(57)【要約】【課題】コンクリート成形品の型枠を３Ｄプリンターで出力するデータに変換可能な型枠設計装置を提供する。【解決手段】  型枠設計システムＸは、型枠設計装置１と３Ｄプリンター３とを含んでいる。型枠設計装置１の設計データ取得部１００は、コンクリート成形品の型枠の設計データ２００を取得する。この設計データ２００は、一般的なコンクリート成形品のＣＡＤデータ等である。設計データ加工部１１０は、設計データ取得部１００により取得された設計データ２００を、ユーザーの指示に対応して、加工する。出力データ変換部１２０は、設計データ加工部１１０により加工された設計データ２００を３Ｄプリンター用の出力データ２１０に変換する。設計データ加工部１１０は、設計データ２００に文字又は模様の立体造形を付加する加工を行う。【選択図】図２
2018060361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート成形品の型枠の設計データを取得する設計データ取得部と、
該設計データ取得部により取得された前記設計データを、ユーザーの指示に対応して加工する設計データ加工部と、
該設計データ加工部により加工された前記設計データを、前記コンクリート成形品に適した、３Ｄプリンター用の出力データに変換する出力データ変換部とを備える
ことを特徴とする型枠設計装置。
【請求項２】
前記設計データ加工部は、
前記設計データに文字又は模様の立体造形を付加する加工を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の型枠設計装置。
【請求項３】
前記出力データ変換部は、
前記コンクリート成形品の成型の際に組み立てられる型枠毎に、前記３Ｄプリンターで出力可能なサイズであって、成型の際に型崩れしない強度を保つように調整された特定単位で前記設計データを分割し、分割された前記設計データ毎に前記出力データに変換する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の型枠設計装置。
【請求項４】
前記出力データ変換部は、
前記コンクリート成形品の成形の際の漏れを防ぐように、前記設計データの隙間を埋め、面の継ぎ目部分を減少させる
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の型枠設計装置。
【請求項５】
前記出力データ変換部は、
前記コンクリート成形品が成型される面の凹凸を滑らかに変換する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の型枠設計装置。
【請求項６】
前記出力データ変換部により変換された前記出力データを、前記３Ｄプリンターに出力する出力部を更に備える
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の型枠設計装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の型枠設計装置により作成された出力データにより出力された
ことを特徴とする型枠。
【請求項８】
請求項７に記載の型枠により製造された
ことを特徴とするコンクリート成形品。
【請求項９】
コンクリート成形品の型枠を設計する型枠設計装置と、該型枠設計装置により出力された出力データから前記コンクリート成形品の型枠を作成する３Ｄプリンターとを含む型枠設計システムであって、
前記型枠設計装置は、
前記コンクリート成形品の型枠の設計データを取得する設計データ取得部と、
該設計データ取得部により取得された前記設計データを、ユーザーの指示に対応して加工する設計データ加工部と、
該設計データ加工部により加工された前記設計データを前記３Ｄプリンター用の出力データに変換する出力データ変換部と、
前記出力データ変換部により変換された前記出力データを、前記コンクリート成形品に適した、前記３Ｄプリンターに出力する出力部とを備える
ことを特徴とする型枠設計システム。
【請求項１０】
コンクリート成形品の型枠を設計する型枠設計装置により実行される型枠設計方法であって、前記型枠設計装置は、
前記コンクリート成形品の型枠の設計データを取得し、
取得された前記設計データを、ユーザーの指示に対応して加工し、
加工された前記設計データを、前記コンクリート成形品に適した、３Ｄプリンター用の出力データに変換する
ことを特徴とする型枠設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、コンクリート成形品の型枠設計装置、型枠、コンクリート成形品、型枠設計システム、及び型枠設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート二次製品（プレキャストコンクリート）等であるコンクリート成形品の型枠は鋼鉄製が主流であり、その組み立てに溶接を用いていた。そのため、溶接にかかる手間や溶接熱による変形などが生じ、製作に多大な時間が必要となっていた。
【０００３】
ここで、特許文献１を参照すると、３次元造形物を造形する３Ｄプリンターによって、対象造形物の少なくとも一部の外枠に対応する形状を有する外枠部であって、中空空間部を囲繞する外枠部を造形する外枠部造形工程と、前記外枠部造形工程において造形した外枠部を補強する補強工程と、を含む造形物の構築方法が記載されている。
特許文献１の造形物の構築方法は、材料及び形態の観点において意匠上の制約を減ずることが可能であり、また、施工時間を短縮することが可能であり、さらに、３次元造形装置の処理負荷を低減させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１８６８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の造形物の構築方法は、型枠を用いて製造するコンクリート成形品の型枠の設計には用いることができなかった。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の問題を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の型枠設計装置は、コンクリート成形品の型枠の設計データを取得する設計データ取得部と、該設計データ取得部により取得された前記設計データを、ユーザーの指示に対応して加工する設計データ加工部と、該設計データ加工部により加工された前記設計データを、前記コンクリート成形品に適した、３Ｄプリンター用の出力データに変換する出力データ変換部とを備えることを特徴とする。
本発明の型枠設計装置は、前記設計データ加工部は、前記設計データに文字又は模様の立体造形を付加する加工を行うことを特徴とする。
本発明の型枠設計装置は、前記出力データ変換部は、前記コンクリート成形品の成型の際に組み立てられる型枠毎に、前記３Ｄプリンターで出力可能なサイズであって、成型の際に型崩れしない強度を保つように調整された特定単位で前記設計データを分割し、分割された前記設計データ毎に前記出力データに変換することを特徴とする。
本発明の型枠設計装置は、前記出力データ変換部は、前記コンクリート成形品の成形の際の漏れを防ぐように、前記設計データの隙間を埋め、面の継ぎ目部分を減少させることを特徴とする。
本発明の型枠設計装置は、前記出力データ変換部は、前記コンクリート成形品が成型される面の凹凸を滑らかに変換することを特徴とする。
本発明の型枠設計装置は、前記出力データ変換部により変換された前記出力データを、前記３Ｄプリンターに出力する出力部を更に備えることを特徴とする。
本発明の型枠は、前記型枠設計装置により作成された出力データにより出力されたことを特徴とする。
本発明のコンクリート成形品は、前記型枠により製造されたことを特徴とする。
本発明の型枠設計システムは、コンクリート成形品の型枠を設計する型枠設計装置と、該型枠設計装置により出力された出力データから前記コンクリート成形品の型枠を作成する３Ｄプリンターとを含む型枠設計システムであって、前記型枠設計装置は、前記コンクリート成形品の型枠の設計データを取得する設計データ取得部と、該設計データ取得部により取得された前記設計データを、ユーザーの指示に対応して加工する設計データ加工部と、該設計データ加工部により加工された前記設計データを、前記コンクリート成形品に適した、前記３Ｄプリンター用の出力データに変換する出力データ変換部と、前記出力データ変換部により変換された前記出力データを、前記３Ｄプリンターに出力する出力部とを備えることを特徴とする。
本発明の型枠設計方法は、コンクリート成形品の型枠を設計する型枠設計装置により実行される型枠設計方法であって、前記型枠設計装置は、前記コンクリート成形品の型枠の設計データを取得し、取得された前記設計データを、ユーザーの指示に対応して加工し、加工された前記設計データを、前記コンクリート成形品に適した、３Ｄプリンター用の出力データに変換することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、取得された設計データを加工し、加工された設計データを、コンクリート形成品に適した、３Ｄプリンター用の出力データに変換することで、３Ｄプリンターで造形するコンクリート成形品の型枠を設計可能な型枠設計装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る型枠設計システムのシステム構成図である。
【図２】図１に示す型枠設計システムの制御構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る型枠設計出力処理のフローチャートである。
【図４】図３に示す設計データ加工処理の概念図である。
【図５】図３に示す出力データ変換処理の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施の形態＞
〔型枠設計システムＸのシステム構成〕
まず、図１により、本発明の実施の形態に係る型枠設計システムＸのシステム構成の説明を行う。本実施形態の型枠設計システムＸは、コンクリート成形品の型枠を設計し、製造することも可能なシステムである。
型枠設計システムＸは、型枠設計装置１がネットワーク２を介して３Ｄプリンター３へ接続されて構成されている。
【００１１】
型枠設計装置１は、コンクリート成形品の型枠を設計するための制御演算手段と記録媒体とを備えた情報処理装置である。型枠設計装置１は、例えば、携帯型又は据え置き型のＰＣ（Personal Computer）、ＦＣ（Factory Computer）、ワークステーション、サーバー、スマートフォンやタブレット端末のような携帯端末等であってもよい。
【００１２】
ネットワーク２は、一般的なネットワークである。ネットワーク２は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）、近距離ネットワーク、携帯電話網等である。ネットワーク２は、各種有線又は無線接続のネットワークであってもよい。この無線接続は、例えば、一般的な無線ＬＡＮやブルートゥース（登録商標）等であってもよい。
【００１３】
３Ｄプリンター３は、出力データ２１０（図２）を基に３Ｄプリントで造形を行う各種方式の３Ｄプリンターである。３Ｄプリンター３として、例えば、ＦＤＭ（Fused Deposition Modeling）方式、光造形方式、インクジェット方式、粉末焼結方式等の各種造形方式の装置を用いることが可能である。また、３Ｄプリンター３にて３Ｄプリントの造形に用いられる原料としては、当該プリンターの３Ｄプリントの造形方式に対応した、ＡＢＳ樹脂、ＰＬＡ樹脂、紫外線硬化樹脂等の各種樹脂、石膏や澱粉粉末、金属粉末、セメント等の各種の素材を用いることが可能である。
【００１４】
なお、３Ｄプリンター３は、一般的に市販されている３Ｄプリンターではなく、コンクリート成形品の型枠の製造用に最適化され、特別に製造され、又は調整された３Ｄプリンターであってもよい。具体的には、３Ｄプリンター３として、水やコンクリートの漏れを防ぐため、隙間のできにくく素材を充填するような緻密充填機構を備えていてもよい。また、３Ｄプリンター３は、コンクリートが整形される面を滑らかにするために温風や赤外線やレーザー等で表面を溶融させたり、削ったり、研磨したりする滑面機構を備えていてもよい。
また、３Ｄプリンター３は、いわゆる一般的な３Ｄプリンターの他に、出力データ２１０（図２）を基に、各種素材を金具やレーザー等で切削するような方式の装置を用いてもよい。
また、３Ｄプリンター３は、下記で説明するように、ネットワーク２を介さず、型枠設計装置１と直接接続されていてもよい。
【００１５】
（型枠設計装置１の構成）
また、型枠設計装置１は、制御部１０、画像処理部１１、記憶部１２、入力部１３、表示部１４、及びネットワーク接続部１５を備えている。各部は共通のバスで接続されても、更に各部の間で専用のバスで接続されてもよい。
【００１６】
制御部１０は、型枠設計装置１の全体を制御する制御演算部である。制御部１０は、例えば、一般的なＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等であってもよい。
【００１７】
画像処理部１１は、画像処理等を実行する制御演算部である。画像処理部１１は、例えば、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等であってもよい。また、画像処理部１１は、Open GL規格等の各種三次元データの各種レンダリングやシェーダー（Shader）演算等を高速に実行可能であり、レイトレーシング（Ray Tracing）法やラジオシティ（Radiosity）法等の演算を支援するアクセレレーターとして機能してもよい。また、画像処理部１１は、構造や強度計算等の物理演算の支援機能を備えていてもよい。
【００１８】
記憶部１２は、各種データが格納される一時的でない記録媒体である。記憶部１２は、例えば、各種ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、光学記録媒体等である。
なお、記憶部１２のＲＡＭ等の高速にアクセスされる記録媒体に関しては、制御部１０と直接接続されていてもよい。
【００１９】
入力部１３は、型枠設計装置１のユーザーが各種指示を行うための機器である。入力部１３は、例えば、キーボード、マウス、タッチパッド、タッチパネル、デジタイザー、３Ｄマウス、ステレオカメラ等である。
【００２０】
表示部１４は、型枠設計装置１の各種データを表示する機器である。表示部１４は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Organic EL）若しくはＯＬＥＤ（Organic light-emitting diode）ディスプレイ等の各種ディスプレイであってもよい。
なお、入力部１３と表示部１４が一体となったタッチパネルとして構成されていてもよい。
【００２１】
ネットワーク接続部１５は、ネットワーク２を介して３Ｄプリンター３と接続するための、例えば、無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、携帯電話ダイヤルアップ接続等に係るインターフェイスである。
なお、ネットワーク接続部１５は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、シリアル、パラレル等の各種インターフェイスで、直接、３Ｄプリンター３と接続してもよい。
【００２２】
〔型枠設計システムＸの制御構成〕
次に、図２により、本発明の実施の形態に係る型枠設計システムＸの制御構成について説明する。
型枠設計装置１の制御部１０は、設計データ取得部１００、設計データ加工部１１０、出力データ変換部１２０、及び出力部１３０を備えている。
また、型枠設計装置１の記憶部１２は、設計データ２００及び出力データ２１０を格納している。
【００２３】
設計データ取得部１００は、コンクリート成形品の型枠の設計データ２００を取得する。
設計データ取得部１００は、ユーザーの指示により、例えば、ネットワーク２を介した他の情報処理装置、各種フラッシュメモリーや光学記録媒体等の外部記録媒体から、設計データ２００を取得する。また、設計データ取得部１００は、この際に、設計データ２００を、型枠設計に適した形式に変換してもよい。
【００２４】
設計データ加工部１１０は、設計データ取得部１００により取得された設計データ２００を、ユーザーの指示に対応して加工する。
具体的には、設計データ加工部１１０は、例えば、設計データ２００に文字又は模様の立体造形を付加する加工を行う。設計データ加工部１１０は、例えば、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を用いて、対話的に、コンクリート成形品の位置を指定し、この立体造形を付加してもよい。
【００２５】
出力データ変換部１２０は、設計データ加工部１１０により加工された設計データ２００を、３Ｄプリンター用の出力データ２１０に変換する。この際、出力データ変換部１２０は、コンクリート成形品に適した出力データ２１０に変換する。
具体的には、出力データ変換部１２０は、例えば、特定単位で設計データ２００を分割し、分割された設計データ２００毎に出力データ２１０に変換してもよい。この特定単位は、コンクリート成形品の成型の際に組み立てられる型枠毎の単位であってもよい。また、この特定単位は、３Ｄプリンターで出力可能なサイズであって、成型の際に破断せず、成形品が型崩れしない強度を保つように調整された大きさ等の値であってもよい。
また、出力データ変換部１２０は、例えば、コンクリート成形品の成形の際の漏れを防ぐように、設計データ２００の隙間を埋め、面の継ぎ目部分を減少させる処理を行ってから、出力データ２１０に変換してもよい。
また、出力データ変換部１２０は、例えば、コンクリート成形品が成型される面の凹凸を滑らかに変換してもよい。
【００２６】
出力部１３０は、出力データ変換部１２０により変換された出力データ２１０を、３Ｄプリンターに出力する。出力部１３０は、例えば、ネットワーク２を介して、出力データ２１０を、造形出力する３Ｄプリンターに送信する。
なお、型枠設計装置１と３Ｄプリンター３とが直接接続されている場合、出力部１３０は、出力データ２１０を基に、後述するスライスデータを作成して、３Ｄプリンター３を直接制御するコマンドを送信してもよい。
【００２７】
また、型枠設計装置１の制御部１０は、記憶部１２に格納されたＯＳ（Operating System）上でインストールされた３Ｄプリンター３のデバイスドライバーとアプリケーションプログラム等の制御プログラムを実行することで、設計データ取得部１００、設計データ加工部１１０、出力データ変換部１２０、及び出力部１３０として機能させることが可能である。
【００２８】
設計データ２００は、コンクリート成形品の型枠の設計用のデータである。設計データ２００は、例えば、型枠のＣＡＤ（Computer-Aided Design）データであってもよい。このＣＡＤデータは、例えば、「．ＤＸＦ」形式のファイル等のポリゴン（多角形）の立体座標と面座標等を含む３Ｄデータであってもよい。また、設計データ２００は、コンクリート成形品の型枠の一部のデータであっても、全体のデータであってもよい。また、コンクリート成形品の種類として、振動成形、高流動コンクリートを用いた無振動、又は表面の気泡のみを取るための微振動等の成形品の型枠であってもよい。また、３Ｄプリンター３の造形する原料に合わせて、コンクリート成形品の種類が選択されてもよい。たとえば、３Ｄプリンター３が金属焼結方式であった場合、遠心成形用の剛性が要求される型枠のデータを用いることも可能である。
【００２９】
出力データ２１０は、３Ｄプリンター３で出力可能なＳＴＬ（Standard Triangulated Language）データ等であってもよい。また、３Ｄプリンター３の制御用のコマンド列やツールパスデータやスライス（断面、Slice）データ（以下、単に「スライスデータ」という。）等であってもよい。
【００３０】
〔型枠設計システムＸによる型枠設計出力処理〕
次に、図３〜５により、本発明の実施の形態に係る型枠設計システムＸによる型枠設計方法を実現し、型枠を設計して出力する型枠設計出力処理の詳細について説明する。
本実施形態の型枠設計出力処理では、一般的なコンクリート成形品の規格に沿った設計データ２００を取得して、これをアプリケーションのＧＵＩによりユーザーが加工した上で、３Ｄプリンター３用の出力データ２１０に変換する。この変換の際に、コンクリート成形品の型枠の製造に最適化した形状の出力データ２１０に変換し、必要なら分割する。出力された出力データ２１０は、３Ｄプリンター３で立体造形される。
また、本実施形態の型枠設計出力処理は、主に型枠設計装置１の制御部１０及び画像処理部１１が、記憶部１２に記憶された制御プログラムを実行することで実現することができる。
以下で、図３のフローチャートを参照して、ステップ毎に、本実施形態の型枠設計出力処理の詳細について説明する。
【００３１】
（ステップＳ１０１）
まず、設計データ取得部１００が、設計データ取得処理を行う。
ユーザーが型枠設計装置１のアプリケーションを起動し、入力部１３により設計データ２００の読み込みを指定すると、設計データ取得部１００が、設計データ２００を取得する。この際、設計データ取得部１００は、ユーザーの指定された場所にあるファイル等の設計データ２００を読み込み、記憶部１２に格納する。
また、設計データ取得部１００は、設計データ２００のファイル形式を、コンクリート成形品の型枠設計に適した形式に変換してもよい。具体的には、設計データ取得部１００は、例えば、ＣＡＤデータ等から、各部品を指定してツリー形式に分類し、各部品のポリゴンを独自形式のデータに変換してもよい。この際、設計データ取得部１００は、面と面の間で法線の向きが逆になっていたり、隙間があったりした不完全なデータの箇所が存在した場合、適切に補完してもよい。
【００３２】
（ステップＳ１０２）
次に、設計データ加工部１１０が、設計データ加工処理を行う。
設計データ加工部１１０は、例えば、読み込まれた設計データ２００を画像処理部１１により３Ｄレンダリングして表示部１４に表示させ、加工したい箇所をＧＵＩにて入力部１３でユーザーに指示させる。
図４の例により説明すると、ユーザーが入力部１３でこの加工したい箇所と加工する方法を指示すると、設計データ加工部１１０は、これを取得する。設計データ加工部１１０は、この指示された箇所の設計データ２００のポリゴンを分割等したり、ポリゴンを追加したりして、指示された方法に対応して立体造形を付加する加工をする。具体的には、設計データ加工部１１０は、例えば、ユーザーにより指定された文字や模様を、大きさや深さや形状等を指定してポリゴン群として描画して付加する。
【００３３】
図４（ａ）は、ユーザーが設計データ２００のコンクリート成形品の一面を指定した例を示している。
図４（ｂ）は、ユーザーが「ＡＢＣ市★」の文字及び模様を指定して、これを設計データ２００を加工して反映した例を示している。この場合、設計データ加工部１１０は、型枠のデータなので、裏文字になるよう設計データ２００を加工する。
【００３４】
なお、この図４の例だけではなく、ユーザーは任意の文字や模様を指定し、これの大きさや形状等を指定することが可能である。すなわち、文字の場合、フォント、サイズ、立体の深さや高さ、形状や曲面の変形等を指定可能である。また、模様の場合、３Ｄのデータやピクセルデータ等を指定可能である。設計データ加工部１１０は、これらの指示に基づいて、適切なポリゴンのデータに変換して設計データ２００に付加する。
【００３５】
（ステップＳ１０３）
次に、出力データ変換部１２０が、出力データ変換処理を行う。
たとえば、アプリケーションのＧＵＩにて、ユーザーが入力部１３にて「出力データに変換」の指示を行う等すると、出力データ変換部１２０は、この指示を取得する。すると、出力データ変換部１２０は、設計データ２００を、例えば、３Ｄプリンター３用の出力データ２１０に変換する。
【００３６】
この際、出力データ変換部１２０は、コンクリート成形品の成型の際に組み立てられる型枠毎の特定単位に、出力データ２１０を分割してもよい。
また、出力データ変換部１２０は、設計データ２００の強度計算や構造計算を行ってもよい。これにより、出力データ変換部１２０は、コンリートの成型の際に型崩れしない強度を保つように調整された特定単位で出力データ２１０を分割してもよい。また、例えば、出力データ変換部１２０は、破損や変形しにくいような強度になるような特定単位で出力データ２１０を分割してもよい。この際、出力データ変換部１２０は、元の設計時と出力時とで想定される強度が異なっている場合、この強度の差に合わせて出力データ２１０を変換してもよい。具体的には、設計データ２００が従来の鋼鉄製の型枠の設計データであるものの、３Ｄプリンター３の造形の原料が樹脂等であった等の場合、出力データ変換部１２０は、これに合わせて強度を増やすように変換してもよい。この際、例えば、出力データ変換部１２０は、出力データ２１０の応力が大きい箇所のポリゴンを厚くしたり、分割の単位を増やして組み合わせで強度を高めたりしてもよい。また、ユーザーにより指定されたコンクリート成形品の成型の方式により、出力データ２１０の分割の単位を変更したり、想定する強度等を変更したりしてもよい。
【００３７】
また、出力データ変換部１２０は、例えば、設計データ２００の隙間を埋め、面の継ぎ目部分を減少させる処理を行ってから、出力データ２１０に変換してもよい。この際、出力データ変換部１２０は、例えば、設計データ２００のポリゴンをＳＴＬデータに変換する場合に、充実で隙間ができにくいように、特にコンクリート成形面のポリゴンを二重化したり厚くしたりしてもよい。また、出力データ変換部１２０は、スライスデータを作成する場合に、各面で素材の出力される向きを直交させたり、隙間を塞ぐように３Ｄプリンター３の造形が進行するようなコマンドを付加したり、一面毎に僅かにずらしたりしてもよい。これにより、コンクリート成形品の成形の際の漏れを防ぐことが可能となる。
逆に、出力データ変換部１２０は、設計データ２００のポリゴンの内部を空間にした上で、内部に梁のような構造を作成して、出力された型枠が変形しにくく強度が高まるような出力データ２１０に変換してもよい。
【００３８】
また、出力データ変換部１２０は、例えば、コンクリート成形品が成型される面の凹凸を滑らかに変換してもよい。
具体的には、コンクリートが成型される面にあるポリゴン間の角度が特定角度よりもなだらかでなかった場合、設計データ２００のポリゴンを分割して、なだらかにしてもよい。また、文字や模様のポリゴンの面と面の間が鋭角であった場合、ポリゴンを分割して滑らかにしてもよい。これにより、コンクリート成形品を成型後に剥離させやすくなる。
なお、出力データ変換部１２０は、設計データ２００に上述の変更を行ってから出力データ２１０に変換しても、一旦、設計データ２００を出力データ２１０に変換してから上述の変換を行ってもよい。
【００３９】
図５（ａ）〜（ｅ）は、３Ｄプリンター３で製造可能な単位で分割された型枠の出力データ２１０及びその一部を描画した例を示している。
【００４０】
（ステップＳ１０４）
次に、出力部１３０が出力処理を行う。
出力部１３０は、出力データ変換部１２０により変換された出力データ２１０を、３Ｄプリンターに出力する。本実施形態においては、出力部１３０は、出力データ２１０を３Ｄプリンター３に送信する。
３Ｄプリンター３は、この出力データ２１０を取得すると、原料を基に３Ｄで造形する。これにより、型枠設計装置１により作成された出力データ２１０を用いて、コンクリート成形品の型枠を製造することが可能になる。
【００４１】
なお、３Ｄプリンター３により主力されたコンクリート成形品の型枠は、そのまま下記で説明するコンクリートの成型に使用してもよい。
また、分割された型枠をエポキシ樹脂やＵＶ硬化樹脂等の接着剤やパテで埋めて接着したり、型枠の表面を研磨して滑らかにしたりしてから、コンクリートの成型に使用してもよい。
また、３Ｄプリンター３の造形の原料が石膏等の柔らかいものであった場合、別途、樹脂等を付加して強度を高めてもよい。
【００４２】
〔コンクリート成形品の製造〕
ここで、本発明の実施の形態に係る型枠設計システムＸにより設計され、製造された型枠により、コンクリート成形品を製造する例について説明する。
本実施形態のコンクリート成形品の型枠は、ＦＤＭ方式や光造形方式のように樹脂を原料として造形された場合、高流動コンクリートを用いて成型することが好適である。
具体的には、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカ微粉末等の各種混和材、化学混和剤等の使用により、流動性に優れ、分離もせず、無振動でも充填性に優れた高流動コンクリートを用いて成型する。この際、無振動、若しくは表面の気泡のみを取るための微振動等で成型してもよい。すなわち、このような高流動コンクリートを用いることによって、剛性の少ない樹脂製の型枠であっても、あまり振動を掛けずに密実なコンクリート製品を製造することが可能である。
また、剛性の少ない型枠を３Ｄプリンターで製作することによって、安価で納期短縮に優れ、特に外観性状に優れたコンクリート二次製品の製造が可能になる。
【００４３】
以上のように構成することで以下のような効果を得ることができる。
従来のコンクリート成形品は、スランプが３〜８ｃｍ程度の硬練りのコンクリートを用いてテーブルバイブレーターや型枠バイブレーターなどによって強い振動を掛けながら成形することにより、密実で外観性状に優れた製品を製造していた。しかし、そのためには、型枠は堅固な（強固な）構造が必要であり、鋼材や鋼板を用いて、溶接やボルト接合などによって強固なものを製造する必要があった。
このため、特許文献１に記載の方法は、このようなコンクリート成形品の型枠用には用いることが不可能であった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る型枠設計システムＸの型枠設計装置１は、コンクリート成形品の型枠の設計データ２００を取得する設計データ取得部１００と、設計データ取得部１００により取得された設計データ２００を、ユーザーの指示に対応して加工する設計データ加工部１１０と、設計データ加工部１１０により加工された設計データ２００を、コンクリート成形品に適した、３Ｄプリンター用の出力データ２１０に変換する出力データ変換部１２０とを備えることを特徴とする。
このように構成することで、コンクリート成形品の型枠用に用いることが可能な型枠設計装置１を提供することが可能になる。
【００４４】
また、従来の鋼鉄製の型枠は、溶接にかかる手間や溶接熱による変形などが生じ、製造に多大な時間が必要となり、例えば、最低三週間以上の納期が必要であった。
これに対して、本実施形態の型枠設計装置１で出力データ２１０を作成し、３Ｄプリンター３で造形して型枠を製造すれば、数時間〜数日以内に型枠が成型できる。これにより、プレキャストコンクリート等のコンクリート成形品の製造の納期を短縮でき、製造工程の計画も容易になる。
【００４５】
また、従来、製造原価に占める型枠費用は高く、コンクリート成形品の発注者が型枠費用を負担していた。
これに対して、本実施形態の型枠設計装置１により設計することで、通常の３Ｄプリンターで型枠を製造することが可能になる。これにより、従来の鋼鉄製の型枠よりも安価な型枠を製造できる。結果として、コンクリート成形品の製造原価に占める型枠費用を低減することができ、製品販売価格を抑えられるため、販売促進効果が得られ、利益の増大に繋がる。
また、本実施形態の型枠設計装置１により設計することで、コンクリート成形品の意匠等の設計自由度を増加させることができる。
【００４６】
また、本発明の実施の形態に係る型枠設計装置１は、設計データ加工部１１０は、設計データ２００に文字又は模様の立体造形を付加する加工を行うことを特徴とする。
このように構成して、型枠設計装置１で設計された出力データ２１０を、３Ｄプリンターで造形することで、ユーザーの意向に合わせて、文字又は模様が付加されたコンクリート成形品を容易に製造することが可能となる。
すなわち、３Ｄプリンターは多品少量生産が可能であるため、様々な造形のコンクリート成形品を発注者の意向に合わせて「カスタマイズ」して提供することが可能になる。
【００４７】
また、本発明の実施の形態に係る型枠設計装置１は、出力データ変換部１２０は、コンクリート成形品の成型の際に組み立てられる型枠毎に、３Ｄプリンターで出力可能なサイズであって、成型の際に型崩れしない強度を保つように調整された特定単位で設計データ２００を分割し、分割された設計データ２００毎に出力データ２１０に変換することを特徴とする。
このように構成することで、樹脂等を原料として用いる３Ｄプリンターで造形出力しても、十分な強度があり、変形の少ない型枠を製造することが可能になる。
【００４８】
また、本発明の実施の形態に係る型枠設計装置１は、出力データ変換部１２０は、コンクリート成形品の成形の際の漏れを防ぐように、設計データ２００の隙間を埋め、面の継ぎ目部分を減少させることを特徴とする。
このように構成することで、３Ｄプリンターで造形出力しても、コンクリートを充填する必要のあるコンクリート成形品の型枠に最適な型枠を製造することが可能になる。また、製造された型枠の隙間が減少するため、高流動コンクリートであっても漏れを少なくすることが可能となる。
【００４９】
また、従来の型枠に用いられる鋼鉄はコンクリートとの付着性が良いため、コンクリート成形品の製作時には脱型のための離型剤が必要であった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る型枠設計装置１は、出力データ変換部１２０は、出力データ２１０のコンクリート成形品が成型される面の凹凸を滑らかに変換することを特徴とする。
このように構成することで、剥離剤の使用を抑えることが可能となる。特に、３Ｄプリンター３の造形の原料に樹脂を用いる場合、型枠のコンクリートとの離型性が良く、型枠油等の剥離剤が不要となる。これにより、コンクリート成形品の製造の一工程が省け、効率化及び原価低減に資することができる。
なお、３Ｄプリンター３において造形の原料に樹脂を用いる場合、出力データ２１０の凹凸が元々特定の割合で滑らかであれば、剥離剤を使用しなくてもよい。
【００５０】
また、本発明の実施の形態に係る型枠設計装置１は、出力データ変換部１２０により変換された出力データ２１０を、３Ｄプリンターに出力する出力部１３０を更に備えることを特徴とする。
このように構成することで、３Ｄプリンター３に最適化された出力データ２１０を作成することが可能となり、より精密、高速、低コストの型枠を製造可能となる。
【００５１】
また、従来の鋼鉄製の型枠は、長期保管すると、保管管理中に腐食（サビ）が発生し、再使用のとき研磨等の前処理を行う必要があった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る型枠設計装置１で設計された出力データ２１０を、３Ｄプリンター３等の３Ｄプリンターで造形して製造した型枠は、３Ｄプリンターで毎回作成して使用することが可能であるため、省力化が可能となる。
また、３Ｄプリンターの造形の原料が樹脂等であった場合、サビは発生せず、保管管理に優れるという効果も得られる。また、この場合、従来の鋼製製の型枠に比較して軽量に製造可能であるため、製造された型枠の取扱いが楽になる。
【００５２】
なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の型枠設計装置は、３Ｄプリンターで出力可能なコンクリート成形品の型枠を設計可能となるため、産業上に利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  型枠設計装置
２  ネットワーク
３  ３Ｄプリンター
１０  制御部
１１  画像処理部
１２  記憶部
１３  入力部
１４  表示部
１５  ネットワーク接続部
１００  設計データ取得部
１１０  設計データ加工部
１２０  出力データ変換部
１３０  出力部
２００  設計データ
２１０  出力データ
Ｘ  型枠設計システム
【図１】
2018060361.tif 000003
【図２】
2018060361.tif 000004
【図３】
2018060361.tif 000005
【図４】
2018060361.tif 000006
【図５】
2018060361.tif 000007