形物を造形するための各種データを記憶するデータ記憶装置１１０と、三次元造形物を造形する三次元造形装置１２０とを備えている。

【0010】

データ記憶装置１１０は、ハードディスクドライブによって構成されている。データ記憶装置１１０は、ソリッドステートドライブによって構成されてもよいし、ネットワークアタッチトストレージによって構成されてもよい。データ記憶装置１１０は、データベースＤＢを有している。データベースＤＢには、３次元ＣＡＤデータや３次元ＣＧデータ等の形状データと、三次元造形装置１２０を制御して三次元造形物を造形するための三次元造形用データとが紐付けられて格納されている。データベースＤＢには、複数の形状データと複数の三次元造形用データとが格納されている。各形状データには、物体の三次元的な形状が表されている。以下の説明では、三次元造形用データのことを造形用データと呼ぶ。

【0011】

三次元造形装置１２０は、筐体１２１と、造形部２００と、ステージ３００と、位置変更部４００と、制御部５００とを備えている。三次元造形装置１２０は、制御部５００の制御下で、造形部２００に設けられたノズル６１とステージ３００との相対的な位置を位置変更部４００によって変化させつつノズル６１造形材料を吐出することによって、ステージ３００上に造形材料を積層して三次元造形物を造形する。本実施形態では、造形部２００、ステージ３００、および、位置変更部４００は、筐体１２１の内部に設けられた造形室ＲＭに配置されている。

【0012】

本実施形態では、筐体１２１の正面部には、操作パネル１２２と、表示部１２３と、開閉扉１２４とが設けられている。操作パネル１２２は、例えば、スイッチ等によって構成されており、ユーザーからの操作を受け付ける。表示部１２３は、例えば、液晶モニターによって構成されており、三次元造形装置１２０に関する各種情報を表示する。開閉扉１２４は、閉じられることによって造形室ＲＭを外部から遮断する。開閉扉１２４が閉じられた状態で、三次元造形物の造形が実行される。開閉扉１２４が開かれることによって三次元造形物を外部に取り出すことができる。造形室ＲＭを外部から視認できるように、開閉扉１２４の一部は、例えば、ガラスによって構成されている。

【0013】

本実施形態では、造形室ＲＭの内壁面や開閉扉１２４は、断熱性を有する部材で構成されている。造形室ＲＭには、造形室ＲＭを昇温させる造形室ヒーター１２５と、造形室ＲＭの温度を計測する温度計１２６とが配置されている。造形室ヒーター１２５は、例えば、制御部５００の制御下で熱風を送出する送風機によって構成されている。温度計１２６によって計測された温度は、制御部５００に送信される。造形室ヒーター１２５によって造形室ＲＭが所定の温度に保たれた状態で、三次元造形物が造形される。

【0014】

図２は、本実施形態における三次元造形装置１２０の概略構成を示す断面図である。造形部２００は、材料ＭＲの供給源である材料供給部２０と、材料ＭＲを可塑化して造形材料にする可塑化部３０と、上述したノズル６１を有する吐出部６０とを備えている。「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料に熱が加わり溶融することを意味する。「溶融」とは、熱可塑性を有する材料が融点以上の温度に加熱されて液状になることのみならず、熱可塑性を有する材料がガラス転移点以上の温度に加熱されることにより軟化し、流動性が発現することをも意味する。

【0015】

材料供給部２０は、造形材料を生成するための材料ＭＲを可塑化部３０に供給する。本実施形態では、材料供給部２０は、材料ＭＲを収容するホッパーによって構成されている。材料供給部２０の下方には排出口が設けられており、当該排出口は、供給路２２を介して可塑化部３０に接続されている。本実施形態では、材料ＭＲとして、ペレット状に形成されたＡＢＳ樹脂が用いられる。

【0016】

可塑化部３０は、材料供給部２０から供給路２２を介して供給された材料ＭＲを可塑化して造形材料にして、吐出部６０に供給する。可塑化部３０は、スクリューケース３１と、駆動モーター３２と、フラットスクリュー４０と、バレル５０と、ヒーター５８とを備えている。

【0017】

スクリューケース３１は、フラットスクリュー４０を収容する筐体である。スクリューケース３１の下端部にはバレル５０が固定されており、スクリューケース３１とバレル５０とによって囲まれた空間にフラットスクリュー４０が収容されている。スクリューケース３１の上面には、駆動モーター３２が固定されている。

【0018】

フラットスクリュー４０は、その中心軸ＲＸに沿った方向の高さが直径よりも小さい略円柱形状を有している。フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸがＺ方向に平行になるようにスクリューケース３１内に配置されている。フラットスクリュー４０は、バレル５０に対向する下端部に、溝部４５が形成された溝形成面４２を有している。フラットスクリュー４０には、溝形成面４２とは反対側の上端部に駆動モーター３２が接続されている。フラットスクリュー４０は、駆動モーター３２が発生させるトルクによって、スクリューケース３１内にて中心軸ＲＸを中心に回転する。駆動モーター３２は、制御部５００の制御下で駆動される。

【0019】

図３は、本実施形態におけるフラットスクリュー４０の構成を示す斜視図である。図３には、技術の理解を容易にするために、図２とは上下逆向きにフラットスクリュー４０が表されている。図３には、フラットスクリュー４０の中心軸ＲＸの位置が一点鎖線で示されている。

【0020】

フラットスクリュー４０の溝形成面４２のうちの中心軸ＲＸと交差する中央部４７は、溝部４５の一端が接続されている窪みとして構成されている。中央部４７は、図２に表されたバレル５０の貫通孔５６に対向する。

【0021】

溝部４５は、中央部４７から、フラットスクリュー４０の外周に向かって弧を描くように渦状に延びている。溝部４５は、インボリュート曲線状に構成されてもよいし、螺旋状に延びるように構成されてもよい。溝形成面４２には、溝部４５の側壁部を構成し、各溝部４５に沿って延びている凸条部４６が設けられている。溝部４５は、フラットスクリュー４０の側面４３に形成された材料導入口４４まで連続している。この材料導入口４４は、材料供給部２０の供給路２２を介して供給された材料ＭＲを受け入れる部分である。材料導入口４４から溝部４５内に導入された材料ＭＲは、フラットスクリュー４０の回転によって溝部４５内を中央部４７に向かって搬送される。

【0022】

図３には、３つの溝部４５と、３つの凸条部４６とを有するフラットスクリュー４０が表されている。フラットスクリュー４０に設けられる溝部４５や凸条部４６の数は、３つには限定されない。フラットスクリュー４０には、１つの溝部４５のみが設けられてもよいし、２以上の複数の溝部４５が設けられてもよい。また、溝部４５の数に合わせて任意の数の凸条部４６が設けられてもよい。図３には、材料導入口４４が３箇所に形成されたフラットスクリュー４０が表されている。フラットスクリュー４０に設けられる材料導入口４４の位置は、３箇所に限定されない。フラットスクリュー４０には、材料導入口４４が１箇所にのみ設けられてもよいし、２箇所以上の複数の位置に設けられてもよい。

【0023】

図４は、本実施形態におけるバレル５０の構成を示す上面図である。バレル５０は、フラットスクリュー４０の溝形成面４２に対向するスクリュー対向面５２を有している。スクリュー対向面５２の中央には、吐出部６０に連通する貫通孔５６が設けられている。スクリュー対向面５２には、貫通孔５６の周りに、複数の案内溝５４が形成されている。それぞれの案内溝５４の一端は、貫通孔５６に接続されている。それぞれの案内溝５４は、貫通孔５６からスクリュー対向面５２の外周に向かって渦状に延びている。それぞれの案内溝５４は、造形材料を貫通孔５６に導く機能を有している。尚、スクリュー対向面５２には、案内溝５４が設けられていなくてもよい。

【0024】

図２に示すように、バレル５０には、材料ＭＲを加熱するためのヒーター５８が埋め込まれている。本実施形態では、ヒーター５８は、電力の供給を受けて発熱する。ヒーター５８の温度は、制御部５００によって制御される。尚、ヒーター５８は、バレル５０に埋め込まれるのではなく、例えば、バレル５０の下方に配置されてもよい。

【0025】

溝部４５内を搬送される材料ＭＲは、フラットスクリュー４０の回転によるせん断とヒーター５８からの熱によって可塑化されて、ペースト状の造形材料になる。造形材料は、貫通孔５６から吐出部６０に供給される。

【0026】

吐出部６０は、バレル５０の下方に設けられている。吐出部６０は、ノズル６１と、流路６５と、吐出量調節部７０とを備えている。ノズル６１の下端部には、ノズル孔６２が設けられている。ノズル６１は、可塑化部３０から供給された造形材料を、ノズル孔６２を介して－Ｚ方向に向かって吐出する。本実施形態では、ノズル６１には、円形の開口形状を有するノズル孔６２が設けられている。ノズル孔６２の直径のことをノズル径と呼ぶ。ノズル孔６２の開口形状は、円形ではなく、例えば、楕円形や、四角形等の多角形でもよい。ノズル孔６２は、流路６５を介して、バレル５０の貫通孔５６に連通している。

【0027】

吐出量調節部７０は、ノズル６１から吐出される造形材料の量を調節する。以下の説明では、ノズル６１から吐出される造形材料の量のことを吐出量と呼ぶ。本実施形態では、吐出量調節部７０は、バタフライバルブによって構成されている。吐出量調節部７０は、軸状部材である駆動シャフト７２と、駆動シャフト７２の回転に応じて流路６５を開閉する弁体７３と、駆動シャフト７２を回転させるバルブ駆動部７４とを備えている。

【0028】

駆動シャフト７２は、造形材料の流れ方向に交差するように流路６５の途中に取り付けられている。本実施形態では、駆動シャフト７２は、流路６５内の造形材料の流れ方向に対して垂直な向きであるＹ方向に平行になるように取り付けられている。駆動シャフト７２は、Ｙ方向に沿った中心軸を中心にして回転可能である。

【0029】

弁体７３は、流路６５内において回転する板状部材である。本実施形態では、弁体７３は、駆動シャフト７２の流路６５内に配置されている部位を板状に加工することによって形成されている。弁体７３を、その板面に垂直な方向から見たときの形状は、弁体７３が配置されている部位における流路６５の開口形状とほぼ一致する。

【0030】

バルブ駆動部７４は、制御部５００の制御下で駆動シャフト７２を回転させる。バルブ駆動部７４は、例えば、ステッピングモーターによって構成される。駆動シャフト７２の回転によって弁体７３が流路６５内において回転する。

【0031】

流路６５における造形材料の流れ方向に対して弁体７３の板面が垂直に保持された場合、流路６５からノズル６１への造形材料の供給が遮断されるので、ノズル６１からの造形材料の吐出が停止される。バルブ駆動部７４によって駆動シャフト７２が回転されて、流路６５における造形材料の流れ方向に対して弁体７３の板面が鋭角に保持されると、流路６５からノズル６１への造形材料の供給が開始されて、弁体７３の回転角度に応じた吐出量で、造形材料がノズル６１から吐出される。図２に表されているように、流路６５における造形材料の流れ方向に対して弁体７３の板面が平行に保持された場合、流路６５が最も開かれた状態になる。この状態では、吐出量が最大となる。このように、吐出量調節部７０は、造形材料の吐出のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるとともに、吐出量の調節を実現できる。

【0032】

ステージ３００は、ノズル６１に対向する造形面３１０を有している。造形面３１０の上に三次元造形物が造形される。本実施形態では、造形面３１０は、水平方向に平行に設けられている。ステージ３００は、位置変更部４００によって支持されている。

【0033】

位置変更部４００は、ノズル６１と造形面３１０との相対的な位置を変化させる。本実施形態では、位置変更部４００は、ステージ３００を移動させることによって、ノズル６１と造形面３１０との相対的な位置を変化させる。本実施形態における位置変更部４００は、３つのモーターが発生させる動力によって、ステージ３００をＸ，Ｙ，Ｚ方向の３軸方向に移動させる３軸ポジショナーによって構成されている。各モーターは、制御部５００の制御下で駆動される。尚、位置変更部４００は、ステージ３００を移動させずに造形部２００を移動させることによって、ノズル６１と造形面３１０との相対的な位置を変化させるように構成されてもよい。また、位置変更部４００は、ステージ３００と造形部２００との両方を移動させることによって、ノズル６１と造形面３１０との相対的な位置を変化させるように構成されてもよい。

【0034】

制御部５００は、三次元造形装置１２０全体の動作を制御する制御装置である。制御部５００は、１つ、または、複数のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピューターによって構成されている。このコンピューターは、有線通信あるいは無線通信によってデータ記憶装置１１０と通信する通信機を備えている。本実施形態では、制御部５００は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって種々の機能を発揮する。尚、制御部５００は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。

【0035】

図５は、本実施形態における制御部５００の構成を示す説明図である。本実施形態では、制御部５００は、形状データ取得部５１０と、データ生成部５２０と、データ送受信部５３０と、解析用モデル生成部５４１と、解析実行部５４２と、解析結果表示部５４３と、造形実行部５５０とを備えている。形状データ取得部５１０、データ生成部５２０、データ送受信部５３０、解析用モデル生成部５４１、解析実行部５４２、解析結果表示部５４３、および、造形実行部５５０は、制御部５００のプロセッサーがプログラムを実行することによってソフトウェア的に実現されている。

【0036】

形状データ取得部５１０は、３次元ＣＡＤデータや３次元ＣＧデータ等の形状データを取得する。形状データ取得部５１０は、例えば、三次元造形装置１２０に接続されたコンピューターやＵＳＢメモリー等の記録媒体から形状データを取得する。

【0037】

データ生成部５２０は、造形部２００および位置変更部４００を制御して三次元造形物を造形するための制御コマンドが表された造形用データを生成する。データ生成部５２０は、形状データ取得部５１０によって取得された形状データに表された形状に従って三次元造形物が造形されるように造形用データを生成する。

【0038】

本実施形態では、データ生成部５２０は、ステージ３００に対する三次元造形物の向きや配置、および、積層ピッチに応じて、形状データに表された形状を複数の層に分割してスライスデータを生成する。積層ピッチとは、１層の厚みのことを意味する。

【0039】

また、データ生成部５２０は、スライスデータに表された各層を造形するためのノズル６１の移動経路であるツールパスを決定して、ツールパスが表されたツールパスデータを生成する。データ生成部５２０は、吐出線幅に応じてツールパスを決定する。吐出線幅とは、ノズル６１から吐出されてステージ３００の上あるいは既に造形された層の上に線状の形態で堆積する造形材料の横断面の幅のことを意味する。

【0040】

さらに、データ生成部５２０は、積層ピッチや吐出線幅やツールパス以外の製造条件を決定する。製造条件には、積層ピッチや、吐出線幅や、ツールパスの他に、例えば、材料ＭＲの種類や、三次元造形物を造形する際の造形室ＲＭの温度である造形室温度や、材料ＭＲを可塑化するためのヒーター５８の温度である可塑化温度や、ツールパスに沿ってステージ３００に対して相対移動するノズル６１の移動速度や、ツールパスに沿ってステージ３００に対して相対移動するノズル６１から吐出される造形材料の吐出量等が含まれる。

【0041】

データ生成部５２０は、全ての製造条件が決定された後、製造条件が表された製造条件データを生成する。造形中の三次元造形物の形状の崩れを抑制するために、三次元造形物を支持するサポート材が用いられる場合には、製造条件には、サポート材の材料等が含まれる。

【0042】

データ送受信部５３０は、データ生成部５２０によって生成された造形用データ等の各種データをデータ記憶装置１１０に送信する機能と、データ記憶装置１１０から造形用データ等の各種データを受信する機能とを有している。

【0043】

解析用モデル生成部５４１は、三次元造形物の反り量や残留応力を予測するために実行されるＣＡＥ解析に用いられる解析用モデルを生成する。解析実行部５４２は、解析用モデルを読み込んで、有限要素法を用いたＣＡＥ解析を実行する。本実施形態では、解析実行部５４２は、ＣＡＥ解析として、伝熱解析と構造解析とを組み合わせた伝熱・構造連成解析を実行する。解析実行部５４２は、ＣＡＥ解析の結果が表された解析結果データを出力する。解析結果表示部５４３は、解析結果データを読み込んで、例えば、コンター図やアニメーションやグラフ等でＣＡＥ解析の結果を表示部１２３に表示させる。

【0044】

造形実行部５５０は、データ生成部５２０によって生成された造形用データ、あるいは、データ送受信部５３０によって取得された造形用データを読み込んで、三次元造形物を造形するための造形処理を実行する。

【0045】

図６は、形状データの一例を示す説明図である。図６には、一例として、三次元造形物ＯＢの形状が表されている。三次元造形物ＯＢは、底面部ＢＰと側面部ＳＰとを有する箱状の外形形状を有している。

【0046】

図７は、スライスデータの一例を示す説明図である。図７には、一例として、ｎ個の層に分割された三次元造形物ＯＢが表されている。ｎは任意の自然数である。各層のことをステージ３００の造形面３１０に近い方から順に、第１層ＬＹ１、第２層ＬＹ２、第３層ＬＹ３と呼び、造形面３１０から最も遠い層のことを第ｎ層ＬＹｎと呼ぶ。

【0047】

図８は、ツールパスデータの一例を示す説明図である。図８には、一例として、三次元造形物ＯＢの第ｎ層ＬＹｎを造形するためのツールパスＴＰが一点鎖線で表されている。この例では、直線状の複数のツールパス要素が組み合わされたツールパスＴＰによって、一筆書きのようにして第ｎ層ＬＹｎが造形される。

【0048】

図９は、解析結果データの一例を示す説明図である。図９には、一例として、ＣＡＥ解析によって予測された造形後の三次元造形物ＯＢの形状について、図６に示したＩＸ－ＩＸ線断面における断面形状が表されている。この例では、三次元造形物ＯＢには底面部ＢＰに反りが生じている。

【0049】

図１０は、造形用データの一例を示す説明図である。図１０には、一例として、三次元造形物ＯＢを造形するための造形用データの一部が表されている。この例では、造形部２００および位置変更部４００を制御するための制御コマンドＣＯＭ１～ＣＯＭ４が表されている。制御コマンドＣＯＭ１には、ステージ３００に対するノズル６１の移動先の座標が表されている。制御コマンドＣＯＭ２には、吐出量調節部７０の弁体７３を全開にする指令が表されている。制御コマンドＣＯＭ３には、ステージ３００に対するノズル６１の移動先の座標と、ノズル６１が移動先まで移動する間に、ノズル６１から吐出する造形材料の吐出量とが表されている。制御コマンドＣＯＭ４には、造形処理を終了する指令が表されている。

【0050】

図１１は、本実施形態における三次元造形処理の内容を示すフローチャートである。このフローチャートは、本実施形態における三次元造形システム１００による三次元造形物の製造方法を表している。この処理は、所定の開始命令が供給された場合に、制御部５００によって実行される。開始命令は、例えば、三次元造形装置１２０に設けられた操作パネル１２２の開始ボタンが押された場合に制御部５００に供給される。

【0051】

まず、ステップＳ１１０にて、制御部５００の形状データ取得部５１０は、形状データを取得する。形状データ取得部５１０は、三次元造形装置１２０に接続されたコンピューターや、ＵＳＢメモリー等の記録媒体から形状データを取得する。形状データ取得部５１０によって取得された形状データのことを第１形状データと呼ぶ。第１形状データは、データ生成部５２０に送信される。尚、ステップＳ１１０の工程のことを第１工程と呼ぶことがある。

【0052】

次に、ステップＳ１２０にて、データ生成部５２０は、第１形状データに対応する形状データがデータ記憶装置１１０のデータベースＤＢに格納されているか否かを判定する。第１形状データに対応する形状データのことを第２形状データと呼ぶ。第１形状データに対応する形状データとは、第１形状データと同じ形状データだけでなく、第１形状データに表された形状と同じ形状を表し、かつ、第１形状データとはファイル形式が異なる形状データをも含む意味である。本実施形態では、データ生成部５２０は、第１形状データと同じ形状データを第２形状データとして扱う。データ生成部５２０は、データ送受信部５３０を介してデータベースＤＢにアクセスして、第２形状データがデータベースＤＢに格納されているか否かを照会し、データベースＤＢへの照会によって、第２形状データがデータベースＤＢから発見された場合には、第２形状データがデータベースＤＢに格納されていると判断する。尚、ステップＳ１２０の工程のことを第２工程と呼ぶことがある。

【0053】

ステップＳ１２０で第２形状データがデータベースＤＢに格納されていると判断された場合、換言すれば、第２形状データがデータベースＤＢから発見された場合、データ生成部５２０は、ステップＳ１３０にて、データ送受信部５３０を介して、第２形状データに紐付けられた造形用データをデータベースＤＢから取得する。第２形状データに紐付けられてデータベースＤＢに格納された造形用データのことを第２造形用データと呼ぶ。取得された第２造形用データは、造形実行部５５０に送信される。ステップＳ１３０の工程のことを第３工程と呼ぶことがある。

【0054】

ステップＳ１２０で第２形状データがデータベースＤＢに格納されていると判断されなかった場合、換言すれば、第２形状データがデータベースＤＢから発見されなかった場合、データ生成部５２０は、ステップＳ２００にて、造形用データ生成処理を実行することによって第１形状データを用いて造形用データを生成する。第１形状データを用いて生成された造形用データのことを第１造形用データと呼ぶ。造形用データ生成処理の内容については後述する。生成された第１造形用データは、造形実行部５５０に送信される。ステップＳ１４０にて、データ生成部５２０は、データ送受信部５３０を介して、造形用データ生成処理によって生成された第１造形用データと第１形状データとを紐付けてデータベースＤＢに格納する。尚、ステップＳ２００の工程のことを第３工程と呼ぶことがある。

【0055】

ステップＳ１３０またはステップＳ１４０の後、ステップＳ１５０にて、造形実行部５５０は、第１造形用データまたは第２造形用データを用いて三次元造形物を造形する。造形実行部５５０は、第１造形用データまたは第２造形用データに表された制御コマンドに従って造形部２００および位置変更部４００を制御することによって三次元造形物を造形する。その後、造形実行部５５０は、この処理を終了する。尚、ステップＳ１４０の処理は、ステップＳ１５０の処理の後に実行されてもよい。ステップＳ１５０の工程のことを第４工程と呼ぶことがある。

【0056】

図１２は、本実施形態における造形用データ生成処理の内容を示すフローチャートである。造形用データ生成処理が開始されると、まず、ステップＳ２１０にて、データ生成部５２０は、図１１のステップＳ１１０で取得した第１形状データを読み込む。

【0057】

次に、ステップＳ２２０にて、データ生成部５２０は、第１形状データに表された三次元造形物の形状を複数の層に分割して、各層の形状を表すスライスデータを生成する。本実施形態では、データ生成部５２０は、ユーザーによって指定されたステージ３００の造形面３１０に対する三次元造形物の位置や向きや積層ピッチに応じて第１形状データに表された三次元造形物の形状を複数の層に分割して、スライスデータを生成する。積層ピッチは、制御部５００に予め記憶されたノズル径に応じて決定されてもよい。造形材料は冷えて硬化する際に収縮するので、データ生成部５２０は、造形材料の収縮率に応じて各層の寸法を増加させて、スライスデータを生成してもよい。造形材料の収縮率は材料ごとに異なるので、この場合、スライスデータの生成に先立って、例えば、ユーザーによって材料の種類が指定される。データ生成部５２０は、予め記憶された材料の種類と収縮率との関係が表されたテーブルを参照することによって収縮率を決定することができる。

【0058】

ステップＳ２３０にて、データ生成部５２０は、ツールパスを決定して、ツールパスが表されたツールパスデータを生成する。本実施形態では、データ生成部５２０は、スライスデータに表された各層の形状と、ユーザーによって指定された吐出線幅とに応じて各層を造形するためのツールパスを決定して、ツールパスデータを生成する。吐出線幅は、制御部５００に記憶されたノズル径に応じて予め決定されてもよい。

【0059】

ステップＳ２４０にて、データ生成部５２０は、既に決定された積層ピッチやツールパスや吐出線幅等以外の三次元造形物の製造条件を決定して、製造条件が表された製造条件データを生成する。データ生成部５２０は、例えば、ユーザーによって指定された造形室温度や可塑化温度等に従って製造条件を決定する。製造条件データには、例えば、材料の種類や、ステージ３００に対する三次元造形物の位置および向きや、積層ピッチや、吐出線幅や、ツールパスや、造形室温度や、可塑化温度や、ツールパスに沿って移動するノズル６１の移動速度や、ツールパスに沿って移動するノズル６１から吐出される造形材料の吐出量等が表される。

【0060】

ステップＳ２５０にて、解析用モデル生成部５４１は、三次元造形物の反り量や残留応力を予測するための解析用モデルを生成する。解析用モデル生成部５４１は、例えば、第１形状データやスライスデータやツールパスデータや製造条件データを用いて、解析用モデルを生成する。解析用モデル生成部５４１は、まず、ステージ３００上に配置される三次元造形物の全体形状を模擬したメッシュを生成する。メッシュは、節点と要素とによって構成される。要素として、例えば、六面体形状を有するヘキサ要素等が用いられる。サポート材が用いられる場合には、三次元造形物の全体形状に加えて、ステージ３００上に配置されるサポート材の形状を模擬したメッシュが含まれる。

【0061】

解析用モデル生成部５４１は、次に、メッシュに対して材料特性や境界条件等を設定して、解析用モデルを生成する。造形材料が弾性体としての性質を有する場合には、解析用モデルには線形性を有する材料特性が設定され、造形材料が粘弾性体あるいは弾塑性体としての性質を有する場合には、解析用モデルには非線形性を有する材料特性が設定される。

【0062】

解析用モデル生成部５４１は、さらに、造形中の三次元造形物内の熱分布の経時的な変化、および、造形中の三次元造形物内の応力分布や歪分布の経時的な変化を計算するために、各要素に対して、計算から除外するか否かを切り替えるフラグを設定する。フラグがオンにされた要素は計算に含まれ、フラグがオフにされた要素は計算から除外される。

【0063】

ステップＳ２６０にて、解析実行部５４２は、解析用モデルを読み込んで、ＣＡＥ解析を実行する。本実施形態では、解析実行部５４２は、ＣＡＥ解析として、伝熱・構造連成解析を実行する。解析実行部５４２は、ツールパスによって定められた順に三次元造形物が造形されていく際の、三次元造形物の熱分布の経時的な変化、応力分布の経時的な変化、および、歪分布の経時的な変化を計算する。解析実行部５４２は、各要素のフラグを順次オンに切り替えつつ計算を実行する。例えば、第１層の造形が終了した状態での三次元造形物の熱分布等の計算が終了したタイミングでは、第１層を模擬した要素のフラグがオンにされ、２層目以降を模擬した要素のフラグがオフにされている。全ての層の造形が終了した状態での三次元造形物内の熱分布等の計算が終了したタイミングでは、全ての要素のフラグがオンにされている。三次元造形物の温度が常温まで低下した状態の計算が終了した後、解析実行部５４２は、三次元造形物の各部の反り量や残留応力が表された解析結果データを出力する。

【0064】

ステップＳ２７０にて、データ生成部５２０は、製造条件を調整するか否かを判定する。本実施形態では、データ生成部５２０は、解析結果データに表された三次元造形物の反り量の最大値および残留応力の最大値がユーザーによって予め入力されたそれぞれの閾値を超えている場合に、製造条件を調整すると判断する。尚、データ生成部５２０は、解析結果表示部５４３を介してＣＡＥ解析の結果を表示部１２３に表示させて、製造条件を調整するか否かをユーザーに判断させてもよい。

【0065】

ステップＳ２７０で製造条件を調整すると判断された場合、データ生成部５２０は、ステップＳ２７５にて、反り量の最大値および残留応力の最大値がそれぞれの閾値以下になるように、第１形状データや製造条件データやスライスデータやツールパスデータを補正する。本実施形態では、データ生成部５２０は、図９に二点鎖線で示すように、第１形状データに表された三次元造形物を、解析結果データに表された反りの向きとは逆向きに反らせた補正形状データを生成し、補正形状データを用いてスライスデータ、ツールパスデータおよび製造条件データを更新する。

【0066】

ステップＳ２７８にて、解析用モデル生成部５４１は、調整後の製造条件に従って解析用モデルを補正する。その後、解析実行部５４２は、処理をステップＳ２６０に戻して、補正後の解析用モデルを用いて伝熱・構造連成解析を実行する。ステップＳ２７０で製造条件を調整すると判断されなくなるまで、ステップＳ２６０からステップＳ２７８までの処理が繰り返される。

【0067】

ステップＳ２７０で製造条件を調整すると判断されなかった場合、データ生成部５２０は、ステップＳ２８０にて、ツールパスデータおよび製造条件データを用いて第１造形用データを生成する。その後、データ生成部５２０は、この処理を終了する。この処理によって生成された第１造形用データは、上述したとおり、図１１に示したステップＳ１４０にて、第１形状データとともにデータ記憶装置１１０のデータベースＤＢに格納される。図１１に示したステップＳ１５０にて、造形実行部５５０は、第１造形用データに従って三次元造形物を造形する。

【0068】

図１３は、三次元造形装置１２０によって三次元造形物が造形される様子を模式的に示す説明図である。三次元造形装置１２０では、可塑化部３０において、回転しているフラットスクリュー４０の溝部４５に供給された固体状態の材料ＭＲが可塑化されて造形材料ＭＭが生成される。造形実行部５５０は、ステージ３００の造形面３１０とノズル６１との間の距離を一定に保ったまま、造形面３１０に対するノズル６１の位置を変化させながら、ノズル６１から造形材料ＭＭを吐出させる。ノズル６１から吐出された造形材料ＭＭは、ノズル６１の移動するツールパスに沿って線状に堆積されていく。

【0069】

造形実行部５５０は、ノズル６１からの造形材料ＭＭの吐出を繰り返して層ＭＬを形成する。造形実行部５５０は、１つの層ＭＬを形成した後、造形面３１０に対するノズル６１の位置を＋Ｚ方向に移動させる。そして、これまでに形成された層ＭＬの上に、さらに層ＭＬを積み重ねることによって三次元造形物を造形していく。三次元造形物が造形される間、造形室温度は一定の温度に保たれる。

【0070】

造形実行部５５０は、例えば、１つの層ＭＬの形成を完了した後に造形面３１０に対してノズル６１を＋Ｚ方向に移動させる場合や、１つの層を形成する際に不連続なツールパスがある場合には、ノズル６１からの造形材料ＭＭの吐出を一時的に中断させることがある。この場合、造形実行部５５０は、吐出量調節部７０の弁体７３によって流路６５を閉塞させることによって、ノズル６１からの造形材料ＭＭの吐出を停止させる。造形実行部５５０は、ノズル６１の位置を変更した後、吐出量調節部７０の弁体７３によって流路６５を開放することによって、変更後のノズル６１の位置から造形材料ＭＭの堆積を再開させる。

【0071】

以上で説明した本実施形態における三次元造形システム１００によれば、データ記憶装置１１０のデータベースＤＢには、複数の形状データと各形状データを用いて生成された複数の造形用データとが紐付けられて格納されているので、第１形状データに対応する形状データである第２形状データがデータベースＤＢから発見された場合には、三次元造形装置１２０の制御部５００は、第１形状データから第１造形用データを生成せずに、第２形状データに紐付けられた第２造形用データをデータベースＤＢから取得し、第２造形用データを再利用して三次元造形物を造形できる。そのため、第１造形用データを生成するために多くの時間が費やされることを抑制できる。

【0072】

また、本実施形態では、制御部５００は、第１形状データを用いて第１造形用データを生成した場合には、第１形状データと第１造形用データとをデータ記憶装置１１０に送信し、データ記憶装置１１０は、第１形状データと第１造形用データとを紐付けてデータベースＤＢに格納する。そのため、同じ形状の三次元造形物を複数回造形する場合に、２回目以降の造形の際には、１回目の造形の際に生成した第１造形用データを第２造形用データとして再利用することが可能になる。特に、本実施形態では、制御部５００は、１回目の造形に先立って、ＣＡＥ解析を実行することによって、三次元造形物の反り量の最大値や残留応力の最大値が閾値以下になるように製造条件を調整して第１造形用データを生成するので、三次元造形物を寸法精度良く造形できる。２回目以降の造形の際には、１回目の造形の際に用いられた第１造形用データを再利用して三次元造形物を造形するので、ＣＡＥ解析を実行して製造条件を調整しなくても三次元造形物を寸法精度良く造形できる。

【0073】

Ｂ．第２実施形態：
図１４は、第２実施形態における三次元造形処理の内容を示すフローチャートである。このフローチャートは、第２実施形態における三次元造形システム１００ｂによる三次元造形物の製造方法を表している。第２実施形態では、三次元造形装置１２０の制御部５００ｂは、データ記憶装置１１０のデータベースＤＢから第２造形用データを取得した場合に、製造条件を変更するか否かを判定し、製造条件を変更すると判断した場合には、データベースＤＢから取得した第２造形用データを補正することが第１実施形態と異なる。その他の構成については、特に説明しない限り、第１実施形態と同じである。

【0074】

図１４に示した三次元造形処理が開始されると、まず、ステップＳ３１０にて、形状データ取得部５１０は、第１形状データを取得する。次に、ステップＳ３２０にて、データ生成部５２０は、第１形状データに対応する形状データである第２形状データがデータベースＤＢに格納されているか否かを判定する。本実施形態では、データ記憶装置１１０のデータベースＤＢには、造形用データ生成処理によって生成された補正形状データ、スライスデータ、ツールパスデータ、製造条件データ、解析結果データ、造形用データ、および、造形用データを用いて三次元造形物を造形した際に温度計１２６によって取得された造形室温度を表す造形室温度データが、形状データに紐付けられて格納されている。尚、第２形状データに紐付けられた補正形状データ、スライスデータ、ツールパスデータ、製造条件データ、解析結果データ、および、造形室温度データのことを関連データと呼ぶことがある。関連データは、第２造形用データに関連するデータである。第２形状データに紐付けられたこれらのデータのうち、第２形状データに紐付けられた造形用データである第２造形用データを生成するために用いられたデータのことを生成用データと呼ぶことがある。ステップＳ３１０の工程のことを第１工程と呼び、ステップＳ３２０の工程のことを第２工程と呼ぶことがある。

【0075】

ステップＳ３２０で第２形状データがデータベースＤＢに格納されていないと判断された場合、データ生成部５２０は、ステップＳ４００にて、図１２に示した造形用データ生成処理を実行することによって、第１形状データを用いて第１造形用データを生成する。ステップＳ３４０にて、データ生成部５２０は、第１形状データを用いて生成された補正形状データ、スライスデータ、ツールパスデータ、製造条件データ、解析結果データ、および、第１造形用データを第１形状データとともに、データ送受信部５３０を介してデータベースＤＢに送信する。尚、ステップＳ４００の工程のことを第３工程と呼ぶことがある。

【0076】

ステップＳ３２０で第２形状データがデータベースＤＢに格納されていると判断された場合、データ生成部５２０は、ステップＳ３３０にて、データ送受信部５３０を介してデータベースＤＢから、第２形状データに紐付けられた補正形状データ、スライスデータ、ツールパスデータ、製造条件データ、解析結果データ、第２造形用データ、および、造形室温度データを取得する。

【0077】

ステップＳ３３２にて、データ生成部５２０は、第２形状データを用いて第２造形用データを生成する際に決定された製造条件と、この処理によって造形される三次元造形物の製造条件とが異なるか否かを判定する。データ生成部５２０は、三次元造形物の造形に備えて昇温された造形室ＲＭの温度を温度計１２６によって取得し、取得された温度と造形室温度データに表された温度との差の絶対値が所定値以上である場合に、第２形状データを用いて第２造形用データを生成する際に決定された製造条件と三次元造形物の製造条件とが異なると判断する。尚、他の実施形態では、データ生成部５２０は、製造条件を変更するか否かを選択させる選択画面を表示部１２３に表示させ、製造条件を変更する指示が操作パネル１２２を介して入力された場合に、データ生成部５２０は、第２形状データを用いて第２造形用データを生成する際に決定された製造条件と三次元造形物の製造条件とが異なると判断してもよい。

【0078】

ステップＳ３３２で第２形状データを用いて第２造形用データを生成する際に決定された製造条件と三次元造形物の製造条件とが異なると判断された場合、データ生成部５２０は、ステップＳ３３５にて、製造条件の変更内容に応じて、データベースＤＢから取得された第２造形用データ等を補正する。本実施形態では、データ生成部５２０は、まず、データベースＤＢから取得された補正形状データを補正する。補正形状データには、上述したとおり、ＣＡＥ解析によって算出された反りとは逆向きに反らせた三次元造形物の形状が表されている。造形室温度データに表された温度よりも温度計１２６によって取得された温度の方が高い場合には、データ生成部５２０は、補正形状データに表された三次元造形物の逆向きの反り量が大きくなるように、逆向きの反り量に補正係数を乗じて補正形状データを補正する。一方、造形室温度データに表された温度よりも温度計１２６によって取得された温度の方が低い場合には、データ生成部５２０は、補正形状データに表された三次元造形物の逆向きの反り量が小さくなるように、逆向きの反り量に補正係数を乗じて補正形状データを補正する。データ生成部５２０は、造形室温度と補正係数との関係が表されたマップや関数を用いて補正形状データを補正できる。マップや関数は、予め行われる試験やＣＡＥ解析によって作成できる。その後、データ生成部５２０は、補正形状データの補正内容に応じて、データベースＤＢから取得されたスライスデータ、ツールパスデータ、製造条件データ、および、第２造形用データを補正する。尚、データベースＤＢから取得されたスライスデータ、ツールパスデータ、製造条件データ、および、第２造形用データを補正するとは、補正後の補正形状データを用いて、スライスデータ、ツールパスデータ、製造条件データ、および、造形用データを生成することをも含む意味である。

【0079】

ステップＳ３３２で第２形状データを用いて第２造形用データを生成する際に決定された製造条件と三次元造形物の製造条件とが異なると判断されなかった場合、データ生成部５２０は、ステップＳ３３５の処理をスキップする。尚、ステップＳ３３０からステップＳ３３５までの工程のことを第３工程と呼ぶことがある。

【0080】

ステップＳ３３５あるいはステップＳ３４０の後、ステップＳ３５０にて、造形実行部５５０は、第１造形用データ、補正されていない第２造形用データ、あるいは、補正された第２造形用データを用いて三次元造形物を造形する。第１造形用データを用いて三次元造形物が造形された場合には、データ生成部５２０は、三次元造形物を造形する際に温度計１２６によって計測された温度を取得して造形室温度データを生成し、データ送受信部５３０を介してデータベースＤＢに送信する。データベースＤＢには、造形室温度データが第１形状データに紐付けられて格納される。その後、造形実行部５５０は、この処理を終了する。尚、ステップＳ３５０の工程のことを第４工程と呼ぶことがある。

【0081】

以上で説明した本実施形態における三次元造形システム１００ｂによれば、データ生成部５２０は、第２形状データがデータベースＤＢに格納されており、かつ、第２形状データを用いて第２造形用データを生成する際に決定された製造条件と三次元造形物の製造条件とが異なると判断された場合には、データベースＤＢから取得された補正形状データを補正して、第２造形用データ等を補正する。そのため、第２形状データを用いて第２造形用データを生成する際に決定された製造条件と三次元造形物の製造条件とが異なる場合であっても、データベースＤＢから取得された補正形状データを再利用できる。特に、本実施形態では、データ生成部５２０は、解析実行部５４２によってＣＡＥ解析を実行せずに、データベースＤＢから取得した補正形状データを補正した後、補正形状データの補正内容に応じて、スライスデータ、ツールパスデータ、製造条件データ、および、第２造形用データを補正する。そのため、変更後の製造条件で三次元造形物を造形するための第２造形用データ等を簡単に補正できる。

【0082】

Ｃ．第３実施形態：
図１５は、第３実施形態における三次元造形システム１００ｃの概略構成を示す説明図である。図１５では、三次元造形装置１２０については、制御部５００ｃのみが図示されており、造形部２００等の図示は省略されている。第３実施形態では、三次元造形システム１００ｃが測定装置１３０を備えていること、および、測定装置１３０による三次元造形物の測定結果に応じてデータ生成部５２０がデータベースＤＢから取得された第２造形用データを補正することが第１実施形態と異なる。その他の構成については、特に説明しない限り、第１実施形態と同じである。

【0083】

測定装置１３０は、三次元造形装置１２０によって造形された三次元造形物の寸法を測定する。本実施形態では、測定装置１３０は、レーザー光等を用いて三次元造形物の形状を測定する非接触式の三次元デジタイザーによって構成されている。測定装置１３０は、プローブ等を用いて三次元造形物の形状を測定する接触式の三次元デジタイザーによって構成されてもよい。測定装置１３０は、三次元造形物の寸法を測定して、測定された三次元造形物の形状を表す３次元ＣＡＤデータや３次元ＣＧデータ等を生成する。以下の説明では、測定装置１３０によって生成される３次元ＣＡＤデータや３次元ＣＧデータのことを測定形状データと呼ぶ。

【0084】

本実施形態では、制御部５００ｃは、図５に示した形状データ取得部５１０やデータ生成部５２０等に加えて、測定装置１３０から測定形状データを取得する測定形状データ取得部５６０を有している。

【0085】

図１６は、本実施形態における三次元造形処理の内容を示すフローチャートである。このフローチャートは、本実施形態における三次元造形システム１００ｃによる三次元造形物の製造方法を表している。図１６に示した三次元造形処理が開示されると、まず、ステップＳ５１０にて、形状データ取得部５１０は、第１形状データを取得する。次に、ステップＳ５２０にて、データ生成部５２０は、第１形状データに対応する形状データである第２形状データがデータベースＤＢに格納されているか否かを判定する。本実施形態では、データ記憶装置１１０のデータベースＤＢには、造形用データ生成処理によって生成された補正形状データ、スライスデータ、ツールパスデータ、製造条件データ、解析結果データ、造形用データ、および、測定形状データが、形状データに紐付けられて格納されている。尚、第２形状データに紐付けられた補正形状データ、スライスデータ、ツールパスデータ、製造条件データ、解析結果データ、および、測定形状データのことを関連データと呼ぶことがある。第２形状データに紐付けられたこれらのデータのうち、第２形状データに紐付けられた造形用データである第２造形用データを生成するために用いられたデータのことを生成用データと呼ぶことがある。ステップＳ５１０の工程のことを第１工程と呼び、ステップＳ５２０の工程のことを第２工程と呼ぶことがある。

【0086】

ステップＳ５２０で第２形状データがデータベースＤＢに格納されていないと判断された場合、データ生成部５２０は、ステップＳ６００にて、図１２に示した造形用データ生成処理を実行することによって、第１形状データを用いて第１造形用データを生成する。ステップＳ５４０にて、データ生成部５２０は、データ送受信部５３０を介して、第１形状データを用いて生成された補正形状データとスライスデータとツールパスデータと製造条件データと第１造形用データとを第１形状データとともにデータベースＤＢに送信する。尚、ステップＳ６００の工程のことを第３工程と呼ぶことがある。

【0087】

ステップＳ５２０で第２形状データがデータベースＤＢに格納されていると判断された場合、データ生成部５２０は、ステップＳ５３０にて、データ送受信部５３０を介してデータベースＤＢから、第２形状データに紐付けられた補正形状データ、スライスデータ、ツールパスデータ、製造条件データ、解析結果データ、第２造形用データ、および、測定形状データを取得する。

【0088】

ステップＳ５３２にて、データ生成部５２０は、第１形状データに表された三次元造形物の寸法とデータベースＤＢから取得された測定形状データに表された三次元造形物の寸法との差異の度合いが許容範囲を超えるか否かを判定する。本実施形態では、データ生成部５２０は、第１形状データに表された三次元造形物の寸法と測定形状データに表された三次元造形物の寸法とを用いて、測定形状データに表された反り量を算出し、反り量の絶対値が予め定められた閾値を超える場合に、第１形状データに表された三次元造形物の寸法と測定形状データに表された三次元造形物の寸法との差異の度合いが許容範囲を超えると判断する。

【0089】

ステップＳ５３２で第１形状データに表された三次元造形物の寸法と測定形状データに表された三次元造形物の寸法との差異の度合いが許容範囲を超えると判断された場合、データ生成部５２０は、ステップＳ５３５にて、データベースＤＢから取得された第２造形用データ等を補正する。本実施形態では、データ生成部５２０は、まず、データベースＤＢから取得された補正形状データを補正する。補正形状データには、上述したとおり、ＣＡＥ解析によって算出された反りとは逆向きに反らせた三次元造形物の形状が表されている。補正形状データに表された反りの向きが測定形状データに表された反りの向きとは逆向きである場合には、データ生成部５２０は、補正形状データに表された三次元造形物の逆向きの反り量が大きくなるように、逆向きの反り量に補正係数を乗じて補正形状データを補正する。一方、補正形状データに表された反りの向きが測定形状データに表された反りの向きと同じ向きである場合には、データ生成部５２０は、補正形状データに表された三次元造形物の逆向きの反り量が小さくなるように、逆向きの反り量に補正係数を乗じて補正形状データを補正する。その後、データ生成部５２０は、補正形状データの補正内容に応じて、データベースＤＢから取得されたスライスデータ、ツールパスデータ、製造条件データ、および、第２造形用データを補正する。データ生成部５２０は、データ送受信部５３０を介して、補正後の補正形状データ、スライスデータ、ツールパスデータ、製造条件データ、および、第２造形用データを送信して、データベースＤＢに格納されたこれらのデータを更新する。

【0090】

ステップＳ５３２で第１形状データに表された三次元造形物の寸法と測定形状データに表された三次元造形物の寸法との差異の度合いが許容範囲を超えると判断されなかった場合、データ生成部５２０は、ステップＳ５３５の処理をスキップする。尚、ステップＳ５３０からステップＳ５３５までの工程のことを第３工程と呼ぶことがある。

【0091】

ステップＳ５３５あるいはステップＳ５４０の後、ステップＳ５５０にて、造形実行部５５０は、第１造形用データ、補正されていない第２造形用データ、あるいは、補正された第２造形用データを用いて三次元造形物を造形する。尚、ステップＳ５５０の工程のことを第４工程と呼ぶことがある。

【0092】

ステップＳ５６０にて、データ生成部５２０は、測定形状データ取得部５６０を介して、測定装置１３０によって測定された測定形状データを取得する。データ生成部５２０は、データ送受信部５３０を介して測定形状データをデータベースＤＢに送信する。第１造形用データを用いて三次元造形物が造形された場合には、データ生成部５２０は、測定形状データを第１形状データに紐付けてデータベースＤＢに格納する。補正されていない第２造形用データ、または、補正された第２造形用データを用いて三次元造形物が造形された場合には、データ生成部５２０は、データベースＤＢに格納された測定形状データを更新する。その後、造形実行部５５０は、この処理を終了する。尚、ステップＳ５６０の工程のことを第５工程と呼ぶことがある。

【0093】

以上で説明した本実施形態における三次元造形システム１００ｃによれば、データ生成部５２０は、第１形状データに表された三次元造形物の寸法とデータベースＤＢから取得された測定形状データに表された三次元造形物の寸法との差異の度合いが許容範囲を超えると判断された場合には、データベースＤＢから取得された補正形状データを補正し、補正形状データの補正内容に応じて、スライスデータ、ツールパスデータ、製造条件データ、および、第２造形用データを補正して、データベースＤＢに格納されたこれらのデータを更新する。そのため、同じ形状データ用いて三次元造形物を複数回造形する場合、ＣＡＥ解析によって予測された三次元造形物の反り量と造形された三次元造形物の反り量とに差異が生じたとしても、造形回数が増加するごとに、第１形状データに表された三次元造形物の寸法と測定形状データに表された三次元造形物の寸法との差異の度合いを小さくすることができる。

【0094】

Ｄ．第４実施形態：
図１７は、第４実施形態における三次元造形システム１００ｄの概略構成を示す説明図である。図１７では、三次元造形装置１２０については、制御部５００ｄのみが図示されており、造形部２００等の図示は省略されている。第４実施形態では、三次元造形システム１００ｄが測定装置１３０を備えていること、および、三次元造形装置１２０の変調を予測する変調予測部５７０が三次元造形装置１２０の制御部５００ｄに設けられていることが第１実施形態と異なる。その他の構成については、特に説明しない限り、第１実施形態と同じである。測定装置１３０の構成は、第３実施形態と同じである。

【0095】

本実施形態では、制御部５００ｄは、図５に示した形状データ取得部５１０やデータ生成部５２０等に加えて、測定装置１３０から測定形状データを取得する測定形状データ取得部５６０と、上述した変調予測部５７０とを有している。

【0096】

変調予測部５７０は、三次元造形処理が実行される度に、第１形状データに表された三次元造形物の寸法と測定形状データに表された三次元造形物の寸法との差異の度合いを取得して時系列的に記憶する。変調予測部５７０は、上記差異の度合いの時系列的な変化の様子を機械学習によって学習する。機械学習のアルゴリズムは、教師あり学習でもよいし、教師なし学習でもよいし、強化学習でもよい。変調予測部５７０は、学習結果を用いて三次元造形装置１２０に変調が生じるタイミングを予測する。変調予測部５７０は、例えば、三次元造形装置１２０に変調が生じるタイミングまでの残りの造形回数を予測する。変調予測部５７０は、予測結果を表示部１２３に表示させる。尚、変調予測部５７０は、機械学習以外の方法で三次元造形装置１２０に変調が生じるタイミングを予測してもよい。例えば、変調予測部５７０は、前回造形時の差異の度合いと今の差が所定値を超えた場合に、次回造形時に三次元造形装置１２０に変調が生じると予測してもよい。

【0097】

図１８は、本実施形態における三次元造形処理の内容を示すフローチャートである。このフローチャートは、本実施形態における三次元造形システム１００ｄによる三次元造形物の製造方法を表している。図１８に示した三次元造形処理が開示されると、まず、ステップＳ７１０にて、形状データ取得部５１０は、第１形状データを取得する。次に、ステップＳ７２０にて、データ生成部５２０は、第１形状データに対応する形状データである第２形状データがデータベースＤＢに格納されているか否かを判定する。尚、ステップＳ７１０の工程のことを第１工程と呼び、ステップＳ７２０の工程のことを第２工程と呼ぶことがある。

【0098】

ステップＳ７２０で第２形状データがデータベースＤＢに格納されていると判断された場合、データ生成部５２０は、ステップＳ７３０にて、データ送受信部５３０を介してデータベースＤＢから第２造形用データを取得する。尚、ステップＳ７３０の工程のことを第３工程と呼ぶことがある。

【0099】

ステップＳ７２０で第２形状データがデータベースＤＢに格納されていないと判断された場合、データ生成部５２０は、ステップＳ８００にて、図１２に示した造形用データ生成処理を実行することによって、第１形状データを用いて第１造形用データを生成する。ステップＳ７４０にて、データ生成部５２０は、データ送受信部５３０を介して、第１造形用データを第１形状データとともにデータベースＤＢに送信する。尚、ステップＳ８００の工程のことを第３工程と呼ぶことがある。

【0100】

ステップＳ７３０あるいはステップＳ７４０の後、ステップＳ７５０にて、造形実行部５５０は、第１造形用データまたは第２造形用データを用いて三次元造形物を造形する。尚、ステップＳ７５０の工程のことを第４工程と呼ぶことがある。

【0101】

ステップＳ７６０にて、データ生成部５２０は、測定形状データ取得部５６０を介して、測定装置１３０によって測定された測定形状データを取得し、第１形状データに表された三次元造形物の寸法と測定形状データに表された三次元造形物の寸法との差異の度合いを算出する。尚、ステップＳ７６０の工程のことを第５工程と呼ぶことがある。

【0102】

ステップＳ７７０にて、変調予測部５７０は、データ生成部５２０から上記差異の度合いを取得して時系列的に記憶する。その後、造形実行部５５０は、この処理を終了する。

【0103】

以上で説明した本実施形態における三次元造形システム１００ｄによれば、三次元造形装置１２０の部品の経年変化等に起因して三次元造形装置１２０に変調が生じるタイミングを変調予測部５７０によって予測できるので、三次元造形装置１２０の変調によって寸法精度の低い三次元造形物が造形されることを抑制できる。

【0104】

Ｅ．第５実施形態：
図１９は、第５実施形態における三次元造形システム１００ｅの概略構成を示す説明図である。第５実施形態では、三次元造形システム１００ｅが１つのデータ記憶装置１１０と３つの三次元造形装置１２０Ａ～１２０Ｃと３つの測定装置１３０Ａ～１３０Ｃとを備えていることが第３実施形態と異なる。その他の構成については、特に説明しない限り、図１５に示した第３実施形態と同じである。

【0105】

各三次元造形装置１２０Ａ～１２０Ｃおよび各測定装置１３０Ａ～１３０Ｃは、例えば、３つの工場に分散して配置される。第１の工場には三次元造形装置１２０Ａおよび測定装置１３０Ａが配置され、第２の工場には三次元造形装置１２０Ｂおよび測定装置１３０Ｂが配置され、第３の工場には三次元造形装置１２０Ｃおよび測定装置１３０Ｃが配置される。全ての三次元造形装置１２０Ａ～１２０Ｃおよび測定装置１３０Ａ～１３０Ｃが同じ工場内に配置されてもよい。三次元造形装置１２０の数は、３つに限られず、２つでもよいし、４つ以上でもよい。測定装置１３０の数は、３つに限られず、２つでもよいし、４つ以上でもよい。三次元造形装置１２０の数と測定装置１３０の数とが異なってもよい。三次元造形装置１２０が配置された場所に、少なくとも１つの測定装置１３０が配置されていればよい。

【0106】

本実施形態では、各三次元造形装置１２０Ａ～１２０Ｃの構成は、第３実施形態の三次元造形装置１２０と同じである。各測定装置１３０Ａ～１３０Ｃの構成は、第３実施形態の測定装置１３０と同じである。尚、各三次元造形装置１２０Ａ～１２０Ｃの制御部５００ｃは、解析用モデル生成部５４１、解析実行部５４２、および、解析結果表示部５４３を有していなくてもよい。この場合、解析用モデル生成部５４１、解析実行部５４２、および、解析結果表示部５４３は、例えば、データ記憶装置１１０に設けられ、データ記憶装置１１０上でＣＡＥ解析が実行されてもよい。

【0107】

本実施形態では、各三次元造形装置１２０Ａ～１２０Ｃの制御部５００ｃは、図１６に示した三次元造形処理を実行する。例えば、三次元造形装置１２０Ａによって生成された造形用データを、データベースＤＢを介して他の三次元造形装置１２０Ｂ，１２０Ｃで用いることができる。

【0108】

以上で説明した本実施形態における三次元造形システム１００ｅによれば、データベースＤＢに格納された造形用データを複数の三次元造形装置で再利用できるので、複数の三次元造形装置１２０Ａ～１２０Ｃによって、同じ形状の三次元造形物を一度に複数個造形できる。

【0109】

Ｆ．他の実施形態：
（Ｆ１）上述した第１実施形態の三次元造形システム１００、および、第２実施形態の三次元造形システム１００ｂでは、データ生成部５２０は、三次元造形処理において、第１形状データを用いて生成した第１造形用データをデータ記憶装置１１０に送信する。これに対して、データ生成部５２０は、第１造形用データをデータ記憶装置１１０に送信しなくてもよい。この場合であっても、データ記憶装置１１０のデータベースＤＢに格納されている形状データと同じ形状データが形状データ取得部５１０によって取得された場合には、データベースＤＢに格納された造形用データを再利用できる。

【0110】

（Ｆ２）上述した第５実施形態の三次元造形システム１００ｅでは、三次元造形装置１２０Ａ～１２０Ｃは、第３実施形態の三次元造形装置１２０と同じ構成を有しており、第３実施形態の三次元造形処理と同じ三次元造形処理を実行する。これに対して、三次元造形装置１２０Ａ～１２０Ｃは、第１実施形態の三次元造形処理と同じ構成を有し、第１実施形態の三次元造形処理と同じ三次元造形処理を実行してもよいし、第２実施形態の三次元造形処理と同じ構成を有し、第２実施形態の三次元造形処理と同じ三次元造形処理を実行してもよいし、三次元造形装置１２０Ａ～１２０Ｃは、第４実施形態の三次元造形処理と同じ構成を有し、第４実施形態の三次元造形処理と同じ三次元造形処理を実行してもよい。

【0111】

（Ｆ３）上述した各実施形態の三次元造形システム１００～１００ｅの三次元造形装置１２０では、造形室ヒーター１２５によって昇温された造形室ＲＭで三次元造形物が造形される。これに対して、造形室ＲＭが常温の状態で三次元造形物が造形されてもよい。つまり、三次元造形装置１２０に、開閉扉１２４や造形室ヒーター１２５が設けられていなくてもよい。

【0112】

（Ｆ４）上述した各実施形態の三次元造形システム１００～１００ｅでは、三次元造形装置１２０は、フラットスクリュー４０の回転とヒーター５８による加熱によって材料ＭＲを溶融させて造形材料ＭＭを生成し、ノズル６１から造形材料を吐出することによって、ステージ３００上に造形材料を積層して三次元造形物を造形する。これに対して、三次元造形装置１２０は、熱可塑性樹脂等のフィラメントを溶融させて押し出す熱溶解積層方式でもよいし、液状の光硬化樹脂に光を照射して硬化させる光造形方式でもよいし、溶融した熱可塑性樹脂等を噴射して積層するインクジェット方式でもよいし、粉末状の熱可塑性樹脂や石膏等に液状のバインダーを噴射するバインダージェット方式でもよいし、粉末状の熱可塑性樹脂や合金等をレーザーや放電で溶かして焼結させる粉末焼結積層造形方式でもよい。

【0113】

（Ｆ５）上述した各実施形態の三次元造形システム１００～１００ｅでは、ペレット状のＡＢＳ樹脂が材料ＭＲとして用いられたが、造形部２００において用いられる材料ＭＲとしては、例えば、熱可塑性を有する材料や、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料として三次元造形物を造形する材料を採用することもできる。ここで、「主材料」とは、三次元造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、三次元造形物において５０重量％以上の含有率を占める材料を意味する。上述した造形材料には、それらの主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。

【0114】

主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、可塑化部３０において、当該材料が可塑化することによって造形材料が生成される。「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料に熱が加わり溶融することを意味する。また、「溶融」とは、熱可塑性を有する材料がガラス転移点以上の温度に加熱されることにより軟化し、流動性が発現することをも意味する。

【0115】

熱可塑性を有する材料としては、例えば、下記のいずれか一つまたは２以上を組み合わせた熱可塑性樹脂材料を用いることができる。
＜熱可塑性樹脂材料の例＞
ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などのエンジニアリングプラスチック。

【0116】

熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック、その他に、ワックス、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤などの添加剤等が混入されていてもよい。熱可塑性を有する材料は、可塑化部３０において、フラットスクリュー４０の回転とヒーター５８の加熱によって可塑化されて溶融した状態に転化される。また、そのように生成された造形材料は、ノズル６１から吐出された後、温度の低下によって硬化する。

【0117】

熱可塑性を有する材料は、そのガラス転移点以上に加熱されて完全に溶融した状態でノズル６１から吐出されることが望ましい。尚、「完全に溶融した状態」とは、未溶融の熱可塑性を有する材料が存在しない状態を意味し、例えばペレット状の熱可塑性樹脂を材料に用いた場合、ペレット状の固形物が残存しない状態のことを意味する。

【0118】

造形部２００では、上述した熱可塑性を有する材料の代わりに、例えば、以下の金属材料が主材料として用いられてもよい。この場合には、下記の金属材料を粉末状にした粉末材料に、造形材料の生成の際に溶融する成分が混合されて、可塑化部３０に投入されることが望ましい。
＜金属材料の例＞
マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単一の金属、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金。
＜合金の例＞
マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金。

【0119】

造形部２００においては、上記の金属材料の代わりに、セラミック材料を主材料として用いることが可能である。セラミック材料としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物セラミックスや、窒化アルミニウムなどの非酸化物セラミックスなどが使用可能である。主材料として、上述したような金属材料やセラミック材料を用いる場合には、ステージ３００に配置された造形材料は、例えばレーザーの照射や温風などによる焼結によって硬化されてもよい。

【0120】

材料供給部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料は、単一の金属の粉末や合金の粉末、セラミック材料の粉末を、複数種類、混合した混合材料であってもよい。また、金属材料やセラミック材料の粉末材料は、例えば、上で例示したような熱可塑性樹脂、あるいは、それ以外の熱可塑性樹脂によってコーティングされていてもよい。この場合には、可塑化部３０において、その熱可塑性樹脂が溶融して流動性が発現されるものとしてもよい。

【0121】

材料供給部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のような溶剤を添加することもできる。溶剤は、下記の中から選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
＜溶剤の例＞
水；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ－プロピル、酢酸ｉｓｏ－プロピル、酢酸ｎ－ブチル、酢酸ｉｓｏ－ブチル等の酢酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル－ｎ－ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；テトラアルキルアンモニウムアセテート類；ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤；ピリジン、γ－ピコリン、２，６－ルチジン等のピリジン系溶剤；テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）；ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等。

【0122】

その他に、材料供給部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のようなバインダーを添加することもできる。
＜バインダーの例＞
アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）或いはその他の熱可塑性樹脂。

【0123】

Ｇ．他の形態：
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【0124】

（１）本開示の第１の形態によれば、三次元造形物を造形するための三次元造形用データの生成方法が提供される。この三次元造形用データの生成方法は、前記三次元造形物の形状を表す第１形状データを取得する第１工程と、物体の形状を表す複数の形状データと前記複数の形状データを用いて生成された複数の造形用データとを紐付けて格納するデータベースにアクセスして、前記第１形状データに対応する前記形状データである第２形状データが前記データベースに格納されているか否かを照会する第２工程と、前記第２工程における照会結果に応じて前記三次元造形物を造形するための三次元造形用データを取得または生成する第３工程と、を有する。前記第３工程では、前記第２形状データが前記データベースに格納されている場合、前記第２形状データに紐付けられた前記造形用データである第２造形用データを前記三次元造形用データとして前記データベースから取得し、または、前記第２造形用データに関連する関連データを用いて前記三次元造形用データを生成し、前記第２形状データが前記データベースに格納されていない場合、前記三次元造形用データとして、前記第１形状データを用いて第１造形用データを生成する。
この形態の三次元造形用データの生成方法によれば、第２形状データがデータベースに格納されている場合には、第１形状データに表された三次元造形物を造形するための三次元造形用データとして、第２形状データに紐付けられた第２造形用データをデータベースから取得して再利用できる。そのため、三次元造形用データを生成するために多くの時間が費やされることを抑制できる。

【0125】

（２）上記形態の三次元造形用データの生成方法において、前記第２形状データが前記データベースに格納されていない場合、前記第１造形用データを前記第１形状データに紐付けて前記データベースに格納してもよい。
この形態の三次元造形用データの生成方法によれば、第１形状データに表された三次元造形物を再び造形する際にデータベースに格納された第１造形用データを再利用可能にできる。

【0126】

（３）上記形態の三次元造形用データの生成方法において、前記第２形状データを用いて前記第２造形用データを生成するための生成用データであって、前記関連データである生成用データが前記第２形状データに紐付けられて前記データベースに格納されており、かつ、前記第２形状データを用いて前記第２造形用データを生成する際に決定される製造条件と前記三次元造形物の製造条件とが異なる場合、前記第３工程において、前記生成用データを前記データベースから取得し、製造条件の変更内容に応じて前記生成用データを補正し、補正後の前記生成用データを用いて前記三次元造形用データを生成してもよい。
この形態の三次元造形用データの生成方法によれば、第２形状データを用いて第２造形用データを生成する際に決定される製造条件と三次元造形物の製造条件とが異なる場合であっても、データベースから取得された生成用データを再利用できる。

【0127】

（４）上記形態の三次元造形用データの生成方法において、前記生成用データには、前記第２形状データを補正した補正形状データが含まれており、前記生成用データが前記第２形状データに紐付けられて前記データベースに格納されており、かつ、前記第２形状データを用いて前記第２造形用データを生成する際に決定される製造条件と前記三次元造形物の製造条件とが異なる場合、前記第３工程において、前記補正形状データを前記データベースから取得し、製造条件の変更内容に応じて前記補正形状データを補正し、補正後の前記補正形状データを用いて前記三次元造形用データを生成してもよい。
この形態の三次元造形用データの生成方法によれば、第２形状データを用いて第２造形用データを生成する際に決定される製造条件と三次元造形物の製造条件とが異なる場合であっても、三次元造形物を造形するための三次元造形用データを簡単に生成できる。

【0128】

（５）上記形態の三次元造形用データの生成方法において、前記生成用データには、前記第２形状データに表された形状が複数の層に分割された形状を表すスライスデータが含まれており、前記スライスデータが前記第２形状データに紐付けられて前記データベースに格納されており、かつ、前記第２形状データを用いて前記第２造形用データを生成する際に決定される製造条件と前記三次元造形物の製造条件とが同じである場合には、前記第３工程において、前記スライスデータを前記データベースから取得し、前記スライスデータを用いて前記三次元造形用データを生成してもよい。
この形態の三次元造形用データの生成方法によれば、データベースから取得したスライスデータを再利用して、第１形状データに表された三次元造形物を造形するための三次元造形用データを生成できる。

【0129】

（６）上記形態の三次元造形用データの生成方法において、前記データベースは、複数の三次元造形装置からアクセスされてもよい。
この形態の三次元造形用データの生成方法によれば、データベースに格納された形状データや造形用データを複数の三次元造形装置で用いることができる。

【0130】

（７）本開示の第２の形態によれば、三次元造形物の製造方法が提供される。この三次元造形物の製造方法は、前記三次元造形物の形状を表す第１形状データを取得する第１工程と、物体の形状を表す複数の形状データと前記複数の形状データを用いて生成された複数の造形用データとを紐付けて格納するデータベースにアクセスして、前記第１形状データに対応する前記形状データである第２形状データが前記データベースに格納されているか否かを照会する第２工程と、前記第２工程における照会結果に応じて前記三次元造形物を造形するための三次元造形用データを取得または生成する第３工程と、前記三次元造形用データを用いて前記三次元造形物を造形する第４工程と、を有する。前記第３工程では、前記第２形状データが前記データベースに格納されている場合、前記第２形状データに紐付けられた前記造形用データである第２造形用データを前記三次元造形用データとして前記データベースから取得し、または、前記第２造形用データに関連する関連データを用いて前記三次元造形用データを生成し、前記第２形状データが前記データベースに格納されていない場合、前記三次元造形用データとして、前記第１形状データを用いて第１造形用データを生成する。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、第２形状データがデータベースに格納されている場合には、第１形状データに表された三次元造形物を造形するための三次元造形用データとして、第２形状データに紐付けられた第２造形用データをデータベースから取得して再利用できる。そのため、三次元造形用データを生成するために多くの時間が費やされることを抑制できる。

【0131】

（８）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記データベースには、前記第２造形用データと、前記第２形状データを用いて前記第２造形用データを生成するための生成用データであって、前記関連データである生成用データとが前記第２形状データに紐付けられて格納されており、前記第４工程において造形された前記三次元造形物の形状と前記第１形状データに表された前記三次元造形物の形状との差異の度合いを取得する第５工程を有し、前記差異の度合いが許容範囲を超える場合には、前記データベースに格納された前記生成用データおよび前記第２造形用データを更新してもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、第１形状データに表された三次元造形物を再び造形する際に、第１形状データに表された三次元造形物の形状と造形される三次元造形物の形状との差異の度合いを小さくできる。

【0132】

（９）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記第４工程において造形された前記三次元造形物の形状と前記第１形状データに表された前記三次元造形物の形状との差異の度合いを取得する第５工程を有し、１つの三次元造形装置を用いて前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程、前記第４工程、前記第５工程を複数回実行し、前記差異の度合いの時系列的な変化を用いて前記三次元造形装置に変調が生じるタイミングを予測してもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、三次元造形装置に変調が生じるタイミングを予測できるので、三次元造形装置の変調によって寸法精度の低い三次元造形物が造形されることを抑制できる。

【0133】

本開示は、三次元造形用データの生成方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、三次元造形物の製造方法、三次元造形装置、三次元造形システム等の形態で実現することができる。

【符号の説明】

【0134】

２０…材料供給部、３０…可塑化部、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、４０…フラットスクリュー、５０…バレル、５８…ヒーター、６０…吐出部、６１…ノズル、７０…吐出量調節部、１００…三次元造形システム、１１０…データ記憶装置、１２０…三次元造形装置、１２１…筐体、１２２…操作パネル、１２３…表示部、１２４…開閉扉、１２５…造形室ヒーター、１２６…温度計、１３０…測定装置、２００…造形部、３００…ステージ、４００…位置変更部、５００…制御部、５１０…形状データ取得部、５２０…データ生成部、５３０…データ送受信部、５４１…解析用モデル生成部、５４２…解析実行部、５４３…解析結果表示部、５５０…造形実行部、５６０…測定形状データ取得部、５７０…変調予測部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】