(57)【要約】【課題】単一材料の三次元造形物に比べて、造形精度を高めることなく、品質が維持される複合材料の三次元造形物を提供する。【解決手段】異なる２種類の材料で造形された部品（第１の部品Ｐ１及び第２の部品Ｐ２）が相互に組み付けられることで完成品となる三次元造形物Ｃの造形過程において、まず、第１の三次元造形装置３６によって、第１の部品Ｐ１を造形し、次いで、第１の三次元造形装置３６によって造形し終えた第１の部品Ｐ１を、第２の三次元造形装置３６へ移送して位置決めし、当該第２の三次元造形装置３６によって、第１の部品Ｐ１の上に、第２の部品Ｐ２を造形することで、完成品としての三次元造形物Ｃが仕上がる。第１の部品Ｐ１をベースとして第２の部品Ｐ２を造形するため、互いに結合面の造形精度を考慮する必要がなく、隙間なく確実に結合させることが可能である。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の材料に適合した造形方式で第１の造形部品を造形する第１の造形手段と、
前記第１の材料とは異なる第２の材料に適合した造形方式で前記第１の造形部品を支持体として、当該第１の造形部品に結合するように第２の造形部品を造形する第２の造形手段と、
を有する造形システム。
【請求項２】
結合後の造形物を新たな支持体として、予め定めた回数の造形を繰り返す請求項１記載の造形システム。
【請求項３】
予め造形された既成造形部品を支持体として、前記既成造形部品に結合するように造形部品を造形する造形手段、
をさらに有する請求項１記載の造形システム。
【請求項４】
異なる材料で造形する複数の造形部品の結合によって完成品となる三次元造形物を造形する場合に、複数の造形部品の相対位置情報から造形順序を決定する決定手段と、
造形し終えた造形部品を、後の造形時の支持体として位置決めする位置決め手段と、
位置決め手段で位置決めされた支持体上に、造形順序に基づいて、造形を繰り返す造形手段と、
を有する造形システム。
【請求項５】
前記造形部品を特定するデータとは別に、互いに対峙する造形部品の結合面に凹凸形状となるデータを付加する請求項１〜請求項４の何れか１項記載の造形システム。
【請求項６】
前記支持体における、次に造形する造形部品との結合面を、プラズマ処理する処理手段をさらに有する請求項１〜請求項４の何れか１項記載の造形システム。
【請求項７】
前記支持体で支持されない領域が存在する場合に、前記領域を補う補間部材を造形する請求項１〜請求項６の何れか１項記載の造形システム。
【請求項８】
前記造形部品を特定するデータが、ＦＡＶ（fabricatable  voxel）フォーマットで保存されたボクセルデータである請求項１〜請求項４の何れか１項記載の造形システム。
【請求項９】
異なる材料で造形する複数の造形部品の結合によって完成品となる三次元造形物の造形依頼を受け付ける受付手段と、
受付手段で受け付けた造形依頼情報から、材料毎に適合する造形方式により造形する複数の造形装置を選択する選択手段と、
複数の造形部品の相対位置情報から造形順序を決定する決定手段と、
決定手段で決定した造形順序において、造形終了後の造形部品が、次の造形装置における造形時の支持体となる位置情報を策定する策定手段と、
を有する造形物受注管理制御装置。
【請求項１０】
前記完成品となる三次元造形物を特定するデータが、ＦＡＶ（fabricatable  voxel）フォーマットで保存されたボクセルデータである請求項９項記載の造形物受注管理制御装置。
【請求項１１】
コンピュータを、
請求項９又は請求項１０の造形物受注管理制御装置として動作させる、
造形物受注管理制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造形システム、造形物受注管理制御装置、造形物受注管理制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、異なる型で造形体を形成し、後に表面を研磨して一体化させることが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、光造形において、粘度の異なる光硬化型インクを用い、物体の内側と、外側（表面）を造形することが記載されている。
【０００４】
特許文献３には、支持部に複数の造形領域を有し、造形領域で異なる材料で造形することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１−０２１６７２号公報
【特許文献２】特開２０１５−１５０７０８号公報
【特許文献３】特表２０１３−５２６４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
材料の異なる三次元造形物を相互に組み付けることで完成品（一体造形物）とする場合、材料の異なる三次元造形物を別々に発注すると、組み付け時の強度、組み付け後の寸法等、単一材料の三次元造形物に比べて造形精度を高める必要がある。
【０００７】
本発明は、単一材料の三次元造形物に比べて、造形精度を高めることなく、品質が維持される複合材料の三次元造形物を提供することができる造形システム、造形物受注管理制御装置、造形物受注管理制御プログラムを得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、第１の材料に適合した造形方式で第１の造形部品を造形する第１の造形手段と、前記第１の材料とは異なる第２の材料に適合した造形方式で前記第１の造形部品を支持体として、当該第１の造形部品に結合するように第２の造形部品を造形する第２の造形手段と、を有する造形システムである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、結合後の造形物を新たな支持体として、予め定めた回数の造形を繰り返す。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、予め造形された既成造形部品を支持体として、前記既成造形部品に結合するように造形部品を造形する造形手段、をさらに有する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、異なる材料で造形する複数の造形部品の結合によって完成品となる三次元造形物を造形する場合に、複数の造形部品の相対位置情報から造形順序を決定する決定手段と、造形し終えた造形部品を、後の造形時の支持体として位置決めする位置決め手段と、位置決め手段で位置決めされた支持体上に、造形順序に基づいて、造形を繰り返す造形手段と、を有する造形システムである。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記請求項１〜請求項４の何れか１項記載の発明において、前記造形部品を特定するデータとは別に、互いに対峙する造形部品の結合面に凹凸形状となるデータを付加する。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、前記請求項１〜請求項４の何れか１項記載の発明において、前記支持体における、次に造形する造形部品との結合面を、プラズマ処理する処理手段をさらに有する。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、前記請求項１〜請求項６の何れか１項記載の発明において、前記支持体で支持されない領域が存在する場合に、前記領域を補う補間部材を造形する。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、前記請求項１〜請求項４の何れか１項記載の発明において、前記造形部品を特定するデータが、ＦＡＶ（fabricatable  voxel）フォーマットで保存されたボクセルデータである。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、異なる材料で造形する複数の造形部品の結合によって完成品となる三次元造形物の造形依頼を受け付ける受付手段と、受付手段で受け付けた造形依頼情報から、材料毎に適合する造形方式により造形する複数の造形装置を選択する選択手段と、複数の造形部品の相対位置情報から造形順序を決定する決定手段と、決定手段で決定した造形順序において、造形終了後の造形部品が、次の造形装置における造形時の支持体となる位置情報を策定する策定手段と、を有する造形物受注管理制御装置である。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、前記請求項９に記載の発明において、前記完成品となる三次元造形物を特定するデータが、ＦＡＶ（fabricatable  voxel）フォーマットで保存されたボクセルデータである。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、コンピュータを、請求項９又は請求項１０の造形物受注管理制御装置として動作させる、造形物受注管理制御プログラムである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、単一材料の三次元造形物に比べて、造形精度を高めることなく、品質が維持される複合材料の三次元造形物を提供することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、２種類の材料に限らず、必要な層を積み重ねることができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、第１の材料として既成の造形部を支持体として、第２の材料による造形が可能である。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、単一材料の三次元造形物に比べて、造形精度を高めることなく、品質が維持される複合材料の三次元造形物を提供することができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、異なる材料同士の平面同士の結合強度よりも結合強度を高めることができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、異なる材料同士の平面同士の結合強度よりも結合強度を高めることができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、第１の造形部の造形と共に、前記領域を補う補間部材を造形することができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、材料種に適合する造形方式を選定する情報を持つことができる。
【００２７】
請求項９に記載の発明によれば、単一材料の三次元造形物に比べて、造形精度を高めることなく、品質が維持される複合材料の三次元造形物を提供することができる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明によれば、材料種に適合する造形方式を選定する情報を持つことができる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明によれば、単一材料の三次元造形物に比べて、造形精度を高めることなく、品質が維持される複合材料の三次元造形物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施の形態に係る造形用画像管理システムの全体を示す概略図である。
【図２】本実施の形態に係る造形用画像管理制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｇ）は本実施の形態に適用可能な三次元造形装置の概略図である。
【図４】本実施の形態に係り、造形物受注管理制御を実行するための処理を詳細に示す機能ブロック図である。
【図５】サポート部材の要否を判定するための三次元造形物の擬態シミュレーション図である。
【図６】本実施の形態に係る造形受注管理制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】本実施の形態に係る造形処理制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】本実施の形態の実施例に係り、（Ａ）は第１の部材の造形状態、（Ｂ）は第２の部材の造形状態、（Ｃ）は完成品である三次元造形物を示す正面図である。
【図９】本実施の形態の変形例１（結合機能１）に係り、（Ａ）は２部材結合されている状態を示す正面図、（Ｂ）は結合部の拡大図、（Ｃ）は図９（Ｂ）のＩＸＣ−ＩＸＣ線断面図である。
【図１０】本実施の形態の変形例１（結合機能２）に係り、（Ａ）は２部材結合されている状態を示す正面図、（Ｂ）は結合部の拡大図、（Ｃ）は図１０（Ｂ）のＸＣ−ＸＣ線断面図である。
【図１１】本実施の形態に係る変形例２に係り、（Ａ）は部品の移送手段としてベルトコンベアを用いた場合の三次元造形装置の正面図、（Ｂ）は部品の移送手段として回転テーブルを用いた場合の三次元造形装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、本実施の形態に係る造形物受注管理制御装置１４を含む造形管理システムの全体を示す概略図である。
【００３２】
通信回線網１０には、造形物受注管理制御装置１４が接続されている。通信回線網１０は、例えば、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）又はインターネット回線であり、複数のＬＡＮが、ＷＡＮ（ワイド・エリア・ネットワーク）によって相互に接続されていてもよい。また、通信回線網１０を含む全ての通信回線網は、それぞれ有線接続である必要はない。すなわち、一部又は全部が無線によって情報を送受信する無線通信回線網であってもよい。
【００３３】
造形物受注管理制御装置１４は、本体１６と、ＵＩ（ユーザーインターフェイス）１８とを有している。ＵＩ１８は、表示部としてのモニタ２０と、入力操作部としてのキーボード２２及びマウス２４を備える。
【００３４】
また、本体１６には、造形を発注するために必要な発注情報の入力源として機能する、メディアリーダー２６が接続されている。
【００３５】
メディアリーダー２６には、例えばＳＤメモリカード等の記録メディア３０が挿入可能なスロット部が設けられ、挿入された記録メディアに記録された発注情報が読み取られ、本体１６へ送出される。
【００３６】
なお、発注情報は、通信回線網１０に接続された、発注者側の所有する発注用のＰＣ２８から受信するようにしてもよい。なお、図１では、１台のＰＣ２８を図示しているが、通信回線網１０には、複数台のＰＣ２８が接続可能である。
【００３７】
通信回線網１０には、複数の三次元造形装置３６（１）、３６（２）・・・３６（ｎ）が接続されている（ｎは正の整数）。
【００３８】
なお、以下において、三次元造形装置３６（１）、３６（２）・・・３６（ｎ）を総称する場合は、「三次元造形装置３６」又は「３Ｄプリンタ３６」という。また、三次元造形装置３６は、通信回線網１０を介さず、造形物受注管理制御装置１４に対して、専用の信号線を介して、直接接続してもよい。三次元造形装置３６（１）、３６（２）・・・３６（ｎ）については、後述する。
【００３９】
図２に示される如く、造形物受注管理制御装置１４の本体１６は、ＣＰＵ１６Ａ、ＲＡＭ１６Ｂ、ＲＯＭ１６Ｃ、入出部１６Ｄ（Ｉ／Ｏ１６Ｄ）、及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス１６Ｅを備えている。
【００４０】
Ｉ／Ｏ１６Ｄには、通信回線網１０との接続を可能とするネットワークＩ／Ｆ１２、ＵＩ１８（モニタ２０、キーボード２２及びマウス２４）、メディアリーダー２６が接続されている。
【００４１】
また、Ｉ／Ｏ１６Ｄには、大規模記録媒体としてのハードディスク３４が接続されている。ハードディスク３４は、受け付けた造形の発注に関する受注管理情報を一時的に格納する。
【００４２】
ＲＯＭ１６Ｃには、造形物受注管理制御のためのプログラムが記録されており、造形物受注管理制御装置１４が起動すると、ＲＯＭ１６Ｃから当該プログラムが読み出され、ＣＰＵ１６Ａによって実行される。なお、造形物受注管理制御プログラムは、ＲＯＭ１６Ｃの他、ハードディスク３４や他の記録媒体に記録しておいてもよい。
【００４３】
本実施の形態では、三次元造形装置３６として、異なる造形方式で造形する複数種類の三次元造形装置３６を備えている。
【００４４】
造形方式としては、結合剤噴射方式、指向性エネルギー堆積方式、材料押出方式、材料噴射方式、粉末床溶融結合方式、シート積層方式、及び液槽光重合方式等がある。
【００４５】
図１では、三次元造形装置３６の外観の一例を示しているが、三次元造形装置３６は、造形方式、造形し得る造形物の大きさの範囲、及び適用する材料（フィラメント）の種類を含む要素によって、その外観及び大きさが様々である。
【００４６】
また、図１及び図２では、３台の三次元造形装置３６を図示しているが、２台又は４台以上種類の三次元造形装置３６を接続し、造形する対象によって、選択可能としてもよい。
【００４７】
三次元造形装置３６では、それぞれの造形方式の種類によって、造形するときの適応し得る材質（材料）が異なる。
【００４８】
図３（Ａ）〜（Ｇ）に、造形方式の種類及び機能と、それぞれの造形方式に適合する材料の関係の一例を示す。
（１）結合剤噴射方式
図３（Ａ）に示される如く、結合剤噴射方式の三次元造形装置３６Ａは、液状の結合剤５０を粉末床５２に噴射して選択的に固化させる方式である。材料例として、石膏、セラミックス、砂、カルシウム、プラスティックが挙げられる。
（２）指向性エネルギー堆積方式
図３（Ｂ）に示される如く、指向性エネルギー堆積方式の三次元造形装置３６Ｂは、材料５４を供給しつつ、ビーム５６等を集中させることによって熱の発生位置を制御し、材料５４を選択的に溶融、結合させる方式である。材料例として、金属が挙げられる。
（３）材料押出方式
図３（Ｃ）に示される如く、材料押出方式の三次元造形装置３６Ｃは、流動性のある材料５８をノズル６０から押し出し、堆積させると同時に固化させる方式である。材料例として、ＡＢＳ（アクリニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂）、ＰＬＡ（ポリ乳酸）、ナイロン１２、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＰＳＦ（ポリフェニルスルホン）が挙げられる。
（４）材料噴射方式
図３（Ｄ）に示される如く、材料噴射方式の三次元造形装置３６Ｄは、材料の液滴６２を噴射し、選択的に堆積し固化させる方式である。三次元造形装置３６Ｄは、その代表的なインクジェット法による造形方式である。材料例として、ＵＶ硬化樹脂、脂、ワックス、ハンダが挙げられる。
（５）粉末床溶融結合方式
図３（Ｅ）に示される如く、粉末床溶融結合方式の三次元造形装置３６Ｅは、粉末を敷いたある領域６４をレーザ６６から照射される熱エネルギーによって選択的に溶融結合させる方式である。材料例として、エンジニアリングプラスティック、ナイロン、金属が挙げられる。
（６）シート積層方式
図３（Ｆ）に示される如く、シート積層方式の三次元造形装置３６Ｆは、シート状の材料６８を接着させる方式である。材料例として、紙、樹脂シート、アルミシートが挙げられる。
（７）液槽光重合方式
図３（Ｇ）に示される如く、液槽光重合方式の三次元造形装置３６Ｇは、タンク７０に貯められる液状の光硬化性樹脂７２を光重合によって選択的に硬化させる方式である。材料例として、ＵＶ硬化樹脂が挙げられる。
【００４９】
なお、上記（１）〜（７）に示した造形方式の異なる７種類の三次元造形装置３６Ａ〜Ｇは、選択的に、図１及び図２に示す三次元造形装置３６（１）〜（ｎ）になり得る。また、上記（１）〜（７）に示す造形方式とは異なる造形方式の三次元造形装置を選択してもよい。
【００５０】
三次元造形装置３６において、材料と、当該材料に適合し得る造形方式（上記（１）から（７）の三次元造形装置）との関係（材料−造形方式適合テーブル）は、造形物受注管理制御装置１４のハードディスク３４（図２参照）に格納されている。例えば、発注元から材料が指定された場合に、材料−造形方式適合テーブルを読み出して、適合する造形方式を選択する。
【００５１】
ここで、造形物受注管理制御装置１４は、発注元から三次元造形の発注を受ける（すなわち、受注）際、指定された材料に基づいて、当該材料に適合し得る造形方式を選択し、造形する。なお、造形方式の選択の要素として、納期、コストが含まれる場合がある。
【００５２】
ところで、受注の内容（造形情報）において、複数の異なる材料で造形され、かつ相互に組み付けられることで完成品となる三次元造形物の依頼がある。言い換えれば、複数の異なる材料で造形されたそれぞれの三次元造形物は部品という位置付けとなる。
【００５３】
材料の異なる三次元造形物（部品）は、基本的に造形方式が異なる三次元造形装置３６が選択されて、それぞれ別々の作業工程で造形され、発注元で部品同士を組み付けて完成品とするのが一般的である。この場合、組み付け精度を考慮する必要があり、単体の三次元造形物の造形精度に比べて、高い造形精度が要求される場合がある。
【００５４】
これに対して、本実施の形態では、部品同士の組み付けを加味した作業工程（造形手順）を策定し、部品同士が組み付けられた状態、すなわち、完成品となる三次元造形物として、発注元へ出荷するようにした。
【００５５】
図４は、本実施の形態に係り、造形物受注管理制御装置１４（図２参照）で実行され、それぞれ異なる材料による造形の依頼を受けた複数の部品を組み付けることで完成する三次元造形物を提供する造形物受注管理制御を実行するための機能ブロック図である。なお、図４の各ブロックは、造形物受注管理制御装置１４のハード構成を限定するものではない。
【００５６】
図４に示される如く、受付部７４は、メディアリーダー２６及び発注ＰＣ２８を含む発注元の各所からの造形依頼を受け付ける。なお、文言の表現として、造形依頼は発注元を主体とした場合は「発注」であるが、受付部７４を主体とした場合は「受注」となる。
【００５７】
受付部７４は、造形情報抽出部７６に接続されており、造形情報抽出部７６では、受付部７４で受け付けた造形依頼の情報から造形情報を抽出する。造形情報とは、造形フォーマットデータ、指定材料、納期、コストを含む。
【００５８】
造形フォーマットデータは、ＦＡＶ（fabricatable  voxel）フォーマットで保存されたボクセルデータが好ましい。
【００５９】
（ＦＡＶフォーマットの概略）
ＦＡＶフォーマットでは、３Ｄモデルデータの外部形状だけでなく、内部構造、使用する材料、接合強度等の様々な属性を保持する。３Ｄモデルデータの外観及び内側を問わず、デザイナーが思った通りに、隅々まで、徹底的に、精密かつ緻密にデザイン可能であり、それをデータとして保存し得ることを担保している。
【００６０】
ＦＡＶフォーマットは、ボクセルデータをベース構成されている。
【００６１】
ボクセルとは三次元的な画素値である。二次元的な画素値であるピクセルを平面的に配置することで、画像を形成するように、三次元的な画素値であるボクセルを立体的に配置することで、物体を形成する。
【００６２】
すなわち、ＦＡＶフォーマットは以下の条件を備えた３Ｄモデルデータである。
【００６３】
（条件１）  ３Ｄモデルデータの外部及び内部を問わず、形状、材料、色、接合強度等といったものづくりに必要な情報が立体的な位置ごとに明確に定義されていること。
【００６４】
（条件２）  ３Ｄモデルデータのデザイン（ＣＡＤ）、解析（ＣＡＥ）、検査（ＣＡＴ）を、データ変換することなく統一的、かつ双方向的に行うことができること。
【００６５】
図４に示される如く、造形情報抽出部７６は、造形材料種特定部７８及び造形方式選定部８０に接続されている。
【００６６】
造形材料種特定部７８では、造形するときの材料の種類を特定する。本実施の形態では、造形依頼として、単一の材料種による三次元造形物の造形依頼と、複数の材料種による複数の三次元造形を組み付けて完成品となる造形依頼とがあり、造形材料種特定部７８では、単一又は複数の材料種を特定し、造形方式選定部８０へ送出する。
【００６７】
造形方式選定部８０には、材料−造形方式適合テーブルメモリ８２と、サポート部材要否判定部８４とが接続されている。
【００６８】
造形方式選定部８０では、前記造形材料種特定部７８で特定された材料種を、材料−造形方式適合テーブルメモリ８２から読み出した材料−造形方式適合テーブルと照合させて、当該特定された材料種に適合する造形方式を選定する（図２の三次元造形装置３６Ａ〜３６Ｇ参照）。ＦＡＶフォーマットは、材料の情報を持たせることができるため、造形方式の選定が容易となる。
【００６９】
また、造形方式選定部８０では、造形情報抽出部７６から受けた造形フォーマットデータに基づいて、例えば、単一材料及び複数材料の組み合わせに関わらず、完成品となる三次元造形物の擬態をシミュレーションして、サポート部材要否判定部８４に対して、サポート部材の要否を問い合わせる。
【００７０】
（サポート部材の要否判定）
例えば、図５に示される如く、２種類の材料で造形する場合、下層となる部品９４の上面に対して、上層となる部品９６の下面がはみ出るような造形（オーバーハング）が存在する場合、サポート部材９８を造形し、支持することが好ましい。そこで、図４に示すサポート部材要否判定部８４では、三次元造形物の擬態によりオーバーハングの有無、その突出量に基づいて、サポート部材の要否を判定する。
【００７１】
なお、サポート部材９８を造形する場合は、三次元造形装置３６には、本来の造形物を造形する造形ヘッドに加え、サポート部材９８を造形するための補助ヘッドが必要となる場合がある。
【００７２】
図４に示される如く、造形方式選定部８０には、稼働情報読出部８６が接続されている。稼働情報読出部８６は、複数の三次元造形装置３６の造形動作を管理する造形装置管理部８８から稼働情報を受け、造形方式選定部８０へ送出するようになっている。
【００７３】
このため、造形方式選定部８０では、単一材料の造形又は複数材料の造形に基づく、造形方式の選定に際し、材料−造形方式適合テーブルに加え、造形情報抽出部７６から受けた納期及びコスト、並びに稼働情報読出部８６から受けた現在の三次元造形装置３６の稼働情報を考慮して造形方式を選定し、造形手順策定部９０へ送出する。
【００７４】
造形手順策定部９０では、特に複数材料の造形物（部品）を組み付けることで完成品となる三次元造形物における造形の順序を策定する。この造形の順序に従って、三次元造形装置３６が稼働することになる。
【００７５】
例えば、下層から順に複数の材料による部品を積み重ねて組み付けていく場合は、最下層から順に、材料に基づき選定された三次元造形装置３６が稼働する
造形手順策定部９０は造形指示部９２に接続されている。造形手順策定部９０では、策定された造形手順を造形指示部９２へ送出する。造形指示部９２が、造形装置管理部８８に対して造形指示を実行することで、造形装置管理部８８では、造形手順策定部９０で策定された造形手順に基づいて、三次元造形装置３６の動作を制御する。
【００７６】
以下に本実施の形態の作用を図６及び図７のフローチャートに従い説明する。
【００７７】
図６は、本実施の形態に係る造形受注管理制御ルーチンを示すフローチャートである。
【００７８】
ステップ１００では、造形依頼を受け付けたか否かを判断し、否定判定された場合は、このルーチンは終了する。
【００７９】
また、ステップ１００で肯定判定された場合は、ステップ１０２へ移行して、受け付けた造形依頼から、造形情報を抽出する。造形情報には、少なくとも、造形フォーマットデータ、指定材料、納期、コストが含まれる。指定材料とは、直接材料を指定する場合もあるが、質感（表面光沢、硬度等）や外観（透明度等）で指定する場合があるものとする。
【００８０】
次のステップ１０４では、造形物の材料の種類を特定する。直接材料が指定されている場合は、当該材料が特定される。一方、質感や外観で指定されている場合は、当該指定に合う材料を特定する。例えば、表面光沢で透明な材料が指定されると、アクリル樹脂等が特定される。
【００８１】
次のステップ１０６では、材料−造形方式テーブルを読み出し、次いでステップ１０８へ移行して三次元造形装置３６の稼働状況情報を読み出して、ステップ１１０へ移行する。
【００８２】
ステップ１１０では、納期、コストを考慮し、材料−造形方式テーブルを参照して、特定した材料の造形方式を選定して、ステップ１１２へ移行する。
【００８３】
ステップ１１２では、造形依頼が単一材料による造形であるか否かを判断する。単一材料であれば、材料の特定は１回でよいので肯定判定され、ステップ１１６へ移行する。
【００８４】
一方、複数材料による造形である場合は、ステップ１１２で否定判定され、ステップ１１４へ移行する。
【００８５】
ステップ１１４では、各材料による全ての造形方式を選定し終えたか（選定済みか）を判断し、否定判定された場合は、ステップ１１０へ移行して、上記工程を繰り返す。
【００８６】
また、ステップ１１４で肯定判定された場合は、ステップ１１６へ移行する。
【００８７】
ステップ１１６では、例えば、完成品をシミュレーションした三次元造形物の擬態からサポート部材が必要か否かを判断する。このステップ１１６で肯定判定された場合は、ステップ１１８へ移行してサポート部材の造形を追加し、ステップ１２０へ移行する。また、ステップ１１６で否定判定された場合は、ステップ１２０へ移行する。
【００８８】
ステップ１２０では、造形手順を策定する。特に、複数材料による造形の場合は、最下層から順番に造形する造形手順を策定し、ステップ１２２へ移行する。
【００８９】
ステップ１２２では、選定された三次元造形装置３６に対して、造形指示を出力し、このルーチンは終了する。
【００９０】
図７は、本実施の形態に係る造形処理制御ルーチンを示すフローチャートである。
【００９１】
ステップ１５０では、造形指示があったか否かを判断し、否定判定された場合は、このルーチンは終了する。
【００９２】
また、ステップ１５０で肯定判定されると、ステップ１５２へ移行して、造形情報（造形フォーマットデータ）を読み出し、ステップ１５４へ移行する。
【００９３】
ステップ１５４では、単一材料の造形か否かを判断する。このステップ１５４で肯定判定された場合は、ステップ１５６へ移行して、造形開始のための原位置（ｘ−ｙ座標）を指定し、次いでステップ１５８へ移行して造形フォーマットデータを、選定した三次元造形装置３６へ送出し、ステップ１６０へ移行する。
【００９４】
ステップ１６０では、造形開始高さ（ｚ座標）を調整し、ステップ１６２へ移行して、原位置を基準として造形処理を実行する。造形処理工程は、選定されたそれぞれの三次元造形装置３６によって異なる（図２参照）。ステップ１６２での造形処理が終了すると、このルーチンは終了する。
【００９５】
一方、ステップ１５４において、否定判定、すなわち、造形指示が、複数材料による造形である場合は、ステップ１６４へ移行して、造形の層数（材料数に相当）を示す変数ｍを１に初期設定し、ステップ１６６へ移行する。
【００９６】
ステップ１６６では、策定した造形手順を読み出し、ステップ１６８へ移行する。このとき、階層数の特定、サポート部材の要否等が含まれる。
【００９７】
ステップ１６８では、予め選定された三次元造形装置３６の中から、第ｍ層の造形を実行する三次元造形装置３６を選択し、次いでステップ１７０へ移行して造形開始のための原位置（ｘ−ｙ座標）を指定し、ステップ１７２へ移行する。
【００９８】
ステップ１７２では、第ｍ層を造形するための造形フォーマットデータを、選択した三次元造形装置３６へ送出し、ステップ１７４へ移行する。
【００９９】
ステップ１７４では、造形開始高さ（ｚ座標）を調整し、ステップ１７６へ移行して、原位置を基準として造形処理を実行する。造形処理工程は、選定されたそれぞれの三次元造形装置３６によって異なる（図２参照）。
【０１００】
また、造形工程において、下層の部品をベースに造形する場合は、当該部品の結合面（上面）に対して、平面に対して結合強度を高める加工（凹凸処理、粗面処理、プラズマ処理等）を施すことが好ましい（後述する変形例１参照）。
【０１０１】
ステップ１７６での造形処理が終了すると、ステップ１７８へ移行して、全層の造形が終了したか否かを判断し、肯定判定された場合は、複数の材料で造形された各部品が層状に組み付けられ、出荷し得る三次元造形物が完成したと判断し、このルーチンは終了する。
【０１０２】
一方、ステップ１７８で否定判定された場合は、造形されていない部品が存在すると判断し、次の層の造形を実行するべく、ステップ１８０へ移行し、変数ｍをインクリメント（ｍ←ｍ＋１）して、ステップ１８２へ移行する。
【０１０３】
ステップ１８２では、予め選定された三次元造形装置３６の中から、第ｍ層の造形を実行する三次元造形装置３６を選択し、ステップ１８４へ移行する。
【０１０４】
ステップ１８４では、造形し終えた部品が次の三次元造形装置３６の造形テーブルに移送済みか否かを判断する。移送手段としては、手作業、ベルト搬送、造形ヘッド交換等が考えられる（後述する変形例２参照）。
【０１０５】
ステップ１８４で肯定判定されると、ステップ１８６へ移行して、移送先の三次元造形装置３６上で、造形済みの三次元造形物（部品又は部品アッセンブリ）の原位置（ｘ−ｙ座標）を検出し、その後、ステップ１７０へ戻り、上記工程を繰り返す。
【０１０６】
（実施例）
図８は、本実施の形態に係る造形物受注管理制御装置１４で、異なる２種類の材料で造形された部品（第１の部品Ｐ１及び第２の部品Ｐ２）が相互に組み付けられることで完成品となる三次元造形物Ｃの造形過程を示している。
【０１０７】
図８（Ａ）は、材料押出方式の三次元造形装置３６Ｃによって、第１の部品Ｐ１を造形している状態である。
【０１０８】
図８（Ｂ）は、三次元造形装置３６Ｃで造形し終えた第１の部品Ｐ１を、材料噴射方式の三次元造形装置３６Ｄへ移送して位置決めし、当該三次元造形装置３６Ｄによって、第１の部品Ｐ１の上に、第２の部品Ｐ２を造形している状態である。
【０１０９】
図８（Ｃ）は、第１の部品Ｐ１と第２の部品Ｐ２とが結合した完成品としての三次元造形物Ｃである。この完成品である三次元造形物Ｃが、発注元に出荷される。
【０１１０】
このように、第１の部品Ｐ１をベースとして第２の部品Ｐ２を造形するため、互いに結合面の造形精度を考慮する必要がなく、隙間なく確実に結合させることが可能である。
【０１１１】
なお、本実施の形態において、組み付けとは、直接的に密着、連結、はめ込み、及び圧入を含む一般的な結合状態をいい、必要に応じて、ねじ込み、溶着、又は接着層を介在させる場合を含むものとする。
【０１１２】
（変形例１「結合面の施工」）
本実施の形態では、例えば、図８における第１の部品Ｐ１と第２の部品Ｐ２との結合面に対して、所謂平面同士であることを前提としているが、当該平面同士に比べて結合強度を高める手段（以下、「結合機能」という）を付加してもよい。
【０１１３】
（結合機能１）
図９は、材料としてＡＢＳ樹脂が指定されて、材料押出方式（三次元造形装置３６Ｃ）で造形された第１の部品２００と、材料としてＵＶ硬化樹脂が指定されて、材料噴射方式（三次元造形装置３６Ｄ）で造形された第２の部品２０２との結合面に相互に嵌り合う凹凸部２０４を設けた構成である。
【０１１４】
この凹凸部２０４の嵌め合いによって、平面同士の結合面に比べて結合強度が高められる。
【０１１５】
（結合機能２）
凹凸部２１０は、結合される材料によって、その大きさ、段差等を調整することで、材料に適した凹凸形状を設ければよい。
【０１１６】
例えば、図１０は、材料として金属が指定されて、粉末床溶融結合方式（三次元造形装置３６Ｅ）で造形された第３の部品２０６と、材料としてＡＢＳ樹脂が指定されて、材料押出方式（三次元造形装置３６Ｃ）で造形された第４の部品２０８との結合面に市松模様（碁盤縞という場合がある）とされた相互に嵌り合う凹凸部２１０を設けた構成である。
【０１１７】
結合機能１と同様に、この市松模様の凹凸部２１０の嵌め合いによって、平面同士の結合面に比べて結合強度が高められる。
【０１１８】
（結合機能３）
プラズマ処理によって、結合面を適度に粗面化することによるアンカー効果を施すようにしてもよい。
【０１１９】
以下に、プラズマ処理の原理を示す。
【０１２０】
プラス電極とマイナス電極間に高周波電源を使う（電力量１００ｗｈ〜２００ｗｈ、周波数５０ｋＨｚ〜２．４５ＧＨｚから設定）。
【０１２１】
電極同士の空間温度を上昇させることにより反応ガス（窒素又は酸素）の分子を解離して原子化し、さらに、上昇して原子核の周りを回っていた電子が原子から離れてイオンが発生する。
【０１２２】
その電子とイオンが部品に衝突することで結合を切り接着しやすい官能基を作り、分子間接合しやすい状態に変化する。言い換えれば、ナノレベルの粗面化である。
【０１２３】
なお、プラズマ処理装置としては、リモート型大気圧プラズマ処理が適用可能である。      
【０１２４】
ここで、反応ガスとして窒素（又は酸素）を適用し、電極間を４ｍｍに設定し、周波数１３．５６ＭＨｚ、放電電力６０Ｗ、照射時間０．１として、ターゲットとなる部品に照射した結果、プラズマ処理前に比べて結合強度が高まった。
【０１２５】
（変形例２「移送手段」）
なお、本実施の形態では、それぞれ、個別の複数の三次元造形装置３６を用いて、複数の材料毎に三次元造形装置３６を選択して、下層の部品の造形後に、図示は省略したが、移送手段を用いて当該部品を次層を造形する三次元造形装置へ移送するためにようにした。
【０１２６】
これに対して、変形例２は、図１１（Ａ）に示される如く、造形ベースとなるベルトコンベア２１２を設け、当該ベルトコンベア２１２をモータ２１４の駆動力で周回移動（図１１の矢印Ａ参照）させるときの移動方向に沿って、異なる造形方式の複数の三次元造形装置３６を配列する。ベルトコンベア２１２の周回移動によって、異なる三次元造形装置３６間の部品の移送が可能となる。
【０１２７】
この場合、異なる三次元造形装置３６を、それぞれ着脱可能にヘッドユニット化し、受注時に必要な造形方式に合わせて、付け替えるようにしてもよいし、ベルトの周回方向を反転させる機構を持たせもよい。
【０１２８】
また、図１１（Ｂ）に示される如く、ベルトコンベア２１２に代えて、円盤状の回転テーブル２１６を設け、その周縁に、複数の三次元造形装置３６を配置して、回転テーブル２１６の回転によって、必要な三次元造形装置３６を選択して位置決めするようにしてもよい。
【０１２９】
なお、本実施の形態（実施例、変形例を含む）では、最下層の造形物から新規に造形するようにしたが、特に、最下層の造形物は、既に造形された既成の造形物（既製品）を、位置決めしてその上に造形するようにしてもよい。
【０１３０】
また、本実施の形態では、異なる材料の場合、異なる種類の三次元造形装置３６を選択するようにしたが、異なる材料であっても、同一の種類の三次元造形装置３６で造形する場合もある。例えば、ＡＢＳとナイロン１２とは同一の三次元造形装置３６Ｃ（材料押出方式）で造形する場合がある。例えば、第１の材料（ＡＢＳ）で造形した後、向きを代えて位置決めし、第１の材料を支持体として第２の材料（ナイロン１２）で造形するといった造形手順もあり得る。
【０１３１】
なお、造形システムは、図１に示すように、１つの造形手段毎に独立構造となっている複数の三次元造形装置３６を選択的に使用（例えば、通信回線網１０に介して連携制御）して造形する場合と、図１１に示すように、１つの装置構成にヘッドユニット化された複数の造形手段（三次元造形装置３６）を有する場合と、の双方の形態を含むものとする。
【符号の説明】
【０１３２】
１０    通信回線網
１２    ネットワークＩ／Ｆ
１４    造形物受注管理制御装置
１６    本体
１６Ａ    ＣＰＵ
１６Ｂ    ＲＡＭ
１６Ｃ    ＲＯＭ
１６Ｄ    入出部（Ｉ／Ｏ）
１６Ｅ    バス
１８    ＵＩ（ユーザーインターフェイス）
２０    モニタ
２２    キーボード
２４    マウス
２６    メディアリーダー
３０    記録メディア
３４    ハードディスク
３６（１）〜（ｎ）    三次元造形装置
３６Ａ    結合剤噴射方式の三次元造形装置
３６Ｂ    指向性エネルギー堆積方式の三次元造形装置
３６Ｃ    材料押出方式の三次元造形装置
３６Ｄ    材料噴射方式の三次元造形装置
３６Ｅ    粉末床溶融結合方式の三次元造形装置
３６Ｆ    シート積層方式の三次元造形装置
３６Ｇ    液槽光重合方式の三次元造形装置
５０    結合剤
５２    粉末床
５４    材料
５６    ビーム
５８    材料
６０    ノズル
６２    液滴
６４    領域
６６    レーザ
６８    材料
７０    タンク
７２    光硬化性樹脂
７４    受付部
７６    造形情報抽出部
７８    造形材料種特定部
８０    造形方式選定部
８２    材料−造形方式適合テーブルメモリ
８４    サポート部材要否判定部
８６    稼働情報読出部
８８    造形装置管理部
９０    造形手順策定部
９２    造形指示部
９４    部品
９６    部品
９８    サポート部材
【図１】
2018075768.tif 000003
【図２】
2018075768.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018075768.tif 000008
【図７】
2018075768.tif 000009
【図８】
2018075768.tif 000010
【図９】
2018075768.tif 000011
【図１０】
2018075768.tif 000012
【図１１】
2018075768.tif 000013