(57)【要約】【課題】本発明は各層部材を切り抜いて積層造形を行うに際して積層間隔が僅少なほど至近の各層断面が近似形状になるとともに層数が甚大になり、各層部材が混乱して適正な貼付層が識別不能となり、各層部材間で相対的に貼付作業を繰り返すことにより貼付位置の水平誤差と回転誤差の累積により大きく造形精度を阻害されるという致命的な問題を解決する積層造形材料の図画方法を提供する。【解決手段】積層造形材料である各層部材の図画方法として積層造形物の組立情報である輪郭切断線、次層位置指示線、骨格指示点、座標指示線、群集記号、層番号を記載描画し、該描画出力にあたり造形物を構築する素材へ直接印字するとともに、輪郭切断線と次層位置指示線との間隙に任意の彩色を施すことを特徴とする。【選択図】図１
2006168299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体形状をスライスした断面の外形線である輪郭形状を積層することによって造形物を構築する積層造形方法による製作過程において、ＣＧやＣＡＤ、スキャナーによって製作された３次元形状データである積層造形物を構成する各層形状の描画出力にあたり、各層部材となる断面の輪郭形状であり部材の切断位置を示す輪郭切断線、次層の積層位置を示す次層位置指示線、積層面に対して垂直方向に配置され可能な限り多数の連続する各層部材を貫通する軸線である骨格線の中心を示す骨格指示点、骨格指示点を中心に持つＸ軸線およびＹ軸線からなる座標指示線、造形物断面形状が複数からなる場合にその群集を示す群集記号、各層の連番からなる層番号を記載描画することを特徴とする積層造形における造形部材の図画方法。
【請求項２】
断面層形状の描画出力にあたり、積層造形物を構築する造形素材へ直接印字することを特徴とする請求項1記載の積層造形における造形部材の図画方法。
【請求項３】
断面層形状の描画出力にあたり、輪郭切断線と次層位置指示線との間隙に任意の彩色を施すことを特徴とする請求項1記載の積層造形における造形部材の図画方法。
【請求項４】
断面層形状の描画出力にあたり、輪郭切断線をレーザ切断加工具により切断し、該レーザの出力を減じることによって得られるレーザ光線により焼焦印字することによって、次層位置指示線、座標指示線、群集番号、層番号を各層部材に記載描画することを特徴とする請求項２記載の積層造形における造形部材の図画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等高線輪郭形状に加工された造形素材を積層することによって造形物を構築する積層造形法の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
積層造形法については、地図模型の作成などで親しまれる立体造形方法であり、地図模型のみならず教育、美術などの分野で造形手段として知られており、近年ラピッドプロトタイピング分野の造形手段としても応用され工業調査会発行の「積層造形システム」（著者：中川威雄、丸谷洋二）により広く理解されるようになっている。
【０００３】
積層造形法としては、地図模型のように表現したい立体形状を任意の等高線間隔に輪郭形状を描画した厚紙などの造形素材を切り抜き、切り抜いた各層形状の素材である各層部材を下層より順次貼付しながら造形物を構築する方法が一般的に知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、積層造形法では等高線間隔が小さくなるほど至近の各層断面が近似形状になっていくとともに層数も多くなっていくので、カッターなどの切断工具をもってする切り抜き作業は非常な労力を要するとともに、等高線輪郭形状に切り抜かれた各層形状の素材である各層部材は、錯綜混乱して適正な層位置が識別不能となり、所望する立体の形状再現力が損なわれる可能性があるとともに、効率的な製造を阻害している。
【０００５】
切り抜かれた各層部材は貼付にあたり、被貼付層との貼付位置を確認しつつ貼付作業を行うが、これは被貼付層と貼付層との相対的な位置関係の特定作業であり、夥しい層数の各層間で相対的にこの貼付作業を繰り返すと水平誤差と鉛直軸に対する回転誤差の累積により大きく造形精度を阻害するという問題点を有している。
【０００６】
また厳に３次元的な立体造形物を造形しようとすると立体上部に大きな構造を有する形状や、上下に屈曲した形状のようなオーバーハング形状を有する立体形状を再現しなければならないが、オーバーハング形状部の輪郭形状は、上層にいくほど層断面が下層より大きくなり被貼付層と貼付層との相対的な位置関係の特定作業が困難であったり、直前の作業層までになにも存在しなかった空間に突然、貼付層の各層部材が出現することになり立体形状の組立が困難という致命的な問題を有している。
【０００７】
光造形方式や紙、シート積層方式や熱可塑性樹脂を溶解積層するＦＤＭ（Ｆｕｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）方式といわれるラピッドプロトタイピング装置では被貼付層と貼付層の位置決めは、コンピュータにより制御された大掛かりな装置構造が必要となることと、ラピッドプロトタイピング装置あるいはその方式に適合した光硬化性樹脂や可塑性材料などの素材を用いることを強要されるので、造形素材の選択自由度が低くなり造形素材を限定されるという大きな問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の積層造形材料の図画方法は、上記のような従来における積層造形法の問題点を解消することを目的として開発されたものであり、課題を解決するための具体的な手段として、立体形状をスライスした断面の外形線である輪郭形状を積層することによって造形物を構築する積層造形方法による製作過程において、ＣＧやＣＡＤ、スキャナーによって製作された３次元形状データである積層造形物を構成する各層形状の描画出力にあたり、各層部材となる断面層内に輪郭形状である輪郭切断線、次層の積層位置を示す次層位置指示線、積層面に対して垂直方向に配置される単数あるいは複数からなる造形物の骨格である骨格線の中心を示す骨格指示点、骨格指示点を中心に持つＸ軸線およびＹ軸線からなる座標指示線、造形物断面形状が複数からなる場合にその群集を示す群集記号、各層の連番からなる層番号を記載描画することを特徴とする。
【０００９】
また前記各層形状の描画出力にあたり、積層造形物を構築する造形素材へ直接印字するとともに、輪郭切断線と次層位置指示線との間隙に任意の彩色を施すことを特徴とする。
【００１０】
前記各層形状の描画出力にあたり、輪郭切断線をレーザ切断加工具により切断し、該レーザの出力を減じることによって得られるレーザ光線により焼焦印字することによって、次層位置指示線、座標指示線、群集番号、層番号を各層部材に記載描画することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では積層造形材料の各層形状の図画にあたり、各層部材である単一断面層内に等高線輪郭形状である輪郭切断線、次層位置指示線、骨格指示点、座標指示線、群集番号、層番号からなる各層固有の組立情報を書き込むことにより、各層部材の層数が多大になっても、積層造形物の構築部材として常に適正な構成部位が容易に判明するので、形状再現力が損なわれることがなく効率的な製造を実施することが可能である。
【００１２】
切り抜かれた各層部材の貼付にあたり、相対的な位置関係の特定に次層位置指示線あるいは輪郭切断線と次層位置指示線との間隙に彩色された色調を目安にするとともに、座標指示線を用いて絶対座標を確認しつつ貼付作業を行うことができるので、常に各層間での相対位置確認と絶対位置の確認が可能となり各層の積層水平誤差と鉛直軸に対する回転誤差の累積が無い高精度かつ彩色された見栄えの良い立体造形を実現することができる。
【００１３】
各層固有の組立情報を書き込むことによりオーバーハング形状の積層造形も骨格指示点ならびに座標支持線により絶対的な貼付位置関係を確認しつつ層間の貼付作業を行うことができるので、立体形状の高い再現力を有している。
【００１４】
光造形方式や紙、シート積層方式やＦＤＭ方式といわれるラピッドプロトタイピング装置のような、コンピュータにより制御された大掛かりな装置構造がまったく必要なく、紙、合成樹脂材料、金属、無機材料など固体材料であれば自由な造形素材を選択することが可能な積層造形環境を提供することができる。
【００１５】
輪郭切断線を切り抜く工程においてレーザ切断加工機を用いることにより各層部材の切断と、レーザ出力調整による焼焦印字で各層部材に各層固有の組立情報を書き込むことにより、切断作業が機械化により自動化できかつ各層に必要な組立情報が描画記載できることから人的労力の軽減と切り抜かれた各層部材の錯綜混乱を防止することができ形状再現力が損なわれることがなく効率的な造形を実施することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係るＣＧやＣＡＤ、スキャナーによって製作された３次元形状データである積層造形物を構成する各層形状の積層造形材料の図画方法を図1に示す本発明の造形部材の図画方法により描画された各層部材の平面図および、図３に示す各層部材の記載描画事項を説明する平面図により説明すると、積層造形材料の１層の断面形状である断面層内に図３の如く、骨格指示点５、輪郭切断線６、次層位置指示線７、座標指示線８、群集記号９、座標支持線交点１０、層番号１１からなる各層固有の組立情報を書き込むことにある。
【００１７】
骨格指示点５は、立体形状内に任意に定義する骨格線３の各層の断面への貫通中心位置を示す点であり、骨格線３は積層面に対して垂直方向に配置され、かつ可能な限り多数の連続する各層部材を貫通する軸線であるとともに、その平面方向の配置にあたり立体形状の突起の多さや、斜度の強さなどによって単数から複数を任意位置に設定することができる。
【００１８】
骨格線３の設定にあたり、各層部材の単一の断面層内に骨格線３が複数含まれることはなんら問題ではないが、単一の断面層内に骨格線３ならびに骨格指示点５が無いのは、座標指示交点１０を求めることができず、座標指示線８を描画できなくなり、積層造形物の組立工程において絶対座標を確認できなくなるので避けなくてはならない。
【００１９】
骨格線は例えば単純な立体形状の場合、多くは最下層の層断面から最上層の層断面まで貫通する積層面に垂直な１本の軸線であるが、立体形状のもつ突起形状や傾斜が強い場合のように各層の層断面が複数に分割された浮島状態の層断面となる場合や、当初の骨格線の貫通点３である骨格指示点５が層断面外へ飛び出してしまい層断面内から骨格指示点が無くなってしまう場合がある。
【００２０】
このような場合においては、浮島状態の発生する前の浮島状態の発生していない層断面や、骨格指示点５が層断面外へ飛び出してしまう前の骨格指示点が層断面内に存在している層断面に、骨格線３を増設して設定すると積層造形物の組立工程において各層間の位置関係を容易に確認できる。
【００２１】
輪郭切断線６は、所望する立体形状を積層造形法により製作しようとするとき、地図図形の表現で例えるならば工作に所望する厚みに相応する積層造形用の材料からの切断を行うべく等高線といってよい。
【００２２】
本発明では、輪郭切断線６は積層造形用の材料として所望する立体形状をスライスした断面の外形線である輪郭を示すものであるとともに切断位置を指示する線であるが、固定的な一定の厚み間隔にスライスされた断面の輪郭のみをさすものではなく、ひとつの立体形状を造形するに際してスライスの間隔は任意に設定することも可能であり積層断面の垂直方向にたいする形状変化が無いあるいは許容できる範囲内で小さい場合は、積層間隔であるスライスの間隔を大きくとることにより各層部材の貼付工程を簡略化することが可能であり、スライスの間隔を小さくとれば立体表面形状の再現性を高くすることが可能である。
【００２３】
群集記号９は、１本の骨格線により骨格を示すことが可能な単純な形状の場合は、群集という概念は必要なく、とくに群集記号を配する必要はないが、立体形状が二つ以上に分岐する場合や新たに発生する場合では、複数の浮島状態の層断面が新たに発生することになり、この新たな浮島状態の層断面に対し新たな群集記号を付与する。
【００２４】
この群集記号９は新たな群集記号を付与された部分の立体形状が、層番号の順位が大きくなるに従い消滅してしまわない限り、途中で変更されることはなく、群集記号のこの措置により、基準面からの同一の層位における層断面において、積層造形物を構成する積層部材が錯綜混乱することがなく群集毎に整理することができ、層番号と併用することで層断面の基準面からの層数あるいは高さ位置ならびに平面的な貼付位置を特定することができる。
【００２５】
本発明を実施するための最良の形態で説明する基準面とは、立体形状の底面または製作しようとする積層造形物最下層の各層部材底面に接する面である。
【００２６】
この群集記号９は、本実施例では英文字によって表記しているが、層番号と混同の支障が無い限り英数字、漢数字、各種文字、記号など好適に選択することができる。
【００２７】
層番号１１は、積層造形材料として積層造形に供する各層部材の層断面に、基準面側である最下層から離反方向である最上層へ向けて昇順に１から順に付与する。
【００２８】
つまり層番号の１番は、立体形状の最下層の層断面であり、積層造形の第１層目の各層部材になる。
【００２９】
本発明の図画方法の特徴として、基準面からの同一の層位における浮島状態となった複数の層断面に対しても同一の層番号を付与する。
【００３０】
例えば基準面から１０層目の層断面があり、この断面から立体形状が二つに分岐して層断面が二つの浮島状態になると仮定した場合は、群集記号は本流である形状の断面に対してはＡを引き続き配し、新たに分岐して浮島状態となる断面にＢを付与することになるが、層番号はＡ断面においてもＢ断面においても１０であり、基準面から１０層目の断面であり各層部材となることを示している。
【００３１】
層番号のこの措置によって浮島状態が複数になっても、各層部材として基準面からの高さ方向である層断面の位置が層番号として認識および特定できることになる。
【００３２】
この層番号１１は、本実施例では英数字によって表記しているが、群集記号と混同の支障が無い限り英数字、漢数字、各種文字、記号など好適に選択することができる。
【００３３】
次層位置指示線７は、立体形状をスライスした断面である各層部材の第１層目において例えるならば、第1層目の層断面を図画するに際して該第１層目の層断面に第２層目の輪郭線を投影したものである。
【００３４】
各層部材である第ｎ層目の層断面を図画するに際し、第ｎ＋１層目の輪郭を投影した線を配置する、つまり次層位置指示線７を明記するこの措置によって、第ｎ層に第ｎ+１層目を積層するにあたって、お互いに相対的な位置を確定することができ貼付作業の容易性を高めている。
【００３５】
このとき第ｎ層である被貼付層の上方へ第ｎ+１層目である貼付層を順次貼付して積層造形物を構築していくのであるが、次層位置指示線７による目安に加え、各層部材の描画出力にあたり、輪郭切断線と次層位置指示線との間隙に任意の彩色を施すことによって色覚的な部材配置の認識判断を高めることができるので高精度かつ彩色された見栄えの良い立体造形を実現することができる。
【００３６】
座標指示線８は、各層部材である層断面に図画された前記骨格指示点５を中心に持つＸ軸線およびＹ軸線からなる指示線であり、断面層内において骨格指示点５と座標支持交点１０は同じ平面位置を示す。
【００３７】
座標指示交点１０と重複する骨格指示点５は、各層部材である単一の断面層内に複数配置されてもなんら問題はなく、積層造形物の組立工程において作業台１６を基準面として想定した貼付作業を行うことができ、このとき作業台１６には作業台座標指示線１７がひかれており、この作業台座標指示線１７は、換言するならば、絶対座標と言ってよい。
【００３８】
積層造形物の貼付作業は作業台の上で行い、作業台座標指示線１７と切り抜かれた第１層目各層部材の層断面に描画出力されている座標指示線８のＸ軸線およびＹ軸線が夫々まっすぐな直線に重なるように、第１層目各層部材を配置する。
【００３９】
第２層目の貼付準備として、第１層目の層断面に描画された第２層目の貼付位置を示す次層位置指示線７に倣い切り抜かれた第２層目各層部材を用意することによって貼付位置の第1層目との貼付位置の相対的な目安を得ることができ、さらに絶対座標的目安を得て貼付位置を特定するために作業台座標指示線１７と事前に配置された第１層目各層部材の層断面に描画出力されている座標指示線８のＸ軸線およびＹ軸線と第２層目各層部材の層断面に描画出力されている座標指示線８のＸ軸線およびＹ軸線の全てが夫々まっすぐな直線に重なるように、被貼付層である第１層目各層部材および貼付層である第２相目各層部材を調整するとともに各層部材を適合位置で貼付する。
【００４０】
以下同様に次層位置指示線７を参照することによって被貼付層と貼付層の相対的位置関係を求め、さらに作業台座標指示線１７と被貼付層および貼付層の各層材料の座標指示線をすべて直線に重ねることによって絶対的位置決めを行うことができることにより、各層の積層水平誤差と鉛直軸に対する回転誤差の累積が無い高精度な立体造形を実現することができる。
【００４１】
例えば、立体上部に大きな構造を有する形状や、上下に屈曲した形状であるオーバーハング形状の被貼付層は、貼付層の各層材料より面積の一部または全部が小さくなり、貼付層を被貼付層に重ねた場合、被貼付層が目視できなくなる。
【００４２】
このような場合でも、貼付層の座標指示線８と作業台座標指示線１７が直線になるように用意された作業台上面で上方から見通して貼付層の座標指示線８のＸ軸線およびＹ軸線と作業台座標指示線１７が夫々まっすぐな直線に重なるようして貼付層を被貼付層に接着することによって、容易に適正な貼付位置に積層造形を行うことが可能とる。
【００４３】
このように本発明の積層造形の図画方法による各層固有の組立情報の記載された各層材料を組み立てる場合、座標指示交点１０でもある骨格指示点５に図５（Ｃ）に示すようなピン１８を被貼付層および貼付層に刺し通しながら作業をすると、作業がより容易となり立体形状の高い再現力を得ることができる。
【００４４】
図画方法の要領として、骨格線３が単一の断面層内から消失するような骨格線の設定はできるだけ避けなければいけないが、断面形状が矮小であり描画あるいは判読が困難となる場合や、立体形状の斜度が強く骨格線が多岐の各層に及ばないなどの理由により設定作業が困難かつ煩雑である場合、骨格線ならびに座標指示線あるいは次層位置指示線を省略しても総合的な組立作業に支障はなく、品質と作業負荷とのバランス考え図画施工の簡素化を行うことも可能である。
【００４５】
このようにして本発明の図画方法により作図された層断面形状の描画出力にあたり、パソコンによるＣＧやＣＡＤ、スキャナーによって製作された３次元形状データであるこれらデータを本発明の積層造形材料の図画方法により、各層固有の組立情報を書き込んで、市販のインクジェットプリンターやレーザプリンターを用いて容易に用紙に描画出力することができる。
【００４６】
該描画出力された用紙は、積層造形物を構築すべく所望する造形素材へ貼付することにより容易に組立情報の書き込まれた各層部材を得ることができる。
【００４７】
このとき従来の積層造形では一般的に造形素材として、紙、厚紙、ダンボール、スチレンボード、発泡スチロール、アクリル板、木製板などが用いられることが多いが、これら従来の造形素材に描画出力された用紙を貼付することも、描画出力された用紙から転写することも容易に可能であるので、光造形方式や紙、シート積層方式やＦＤＭ方式といわれるラピッドプロトタイピング装置のような、コンピュータにより制御された大掛かりな装置構造がまったく必要なく固体であれば本発明による図画方法を用いることによってあらゆる素材を積層造形に好適に使用することができる。
【００４８】
所望する厚口素材への印字などは、インクジェット方式あるいはペンプロッタ方式のプリンターであれば、素材厚みにあわせてローラーの間隙を調整することや、ベッドの高さあるいはペンの把持高さを調整することにより、造形素材へ直接印字することも十分可能である。
【００４９】
またレーザ切断加工機を用いて輪郭切断線６をレーザ切断加工具により切断する工程おいて、各層部材となる造形素材を固定した状態で切断加工用の該レーザの出力を切断に用いる出力より減じることによって得られるレーザ光線により焼焦印字させることによって、次層位置指示線、座標指示線、群集番号、層番号を各層部材に夫々記載描画することができ、然る各層固有の組立情報を印字した後、輪郭切断線を切断強度の出力に調整された該レーザにより切断することが可能である。
【００５０】
カッターなどの刃物を備えたプロッターによっても同様に本発明の積層造形材料の図画方法を用いて、各層部材となる造形素材に、然る各層固有の組立情報の印字を行いつつ輪郭切断線に倣い切断加工を行うことができる。
【実施例１】
【００５１】
図1は女性胸胴部モデルのＣＧデータを本発明の積層造形材料の図画方法により描画出力された各層部材の平面図であり、該女性胸胴部モデルの３次元形状データから本発明を用いた造形部材の図画方法および組立工程を説明する。
【００５２】
本実施例１で使用する女性胸胴部モデルの３次元形状データはＣＧソフトウエアによりコンピュータディスプレイ上で設計製作された時点では、図２（ａ）の３次元形状データ２に示すようにポリゴンデータ形状といわれるワイヤーフレーム状の多面体線画からなる図画方法によって視認できるようになっている。
【００５３】
このポリゴンデータ形状では積層造形はできないので、図２（ｂ）に示すように輪郭線データ形状からなる各層部材４を採るのであるが、まず３次元形状データ２内に積層面に対して垂直方向にかつ全各層部材を貫くことができる骨格線３を引く。
【００５４】
この状態で骨格線３を含む立体形状である３次元形状データをスライスした断面の外形線である輪郭形状を投影した各層部材４の立体的に配置された状態の平面図を得ることができ、このとき各層部材４には骨格線３を輪郭線同様にスライス投影された骨格指示点５が描画されている。
【００５５】
本実施例1の女性胸胴部モデルは高さ７５ｍｍでありスライス厚みを３ｍｍにすると各層部材数を２５枚得ることができ、こうして得た各層部材４の平面図に、図３により本実施例１の女性胸胴モデルの２２層目部材における各層部材の記載描画事項を説明すると、各層部材４である単一断面層内に外形線であり部材の切断位置を示す輪郭形状を投影した輪郭切断線６、貼付層である次層２３層目の貼付位置を示す次層位置指示線７、積層面である各層部材平面に対して垂直方向に配置される骨格線３の中心を示す骨格指示点５、骨格指示点５の中心を座標指示線交点１０に持ちＸ軸線およびＹ軸線からなる座標指示線８、骨格線１本からなる各層あたりの断面数が単数であるので使用する群集記号９は「Ａ」のみとし、各層の連番からなる層番号１１が２２層目を示す「２２」を記載描画する。
【００５６】
このようにして各層部材４を順次１層目から２５層目まで、骨格指示点５、輪郭切断線６、次層位置指示線７、座標指示線８、群集記号９、座標支持線交点１０、層番号１１からなる各層固有の組立情報を書き込むことにより、図1に示すように本実施例１の女性胸胴部モデルにおける各層部材の平面図を得ることができる。
【００５７】
本実施例１では、図に各層部材の平面図をエプソン社製インクジェットプリンターＰＭ−４０００ＰＸによりコピー用紙に印字出力し、市販３ｍｍ厚両面補強紙貼付スチレンボードに図面裏面全面に住友スリーエム社製スプレーのりにより糊付けすることにより貼付したものを、カッターナイフで切り抜くことによって各層部材を得た。
【００５８】
造形素材である市販３ｍｍ厚両面補強紙貼付スチレンボードである各層部材を得る別の方法として、図1に示す各層部材の平面図をコマックス社製小型レーザ切断加工具Ａ３−１５ＷＨによって、搭載される１５Ｗ炭酸ガスレーザによって輪郭切断線を切断し、該レーザの出力を２Ｗに減じることによって得られるレーザ光線により焼焦印字させることによって、次層位置指示線、座標指示線、群集番号、層番号を各断面層部材に記載描画することによって各層部材を得た。
【００５９】
このようにして用意された各層部材について図５を用いて貼付作業の手順を説明すると、貼付作業は作業台１６の上で行い、作業台座標指示線１７と切り抜かれた「Ａ１」と記載された第１層目各層部材の座標指示線８のＸ軸線およびＹ軸線が夫々まっすぐな直線に重なるように、第１層目各層部材を配置する。
【００６０】
「Ａ２」と記載された第２層目各層部材の貼付準備として、「Ａ１」各層部材に描画された次層位置指示線７に倣うことによって貼付位置の相対的な目安を定め、さらに高精度な貼付位置を特定するために絶対座標的な目安を得るために作業台座標指示線１７と事前に配置された「Ａ１」各層部材の座標指示線８のＸ軸線およびＹ軸線と「Ａ２」各層部材の座標指示線８のＸ軸線およびＹ軸線の全てが夫々まっすぐな直線に重なるように各層部材を調整して接着する。
【００６１】
以下同様に図6に示す斜視図のように、次層位置指示線７を参照することによって被貼付層と貼付層の相対的位置関係を求め、さらに作業台座標指示線１７と被貼付層および貼付層の各層材料の座標指示線をＸ軸、Ｙ軸夫々直線に重ねることによって絶対的な位置決めを併せて行いつつ順次各層部材を積層していく。
【００６２】
本実施例１の女性胸胴部モデルでは、積層状態を説明する平面図である図４（ａ）および斜視図である図４（ｂ）に示すように、既製の造形物１３より実施例1形状の第１４層目各層部材１４さらに実施例1形状の第１５層目各層部材１５のほうが、つまり被貼付層より貼付層のほうが大きな面積となる形状であるオーバーハング形状になり、次層位置指示線７は各層部材内に描画されないとともに、貼付層の影に入るため被貼付層が目視できなくなる。
【００６３】
図5によりこのようなオーバーハング形状のある造形物を製作する手順を説明すると、作業台１６上に既製の造形物１３が座標指示線８および作業台座標指示線１７が直線に重なるように用意されており、上方から見通して実施例１形状の第１４層目各層部材１４に記載描画された座標指示線８のＸ軸線およびＹ軸線と作業台座標指示線１７が図５（ａ）に示す平面図のように直線に重なるように既製の造形物１３へ貼付する。
【００６４】
続いて実施例１形状の第１５層目各層部材１５について既製の造形物１３への接着も図5（ｂ）、図5（ｃ）に示すように同様に作業を行うことができ、座標指示交点１０でもある骨格指示点５に図5（Ｃ）に示すようなピン１８を被貼付層および貼付層に刺し通しながら作業を進めると作業をより容易に成功せしめ女性胸胴部モデルの立体形状を得ることができる。
【実施例２】
【００６５】
本発明を用いた造形部材の図画方法および組立工程を群集形状のある３次元形状データである図７斜視図に示す手モデルにより説明する。
【００６６】
本実施例２で説明する手モデルの３次元形状データはＣＧソフトウエアによりコンピュータディスプレイ上で設計製作された時点では、図７（ａ）の３次元形状データ２に示すようにポリゴンデータ形状といわれるワイヤーフレーム状の多面体線画からなる図画方法によって視認できるようになっている。
【００６７】
このポリゴンデータ形状では積層造形はできないので、図７（ｂ）に示すように輪郭線データ形状からなる各層部材４を採るのであるが、まず３次元形状データ２内に積層面に対して垂直方向に配置され、かつ可能な限り多数の連続する各層部材を貫くことができる骨格線を引く。
【００６８】
本実施例２の手モデルは手首から手のひらに至る立体構造の本流部分から各指に向かって分岐するとともに、傾斜を持った立体構造となっており、図7（ｂ）にスライスした各層部材４に骨格指示点５として示すように骨格線は手首に１本、傾斜により手のひら部に１本、ならびに各指に１本づつ配置する。
【００６９】
群集構造による分岐や傾斜のある立体構造であったとしても、本実施例２に示す手モデルのように、手首部や指部のように分岐してしまってからの各層部材４による積層造形物の組立はこれまでに説明してきた手順と同様に順次繰り返すことによって可能であるので、図７（ｂ）に示す手のひらの傾斜のある構造部分や手のひらから各指が分岐していく部分である群集形状部位１９が発生する第１４層目各層部材から第１９層各層部材における本発明の積層造形材料の図画方法を説明する。
【００７０】
本実施例２の手モデルは高さ７５ｍｍでありスライス厚みを３ｍｍにすると各層部材数を２５枚得ることができ、手首から手のひらにかけての第１層目から第１４層目までの主構造部位の各層部材の図画は、図８（ｆ）のように単一の断面層内に輪郭切断線６、次層位置指示線７、骨格指示点５、座標指示線交点１０に持ちＸ軸線およびＹ軸線からなる座標指示線８を記載描画し、この主構造部である群集記号９は「Ａ」とし、各層の連番からなる層番号１１を記載描画する。
【００７１】
この主構造部である群集Ａの手のひらから親指である構造が分岐していく様子を説明すると、親指部は第１６層目から分岐するが、まだスライス断面が連結している第１５層目の各層部材の平面図である図８（ｅ）に親指部に配置された新たに出現した骨格指示点２０が表示されるが、これは図８（ｄ）に示す第１６層目のように分岐してしまってからでは骨格線の平面位置が特定できなくなるからである。
【００７２】
第１５層目の各層部材の平面図である図８（ｅ）には、親指部の新たに出現した骨格指示点２０に座標指示交点ならびに座標指示線８を付与しておく。
【００７３】
第１６層目の各層部材の平面図である図８（ｄ）には、親指部が分岐して新しい浮島状態が出現したことが分かるとともに、この親指部を群集Ｂと定義し、各層部材の平面図に新たに出現した群集記号２１と層番号１１として「Ｂ１６」と記載描画するが、これは新たに出現した親指の群集記号がＢであり、第１６層目の各層部材であることを示すものである。
【００７４】
このあと第１７層目の各層部材の平面図である図８（ｃ）から小指部の群集Ｃが分岐して新しい浮島状態が出現し、第１８層目の各層部材の平面図である図８（ｂ）では人差し指部、中指部、くすり指部の群集Ｆ、群集Ｅ、群集Ｄが分岐して、５本の指に相当する５つの浮島状態となり分岐した後、各々の群集の層断面形状に対して骨格指示点５、輪郭切断線６、次層位置指示線７、座標指示線８、群集記号９、座標支持線交点１０、層番号１１からなる各層固有の組立情報を書き込むことにより所望する立体形状の積層造形材料の相対的にかつ絶対的な座標を確認しつつ組立作業を行うことが可能な各層部材の平面図を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
地図模型、教育、美術などの分野のみならず、ＣＧおよびＣＡＤによる３次元デジタルデザインの現実模型、形状評価用模型、焼失鋳型模型、３次元プリンターの出力用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の積層造形材料の図画方法により描画出力された各層部材の平面図である。
【図２】３次元形状データを等高線輪郭形状に置換する説明を描いた斜視図である。
【図３】本発明の積層造形材料の図画方法における各層部材の記載描画事項を説明する平面図である。
【図４】実施例１形状の各層部材の積層状態を説明する平面図および斜視図である。
【図５】本発明の造形部材の図画方法により描画出力された各層部材を用いて、オーバーハング形状のある造形物を製作する手順を説明する斜視図である。
【図６】本発明の造形部材の図画方法により描画出力された各層部材を用いて、造形物を製作する手順を説明する斜視図である。
【図７】群集形状のある３次元形状データを説明する斜視図である。
【図８】本発明の造形部材の図画方法における群集形状のある各層部材の記載描画事項を説明する平面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１：各層部材の平面図
２：３次元形状データ
３：骨格線
４：各層部材
５：骨格指示点
６：輪郭切断線
７：次層位置指示線
８：座標指示線
９：群集記号
１０：座標指示線交点
１１：層番号
１２：輪郭切断線と次層位置指示線との間隙
１３：既製の造形物
１４：実施例１形状の第１４層目各層部材
１５：実施例１形状の第１５層目各層部材
１６：作業台
１７：作業台座標指示線
１８：ピン
１９：群集形状部位
２０：新たに出現した骨格指示点
２１：新たに出現した群集記号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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