(57)【要約】【課題】  第１三次元形状を有する第１部材から第２三次元形状を有する第２部材を造形することができる技術を提供することである。【解決手段】  三次元造形方法は、第１三次元形状を有する第１部材から第２三次元形状を有する第２部材を造形する三次元造形方法であって、前記第１部材の前記第１三次元形状と前記第２部材の前記第２三次元形状との差分形状を特定する差分特定工程と、特定された前記差分形状に基づいて、三次元造形装置を用いて前記第１部材に前記差分形状を造形して、前記第２三次元形状を有する前記第２部材を造形する造形工程と、を備えてもよい。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１三次元形状を有する第１部材（３０、１３０）から第２三次元形状を有する第２部材（４０、１４０）を造形する三次元造形方法であって、
前記第１部材（３０、１３０）の前記第１三次元形状と前記第２部材の前記第２三次元形状との差分形状（３２、１４４）を特定する差分特定工程と、
特定された前記差分形状（３２、１４４）に基づいて、三次元造形装置（１２）を用いて前記第１部材（３０、１３０）に前記差分形状（３２、１４４）を造形して、前記第２三次元形状を有する前記第２部材（４０、１４０）を造形する造形工程と、を備える、三次元造形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形方法であって、
前記第２三次元形状を記述する造形データを準備する準備工程と、
前記第１部材（３０、１３０）の前記第１三次元形状を計測する計測工程と、をさらに備え、
前記差分特定工程は、計測された前記第１三次元形状と前記造形データによって記述される前記第２三次元形状とに基づいて前記差分形状（３２、１４４）を特定する、三次元造形方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の三次元造形方法であって、
前記第１部材（１３０）は、第１部分（１３２）と、前記第１部分（１３２）と分離している第２部分（１３６）と、を備え、
前記第２部材（１４０）は、前記第１部分（１３２）と、前記第２部分（１３６）と、前記第１部分（１３２）と前記第２部分（１３６）を接続する接合部（１４２）と、を備え、
前記差分形状（１４４）は、前記接合部（１４２）の形状である、三次元造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、三次元形状を有する部材を造形する三次元造形方法を開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、三次元造形装置が開示されている。三次元造形装置は、造形材を供給するヘッドと、ヘッドから供給される造形材を支持するテーブルと、を備える。この三次元造形装置では、テーブルに造形材を供給することによって、ゼロから三次元形状を有する部材を造形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１９３１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の三次元造形装置は、ゼロから三次元形状を有する部材を造形する装置であり、所与の三次元形状を有する部材を利用して所望の三次元形状を有する部材を造形することはできない。例えば、所望の三次元形状を有する部材の造形途中で三次元造形装置が停止してしまった場合、造形途中の中間部材を使用して、所望の三次元形状を有する部材を造形することができない。
【０００５】
本明細書は、第１三次元形状を有する第１部材から第２三次元形状を有する第２部材を造形することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に開示する三次元造形方法は、第１三次元形状を有する第１部材から第２三次元形状を有する第２部材を造形する三次元造形方法である。三次元造形方法は、第１部材の第１三次元形状と第２部材の第２三次元形状との差分形状を特定する差分特定工程と、特定された差分形状に基づいて、三次元造形装置を用いて第１部材に差分形状を造形して、第２三次元形状を有する第２部材を造形する造形工程と、を備えてもよい。
【０００７】
この構成では、まず、第１部材の第１三次元形状と第２部材の第２三次元形状との差分形状を特定する。次に、特定された差分形状に基づいて、第１部材に差分形状を造形して、第２部材を造形する。このため、第１三次元形状を有する第１部材を使用して、第２部材を造形することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施例の三次元造形システムを示す。
【図２】第１実施例の第１部材と第２部材とを示す。
【図３】第１部材から第２部材を造形するフローチャートを示す。
【図４】第２実施例の第１部材と第２部材とを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。
【００１０】
（特徴１）
三次元造形方法は、第２三次元形状を記述する造形データを準備する準備工程と、第１部材の第１三次元形状を計測する計測工程と、をさらに備え、差分特定工程は、計測された第１三次元形状と造形データによって記述される第２三次元形状とに基づいて差分形状を特定してもよい。この構成では、造形データに記述される第２三次元形状を有する第２部材を第１部材から効率的に造形することができる。このため、例えば、造形データに基づいて造形した部材の一部が破損した場合に、破損した部材を第１部材として各工程を実行することで、第２三次元形状を有する第２部材を造形することができる。
【００１１】
（特徴２）
第１部材は、第１部分と、第１部分と分離している第２部分と、を備え、第２部材は、第１部分と、第２部分と、第１部分と第２部分を接続する接合部と、を備え、差分形状は、接合部の形状であってもよい。この構成では、第１部分と第２部分とを接合することで、第２部材を造形することができる。このため、例えば、第１部分と第２部分とを別々に準備した場合でも、接合部を造形することによって、第２部材を造形することができる。
【００１２】
（第１実施例）
図１から図３を参照して、第１実施例の三次元造形システム１０を説明する。図１に示すように、三次元造形システム１０は、三次元造形装置１２と、形状計測装置２０と、データ処理装置１４と、を備える。三次元造形装置１２は、造形材を用いて、三次元形状を有する部材を造形する。三次元造形装置１２は、後述する第１部材３０から後述する第２部材４０を造形する機能を有する。また、三次元造形装置１２は、第１部材３０を使用することなく、第２部材４０を造形する機能を有する。三次元造形装置１２は、光造形法を利用する装置である。なお、変形例では、三次元造形装置１２は、例えば熱溶解積層法、インクジェット法、インクジェット粉末積層法、プロジェクション法、及び粉末焼結法など、種々の方法を利用する装置であってもよい。造形材には、光硬化性の樹脂材料を用いることができる。なお、変形例では、造形材には、例えば、金属材料や石膏が用いられてもよい。
【００１３】
図２を参照して、第１部材３０と第２部材４０とを説明する。第１部材３０と第２部材４０とのそれぞれは、樹脂材料から作製されている。なお、変形例では、第１部材３０と第２部材４０とのそれぞれは、例えば、金属材料から作製されていてもよく、石膏から作製されていてもよい。第１部材３０は、第２部材４０の一部が破損した部材である。図２では、第１部材３０の第１三次元形状と第２部材４０の第２三次元形状との違いを理解しやすくするために、第１部材３０において、第２部材４０の第２三次元形状が破線で示されている。第１部材３０の第１三次元形状は、第１部材３０の外部輪郭を表し、第２部材４０の第２三次元形状は、第２部材４０の外部輪郭を表す。なお、外部輪郭とは、第１部材３０や第２部材４０を外部から視ることによって特定される形状を表す。第１部材３０の第１三次元形状は、第２部材４０の第２三次元形状と異なる。第１部材３０の第１三次元形状は、第２部材４０の第２三次元形状の一部が欠損している形状を有する。以下では、第１部材３０の第１三次元形状と第２部材４０の第２三次元形状との差分を、差分形状３２と呼ぶ。第２部材４０は、第１部材３０と差分形状３２とを備える。
【００１４】
図１に戻り、形状計測装置２０について説明する。形状計測装置２０は、部材の三次元形状を計測する。形状計測装置２０は、三角法方式を利用する装置である。形状計測装置２０は、レーザ光を対象物（例えば、第１部材３０）に照射して対象物から反射するレーザ光をセンサで取得して、対象物の第１三次元形状を計測する。なお、変形例では、形状計測装置２０は、例えば、タイムオブフライト方式及びフェイズシフト方式など、種々の方式を利用する装置であってもよい。
【００１５】
データ処理装置１４は、形状計測装置２０と三次元造形装置１２のそれぞれに通信可能に接続されている。データ処理装置１４は、形状記述部１６と差分特定部１８とを備える。形状記述部１６は、部材の三次元形状を記述する造形データを作成する。形状記述部１６は、例えば、３ＤＣＡＤである。
【００１６】
差分特定部１８は、形状計測装置２０によって計測された三次元形状と、形状記述部１６によって作成された造形データによって記述される三次元形状との差分を特定する。例えば、差分特定部１８は、形状計測装置２０によって計測された第１部材３０の第１三次元形状と、形状記述部１６によって作成された第２部材４０の第２三次元形状とを重ね合わせ、一方から他方を引くことによって差分形状３２を特定する。
【００１７】
次に、図３のフローチャートを参照して、第１部材３０から第２部材４０を造形する三次元造形方法を説明する。
【００１８】
（準備工程）まず、Ｓ２において、作業者は、形状記述部１６を用いて、第２部材４０の造形データを準備する。第２部材４０の造形データには、第２部材４０の第２三次元形状が記述されている。造形データは、データ処理装置１４の図示省略のメモリに格納される。
【００１９】
（計測工程）次に、Ｓ４において、形状計測装置２０内の所定の位置に第１部材３０を配置した後、形状計測装置２０は、第１部材３０の第１三次元形状を計測する。計測済みの第１部材３０の第１三次元形状データは、形状計測装置２０からデータ処理装置１４に送信される。第１部材３０の第１三次元形状データは、データ処理装置１４のメモリに格納される。
【００２０】
（差分特定工程）次いで、Ｓ６において、差分特定部１８は、第１部材３０の第１三次元形状と第２部材４０の第２三次元形状との差分形状３２を特定する。具体的には、まず差分特定部１８は、データ処理装置１４のメモリから第１部材３０の第１三次元形状データと、第２部材４０の第２三次元形状を記述する造形データとを取得する。次に、差分特定部１８は、取得済みの第１部材３０の第１三次元形状と取得済みの第２部材４０の第２三次元形状とを重ね合わせ、それらの差分である差分形状３２を特定する。特定済みの差分形状３２は、差分形状３２の三次元形状データとして、データ処理装置１４のメモリに格納される。
【００２１】
次いで、Ｓ８において、作業者は、第１部材３０を三次元造形装置１２内に配置する。即ち、第１部材３０は、三次元造形装置１２内の造形テーブル（図示省略）上に載置される。
【００２２】
（造形工程）次いで、Ｓ１０において、三次元造形装置１２は、第１部材３０に差分形状３２を造形し、第２部材４０を造形する。具体的には、まず、データ処理装置１４は、メモリに格納されている差分形状３２の三次元形状データから、差分形状３２の断面データ（即ち、造形データ）に変換する。次に、データ処理装置１４は、変換済みの造形データを三次元造形装置１２に送信する。次いで、三次元造形装置１２は、送信された差分形状３２の造形データに基づいて、第１部材３０上に差分形状３２を造形する。具体的には、造形テーブル上の第１部材３０を光硬化性の液体樹脂内に浸漬し、液体樹脂にレーザ光を照射することによって、第１部材３０上に差分形状３２を造形する。これにより、第２部材４０が造形される。
【００２３】
（効果）
上記のＳ６において、形状計測装置２０によって計測された第１部材３０の第１三次元形状と、造形データに記述された第２部材４０の第２三次元形状から差分形状３２が特定される。Ｓ１０において、第１部材３０上に差分形状３２が造形され、第２部材４０が造形される。このため、第１部材３０を使用して、第２部材４０を効率的に造形することができる。この結果、例えば、破損した第１部材３０から第２部材４０を造形することができる。
【００２４】
（第２実施例）
図４を参照して、第２実施例を説明する。第２実施例では、第１部材１３０は、第１実施例の第１部材３０と異なり、第１部分１３２と第２部分１３６とを備える。第１部分１３２は、第２部分１３６と別体となっており、第２部分１３６と分離している。第１部分１３２は、第１部分１３２を貫通する開口部１３４を有する。開口部１３４については、後で説明する。
【００２５】
第２部材１４０は、第１部材１３０の第１部分１３２と第２部分１３６とを接続することによって作製される部材である。第２部材１４０において、第１部分１３２と第２部分１３６とは、接合部１４２によって接続されている。即ち、第２部材１４０は、第１部分１３２と、第２部分１３６と、接合部１４２によって構成される。接合部１４２は、第１部分１３２の開口部１３４に配置されている。なお、図４では、接合部１４２の位置を理解しやすくするために、第２部材１４０において、接合部１４２が破線で示されている。接合部１４２は、第１部分１３２の開口部１３４と第２部分１３６の上面とに接続されている。
【００２６】
次に、図３のフローチャートを参照して、第１部材１３０から第２部材１４０を造形する三次元造形方法を説明する。なお、第２実施例の三次元造形方法におけるＳ２とＳ８とのそれぞれは、第１実施例の三次元造形方法におけるＳ２とＳ８とのそれぞれと同様であるため、Ｓ２とＳ８との説明を省略する。
【００２７】
（計測工程）Ｓ４において、形状計測装置２０は、第１部材１３０の第１三次元形状を計測する。具体的には、まず、形状計測装置２０は、第１部分１３２の第１の部分三次元形状を計測する。次に、形状計測装置２０は、第２部分１３６の第２の部分三次元形状を計測する。そして、第１部分１３２の第１の部分三次元形状と第２部分１３６の第２の部分三次元形状とを結合することによって、第１部材１３０の第１三次元形状を取得する。
【００２８】
（差分特定工程）Ｓ６において、差分特定部１８は、第１部材１３０の第１三次元形状と第２部材１４０の第２三次元形状とを重ね合わせ、一方から他方を差引くことで差分形状１４４を特定する。差分形状１４４は、第２部材１４０の接合部１４２の形状となる。
【００２９】
（造形工程）Ｓ１０において、三次元造形装置１２は、第１部材１３０に差分形状１４４を造形する。即ち、造形テーブル上に第２部分１３６を載置し、第２部分１３６上に第１部分１３２を配置する。次に、第１部分１３２と第２部分１３６とを液体樹脂内に浸漬し、液体樹脂にレーザ光を照射して接合部１４２を造形する。これにより、第１部材１３０上に接合部１４２が造形され、第１部分１３２と第２部分１３６とが接合部１４２によって接続される。
【００３０】
（効果）
第２実施例では、第１部分１３２と第２部分１３６とを準備し、第１部分１３２と第２部分１３６とを接合する接合部１４２を三次元造形装置１２によって造形することで、第２部材１４０を造形する。このような方法を用いることで、１回の造形では難しい複雑な形状の部材であっても、三次元造形装置１２を用いて簡易に造形することができる。
【００３１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００３２】
（１）上記の第１実施例では、第１部材３０は、第２部材４０の一部が破損した部材であった。しかしながら、第１部材３０は、第２三次元形状を記述する造形データに基づいて第２部材４０を造形した際に三次元造形装置１２の動作不良等によって得られた欠陥部材であってもよい。三次元造形装置１２によって欠陥部材が造形されてしまった場合でも、上記の方法を用いることによって、欠陥部材を使用して所望の形状を有する部材を短時間で造形することができる。
【００３３】
（２）上記の第１実施例では、第２部材４０の第２三次元形状を記述する造形データは、データ処理装置１４の形状記述部１６によって作成される。しかしながら、第２部材４０の造形データは、データ処理装置１４と異なる別のデータ処理装置によって作成されてもよい。また、第２部材４０の造形データは、第１部材３０が破損する前に、形状計測装置２０によって計測された計測結果から作成された造形データであってもよい。
【００３４】
また、本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３５】
１０      ：三次元造形システム
１２      ：三次元造形装置
１４      ：データ処理装置
１６      ：形状記述部
１８      ：差分特定部
２０      ：形状計測装置
３０、１３０：第１部材
３２、１４４：差分形状
４０、１４０：第２部材
１３２    ：第１部分
１３６    ：第２部分
１４２    ：接合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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