(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサおよびメモリを備えた演算装置によって実行される、成形すべき３次元の物体用の支持材の構造を記述するデータを層ごとに生成する方法であって、
上記３次元の物体の各層を記述する、物体の層データを供給する供給工程と、
上記３次元の物体の上記各層について、支持領域、および、上記支持領域において上記支持材の構造に接続されるべき１以上の支持ポイントを決定する第１決定工程と、
ラピッドプロトタイピングシステムの包絡面を埋める３次元の初期メッシュと上記物体との論理差として支持メッシュを決定する第２決定工程と、
上記物体の上記１以上の支持ポイントを上記支持メッシュに接続する接続工程と、
上記支持メッシュを支持材の構造に変換することによって当該支持材の構造を記述する上記データを生成する生成工程と、を含んでおり、
上記支持領域を、さらに、粗度の高い支持領域と、粗度の低い支持領域とに分割し、
上記第１決定工程にて、上記粗度の高い支持領域における複数の支持ポイントを、内側のオフセット境界上に均一に分布し、かつ、隣接する支持ポイントの間の距離が所定の距離以下になるように、決定することを特徴とするデータ生成方法。
【請求項２】
上記第１決定工程にて、上記３次元の物体の上記各層の上記支持領域を、上記層から上記層の下にある下層を論理減算することによって決定することを特徴とする請求項１に記載のデータ生成方法。
【請求項３】
上記下層が自身を支える能力を考慮して、上記下層が外側にオフセットされることを特徴とする請求項２に記載のデータ生成方法。
【請求項４】
上記隣接する支持ポイントの間の距離は、臨界オーバーハングの２倍であることを特徴とする請求項１に記載のデータ生成方法。
【請求項５】
複数の円または多角形を論理減算することにより得られる領域が、上記粗度の高い領域と上記粗度の低い領域とに分割されるようになっており、
上記複数の円または多角形は、所定の長さの半径を有した上記内側のオフセット境界上にある複数の支持ポイントの各々について該支持ポイントを中心とする円または多角形を定めることにより得られるものであることを特徴とする請求項１または４に記載のデータ生成方法。
【請求項６】
上記所定の長さは、上記粗度の高い領域からの臨界オーバーハングであることを特徴とする請求項５に記載のデータ生成方法。
【請求項７】
上記粗度の低い支持領域における複数の支持ポイントを、上記粗度の低い支持領域の骨組上に均一に分布するように決定することを特徴とする請求項１または４に記載のデータ生成方法。
【請求項８】
上記３次元の初期メッシュの少なくとも一部は規則メッシュであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のデータ生成方法。
【請求項９】
上記３次元の初期メッシュは、菱形のパターンの直立面であって上記菱形の垂直方向の対角線を含む直立面を構成するものであり、
平行な面は上記菱形の半分の幅で配置されており、直交する面は、いずれかの菱形の水平方向の対角線で交わることを特徴とする請求項８に記載のデータ生成方法。
【請求項１０】
上記初期メッシュから３次元の上記物体を論理減算する前に、上記３次元の物体の上記境界線を外側にオフセットすることにより、上記支持材を上記物体から分離することを容易にすることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のデータ生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオリソグラフィまたは他のラピッドプロトタイプ製造方法により製造される物体を製造するための方法に関し、特に、ステレオリソグラフィまたは他のラピッドプロトタイプ製造方法によって製造される物体の支持材を生成する、改良された方法に関する。本発明はまた、上記方法のいずれかによって生成される支持材、および上記方法のいずれかを実行するように適応されるソフトウェアに関する。本発明はまた、ラピッドプロトタイプ製造装置を制御するためのコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ラピッドプロトタイピングおよびマニュファクチャリング（ＰＲ＆Ｍ）は、一般的に、物体の３次元（３Ｄ）コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）データを用いて、物体のスケールモデルを素早く組み立てるための一連の技術として定義される。現在、多数のラピッドプロトタイピング技術が使用可能であり、その中にはステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）、セレクティブレーザーシンタリング（ＳＬＳ），フューズドデポジションモデリング（ＦＤＭ）、フォイルベースの技術等が含まれる。
【０００３】
これらの技術に共通する特徴は、一般的に、物体が一層毎に形成されることにある。現在最も一般的であるＰＲ＆Ｍ技術のステレオリソグラフィは、一度に一層の物体を形成するために大量の液体フォトポリマー“樹脂”を用いる。各層において、コンピュータ制御される１つまたはいくつかのレーザービーム等の電磁光線が、形成すべき物体の２次元断面によって規定される液体樹脂の表面上で特定のパターンをトレースする。電磁光線にさらされることにより、樹脂の上でトレースされたパターンは硬化または凝固して下層に接着する。コーティングが重合された後、プラットフォームが一層の厚さ分だけ下降し、次の層のパターンがトレースされ、前の層に接着される。最終的な３次元の物体は、この処理によって形成される。
【０００４】
セレクティブレーザーシンタリング（ＳＬＳ）は、ハイパワーレーザーまたは他の集束熱源を用いて、プラスティック、金属、またはセラミックパウダーの小さな粒子を、形成される３次元の物体を示すような塊に焼結または結合する。
【０００５】
フューズドデポジションモデリング（ＦＤＭ）および関連する技術の多くは、加熱による固体物質から液体状態への一時的変移を利用する。物質は、制御された状態で押し出しノズルを通過し、特に特許文献１に記載されているように、必要な場所へ堆積される。
【０００６】
フォイルベースの技術は、接着、光重合または他の技術によってコーティングを互いに固定し、物体をこれらコーティングから切断し、または物体を重合する。このような技術は、特許文献２に記載されている。
【０００７】
多くのＰＲ＆Ｍ技術では、製造処理の間に物体を一定の場所に保持するために、支持材によってプラットフォームに物体（すなわちそのパーツ）を固定する必要がある。また、これらの支持材は、物体が形成されている間に物体が変形してしまわないようにする。例えば、ステレオリソグラフィ樹脂は、湾曲の原因となる収縮によって発生する内側の応力により、組立て処理の間に変形する傾向がある。
【０００８】
パーツの製造が完了すると、手動でパーツを仮支持材から分離する必要がある。この分離工程は、最小限の労力しか必要とせず、物体の表面特徴または微細特徴を損傷しないようになっているのが好ましい。支持材を容易に取り除くことを可能とするため、上面および／または底面に切り込みを設けて物体との接触をすることにより、支持材を取り除くことを容易にするということが知られている。
【０００９】
さらに、一度物体が形成されて支持材が取り除かれると、その支持材は損失材であると見なされる。このため、支持材を組み立てるために必要な時間、エネルギー、材料の量を最小限にすることが好ましい。支持材の材料コストを下げるための技術は、例えば特許文献３に記載されている。一方、支持材は、パーツを組み立てている間に作用する力（重力、張力等）に耐えるために十分な構造強度を維持する必要がある。
【００１０】
一般的には、ＰＲ＆Ｍ技術は、形成すべき３次元物体をデジタル表示することから始まる。一般的に、デジタル表示は、全体として物体を形成するために重ねあわせることが可能な一連の断面層にスライスされる。ＲＰ＆Ｍ装置は、物体を成形するために、このデータを層ごとに使用する。３次元物体の層データを示す断面データは、コンピュータシステムと、コンピュータ支援設計・製造（ＣＡＤ／ＣＡＭ）ソフトウェアを用いて生成することができる。この場合、支持材も、ＣＡＤシステムによって同様に生成することができる。しかしながら、このタスクは、単調かつ労力を要するタスクになりがちなので、支持材の構造を自動的に設計し、ＳＴＬまたは特定の構造を記述する他の任意の表面フォーマットにそれらを書き換えるためのソフトウェアが開発されてきた。支持材を設計する前に３ＤＣＡＤモデルを複数の層に変換することが好ましく、このアプローチにおける有利な点の１つは、ビーム幅補償として当業者に周知の技術を、生成された複数のスライスに適用可能であることにある。この技術は、層を、製造システムによって形成された層により近い形状に変えるので、支持材は、概してより正確なものとなる。ベルギーのＭａｔｅｒｉａｌｉｓｅ  Ｎ．Ｖ．，Ｌｅｕｖｅｎによって開発されたコンターサポートジェネレータ（Ｃｏｎｔｏｕｒ  Ｓｕｐｐｏｒｔ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）（ＣＳＵＰ）という名のソフトウェアツールは、形成される物体の層データに基づいて支持材の構造を自動的に設計するツールの第１例である。
【００１１】
支持材の自動生成のための他の方法は、特許文献４に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第５１４１６８０号明細書
【特許文献２】米国特許第５１９２５３９号明細書
【特許文献３】米国特許第５５９５７０３号明細書
【特許文献４】米国特許第５９４３２３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記のソフトウェアツールにおける欠点の１つは、しばしば、設計された支持材が、物体における少なくとも１つの領域を十分に支持できないことである。結果として、生成された支持材を点検し、必要であればさらに支持材を手で付け足す必要がしばしばある。先にも説明したように、これは単調で労力を要するタスクである。したがって、ラピッドプロトタイピング等の技術分野における当業者は、従来技術における課題を解決するために、より迅速で、信頼性があり、なおかつ、自動的な手段により、支持材の設計を容易にするような改良をさらに加えることが好ましいということをずっと認識してきた。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、ステレオリソグラフィまたは任意の他のラピッドプロトタイプ製造方法によって製造される物体を支持するための、改良された方法および装置を提供することである。本発明の利点は、組み立てるべき支持材の設計がより自動化され、ユーザーによる分析が少なくなることである。
【００１５】
本発明のいくつかの実施形態における他の利点は、支持材の材料コストと製造時間と、を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、プロセッサおよびメモリを備えた演算装置を用いて、成形すべき３次元の物体用の支持材の構造を記述するデータを層ごとに生成する方法であって、上記物体の各層を記述する、物体の層データを供給する供給工程と、上記物体の上記各層について、支持材を必要とする領域である支持領域を上記支持領域において支持材に接続されるべき複数の支持ポイントとともに決定する第１決定工程と、ラピッドプロトタイピングシステムの包絡面を埋める３次元の初期メッシュと上記物体との論理差として支持メッシュを決定する第２決定工程と、上記物体の上記複数の支持ポイントを上記支持メッシュに接続する接続工程と、上記支持メッシュを支持用の構造に変換することによって支持材のデータを生成する生成工程と、を含むことを特徴とするデータ生成方法を開示する。
【００１７】
好ましい実施形態では、上記物体の層の上記支持領域を、上記層から上記層の下にある下層を論理減算することによって決定する。上記層が自身を支える能力を考慮して、上記下層が外側にオフセットされる。上記支持領域は、さらに、粗度の高い支持領域と、粗度の低い支持領域とに分割される。上記粗度の高い支持領域における複数の支持ポイントを、内側のオフセット境界上に均一に分布し、かつ、隣接する支持ポイントの間の距離が第１の所定の距離以下になるように決定する。上記距離は、臨界オーバーハングの２倍である。複数の円または多角形を論理減算することにより得られる領域が、粗度の高い領域と粗度の低い領域とに分割されるようになっており、上記複数の円または正多角形は、上記境界上にある複数の支持ポイントの各々について半径が所定の長さであって該支持ポイントを中心とする円または多角形を定めることにより得られるものである。これらの領域における支持ポイントは、さらに再帰的に決定される。上記粗度の低い支持領域における複数の支持ポイントを、上記粗度の低い支持領域の骨組上に均一に分布するように決定する。
【００１８】
好ましい実施形態では、上記３次元の初期メッシュの少なくとも一部は規則メッシュである。また、上記３次元の初期メッシュは、菱形のパターンの直立面であって上記菱形の垂直方向の対角線を含む直立面を構成するものであり、平行な面は上記菱形の半分の幅で配置されており、直交する面は、いずれかの菱形の水平方向の対角線で交わることが、より好ましい。
【００１９】
好ましい実施形態では、上記初期メッシュから３次元の上記物体を論理減算する前に、上記３次元の物体の上記境界線を外側にオフセットすることにより、上記支持材を上記物体から分離することを容易にする。
【００２０】
本発明の一態様に、上記支持材の材料コストを最小化する方法を提供することがある。
【００２１】
好ましい実施形態では、複数回の下方分岐処理または上方分岐処理によって上記支持メッシュにおける余分なエッジを取り除くとともに、上記支持メッシュにおける使用するエッジをマーキングする。さらに、ノードにランク付けを行い、上記支持メッシュを垂直円柱形メッシュまたは最短距離円柱形メッシュに変形することによりエッジを削減する。上記垂直円柱形メッシュおよび最短距離円柱形メッシュの両方のメッシュタイプを結合してもよく、いずれかの好ましいメッシュタイプを選択してもよい。さらに、上記支持メッシュの少なくとも一部をより粗度の高い構造に変換することにより、上記支持メッシュのエッジが削減されてもよい。
【００２２】
好ましい実施形態では、上記支持メッシュと上記物体との接続部、および、上記支持メッシュのエッジを棒状にすることにすることにより、上記支持材を生成する。
【００２３】
また、本発明は、支持材を設計する装置であって、プロセッサおよびメモリを備えた演算装置と、物体の各層を記述する、物体の層データを受信する受信手段と、上記物体の上記各層について、支持材を必要とする領域である支持領域を上記支持領域において支持材に接続されるべき複数の支持ポイントとともに決定する第１決定手段と、ラピッドプロトタイピングシステムの包絡面を埋める３次元の初期メッシュと上記物体との論理差として支持メッシュを決定する第２決定手段と、上記物体の上記複数の支持ポイントを上記支持メッシュに接続する接続手段と、上記支持メッシュを支持用の構造に変換することによって支持材のデータを生成する生成手段と、上記支持材の構造をデジタル記述したものを出力する出力手段と、を備えている。
【００２４】
この装置は、上記初期メッシュから３次元の上記物体を論理減算する前に、上記３次元の物体の境界線に外側へのオフセットを適用することにより、上記支持材を上記物体から分離することを容易にする手段を備えていてもよい。
【００２５】
また、この装置は、上記支持材の材料コストを最小化する手段（すなわち、上記支持メッシュから余分なエッジを取り除く手段）を備えていてもよい。
【００２６】
上記材料コストを最小化する手段は、下方分岐処理または上方分岐処理を用いて余分なエッジ取り除く手段、上記支持メッシュの少なくとも一部をより粗度が高い構造に変換する手段、または、上記支持メッシュを円柱状メッシュに変換する手段を含んでいてもよい。また、上記支持メッシュを円柱状の構造に変換する手段は、上記支持メッシュの各ノードについてランク付けをする手段と、上記支持メッシュの各ノードのランキングに基づいて、上記支持メッシュを、垂直円柱状の構造、最短距離円柱状の構造、またはこれらの構造を組み合わせた構造に変換する手段と、を含んでいてもよい。
【００２７】
また、本発明は、コードセグメントを含むコンピュータプログラム製品であって、上記コードセグメントは、演算装置上で実行されるときに、物体の各層を記述する、物体の層データを受信する受信手段と、上記物体の上記各層について、支持材を必要とする領域である支持領域を上記支持領域において支持材に接続されるべき複数の支持ポイントとともに決定する第１決定手段と、ラピッドプロトタイピングシステムの包絡面を埋める３次元の初期メッシュと上記物体との論理差として支持メッシュを決定する第２決定手段と、上記物体の上記複数の支持ポイントを上記支持メッシュに接続する接続手段と、上記支持メッシュを支持用の構造に変換することによって支持材のデータを生成する生成手段と、を備えることを特徴とするコンピュータプログラム製品を提供するものである。
【００２８】
コンピュータプログラム製品は、本発明の方法のいずれかを実行する手段を含み得る。また、本発明は、コンピュータプログラム製品を記憶している機械読み取り可能な媒体を含む。
【００２９】
本発明のさらなる側面、目的、利点、および特徴は、発明を開示する以下の詳細な説明と図面とから明らかであろう。説明は単に例として挙げられるものであって、請求する権利範囲を制限しない。以下に示す参照番号は、添付の図面に関する。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明の方法および装置は、形成すべき支持材の設計をより自動化し、ユーザーによる分析を少なくすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】好ましい実施形態を示すブロック図である。
【図２】物体、支持材、および支持材接続部を示す３ＤモデルのＸ-Ｚ投射図である。
【図３ａ】非支持領域の内側における粗度の高い領域および粗度の低い領域を示す図である。
【図３ｂ】非支持領域の内側における粗度の高い領域および粗度の低い領域を示す別の図である。
【図３ｃ】非支持領域の内側における粗度の高い領域および粗度の低い領域を示すさらに別の図である。
【図４】粗度が高い領域の内側の支持ポイントを決定する処理を示す図である。
【図５】粗度が低い領域の内側の支持ポイントを決定する処理を示す図である。
【図６】長方形と、いくつかの内接ディスクを有するその骨組とを示す図である。
【図７ａ】好ましい初期メッシュを２Ｄ表示により示す図である。
【図７ｂ】好ましい初期メッシュを３Ｄ表示により示す図である。
【図８】メッシュから取り除かれるべき余分なエッジを決定するための下方分岐処理を示す図である。
【図９】初期メッシュのノードを分類するための処理を示す図である。
【図１０】垂直円柱状メッシュの場合における、物体の支持ポイントをプラットフォームに接続する好ましい経路を示す図である。
【図１１】最も短い円柱状メッシュの場合における、物体の支持ポイントをプラットフォームに接続する好ましい経路を示す図である。
【図１２】好ましい支持材の構造を３Ｄ表示により示した図である。
【図１３】接続部の構造の好ましい実施形態を示す図である。
【図１４】接続部の好ましい構造を３Ｄ表示により示した図である。
【図１５】任意のコンピュータ支援製造を含む、本発明の実施形態に係る方法を実行するコンピュータベースの装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
好ましい実施形態についての以下の詳細な説明では、添付の図面を参照する。この図面はこの説明の一部として機能し、この中で、本発明が実行され得る特定の実施形態が例示として示される。記載されている図面は模式的なものでしかなく、限定的なものではない。図面において、要素のうちのいくつかのサイズは誇張されている場合もあり、例示を目的とするので実際のスケールでは描かれていない。他の実施形態も用いられてもよく、本発明の範囲から逸脱しない程度に構造的変更を行ってもよいことを理解すべきである。
【００３３】
さらに、詳細な説明と請求項における第１、第２、第３という用語は、同様の要素を区別するために用いられ、必ずしも連続的または経時的な順番を記載するものではない。そのように用いられる用語は適切な状況の下で置き換え可能であり、ここで説明する発明の実施形態は、ここで説明し、例示するものの他の順で動作し得ることを理解すべきである。
【００３４】
さらに、詳細な説明と請求項における上面、底面、上、下等の用語は、説明の目的で用いられ、必ずしも相対的位置を説明するためのものではない。そのように用いられる用語は適切な状況の下で置き換え可能であり、ここで説明する発明の実施形態は、ここで説明される、または例示されるものの他の位置でも動作し得ることを理解すべきである。
【００３５】
本発明は、ステレオリゾグラフィまたは他のラピッドプロトタイプ製造方法によって製造される物体を形成する方法に関し、より具体的には、ステレオリゾグラフィまたは他のラピッドプロトタイプ製造方法によって製造される物体のための支持材を生成するための改良された方法に関する。支持材を設計するための好ましい処理は、例えば、３Ｄシステム装置によって用いられるようなＳＬＩまたはＳＬＣ、ストラタシス（Ｓｔｒａｔａｓｙｓ）装置によって用いられるようなＳＳＬ，またはイオス（Ｅｏｓ）装置によって用いられるような．ＣＬＩ等、入力として物体の各層を記述する物体層データを用いる。好ましくは、ビーム幅補償として当該分野で知られる技術は、入力スライスデータに適用される。ビーム幅補償は、ビーム幅のサイズを明らかにするためにスライス層の境界を調節する技術である。ビーム幅が明らかでない場合、最終的に組み立てられる部分は、１フルビーム幅の分だけ元のものから歪んでしまう。補償されたスライスデータは、組み立てられるべき３次元の物体の寸法により近くなるので、この技術を応用することで、設計される支持材の精度が向上することが期待される。
【００３６】
また、標準の３Ｄファイルフォーマットは、入力ファイルフォーマットとすることができる。また、コンピュータシステムは、３次元物体の画像を、市場で入手可能なＣＡＤソフトウェア（例えば、ベルギーのＭａｔｅｒｉａｌｉｓｅ  Ｎ．Ｖ．，ＬｅｕｖｅｎによるＭＡＧＩＣＳ  ＲＰ）を用いる適切なフォーマットに変換することができる。一般的に用いられるフォーマットは、ステレオリソグラフィファイル（．ＳＴＬ）である。この場合、好ましい処理は、３Ｄモデルを複数の水平層へスライスするためにスライシング処理を用いることによって開始する。ラピッドプロトタイピングの分野で知られる様々な技術は、この処理を行うために用いられ得る。ラピッドプロトタイピングソフトウェアのためのソフトウェアにおける有効な教科書として、“Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｒａｐｉｄ  Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ”（Ｉａｎ  Ｇｉｂｓｏｎ，Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｌｔｄ．，Ｃｒｏｍｗｅｌｌ  Ｐｒｅｓｓ，  ２００２）が挙げられる。
【００３７】
ここで図面（特に図１）を参照すると、支持材のためのデータを生成するための好ましい実施形態を示すブロック図が示されている。図１に示すように、スライスデータ（どのような手段でも得られるが、必ずしも図１に示すようなものでなくてもよく、好ましくはビーム幅補償により得られたもの）が、モジュール３に入力される。モジュール３は、各個別層について、支持材を必要とする領域（支持領域と称する）と、物体が支持材に接続されるこの領域に配置される複数の支持ポイントの集合と、を決定する。支持領域は、論理演算を通して、下層によって支持されないのは層のどの部分かを検証することによって規定され得る、すなわち、支持材を必要としている層の領域は、当該層から当該層の下層を差し引くことによって得られる。第１層の支持領域は、第１層によって記述される領域と等しい。他の層について、上記支持領域は必ずしも上記部分における上記境界をトラックするものではない。
【００３８】
上記層の自身を支える能力を考慮して、外側へのオフセットを下の層に適用することが望ましい。実際、図２に示すような、この層におけるオーバーハング１０が、臨界オーバーハング（すなわち、層が自身を支える能力）を越えた場合に、層は一般的に支持材を必要とする。自身を支える能力は、例えば、層の厚さ、物性、動作温度等に依存する。また、この臨界オーバーハングは、オーバーハング角度の観点から規定することができる。オーバーハング角度（すなわち、図２における角度Ａ）が臨界オーバーハング角度を越えて、例えば垂直軸から３０度離れると、層は自立できなくなり、支持材が必要となる。臨界オーバーハング角度は、各個別層について、または複数の層の集合について、規定することができる。物体の各層のうち、より高い表面品質を必要とするが精度はあまり必要としないパーツに属する層は、一般的に、支持材との接続部がより少なくなる。これは、形成された物体から支持材を除いても、それほど微細特徴が損なわれないからである。臨界オーバーハング角度を増加することによって、支持領域が小さくなり、結果として支持部に対して必要な接続部の数が少なくなる。
【００３９】
本発明の実施形態によると、物体の層における少なくとも１つの部分が支持材を必要とする場合、“支持”ポイントの集合は分散するように決定されるが、支持材に接続可能な支持領域の内側に均一に分布させることが望ましい。これらの支持ポイントを再帰的に決定するための本発明の実施形態に係る好ましい処理をここで説明する。図３ａは、支持材接続部３３によって支持材３２に接続される３次元の物体３１を示す。図３ｂは、図３ａでも３４として示されている任意の層３４の（Ｘ-Ｙ面における）断面図を示している。層３４は、図３ａでも３１０として示されている下層３１０によって支えられる領域３５と、支持材を必要とする領域３６と、を含んでいる。図３ｃに示される好ましい実施形態では、支持されていない領域３６は、“粗度が高い”領域３７および“粗度が低い”領域３８とに分割される。粗度が高い領域は以下のように規定される。まず、支持されていない領域３６の境界が内側にオフセットされ、オフセット境界３９を形成する。そして、境界３９は、同じ値によって外側にオフセットされ、境界３０を形成する。この境界が、粗度が高い領域３７を規定する。そして、粗度が低い領域３８は、支持領域３６および粗度が高い領域３７との論理差として規定される。一度粗度が高い領域および粗度が低い領域が決定されると、支持ポイントの集合を決定することができる。
【００４０】
ここで、粗度が高い領域のための支持ポイントを決定する本発明の実施形態に係る好ましい処理を、図４に基づいて説明する。まず、粗度が高い領域４０の境界は、距離ｄ１によって内側にオフセットされ、オフセット境界４１を形成する。上記距離ｄ１は、先に説明したような層の臨界オーバーハングよりも小さいことが好ましい。そして、支持ポイント４２が（好ましくは境界４１上に均一に）分布する。境界４１上の支持ポイント４２の数は、２つの隣接するポイントの間の距離ｄ３が、最大距離ｄＭＡＸによって限定されるように選択される。最大距離ｄＭＡＸは、層の臨界オーバーハングの２倍より小さいことが好ましい。次の工程では、境界４１上の各支持ポイント４２について円４３（または、正多角形）を決定する。この円の半径は、臨界オーバーハングと等しく設定されることが好ましい。これら全ての円を粗度が高い領域４０から論理減算することによって決定される領域は、先に説明したように、粗度が高い領域と粗度が低い領域とに分割される。ここで、または、次のセクションで説明するように、粗度が高い領域および粗度が低い領域における支持ポイントは、さらに再帰的に決定される。
【００４１】
本発明の実施形態では、粗度が低い領域における支持ポイントを図５に示すように決定するために、以下の好ましい処理を用いることができる。まず、粗度が低い領域５０の骨組５１が決定される。骨組５１の意味を明らかにするために、図６を参照して骨組の概要について説明する。図６に示すように、領域６０における骨組６１は、全ての最大内接超球６４（すなわち、２Ｄの円盤および３Ｄの球体）の中央６３の軌跡として決定される。他のいずれの内接超球にも覆われなければ内接超球は最大であるということを注意すべきである。骨組は、境界ポイントによって生成されるボロノイ図を計算することによって決定することができる。ポイントの離散集合のボロノイ図は、各セルが、ただ１つの境界ポイントと、他の境界ポイントよりもこの境界ポイントに近い全てのポイントの軌跡と、を含むように、任意の空間が複数のセルに分割されたものである。境界ポイントの密度が無限となると、対応するボロノイ図は上記骨組へと収束する。図５に戻ると、支持ポイント５２は、骨組５１上に均一に分布する。骨組５１上の支持ポイント５２の数は、隣接するポイントの間の距離ｄ３が、最大距離ｄＭＡＸによって限定されるように選択される。最大距離ｄＭＡＸは、層の臨界オーバーハングの２倍より小さいことが好ましい。支持ポイントを決定するための他の方法は、本発明の範囲内に含まれ、必ずしも支持領域における粗度が高い領域と粗度が低い領域との区別に基づくものではない。
【００４２】
この処理は、全ての層についての演算が完了するまで繰り返される。この処理の終了後、３次元の物体を形成するために支持材が必要とされる全てのポイントが決定される。そして、これらの支持ポイントの配置は、図１でモジュール４として示す、以下の３次元の支持メッシュを設計するモジュールに入力される。他の好ましい処理では、支持メッシュが設計されてから、その支持メッシュを入力として用いて支持ポイントの計算を微調整することにより、追加の支持ポイントを割り当てたり、あるいは、支持メッシュの微調整によって余分になった支持ポイントを取り除いたりしてもよい。ここで、本発明の実施形態に係る、支持メッシュを形成するための好ましい処理について説明する。
【００４３】
まず、メッシュは、ラピッドプロトタイピングシステムの包絡面の内側に生成される。このメッシュは初期メッシュと呼ばれる。ＲＰシステムの包絡面は、３次元の物体が形成される領域として規定される。好ましい実施形態では、初期メッシュの少なくとも一部は、３次元の規則メッシュである。さらに、規則メッシュが複数用いられてもよく、各メッシュは上記初期メッシュの少なくとも一部を決定する。他の好ましい実施形態では、メッシュは菱形パターンで、グリッドによって互いに接続されるような直立する面の形状で組み立てられる。例えば、米国特許番号５，５９５，７０３に記載されているような他のパターンも用いられてもよい。どのパターンが用いられるかによらず、エッジが決定される。エッジは垂直エッジであってもよく、２つのエッジがノードによって接続されていてもよい。
【００４４】
菱形が用いられる場合において、垂直エッジが７２という数字で示される。２つの同じサイズのエッジからなる菱形の垂直方向の対角線が、物体に対する接続性を向上するために上記パターンに追加されてもよい。図７ａに示されるように、垂直エッジ７２に加えて菱形７１のエッジ７０は、最も小さな有効構成要素と考えられる、すなわち、これらの構成要素はメッシュの一部にすることもでき、またはそこから取り除くことのできるものである。２つ以上のエッジ７０は、ノードによって接続される。ノードは、境界ノード７４と隠れノード７３とにさらに分類することができる。第１の壁の各菱形が、垂直な対角線を共有する第２の壁の菱形に交差するように、直交面を配置することができる。平行する壁の間の間隔は、菱形の水平方向の対角線の幅に合わせて設定されてもよい。さらに、結果として得られるメッシュは、複製されてもよく、また、ＸおよびＹ方向に沿う菱形における水平方向の対角線のサイズの半分にオフセットされてもよい。好ましいメッシュの３次元のイメージは、図７ｂに示される。
【００４５】
初期メッシュが一度生成されると、３次元モデルがそれに接続される。本発明の実施形態に係る好ましい処理では、３次元の物体における全ての層は、まず初期メッシュから論理減算され、“支持”メッシュを形成する。必要に応じて、初期メッシュから物体の層を減算する前に、３次元の物体の境界を層ごとに外側にオフセットし、支持メッシュと物体との間に空間を設けるようにしてもよい。この空間は、支持材を物体から分離するときに有利となり得る。この処理の間、新しい境界ノードが作成されてもよい。
【００４６】
次の工程では、“接続”エッジと称するものにより物体の各支持ポイントを支持メッシュにおける最も近いノードに接続することによって、物体を支持メッシュに取り付ける。支持ポイントは、最も近い境界ノードに接続されるだけであることが好ましい。ラピッドプロトタイピング形成処理の性質により、メッシュに対して下側を向いた接続部のみが考慮に入れられる。“下側を向いた”というのは地球の重力場を意味する。各メッシュノードについての複数の接続エッジを規定することができる。接続エッジを全く生成することができない場合、支持ポイントが物体自体に接続されてもよい。この場合、メッシュエッジの方向の１つに沿って接続が行われることが好ましい。また、垂直で下向きの接続エッジが形成されることがより好ましい。
【００４７】
全ての支持ポイントが支持メッシュまたは物体自体に接続された後は、材料コストや物体の製造時間を低減するために、支持メッシュにおける余分なエッジを取り除いてもよい。余分なエッジを取り除くための複数の処理は、本発明の範囲内に含まれる。
【００４８】
本発明の実施形態に係る第１の好ましい処理では、余分なエッジの除去を、図８に示されるような下向きの分岐処理によって行ってもよい。物体８０の支持ポイント８１（ツリーの“ルート”ノード）から始まり、支持メッシュに対して下向きに移動する場合におけるツリーの一部となる各エッジ８３が子エッジとしてマークされる。この処理は、各支持ポイントについて繰り返される。子エッジとしてマークされないエッジ８４は、支持メッシュから取り除かれてもよい。同様に、上向きに分岐する処理、すなわち、下向きではなく上向きに移動する処理（例えば、支持メッシュをプロトタイピングシステムのプラットフォームに接続するノードから始める処理）を用いてもよい。
【００４９】
本発明の実施形態に係る他の好ましい処理では、一般的に非常に密度が高いものが選択される支持メッシュは、より粗い、粒子状で、風通しのよい構造になるように変換してもよい。ここで参照として含める米国特許番号５，５９５，７０３（特に図１２）に説明するような支持ポイントに接続されるノードから下方向に横移動するにつれメッシュの“粒度”が徐々に粗くなるようになっていることがより好ましい。
【００５０】
本発明の実施形態に係るさらに他の好ましい処理では、支持メッシュにおける余分なエッジの除去を、図９に示されるように、ランキングメカニズムに基づいて行ってもよい。初期メッシュの各ノードはランク付けされる。物体９０の内側に位置する“外側”ノード９１のランクＲ、または、プラットフォーム上あるいは内部のノードのランクはランクゼロとされる。ノードランクは、垂直エッジ上を上向きに移動すると増加するが、傾斜したエッジ上を上向きに移動するときには変化しない。特定のノードについて複数のランキングがあり得る場合（例えば、垂直エッジがそのランクをＲからＲ＋１へ増加し、同じノードに接続される傾斜したエッジがランクＲのままにする場合）、最も高いランクが選択される。
【００５１】
図１０に係る１つの好ましい実施形態では、上記ランキングメカニズムを用いて、物体１００の支持ポイント１０２をプラットフォーム１０３に接続する経路１０１を決定してもよいが、他のランキングメカニズムも適切なものとなり得る。円柱状メッシュは、この経路の周囲において決定され得る。これらの円柱状メッシュの一部を成さないエッジは、支持メッシュから取り除かれてもよい。このような円柱状メッシュを決定するための２つの好ましい実施形態をここで説明する。
【００５２】
好ましい実施形態の一つが図１０に示されており、これは、“垂直”円柱状メッシュと称される。規則メッシュの構造を使用する結果として、面１０５は、ｘ方向およびｙ方向に沿って菱形の水平対角線の半分の長さに等しい間隔を有するノードからなるグリッドを規定する。エッジによってソースノード１０７に接続されるこのノード面における各ノードは、目標ノード、例えばノード１０８を規定する。これらのターゲットノードのそれぞれは、例えば正方形１０６等、複数のノードからなる正方形を規定することができる。目標ノード１０８によって規定される正方形１０６は、中心がその目標ノードになっていてもよい。複数のノードからなる正方形のサイズは、所定の設定となっており、例えば、菱形のサイズに関連した設定になっている正方形は、縦３ノード横３ノードの配置に規定することが好ましい。これらの正方形のそれぞれは、囲まれるノードのランキングの合計が正方形ランキングとして規定される。最も高い正方形ランキングを有する目標ノードに到達するエッジは、好ましい経路に加えられる。最も高い正方形ランキングを有する目標ノードは、新しいソースノードに設定される。複数のエッジが同一の最も高い正方形ランキングを有する目標ノードに到達する場合、最も高い正方形オーダーを有するエッジが優先される。正方形オーダーは、図１０ｂのマーキングで示されるように規定することができる。さらに、複数のノードが同一の最も高いオーダーを有するようなの後続する層の正方形のオーダーについては、図１０ｃで規定されるような正方形オーダーと交互に入れ替わるようにしてもよい。 また、“最適”正方形と称される、最も高いランクと最も高いオーダーとを有する正方形は、円柱状構造を形成するエッジをマーキングするために用いられてもよい。この最適正方形のサイズは、形成すべき円柱状構造の幅と関係するので、この工程において変更されてもよい。さらに、最適正方形のサイズは、後続する層で変化させてもよく、下向きに移動すると正方形のサイズが増加することが好ましい。このようにして生じる円柱状の構造の広がりは、所定の高さ／幅比によって規定され得る。支持メッシュの一部となるノードであって最適正方形によって囲まれるノードに接続されるエッジはマーキングされる。この処理は、正方形ランキングの値がゼロに達するまで（すなわち、プラットフォームに達するまで）、またはソースノードに接続される全てのエッジが物体と交差していることが分かるまで繰り返される。上記処理は、各支持ポイントについて繰り返され、該支持ポイントの後で、上記処理の間に円柱状構造の一部としてマークされたエッジのみが垂直円柱状メッシュ内に保持される。
【００５３】
支持ポイントから開始する下向き分岐処理の前に行われる、プラットフォームノードから開始する上向き分岐処理は、メッシュ内の余分なエッジをさらに低減する。残っているメッシュは、物体自体との接続を行わず、支持ポイントをプラットフォームに接続する円柱状構造に類似し得る。垂直円柱状メッシュの欠点は、円柱状メッシュによって必ずしも全ての支持ポイントが支持メッシュに接続されるわけではないということである。
【００５４】
他の好ましい実施形態であり、“最短距離”円柱状メッシュと称されるものは、この欠点を解決する。図１１に示されるこの好ましい実施形態は、ガセットとして当業者に知られている構造と類似し得る。上記処理とは反対に、最も高い正方形ランクの代わりに最も低い正方形ランクを辿ることによって、経路１１１を規定する。最適正方形１１２と、円柱状構造の一部となるエッジは、垂直円柱状メッシュと同一の方法で規定される。また、この処理は、プラットフォーム１１５に到達するまで、または、最適正方形の中央のノードに接続される少なくとも１つ以上のエッジが物体と交差していることが分かるまで繰り返される。垂直円柱状メッシュの処理とは反対に、最短経路メッシュの処理によると、追加の接続エッジ１１３を支持メッシュと物体との間に規定することができる。物体と交差する少なくとも１つ以上のエッジに接続される円柱状構造の各ノードは、“接続”ノードとして、すなわち、物体に接続されるべきノードとしてマークされる。下向き分岐処理は、余分なエッジを取り除くために、接続ノードから接続部を生成するのに先立って行われる。上記分岐処理の後に支持メッシュに残る接続ノードは、物体に接続される。接続ノードは、該接続ノードに接続される初期メッシュのエッジであって物体と交差する初期メッシュのエッジの１つを用いて接続されることが好ましい。複数の交差するエッジが上記接続ノードに取り付けられる場合、垂直エッジが第一に優先される。垂直エッジが接続ノードに接続されていない場合、接続の距離が最短となるエッジが選ばれる。接続エッジが物体と交差するポイントを、“接続”ポイントと称する。この処理は、各支持ポイントについて繰り返され、その後、この処理の間に円柱状構造の一部としてマークされたエッジのみが最短距離メッシュ内に保持される。プラットフォームノード１１５および接続ポイント１１４から開始する上向き分岐処理を用いて、最短距離メッシュから余分なエッジを取り除いてもよい。最短経路メッシュには、物体における各支持ポイントに対する支持材になるという有利な点がある。このアプローチの欠点は、物体に作られる接続部の数が増加することである。先にも説明したように、これは、支持材を物体から取り除くときに表面特徴または微細特徴を損なうリスクを増大する。余分なエッジを取り除くために、ランキングメカニズムに基づく他の方法を用いることが可能であり、必ずしも先に説明したランキングメカニズムに基づく必要はない。
【００５５】
さらに他の好ましい実施形態では、垂直円柱状メッシュおよび最短経路メッシュが組み合わされる。両方のメッシュタイプに接続される支持ポイントについて、１つのメッシュタイプのみを継続することが好ましい。円柱状メッシュのメッシュタイプは物体に作られる接続部の数を削減するので、円柱状メッシュを継続することがより好ましい。先に説明したのと同様に、プラットフォームノードおよび接続ポイントから開始する上向き分岐処理の前に行われる、物体の支持ポイントから開始する下向き分岐処理は、結合されるメッシュ構造の余分なエッジを取り除くために開始され得る。
【００５６】
他の好ましい実施形態は、全体の処理のスピードを向上し得る上記の処理の組み合わせを含む。例えば、最短経路処理において説明したように、追加の接続部を形成する前に粗度の低い構造から粗度の高い構造にメッシュを変換することが有利であり得る。それは、粗度を高くする処理は、物体に接続すべきであるとマークされたノードを取り除く可能性があるからである。接続部を作る前にこれらのノードを取り除くことによって、全体の処理のスピードが向上することは明らかである。
【００５７】
最後に、支持メッシュが一旦完成すると、図１にモジュール６として示されているように、支持材の構造に変換することができる。１つの好ましい実施形態では、メッシュのエッジが棒状の構造の対称軸に一致するような態様でメッシュのエッジが棒状の構造に変形される。図１２に数字１３２で示されているように、棒の幅は支持材の内側で変化し得る。例えば、より長い棒は一般的により強い（したがってより幅が広い）必要があるので、幅は、エッジの長さに応じて増加し得る。好ましくは、図１２の上面図に数字１３１として示されているように、棒の厚さは、ステレオリソグラフィまたはＳＬＳをＲＰ＆Ｍ技術とみなした場合のレーザービームの幅、または、ＦＤＭをＲＰ＆Ｍ技術とみなした場合のノズルの幅と等しくなるように選択される。これは、各層の開始位置／終了位置を含む．ＳＬＩファイルのサイズを制限するだけでなく、支持材を組み立てるために必要な時間を低減する。また、例えば円筒のような他の構造を用いてメッシュのエッジを置き換えることができる。
【００５８】
他の好ましい実施形態では、支持メッシュを３次元の物体に接続する接続エッジが、図１３ａに基づいてここで説明するような接続用の構造に変換され得る。好ましくは、接続用の構造は、対称軸が物体と支持ポイントの位置において交差する棒状構造物１２６と、第２の棒状構造物１２５と、距離１２１３をおいて構造物１２６を構造物１２５に接続する中間領域とからなる。棒状の構造物１２６、１２７、および１２５の断面は、図１３ｃに示すように、等しい長さで構成される十字形を呈していることがより好ましい。構造物１２６の幅１２１０は、物体から支持材が容易に取り除けるように選択されていてもよい。構造物１２６は、物体１２１と支持材１２２とが適切に接続されるように、所定の距離１２１１だけ物体１２１を貫通するようにしてもよい。支持メッシュ１２２と支持ポイント１２３との間に作られる各接続部が同じような強度になるように、各接続部について距離１２１１，１２１３，１２１２および幅１２１０を一定にすることが好ましい。幅１２１４は、図１２に数字１３２として示されているように、支持用の構造物の幅と等しくてもよい。ＳＬＩファイルのサイズを限定し、組立て処理のスピードを向上するために、十字形における各線の厚さ１２１５および１２１６は、レーザービームの幅と等しく設定するようにしてもよい。接続用の構造物が支持用の構造物に取り付けられる場合、図１３ｃにおける断面Ａ-Ａ’に示されるように、接続用の構造物を、支持用の構造物に揃えるようにしてもよい。接続用の構造物を３次元表示したものを図１４に示すが、他の構造（例えば、円筒、角錐、円錐、またはこれは組み合わせたもの等）を用いて、支持メッシュと物体とを接続してもよい。
【００５９】
支持メッシュと物体との間に追加された接続エッジ１１３（例えば図１１に示されるような接続部１１３）を変換するための本発明の実施形態に係る好ましい処理は、以下の点で前に説明した処理と異なる。すなわち、構造物１２５は、接続エッジ１１３と一致する対称軸を有し、構造物１２７は、接続エッジ１１３に平行な（すなわち、メッシュの先端に平行な）対称軸を有する。また、接続ポイント１１４は再度決定されることが好ましい。これは以下のように行うことができる。構造物１２５は、物体と交わるまで、図１３Ｂに数字１２９として示されているように、実質的に引き伸ばされる。支持用の構造物に最も近い交差ポイントを、新しい接続ポイントとして選択するようにしてもよい。
【００６０】
支持メッシュの全てのエッジが変換されると、支持材はスライスデータのフォーマット、または支持用の構造記述するための任意の表面フォーマットに書き換えられる。
【００６１】
[発明の実施]
図１５は、本発明に係る方法およびシステムで用いることが可能な演算システムの模式図である。画像表示端末１５９、キーボード１５５のようなデータ入力手段、およびマウス１５６のようなグラフィックユーザーインターフェイス表示手段を含み得るコンピュータ１５０を示す。コンピュータ１５０は、汎用コンピュータとして、例えば、ＵＮＩＸ（登録商標）ワークステーションまたはパーソナルコンピュータとして実施することができる。
【００６２】
コンピュータ１５０は、一例ではあるがＩｎｔｅｌ  Ｃｏｒｐ．ＵＳＡの販売するＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）  ＩＶといった従来のマイクロプロセッサ等の中央処理ユニット（“ＣＰＵ”）１５１と、バスシステム１５４を介して相互接続される多数の他のユニットを含む。バスシステム１５４は、任意の適切なバスシステムであってもよく、図１５は単に模式的なものに過ぎない。コンピュータ１５０は、少なくとも１つのメモリを含む。メモリは、当業者に知られる様々なデータ記憶装置、例えばランダムアクセスメモリ（“ＲＡＭ”）、リードオンリーメモリ（“ＲＯＭ”）、当業者に知られているようなハードディスク等の不揮発性リード／ライトメモリを含み得る。例えば、コンピュータ１５０は、システムバス１５４を映像表示端末１５９に接続するための表示アダプタ、および周辺機器（例えば、ディスクおよびテープ装置１５８）をシステムバス１５４に接続する任意の入力／出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ１５１１に加えて、ランダムアクセスメモリ（“ＲＡＭ”）１５２およびリードオンリーメモリ（“ＲＯＭ”）１５３をさらに含み得る。画像表示ターミナル２５９は、コンピュータ１５０の映像出力であり、それはコンピュータハードウェアの分野では周知のＣＲＴ型映像ディスプレイ等の任意の適切な表示装置であり得る。しかしながら、デスクトップコンピュータ、携帯型コンピュータ、またはノート型コンピュータでは、画像表示端末１５９は、ＬＣＤ型またはガスプラズマ型フラットパネルディスプレイに置き換え可能である。コンピュータ１５０は、さらに、キーボード１５５、マウス１５６、任意のスピーカー１５７を接続するユーザーインターフェイスアダプタ１５１０を備えている。形成すべき３次元の物体の描写に関するデータは、キーボード１５５を用いて直接コンピュータに入力されても１５８等の記憶装置から入力されてもよく、入力の後に、プロセッサが本発明に係る方法を実行する。この方法により得られた結果は、さらに近いまたは遠い場所（例えば、コンピュータ１５０によって提供される詳細に基づいてテンプレートを作成するＣＡＤ／ＣＡＭ装置）へ送信されてもよい。
【００６３】
また、ＣＡＤ／ＣＡＭ作成ユニット１５１６は通信アダプタ１５１７を介して、インターネット、イントラネット、ローカルまたはワイドエリアネットワーク（ＬＡＮあるいはＷＡＮ）またはＣＡＮといったデータネットワークにコンピュータ１５０を接続するバス１５４に接続されてもよい。作成ユニット１５１６は、本発明に基づく支持材設計用のコンピュータプログラムを実行するコンピュータ１５０から出力値あるいは支持材を記述するファイルを直接受信するか、または、コンピュータ１５０のこのような出力から導き出される値あるいは記述子ファイルを受信する。あるいは、ユニット１５１６は、関連する設計データを適切な信号記憶媒体（例えば、ディスケット、置き換え可能なハードディスク、ＣＤ-ＲＯＭまたはＤＶＤ-ＲＯＭ等の光記憶装置、磁気テープ等）から間接的に受信してもよい。
【００６４】
また、コンピュータ１５０は、コンピュータ１５０に演算を指示するためのグラフィカルユーザーインターフェイスを機械読み取り可能な媒体の中に備えている。グラフィカルユーザーインターフェイスを保持する機械読み取り可能な媒体は任意の適切な媒体であってよく、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１５２、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１５３、磁気ディスケット、磁気テープ、または光ディスク（最後の３つはディスクおよびテープドライバ１５８に位置する）等が挙げられる。任意の適切なオペレーティングシステムおよび関連するグラフィカルユーザーインターフェイス（例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、Ｌｉｎｕｘ）がＣＰＵ１５１に指示を出してもよい。さらに、コンピュータ１５０は、コンピュータ用の記憶装置１５１６内に制御プログラム１５１７を備えている。制御プログラム１５１７は、ＣＰＵ１５１において実行されるときに本発明の任意の方法のいずれかについて説明した演算をコンピュータ１５０に行わせる命令を含んでいる。当業者であれば、図８に示されるハードウェアが、特定のアプリケーションでは異なるものになり得ることを理解するであろう。例えば、光ディスク媒体、オーディオアダプタ等の他の周辺機器、または、コンピュータハードウェアの分野で周知のＰＡＬまたはＥＰＲＯＭプログラミング装置等のチッププログラミング装置等が、既に説明したハードウェアに加えて、またはその代わりに用いられ得る。
【００６５】
図１５に示される例では、本発明の方法を実行するためのコンピュータプログラム製品は、任意の適切なメモリに備わり得る。しかしながら、本発明がそうであったように、またはそうであり続けるであろうように、本発明のメカニズムは、コンピュータプログラム製品として様々な形態で配布することが可能であり、本発明は、実際の配布に用いられる信号保持媒体の特定の種類に関わらず等しく適用されることを当業者であれば理解するであろう。コンピュータ読み取り可能な信号保持媒体の例としては、フロッピー（登録商標）ディスクおよびＣＤ―ＲＯＭ等の記録可能なタイプの媒体と、デジタルおよびアナログ通信リンク等の伝送するタイプの媒体が挙げられる。
【００６６】
したがって、本発明はまた、適切な演算装置において実行されるときに本発明の方法のいずれかを実行するソフトウェア製品を含む。特に上記コードは、物体の各層を記述する物体の層データを受信する手段と、上記物体の各層について、支持材を必要とする領域を上記領域において支持材に接続されるべき多数の支持ポイントとともに決定する手段と、ラピッドプロトタイピングシステムの包絡面を埋める３次元の初期メッシュと物体との論理差として支持メッシュを決定する手段と、上記物体の上記支持ポイントを上記支持メッシュに接続する手段と、支持メッシュを支持用の構造に変換することによって支持データを生成する手段とを含む。上記コードは、支持材の設計におけるデジタル記述を出力するための手段を含み得る。
【００６７】
好適なソフトウェアは、Ｃ等の好適な高水準言語でプログラミングし、対象とするコンピュータプロセッサのための好適なコンパイラにおいてコンパイルすることによって得ることができる。
【００６８】
上記説明は、本発明のいくつかの方法および物質を開示しているが、この発明は、組立方法および組立装置における変更と同様に、方法および物質を変更してもよく、組立方法や組立装置を変更してもよい。ここで説明される発明の開示または実施を考慮することにより、このような変更は当業者には明らかであろう。したがって、この発明は、ここで開示される特定の実施形態に限定されることを意図されるべきでなく、において実施されるような発明の実質的な範囲および精神から逸脱しないような添付の特許請求の範囲を具体化する全ての変更および代替案を網羅するものである。
【００６９】
本発明は以下の有利な点を提供し得る。
【００７０】
１．組み立てられるべき支持材のユーザによる分析を更なる自動化によって減らすことにより、支持材のデータを、より簡単に、より早く、時間を無駄にせずに生成することができる。２．本発明は、少ない材料コストおよび製造時間で支持材を生成する方法を提供する。
【００７１】
本発明は、物体の各層について層のどの部分が支持されるべきかを決定し、支え不足による不具合を低減するようなより優れた支持材を生成する方法を開示する。これにより、ステレオリソグラフィまたは他の任意のラピッドプロトタイプ製造方法によって成形される物体の利益向上につなげることができる。
【００７２】
初期メッシュとして３次元の規則メッシュを用いることで、より簡潔な表現で記憶することが可能なので、一般的にメモリの使用量が低減する。
本発明は、支持材を成形された物体から分離することにより、成形された物体の後処理を減らす、より簡単な方法を提供する。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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