(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末層形成工程と移動するレーザービーム又は電子ビームの照射によって前記粉末層を焼結する焼結工程との交互の繰り返しによってコンテナ内にて積層を行う三次元造形方法であって、高さ方向に沿って積層領域を複数個の等幅区分領域を設定した上で、以下のプロセスによって、各等幅区分領域における積層数Ｎを選択することによって、各等幅区分領域における各積層単位の厚みを選択している三次元造形方法。
１  直交座標、即ち（ｘ，ｙ）座標を採用した上で、造形を予定しているモデルの等幅区分領域における上下両側の境界を形成する各断面につき、ＣＡＭ又はコントローラ用コンピュータに記録されている各断面の外周を形成する座標（ｘ１，ｙ１）…（ｘｉ，ｙｉ）…（ｘｈ，ｙｈ）から
【数１】
0006026688.tif 000019
【数２】
0006026688.tif 000020
の演算による当該各断面の中心位置（ｘ０，ｙ０）の算定並びに当該中心位置（ｘ０，ｙ０）から外側周囲における各座標（ｘ１，ｙ１）…（ｘｉ，ｙｉ）…（ｘｈ，ｙｈ）に到る平均距離ｒにつき
【数３】
0006026688.tif 000021
の算定及び記録を行った上で、
【数４】
0006026688.tif 000022
の演算による算定、及び
各等幅区分領域につき、上側の境界における各断面の平均距離と下側の境界における各断面の平均距離との差の絶対値であるｄの算定。
２  ｄが０である場合を想定した場合の最小の積層数Ｎ１の設定、及びｄの最大値であるＤの検出、並びに最大値Ｄを形成している等幅区分領域における最大の積層数Ｎ２の設定。
３  最小値Ｎ１と最大値Ｎ２の間にてｄが大きくなるに従って、大きな数値ｎを設定し、Ｎ＝［ｎ］による積層数Ｎの選択。
但し、［  ］は整数の単位を示すガウス記号である。
４  上記１の各等幅区分領域につき、上記３の積層数Ｎ個によって上下方向に沿って更なる等幅区分を行った場合の各Ｎ個の断面における上記１のモデルに即した外側周囲座標の設定。
５  実際の造形に際し、各等幅区分領域において上記３によって選択された積層数Ｎに基づく粉末層の形成及び焼結、及び上記４によって設定された外側周囲座標の位置を最終的な切削位置とするような切削工具の移動に対する制御。
【請求項２】
積層数Ｎとして、
【数５】
0006026688.tif 000023
という最小値Ｎ１と最大値Ｎ２との相加平均を採用することを特徴とする請求項１記載の三次元造形方法。
【請求項３】
積層数Ｎとして、
【数６】
0006026688.tif 000024
という最小値Ｎ１と最大値Ｎ２との間の相乗平均を採用することを特徴とする請求項１記載の三次元造形方法。
【請求項４】
積層数Ｎとして、請求項２の相加平均と請求項３の相乗平均との中間値を採用することを特徴とする請求項１記載の三次元造形方法。
【請求項５】
K個の等幅区分領域における各等幅区分領域のｄにつき、ｄ１≦ｄ２≦…≦ｄｉ≦…≦ｄＫという順序を検出した上で、
【数７】
0006026688.tif 000025
というｄの大きさの順序の反映状態を採用することを特徴とする請求項１記載の三次元造形方法。
【請求項６】
粉末層形成工程と移動するレーザービーム又は電子ビームの照射によって前記粉末層を焼結する焼結工程との交互の繰り返しによってコンテナ内にて積層を行う三次元造形方法であって、高さ方向に沿って積層領域を複数個の等幅区分領域を設定した上で、以下のプロセスによって、各等幅区分領域における積層数Ｎを選択することによって、各等幅区分領域における各積層単位の厚みを選択している三次元造形方法。
１  直交座標、即ち（ｘ，ｙ）座標を採用した上で、造形を予定しているモデルの等幅区分領域における上下両側の境界を形成する各断面につき、ＣＡＭ又はコントローラ用コンピュータによって、当該各断面における最大の横方向幅と最大の縦方向幅との総和の算定、及び
各等幅区分領域につき、上側の境界における各断面の総和と下側の境界における各断面の総和との差の絶対値であるｄの算定。
２  ｄが０である場合を想定した場合の最小の積層数Ｎ１の設定、及びｄの最大値であるＤの検出、並びに最大値Ｄを形成している等幅区分領域における最大の積層数Ｎ２の設定。
３  最小値Ｎ１と最大値Ｎ２の間にてｄが大きくなるに従って、大きな数値ｎを設定し、Ｎ＝［ｎ］による積層数Ｎの選択。
但し、［  ］は整数の単位を示すガウス記号である。
４  上記１の各等幅区分領域につき、上記３の積層数Ｎ個によって上下方向に沿って更なる等幅区分を行った場合の各Ｎ個の断面における上記１のモデルに即した外側周囲座標の設定。
５  実際の造形に際し、各等幅区分領域において上記３によって選択された積層数Ｎに基づく粉末層の形成及び焼結、及び上記４によって設定された外側周囲座標の位置を最終的な切削位置とするような切削工具の移動に対する制御。
【請求項７】
積層数Ｎとして、
【数８】
0006026688.tif 000026
という最小値Ｎ１と最大値Ｎ２との相加平均を採用することを特徴とする請求項６記載の三次元造形方法。
【請求項８】
積層数Ｎとして、
【数９】
0006026688.tif 000027
という最小値Ｎ１と最大値Ｎ２との間の相乗平均を採用することを特徴とする請求項６記載の三次元造形方法。
【請求項９】
積層数Ｎとして、請求項７の相加平均と請求項８の相乗平均との中間値を採用することを特徴とする請求項６記載の三次元造形方法。
【請求項１０】
K個の等幅区分領域における各等幅区分領域のｄにつき、ｄ１≦ｄ２≦…≦ｄｉ≦…≦ｄＫという順序を検出した上で、
【数１０】
0006026688.tif 000028
というｄの大きさの順序の反映状態を採用することを特徴とする請求項６記載の三次元造形方法。
【請求項１１】
粉末層形成工程と移動するレーザービーム又は電子ビームの照射によって前記粉末層を焼結する焼結工程との交互の繰り返しによってコンテナ内にて積層を行う三次元造形方法であって、高さ方向に沿って積層領域を複数個の等幅区分領域を設定した上で、以下のプロセスによって、各等幅区分領域における積層数Ｎを選択することによって、各等幅区分領域における各積層単位の厚みを選択している三次元造形方法。
１  回転座標、即ち（ｒ，θ）座標を採用した上で、造形を予定しているモデルの等幅区分領域における上下両側の境界を形成する各断面につき、ＣＡＭ又はコントローラ用コンピュータに記録されている外側周囲の座標（ｒ１，θ１）…（ｒｉ，θｉ）…（ｒｈ，θｈ）から、
【数１１】
0006026688.tif 000029
【数１２】
0006026688.tif 000030
の演算による当該各断面の中心位置（ｒ０，θ０）の算定並びに当該中心位置（ｒ０，θ０）から外側周囲を形成する各座標（ｒ１，θ１）…（ｒｉ，θｉ）…（ｒｈ，θｈ）に到る距離につき、既に設定されている（ｒ，θ）座標の原点（０，０）につき、上記（ｒ０，θ０）の位置へシフトし、かつ当該シフトに基づく新たな中心位置（０，０）と各外側周辺の座標位置との間の距離であるｒ１´…ｒｉ´…ｒｈ´の算定を行い、当該算定に基づく距離から最大距離の選択、及び
各等幅区分領域につき、上側の境界における各断面の最大距離と下側の境界における各断面の最大距離との差の絶対値であるｄの算定。
２  ｄが０である場合を想定した場合の最小の積層数Ｎ１の設定、及びｄの最大値であるＤの検出、並びに最大値Ｄを形成している等幅区分領域における最大の積層数Ｎ２の設定。
３  最小値Ｎ１と最大値Ｎ２の間にてｄが大きくなるに従って、大きな数値ｎを設定し、Ｎ＝［ｎ］による積層数Ｎの選択。
但し、［  ］は整数の単位を示すガウス記号である。
４  上記１の各等幅区分領域につき、上記３の積層数Ｎ個によって上下方向に沿って更なる等幅区分を行った場合の各Ｎ個の断面における上記１のモデルに即した外側周囲座標の設定。
５  実際の造形に際し、各等幅区分領域において上記３によって選択された積層数Ｎに基づく粉末層の形成及び焼結、及び上記４によって設定された外側周囲座標の位置を最終的な切削位置とするような切削工具の移動に対する制御。
【請求項１２】
積層数Ｎとして、
【数１３】
0006026688.tif 000031
という最小値Ｎ１と最大値Ｎ２との相加平均を採用することを特徴とする請求項１１記載の三次元造形方法。
【請求項１３】
積層数Ｎとして、
【数１４】
0006026688.tif 000032
という最小値Ｎ１と最大値Ｎ２との間の相乗平均を採用することを特徴とする請求項１１記載の三次元造形方法。
【請求項１４】
積層数Ｎとして、請求項１２の相加平均と請求項１３の相乗平均との中間値を採用することを特徴とする請求項１１記載の三次元造形方法。
【請求項１５】
K個の等幅区分領域における各等幅区分領域のｄにつき、ｄ１≦ｄ２≦…≦ｄｉ≦…≦ｄＫという順序を検出した上で、
【数１５】
0006026688.tif 000033
というｄの大きさの順序の反映状態を採用することを特徴とする請求項１１記載の三次元造形方法。
【請求項１６】
各積層の厚みに応じて、レーザービーム又は電子ビームの単位面積当たりの照射量を調整することを特徴とする請求項１、６、１１の何れか一項に記載の三次元造形方法。
【請求項１７】
各積層単位の断面が高さ方向と直交する方向において同一位置である場合に、各積層単位の厚みが大きいほど、単位面積当りの照射量を大きく設定することを特徴とする請求項１６記載の三次元造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末層の形成工程、及び当該粉末層に対するレーザービーム又は電子ビームによる焼結工程を繰り返す場合に、各積層単位の厚みを選択し得ることを特徴とする三次元形状造形物の製造方法を対象としている。
【背景技術】
【０００２】
三次元造形方法においては、各積層単位の厚みは、大抵の場合一定である。
【０００３】
現に、特許文献１においては、三次元造形に係る最表面層の厚みの適正化を考慮するも、当該厚みを各積層単位毎に変化させている訳ではない。
【０００４】
但し、特許文献２においては、所定の段階における積層に際し、積層の厚みを超える凸部が検出された場合には、次の段階における積層の厚みにつき上記凸部の高さを超えるように設定することが開示されている。
【０００５】
しかしながら、このような厚みを設定し、かつ造形対象物の全体形状に対応した統一した基準に基づいて厚みを選択している訳ではない。
【０００６】
実際の三次元造形においては、造形対象物の水平方向、即ち積層が行われる高さ方向と直交する方向における断面形状の変化と各積層単位の厚みとは密接な関係にある。
【０００７】
具体的に説明するに、各積層断面の形状が高さ方向に沿って大きく変化する場合には、各積層単位における厚みを小さくすることによって、造形対象物の本来の形状を正確に実現することができ、逆に、上下方向に沿った厚みの変化が緩慢な場合には、各積層単位における厚みを大きく設定しても、造形対象物の本来の形状が不正確となる訳ではない。
【０００８】
然るに、従来技術においては、水平方向断面の上下方向に沿った変化状況に対応して、各積層単位における厚みを適切に設定することは全く考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−６７０３６号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１２７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、三次元造形方法において、造形対象物の水平方向断面が高さ方向に沿って変化する程度に従って、各積層単位における厚みを適切に設定するような構成を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明の基本構成は、
（１）粉末層形成工程と移動するレーザービーム又は電子ビームの照射によって前記粉末層を焼結する焼結工程との交互の繰り返しによってコンテナ内にて積層を行う三次元造形方法であって、高さ方向に沿って積層領域を複数個の等幅区分領域を設定した上で、以下のプロセスによって、各等幅区分領域における積層数Ｎを選択することによって、各等幅区分領域における各積層単位の厚みを選択している三次元造形方法。
１  直交座標、即ち（ｘ，ｙ）座標を採用した上で、造形を予定しているモデルの等幅区分領域における上下両側の境界を形成する各断面につき、ＣＡＭ又はコントローラ用コンピュータに記録されている各断面の外周を形成する座標（ｘ１，ｙ１）…（ｘｉ，ｙｉ）…（ｘｈ，ｙｈ）から
【数１】
0006026688.tif 000002
【数２】
0006026688.tif 000003
の演算による当該各断面の中心位置（ｘ０，ｙ０）の算定並びに当該中心位置（ｘ０，ｙ０）から外側周囲における各座標（ｘ１，ｙ１）…（ｘｉ，ｙｉ）…（ｘｈ，ｙｈ）に到る平均距離ｒにつき
【数３】
0006026688.tif 000004
の算定及び記録を行った上で、
【数４】
0006026688.tif 000005
の演算による算定、及び
各等幅区分領域につき、上側の境界における各断面の平均距離と下側の境界における各断面の平均距離との差の絶対値であるｄの算定。
２  ｄが０である場合を想定した場合の最小の積層数Ｎ１の設定、及びｄの最大値であるＤの検出、並びに最大値Ｄを形成している等幅区分領域における最大の積層数Ｎ２の設定。
３  最小値Ｎ１と最大値Ｎ２の間にてｄが大きくなるに従って、大きな数値ｎを設定し、Ｎ＝［ｎ］による積層数Ｎの選択。
但し、［  ］は整数の単位を示すガウス記号である。
４  上記１の各等幅区分領域につき、上記３の積層数Ｎ個によって上下方向に沿って更なる等幅区分を行った場合の各Ｎ個の断面における上記１のモデルに即した外側周囲座標の設定。
５  実際の造形に際し、各等幅区分領域において上記３によって選択された積層数Ｎに基づく粉末層の形成及び焼結、及び上記４によって設定された外側周囲座標の位置を最終的な切削位置とするような切削工具の移動に対する制御、
（２）粉末層形成工程と移動するレーザービーム又は電子ビームの照射によって前記粉末層を焼結する焼結工程との交互の繰り返しによってコンテナ内にて積層を行う三次元造形方法であって、高さ方向に沿って積層領域を複数個の等幅区分領域を設定した上で、以下のプロセスによって、各等幅区分領域における積層数Ｎを選択することによって、各等幅区分領域における各積層単位の厚みを選択している三次元造形方法。
１  直交座標、即ち（ｘ，ｙ）座標を採用した上で、造形を予定しているモデルの等幅区分領域における上下両側の境界を形成する各断面につき、ＣＡＭ又はコントローラ用コンピュータによって、当該各断面における最大の横方向幅と最大の縦方向幅との総和の算定、及び
各等幅区分領域につき、上側の境界における各断面の総和と下側の境界における各断面の総和との差の絶対値であるｄの算定。
２  ｄが０である場合を想定した場合の最小の積層数Ｎ１の設定、及びｄの最大値であるＤの検出、並びに最大値Ｄを形成している等幅区分領域における最大の積層数Ｎ２の設定。
３  最小値Ｎ１と最大値Ｎ２の間にてｄが大きくなるに従って、大きな数値ｎを設定し、Ｎ＝［ｎ］による積層数Ｎの選択。
但し、［  ］は整数の単位を示すガウス記号である。
４  上記１の各等幅区分領域につき、上記３の積層数Ｎ個によって上下方向に沿って更なる等幅区分を行った場合の各Ｎ個の断面における上記１のモデルに即した外側周囲座標の設定。
５  実際の造形に際し、各等幅区分領域において上記３によって選択された積層数Ｎに基づく粉末層の形成及び焼結、及び上記４によって設定された外側周囲座標の位置を最終的な切削位置とするような切削工具の移動に対する制御、
（３）粉末層形成工程と移動するレーザービーム又は電子ビームの照射によって前記粉末層を焼結する焼結工程との交互の繰り返しによってコンテナ内にて積層を行う三次元造形方法であって、高さ方向に沿って積層領域を複数個の等幅区分領域を設定した上で、以下のプロセスによって、各等幅区分領域における積層数Ｎを選択することによって、各等幅区分領域における各積層単位の厚みを選択している三次元造形方法。
１  回転座標、即ち（ｒ，θ）座標を採用した上で、造形を予定しているモデルの等幅区分領域における上下両側の境界を形成する各断面につき、ＣＡＭ又はコントローラ用コンピュータに記録されている外側周囲の座標（ｒ１，θ１）…（ｒｉ，θｉ）…（ｒｈ，θｈ）から、
【数５】
0006026688.tif 000006
【数６】
0006026688.tif 000007
の演算による当該各断面の中心位置（ｒ０，θ０）の算定並びに当該中心位置（ｒ０，θ０）から外側周囲を形成する各座標（ｒ１，θ１）…（ｒｉ，θｉ）…（ｒｈ，θｈ）に到る距離につき、既に設定されている（ｒ，θ）座標の原点（０，０）につき、上記（ｒ０，θ０）の位置へシフトし、かつ当該シフトに基づく新たな中心位置（０，０）と各外側周辺の座標位置との間の距離であるｒ１´…ｒｉ´…ｒｈ´の算定を行い、当該算定に基づく距離から最大距離の選択、及び
各等幅区分領域につき、上側の境界における各断面の最大距離と下側の境界における各断面の最大距離との差の絶対値であるｄの算定。
２  ｄが０である場合を想定した場合の最小の積層数Ｎ１の設定、及びｄの最大値であるＤの検出、並びに最大値Ｄを形成している等幅区分領域における最大の積層数Ｎ２の設定。
３  最小値Ｎ１と最大値Ｎ２の間にてｄが大きくなるに従って、大きな数値ｎを設定し、Ｎ＝［ｎ］による積層数Ｎの選択。
但し、［  ］は整数の単位を示すガウス記号である。
４  上記１の各等幅区分領域につき、上記３の積層数Ｎ個によって上下方向に沿って更なる等幅区分を行った場合の各Ｎ個の断面における上記１のモデルに即した外側周囲座標の設定。
５  実際の造形に際し、各等幅区分領域において上記３によって選択された積層数Ｎに基づく粉末層の形成及び焼結、及び上記４によって設定された外側周囲座標の位置を最終的な切削位置とするような切削工具の移動に対する制御、
からなる。
【発明の効果】
【００１２】
基本構成（１）、（２）、（３）に立脚している本発明においては、水平方向における各等幅区分領域の境界における断面形状の変化、即ち、基本構成（１）の場合には、中心からの平均距離の変化、基本構成（２）の場合には、直角座標における横方向及び縦方向における最大幅の総和の変化、基本構成（３）の場合には、回転座標における中心位置からの最大距離の変化に対応して、各等幅区分領域における積層数（Ｎ）を設定することによって、各積層単位における水平方向面の変化に対応して、適切な厚み及び当該積層数（Ｎ）に基づく各断面の周囲の座標を設定することによって正確な造形対象物の形状を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１（ａ）】基本構成（１）において、中心位置並びに中心位置から外側周囲に至る平均距離及び上下の境界断面における平均距離の絶対値であるｄを算定する場合の当該算定の対象となる各等幅区分領域の境界における断面図である。
【図１（ｂ）】基本構成（１）において、中心位置並びに中心位置から外側周囲に至る平均距離及び上下の境界断面における平均距離の絶対値であるｄを算定する場合の当該算定の順序を示すフローチャートである。
【図２（ａ）】基本構成（２）において、最大の横方向幅と最大の縦方向幅の総和及び上下の境界断面における前記総和の絶対値であるｄを算定する場合の当該算定の対象となる各等幅区分領域の境界における断面図である。
【図２（ｂ）】基本構成（２）において、最大の横方向幅と最大の縦方向幅の総和及び上下の境界断面における前記総和の絶対値であるｄを算定する場合の当該算定の順序を示すフローチャートである。
【図３（ａ）】基本構成（３）において、中心位置並びに中心位置からの最大距離及び上下の境界断面における前記最大距離の絶対値であるｄを算定する場合の当該算定の対象となる各等幅区分領域の境界における断面図である。
【図３（ｂ）】基本構成（３）において、中心位置並びに中心位置からの最大距離及び上下の境界断面における前記最大距離の絶対値であるｄを算定する場合の当該算定の順序を示すフローチャートを示す。
【図４】造形を予定しているモデルにおいて、等幅区分領域を設定した状態を示す断面図である。
【図５】基本構成（１）、（２）、（３）の各２のプロセスにおいて、ｄの最大値Ｄを検出するためのフローチャートを示す。
【図６】基本構成（１）、（２）、（３）の各１〜４のプロセスのうち、各２以降のプロセスのフローチャートを示す。
【図７】Ｋ個の等幅区分領域における各ｄの大きさの順序を検出するためのフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
基本構成（１）、（２）、（３）は、図４に示すように、造形の高さ方向に沿って、積層領域４を複数個の等幅区分領域２を設定している点において共通している。
【００１５】
このような等幅区分領域２の設定によって、当該各領域における積層数Ｎを選択し、ひいては、各等幅区分領域２における積層単位の厚みを選択することが可能となる。
【００１６】
各等幅区分領域２の上下両側には必ず境界が存在するが、各等幅区分領域２において、上側の境界断面３の形状と下側の境界断面３の形状の変化が大きいほど、外側周囲６の長さ方向に沿った変化の状況が大きい状態にある。
【００１７】
このような状態に着目し、基本構成（１）、（２）、（３）は、当該変化状況に対応して、積層数Ｎを選択している。
【００１８】
具体的には、基本構成（１）の場合には、プロセス１記載のように、断面３の平均距離をパラメータとしており、基本構成（２）の場合には、断面３の最大の横方向幅と最大の縦方向幅との総和をパラメータとして選択しており、基本構成（３）の場合には、中心位置５からの最大距離をパラメータとして選択している。
【００１９】
これらのパラメータが選択されたのは、各等幅区分領域２において、上側断面３と下側断面３との各パラメータとの差が大きいほど、高さ方向に沿った各積層断面３の変化の状況が大きいことを根拠としている。
【００２０】
その結果、基本構成（１）においては、プロセス１として、造形を予定しているモデルの等幅区分領域２における上下両側の境界を形成する各断面３につき、ＣＡＭ又はコントローラ用コンピュータによって、直交座標、即ち（ｘ，ｙ）座標を採用した上で、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、外側周囲６の各座標（ｘ１，ｙ１）…（ｘｉ，ｙｉ）…（ｘｈ，ｙｈ）から
【数７】
0006026688.tif 000008
【数８】
0006026688.tif 000009
という演算によって、当該各断面３の中心位置５の座標（ｘ０，ｙ０）の算定を行った上で、当該中心位置５から外側周囲６を形成する各座標（ｘ１，ｙ１）…（ｘｉ，ｙｉ）…（ｘｈ，ｙｈ）に到る平均距離ｒにつき
【数９】
0006026688.tif 000010
とした上で、
【数１０】
0006026688.tif 000011
という演算による算定を行い、
各等幅区分領域２につき、上側の境界における各断面３の平均距離と下側の境界における各断面３の平均距離との差の絶対値であるｄの算定が行われており、
基本構成（２）においては、直交座標、即ち（ｘ，ｙ）座標を採用した上で、造形を予定しているモデルの等幅区分領域２における上下両側の境界を形成する各断面３につき、ＣＡＭ又はコントローラ用コンピュータによって、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、当該各断面３における最大の横方向幅と最大の縦方向幅との総和の算定、及び
各等幅区分領域２につき、上側の境界における各断面３の総和と下側の境界における各断面３の総和との差の絶対値であるｄの算定が行われており、
基本構成（３）においては、回転座標、即ち（ｒ，θ）座標を採用した上で、造形を予定しているモデルの等幅区分領域２における上下両側の境界を形成する各断面３につき、ＣＡＭ又はコントローラ用コンピュータによって、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、外側周囲を形成する座標（ｒ１，θ１）…（ｒｉ，θｉ）…（ｒｈ，θｈ）から
【数１１】
0006026688.tif 000012
【数１２】
0006026688.tif 000013
という演算による当該各断面３の中心位置５の座標（ｒ０，θ０）の算定を行った上で、当該中心位置５から外側周囲６を形成する（ｒ１，θ１）…（ｒｉ，θｉ）…（ｒｈ，θｈ）に到る距離につき、既に設定されている（ｒ，θ）座標の原点（０，０）を、上記（ｒ０，θ０）の位置へシフトし、かつ当該シフトに基づく新たな中心位置（０，０）と各外側周辺の座標位置との間の距離であるｒ１´…ｒｉ´…ｒｈ´の算定を行い、当該算定に基づく距離から最大距離を選択し、各等幅区分領域２につき、上側の境界における各断面３の最大距離と下側の境界における各断面３の最大距離との差の絶対値であるｄの算定が行われている。
【００２１】
各断面３におけるパラメータの算定は、何れもＣＡＭ又はコントローラ用コンピュータによって実現されているが、基本構成（１）のように、中心位置５からの平均距離をパラメータとして選択した場合には、当該パラメータは断面３の形状を極めて正確に反映することができるのに対し、基本構成（２）のように、パラメータとして最大の横方向幅と最大の縦方向幅を選択した場合、及び基本構成（３）のように、パラメータとして中心位置５からの最大距離を選択した場合には、断面３の形状の正確な反映という点では、基本構成（１）に比し劣っていることを否定することができない。
【００２２】
しかしながら、中心位置５からの平均距離の算定のためには、各断面３においてデジタル上の設計に基づいて外側周囲６に形成されているポイント座標のすべてについて、中心位置５を算定した上で、更に中心位置５からの距離を算定することが必要と相成るが、通常の三次元造形方法においては、直交座標、即ち（ｘ，ｙ）座標が採用されていることから、三平方の定理（ピタゴラスの定理）に基づいて当該平均距離を算定することが必要とならざるを得ない。
【００２３】
たとえ、回転座標、即ち（ｒ，θ）座標を採用することによって、上記三平方の定理による算定が不要であるとしても、平均距離の算定は相当煩雑である。
【００２４】
したがって、基本構成（１）におけるプロセス１は、実際の造形に際して直ちに実現する場合よりも、事前に各造形対象物１のモデルに即して実現する場合に適合している。
【００２５】
これに対し、基本構成（２）の上記総和の算定、及び基本構成（３）の最大距離の算定には、然したる時間を要しないことから、各造形対象物に応じて、直ちに実際の造形に際し、ｄの算定を実現することができる。
【００２６】
基本構成（１）、（２）、（３）の各プロセス１の算定は、それぞれ図１、２、３のフローチャートに示すとおりである。
尚、図３（ｂ）のフローチャートにおいて、
0006026688.tif 000014
とｒｍの大小関係に関し、上側の境界断面と下側の境界断面とが共通するという基準に立脚しているが、その根拠は、各等幅区分領域の上側の境界断面及び下側の境界断面における座標の数ｈにつき、上側の境界断面及び下側の境界断面とにおける
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とｒｍの大小関係が逆転しない程度に微細化した区分を可能とするような数を設定することを当然の前提としている。
【００２７】
各プロセス１が実行された後においては、基本構成（１）、（２）、（３）の各プロセス２、３、４は、何れも同一である。
【００２８】
具体的に説明するに、プロセス２においては、ｄが０である場合を想定した場合の最小の積層数Ｎ１を設定する一方、ｄの最大値Ｄを図５に示すフローチャートによって検出し、当該最大値Ｄを形成している等幅区分領域２における最大の積層数Ｎ２を設定しており、
プロセス３においては、最小値Ｎ１と最大値Ｎ２の間にてｄが大きくなるに従って、大きい数値ｎを設定した上で、Ｎ＝［ｎ］という一般式によって、積層数Ｎを選択しており、
プロセス４においては、実際の造形に際し、各等幅区分領域２においてプロセス３によって選択された積層数Ｎに基づく粉末層の形成及び焼結を実行している。
【００２９】
プロセス２において、ｄが０である場合を想定することによって、最小の積層数Ｎ１を設定しているが、少なからぬ造形対象物１において、所定の高さ幅にて高さ方向に即して断面３の形状が変化していない領域が存在することを根拠としている。
【００３０】
これに対し、各等幅区分領域２のｄにおいては必ず最大値Ｄが存在し、この場合には、最も等幅区分領域２内の断面３の形状の変化が大きいことから、最大の積層数Ｎ２が設定されている。
【００３１】
プロセス３においては、最小値Ｎ１と最大値Ｎ２との間にてｄの大小関係を反映した積層数Ｎが選択されているが、当該選択においては、特に限定されている訳ではなく、断面３の形状の変化の順序が積層数の順序を反映していることを必要とする。
【００３２】
このような正の整数である積層数Ｎが選択された後には、基本構成（１）、（２）、（３）は、プロセス４のように、プロセス１による各等幅区分領域２を上下方向に沿って更にＮ個に等区分した上で、等区分した各Ｎ個の断面３のプロセス１にて造形を予定しているモデルに即した外側周囲６の座標を設定している。
【００３３】
上記外側周囲６の座標の設定は、上記モデルの形状をＣＡＭのメモリに記録した上で、上記各等幅区分領域２におけるＮ個の更なる等幅区分による切断面３における上記モデルに即した外側周囲領域６の各座標をＣＡＭによって算定することによって実現できる。
【００３４】
このようなプロセス４を経た結果、プロセス５のように、積層数Ｎに基づいて粉末層の形成及び焼結を実行すると共に、プロセス４によって設定された外側周囲６の座標位置を最終的な切削位置とするように切削工具の移動に対する制御を行うことが可能となる。
【００３５】
プロセス１、２、３を事前に準備し、その後実際の造形を行うか、又はプロセス１の段階から実際の造形を行うことも可能であって、特に基本構成（２）、（３）は、そのような方法も極めて適合し得ることは、前記の通りである。
【００３６】
プロセス２、３、４、５の各状況は、図６のフローチャートに示すとおりである。
【００３７】
プロセス３における正の整数Ｎの選択として、最も典型的な手法は、積層数Ｎとして、
【数１３】
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という最小値Ｎ１と最大値Ｎ２との相加平均の採用である。
【００３８】
上記積層数Ｎの選択としては、上記相加平均だけでなく、
【数１４】
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という最小値Ｎ１と最大値Ｎ２との間の相乗平均の採用も可能である。
【００３９】
上記相乗平均の場合においても、相加平均の場合と同様に、各等幅区分領域２における断面３の形状の変化を正確に反映することができる。
【００４０】
積層数Ｎの選択としては、上記相加平均と上記相乗平均との中間値の採用も可能である。
【００４１】
具体的には、正の数ａ、ｂであり、かつａ＋ｂ＝１を選択し、Ｎ＝ａ・（相加平均によるＮ）＋ｂ・（相乗平均によるＮ）という算定、又は、Ｎ＝（相加平均によるＮ）ａ・（相乗平均によるＮ）ｂという算定を行うとよい。
【００４２】
上記のような相加平均又は相乗平均、及びこれらの組合せとは別に、K個の等幅区分領域２における各等幅区分領域２のｄにつき、ｄ１≦ｄ２≦…≦ｄｉ≦…≦ｄＫという順序を図７のフローチャートによって検出した上で、
【数１５】
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というｄの大きさの順序の反映状態を採用することも可能である。
【００４３】
以下、実施例に即して説明する。
【実施例１】
【００４４】
実施例１は、各積層の厚みに応じて、レーザービーム又は電子ビームの単位面積当たりの照射量を調整することを特徴としている。
【００４５】
造形対象物１においては、当然のこととして、各領域の機能によって焼結の程度を調整している。
【００４６】
然るに、各等幅区分領域２における積層数Ｎが変化し、その結果、各積層単位の厚みが変化している場合には、各ビームの照射の程度が同一である場合には、厚みが薄い積層単位ほど、焼結の程度が大きくなり、上記機能上の要請に適合しないという弊害を生ずることにならざるを得ない。
【００４７】
実施例１は、このような弊害を避けるため、厚みの変化に対応して、焼結の程度を調整し、各領域の機能上の要請に適合することを可能としている。
【実施例２】
【００４８】
実施例２は、各積層単位の断面３が高さ方向と直交する方向において同一位置である場合に、各積層単位の厚みが大きいほど、単位面積当りの照射量を大きく設定することを特徴としている。
【００４９】
現実の三次元造形対象物１の場合には、同一の焼結の程度である領域が少なからず存在している。
【００５０】
このような場合、基本構成（１）、（２）、（３）によって、各等幅区分領域２における積層数Ｎ、更には、各積層単位における厚みが変化した場合には、同一の焼結の程度を採用することによって、却って均一な焼結の程度が得られないことにならざるを得ない。
【００５１】
実施例２は、このような状況を考慮し、各積層単位の厚みが大きいほど、単位面積当たりの照射量を大きくすることによって、均一な焼結の程度の実現を可能としている。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上の説明からも明らかなように、本発明は、造形対象物の上下方向の断面形状の変化に対応して、適切な各積層単位の厚みの設定を可能としており、三次元造形の全てにおいて利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  予定している造形対象物
２  等幅区分領域
３  等幅区分領域の境界における断面
４  各積層領域
５  中心位置
６  外側周囲
【要約】
【課題】三次元造形方法において、造形対象物の水平方向断面が高さ方向に沿って変化する程度に従って、各積層単位における厚みを適切に設定するような構成を提供すること。
【解決手段】粉末層形成工程と移動するレーザービーム又は電子ビームの照射によって前記粉末層を焼結する焼結工程との交互の繰り返しによってコンテナ内にて積層を行う三次元造形方法であって、高さ方向に沿って積層領域４を複数個の等幅区分領域２を設定した上で、各等幅区分領域２の上側境界の断面３の形状と下側の境界の断面３の形状の変化の度合いに応じて、当該変化の程度を反映し得るような各等幅区分領域２における積層数Ｎ、更には各等幅区分領域２における各積層単位の厚みを選択し、かつ各Ｎ個の断面３における外側周囲６の座標を設定することによって、上記課題を達成する三次元造形方法。
【選択図】図４【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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