(57)【要約】【課題】立体を分割した形状の複数の積層造形物を作製し、これらの積層造形物を正しい配置、正しい向きで接合し、目的の立体を得る。【解決手段】積層造形物１００は、所定形状に形成された平面状の物質層１を積層した積層造形物である。物質層１の端部１ａを結んで得られる面が積層造形物１００の側面１１０となる。側面１１０は物質層端部１ａの凹凸によって形成された側面１１０に固有の固有凹凸形状１０を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状に形成された平面状の物質層を積層した積層造形物を複数接合して所定形状の立体を構成するための積層造形物であって、前記積層造形物の接合面が前記物質層によって形成された前記接合面固有の凹凸形状を有することを特徴とする積層造形物。
【請求項２】
前記接合面固有の凹凸形状が接合相手となる積層造形物の接合面に嵌合する前記接合面固有の凹凸形状である、ことを特徴とする請求項１に記載の積層造形物。
【請求項３】
少なくとも１つの前記積層造形物の前記接合面固有の凹凸形状が前記立体の識別情報を有する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層造形物。
【請求項４】
前記識別情報が、光学的あるいは電気的あるいは磁気的に読み出される識別情報である、ことを特徴とする請求項３に記載の積層造形物。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の積層造形物をマスターとして作製された前記積層造形物のレプリカ。
【請求項６】
複数の請求項１乃至請求項４の積層造形物または請求項５に記載の積層造形物のレプリカを所定の配置で接合した立体。
【請求項７】
所定形状に形成された平面状の物質層を積層した積層造形物を複数接合して所定形状の立体を構成するための積層造形物の製造方法であって、所定形状の前記物質層を形成し、前記物質層を積層し、前記積層造形物の接合面に前記物質層からなる前記接合面固有の凹凸形状を形成する、ことを特徴とする積層造形物の製造方法。
【請求項８】
前記物質層の周囲に各層の外形が略同一となるようにサポート層を形成する、ことを特徴とする請求項７に記載の積層造形物の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項４の積層造形物または請求項５に記載の積層造形物のレプリカの接合面に形成された前記接合面固有の凹凸形状に基づいて、前記積層造形物を所定の位置に配置し、前記積層造形物を接合する、ことを特徴とする立体の製造方法。
【請求項１０】
前記積層造形物がサポート層を有する場合に、前記積層造形物の接合後に前記サポート層を除去する、ことを特徴とする請求項９に記載の立体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層造形物および積層造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３Ｄプリンターの活用が盛んになっている。３Ｄプリンターを用いることによって、高価な金型や切削加工を用いることなく、複雑な形状の立体を手軽に作製することができる。またサポート材と呼ばれる造形後に除去する材料を用いることにより、複数の立体が空間を隔てて組み合わされたような構造を一気に作製することも可能である。
【０００３】
なお３Ｄプリンターという呼称に明確な定義はなく、通常は積層造形法によって立体を形成する装置のことを意味する。そして、このような造形方法は、積層造形（Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）あるいは付加製造（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）と総称される。本明細書では、積層造形の呼称を用い、それが上記の付加製造、３Ｄプリンター等の技術全般を含むものと定義する。
【０００４】
積層造形においては、３次元データに基づいて２次元的な所定形状の層を形成し、この層を順次積層していくことにより立体的な構造物を作製する。製造方法には、熱溶解積層方式、光造形方式、粉末焼結方式、インクジェット方式、プロジェクション方式、インクジェット粉末積層方式などがある。
【０００５】
上述のように、積層造形法を用いて様々な立体を作成することができるが、何でも作れるわけではなく、例えば大きさに関しては、装置サイズに依存する制約がある。一方で、装置サイズを超えるような積層造形物に対する需要も存在する。
【０００６】
例えば特許文献１には、そのような需要を満足するための技術が開示されている。この技術では、大きなマスターモデル（立体）を分割した分割マスターモデルを用いる。それぞれの分割マスターモデルは別々に積層造形する。そして各分割モデルを接着することにより、装置サイズの制約を超えた大きさのマスターモデルを作製することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の技術では、分割したパーツを接合する際に、配置を間違えてしまう恐れがあった。これは、それぞれのパーツがどこに配置されるものかを正確に判断する手段が無いためである。分割数が少なく、各パーツの形状が大きく異なる場合には、間違いは起こりにくいが、分割が多数で、形状が類似している場合には、接合ミスのリスクが増大してしまう。
【０００９】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、積層造形で作製したパーツを正しく接合できる方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明の積層造形物は、所定形状に形成された平面状の物質層を積層した積層造形物であって、前記物質層の端部を結んで得られる側面のうち少なくとも1つの側面が前記物質層端部の凹凸によって形成された前記側面に固有の凹凸形状、を有している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果は、積層造形で作製したパーツを正しく接合できることである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明第１の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】本発明第２の実施の形態を示す斜視図である。
【図３】本発明第３の実施の形態を示す斜視図である。
【図４】本発明第４の実施の形態を示す側面図である。
【図５】本発明第５の実施の形態に関わる側面図である。
【図６】本発明第５の実施の形態を示す斜視図である。
【図７】本発明第５の実施の形態の製造方法を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明について詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態を示す斜視図である。積層造形物１００は、所定形状に形成された平面状の物質層１を積層した積層造形物である。物質層１の端部１ａを結んで得られる面が積層造形物１００の側面１１０となる。側面１１０は物質層端部１ａの凹凸によって形成された側面１１０に固有の固有凹凸形状１０を有する。
【００１４】
以上の構成とすることによって、積層造形物１００の識別および積層造形物１００の向きを識別することができる。
（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態を説明するための斜視図である。物質層１の平面状の所定形状は、例えば、物質を短冊状に敷き詰めていくことによって形成することができる。図１では、この短冊の長手方向の端部を用いて側面１１０に固有凹凸形状１０を形成した例を示したが、短冊の短手方向の端部１ｂを用いて固有凹凸形状１０を形成しても良い。図２では、側面１１０ｂにおいて、物質が欠落した部分を設け、凹上の固有凹凸形状１０を形成している。
【００１５】
以上、説明したように、積層造形物１００には、物質を短冊状に敷き詰めた場合に、短冊の長手方向、短手方向どちらにも固有凹凸形状１０を形成することができる。また凹、凸、どちらを用いても固有凹凸形状１０を形成することができる。
（第３の実施の形態）
図３は本発明第３の実施の形態を示す斜視図である。本実施の形態では大きな立体を作製する場合に、立体を分割した分割パーツ２０を用いる方法を示す。分割パーツ２０の一つ一つは、第１もしくは第２の実施の形態の積層造形物１００と同様な構造を有している。
【００１６】
立体を作製するには、まず複数の分割パーツ２０を別々に積層造形する。各分割パーツ２０を接合することによって大きな立体が得られる。この時、各分割パーツ２０を正しい配置と正しい向きで接合しなければならない。
【００１７】
本実施の形態では、図３に示すように、各分割パーツ２０の各面に固有凹凸形状１０を設けている。なお図中の添え字は、それぞれの固有凹凸形状１０が違うものであることを示している。命名の規則は任意である。
【００１８】
これらの固有凹凸形状１０を用いて、分割パーツ２０を識別し、各分割パーツ２０を正しい配置と向きで接合することができる。また図３のように、接合される２つの面の固有凹凸形状１０を同じ形状の凹と凸の関係にしておけば、分割パーツ同士の位置決めを行うことができる。さらに凹凸が噛み合うことで、接合面のせん断強度が向上する。
【００１９】
以上、本実施の形態によれば、分割パーツの正しい配置、位置決め、接合強度の向上を行うことができる。
（第４の実施の形態）
図４は本発明第４の実施の形態を示す側面図である。図４では図の左右方向に長い立体２００を、６つの分割パーツ２０を接合して作製する例を示している。
【００２０】
分割パーツ２０ａ、２０ｂ、・・・は接合面に固有凹凸形状１０を有している。接合する２つの面には、同じ形状で凹と凸の固有凹凸形状１０が対になって形成されている。例えば分割パーツ２０ａには凸の固有凹凸形状１０ａが形成され、分割パーツ２０ｂの対向する面には同じ形状の凹の固有凹凸形状１０ｂ‘が形成されている。これらの固有凹凸形状１０を用いて接合する相手と向きを識別することができる。また両者を嵌合することで、位置決めを同時に行うことができる。
【００２１】
固有凹凸形状１０の識別は目視を始め光学的に行うことができるが、電気的あるいは磁気的に行っても良い。例えば平板電極との間に電界を印加すれば、容量の分布から固有凹凸形状１０のパターンを読み取ることができる。
【００２２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、積層造形によって形成した分割パーツ２０を正確に接合して、大きな立体を作製することができる。
（第５の実施の形態）
図５は本実施の形態で作製する立体２００を示す側面図である。この立体２００は中空の構造を有しているものとする。本実施の形態では、サポート材を用いて中空構造の分割パーツを作製する。この時サポート材と物質層とが直方体を形成するように積層造形し、単純なブロックを積み上げるように接合する。そして、接合した後に、サポート材を除去すると、目的の立体ができる、という構成になっている。図５には、２方向の側面図（ａ）、（ｂ）と分割するためのグリッドを示している。
【００２３】
図６は、ここで用いる分割パーツ２０の一例である。設計した形状の物質層１と、サポート材とが直方体を形成している。物質層１の側面には固有凹凸形状１０ｘ、１０ｙ、１０ｚが形成されている。ここでは３カ所に固有凹凸形状１０を形成した例を示したが、分割パーツ２０を配置すべき相対位置と向きが識別できる情報が得られるようにしておけば、固有凹凸形状１０の数は任意に決めて良い。固有凹凸形状１０は、例えばバーコードであっても良い。
【００２４】
図７は、分割パーツ２０を接合する時の手順を示す斜視図である。分割パーツ２０に設けられた固有凹凸形状１０を参照することによって、その分割パーツ２０が接合されるべき相手を正確に知ることができる。そして、その識別結果に基づいて、順次ブロックを積み上げるように分割パーツ２０を接合して行く。図では４つの分割パーツ２０を接合した状況を示している。この時各分割パーツ２０に設けられた固有凹凸形状１０を参照することによって、次に接合すべき分割パーツ２０と向きを正確に知ることができる。ここで固有凹凸形状１０を、例えばバーコードのように機械が情報を取得できるようにしておけば作業の自動化も可能である。例えば、機械がバーコードを読み取り、接着層を形成し、正確に配置して接合するといった作業をおこなうことができる。そして全ての分割パーツ２０を接合したら、サポート材２を除去する。以上により目的の立体を得ることができる。
【００２５】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、非常に単純な接合作業によって目的とする立体を得ることができる。
【００２６】
第１の実施の形態から第５の実施の形態までは、積層造形物そのものを使うことを前提としてきた。しかしながら、これらの実施の形態の積層造形物をマスターとして作製したレプリカを用いても、まったく同様の効果を得ることができる。
【００２７】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１    物質層
２    サポート材
１０    固有凹凸形状
２０    分割パーツ
１００    積層造形物
１１０    側面
２００    立体
【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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