(57)【要約】      （修正有）【課題】付加製造プロセスを用いて造形される３次元物体の機械的特性を予測する装置及び方法の提供。【解決手段】コンピュータ１１２により実行される方法は、付加製造プロセス１００において３Ｄ物体１０２のオブジェクト層１２８を順次造形すべく材料の条体を堆積させる吐出ヘッド１０６が辿るツール経路１３０を受信することと、ツール経路１３０に基づいて模擬３Ｄ物体の模擬オブジェクト層を生成することと、を含み、模擬オブジェクト層は、各オブジェクト層１２８の内側ジオメトリを表し、更に、模擬オブジェクト層のうちの隣接層間の接触面積を特定し、その接触面積と材料の材料特性とから、３Ｄ物体１０２の予測機械的特性を特定する、方法。【選択図】図２
2017114114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータにより実施される方法であって、
付加製造プロセスにおいて３Ｄ物体のオブジェクト層を順次造形すべく材料の条体を堆積させる吐出ヘッドが辿るツール経路に関連づけられたジオメトリ情報を受信し、
前記ツール経路に基づいて模擬３Ｄ物体の模擬オブジェクト層を生成し、その際に、当該模擬オブジェクト層は、前記各オブジェクト層の内側ジオメトリを表すものとし、
前記模擬オブジェクト層のうちの隣接層間の接触面積を特定し、
前記接触面積と前記材料の材料特性とから、前記３Ｄ物体の予測機械的特性を特定する、方法。
【請求項２】
前記各模擬オブジェクト層について、前記材料の条体を表す模擬条体を前記ツール経路と前記条体に関連づけられた条体ジオメトリ情報とから生成し、
前記条体は、輪郭条体及びラスタ条体のうちの少なくとも１つを含み、前記条体ジオメトリは、輪郭幅、ラスタ幅、ラスタ対ラスタ間隔幅、輪郭対ラスタ間隔幅、及び、ラスタ角のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接触面積は、前記模擬オブジェクト層のうちの各対の隣接層間のインターフェースにおいて前記模擬条体が交差する領域の総面積を含み、当該方法は、
前記模擬オブジェクト層のうちの各対の隣接層間のインターフェースの公称表面積を特定し、
前記公称表面積に対する前記接触面積のパーセンテージを特定し、
前記インターフェースの予測機械的特性として、前記パーセンテージと前記材料特性との積を特定する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記３Ｄ物体の外側ジオメトリを表す３Ｄモデルを生成し、
前記３Ｄモデルをスライスして、前記各オブジェクト層の外側ジオメトリを表すモデル層を取得し、
前記各モデル層について前記ツール経路を生成し、
前記ツール経路を抽出し、
前記３Ｄ物体が所望の機械的特性を得るように前記ツール経路を修正し、
修正ツール経路を含む出力を付加製造装置に対して生成することで、前記修正ツール経路にしたがって前記材料を堆積させることによって前記所望の機械的特性を有する前記３Ｄ物体を作製する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記各オブジェクト層の前記条体に対応する前記条体ジオメトリを生成し、
前記条体ジオメトリを抽出し、
前記３Ｄ物体が所望の機械的特性を得るように前記条体ジオメトリを修正し、
修正条体ジオメトリを含む出力を付加製造装置に対して生成することで、前記修正条体ジオメトリにしたがって前記材料を堆積させることによって前記所望の機械的特性を有する前記３Ｄ物体を作製する、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
プロセッサと、
前記プロセッサにより実行可能なプログラムコードを格納した非一時的なメモリと、を含むシステムであって、
前記プログラムコードは、ツール経路データから模擬条体データを少なくとも部分的に生成するシミュレーションモジュールを含み、その際に、前記ツール経路データは、付加製造プロセスにおいて３Ｄ物体のオブジェクト層を順次造形すべく材料の条体を堆積させる吐出ヘッドが辿るツール経路に関連づけられたジオメトリ情報を含み、前記模擬条体データは、前記各オブジェクト層の内側ジオメトリを表す模擬オブジェクト層を含み、
前記プログラムコードは、インターフェースデータを生成すると共に、前記インターフェースデータから前記３Ｄ物体の予測機械的特性データを特定する分析モジュールを含み、前記インターフェースデータは、前記模擬オブジェクト層のうちの隣接層間の接触面積と前記材料の材料特性とを含むものである、システム。
【請求項７】
前記シミュレーションモジュールは、条体ジオメトリデータから前記模擬条体データを少なくとも部分的に生成し、前記模擬条体データは、各模擬オブジェクト層についての模擬条体を含み、当該模擬条体は、前記各オブジェクト層における前記材料の条体を表しており、前記条体ジオメトリデータは、前記条体に関連づけられた条体ジオメトリ情報をさらに含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記条体は、輪郭条体及びラスタ条体のうちの少なくとも１つを含み、前記条体ジオメトリは、輪郭幅、ラスタ幅、ラスタ対ラスタ間隔幅、輪郭対ラスタ間隔幅、及び、ラスタ角のうちの少なくとも１つを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記接触面積は、前記模擬オブジェクト層のうちの各対の隣接層間のインターフェースにおいて前記模擬条体が交差する領域の総面積を含み、前記分析モジュールにより生成される前記インターフェースデータは、前記模擬オブジェクト層のうちの各対の隣接層間のインターフェースの公称表面積と、前記インターフェースにおける前記公称表面積に対する前記接触面積のパーセンテージと、をさらに含み、前記分析モジュールにより特定される前記インターフェースの予測機械的特性は、前記インターフェースにおける前記パーセンテージと前記材料特性との積である、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記プログラムコードは、さらに、
前記３Ｄ物体の外側ジオメトリを表す３Ｄモデルを含む３Ｄモデルデータを生成するモデリングモジュールと、
前記各オブジェクト層の外側ジオメトリを表すように前記３Ｄモデルからスライスされたモデル層を含むモデル層データを、前記３Ｄモデルデータから生成するレイヤリングモジュールと、
前記モデル層データから前記ツール経路データを生成するツール経路モジュールと、を含み、
前記シミュレーションモジュールは、前記ツール経路モジュールから前記ツール経路データを抽出する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ツール経路モジュールは、
前記３Ｄ物体が所望の機械的特性を得るように前記ツール経路データを修正し、
修正ツール経路を含む出力を付加製造装置に対して生成することで、前記修正ツール経路にしたがって前記材料を堆積させることによって前記所望の機械的特性を有する前記３Ｄ物体を作製させる、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ツール経路モジュールは、前記条体ジオメトリデータを生成し、前記シミュレーションモジュールは、前記ツール経路モジュールから前記条体ジオメトリデータを抽出し、前記ツール経路モジュールは、
前記３Ｄ物体が所望の機械的特性を得るように前記条体ジオメトリデータを修正し、
修正条体ジオメトリを含む出力を前記付加製造装置に対して生成することで、前記条体ジオメトリにしたがって前記材料を堆積させることによって前記所望の機械的特性を有する前記３Ｄ物体を作製させる、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、付加製造に関し、より具体的には、付加製造プロセスを用いて造形される３次元物体の機械的特性を予測する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
付加製造は、３Ｄプリンティングとしても知られ、材料の層をコンピュータ制御により順次積層して３次元物体を作製する様々な付着加工プロセス（additive process）のことである。そのような物体は、ほぼどのような形状やジオメトリ（geometry）にでも造形可能であり、３Ｄモデルやその他の電子データを基に作製される。そのような付加製造プロセスの一つに、熱溶解積層法としても知られる押出式付加製造プロセス（extrusion-based additive manufacturing process）がある
【０００３】
押出式付加製造では、材料（例えば、プラスチック材料や金属材料）を層状に重ねる、「付着（additive）」加工により物体が作製される。物体の作製においては、溶融させた材料の索条や溶滴がノズルから押し出され、この材料が、例えば、押出の後即座に硬化して層を形成する。
【０００４】
現状では、押出式付加製造プロセスにより作製される物体の機械的特性を、予め特定したり、予測したりする確実な技術はない。既存の分析ソフト（例えば、有限要素解析ソフト）は、物体の外側部分の特性を評価する。しかしながら、付着加工プロセスでは、物体の機械的特性に大きく影響する物体の内側部分の造形も制御可能である。よって、あらゆる物体の機械的特性（例えば、耐荷重性）は、その物体の破壊検査を行わない限り確認できないことになる。
【０００５】
したがって、付加製造により製造される物体の機械的特性を分析する分野において、当業者は研究開発の努力を続けている。
【発明の概要】
【０００６】
一例では、本開示の方法は、（１）付加製造プロセスにおいて３Ｄ物体のオブジェクト層を順次造形すべく材料の条体を堆積させる吐出ヘッドが辿るツール経路に関連づけられたジオメトリ情報を受信し、（２）前記ツール経路に基づいて模擬３Ｄ物体の模擬オブジェクト層を生成し、その際に、当該模擬オブジェクト層は、前記各オブジェクト層の内側ジオメトリを表すものとし、（３）前記模擬オブジェクト層のうちの隣接層間の接触面積を特定し、（４）前記接触面積と前記材料の材料特性とから、前記３Ｄ物体の予測機械的特性を特定する各ステップを含みうる。
【０００７】
他の例では、本開示の装置は、プロセッサと、前記プロセッサにより実行可能なプログラムコードを格納した非一時的なメモリと、を含みうる。前記プログラムコードは、ツール経路データから模擬条体データを少なくとも部分的に生成するシミュレーションモジュールを含む。前記ツール経路データは、付加製造プロセスにおいて３Ｄ物体のオブジェクト層を順次造形すべく材料の条体を堆積させる吐出ヘッドが辿るツール経路に関連づけられたジオメトリ情報を含む。前記模擬条体データは、前記各オブジェクト層の内側ジオメトリを表す模擬オブジェクト層を含む。前記プログラムコードは、インターフェースデータを生成すると共に、前記インターフェースデータから前記３Ｄ物体の予測機械的特性データを特定する分析モジュールを含む。前記インターフェースデータは、前記模擬オブジェクト層のうちの隣接層間の接触面積と前記材料の材料特性とを含む。
【０００８】
さらに他の例では、本開示のプログラム製品は、（１）付加製造プロセスにおいて３Ｄ物体のオブジェクト層を順次造形すべく材料の条体を堆積させる吐出ヘッドが辿るツール経路に関連づけられたジオメトリ情報を受信し、（２）前記ツール経路に基づいて模擬３Ｄ物体の模擬オブジェクト層を生成し、その際に、当該模擬オブジェクト層は、前記各オブジェクト層の内側ジオメトリを表すものとし、（３）前記模擬オブジェクト層のうちの隣接層間の接触面積を特定し、（４）前記接触面積と前記材料の材料特性とから、前記３Ｄ物体の予測機械的特性を特定する各処理を行うようにコンピュータで実行可能なプログラムコードを格納した、コンピュータ可読の非一時的記憶媒体を含む。
【０００９】
本開示の装置、方法、及びプログラム製品についての他の例は、以下に示す詳細な説明、添付図面、及び添付の請求項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】３次元物体を造形するための付加製造システムの一例を示す概略図である。
【図２】３次元物体を造形するための造形処理の実施態様の一例を示す概略ブロック図である。
【図３】３次元物体のオブジェクト層の一例を示す概略上面図である。
【図４】図２の造形処理を実施するための方法の一例を示す概略フロー図である。
【図５】３次元物体の機械的特性を予測するための分析処理の実施態様の一例を示す概略ブロック図である。
【図６】３次元物体を表す３次元モデルをモデル層に分割した一例を示す概略図である。
【図７】３次元モデルの各モデル層について、ツール経路の一例を示す概略図である。
【図８】各モデル層について、対応する模擬オブジェクト層の一例を示す概略図である。
【図９】模擬オブジェクト層を用いて構築された模擬３次元オブジェクトの一例を示す概略図である。
【図１０】隣り合う模擬オブジェクト層におけるインターフェースの一例を示す概略図である。
【図１１】隣り合う模擬オブジェクト層における模擬条体同士の接触領域を表すインターフェースモデルの一例を示す概略図である。
【図１２】図５の分析処理の結果を表示するグラフィックス表示の一例である。
【図１３】図５の分析処理を実施するための方法の一例を示すフロー図である。
【図１４】航空機の製造及び保守方法を示すフロー図である。
【図１５】航空機を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明は、添付図面を参照しており、これらの添付図面は、本開示の実施形態や実施態様の具体的例を示すものである。異なる構造及び処理を有する他の例も、本開示の範囲から逸脱するものではない。同じ要素又は部材は、異なる図面においても同様の参照符号で示している。
【００１２】
上述の図１、図２、図５、及び図１５において、様々な要素及び／又は部材を繋ぐ実線がある場合、それらは、例えば、機械的接続、電気的接続、流体的接続、光学的接続、電磁気的接続、その他の接続、及び／又はその組み合わせを表す。本明細書において、「接続されている」とは、直接的又は間接的に関連付けられていることを意味する。例えば、部材Ａは、部材Ｂと直接に関連付けられる場合もあれば、例えば別の部材Ｃを介して間接的に関連付けられる場合もある。なお、開示されている様々な要素間の関係が、必ずしもすべて示されているとは限らない。したがって、ブロック図に示していない接続が存在することもありうる。様々な要素及び／又は部材を表すブロックを繋ぐ破線がある場合、これらは、機能及び目的の面で、実線で表したものに類似する接続を表す場合がある。ただし、破線で表した接続は、選択的に設けられるもの、あるいは、本開示の代替的な例に関するものである場合がある。同様に、破線で表した要素及び／又は部材がある場合、これらは、本開示における代替的な実施形態や実施態様を表す場合がある。実線及び／又は破線で示した１つ又は複数の要素を、本開示の範囲から逸脱することなく、ある特定の例から省くこともできる。外部要素がある場合は、点線で表している。当業者であればわかるように、図１、図２、図５、及び図１５に示した構成要素のいくつかは、様々な方法で組み合わせることが可能であり、その際に、図１、図２、図５、図１５、その他の図面、及び／又は、付随する開示に記載された他の構成要素を必ずしも含む必要はない。また、そのような組み合わせが本開示に明示されていなくてもよい。同様に、提示の例に限定されない追加の構成要素を、本明細書で図示及び説明した構成要素のいくつか又はすべてと組み合わせることも可能である。
【００１３】
上述の図４、図１３、及び図１４において、ブロックは、処理、機能、動作、及び／又はその一部を示す場合があり、様々なブロックを繋ぐ線は、処理又はその一部について特定の順序又は従属関係を何ら暗示するものではない。破線で示したブロックがある場合、これらは、代替の処理及び／又はその一部を示す。様々なブロックを繋ぐ破線がある場合、これらは、処理又はその一部の代替的な従属関係を示す。なお、開示の様々な処理間の従属関係が、必ずしもすべて示されているとは限らない。図４、図１３、及び図１４並びに本明細書に記載の方法の処理を説明する付随の開示は、これらの処理が行われる順序を必ずしも決定するものではない。むしろ、１つの例示的な順序を示してはいるが、処理の順序は適宜変更が可能であると理解すべきである。例えば、関連する機能によっては、連続するものとして示されている２つのブロックが、実際には実質的に同時に実行されてもよいし、あるいは、これらのブロックが時には逆の順序で実行されてもよい。また、当業者であればわかるように、記載した処理を必ずしもすべて行う必要はない。
【００１４】
本明細書で用いられる場合、「第１」、「第２」等の語句は、特に明記しない限り単に標識として用いられており、これらの用語で言及している要素に対して、順序、位置、又は階層的な要件を規定するものではない。また、例えば「第２」のアイテムについて言及することによって、より小さい序数のアイテム（例えば、「第１」のアイテム）、及び／又は、より大きい序数のアイテム（例えば、「第３」のアイテム）の存在を要件とするものでも、排除するものではない。
【００１５】
本明細書において、「のうちの少なくとも１つ」という語句がアイテムの列挙について用いられる時は、列挙されたアイテムの１つ又は複数を様々な組み合わせで使用してもよく、また、列挙されたアイテムのうち１つだけを必要とする場合もあることを意味する。アイテムは、ある特定の物体、対象、又はカテゴリーであってもよい。換言すると、「のうちの少なくとも１つ」とは、列挙されたアイテムを任意の組み合わせで任意の数だけ使用してもよいが、列挙されたアイテムのすべてを必要とするとは限らないことを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、アイテムＣのうちの少なくとも１つ」は、アイテムＡ；アイテムＡとアイテムＢ；アイテムＢ；アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣ；又は、アイテムＢとアイテムＣ、を意味する場合がある。いくつかの場合では、「アイテムＡ、アイテムＢ、アイテムＣのうちの少なくとも１つ」は、例えば、限定するものではないが、アイテムＡを２個と、アイテムＢを１個と、アイテムＣを１０個；アイテムＢを４個とアイテムＣを７個；又は、他の適当な組み合わせを意味してもよい。
【００１６】
本明細書において、「例」、「一例」、「他の例」、又はこれに類する用語を用いた場合、その例に関連付けて記載した１つ又は複数の構成要素、構造、又は特性が、本開示の実施形態又は実施態様のうちの少なくとも１つに含まれることを意味する。よって、「一例において」、「一例として」、及び、これに類する用語は、本開示の全体を通して同じ例に言及している場合もあるが、必ずしも同じ例に限定されない。
【００１７】
本開示の技術的事項の例示的且つ非排他的な例を以下に記載するが、これらの例には、請求項に記載されているものも、記載されていないものもある。
【００１８】
図１を参照すると、付加製造（ＡＭ）システム１００の一例が開示されている。ＡＭシステム１００は、押出式、堆積式、あるいは積層式の付加製造システムとも称する。ＡＭシステム１００は、３次元（「３Ｄ」）物体１０２を造形（作製や製造）するのに用いられる装置であり、本明細書において造形処理とも称する１つ又は複数の付加製造プロセス（例えば、押出式や堆積式）を行う。本明細書において用いられる「３次元物体」及び「３Ｄ物体」との用語は、付加製造プロセスや技術を用いて造形される物体、製造物、部品、部材などを指し、特定の用途のものに限定されない。非限定的な一例では、適当な付加製造プロセスは、熱溶解積層法（「ＦＤＭ」）であってもよい。ＡＭシステム１００は、方法５００（図４）及び／又は方法６００（図１３）の１つ又は複数の実施態様において利用可能である。
【００１９】
図１及び図２を参照すると、ＡＭシステム１００は、コンピュータ１１２を含むか、コンピュータと共に用いられるものである。コンピュータ１１２は、ＡＭシステム１００と通信する１つ又は複数のコンピュータベースのシステムであってもよい。コンピュータ１１２は、ＡＭシステム１００と別体であってもよく、あるいは、ＡＭシステム１００の内部コンポーネントであってもよい。後述するように、コンピュータ１１２は、ツール経路データ１６２など、３Ｄ物体１０２を一層ずつ造形したり、３Ｄ物体１０２の１つ又は複数の機械的特性を予測したりするためのデータを生成するものである。
【００２０】
図１を参照すると、一例として、ＡＭシステム１００は、付加製造（ＡＭ）装置１０４を含む。ＡＭ装置１０４は、押出式（例えば、積層式）の付加製造により３Ｄ物体１０２を造形するための任意の適当なシステムや装置である。非限定的な一具体例としてＡＭ装置１０４は、ミネソタ州エデン・プレイリーのストラタシス社（Stratasys, Ltd., Eden Prairie, Minnesota）から市販されている熱溶解積層法システムであってもよい。
【００２１】
ＡＭ装置１０４は、可動の吐出ヘッド（dispensing head）１０６を含み、吐出ヘッドの下端には、吐出（押出）ノズル１０８が備えられている。吐出ヘッド１０６は、取付けアーム（明確な図示なし）によって支持されうる。吐出ヘッド１０６は、３Ｄ物体１０２を造形するための造形台１１０の近傍に配置されうる。造形台１１０は、ベース部材（明確な図示なし）によって支持されうる。
【００２２】
吐出ヘッド１０６及び／又は造形台１１０は、（それぞれ、取付けアームやベース部材などにより）支持されて、機械的な駆動機構（明確な図示なし）による機械的な相対移動が可能とすることができる。一構成例では、吐出ヘッド１０６は、ベース面１２４に対して固定とし、造形台１１０は、ベース面１２４に対してＸ軸、Ｙ軸、及び／又はＺ軸に沿って並進可能に構成することができる。一構成例では、造形台１１０は、ベース面１２４に対して固定とし、吐出ヘッド１０６は、ベース面１２４に対してＸ軸、Ｙ軸、及び／又はＺ軸に沿って並進可能とすることができる。この他にも、吐出ヘッド１０６及び造形台１１０のいずれか、又は、その両方が、互いに相対的に移動可能な配置とすることもできる。
【００２３】
図２を図１と併せて参照すると、一実施態様では、ＡＭシステム１００を利用して、付加製造プロセス（例えば、造形処理）によって３Ｄ物体１０２を造形することができる。一例では、ＡＭシステム１００は、処理を完全に自動で行うように構成（例えば、コンピュータ制御）されている。吐出ヘッド１０６は、コンピュータ１１２により生成したツール経路データ１６２に基づいて、造形台１１０上に３Ｄ物体１０２を一層ずつ造形することが可能である。一例では、３Ｄ物体１０２は、複数のオブジェクト層１２８を含み、これらの層は、図１では、オブジェクト層１２８Ａ、１２８Ｂ、１２８Ｃ、１２８Ｄ、及び１２８Ｎとして区別されている。各オブジェクト層１２８は、先に造形されたオブジェクト層１２８の上に順次造形される。
【００２４】
コンピュータ１１２は、例えば、コントローラ１２０を介してＡＭ装置１０４と通信する１つ又は複数コンピュータシステムとすることができる（コントローラ１２０は、コンピュータ１１２と通信する）。コンピュータ１１２は、ＡＭ装置１０４と別体であってもよく、あるいは、ＡＭ装置１０４の内部コンポーネントであってもよい。
【００２５】
図１を参照すると、一例として、吐出ヘッド１０６及び／又は造形台１１０は、ベース面１２４に対して（例えば、ＸＹ面に沿って水平に、あるいは、Ｚ軸に沿って垂直に）移動可能に構成されている。この移動は、コントローラ１２０からの制御信号１５２に基づいて行われる（例えば、コントローラ１２０は、吐出ヘッド１０６及び／又は造形台１１０の機械的な駆動機構と通信する）。ベース面１２４は、Ｘ軸及びＹ軸により規定される面であり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交する軸である。
【００２６】
吐出ヘッド１０６は、供給源（明確な図示なし）から供給される造形材料１２２を吐出するように構成されている。様々な供給機構（明確な図示なし）を利用して、吐出ヘッド１０６への材料１２２の供給及びノズル１０８からの材料１２２の吐出を行うことが可能である。吐出ヘッド１０６から（例えば、ノズル１０８を経由して）吐出される材料１２２の流量は、コントローラ１２０から送出される制御信号１５２に基づいて制御可能である。
【００２７】
様々な種類の材料１２２を様々な形態で利用して、ＡＭ装置１０４で３Ｄ物体１０２を造形することが可能である。一例では、材料１２２は熱的に固化するものであってもよく、流動状態で塗布し、室温で固化させてもよく、あるいは、冷却機構を用いて所定の温度にして固化させてもよい。材料１２２は、吐出ヘッド１０６の中で、融点（例えば、その材料の凝固温度を超え、流動状態に溶融する所定の温度）まで加熱され、流動体としてノズル１０８から吐出される。非限定的な例では、材料１２２は、固体ロッド、ワイヤ、連続フィラメントなどの形態で供給されうる。材料１２２の非限定的な例には、熱可塑性プラスチック、ガラス、金属、金属合金、また、それらの任意の組み合わせが含まれる。
【００２８】
図２を図１と併せて参照すると、実施態様の一例では、３Ｄ物体１０２の設計はコンピュータ１１２を用いて行ってもよい。一例では、モデリングモジュール１１４は、３次元（「３Ｄ」）モデル１１６（例えば、３Ｄ物体１０２を表すデジタルデータ）を受信又は生成（作成）する。モデリングモジュール１１４は、３Ｄモデルデータ１５６を受信又は生成（提供）する。これは、３Ｄモデル１１６を含むデータであって、３Ｄ物体１０２の具体的な外側ジオメトリ（例えば、形状）に対応する（表す）データである。本明細書において用いられる「３次元モデル」及び「３Ｄモデル」との用語は、付加製造法を用いて造形される物体、製造物、部品、部材などを表すデジタルデータ又は仮想データを意味する。一例では、モデリングモジュール１１４は、任意の適当なコンピュータ支援設計（「ＣＡＤ」）、コンピュータ支援製造（「ＣＡＭ」）、又はコンピュータ支援エンジニアリング（「ＣＡＥ」）のソフトウェアパッケージであってもよい。非限定的な一具体例として、モデリングモジュール１１４は、「ＮＸ」又は「ＮＸ Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ」の名称で、テキサス州プレイノのシーメンスＰＬＭソフトウェア（Siemans PLM Software, Plano, Texas）から市販されているソフトウェアであってもよい。
【００２９】
実施態様の一例では、３Ｄモデル１１６は、モデリングモジュール１１４を用いてコンピュータ１１２に入力される。実施態様の一例では、３Ｄモデル１１６は、モデリングモジュール１１４を用いてコンピュータ１１２により生成される。３Ｄモデル１１６を生成又は受信すると、コンピュータ１１２は、３Ｄモデル１１６を（例えば、ベース面１２４を基準に）造形処理用に再配向（reorient）する。
【００３０】
コンピュータ１１２は、３Ｄモデル１１６をスライス又は分割することにより、オブジェクト層１２８を表す複数のモデル層１２６を生成する。一例では、レイヤリングモジュール１１８は、３Ｄモデル１１６をスライス又は分割して複数のモデル層１２６を得る。レイヤリングモジュール１１８は、モデル層データ１５４を生成（例えば、提供）する。これは、モデル層１２６を含むデータであって、３Ｄ物体１０２の各オブジェクト層１２８（例えば、個々のオブジェクト層１２８’）（図３）の具体的な外側ジオメトリ（例えば、形状）に対応するデータである。
【００３１】
図２を図３と併せて参照すると、コンピュータ１１２は、各モデル層１２６（例えば、個々のモデル層）について、１つ又は複数のツール経路１３０に関連づけられたジオメトリ情報を生成する。ツール経路１３０は、ＡＭ装置１０４の吐出ヘッド１０６が、３Ｄ物体１０２の各オブジェクト層１２８を所望のジオメトリに造形する際に通過する空間の経路である。ツール経路１３０は、各オブジェクト層１２８’（図３）（例えば、複数のオブジェクト層１２８のうちの任意の１つ）を形成するように堆積させる材料１２２の条体（roads）１６０に対応する。一例として、ツール経路モジュール１５８は、各モデル層１２６に関連づけられたモデル層データ１５４に基づいて、ツール経路データ１６２を生成する。ツール経路モジュール１５８は、ツール経路１３０を含むツール経路データ１６２を生成（提供）する。また、ツール経路モジュール１５８は、条体ジオメトリデータ２０２を生成（提供）する。これは、条体ジオメトリ１４０を含むデータであって、各オブジェクト層１２８を形成する材料１２２の条体１６０の３次元ジオメトリに対応する（表す）データである。つまり、ツール経路１３０及び関連する条体ジオメトリ１４０の特性（例えば、ツール経路データ１６２及び条体ジオメトリデータ２０２）は、ツール経路モジュール１５８により、予め特定又は生成することが可能である。非限定的な一具体例では、ツール経路モジュール１５８は、「Ｉｎｓｉｇｈｔ」の名称でストラタシス社（Stratasys, Ltd）から市販されている制御ソフトウェアであってもよい。あるいは、ツール経路モジュール１５８は、プログラムコード又はハードウェア又は両者の組み合わせとして実行又は実現可能なモジュール、例えば不揮発性メモリに格納されたプログラム命令を実行するプロセッサ（上記不揮発性メモリはこのプロセッサに接続されている）であってもよい。
【００３２】
図３を図２と併せて参照すると、ツール経路１３０（例えば、ツール経路データ１６２）の生成に際し、コンピュータ１１２（例えば、ツール経路モジュール１５８）は、先ず最初に、材料１２２の１つ又は複数の輪郭条体１６４を規定する１つ又は複数の輪郭ツール経路１３２を生成してもよい。輪郭条体１６４は、各オブジェクト層１２８’の輪郭パターン１３４（例えば、周縁）を形成するものである。輪郭パターン１３４を形成する輪郭条体１６４は、連続的であっても、不連続であってもよい。
【００３３】
また、コンピュータ１１２（例えば、ツール経路モジュール１５８）は、材料１２２の１つ又は複数のラスタ条体１６６を規定する１つ又は複数のラスタツール経路１３６を生成する。各オブジェクト層１２８’のラスタパターン１３８を形成するラスタ条体１６６は、輪郭パターン１３４により規定された内側領域を充填するものである。ラスタ条体１６６は、ラスタパターン１３８を形成する連続する条体であっても、不連続な条体であってもよい。
【００３４】
コンピュータ１１２（例えば、ツール経路モジュール１５８）は、内側領域を充填するのに必要な材料１２２の１つ又は複数の追加条体（明確な図示なし）を規定する１つ又は複数の追加ツール経路（明確な図示なし）を生成しうる。
【００３５】
このプロセスは、３Ｄモデル１１６の各モデル層１２６について繰り返し行われる。生成したデータ（例えば、３Ｄモデルデータ１５６、モデル層データ１５４、ツール経路データ１６２、及び条体ジオメトリデータ２０２）の一部又はすべては、データ記憶モジュール１７６（図５）などの任意の適当なコンピュータ記憶媒体、例えば、コンピュータ１１２やデータベース１６８（図１）の記憶装置に格納可能である。
【００３６】
いくつかの例では、１つ又は複数のオブジェクト層１２８は、緻密な（dense fill）パターン（例えば、ラスタパターン１３８）を有し、他のオブジェクト層１２８は、疎な（sparse fill）パターンを有していてもよい。あるオブジェクト層１２８が緻密なパターンを有するとは、そのオブジェクト層１２８のラスタパターン１３８は、空隙の数が少なくなるように内側部分を充填するパターンであることをいう。これに対して、あるオブジェクト層１２８が疎なパターンを有するとは、そのオブジェクト層１２８のラスタパターン１３８は、空隙を設けるように内側部分を充填して、オブジェクト層１２８の造形に必要な材料１２２の量を少なくするパターンであることをいう。
【００３７】
図３を参照すると、一例として、各オブジェクト層１２８’に関連付けられたそれぞれの条体１６０（例えば、輪郭条体１６４及びラスタ条体１６６）の条体ジオメトリ１４０（例えば、条体ジオメトリデータ２０２）は、輪郭幅１４２、ラスタ幅１４４、ラスタ対ラスタ間隔幅１４６、輪郭対ラスタ間隔幅１４８、ラスタ角１５０などを含むが、これに限定されない。輪郭幅１４２は、各輪郭条体１６４を形成する材料１２２の幅寸法である。ラスタ幅１４４は、各ラスタ条体１６６を形成する材料１２２の幅寸法である。ラスタ対ラスタ間隔幅１４６は、隣接するラスタ条体１６６を形成する材料１２２間に設けられた間隔又は空隙の幅寸法である。輪郭対ラスタ間隔幅１４８は、輪郭条体１６４とそれに隣接するラスタ条体１６６とを形成する材料１２２間に設けられた間隔又は空隙の幅寸法である。ラスタ角１５０は、Ｘ軸、Ｙ軸、又は、輪郭条体１６４のうちの１つを基準とする、各ラスタ条体１６６を形成する材料１２２の角度配向である。
【００３８】
図２を図１と併せて参照すると、一例では、ツール経路データ１６２は、各オブジェクト層１２８について、材料１２２の条体１６０を堆積形成するのに適した吐出ベクトル又は座標位置及び吐出タイミングシーケンスを含む。ツール経路データ１６２及び条体ジオメトリデータ２０２は、コンピュータ１１２からコントローラ１２０に送られる。コントローラ１２０は、ツール経路データ１６２及び条体ジオメトリデータ２０２を用いて（例えば、変換して）、制御信号１５２（例えば、吐出シーケンス指示）を生成する。コントローラ１２０は、駆動機構と供給機構とに接続されており、駆動機構は、吐出ヘッド１０６及び／又は造形台１１０を、ツール経路１３０に沿って選択的に移動させるものであり、供給機構は、制御信号１５２を送出することによって、３Ｄ物体１０２を造形するための材料１２２の堆積を制御するものである。
【００３９】
実施態様の一例では、造形処理において、吐出ヘッド１０６は、ツール経路１３０を辿って材料１２２を吐出し、３Ｄ物体１０２の各オブジェクト層１２８を造形する。ツール経路１３０に沿って材料を吐出して各オブジェクト層１２８を造形する際に、ツール経路１３０に沿って吐出される材料１２２の量は、ツール経路データ１６２及び条体ジオメトリデータ２０２が表す所望の条体ジオメトリ１４０を得るように制御される。一般的な一例では、各オブジェクト層１２８を造形する処理では、最初に材料１２２の輪郭条体１６４を堆積形成させて各オブジェクト層１２８の外縁を形成し、次に、材料１２２のラスタ条体１６６を堆積形成させて、各オブジェクト層１２８の内側領域を充填する。制御信号１５２は、吐出ヘッド１０６に命令して、先に堆積させたオブジェクト層１２８の上面に、次のオブジェクト層１２８を造形することにより、層１２８Ａ〜１２８Ｎ（図１）を垂直方向に順に造形させる。
【００４０】
図４を図２と併せて参照すると、３Ｄ物体１０２を造形する方法５００の一例が開示されている。方法５００は、ＡＭシステム１００を用いた造形処理において、３Ｄ物体１０２のツール経路データ１６２をコンピュータ１１２で生成する実施態様の一例であり、ツール経路データ１６２は、その後、ＡＭ装置１０４により３Ｄ物体１０２を作製する際に利用される。本開示の範囲から逸脱することなく、方法５００に対して変形、追加、省略を行うことが可能である。すなわち、方法５００は、より多くのステップ、より少ないステップ、又は他のステップを含むものであってもよい。加えて、ステップは任意の適切な順序で実行可能である。
【００４１】
図４に示すように、方法５００では、ブロック５０２に示すように、３Ｄモデル１１６（例えば、３Ｄ物体１０２を表すデジタルデータ）をコンピュータ１１２により受信するステップが最初に行われる。３Ｄモデル１１６を受信すると、コンピュータ１１２は、造形処理の準備として、３Ｄモデル１１６を再配向する（明確な図示なし）。方法５００では、ブロック５０４に示すように、コンピュータ１１２により、３Ｄモデル１１６を複数のモデル層１２６にスライスするステップが行われる。
【００４２】
方法５００では、ブロック５０６に示すように、現在処理中の（例えば、最初の）モデル層１２６（オブジェクト層１２８のうちの１つを表す）について、１つ又は複数の輪郭ツール経路１３２を、コンピュータ１１２により生成するステップが行われる。輪郭ツール経路１３２は、現在処理中のオブジェクト層１２８の境界部分を形成するための経路である。いくつかの例では、所与のオブジェクト層１２８は、造形する複数の３Ｄ物体１０２についての複数の境界部分を含んでもよく、及び／又は、（例えば、中空の内部空間を有する）１つの３Ｄ物体１０２についての外側境界部分及び内側境界部分を含んでもよい。輪郭ツール経路１３２は、材料１２２を堆積させて形成する輪郭条体１６４のジオメトリ（例えば、輪郭幅１４２）である条体ジオメトリ１４０に基づいて、コンピュータ１１２により生成される。
【００４３】
方法５００では、ブロック５０８に示すように、現在処理中のモデル層１２６について、１つ又は複数のラスタツール経路１３６をコンピュータ１１２により生成するステップが行われる。ラスタツール経路１３６は、輪郭ツール経路１３２の内側の領域を一度に充填する（bulk fill）のに利用されうる。ラスタツール経路１３６は、材料１２２を堆積させて形成するラスタ条体１６６のジオメトリ（例えば、ラスタ幅１４４）である条体ジオメトリ１４０に基づいて、コンピュータ１１２により生成される。
【００４４】
条体ジオメトリ１４０は、材料特性、使用するＡＭ装置１０４の種類、吐出条件、吐出用先端部の寸法などの様々なファクタに依存する。非限定的な例では、適切な輪郭幅１４２は、約０．００５インチ（１２７マイクロメートル）から約０．５インチ（１２．７ミリメートル）の範囲である。非限定的な例では、適切なラスタ幅１４４は、約０．００５インチから約０．５インチの範囲である。非限定的な例では、適切なラスタ対ラスタ間隔幅１４６は、約０．０インチから約５．０インチ（１２７ミリメートル）の範囲である。特定の実施態様（明確な図示なし）では、２つ以上のラスタ条体１６６（例えば、概ね平行なラスタ条体１６６）が互いに接触する（例えば、ラスタ条体１６６同士が互いに接触して、ラスタ対ラスタ間隔幅１４６が約０．０インチとなる）場合や、ラスタ条体１６６同士の厚みが縁部に沿って部分的に重なる（例えば、ラスタ条体１６６同士が互いに押し合わされて、ラスタ対ラスタ間隔幅１４６が約−０．０１インチとなる）場合がありうるので、少なくともいくつかのラスタ対ラスタ間隔幅１４６が約０．０インチなってもよい。非限定的な一例では、適切な輪郭対ラスタ間隔幅１４８は、約０．０インチである。当業者であれば認識できるように、特定の実施態様では、例えば、図１０に示すように、輪郭条体１６４のうちの少なくともいくつかと、ラスタ条体１６６のうちの少なくともいくつかとの間（例えば、３Ｄ物体１０２の外側成形輪郭と、３Ｄ物体１０２の内側充填部分との間）に、少なくとも何らかの接続箇所が必要となる場合もある。非限定的な一例では、適切なラスタ角１５０は、約０度から約１８０度の範囲であり。条体ジオメトリ１４０については、他の例も想定され、限定はされない。
【００４５】
現在処理中のモデル層１２６が完成すれば、方法５００では、ブロック５１０に示すように、現在処理中のモデル層１２６が、最後のモデル層１２６であるか否かをコンピュータ１１２により判定するステップが行われる。現在処理中のモデル層１２６が最後のモデル層１２６でない場合、方法５００では、ブロック５１２に示すように、次の（例えば、２番目の）モデル層１２６をコンピュータ１１２により選択するステップが行われる。ブロック５０６及び５０８に示したステップは、最後のモデル層１２６が完成するまで繰り返される。最後のモデル層１２６が完成すれば、方法５００では、ブロック５１４に示すように、得られたツール経路１３０（例えば、ツール経路データ１６２）及び条体ジオメトリ１４０（例えば、条体ジオメトリデータ２０２）を、３Ｄ物体１０２を造形するために、コンピュータ１１２によりコントローラ１２０に送るステップが行われる。
【００４６】
方法５００では、ブロック５１６に示すように、造形処理において、吐出ヘッド１０６がツール経路１３０を辿って各オブジェクト層１２８の輪郭パターン１３４及びラスタパターン１３８を形成して３Ｄ物体１０２を造形するステップが行われる。コントローラ１２０は、制御信号１５２を吐出ヘッド１０６に送出することにより、吐出ヘッド１０６がツール経路１３０に沿って移動し、材料１２２を吐出するよう制御して、各オブジェクト層１２８の条体１６０を形成させる。
【００４７】
図２を図４と併せて参照すると、例えば、図２及び図４に示した造形処理によって造形される３Ｄ物体１０２は、少なくとも１つの機械的特性２０６を有する。例えば、機械的特性２０６は、圧縮強度、剪断ひずみ、剪断強度、引張強度、降伏強度などを含む。３Ｄ物体１０２の機械的特性２０６は、材料１２２の材料特性１８４、材料１２２の条体１６０の条体ジオメトリ１４０、ＡＭ装置１０４の吐出ヘッド１０６が辿るツール経路１３０などの様々な要素に依存する。換言すると、材料特性２０６は、３Ｄ物体１０２の各オブジェクト層１２８の内側ジオメトリに少なくとも部分的に依存する。
【００４８】
図５を図１と併せて参照すると、実施態様の一例では、図２及び図４に示したような造形処理などの付加製造プロセスにより造形される３Ｄ物体１０２の機械的特性は、ＡＭシステム１００を用いて予測可能である。３Ｄ物体１０２の１つ又は複数の機械的特性は、ツール経路データ１６２及び条体ジオメトリデータ２０２に基づいて、コンピュータ１１２により予測できる。コンピュータ１１２は、ツール経路データ１６２及び条体ジオメトリデータ２０２を（例えば、ツール経路モジュール１５８や、データ記憶モジュール１７６から）抽出し、模擬オブジェクト層１７０を生成する。
【００４９】
図６を図２及び図５と併せて参照すると、一例では、３Ｄモデル１１６を、例えば、レイヤリングモジュール１１８（図２）により、複数のモデル層１２６にスライスする。ツール経路データ１６２は、所与のＺ座標（例えば、ベース面１２４からの高さ）にある各ツール経路１３０（例えば、輪郭ツール経路１３２及びラスタツール経路１３６）のＸ座標及びＹ座標（例えば、ベース面１２４を基準とする）（図１）を各モデル層１２６について含むか、又は、与える。また、条体ジオメトリデータ２０２は、材料１２２の条体１６０の３次元ジオメトリを含みうる。
【００５０】
図７は、ツール経路データ１６２により与えられる６つのモデル層１２６のツール経路１３０を視覚的に表しており、これらのモデル層は、この図では、１２６Ａ、１２６Ｂ、１２６Ｃ、１２６Ｄ、１２６Ｅ、１２６Ｆとして区別されている。図示の通り、各モデル層１２６のツール経路１３０（例えば、ラスタツール経路１３６）は、互いに少なくとも部分的に異なっている。一例として、ツール経路１３０の開始点又は開始位置（例えば、ＸＹ座標）、終点あるいは終了位置（例えば、ＸＹ座標）、及び／又は角度配向が、各モデル層１２６間で異なっている。なお、図７に示した例では、各モデル層１２６のツール経路１３０が互いに異なっているが、他の例では、１つ又は複数モデル層１２６のツール経路１３０が同一な場合もある。
【００５１】
図５を図７と併せて参照すると、実施態様の一例では、コンピュータ１１２は、模擬３Ｄ物体１７４の模擬オブジェクト層１７０を生成する。一例として、シミュレーションモジュール２０４は、各モデル層１２６に対応する（表す）模擬オブジェクト層１７０を、（例えば、ツール経路モジュール１５８により生成された）各モデル層１２６のツール経路データ１６２及び条体ジオメトリデータ２０２を用いて生成する。すなわち、シミュレーションモジュール２０４は模擬条体データ２００を生成（提供）する。この模擬条体データは、各オブジェクト層１２８（図２）の条体１６０（例えば、輪郭条体１６４及び／又はラスタ条体１６６）（図２）に対応し（表し）、模擬条体１７２を含むデータである。一例では、シミュレーションモジュール２０４は、ＣＡＤ、ＣＡＭ、又はＣＡＥなどの任意の適当なソフトウェアパッケージでる。
【００５２】
図８を参照すると、シミュレーションモジュール２０４は、各モデル層１２６のツール経路１３０（これは、ツール経路データ１６２から得られる）及び条体ジオメトリ１４０（これは、条体ジオメトリデータ２０２から得られる）のＸＹ座標をガイドラインとして用いて、各模擬オブジェクト層１７０の模擬条体１７２を生成する。これらの模擬オブジェクト層は、図８では、１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃ、１７０Ｄ、１７０Ｅ、及び１７０Ｆとして区別されている。換言すると、ツール経路１３０及び条体ジオメトリ１４０に基づいて模擬条体１７２を生成して、模擬３Ｄ物体１７４の各模擬オブジェクト層１７０を構築する。上述したように、条体ジオメトリ１４０は、例えば、材料特性、使用するＡＭ装置１０４の種類、吐出条件、吐出用先端部（例えばノズル１０８）の寸法など、材料及び／又はシステムに関連する様々な要素に依存しうる。これら材料及び／又はシステムに関するファクタは、既知あるいは所定の値であり、データ記憶モジュール１７６に（例えば、コンピュータ１１２やデータベース１６８の記憶装置に）格納可能である。
【００５３】
図８に示すように、各模擬オブジェクト層１７０の模擬条体１７２は、各オブジェクト層１２８（図２）の材料１２２の条体１６０（例えば、ラスタパターン１３８を構成するラスタ条体１６６）を表すデジタルデータ又は仮想データである。いくつかの例では、シミュレーションモジュール２０４は、各モデル層１２６のツール経路１３０を簡略化して（例えば、ツール経路１３０の一部分を模して）、各オブジェクト層１２８の条体１６０（例えば、ラスタ条体１６６）の少なくとも一部分を表す模擬条体１７２を生成してもよい。他の例では、シミュレーションモジュール２０４は、各モデル層１２６のツール経路１３０の全体を模して、各オブジェクト層１２８の条体１６０の全体を表す模擬条体１７２を生成してもよい。
【００５４】
図９を図６〜図８と併せて参照すると、シミュレーションモジュール２０４は、模擬オブジェクト層１７０を再配向（例えば、積層）して、模擬３Ｄ物体１７４を生成する。模擬３Ｄ物体１７４における模擬オブジェクト層１７０の順は、３Ｄ物体１０２のオブジェクト層１２８の造形順を表す３Ｄモデル１１６（図６）におけるモデル層１２６の順と同一である。
【００５５】
図５を図９及び図１０と併せて参照すると、コンピュータ１１２は、隣り合う模擬オブジェクト層１７０間のインターフェース１８０を分析する。インターフェース１８０は、隣り合う模擬オブジェクト層１７０間の遷移領域あるいは遷移部分（transition area or transition zone）である。一例では、分析モジュール１７８は、模擬条体データ２００を用いて、隣り合う各対の模擬オブジェクト層１７０間（例えば、模擬オブジェクト層１７０Ａと模擬オブジェクト層１７０Ｂの間、模擬オブジェクト層１７０Ｂと模擬オブジェクト層１７０Ｃの間、模擬オブジェクト層１７０Ｃと模擬オブジェクト層１７０Ｄの間など）の接触面積（contact surface area）１８２を特定する。分析モジュール１７８は、算出した接触面積１８２を用いて、３Ｄ物体１０２の予測機械的特性１８６を特定（算出）する。
【００５６】
図１０は、例えば、シミュレーションモジュール２０４により生成された模擬オブジェクト層１７０のうちの隣り合う層（例えば、模擬オブジェクト層１７０Ａと模擬オブジェクト層１７０Ｂ）の間のインターフェース１８０の例を示す。図１０に示すように、模擬オブジェクト層１７０Ｂは、模擬オブジェクト層１７０Ａに重畳されている。一例では、隣り合う模擬オブジェクト層１７０の各模擬条体１７２（例えば、模擬オブジェクト層１７０Ａの模擬条体１７２Ａ及び模擬オブジェクト層１７０Ｂの模擬条体１７２Ｂ）は、互いに異なる。インターフェース１８０において、模擬条体１７２Ａは、複数の交差領域にて模擬条体１７２Ｂに部分的に交差する。
【００５７】
図５を図１０及び図１１と共に参照すると、分析モジュール１７８は、模擬オブジェクト層１７０（例えば、模擬オブジェクト層１７０Ａ及び模擬オブジェクト層１７０Ｂ）のうちの隣り合う層（例えば、隣り合う層の対）における各模擬条体１７２（たとえば、模擬条体１７２Ａ及び模擬条体１７２Ｂ）を表す模擬条体データ２００に基づいて、交差関数（intersect function）を実行して、インターフェースデータ１８８を生成する。インターフェースデータ１８８は、接触面積１８２を含む。つまり、交差関数は、模擬オブジェクト層１７０Ａと模擬オブジェクト層１７０Ｂとのインターフェース１８０における総接触面積１８２を模擬条体データ２００から算出するものである。接触面積１８２は、隣り合う模擬条体１７２（例えば、模擬条体１７２Ａと模擬条体１７２Ｂ）が交差面積を含む（あるいは、交差面積により規定される）。よって、隣り合う模擬条体１７２について算出した接触面積１８２は、造形過程において、隣り合うオブジェクト層１２８の条体１６０同士が接触する位置を表す。換言すると、模擬オブジェクト層１７０の模擬条体１７２は、オブジェクト層を物理的にどのように積層して３Ｄ物体１０２が造形されるかをシミュレーションしたものである。
【００５８】
図１１は、例えば、シミュレーションモジュール２０４により生成されたインターフェースモデル１９０（例えば、インターフェース１８０を視覚的にあるいはデジタルで表すデータ）を示す。図示の通り、交差関数を実行すると、隣り合う模擬条体１７２間の接触面積１８２（例えば、模擬条体１７２Ａと模擬条体１７２Ｂと交差面積）のみが残る。
【００５９】
隣り合う模擬オブジェクト層１７０間の接触面積１８２は、模擬条体１７２が交差する領域の総面積であり、造形処理（図２）により造形されるオブジェクト層１２８のうちの隣り合う層における条体１６０（例えば、ラスタ条体１６６）同士の接触面積（例えば、交差領域の総面積）を表す。よって、隣り合う模擬オブジェクト層１７０の任意の対における接触面積１８２は、３Ｄ物体１０２において、この対に対応する隣り合うオブジェクト層１２８において負荷を担う表面積を表す。
【００６０】
図５を参照すると、実施態様の一例では、コンピュータ１１２（例えば、分析モジュール１７８）は、インターフェースデータ１８８及び材料特性データ２０８から予測機械的特性データ２１０を生成する。一例では、分析モジュール１７８は、３Ｄ物体１０２の予測機械的特性１８６を、各インターフェース１８０における接触面積１８２及び材料１２２（図１）の材料特性１８４を用いて特定（例えば、算出）する。
【００６１】
材料特性データ２０８は、材料１２２の材料特性１８４を含む。材料特性１８４は、ＡＭ装置１０４が３Ｄ物体１０２を造形するのに用いる特定の種類の材料１２２についての適当なバルク特性（bulk material property）を含む。材料特性１８４は、既知あるいは所定の値であり、データ記憶モジュール１７６（例えば、コンピュータ１１２やデータベース１６８の記憶装置）に格納されうる。分析モジュール１７８は、材料特性データ２０８を、例えば、データ記憶モジュール１７６から受信又は抽出する。材料特性１８４は、材料１２２の種類、使用するＡＭ装置１０４の種類、条体ジオメトリ１４０などの様々なファクタに依存する。材料特性１８４の例には、圧縮強度、剪断ひずみ、剪断強度、引張強度、降伏強度などが含まれる。
【００６２】
隣り合う模擬オブジェクト層１７０間の各インターフェース１８０について、分析モジュール１７８は、隣り合う模擬オブジェクト層１７０における公称表面積（nominal surface area）１９２を特定（例えば、算出）する。インターフェースデータ１８８は、公称表面積１９２を含む。公称表面積１９２は、個々の模擬オブジェクト層１７０（例えば、隣り合う模擬オブジェクト層１７０間のインターフェース１８０）の総面積である。
【００６３】
分析処理では、分析モジュール１７８は、隣り合う模擬オブジェクト層１７０における模擬条体１７２同士の交差面積が、総面積に占めるパーセンテージ１９４（例えば、接触面積１８２の値／公称表面積１９２の値）を算出する。インターフェースデータ１８８は、パーセンテージ１９４を含む。
【００６４】
分析モジュール１７８は、インターフェースデータ１８８から、各インターフェース１８０の予測機械的特性データ２１０を生成する。一例では、分析モジュール１７８は、各インターフェース１８０における予測機械的特性１８６として、パーセンテージ１９４と材料特性１８４との積（例えば、パーセンテージ１９４の値×材料特性１８４の値）を算出する。換言すると、コンピュータ１１２（例えば、分析モジュール１７８）は、隣り合うオブジェクト層１２８における材料１２２の条体１６０が互いに接触する箇所（例えば、接触面積１８２）に対して材料特性１８４を適用する。よって、３Ｄ物体１０２の全体の予測機械的特性１８６は、少なくとも一対の隣り合う模擬オブジェクト層１７０の少なくとも１つのインターフェース１８０の予測機械的特性１８６のうちの少なくとも１つに基づくことになる。非限定的な一具体例として、所与のインターフェース１８０において最小の予測機械的特性１８６が、３Ｄ物体１０２の全体の予測機械的特性１８６（例えば、３Ｄ物体１０２において損傷が生じうる箇所）を表すものとする。
【００６５】
特定の予測機械的特性１８６は、使用される特定の材料特性１８４などの様々なファクタに依存しうる。予測機械的特性１８６の例には、圧縮強度、剪断ひずみ、剪断強度、引張強度、降伏強度などが含まれうる。また、予測機械的特性１８６は、接触面積１８２を規定する模擬条体１７２の性質（例えば、ジオメトリ、パターンほか）にも依存しうる。
【００６６】
図１２は、図５に示した分析処理の結果を表示するグラフィックス表示１９６の一例を示す。図示の通り、一例では、グラフィックス表示１９６は、各インターフェース１８０について、隣り合う模擬オブジェクト層１７０の対、接触面積１８２、パーセンテージ１９４、及び予測機械的特性１８６を表形式で示す。一例では、各インターフェース１８０に識別番号（例えば、１〜５）が割り当てられている。各インターフェース１８０の接触面積１８２は、値１９８（例えば、平方インチの単位）として表示されている。各インターフェース１８０のパーセンテージ１９４は、値２１２として表示されている。各インターフェース１８０の予測機械的特性１８６は、値２１４（例えば、ポンド毎平方インチ）として表示されている。
【００６７】
図１３を図５と併せて参照すると、３Ｄ物体１０２の予測機械的特性１８６を予測する方法６００の一例が開示されている。方法６００は、ＡＭシステム１００を用いた分析処理の実施態様の一例である。本方法では、３Ｄ物体１０２において隣り合うオブジェクト層１２８間のインターフェース１８０を表すインターフェースデータ１８８をコンピュータ１１２により生成する。その後、インターフェースデータ１８８を用いて、ＡＭシステム１００で造形する３Ｄ物体１０２の予測機械的特性データ２１０を生成し、機械的特性を予測する。本開示の範囲から逸脱することなく、方法６００に対して変形、追加、省略を行うことが可能である。方法６００は、より多いステップ、より少ないステップ又はその他のステップを含むことができる。加えて、ステップは任意の適切な順序で実行可能である。
【００６８】
図１３に示すように、方法６００では、コンピュータ１１２が各モデル層１２６のツール経路１３０を受信するステップが最初に行われる。このステップを、ブロック６０２に示す。方法６００では、ブロック６０４に示すように、条体ジオメトリ１４０をコンピュータ１１２により受信するステップが行われる。
【００６９】
方法６００では、ブロック６０８に示すように、材料１２２の条体１６０を表す模擬条体１７２を、コンピュータ１１２（例えば、シミュレーションモジュール２０４）により生成するステップが行われる。また、方法６００では、ブロック６０６に示すように、各オブジェクト層１２８を表すとともに、各モデル層１２６に対応する模擬オブジェクト層１７０を、コンピュータ１１２により生成するステップが行われる。模擬条体１７２は、現在処理中の（例えば、最初の）モデル層１２６に対応すると共に、現在処理中の（例えば、最初の）模擬オブジェクト層１７０を形成するのに用いられる。つまり、各模擬オブジェクト層１７０には、各モデル層１２６のツール経路１３０に対応する模擬条体１７２であって、各オブジェクト層１２８の材料１２２の条体１６０を表す模擬条体が含まれる。換言すると、模擬条体１７２は、３Ｄ物体１０２の各オブジェクト層１２８の造形するために、ＡＭ装置１０４の吐出ヘッド１０６がツール経路１３０を辿って堆積させる材料１２２の物理的な条体１６０を、デジタルで、又は仮想的に表したものである。よって、コンピュータ１１２は、条体１６０の条体ジオメトリ１４０及びツール経路１３０により規定されるジオメトリ、又は、これに基づくジオメトリを有する模擬条体１７２（例えば、模擬条体データ２００）を生成する。
【００７０】
現在処理中の模擬オブジェクト層１７０が完成すれば、方法６００では、ブロック６１０に示すように、現在処理中の模擬オブジェクト層１７０が、最後のモデル層１２６に対応する最後の模擬オブジェクト層１７０であるか否かをコンピュータ１１２により判定するステップが行われる。現在処理中の模擬オブジェクト層１７０が最後の模擬オブジェクト層１７０でない場合、方法６００では、ブロック６１２に示すように、次の（例えば、２番目の）模擬オブジェクト層１７０を、コンピュータ１１２により選択するステップが行われる。ブロック６０８及び６０６に示したステップは、最後のモデル層１２６に対応する最後の模擬オブジェクト層１７０が完成するまで繰り返される。
【００７１】
方法６００では、最後の模擬オブジェクト層１７０が完成すると、各模擬オブジェクト層１７０の模擬条体１７２を、コンピュータ１１２（例えば、分析モジュール１７８）により受信するステップ（明確な図示なし）が行われうる。一例として、分析モジュール１７８は、模擬条体データ２００を抽出する。
【００７２】
方法６００では、ブロック６１４で示すように、隣り合う模擬オブジェクト層１７０間の各インターフェース１８０における接触面積１８２を特定（例えば、算出）するステップが行われる。方法６００では、次に、ブロック６１６に示すように、公称表面積１９２により定まる接触面積のパーセンテージ１９４を特定するステップが行われる。
【００７３】
方法６００では、ブロック６１８に示すように、３Ｄ物体１０２の造形に用いられる材料１２２に対応する材料特性１８４を、コンピュータ１１２により受信するステップが行われる。
【００７４】
方法６００では、次に、ブロック６２０に示すように、パーセンテージ１９４及び材料特性１８４を用いて予測機械的特性１８６を特定（例えば、算出）するステップが行われる。
【００７５】
図５を参照すると、既に記載したように、生成した（例えば、算出した）接触面積１８２は、模擬条体データ２００に示されるツール経路１３０及び条体ジオメトリ１４０に少なくとも部分的に依存する。よって、３Ｄ物体１０２について算出した予測機械的特性１８６も同様に、ツール経路１３０及び条体ジオメトリ１４０に少なくとも部分的に依存する。したがって、３Ｄ物体１０２のオブジェクト層１２８のうちの１つ又は複数について、ツール経路１３０及び／又は条体１６０の条体ジオメトリ１４０のいずれか一方を修正することにより、ＡＭシステム１００（図２及び図４に示す造形処理）を用いて設計及び造形される３Ｄ物体１０２の機械的特性２０６を修正することができる。開示の方法（例えば、方法６００）（図１３）は、さらに、修正後のツール経路を示す出力を、コンピュータ（例えば、コンピュータ１１２）（図１）により生成することを含み、付加製造装置（例えば、ＡＭ装置１０４）（図１）は、修正後のツール経路にしたがって材料（例えば、材料１２２）（図１）を吐出して、その機械的特性を有する３Ｄ物体（例えば、３Ｄ物体１０２）（図１）を作製する。
【００７６】
図１３を参照すると、実施態様の一例では、方法６００では、ブロック６２４に示すように、３Ｄ物体１０２の予測機械的特性１８６を所望の機械的特性（例えば、機械的特性２０６）と比較するステップが行われる。次に、方法６００では、ブロック６２６に示すように、予測機械的特性１８６が３Ｄ物体１０２の具体的な用途に望ましいもの（所望の機械的特性２０６）であるか否かをコンピュータ１１２により判定するステップが行われる。
【００７７】
予測機械的特性１８６が望ましいものでない場合に、方法６００では、ブロック６２２に示すように、１つ又は複数のオブジェクト層１２８を造形する際に用いられる、材料１２２の条体１６０（例えば、輪郭条体１６４及び／又はラスタ条体１６６）の条体ジオメトリ１４０を修正するステップが行われる。例えば、修正後の条体ジオメトリ１４０は、ラスタ条体１６６及び／又は輪郭条体１６４の輪郭幅１４２、ラスタ幅１４４、ラスタ対ラスタ間隔幅１４６、輪郭対ラスタ間隔幅１４８、ラスタ角１５０のうちの１つ又は複数についての修正や変更を、１つ又は複数のオブジェクト層１２８について含みうる。修正条体後のジオメトリ１４０を受信する（ブロック６０４）と、ブロック６０６、６０８、６１０、６１２、６１４、６１６、６１８、６２０、６２４、及び６２６に示したステップが繰り返されて、修正後の３Ｄ物体１０２の予測機械的特性１８６が算出される。
【００７８】
これに加えて、又はこれに代えて、方法６００では、ブロック６２８に示すように、予測機械的特性１８６が望ましいものでない場合に、１つ又は複数のオブジェクト層１２８を造形する際に用いるツール経路１３０を修正するステップが行われる。修正後のツール経路１３０を受信する（ブロック６０２）と、ブロック６０６、６０８、６１０、６１２、６１４、６１６、６１８、６２０、６２４、及び６２６が繰り返されて、修正後の３Ｄ物体１０２の予測機械的特性１８６が算出される。
【００７９】
予測機械的特性１８６が望ましいものであれば（例えば、３Ｄ物体１０２の所望の機械的特性２０６に合致する、あるいは、これを上回るものであれば）、ブロック６３０に示すように、ツール経路１３０（例えば、ツール経路データ１６２）及び条体ジオメトリ１４０（例えば、条体ジオメトリデータ２０２）がコントローラ１２０に送られる。図２及び図４に示すように、コントローラ１２０は、吐出ヘッド１０６に制御信号１５２を送出して、吐出ヘッド１０６がツール経路１３０に沿って移動し、各オブジェクト層１２８の条体１６０を形成するように材料１２２を吐出するように制御する。
【００８０】
図２を図５と共に参照すると、修正後の条体ジオメトリ１４０及び／又はツール経路１３０は、コンピュータ１１２（例えば、シミュレーションモジュール２０４）に提供され、模擬３Ｄ物体１７４の１つ又は複数の模擬オブジェクト層１７０の模擬条体１７２を（例えば、模擬条体データ２００として）生成するのに用いられる。このように、コンピュータ１１２（例えば、分析モジュール１７８）は、修正後の模擬条体１７２を用いて、修正後のオブジェクト層１７０のうちの隣り合う層について、修正を反映させた接触面積１８２を算出し、修正を反映させた予測機械的特性１８６を算出することが可能である。このプロセスは、３Ｄ物体１０２が所望の機械的特性２０６を備えるのに必要なだけ繰り返すことが可能である。
【００８１】
修正後の模擬条体１７２に基づいて具体的な（例えば、所望の）予測機械的特性１８６が特定されれば、造形処理において、ツール経路１３０及び／又は模擬条体１７２に対応する条体ジオメトリ１４０（例えば、模擬条体データ２００をツール経路データ１６２に組み込むことができ）、所望の機械的特性２０６を有する３Ｄ物体１０２を造形することができる。
【００８２】
したがって、開示のＡＭシステム１００及び分析方法６００によれば、付加製造プロセスによって造形される３Ｄ物体の機械的特性をその造形に先立って評価する技術の改良が可能になる。加えて、ツール経路シミュレーションの修正及び分析を繰り返し行うことにより、特定の材料特性を得ることができる。このように、設計及び分析を繰り返すことで、破壊検査に伴う時間やコストを要することなく、３Ｄ物体の重量、コスト、及び／又は機能を、最適化することが可能になる。
【００８３】
上述の技術的事項は、本開示に記載した実施形態や実施態様の種々の例を特徴づけるものである。各々の例は、他の各例の技術的事項も含む。
【００８４】
当業者には認識されるように、本明細書に記載した例は、装置、方法、あるいはプログラム製品として実施又は実現可能である。したがって、これらの例は、全体がハードウェアの実施形態、全体がソフトウェアの実施形態（例えば、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）、又は、ソフトウェアとハードウェアを組み合わせた実施形態の態様を取ることができるが、本明細書ではこれらすべてを概括的に「回路」、「モジュール」、又は「システム」と呼ぶ場合がある。また、これらの例は、プログラムコードを格納する１つ又は複数のコンピュータ可読の記憶媒体として実現されるプログラム製品の形態をとることができる。なお、記憶装置は、有形で、非一時的な、及び／又は、非送信の装置とすることができる。
【００８５】
本開示で説明した機能部の多くは、その実施態様の独立性を特に強調するために、モジュールと呼ばれている。例えば、モジュールは、カスタムの超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路又はゲートアレイ、論理チップ、トランジスタなどといった既製の半導体、又はその他のディスクリート部品を含むハードウェア回路として実現することができる。モジュールは、さらに、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブルアレイロジック、プログラマブル論理デバイスなどの、プログラム可能なハードウェアデバイスに組み込むこともできる。
【００８６】
モジュールは、さらに、様々な種類のプロセッサによって実行される、コンピュータ可読のプログラムコード及び／又はソフトウェアに組み込んでもよい。プログラムコードの特定モジュール（identified module）には、例えば、コンピュータ命令の物理ブロック又は論理ブロックを１つ又は複数含めることができ、これらは、例えば、オブジェクト（object）、プロシージャ（procedure）、又は関数として構成されてもよい。ただし、特定モジュールの実行ファイル（executables）は、物理的に一緒に配置する必要はなく、別々の位置に保存された異種の命令を含んでもよい。これらが論理的に結合されると、モジュールを構成し、そのモジュールの定められた目的を達成する。
【００８７】
一例として、コンピュータ可読のプログラムコードのモジュールは、１つの命令であっても、多数の命令であってもよく、さらには、いくつかの異なるコードセグメント、別々のプログラム、及び、いくつかのメモリデバイスに分散されていてもよい。同様に、本明細書では、オペレーショナルデータが、モジュール内に特定及び図示されている場合があり、これらを任意の適当な形で具現化し、任意の適当な種類のデータ構造内にまとめてもよい。オペレーショナルデータは、単一のデータセットとして集められてもよいし、異なる記憶装置上などの異なる位置に分散させてもよいし、少なくとも一部が、単なる電子信号としてシステム又はネットワーク上に存在してもよい。モジュール又はモジュールの一部がソフトウェアに組み込まれる場合は、プログラムコードは、１つ又は複数のコンピュータ可読媒体に格納及び／又は搬送されてもよい。
【００８８】
コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読の有形な記憶媒体であってもよい。コンピュータ可読の記憶媒体は、コンピュータ可読のプログラムコードを格納する記憶装置であってもよい。例えば、記憶装置は、限定するものではないが、電子、磁気、光学、電磁、赤外線、ホログラフィック、マイクロメカニカル、又は半導体のシステム、装置、又はデバイス、あるいはこれらの任意の適当な組み合わせであってもよい。
【００８９】
コンピュータ可読の記憶媒体のより具体的な例は、限定するものではないが、１つ又は複数の電線を含む電子的接続、可搬型のコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、可搬型のコンパクトディスクリードオンリーメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、光学記憶装置、磁気記憶装置、ホログラフィック記憶媒体、マイクロメカニカル記憶装置、又はこれらの任意の適当な組み合わせを含む。本開示においては、コンピュータ可読の記憶媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイス（例えば、プロセッサ）によって使用したり、これらに関連させて使用したりするための、コンピュータ可読のプログラムコードを含有及び／又は格納することができる任意の有形の媒体であってもよい。
【００９０】
コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読の有形な信号媒体であってもよい。コンピュータ可読の信号媒体は、コンピュータ可読のプログラムコードを、例えば、ベースバンドにおいて又は搬送波の一部として包含する伝搬データ信号を含みうる。このような伝搬信号は、限定するものではないが、電気的、電磁的、磁気的、光学的、又は、これらの任意の適当な組み合わせを含む様々な形態のうちの任意の形態をとることができる。コンピュータ可読の信号媒体は、コンピュータ可読の記憶媒体除く媒体であって、命令実行システム、装置、又はデバイスによって使用する又はこれらに関連して使用するためのコンピュータ可読プログラムコードを通信、伝搬、又は転送できる任意のコンピュータ可読媒体であってもよい。コンピュータ可読の信号媒体に組み込まれたコンピュータ可読のプログラムコードは、限定するものではないが、無線、有線、光ケーブル、無線周波数（ＲＦ）、又はこれらの任意の適当な組み合わせを含む任意の適当な媒体を用いて送信することができる。
【００９１】
コンピュータ可読媒体は、１つ又は複数のコンピュータ可読の記憶媒体と、１つ又は複数のコンピュータ可読の信号媒体との組み合わせを含んでもよい。例えば、コンピュータ可読のプログラムコードを、光ファイバーケーブルを介して電磁信号として伝搬させて、プロセッサによる実行を可能にすると共に、ＲＡＭ記憶装置に格納して、プロセッサによる実行を可能にしてもよい。
【００９２】
開示した例に示した側面の処理を実行するためのコンピュータ可読のプログラムコードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、及び、「Ｃ」プログラミング言語又はこれに類するプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含む１つ以上のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述することができる。コンピュータ可読のプログラムコードは、全体をローカルのコンピュータ上で実行してもよいし、一部を、スタンドアローンソフトウェアパッケージとしてローカルのコンピュータ上で実行してもよいし、一部をローカルのコンピュータ上で、一部をリモートコンピュータやサーバ上で実行してもよいし、全体をリモートコンピュータやサーバ上で実行してもよい。後者の場合、リモートコンピュータやサーバは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを介してローカルのコンピュータに接続してもよい。また、外部コンピュータに（例えば、インターネットサービスプロバイダを用いたインターネットを介して）接続してもよい。
【００９３】
本明細書に記載した例では、システム、装置、方法、及び／又はコンピュータプログラム製品を示す概略フロー図及び／又は概略ブロック図を参照している。なお、概略フローチャート図及び／又は概略ブロック図における各ブロック、及び、概略フロー図及び／又は概略ブロック図におけるブロックの組み合わせは、コンピュータ可読のプログラムコードで実現することも可能である。これらのプログラムコードは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又はその他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに提供されてマシーンを構成し、コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサで実行される命令により、概略フロー図及び／又は概略ブロック図のブロックに記載された機能／作用を実施するための手段を形成することができる。
【００９４】
また、プログラムコードを、コンピュータ、その他のプログラム可能なデータ処理装置、又はその他のデバイスにロードして、当該コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置、又は他のデバイス上で一連の処理ステップを実行することによって、コンピュータ又は他のプログラム可能な装置で実施されるプログラムコードが、コンピュータにより実現されるプロセスを形成し、フロー図及び／又は概略ブロック図のブロックに記載された機能／作用を実施するためのプロセスを提供するようにもできる。
【００９５】
添付図面における概略フロー図及び／又は概略ブロック図は、様々な例によるシステム、装置、方法、及びプログラム製品の可能な実施態様の構成、機能、及び動作を示している。これに関して、概略フロー図及び／又は概略ブロック図における各ブロックは、特定の論理機能を実現するためのプログラムコードの１つ又は複数の実行可能な命令を含むモジュール、セグメント、又はコードの一部を表す場合がある。
【００９６】
本開示の実施形態や実施態様の例は、図１４に示す航空機の製造及び保守方法１１００に関連させて、また、図１５に示す航空機１２００に関連させて説明することができる。
【００９７】
生産開始前のステップとして、例示的な方法１１００は、ブロック１１０２に示す、航空機１２００の仕様決定及び設計と、ブロック１１０４に示す材料調達とを含む。生産中のステップとしては、ブロック１１０６に示す、航空機１２００のコンポーネント及び小組立品（subassembly）の製造、及びブロック１１０８に示すシステムインテグレーションが行われる。その後、航空機１２００は、例えば、ブロック１１１０に示す認証及び納品のステップを経て、ブロック１１１２に示す就航期間に入る。就航期間中は、航空機１２００は、ブロック１１１４に示す定例の整備及び保守のスケジュールに組み込まれる。定例の整備及び保守は、航空機１２００の１つ又は複数のシステムの変更、再構成、改装なども含みうる。
【００９８】
例示的な方法１１００の各ステップは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実行又は実施することができる。説明のために言及すると、システムインテグレータは、航空機メーカー及び主要システム（majority-system）下請業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。第三者は、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス組織などであってもよい。
【００９９】
図１５に示すように、例示的な方法１１００によって製造される航空機１２００は、複数のハイレベルシステム１２０４及び内装１２０６を備える機体１２０２を含む。ハイレベルシステム１２０４の例には、駆動系１２０８、電気系１２１０、油圧系１２１２及び環境系１２１４のうちの１つ又は複数が含まれる。また、その他のシステムをいくつ含んでいてもよい。航空宇宙産業に用いた場合を例として説明したが、本開示の原理は、例えば自動車産業、海洋産業、建設業などの他の産業に適用してもよい。
【０１００】
本明細書に図示又は記載したシステム、装置、及び方法は、製造及び保守方法１１００における、１つ又はそれ以上のどの段階において採用してもよい。例えば、部品及び小組立品製造ステップ（ブロック１１０６）に対応する部品又は小部品を、航空機１２００の就航期間（ブロック１１１２）中に製造される部品や小組立品と同様の方法で組立、又は、製造することができる。また、装置及び方法、又はそれらの組み合わせの１つ又は複数の例を、製造ステップ（ブロック１１０８及び１１１０）で採用して、例えば、付加製造プロセスで造形される３Ｄ物体の機械的特性の分析や望ましい機械的特性を有する３Ｄ物体を提供することが可能である。同様に、装置又は方法の１つ又は複数の例、又はこれらの組み合わせを、例えば、限定するものではないが、航空機１２００の就航期間中（ブロック１１１２）や整備及び保守の段階（ブロック１１１４）で用いることも可能である。
【０１０１】
さらに、本開示は、下記の付記による実施形態も包含する。
【０１０２】
付記１
コンピュータにより実施される方法であって、
付加製造プロセスにおいて３Ｄ物体のオブジェクト層を順次造形すべく材料の条体を堆積させる吐出ヘッドが辿るツール経路に関連づけられたジオメトリ情報を受信し、
前記ツール経路に基づいて模擬３Ｄ物体の模擬オブジェクト層を生成し、その際に、前記模擬オブジェクト層は、前記各オブジェクト層の内側ジオメトリを表すものとし、
前記模擬オブジェクト層のうちの隣接層間の接触面積を特定し、
前記接触面積と前記材料の材料特性とから、前記３Ｄ物体の予測機械的特性を特定する、方法。
【０１０３】
付記２
前記各模擬オブジェクト層について、前記材料の条体を表す模擬条体を前記ツール経路と前記条体に関連づけられた条体ジオメトリ情報とから生成する、付記１に記載の方法。
【０１０４】
付記３
前記条体は、輪郭条体及びラスタ条体のうちの少なくとも１つを含み、前記条体ジオメトリは、輪郭幅、ラスタ幅、ラスタ対ラスタ間隔幅、輪郭対ラスタ間隔幅、及び、ラスタ角のうちの少なくとも１つを含む、付記２に記載の方法。
【０１０５】
付記４
前記接触面積は、前記模擬オブジェクト層のうちの各対の隣接層間のインターフェースにおける前記模擬条体が交差する領域の総面積を含む、付記２に記載の方法。
【０１０６】
付記５
前記模擬オブジェクト層のうちの各対の隣接層間のインターフェースの公称表面積を特定し、
前記公称表面積に対する前記接触面積のパーセンテージを特定し、
前記インターフェースの予測機械的特性として、前記パーセンテージと前記材料特性との積を特定する、付記４に記載の方法。
【０１０７】
付記６
前記３Ｄ物体の予測機械的特性は、前記模擬オブジェクト層のうちの少なくとも一対の隣接層間におけるインターフェースの予測機械的特性に基づくものである、付記５に記載の方法。
【０１０８】
付記７
前記３Ｄ物体の外側ジオメトリを表す３Ｄモデルを生成し、
前記３Ｄモデルをスライスして、前記各オブジェクト層の外側ジオメトリを表すモデル層を取得し、
前記各モデル層について前記ツール経路を生成し、
前記ツール経路を抽出する、付記２に記載の方法。
【０１０９】
付記８
前記３Ｄ物体が所望の機械的特性を得るように前記ツール経路を修正し、
修正ツール経路を含む出力を付加製造装置に対して生成することで、前記修正ツール経路にしたがって前記材料を堆積させることによって前記所望の機械的特性を有する前記３Ｄ物体を作製する、付記７に記載の方法。
【０１１０】
付記９
前記各オブジェクト層の前記条体に対応する前記条体ジオメトリを生成し、
前記条体ジオメトリを抽出する、付記２に記載の方法。
【０１１１】
付記１０
前記３Ｄ物体が所望の機械的特性を得るように前記条体ジオメトリを修正し、
修正条体ジオメトリを含む出力を付加製造装置に対して生成することで、前記修正条体ジオメトリにしたがって前記材料を堆積させることによって前記所望の機械的特性を有する前記３Ｄ物体を作製する、付記９に記載の方法。
【０１１２】
付記１１
プロセッサと、
前記プロセッサにより実行可能なプログラムコードを格納した非一時的なメモリと、を含む装置であって、
前記プログラムコードは、ツール経路データから模擬条体データを少なくとも部分的に生成するシミュレーションモジュールを含み、その際に、前記ツール経路データは、付加製造プロセスにおいて３Ｄ物体のオブジェクト層を順次造形すべく材料の条体を堆積させる吐出ヘッドが辿るツール経路に関連づけられたジオメトリ情報を含み、前記模擬条体データは、前記各オブジェクト層の内側ジオメトリを表す模擬オブジェクト層を含み、
前記プログラムコードは、インターフェースデータを生成すると共に、前記インターフェースデータから前記３Ｄ物体の予測機械的特性データを特定する分析モジュールを含み、前記インターフェースデータは、前記模擬オブジェクト層のうちの隣接層間の接触面積と前記材料の材料特性とを含むものである、装置。
【０１１３】
付記１２
前記シミュレーションモジュールは、条体ジオメトリデータから前記模擬条体データを少なくとも部分的に生成し、前記模擬条体データは、各模擬オブジェクト層についての模擬条体を含み、当該模擬条体は、前記各オブジェクト層における前記材料の条体を表しており、前記条体ジオメトリデータは、前記条体に関連づけられた条体ジオメトリ情報をさらに含む、付記１１に記載の装置。
【０１１４】
付記１３
前記条体は、輪郭条体及びラスタ条体のうちの少なくとも１つを含み、前記条体ジオメトリは、輪郭幅、ラスタ幅、ラスタ対ラスタ間隔幅、輪郭対ラスタ間隔幅、及び、ラスタ角のうちの少なくとも１つを含む、付記１２に記載の装置。
【０１１５】
付記１４
前記接触面積は、前記模擬オブジェクト層のうちの各対の隣接層間のインターフェースにおいて前記模擬条体が交差する領域の総面積を含む、付記１２に記載の装置。
【０１１６】
付記１５
前記分析モジュールにより生成される前記インターフェースデータは、前記模擬オブジェクト層のうちの各対の隣接層間のインターフェースの公称表面積と、前記インターフェースにおける前記公称表面積に対する前記接触面積のパーセンテージと、をさらに含み、前記分析モジュールにより特定される前記インターフェースの予測機械的特性は、前記インターフェースにおける前記パーセンテージと前記材料特性との積である、付記１４に記載の装置。
【０１１７】
付記１６
前記３Ｄ物体の予測機械的特性は、前記模擬オブジェクト層のうちの少なくとも一対の隣接層間におけるインターフェースの予測機械的特性に基づく、付記１５に記載の装置。
【０１１８】
付記１７
前記プログラムコードは、さらに、
前記３Ｄ物体の外側ジオメトリを表す３Ｄモデルを含む３Ｄモデルデータを生成するモデリングモジュールと、
前記各オブジェクト層の外側ジオメトリを表すように前記３Ｄモデルからスライスされたモデル層を含むモデル層データを、前記３Ｄモデルデータから生成するレイヤリングモジュールと、
前記モデル層データから前記ツール経路データを生成するツール経路モジュールと、を含み、
前記シミュレーションモジュールは、前記ツール経路モジュールから前記ツール経路データを抽出する、付記１２に記載の装置。
【０１１９】
付記１８
前記ツール経路モジュールは、
前記３Ｄ物体が所望の機械的特性を得るように前記ツール経路データを修正し、
修正ツール経路を含む出力を付加製造装置に対して生成することで、前記修正ツール経路にしたがって前記材料を堆積させることによって前記所望の機械的特性を有する前記３Ｄ物体を作製させる、付記１７に記載の装置。
【０１２０】
付記１９
前記ツール経路モジュールは、前記条体ジオメトリデータを生成し、前記シミュレーションモジュールは、前記ツール経路モジュールから前記条体ジオメトリデータを抽出する、付記１８に記載の装置。
【０１２１】
付記２０
前記ツール経路モジュールは、
前記３Ｄ物体が所望の機械的特性を得るように前記条体ジオメトリデータを修正し、
修正条体ジオメトリを含む出力を前記付加製造装置に対して生成することで、前記条体ジオメトリにしたがって前記材料を堆積させることによって前記所望の機械的特性を有する前記３Ｄ物体を作製させる、付記１９に記載の装置。
【０１２２】
付記２１
付加製造プロセスにおいて３Ｄ物体のオブジェクト層を順次造形すべく材料の条体を堆積させる吐出ヘッドが辿るツール経路に関連づけられたジオメトリ情報を受信し、
前記ツール経路に基づいて模擬３Ｄ物体の模擬オブジェクト層を生成し、その際に、当該模擬オブジェクト層は、前記各オブジェクト層の内側ジオメトリを表すものとし、
前記模擬オブジェクト層のうちの隣接層間の接触面積を特定し、
前記接触面積と前記材料の材料特性とから、前記３Ｄ物体の予測機械的特性を特定する、各処理を行うようにコンピュータで実行可能なプログラムコードを格納した、コンピュータ可読の非一時的記憶媒体を含むプログラム製品。
【０１２３】
付記２２
前記プログラムコードは、さらに、前記各模擬オブジェクト層について、前記材料の条体を表す模擬条体を前記ツール経路と前記条体に関連づけられた条体ジオメトリ情報とから生成させる、付記２１に記載のプログラム製品。
【０１２４】
付記２３
前記条体は、輪郭条体及びラスタ条体のうちの少なくとも１つを含み、前記条体ジオメトリは、輪郭幅、ラスタ幅、ラスタ対ラスタ間隔幅、輪郭対ラスタ間隔幅、及び、ラスタ角のうちの少なくとも１つを含む、付記２２に記載のプログラム製品。
【０１２５】
付記２４
前記接触面積は、前記模擬オブジェクト層のうちの各対の隣接層間のインターフェースにおいて前記模擬条体が交差する領域の総面積を含む、付記２２に記載のプログラム製品。
【０１２６】
付記２５
前記プログラムコードは、さらに、
前記模擬オブジェクト層のうちの各対の隣接層間のインターフェースの公称表面積を特定させ、
前記公称表面積に対する前記接触面積のパーセンテージを特定させ、
前記インターフェースの予測機械的特性として、前記パーセンテージと前記材料特性との積を特定させる、付記２４に記載のプログラム製品。
【０１２７】
付記２６
前記３Ｄ物体の予測機械的特性は、前記模擬オブジェクト層のうちの少なくとも一対の隣接層間におけるインターフェースの予測機械的特性に基づく、付記２５に記載のプログラム製品。
【０１２８】
付記２７
前記プログラムコードは、さらに、
前記３Ｄ物体の外側ジオメトリを表す３Ｄモデルを生成させ、
前記３Ｄモデルをスライスさせて、前記各オブジェクト層のの外側ジオメトリを表すモデル層を取得し、
前記各モデル層の前記ツール経路を生成させ、
前記ツール経路を抽出させる、付記２２に記載のプログラム製品。
【０１２９】
付記２８
前記プログラムコードは、さらに、
前記３Ｄ物体が所望の機械的特性を得るように前記ツール経路を修正させ、
修正ツール経路を含む出力を付加製造装置に対して生成させることで、前記修正ツール経路にしたがって前記材料を堆積させることによって前記所望の機械的特性を有する前記３Ｄ物体を作製させる、付記２７に記載のプログラム製品。
【０１３０】
付記２９
前記プログラムコードは、さらに、
前記各オブジェクト層の前記条体に対応する前記条体ジオメトリを生成させ、
前記条体ジオメトリを抽出させる、付記２２に記載のプログラム製品。
【０１３１】
付記３０
前記プログラムコードは、さらに、
前記３Ｄ物体が所望の機械的特性を得るように前記条体ジオメトリデータを修正させ、
修正条体ジオメトリを含む出力を、前記付加製造装置に対して生成させることで、前記条体ジオメトリにしたがって前記材料を堆積させることによって前記所望の機械的特性を有する前記３Ｄ物体を作製させる、付記２９に記載のプログラム製品。
【０１３２】
本開示の装置、方法、及びプログラム製品について様々な実施形態を図示及び開示したが、本明細書を読めば当業者には種々の変形が想定可能であろう。本願は、そのような変形例も包含し、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
2017114114.tif 000003
【図２】
2017114114.tif 000004
【図３】
2017114114.tif 000005
【図４】
2017114114.tif 000006
【図５】
2017114114.tif 000007
【図６】
2017114114.tif 000008
【図７】
2017114114.tif 000009
【図８】
2017114114.tif 000010
【図９】
2017114114.tif 000011
【図１０】
2017114114.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2017114114.tif 000017
【外国語明細書】
2017114114000001.pdf
2017114114000002.pdf
2017114114000003.pdf
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