(57)【要約】【課題】造形物に歪みが発生することを抑制可能な積層造形方法を提供する。【解決手段】造形物２の３Ｄデータを作成する工程（ステップＳ１０００）と、作成された前記３Ｄデータに基づいて造形物２の構造成立性を検討する工程（ステップＳ２０００）と、造形物２を積層造形する工程（ステップＳ３０００）と、を備え、構造成立性を検討する工程（ステップＳ２０００）において、積層造形時に造形物２を支えるサポート３の強度を検討し、検討した強度に基づいて前記３Ｄデータを修正し、積層造形する工程（ステップＳ３０００）において、構造成立性を検討する工程（ステップＳ２０００）において修正された前記３Ｄデータに基づいて造形物２を積層造形する、積層造形方法。【選択図】図２
2020062856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形物の３Ｄデータを作成する工程と、
作成された前記３Ｄデータに基づいて前記造形物の構造成立性を検討する工程と、
前記造形物を積層造形する工程と、を備え、
前記構造成立性を検討する工程において、積層造形時に前記造形物を支えるサポートの強度を検討し、検討した強度に基づいて前記３Ｄデータを修正し、
前記積層造形する工程において、前記構造成立性を検討する工程において修正された前記３Ｄデータに基づいて前記造形物を積層造形する、
積層造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、土台の上に粉末層を積層する工程と、粉末層の所定箇所を固化する工程と、を繰り返し行う、積層造形方法によって、造形物の造形が行われている。
例えば、特許文献１には、未固化の粉末材料を除去するポートを造形物と共に造形する積層造形方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１４９１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者らは、積層造形方法に関し、以下の課題を見出した。
積層造形法によって造形物を造形する際には、造形物の歪みを抑制するサポートを、特許文献１に記載のポートに代えて、造形物と共に造形することがある。しかしながら、造形物の歪みやすさは、部位毎に異なる。そのため、歪みやすい部位では、サポートを配置しても、歪みが発生する虞があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、造形物に歪みが発生することを抑制可能な積層造形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する一態様は、積層造形方法であって、造形物の３Ｄデータを作成する工程と、作成された前記３Ｄデータに基づいて前記造形物の構造成立性を検討する工程と、前記造形物を積層造形する工程と、を備え、前記構造成立性を検討する工程において、積層造形時に前記造形物を支えるサポートの強度を検討し、検討した強度に基づいて前記３Ｄデータを修正し、前記積層造形する工程において、前記構造成立性を検討する工程において修正された前記３Ｄデータに基づいて前記造形物を積層造形する。
【０００７】
本発明に係る積層造形方法は、作成された３Ｄデータに基づいて造形物の構造成立性を検討する工程を備える。構造成立性を検討する工程において、積層造形時に造形物を支えるサポートの強度を検討し、検討した強度に基づいて３Ｄデータを修正する。そして、積層造形する工程において、構造成立性を検討する工程において修正された３Ｄデータに基づいて造形物を積層造形する。したがって、造形物に歪みが発生することを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、造形物に歪みが発生することを抑制可能な積層造形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態に係る積層造形方法を示すフローチャートである。
【図２】本実施の形態に係る造形物の模式断面図である。
【図３】構造成立性を検討する工程の詳細を示すフローチャートである。
【図４】サポートの構造を検討する工程の詳細を示すフローチャートである。
【図５】格子構造の一例を示す斜視図である。
【図６】格子構造の一例を示す斜視図である。
【図７】格子構造の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１１】
まず、図１及び図２を参照して、本実施の形態にかかる積層造形方法について説明を行う。図１は、本実施の形態に係る積層造形方法を示すフローチャートである。図１に示すように、本実施の形態にかかる積層造形方法は、３Ｄデータを作成する工程（ステップＳ１０００）、構造成立性を検討する工程（ステップＳ２０００）、及び積層造形する工程（ステップＳ３０００）を備える。
【００１２】
図２は、積層造形する際における、本実施の形態に係る積層造形方法によって造形された造形物（本実施の形態に係る造形物）の模式断面図である。図２に示すように、造形物２は、土台５上に、粉末材料４から成る粉末層の所定箇所にレーザーを照射して造形される。詳細は後述するが、造形物２を造形する際には、サポート３も同時に造形する。
【００１３】
本実施の形態に係る積層造形方法では、まず、３Ｄデータを作成する工程（ステップＳ１０００）を行う。３Ｄデータを作成する工程（ステップＳ１０００）は、ＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ａｉｄｅｄ  ｄｅｓｉｇｎ）システムを用いて造形物２の３Ｄデータを作成する。３Ｄデータを作成する工程（ステップＳ１０００）において作成される３Ｄデータは、造形物２の情報に加えて、サポート３の情報を含んでいてもよい。サポート３は、図２に示すように、造形物２と土台５との間に配置されるように、積層造形時に粉末材料４から造形される部材である。
【００１４】
次に、構造成立性を検討する工程（ステップＳ２０００）を行う。構造成立性を検討する工程（ステップＳ２０００）では、詳細は後述するが、ステップＳ１０００において作成された３Ｄデータに基づいて、積層造形する際に造形物２に歪みが発生するか否かを、コンピューター上で検討する。そして、必要に応じて、造形物２の３Ｄデータの修正、及び、サポート３の３Ｄデータの追加又は修正を行う。さらに、造形物２の３Ｄデータの修正を行ってもよい。
【００１５】
次に、積層造形する工程（ステップＳ３０００）を行う。図２は、積層造形する工程（ステップＳ３０００）において、土台５上に造形されている造形物２の模式断面図である。積層造形する工程（ステップＳ３０００）では、土台５上に粉末材料４を敷き詰めて粉末層を積層する工程と、レーザーを粉末層の所定箇所に照射して固化する工程と、を繰り返し行い、土台５上に造形物２を造形する。
【００１６】
積層造形する工程（ステップＳ３０００）では、ステップＳ２０００において必要に応じて追加又は修正された３Ｄデータに基づいて、造形物２及びサポート３を造形する。造形物２は、サポート３を用いて十分に支えられているため、積層造形時に未固化の粉末材料４への沈み込み等が起こりにくい。そのため、サポート３と共に積層造形される造形物２は、サポート３が造形されない造形物に比較して、歪みの発生が抑制される。
【００１７】
次に、図３を参照して、構造成立性を検討する工程（ステップＳ２０００）について詳細に説明する。図３は、構造成立性を検討する工程の詳細を示すフローチャートである。図３に示すように、構造成立性を検討する工程（ステップＳ２０００）は、構造成立性の充足を判断する工程（ステップＳ２１００）、サポートの構造を検討する工程（ステップＳ２２００）、及び３Ｄデータを修正する工程（ステップＳ２３００）を備える。
【００１８】
図３に示すように、構造成立性を検討する工程（ステップＳ２０００）では、まず、構造成立性の充足を判断する工程（ステップＳ２１００）を行う。構造成立性の充足を判断する工程（ステップＳ２１００）では、３Ｄデータを作成する工程（ステップＳ１０００）において作成された３Ｄデータに基づいて、積層造形時における造形物２の歪みの発生をコンピューター上でシミュレーションする。造形物２の歪みの発生が所定以下であった場合、３Ｄデータを作成する工程（ステップＳ１０００）において作成された３Ｄデータは、構造成立性を充足すると判断する。
【００１９】
構造成立性の充足を判断する工程（ステップＳ２１００）において、３Ｄデータが構造成立性を充足すると判断した場合、構造成立性を検討する工程（ステップＳ２０００）を終了し、積層造形する工程（ステップＳ３０００）を行う。構造成立性の充足を判断する工程（ステップＳ２１００）において、３Ｄデータが構造成立性を充足しないと判断した場合、サポートの構造を検討する工程（ステップＳ２２００）及び３Ｄデータを修正する工程（ステップＳ２３００）を行う。
【００２０】
サポートの構造を検討する工程（ステップＳ２２００）では、詳細は後述するが、造形物２を十分に支えることができる強度を有するサポート３の形状や配置を検討する。サポートの構造を検討する工程（ステップＳ２２００）を行う前に、造形物２の構造を検討する工程を行ってもよい。造形物２の構造を検討する工程では、積層造形時に所定以上の歪みが発生することを抑制可能であるような造形物２の構造を検討する。
【００２１】
３Ｄデータを修正する工程（ステップＳ２３００）では、サポートの構造を検討する工程（ステップＳ２２００）において検討された内容に基づいて、３Ｄデータを作成する工程（ステップＳ１０００）において作成されたサポート３の３Ｄデータの修正を行う。更に、３Ｄデータを修正する工程（ステップＳ２３００）では、造形物２の構造を検討する工程において検討された内容に基づいて、造形物２の３Ｄデータの修正を行ってもよい。
【００２２】
なお、３Ｄデータを作成する工程（ステップＳ１０００）においてサポート３の３Ｄデータが作成されていない場合には、ステップＳ２３００において、ステップＳ１０００において作成された３Ｄデータに、サポート３の３Ｄデータを追加する。
【００２３】
次に、図４〜７を参照して、サポートの構造を検討する工程（ステップＳ２２００）について詳細に説明する。図４は、サポートの構造を検討する工程の詳細を示すフローチャートである。図５〜７は、格子構造の一例を示す斜視図である。図４に示すように、サポートの構造を検討する工程（ステップＳ２２００）は、サポートの強度を決定する工程（ステップＳ２２１０）、サポートの形状を決定する工程（ステップＳ２２２０）、造形ピッチを決定する工程（ステップＳ２２３０）、及び構造成立性の充足を判断する工程（ステップＳ２２４０）を備える。
【００２４】
サポートの構造を検討する工程（ステップＳ２２００）では、図４に示すように、まず、サポートの強度を決定する工程（ステップＳ２２１０）を行う。サポートの強度を決定する工程（ステップＳ２２１０）では、造形物２の部位毎に必要なサポート３の強度を決定する。造形物２は、その形状に応じて、部位毎に必要なサポート３の強度が異なる。そこで、サポートの強度を決定する工程（ステップＳ２２１０）では、ＣＡＤシステムを使用して、造形物２の部位毎に必要なサポート３の強度を決定する。
【００２５】
造形物２の部位毎に必要なサポート３の強度は、例えば、以下の表１のように決定される。表１に示すように、重量が軽く且つ高さが低い部位では、必要なサポート３の強度が小さい。一方、重量が重く且つ高さが高い部位では、必要なサポート３の強度が大きい。また、重量が軽く且つ高さが高い部位や、重量が重く且つ高さが低い部位では、必要なサポート３の強度が中程度である。
【００２６】
【表１】
2020062856.tif 000003
【００２７】
次に、サポートの形状を決定する工程（ステップＳ２２２０）を行う。サポート３は、図５〜７に示すような格子構造を繰り返して形成される、例えば板状の部材である。サポート３の形状は、サポートの強度を決定する工程（ステップＳ２２１０）において決定された強度に基づいて決定される。
【００２８】
サポート３の強度は、例えば、下記の表２に示すように、断面積や密度を変更することによって調節される。
【００２９】
【表２】
2020062856.tif 000004
【００３０】
表２に示すように、必要な強度が小さい場合、サポート３の断面積及び密度を小さくする。必要な強度が大きい場合、サポート３の断面積及び密度を大きくする。必要な強度が中程度である場合、サポート３の断面積及び密度を中程度とする。サポート３の密度を変更する際には、例えば、サポート３を構成する格子構造のパターンを拡大又は縮小する。
【００３１】
また、サポート３の密度を変更する際には、格子構造のパターンそのものを変更してもよい。図５〜７は、サポート３を構成する格子構造の一例である。図５に示す格子構造は、図６及び図７に示す格子構造に比較して、密度が小さい。そこで、必要な強度が小さい場合、サポート３を構成する格子構造を例えば図５に示す構造としてもよい。
【００３２】
図７に示す格子構造は、図５及び図６に示す格子構造に比較して、密度が大きい。そこで、必要な強度が大きい場合、サポート３を構成する格子構造を例えば図７に示す構造としてもよい。図６に示す格子構造は、図５に示す格子構造に比較して密度が大きいと共に、図７に示す格子構造に比較して密度が小さい。そこで、必要な強度が中程度である場合、サポート３を構成する格子構造を例えば図６に示す構造としてもよい。
【００３３】
次に、造形ピッチを決定する工程（ステップＳ２２３０）を行う。造形ピッチを決定する工程（ステップＳ２２３０）では、造形物２やサポート３の組織が密度に応じて、造形ピッチを決定する。例えば、下記の表３に示すように、サポート３の造形ピッチを決定する。
【００３４】
【表３】
2020062856.tif 000005
【００３５】
表３に示すように、サポート３の断面積及び密度が小さい場合、造形ピッチを粗くする。サポート３の断面積及び密度が大きい場合、造形ピッチを細かくする。サポート３の断面積及び密度が中程度である場合、造形ピッチを中程度とする。
【００３６】
次に、構造成立性の充足を判断する工程（ステップＳ２２４０）を行う。構造成立性の充足を判断する工程（ステップＳ２２４０）では、造形物２の構造を検討する工程やステップＳ２２２０及びステップＳ２２３０において検討された３Ｄデータに基づいて、積層造形時における造形物２の歪みの発生をシミュレーションする。シミュレーションにおいて積層造形時の造形物２の歪みが所定以下であった場合、造形物２の構造を検討する工程やステップＳ２２２０及びステップＳ２２３０において検討された３Ｄデータは、構造成立性を充足すると判断する。
【００３７】
構造成立性の充足を判断する工程（ステップＳ２２４０）において、３Ｄデータが構造成立性を充足すると判断した場合、サポートの構造を検討する工程（ステップＳ２２００）を終了し、３Ｄデータを修正する工程（ステップＳ２３００）を行う。構造成立性の充足を判断する工程（ステップＳ２２４０）において、３Ｄデータが構造成立性を充足しないと判断した場合、ステップＳ２２２０〜ステップＳ２２４０を再度行う。
【００３８】
本実施の形態に係る積層造形方法では、上記構成によって、造形物の部位毎に必要な強度を有するサポートを配置することができる。したがって、本実施の形態に係る積層造形方法は、造形物２に歪みが発生することを抑制することができる。
【００３９】
以上で説明した本実施の形態に係る発明により、造形物に歪みが発生することを抑制可能な積層造形方法を提供することができる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
２  造形物
３  サポート
４  粉末材料
５  土台
【図１】
2020062856.tif 000006
【図２】
2020062856.tif 000007
【図３】
2020062856.tif 000008
【図４】
2020062856.tif 000009
【図５】
2020062856.tif 000010
【図６】
2020062856.tif 000011
【図７】
2020062856.tif 000012