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公開番号2024071271
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-24
出願番号2022182124
出願日2022-11-14
発明の名称断面形状データ生成方法、断面形状データ生成装置及びプログラム
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人弁理士法人栄光事務所
主分類B22F 10/85 20210101AFI20240517BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】造形物を造形するにあたり、その造形物における積層造形に好適な断面形状データを容易に生成し、ユーザへの負担を軽減できる断面形状データ生成方法、断面形状データ生成装置及びプログラムを提供する。
【解決手段】断面形状データ生成方法は、造形物Wの3次元形状情報を取得する情報取得工程と、3次元形状情報における造形物Wが有する面A_iを識別する識別工程と、識別した面A_iに平行な造形物Wの切断面A_i,j(j=1～N)を、間隔をあけて生成する生成工程と、切断面A_i,jの面積分布を算出する演算工程と、面積分布の特徴量に基づいて、積層方向または造形物Wを母材13に設置させる設置面を決定する決定工程と、決定された積層方向または設置面A_iに対応する切断面A_i,jを断面形状データとして出力する出力工程と、を含む。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
溶融させた金属を積層方向へ繰り返し積層して造形物を製造する際に使用される前記造形物の断面形状データを生成する断面形状データ生成方法であって、
前記造形物の３次元形状情報を取得する情報取得工程と、
前記３次元形状情報における前記造形物が有する面を識別する識別工程と、
識別した前記面に平行な前記造形物の切断面を、間隔をあけて生成する生成工程と、
前記切断面の面積分布を算出する演算工程と、
前記面積分布の特徴量に基づいて、前記積層方向または前記造形物を母材に設置させる設置面を決定する決定工程と、
決定された前記積層方向または前記設置面に対応する前記切断面を断面形状データとして出力する出力工程と、
を含む、
断面形状データ生成方法。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記決定工程において、前記面積分布ごとの前記特徴量を比較し、前記造形物の底面を決定する、
請求項１に記載の断面形状データ生成方法。
【請求項３】
前記特徴量は、識別した前記面の面積であって、前記面積分布の中で最大面積である、
請求項２に記載の断面形状データ生成方法。
【請求項４】
前記特徴量は、隣接する前記切断面において、識別した前記面側の切断面の面積が識別した前記面と反対側の切断面の面積以上である関係を満たす層の数である、
請求項２に記載の断面形状データ生成方法。
【請求項５】
前記特徴量は、前記面積分布の平均値であり、
前記決定工程において、前記平均値が最大となる値を基に前記積層方向または前記設置面を決定する、
請求項２に記載の断面形状データ生成方法。
【請求項６】
前記面積分布において、識別した前記面側の切断面と識別した前記面と反対側に隣接する切断面との面積の変化率が予め設定した閾値より大きい場合に、識別した前記面と反対側に隣接する切断面以降の層を複数の領域に分割する分割工程をさらに含み、
前記分割した領域ごとに前記識別工程から前記決定工程を実行し、それぞれの前記領域に対応する前記積層方向を決定する、
請求項１～５のいずれか一項に記載の断面形状データ生成方法。
【請求項７】
溶融させた金属を積層方向へ繰り返し積層して造形物を製造する際に使用される前記造形物の断面形状データを生成する断面形状データ生成装置であって、
前記造形物の３次元形状情報を取得する情報取得部と、
前記３次元形状情報における前記造形物が有する面を識別する識別部と、
識別した前記面に平行な前記造形物の切断面を、間隔をあけて生成する生成部と、
前記切断面の面積分布を算出する演算部と、
前記面積分布の特徴量に基づいて、前記積層方向または前記造形物を母材に設置させる設置面を決定する決定部と、
決定された前記積層方向または前記設置面に対応する前記切断面を断面形状データとして出力する出力部と、
を有する、
断面形状データ生成装置。
【請求項８】
溶融させた金属を積層方向へ繰り返し積層して造形物を製造する際に使用される前記造形物の断面形状データを生成するプログラムであって、
コンピュータに、
前記造形物の３次元形状情報を取得する情報取得機能と、
前記３次元形状情報における前記造形物が有する面を識別する識別機能と、
識別した前記面に平行な前記造形物の切断面を、間隔をあけて生成する生成機能と、
前記切断面の面積分布を算出する演算機能と、
前記面積分布の特徴量に基づいて、前記積層方向または前記造形物を母材に設置させる設置面を決定する決定機能と、
決定された前記積層方向または前記設置面に対応する前記切断面を断面形状データとして出力する出力機能と、
を実現させるための、
プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面形状データ生成方法、断面形状データ生成装置及びプログラムに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、生産手段としての３Ｄプリンタのニーズが高まっており、特に金属材料への適用については航空機業界等で実用化に向けて研究開発が行われている。金属材料を用いた３Ｄプリンタは、レーザーやアーク等の熱源を用いて、金属粉体や金属ワイヤを溶融させ、溶融金属を積層させて造形物を造形する。
【０００３】
特許文献１には、工作物製品の三次元モデルを定義し、この三次元モデルにおけるツールの経路を描く一組の連続した相対空間座標からなる第二デ－タフアイルを作成し、第二デ－タフアイルの経路を相対的な動きが追従するように、加工テ－ブルに対し溶接ヘツドを位置決め操作する造形技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許第６２７４８３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、造形物を積層造形する際には、積層造形の自由度の高さから様々な方向の断面から積層することが検討される。このとき、造形品質の観点では、造形しやすいスライス断面が多いことが求められ、生産性の観点では、トーチのパス数が少ないことなどが求められる。
【０００６】
したがって、これら条件を考慮しつつ複雑な造形物を適切な積層方向でスライスして断面データを得るには、ノウハウや試行錯誤が必要となりやすく、設計者等のユーザの負担が大きかった。
【０００７】
そこで本発明は、造形物を造形するにあたり、その造形物における積層造形に好適な断面形状データを容易に生成し、ユーザへの負担を軽減できる断面形状データ生成方法、断面形状データ生成装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は下記の構成からなる。
（１）溶融させた金属を積層方向へ繰り返し積層して造形物を製造する際に使用される前記造形物の断面形状データを生成する断面形状データ生成方法であって、
前記造形物の３次元形状情報を取得する情報取得工程と、
前記３次元形状情報における前記造形物が有する面を識別する識別工程と、
識別した前記面に平行な前記造形物の切断面を、間隔をあけて生成する生成工程と、
前記切断面の面積分布を算出する演算工程と、
前記面積分布の特徴量に基づいて、前記積層方向または前記造形物を母材に設置させる設置面を決定する決定工程と、
決定された前記積層方向または前記設置面に対応する前記切断面を断面形状データとして出力する出力工程と、
を含む、
断面形状データ生成方法。
（２）溶融させた金属を積層方向へ繰り返し積層して造形物を製造する際に使用される前記造形物の断面形状データを生成する断面形状データ生成装置であって、
前記造形物の３次元形状情報を取得する情報取得部と、
前記３次元形状情報における前記造形物が有する面を識別する識別部と、
識別した前記面に平行な前記造形物の切断面を、間隔をあけて生成する生成部と、
前記切断面の面積分布を算出する演算部と、
前記面積分布の特徴量に基づいて、前記積層方向または前記造形物を母材に設置させる設置面を決定する決定部と、
決定された前記積層方向または前記設置面に対応する前記切断面を断面形状データとして出力する出力部と、
を有する、
断面形状データ生成装置。
（３）溶融させた金属を積層方向へ繰り返し積層して造形物を製造する際に使用される前記造形物の断面形状データを生成するプログラムであって、
コンピュータに、
前記造形物の３次元形状情報を取得する情報取得機能と、
前記３次元形状情報における前記造形物が有する面を識別する識別機能と、
識別した前記面に平行な前記造形物の切断面を、間隔をあけて生成する生成機能と、
前記切断面の面積分布を算出する演算機能と、
前記面積分布の特徴量に基づいて、前記積層方向または前記造形物を母材に設置させる設置面を決定する決定機能と、
決定された前記積層方向または前記設置面に対応する前記切断面を断面形状データとして出力する出力機能と、
を実現させるための、
プログラム。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、造形物を造形するにあたり、その造形物における積層造形に好適な断面形状データを容易に生成し、ユーザへの負担を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、積層造形システムの全体構成を示す概略図である。
図２は、造形制御装置の機能ブロック図である。
図３は、造形物の一例を示す造形物の斜視図である。
図４は、断面形状データ生成装置による処理手順を示すフローチャートである。
図５Ａは、造形物の３次元形状情報からなるモデルを示す模式図である。
図５Ｂは、造形物の３次元形状情報からなるモデルを示す模式図である。
図５Ｃは、造形物の３次元形状情報からなるモデルを示す模式図である。
図６は、ゼブラ解析のイメージを示す模式図である。
図７Ａは、識別した面に基づいた切断面の生成について説明する模式図である。
図７Ｂは、識別した面に基づいた切断面の生成について説明する模式図である。
図７Ｃは、識別した面に基づいた切断面の生成について説明する模式図である。
図８Ａは、生成した切断面の面積分布を示すグラフである。
図８Ｂは、生成した切断面の面積分布を示すグラフである。
図８Ｃは、生成した切断面の面積分布を示すグラフである。
図９は、オーバーハング部位における切断面を示す模式図である。
図１０は、領域を分割して積層方向を決定する場合について説明する造形物の概略側面図である。
図１１Ａは、オーバーハング部位を有する造形物の概略側面図である。
図１１Ｂは、オーバーハング部位を有する造形物の概略側面図である。
図１１Ｃは、オーバーハング部位を有する造形物の概略側面図である。
図１２は、切断面の面積が同一でオーバーハングを有する造形物の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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