JP7027221B2

JP7027221B2 - Modeling data generation system and modeling data generation method

Info

Publication number: JP7027221B2
Application number: JP2018065071A
Authority: JP
Inventors: 由起彦井上
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2022-03-01
Anticipated expiration: 2038-03-29
Also published as: JP2019171772A

Description

付加製造装置に係る造形データ生成システム及び造形データ生成方法に関する。 The present invention relates to a modeling data generation system and a modeling data generation method relating to an additional manufacturing apparatus.

金属等の粉末材料に光ビームを照射し溶融固化することによって所望の造形物（以下、目的物と称する）を製造する、粉末床溶融結合（Powder Bed Fusion）に代表される付加製造（Additive Manufacturing）が一般に知られている。付加製造装置による造形は、従来の鋳造装置による造形では実現困難であった複雑で精緻な目的物の形状が実現できるものとして近年期待されている。 Additive Manufacturing represented by Powder Bed Fusion, which produces a desired molded product (hereinafter referred to as the target product) by irradiating a powder material such as metal with a light beam and melting and solidifying it. ) Is generally known. In recent years, modeling with an additional manufacturing device is expected to be able to realize a complicated and precise shape of an object, which was difficult to realize by modeling with a conventional casting device.

米国特許出願公開第２０１４／０１５４０８８号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2014/0154088 特開２０１７－２１１９７７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-211977

付加製造装置による造形では、造形時の残留応力により最終形状に歪みが生じ、寸法精度の悪化が生じることがある。従来は、付加製造装置での施工条件（出力、走査速度等）や照射パターン等を組み合せて最適化を図っているが、例えば、強度、組成、充填率（空隙率）、表面粗さ、耐熱温度、耐食性、並びに微細構造（結晶粒径の状態や結晶構造）等、寸法精度以外にも考慮すべき指標があり、上記の方法では解を得られない、若しくは、生産性が低い解になる場合がある。 In the molding by the additional manufacturing apparatus, the final shape may be distorted due to the residual stress at the time of molding, and the dimensional accuracy may be deteriorated. Conventionally, optimization has been attempted by combining the construction conditions (output, scanning speed, etc.) and irradiation pattern of the additional manufacturing equipment, but for example, strength, composition, filling rate (porosity), surface roughness, heat resistance, etc. There are indicators to be considered other than dimensional accuracy such as temperature, corrosion resistance, and fine structure (state of crystal grain size and crystal structure), and the solution cannot be obtained by the above method or the productivity is low. In some cases.

本発明の一実施形態は上記課題に鑑みなされたもので、付加製造装置が造形する目的物の造形品質を従来よりも向上させることが可能な造形データ生成システム及び造形データ生成方法を提供する。 One embodiment of the present invention has been made in view of the above problems, and provides a modeling data generation system and a modeling data generation method capable of improving the modeling quality of an object to be modeled by an additional manufacturing apparatus as compared with the conventional one.

本発明の一実施形態に係る造形データ生成システムは、付加製造装置で利用可能な造形データを生成する造形データ生成システムであって、前記付加製造装置で造形する目的物の品質に関する要求仕様データに基づいて、前記目的物を造形する際の加熱計画を作成し、当該加熱計画に対応する施工条件データを生成する加熱計画部と、前記加熱計画部で前記加熱計画を作成した後、前記加熱計画に基づいて、前記付加製造装置が前記施工条件データに従って前記目的物を造形する際に用いられる入力形状データを生成する入力形状設定部と、前記施工条件データと前記入力形状データとを、前記造形データの少なくとも一部として、前記付加製造装置に送信する送信部と、を有することを特徴とする。 The modeling data generation system according to the embodiment of the present invention is a modeling data generation system that generates modeling data that can be used in the additional manufacturing apparatus, and is used as required specification data regarding the quality of the object to be modeled by the additional manufacturing apparatus. Based on this, the heating plan unit for creating the heating plan for modeling the target object and generating the construction condition data corresponding to the heating plan, and the heating plan unit create the heating plan, and then the heating plan. Based on the above, the input shape setting unit that generates the input shape data used when the additional manufacturing apparatus models the target object according to the construction condition data, and the construction condition data and the input shape data are combined with the modeling. It is characterized by having a transmission unit for transmitting data to the additional manufacturing apparatus as at least a part of the data.

本発明の一実施形態に係る造形データ生成方法は、付加製造装置で利用可能な造形データを生成する造形データ生成方法であって、前記付加製造装置で造形する目的物の品質に関する要求仕様データに基づいて前記目的物を造形する際の加熱計画を作成し、前記加熱計画に対応する施工条件データを生成し、前記加熱計画を作成した後、前記加熱計画に基づいて、前記付加製造装置が前記施工条件データに従って前記目的物を造形する際に用いられる入力形状データを生成し、前記施工条件データと前記入力形状データとを、前記造形データの少なくとも一部として、前記付加製造装置に送信する、ことを特徴とする。 The modeling data generation method according to the embodiment of the present invention is a modeling data generation method for generating modeling data that can be used in the additional manufacturing apparatus, and is used as required specification data regarding the quality of the object to be modeled by the additional manufacturing apparatus. Based on this, a heating plan for modeling the target object is created, construction condition data corresponding to the heating plan is generated, the heating plan is created, and then the additional manufacturing apparatus is used based on the heating plan. Input shape data used when modeling the target object according to the construction condition data is generated, and the construction condition data and the input shape data are transmitted to the additional manufacturing apparatus as at least a part of the modeling data. It is characterized by that.

付加製造装置が造形する目的物の造形品質を従来よりも向上させることが可能な造形データ生成システム及び造形データ生成方法を提供することができる。 It is possible to provide a modeling data generation system and a modeling data generation method capable of improving the modeling quality of the object to be modeled by the additional manufacturing apparatus as compared with the conventional one.

本発明の一実施形態に係る造形データ生成システムを示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the modeling data generation system which concerns on one Embodiment of this invention. 造形データ生成システムに接続される付加製造装置を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the additional manufacturing apparatus connected to the modeling data generation system. 本発明の一実施形態に係る造形データ生成方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the modeling data generation method which concerns on one Embodiment of this invention. 入力形状データの補正に基づく予測形状の変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the change of the predicted shape based on the correction of the input shape data.

以下、本発明の一実施形態に係る造形データ生成システム及び造形データ生成方法について、図１から図４を参照して説明する。 Hereinafter, the modeling data generation system and the modeling data generation method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

本発明の一実施形態に係る造形データ生成システムは、図１に示すように、造形データ生成装置１０を備えている。造形データ生成装置１０は、ネットワーク（通信回線）２０を介して、付加製造装置３０と接続されている。ここでは１つの付加製造装置３０のみを図示しているが、造形データ生成装置１０は、複数の付加製造装置３０と接続されていても良い。複数の付加製造装置３０と接続される場合、これら複数の付加製造装置３０同士は同一の地点に配置されていても良いし、異なる地点に配置されていても良い。 As shown in FIG. 1, the modeling data generation system according to the embodiment of the present invention includes a modeling data generation device 10. The modeling data generation device 10 is connected to the additional manufacturing device 30 via a network (communication line) 20. Although only one additional manufacturing device 30 is shown here, the modeling data generation device 10 may be connected to a plurality of additional manufacturing devices 30. When connected to a plurality of additional manufacturing devices 30, the plurality of additional manufacturing devices 30 may be arranged at the same point or may be arranged at different points.

造形データ生成装置１０は、例えば、ホストコンピュータ等の電子機器である。造形データ生成装置１０は、装置構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶装置、及び通信装置等を備えている（図示省略）。一方、造形データ生成装置１０は、機能構成として、前処理部１１、加熱計画部１２、入力形状設定部１３、総合評価部１７、及び送信部１８を備えている。入力形状設定部１３は、解析部１４、形状評価部１５、及び逆解析部１６を有している。造形データ生成装置１０の備える各機能は、例えば、上述の演算装置が記憶装置から読み出したプログラムやソフトウェア等を実行することで実現される。 The modeling data generation device 10 is, for example, an electronic device such as a host computer. The modeling data generation device 10 has a device configuration such as a computing device such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive), a RAM (Random Access Memory), and a ROM (Read Only Memory), and a communication device. Etc. (not shown). On the other hand, the modeling data generation device 10 includes a pretreatment unit 11, a heating planning unit 12, an input shape setting unit 13, a comprehensive evaluation unit 17, and a transmission unit 18 as functional configurations. The input shape setting unit 13 has an analysis unit 14, a shape evaluation unit 15, and an inverse analysis unit 16. Each function of the modeling data generation device 10 is realized, for example, by executing a program, software, or the like read from the storage device by the above-mentioned arithmetic unit.

ネットワーク２０は、例えばローカルエリアネットワークからなり、有線であっても無線であっても良い。また、ネットワーク２０は、インターネット等のワイドエリアネットワークであっても良く、その場合には、造形データ生成装置１０の遠隔地に付加製造装置３０が配置されていても、ネットワーク２０を介した通信が可能である。一方で、造形データ生成装置１０と付加製造装置３０とを近接して配置できる場合には、ネットワーク２０を介することなく、造形データ生成装置１０と付加製造装置３０とを直接有線で接続するように構成しても良い。 The network 20 is composed of, for example, a local area network, and may be wired or wireless. Further, the network 20 may be a wide area network such as the Internet, and in that case, even if the additional manufacturing device 30 is arranged at a remote location of the modeling data generation device 10, communication via the network 20 can be performed. It is possible. On the other hand, when the modeling data generation device 10 and the additional manufacturing device 30 can be arranged close to each other, the modeling data generation device 10 and the additional manufacturing device 30 are directly connected by wire without going through the network 20. It may be configured.

付加製造装置３０には様々な方式の装置が存在するが、本発明の一実施形態においては、付加製造装置３０は、薄く積層した粉末をレーザ（又は電子ビーム）により焼結又は溶融固化させ、焼結又は溶融固化させた材料を積層して三次元形状の造形物（目的物）を製造する「粉末床溶融結合（Powder Bed Fusion）方式」の装置であるとして説明する。なお、これと同様に、噴射ノズルから供給される粉末材料にレーザを照射することで基台上に焼結又は溶融固化させた材料を堆積させる方式の装置、例えば、「指向性エネルギー堆積（Directed Energy Deposition）方式」の装置等を用いても良い。 There are various types of equipment in the additional manufacturing apparatus 30, but in one embodiment of the present invention, the additional manufacturing apparatus 30 is obtained by sintering or melting and solidifying a thinly laminated powder by a laser (or an electron beam). It will be described as a device of "Powder Bed Fusion method" for manufacturing a three-dimensional shaped object (object) by laminating sintered or melt-solidified materials. Similarly to this, a device of a method of depositing a sintered or melt-solidified material on a base by irradiating a powder material supplied from an injection nozzle with a laser, for example, "Directed Energy Accumulation (Directed)" An “Energy Deposition) method” device or the like may be used.

付加製造装置３０は、図２に示すように、例えば、造形プラットフォーム１０１、金属フレーム１０２、レーザ照射装置１０３、集光レンズ１０４、発光装置１０５、及びリコータ１０６を備えている。造形プラットフォーム１０１は、付加製造装置３０が目的物２００を造形する際に目的物の底面を支持するための平板であり、装置垂直方向（例えば、図２の紙面上下方向）に移動可能とされている。金属フレーム１０２は、目的物２００の原材料である粉末２０２であって、焼結又は溶融固化されずに残留した未硬化粉末２０１を収納するための金属製の格納容器である。未硬化粉末２０１（粉末２０２）は、レーザ照射装置１０３から照射されたレーザのエネルギーによって硬化する粉末材料である。 As shown in FIG. 2, the additional manufacturing apparatus 30 includes, for example, a modeling platform 101, a metal frame 102, a laser irradiation device 103, a condenser lens 104, a light emitting device 105, and a recorder 106. The modeling platform 101 is a flat plate for supporting the bottom surface of the target object when the additional manufacturing apparatus 30 models the target object 200, and is movable in the vertical direction of the device (for example, the vertical direction of the paper surface in FIG. 2). There is. The metal frame 102 is a powder 202 that is a raw material of the target object 200, and is a metal storage container for storing the uncured powder 201 that remains without being sintered or melt-solidified. The uncured powder 201 (powder 202) is a powder material that is cured by the energy of the laser irradiated from the laser irradiation device 103.

レーザ照射装置１０３は、集光レンズ１０４及び発光装置１０５を備えており、後述する施工条件データで規定される出力（強度）、走査速度、照射パターン等に基づき、入力形状データで規定される座標情報に従って、レーザ照射位置を走査する。レーザ照射を受けた粉末２０２が硬化・積層されることで目的物２００が造形される。集光レンズ１０４は、発光装置１０５から増幅発振されたレーザ光を集光し、敷き詰められた粉末２０２の表面近傍に焦点位置を調整する。リコータ１０６は、造形プラットフォーム１０１上に粉末２０２を敷き詰めながら装置水平方向（例えば、図２の紙面左右方向）に移動することで、所定の厚さを有する粉末２０２の平坦化層を形成する。 The laser irradiation device 103 includes a condenser lens 104 and a light emitting device 105, and coordinates defined by input shape data based on output (intensity), scanning speed, irradiation pattern, etc. defined by construction condition data described later. According to the information, the laser irradiation position is scanned. The target object 200 is formed by curing and laminating the powder 202 that has been irradiated with the laser. The condenser lens 104 collects the laser beam amplified and oscillated from the light emitting device 105, and adjusts the focal position near the surface of the spread powder 202. The recoater 106 forms a flattening layer of the powder 202 having a predetermined thickness by moving the powder 202 in the horizontal direction of the device (for example, the left-right direction of the paper surface in FIG. 2) while spreading the powder 202 on the modeling platform 101.

付加製造装置３０は、施工条件データ及び入力形状データに基づきレーザ照射装置１０３を制御し、平坦化層（第Ｎ層）にレーザを照射して粉末２０２の一部を硬化（焼結又は溶融固化）させる。造形プラットフォーム１０１が所定高さだけ降下した後、付加製造積層装置３０は、リコータ１０６を用いて粉末２０２を敷き詰めることで次の平坦化層（第Ｎ＋１層）を形成する。付加製造装置３０は、レーザ照射装置１０３を用いて、当該平坦化層にレーザを照射して粉末２０２の一部を硬化させる。このステップを繰り返すことで、付加製造装置３０は、入力形状データで規定された所望の三次元形状を有する目的物２００を製造することができる。 The additional manufacturing apparatus 30 controls the laser irradiation apparatus 103 based on the construction condition data and the input shape data, irradiates the flattening layer (Nth layer) with a laser, and cures (sinters or melts and solidifies) a part of the powder 202. ). After the modeling platform 101 is lowered by a predetermined height, the addition manufacturing laminating device 30 forms the next flattening layer (N + 1 layer) by spreading the powder 202 using the recoater 106. The additional manufacturing apparatus 30 uses the laser irradiation apparatus 103 to irradiate the flattening layer with a laser to cure a part of the powder 202. By repeating this step, the additional manufacturing apparatus 30 can manufacture the target product 200 having the desired three-dimensional shape defined by the input shape data.

次に、図１及び図２と共に、図３及び図４を参照して、本発明の一実施形態に係る造形データ生成方法について説明する。ここで造形データは、目的物の造形のために付加製造装置３０へ入力される施工条件データ及び入力形状データを含むものとする。造形データは、例えば、付加製造装置３０が理解可能なファイルフォーマットで記述されている。 Next, a modeling data generation method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 together with FIGS. 1 and 2. Here, the modeling data includes the construction condition data and the input shape data input to the additional manufacturing apparatus 30 for modeling the target object. The modeling data is described, for example, in a file format that can be understood by the additional manufacturing apparatus 30.

（ステップＳ１）
造形データ生成装置１０は、目的物の設計情報である三次元形状データ及び要求仕様データを受信する。三次元形状データは、目的物の三次元形状に関する設計情報（例えば３Ｄ－ＣＡＤデータ）を含んでいる。要求仕様データは、目的物が達成すべき品質目標に関する設計情報を含んでおり、例えば、寸法精度に係る品質目標（第１の品質目標値）及び材料物性に係る品質目標（第２の品質目標値）を含む。 (Step S1)
The modeling data generation device 10 receives the three-dimensional shape data and the required specification data which are the design information of the target object. The three-dimensional shape data includes design information (for example, 3D-CAD data) regarding the three-dimensional shape of the target object. The requirement specification data includes design information regarding the quality target to be achieved by the target product, for example, a quality target related to dimensional accuracy (first quality target value) and a quality target related to material physical properties (second quality target). Value) is included.

材料物性に係る品質目標は、例えば、目的物の強度、組成、充填率、微細構造、表面粗さ、耐食性、及び耐熱性等に関する情報を含む。要求仕様データは、品質目標を達成するための指標を含んでいても良く、例えば、微細構造の目標を達成する指標としては、目的物の結晶構造、結晶粒の形状や粒径等の指標を規定すれば良い。このような規定を行うことにより、材料物性に係る品質目標が規定可能である。 Quality targets for material properties include, for example, information on the strength, composition, filling ratio, microstructure, surface roughness, corrosion resistance, heat resistance, etc. of the object. The required specification data may include an index for achieving the quality target. For example, as an index for achieving the fine structure target, an index such as the crystal structure of the target object, the shape and particle size of the crystal grain, etc. may be included. It should be specified. By making such provisions, quality targets related to material properties can be defined.

ここで充填率は、目的物に含まれる空隙の少なさを意味する。表面粗さは、目的物の表面の粗さを意味する。組成は、目的物を作り上げている成分の組立を意味する。耐食性は、目的物の腐食のし難さの程度を意味する。耐熱性は、目的物の熱に対する抵抗力の程度を意味する。結晶構造は、目的物を構成する物質の結晶の構造を意味する。 Here, the filling rate means that there are few voids contained in the target object. Surface roughness means the roughness of the surface of the object. Composition means assembling the components that make up the object. Corrosion resistance means the degree of resistance to corrosion of the target object. Heat resistance means the degree of resistance to heat of an object. The crystal structure means the crystal structure of a substance constituting an object.

（ステップＳ２）
造形データ生成装置１０の備える前処理部１１は、受信した三次元形状データに基づいて、目的物を造形する際に付加製造装置３０に入力可能な中間形状データを生成する。なお、中間形状データを生成する際に、要求仕様データを考慮しても良い。付加製造装置３０で造形しようとする目的物の形状によっては、例えば、造形姿勢を変更したり、目的物を下支えする支持部材（サポート）を追加したりする必要がある。前処理部１１は、このような造形姿勢の設定や支持部材の範囲及び構成に関する設定を考慮して、中間形状データを生成する。なお、前処理部１１は、目的物の立体形状を複数の積層断面に分割したスライスデータを生成し、このスライスデータを中間形状データに含めても良い。 (Step S2)
The preprocessing unit 11 included in the modeling data generation device 10 generates intermediate shape data that can be input to the additional manufacturing device 30 when modeling the target object, based on the received three-dimensional shape data. The required specification data may be taken into consideration when generating the intermediate shape data. Depending on the shape of the object to be modeled by the additional manufacturing apparatus 30, for example, it is necessary to change the modeling posture or add a support member (support) to support the object. The pre-processing unit 11 generates intermediate shape data in consideration of such a setting of a modeling posture and a setting regarding the range and configuration of a support member. The pretreatment unit 11 may generate slice data obtained by dividing the three-dimensional shape of the target object into a plurality of laminated cross sections, and may include the slice data in the intermediate shape data.

目的物の造形姿勢については、造形データ生成装置１０の操作者が手動設定しても良いし、また、造形姿勢を最適化するプログラムを用いて自動で設定しても良い。設定した造形姿勢に基づいて、目的物を造形する際の支持範囲（位置や数等）や支持部材の構成（外形形状、断面形状、骨組部分の寸法、間隔等）を設定する。支持範囲については、支持部材の位置や数等を設定するプログラムを用いて自動で設定しても良い。このようなプログラムとしては、コスト低減のため、例えば必要な支持部材の量等を最小化するように設定するものが望ましい。 The modeling posture of the target object may be manually set by the operator of the modeling data generation device 10, or may be automatically set by using a program for optimizing the modeling posture. Based on the set modeling posture, the support range (position, number, etc.) and the configuration of the support member (external shape, cross-sectional shape, dimensions of the frame part, spacing, etc.) when modeling the target object are set. The support range may be automatically set by using a program for setting the position and number of support members. As such a program, in order to reduce costs, it is desirable to set it so as to minimize, for example, the amount of required support members.

支持部材の構成については、初期構造を予め設定しておき、最初に中間形状データを生成する際はこの初期構造を用いても良い。例えば、支持部材の外形形状を角柱とし、断面形状を井桁構造とし、骨組部分の寸法、間隔等については初期値を用いる。なお、支持部材は目的物の造形後に除去する必要があるため、支持部材の構成を設定する際には、目的物の造形後における支持部材の除去の容易性に関する指標も考慮される。前処理部１１は、受信した三次元形状データと、上記造形姿勢の設定や支持部材の範囲及び構成に関する設定等を含む前処理の結果とを組み合わせて、中間形状データを生成する。 Regarding the configuration of the support member, an initial structure may be set in advance, and this initial structure may be used when the intermediate shape data is first generated. For example, the outer shape of the support member is a prism, the cross-sectional shape is a grid structure, and the initial values are used for the dimensions, spacing, etc. of the frame portion. Since the support member needs to be removed after modeling the target object, an index regarding the ease of removing the support member after modeling the target object is also taken into consideration when setting the configuration of the support member. The preprocessing unit 11 combines the received three-dimensional shape data with the result of preprocessing including the setting of the modeling posture and the range and configuration of the support member to generate the intermediate shape data.

（ステップＳ３）
造形データ生成装置１０の備える加熱計画部１２は、目的物を造形する際の加熱計画を作成する。加熱計画は、例えば、目的物が造形中にどのような温度変化を経るかを経時的に表す熱履歴データに関する情報や目的物に対するエネルギー投入量に関する情報を含む。加熱計画部１２は、目的物の造形に使用する材料の材料特性及び受信した要求仕様データの少なくとも一方に基づいて加熱計画を生成しているため、材料の材料特性又は要求仕様データが異なれば、加熱計画も異なるものになる。熱履歴データに係る温度変化としては、レーザ照射中における粉末２０２の焼結又は溶融固化に関する情報だけでなく、造形前の予備加熱、造形後の熱間等方圧加圧（HIP）等、目的物の最終形状に影響を与える全ての熱工程を考慮することができる。 (Step S3)
The heating planning unit 12 included in the modeling data generation device 10 creates a heating plan for modeling the target object. The heating plan includes, for example, information on heat history data showing how the temperature change of the target object over time and information on the amount of energy input to the target object. Since the heating planning unit 12 generates a heating plan based on at least one of the material properties of the material used for modeling the target object and the received requirement specification data, if the material properties or the requirement specification data of the material are different, the heating plan unit 12 generates the heating plan. The heating plan will also be different. The temperature changes related to the thermal history data include not only information on sintering or melt solidification of the powder 202 during laser irradiation, but also preheating before modeling, hot isotropic pressure pressurization (HIP) after modeling, and the like. All thermal processes that affect the final shape of the object can be considered.

加熱計画では、例えば、目的物の組成、強度、充填率、微細構造（結晶構造、結晶粒の形状や粒径等）、表面粗さ、耐食性、及び耐熱性の少なくとも一つが、要求仕様データに規定された材料物性に係る品質目標値を満たすようにエネルギー投入量が決定されている。あるいは、目的物の組成、強度、充填率、微細構造（結晶構造、結晶粒の形状や粒径等）、表面粗さ、耐食性、及び耐熱性の少なくとも一つが、要求仕様データに規定された材料物性に係る品質目標値を満たすように熱履歴データが決定されている。なお、熱履歴データに代えて、熱履歴データに相当する条件（加熱領域への出力、加熱領域の走査速度、加熱領域の走査パターン等）を用いても良い。 In the heating plan, for example, at least one of the composition, strength, packing factor, microstructure (crystal structure, shape and particle size of crystal grains, etc.), surface roughness, corrosion resistance, and heat resistance of the target object is included in the required specification data. The amount of energy input is determined so as to meet the specified quality target values for material properties. Alternatively, at least one of the composition, strength, filling rate, microstructure (crystal structure, crystal grain shape, particle size, etc.), surface roughness, corrosion resistance, and heat resistance of the target product is specified in the required specification data. The thermal history data is determined so as to satisfy the quality target value related to the physical properties. In addition, instead of the heat history data, conditions corresponding to the heat history data (output to the heating region, scanning speed of the heating region, scanning pattern of the heating region, etc.) may be used.

（ステップＳ４）
造形データ生成装置１０の備える加熱計画部１２は、ステップＳ３で作成した加熱計画を採用した際に得られる目的物の材料物性を、熱履歴データから予測される充填率や微細構造等に基づいて推定する。加熱計画部１２は更に、加熱計画から推定された目的物の材料物性が、要求仕様データで規定された材料物性に係る品質目標値（第２の品質目標値）を満たすか否か判断する。例えば、使用する材料を様々な条件下で加熱したときの理論特性や実験特性を示すデータベースやシミュレーション結果等を造形データ生成装置１０に記憶しておき、これらの情報を参照することにより品質目標値を満たすかどうか評価すれば良い。 (Step S4)
The heating planning unit 12 included in the modeling data generation device 10 determines the material physical characteristics of the target product obtained when the heating plan created in step S3 is adopted, based on the filling rate, microstructure, etc. predicted from the heat history data. presume. The heating planning unit 12 further determines whether or not the material physical properties of the target object estimated from the heating plan satisfy the quality target value (second quality target value) related to the material physical characteristics specified in the required specification data. For example, a database showing theoretical characteristics and experimental characteristics when the material to be used is heated under various conditions, simulation results, etc. are stored in the modeling data generation device 10, and the quality target value can be obtained by referring to these information. You can evaluate whether it meets the requirements.

加熱計画から推定された目的物の材料物性が、要求仕様データで規定された材料物性に係る品質目標値を満たさない場合は、ステップＳ２へ戻り、中間形状データ及び加熱計画の少なくとも一方を変更する。前処理部１１では、例えば、造形姿勢を変更したり、支持部材の数や位置を変更したりする。また、加熱計画部１２では、例えば、目的物に対するエネルギー投入量を変更したり、熱履歴データを変更したりする。 If the material properties of the target object estimated from the heating plan do not meet the quality target values related to the material properties specified in the required specification data, return to step S2 and change at least one of the intermediate shape data and the heating plan. .. In the pretreatment unit 11, for example, the modeling posture is changed, and the number and position of the support members are changed. Further, in the heating planning unit 12, for example, the amount of energy input to the target object is changed, or the heat history data is changed.

（ステップＳ５）
加熱計画から推定された目的物の材料物性が、要求仕様データで規定された材料物性に係る品質目標値を満たす場合、加熱計画部１２は、ステップＳ３で作成した加熱計画に対応する施工条件データを生成する。具体的には、加熱計画部１２は、加熱計画に含まれる熱履歴データで規定される目的物の温度変化を実現するために必要な付加製造装置３０の各種制御パラメータを導出する。例えば、レーザ照射装置１０３の出力、走査速度、走査パターン等の加熱領域に関連する付加製造装置３０の制御パラメータを生成する。 (Step S5)
When the material physical properties of the target object estimated from the heating plan satisfy the quality target values related to the material physical properties specified in the required specification data, the heating planning unit 12 has the construction condition data corresponding to the heating plan created in step S3. To generate. Specifically, the heating planning unit 12 derives various control parameters of the additional manufacturing apparatus 30 necessary for realizing the temperature change of the target object defined by the heat history data included in the heating plan. For example, the control parameters of the additional manufacturing apparatus 30 related to the heating region such as the output, the scanning speed, and the scanning pattern of the laser irradiation apparatus 103 are generated.

加熱計画部１２で施工条件データを生成した後、入力形状設定部１３は、以下のステップＳ６からＳ９に従って、付加製造装置３０が施工条件データに従って実際に目的物を造形する際に用いられる入力形状データを生成する。 After the construction condition data is generated by the heating planning unit 12, the input shape setting unit 13 follows the following steps S6 to S9, and the input shape used by the additional manufacturing apparatus 30 when actually modeling the target object according to the construction condition data. Generate data.

ここで付加製造による造形では、一般に、寸法精度と材料物性の両立を求められるが、従来これらの両立は極めて困難であった。本願の発明者は、その知見により、材料物性に係る造形品質は熱履歴データ等で決定されるので制御性が低く（制御範囲が狭く）、寸法精度に係る造形品質は入力形状データを適宜変更すれば実現できるので制御性が高い（制御範囲が広い）という性質を見出し、このような性質を利用して、寸法精度に係る造形品質と材料物性（充填率や微細構造）に係る造形品質との両立を図ることに思い至った。 Here, in modeling by additional manufacturing, it is generally required to achieve both dimensional accuracy and material physical properties, but it has been extremely difficult to achieve both in the past. Based on this knowledge, the inventor of the present application has low controllability (the control range is narrow) because the modeling quality related to material physical properties is determined by thermal history data, etc., and the modeling quality related to dimensional accuracy changes the input shape data as appropriate. We found the property of high controllability (wide control range) because it can be realized by doing so, and by utilizing such property, we can use the modeling quality related to dimensional accuracy and the modeling quality related to material physical characteristics (filling rate and microstructure). I came up with the idea of achieving both.

寸法精度に係る造形品質と材料物性に係る造形品質との両立を図るために、本発明の一実施形態では、制御性が高い寸法精度に係る品質条件（第１の品質目標値）を満たすための入力形状データの設定（後述のステップＳ６からＳ９参照）より前に、制御性が低い材料物性に係る品質条件（第２の品質目標値）を満たすための施工条件データを生成している（上述のステップＳ３からＳ５）。更に、加熱計画を生成する段階では、寸法精度に係る造形品質の達成よりも、材料物性に係る造形品質の達成を優先する。例えば、加熱計画を生成する段階では、寸法精度に係る造形品質を考慮しないこととしても良い。 In order to achieve both the modeling quality related to dimensional accuracy and the modeling quality related to material physical characteristics, in one embodiment of the present invention, in order to satisfy the quality condition (first quality target value) related to dimensional accuracy with high controllability. Prior to the setting of the input shape data (see steps S6 to S9 described later), the construction condition data for satisfying the quality condition (second quality target value) related to the material property with low controllability is generated (see). The above steps S3 to S5). Furthermore, at the stage of generating the heating plan, the achievement of the modeling quality related to the material physical properties is prioritized over the achievement of the modeling quality related to the dimensional accuracy. For example, at the stage of generating the heating plan, the modeling quality related to the dimensional accuracy may not be taken into consideration.

（ステップＳ６）
造形データ生成装置１０の備える解析部１４は、加熱計画部１２で作成された加熱計画及び前処理部１１で生成した中間形状データに基づいて熱応力解析を実施し、当該加熱計画を採用した場合に造形される目的物の形状を表す予測形状データを生成する。熱応力解析を行うことにより、造形中の目的物に加わる熱応力によって、前処理部１１が生成した中間形状データが表す三次元形状がどのように変化するのか予測する。即ち、加熱計画及び中間形状データを用いて、付加製造装置３０で造形する目的物がどのような最終形状となるのかを予測している。ここで、予測形状データは、前処理に伴う造形姿勢の調整や支持部材の追加に関する影響を除外したものであり、後述するステップにおいて三次元形状データと直接比較が可能な設計情報を含むものとする。 (Step S6)
When the analysis unit 14 included in the modeling data generation device 10 performs thermal stress analysis based on the heating plan created by the heating planning unit 12 and the intermediate shape data generated by the pretreatment unit 11, and adopts the heating plan. Generates predicted shape data representing the shape of the object to be modeled in. By performing thermal stress analysis, it is predicted how the three-dimensional shape represented by the intermediate shape data generated by the pretreatment unit 11 changes due to the thermal stress applied to the target object during modeling. That is, the heating plan and the intermediate shape data are used to predict what kind of final shape the target object to be modeled by the additional manufacturing apparatus 30 will be. Here, the predicted shape data excludes the influence of the adjustment of the modeling posture and the addition of the support member due to the preprocessing, and includes the design information that can be directly compared with the three-dimensional shape data in the step described later.

（ステップＳ７）
造形データ生成装置１０の備える形状評価部１５は、受信した三次元形状データと、解析部１４で生成した予測形状データ（前処理に伴う造形姿勢の調整や支持部材の追加に関する影響を除外したもの）とを比較し、その差異が寸法精度に係る品質条件（第１の品質目標値）満たすか否かを判断する。即ち、三次元形状データが表す設計形状と、解析部１４で生成した予測形状とを比較し、両者が一致するかどうか判断する。なお、一致するか否かの判断は、完全一致に限らず、寸法精度に係る品質条件が定める所定の許容範囲を持って判断しても良い。例えば、研磨や切削等により造形後の形状修正が可能な場合には、所定の許容範囲を持って、一致すると判断しても良い。また、造形後の形状修正が不可能な場合、例えば、設計形状よりも凹んでいる（陥没している又は窪んでいる等）といった場合には、一致しないと判断しても良い。 (Step S7)
The shape evaluation unit 15 included in the modeling data generation device 10 excludes the received three-dimensional shape data and the predicted shape data generated by the analysis unit 14 (effects related to adjustment of the modeling posture and addition of support members due to preprocessing). ), And it is determined whether or not the difference satisfies the quality condition (first quality target value) related to the dimensional accuracy. That is, the design shape represented by the three-dimensional shape data and the predicted shape generated by the analysis unit 14 are compared, and it is determined whether or not they match. The determination as to whether or not there is a match is not limited to perfect match, and may be determined with a predetermined allowable range determined by the quality condition related to the dimensional accuracy. For example, if the shape can be modified after modeling by polishing, cutting, or the like, it may be determined that they match with a predetermined allowable range. Further, if it is impossible to modify the shape after modeling, for example, if it is recessed (depressed or recessed, etc.) from the design shape, it may be determined that they do not match.

（ステップＳ８）
形状が一致しないと判断した場合、造形データ生成装置１０の備える逆解析部１６は、解析部１４で生成した予測形状データが設計形状である三次元形状データに一致するように逆解析を行い、この逆解析結果に基づいて、前処理部１１で生成した中間形状データを補正（調整・修正・変更）する。例えば、逆解析部１６において、設計形状である三次元形状データと解析部１４で生成した予測形状データとの差分を求め、求めた差分が小さくなるように（予測形状データと三次元形状データとが一致するように）シミュレーションを実施し、中間形状データを補正すれば良い。この中間形状データの補正後、上述したステップＳ６へ戻る。 (Step S8)
When it is determined that the shapes do not match, the inverse analysis unit 16 provided in the modeling data generation device 10 performs an inverse analysis so that the predicted shape data generated by the analysis unit 14 matches the three-dimensional shape data which is the design shape. Based on this inverse analysis result, the intermediate shape data generated by the preprocessing unit 11 is corrected (adjusted / corrected / changed). For example, in the inverse analysis unit 16, the difference between the three-dimensional shape data which is the design shape and the predicted shape data generated by the analysis unit 14 is obtained, and the obtained difference is reduced (the predicted shape data and the three-dimensional shape data). It suffices to carry out a simulation (so that they match) and correct the intermediate shape data. After correcting this intermediate shape data, the process returns to step S6 described above.

ステップＳ８からステップＳ６に戻った後、解析部１４は、加熱計画部１２で作成された加熱計画及び逆解析部１６で生成した補正後の中間形状データに基づいて熱応力解析を実施し、当該加熱計画を採用した場合に造形される目的物の形状を表す予測形状データを再度生成する。その後ステップＳ７において、形状評価部１５は、受信した三次元形状データと解析部１４で再度生成した補正後の予測形状データとが一致するか否か判断する。形状が一致しない場合は、ステップＳ８へ進み、形状が一致する場合は、ステップＳ９へ進む。即ち、設計形状と熱応力解析に基づく予測形状とが一致する（又は所定の許容範囲内に収束する）まで、ステップＳ６からＳ８を繰り返す。 After returning from step S8 to step S6, the analysis unit 14 performs a thermal stress analysis based on the heating plan created by the heating planning unit 12 and the corrected intermediate shape data generated by the inverse analysis unit 16. Predicted shape data representing the shape of the object to be modeled when the heating plan is adopted is generated again. After that, in step S7, the shape evaluation unit 15 determines whether or not the received three-dimensional shape data and the corrected predicted shape data regenerated by the analysis unit 14 match. If the shapes do not match, the process proceeds to step S8, and if the shapes match, the process proceeds to step S9. That is, steps S6 to S8 are repeated until the design shape and the predicted shape based on the thermal stress analysis match (or converge within a predetermined allowable range).

例えば、図４（ａ）に示すように、ステップＳ８での逆解析を実施する前の中間形状データに対応する中間形状ＰＭ１（図面では前処理に伴う造形姿勢の調整や支持部材の追加に関する影響を省略している）に対して、加熱計画部１２で作成された加熱計画に基づく熱応力解析を実施することで、予測形状データに対応する予測形状ＰＰ１が得られる。この予測形状ＰＰ１は、受信した三次元形状データに対応する設計形状ＰＴと比較して、高さが低くなり、且つ、幅が広くなっているので、ステップＳ７の条件を満たさない。 For example, as shown in FIG. 4A, the intermediate shape PM1 corresponding to the intermediate shape data before the inverse analysis in step S8 (in the drawing, the influence on the adjustment of the modeling posture and the addition of the support member due to the pretreatment). Is omitted), the predicted shape PP1 corresponding to the predicted shape data can be obtained by performing the thermal stress analysis based on the heating plan created by the heating planning unit 12. The predicted shape PP1 does not satisfy the condition of step S7 because the height is lower and the width is wider than the design shape PT corresponding to the received three-dimensional shape data.

逆解析部１６は、例えば、図４（ｂ）に示すように、予測形状ＰＰ１と設計形状ＰＴとの差分を考慮して逆解析を実施し、高さが中間形状ＰＭ１よりも高く、且つ、幅が中間形状ＰＭ１よりも狭くなるように中間形状データを補正する。補正後の中間形状ＰＭ２に対して、加熱計画部１２で作成された加熱計画に基づく熱応力解析を再度実施することで、予測形状ＰＰ２が得られる。この予測形状ＰＰ２は設計形状ＰＴと一致するため、ステップＳ７の条件を満たす。このようにして、加熱計画及びそれに対応する施工条件を先に確定させたうえで、熱応力による歪みの傾向を把握し、把握した傾向に基づき入力形状を修正している。 For example, as shown in FIG. 4B, the inverse analysis unit 16 performs an inverse analysis in consideration of the difference between the predicted shape PP1 and the design shape PT, and the height is higher than that of the intermediate shape PM1 and the height is higher than that of the intermediate shape PM1. The intermediate shape data is corrected so that the width becomes narrower than the intermediate shape PM1. The predicted shape PP2 can be obtained by re-performing the thermal stress analysis based on the heating plan created by the heating planning unit 12 for the corrected intermediate shape PM2. Since this predicted shape PP2 matches the design shape PT, the condition of step S7 is satisfied. In this way, after the heating plan and the corresponding construction conditions are determined in advance, the tendency of strain due to thermal stress is grasped, and the input shape is corrected based on the grasped tendency.

（ステップＳ９）
三次元形状データと予測形状データとの差異が寸法精度に係る品質条件を満たす場合、即ち、設計形状と熱応力解析による予測形状とが実質的に一致する場合、形状評価部１５は、一致したときの中間形状データを、付加製造装置３０が施工条件データに従って実際に目的物を造形する際に用いられる入力形状データとして設定する。 (Step S9)
When the difference between the three-dimensional shape data and the predicted shape data satisfies the quality condition related to the dimensional accuracy, that is, when the design shape and the predicted shape by the thermal stress analysis substantially match, the shape evaluation unit 15 matches. The intermediate shape data at the time is set as input shape data used when the additional manufacturing apparatus 30 actually shapes the target object according to the construction condition data.

（ステップＳ１０）
造形データ生成装置１０の備える総合評価部１７は、加熱計画部１２で生成された施工条件データと形状評価部１５で生成された入力形状データとを含む造形データに関して、総合評価を実施する。具体的には、付加製造装置３０に入力される造形データが、寸法精度に係る品質条件（第１の品質目標値）及び材料物性に係る品質条件（第２の品質目標値）の両方を満たすか否か、造形データに基づいて付加製造装置３０が目的物を造形する際の生産性（生産コスト、生産スループット等）は許容範囲にあるか否か、及び標準化／規格化団体の定める所定の品質仕様を満たすか否か等の複数の判断基準の少なくとも一つに関して評価を行えば良い。 (Step S10)
The comprehensive evaluation unit 17 included in the modeling data generation device 10 performs comprehensive evaluation on the modeling data including the construction condition data generated by the heating planning unit 12 and the input shape data generated by the shape evaluation unit 15. Specifically, the modeling data input to the additional manufacturing apparatus 30 satisfies both the quality condition related to dimensional accuracy (first quality target value) and the quality condition related to material physical properties (second quality target value). Whether or not the productivity (production cost, production throughput, etc.) when the additional manufacturing apparatus 30 models the target product based on the modeling data is within the permissible range, and the predetermined standardization / standardization organization determines. Evaluation may be performed on at least one of a plurality of judgment criteria such as whether or not the quality specifications are satisfied.

（ステップＳ１１）
総合評価部１７は、上述した総合評価の結果が所定の基準（総合評価基準）を満たしているか否か判断する。総合評価の結果が所定の基準を満たしている場合は、ステップＳ１２へ進む。総合評価の結果が所定の基準を満たしていない場合は、ステップＳ２へ戻り、前処理から条件を見直す（施工条件データや中間形状データを変更し、再度総合評価を実施する）。 (Step S11)
The comprehensive evaluation unit 17 determines whether or not the result of the above-mentioned comprehensive evaluation satisfies a predetermined standard (comprehensive evaluation standard). If the result of the comprehensive evaluation meets the predetermined criteria, the process proceeds to step S12. If the result of the comprehensive evaluation does not meet the predetermined criteria, the process returns to step S2, and the conditions are reviewed from the pretreatment (the construction condition data and the intermediate shape data are changed, and the comprehensive evaluation is performed again).

（ステップＳ１２）
総合評価が所定の基準を満たしていると判断した場合、造形データ生成装置１０の備える送信部１８は、加熱計画部１２で生成された施工条件データと形状評価部１５で生成された入力形状データとを造形データの少なくとも一部として付加製造装置３０に送信することで、造形開始の指示を行う。なお、送信部１８は、入力形状データに基づき、支持部材を含み所定の造形姿勢が設定された目的物を複数の積層断面に分割したスライスデータを生成し、このスライスデータを造形データに含めても良い。なお、このスライスデータの生成は、ステップ１で上述した通り、前処理部１１が行っても良い。 (Step S12)
When it is determined that the comprehensive evaluation meets the predetermined criteria, the transmission unit 18 included in the modeling data generation device 10 includes the construction condition data generated by the heating planning unit 12 and the input shape data generated by the shape evaluation unit 15. Is transmitted to the additional manufacturing apparatus 30 as at least a part of the modeling data to instruct the start of modeling. In addition, based on the input shape data, the transmission unit 18 generates slice data obtained by dividing an object including a support member and having a predetermined modeling posture into a plurality of laminated cross sections, and includes the slice data in the modeling data. Is also good. The generation of the slice data may be performed by the preprocessing unit 11 as described above in step 1.

以上説明したように、造形データ生成装置１０は、受信した設計情報（三次元形状データ及び要求仕様データ）に基づいて、付加製造装置３０へ入力する造形データ（施工条件データ及び入力形状データ）を生成している。この際、まず、材料物性に関する品質目標を満たすように加熱計画を生成し、この加熱計画に基づいて施工条件データを生成している。次に、三次元形状データに対応する設計形状と、加熱計画を考慮した予測形状データに対応する予測形状とが一致するように逆解析を行うことで入力形状データを生成している。即ち、制御性が低い材料物性に係る品質目標を満たす施工条件データを先に設定し、その後、制御性が高い寸法精度に係る品質目標を満たす入力形状データを設定している。 As described above, the modeling data generation device 10 inputs modeling data (construction condition data and input shape data) to be input to the additional manufacturing device 30 based on the received design information (three-dimensional shape data and required specification data). It is generating. At this time, first, a heating plan is generated so as to satisfy the quality target regarding the material physical properties, and the construction condition data is generated based on this heating plan. Next, the input shape data is generated by performing an inverse analysis so that the design shape corresponding to the three-dimensional shape data and the predicted shape corresponding to the predicted shape data considering the heating plan match. That is, the construction condition data that satisfies the quality target related to the material physical properties with low controllability is set first, and then the input shape data satisfying the quality target related to the dimensional accuracy with high controllability is set.

従って、制御性が高い寸法精度に係る造形品質の達成よりも、制御性が低い材料物性に係る造形品質の達成を優先することが可能となり、施工条件データの設定を容易に行うことができる。そして、施工条件データの設定後、確定した加熱計画に基づく逆解析を実施して付加製造装置３０に入力する入力形状データを生成しているので、従来のように施工条件や照射パターン等を逐次組み合わせて目的物の最終形状の最適化を行う必要がなくなり、短時間で効率良く所望の目的物を造形することが可能となる。 Therefore, it is possible to prioritize the achievement of the molding quality related to the material physical properties with low controllability rather than the achievement of the molding quality related to the dimensional accuracy with high controllability, and it is possible to easily set the construction condition data. Then, after setting the construction condition data, the reverse analysis based on the determined heating plan is performed to generate the input shape data to be input to the additional manufacturing apparatus 30, so that the construction conditions, the irradiation pattern, etc. are sequentially set as in the conventional case. It is not necessary to optimize the final shape of the target object in combination, and it is possible to efficiently model the desired target object in a short time.

このようにして、付加製造装置３０に入力する造形データ（施工条件データ及び入力形状データ）の最適化を容易にすると共に、寸法精度に係る造形品質だけではなく、他の指標（強度、組成、充填率、表面粗さ、耐熱温度、耐食性、並びに微細構造等）に係る造形品質との両立を図ることができる。その結果、高品質な部品を提供し、かつ、生産性の高い付加製造造形が可能になる。 In this way, the optimization of the modeling data (construction condition data and input shape data) input to the additional manufacturing apparatus 30 is facilitated, and not only the modeling quality related to the dimensional accuracy but also other indicators (strength, composition, etc.) are facilitated. It is possible to achieve both the molding quality related to the filling rate, surface roughness, heat resistant temperature, corrosion resistance, microstructure, etc.). As a result, it becomes possible to provide high-quality parts and to perform additional manufacturing modeling with high productivity.

本発明の一実施形態は、付加製造装置３０で作製される全ての部品に適用可能である。例えば、ガスタービン、ターボ、コンプレッサ、航空・宇宙部品等にも適用可能である。 One embodiment of the present invention is applicable to all parts manufactured by the additional manufacturing apparatus 30. For example, it can be applied to gas turbines, turbos, compressors, aerospace parts, and the like.

１０造形データ生成装置
１１前処理部
１２加熱計画部
１３入力形状設定部
１４解析部
１５形状評価部
１６逆解析部
１７総合評価部
１８送信部
２０ネットワーク
３０付加製造装置
１０１造形プラットフォーム
１０２金属フレーム
１０３レーザ照射装置
１０４集光レンズ
１０５発光装置
１０６リコータ 10 Modeling data generation device 11 Pretreatment unit 12 Heating planning unit 13 Input shape setting unit 14 Analysis unit 15 Shape evaluation unit 16 Inverse analysis unit 17 Comprehensive evaluation unit 18 Transmission unit 20 Network 30 Additional manufacturing equipment 101 Modeling platform 102 Metal frame 103 Laser Irradiator 104 Condensing lens 105 Light emitting device 106 Recorder

Claims

付加製造装置で利用可能な造形データを生成する造形データ生成システムであって、
前記付加製造装置で造形する目的物の品質に関する要求仕様データに基づいて、前記目的物を造形する際の加熱計画を作成し、当該加熱計画に対応する施工条件データを生成する加熱計画部と、
前記加熱計画部で前記加熱計画を作成した後、前記加熱計画に基づいて、前記付加製造装置が前記施工条件データに従って前記目的物を造形する際に用いられる入力形状データを生成する入力形状設定部と、
前記施工条件データと前記入力形状データとを、前記造形データの少なくとも一部として、前記付加製造装置に送信する送信部と、
前記付加製造装置で造形する目的物の形状に関する三次元形状データに基づいて、前記目的物を造形する際に前記付加製造装置に入力可能な中間形状データを生成する前処理部と、
を有し、
前記入力形状設定部は、前記中間形状データ及び前記加熱計画に基づいて、前記目的物の予測形状データを生成し、前記予測形状データと前記三次元形状データとが一致するように前記中間形状データを補正することで、前記入力形状データを生成することを特徴とする造形データ生成システム。 A modeling data generation system that generates modeling data that can be used in additional manufacturing equipment.
A heating planning unit that creates a heating plan for modeling the target object based on the required specification data regarding the quality of the target object to be modeled by the additional manufacturing device, and generates construction condition data corresponding to the heating plan.
After the heating plan is created by the heating plan unit, the input shape setting unit generates input shape data used when the additional manufacturing apparatus models the target object according to the construction condition data based on the heating plan. When,
A transmission unit that transmits the construction condition data and the input shape data to the additional manufacturing apparatus as at least a part of the modeling data.
A preprocessing unit that generates intermediate shape data that can be input to the additional manufacturing apparatus when modeling the target object based on three-dimensional shape data regarding the shape of the object to be modeled by the additional manufacturing apparatus.
Have,
The input shape setting unit generates predicted shape data of the target object based on the intermediate shape data and the heating plan, and the intermediate shape data so that the predicted shape data and the three-dimensional shape data match. A modeling data generation system characterized in that the input shape data is generated by correcting the above .

付加製造装置で利用可能な造形データを生成する造形データ生成システムであって、
前記付加製造装置で造形する目的物の品質に関する要求仕様データに基づいて、前記目的物を造形する際の加熱計画を作成し、当該加熱計画に対応する施工条件データを生成する加熱計画部と、
前記加熱計画部で前記加熱計画を作成した後、前記加熱計画に基づいて、前記付加製造装置が前記施工条件データに従って前記目的物を造形する際に用いられる入力形状データを生成する入力形状設定部と、
前記施工条件データと前記入力形状データとを、前記造形データの少なくとも一部として、前記付加製造装置に送信する送信部と、
を有し、
前記要求仕様データは、前記目的物の寸法精度に係る第１の品質目標値と、前記目的物の材料物性に係る第２の品質目標値とを含み、
前記加熱計画部は、前記加熱計画を作成する際に、前記第１の品質目標値よりも前記第２の品質目標値を優先することを特徴とする造形データ生成システム。 A modeling data generation system that generates modeling data that can be used in additional manufacturing equipment.
A heating planning unit that creates a heating plan for modeling the target object based on the required specification data regarding the quality of the target object to be modeled by the additional manufacturing device, and generates construction condition data corresponding to the heating plan.
After the heating plan is created by the heating plan unit, the input shape setting unit generates input shape data used when the additional manufacturing apparatus models the target object according to the construction condition data based on the heating plan. When,
A transmission unit that transmits the construction condition data and the input shape data to the additional manufacturing apparatus as at least a part of the modeling data.
Have,
The required specification data includes a first quality target value related to the dimensional accuracy of the target object and a second quality target value related to the material physical characteristics of the target object.
The heating planning unit is a modeling data generation system characterized in that when creating the heating plan, the second quality target value is prioritized over the first quality target value .

前記加熱計画部は、前記加熱計画を作成する際に、前記第１の品質目標値を考慮しないことを特徴とする請求項２に記載の造形データ生成システム。 The modeling data generation system according to claim 2 , wherein the heating planning unit does not consider the first quality target value when creating the heating plan.

前記加熱計画部は、
前記加熱計画を採用した際に前記目的物が前記第２の品質目標値を満たすか判断し、
前記第２の品質目標値を満たさないと判断した場合、前記目的物を造形する際に前記付加製造装置に入力可能な中間形状データ又は前記加熱計画の少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の造形データ生成システム。 The heating planning unit
When the heating plan is adopted, it is determined whether the target object satisfies the second quality target value.
A claim characterized in that, when it is determined that the second quality target value is not satisfied, at least one of the intermediate shape data or the heating plan that can be input to the additional manufacturing apparatus when modeling the target object is changed. Item 2. The modeling data generation system according to claim 3 .

前記加熱計画部は、前記目的物の組成、強度、充填率、微細構造、表面粗さ、耐食性、及び耐熱性の少なくとも一つが、前記第２の品質目標値を満たすように、前記加熱計画におけるエネルギー投入量を決定することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の造形データ生成システム。 The heating planning unit is set in the heating plan so that at least one of the composition, strength, filling rate, microstructure, surface roughness, corrosion resistance, and heat resistance of the target product satisfies the second quality target value. The modeling data generation system according to claim 2 or 3 , wherein the energy input amount is determined.

前記入力形状設定部は、
前記加熱計画に対応する前記施工条件データに基づいて、前記中間形状データに対する熱応力解析を行うことで、前記予測形状データを生成する解析部と、
前記三次元形状データと前記予測形状データとの差分を検出することで、前記加熱計画に起因する前記目的物の形状変化が許容範囲内であるか否かを判断する形状評価部と、
前記目的物の形状変化が許容範囲内でない場合に、前記予測形状データが前記三次元形状データに近付くように逆解析を行い、前記中間形状データを補正する逆解析部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の造形データ生成システム。 The input shape setting unit is
An analysis unit that generates the predicted shape data by performing thermal stress analysis on the intermediate shape data based on the construction condition data corresponding to the heating plan.
A shape evaluation unit that determines whether or not the shape change of the target object due to the heating plan is within an allowable range by detecting the difference between the three-dimensional shape data and the predicted shape data.
When the shape change of the target object is not within the permissible range, the inverse analysis unit performs inverse analysis so that the predicted shape data approaches the three-dimensional shape data, and corrects the intermediate shape data.
The modeling data generation system according to claim 1 , wherein the system is characterized by having.

前記前処理部は、前記三次元形状データに基づいて、前記目的物の造形姿勢を設定し、当該造形姿勢に基づいて、前記中間形状データを生成することを特徴とする請求項１に記載の造形データ生成システム。 The first aspect of claim 1 , wherein the preprocessing unit sets a modeling posture of the target object based on the three-dimensional shape data, and generates the intermediate shape data based on the modeling posture. Modeling data generation system.

前記前処理部は、前記三次元形状データに基づいて、前記目的物の造形に必要な支持部材を設定し、当該支持部材に関する情報に基づいて、前記中間形状データを生成することを特徴とする請求項１に記載の造形データ生成システム。 The pretreatment unit is characterized in that a support member necessary for modeling the target object is set based on the three-dimensional shape data, and the intermediate shape data is generated based on information about the support member. The modeling data generation system according to claim 1 .

前記造形データが前記第１の品質目標値及び前記第２の品質目標値及び前記目的物の生産性に関する条件の少なくとも一方を含む総合評価基準を満たすか否かを判断する総合評価部を更に有し、前記総合評価部は、前記総合評価基準を満たす場合には前記送信部に前記造形データの送信を許可し、前記総合評価基準を満たさない場合は、前記目的物を造形する際に前記付加製造装置に入力可能な中間形状データ又は前記加熱計画の少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項２に記載の造形データ生成システム。 Further, there is a comprehensive evaluation unit for determining whether or not the modeling data meets the comprehensive evaluation criteria including at least one of the first quality target value , the second quality target value, and the condition relating to the productivity of the target product. Then, the comprehensive evaluation unit permits the transmission unit to transmit the modeling data when the comprehensive evaluation standard is satisfied, and when the comprehensive evaluation standard is not satisfied , the addition is made when the target object is modeled. The modeling data generation system according to claim 2, wherein the intermediate shape data that can be input to the manufacturing apparatus or at least one of the heating plans is changed.

付加製造装置で利用可能な造形データを生成するためのコンピュータが実行する造形データ生成方法であって、
前記付加製造装置で造形する目的物の品質に関する要求仕様データに基づいて前記目的物を造形する際の加熱計画を作成し、前記加熱計画に対応する施工条件データを生成する加熱計画工程と、
前記加熱計画を作成した後、前記加熱計画に基づいて、前記付加製造装置が前記施工条件データに従って前記目的物を造形する際に用いられる入力形状データを生成する入力形状設定工程と、
前記施工条件データと前記入力形状データとを、前記造形データの少なくとも一部として、前記付加製造装置に送信する送信工程と、
前記付加製造装置で造形する目的物の形状に関する三次元形状データに基づいて、前記目的物を造形する際に前記付加製造装置に入力可能な中間形状データを生成する前処理工程と、
を有し、
前記入力形状設定工程は、前記中間形状データ及び前記加熱計画に基づいて、前記目的物の予測形状データを生成し、前記予測形状データと前記三次元形状データとが一致するように前記中間形状データを補正することで、前記入力形状データを生成することを特徴とする造形データ生成方法。 A computer-executed modeling data generation method for generating modeling data that can be used in additional manufacturing equipment.
A heating planning process that creates a heating plan for modeling the target object based on the required specification data regarding the quality of the target object to be modeled by the additional manufacturing apparatus, and generates construction condition data corresponding to the heating plan .
After creating the heating plan, an input shape setting step of generating input shape data used when the additional manufacturing apparatus models the target object according to the construction condition data based on the heating plan, and an input shape setting step .
A transmission step of transmitting the construction condition data and the input shape data to the additional manufacturing apparatus as at least a part of the modeling data.
A pretreatment step of generating intermediate shape data that can be input to the additional manufacturing apparatus when modeling the target object based on three-dimensional shape data regarding the shape of the target object to be modeled by the additional manufacturing apparatus.
Have,
The input shape setting step generates predicted shape data of the target object based on the intermediate shape data and the heating plan, and the intermediate shape data so that the predicted shape data and the three-dimensional shape data match. A modeling data generation method, characterized in that the input shape data is generated by correcting the above .

付加製造装置で利用可能な造形データを生成するためのコンピュータが実行する造形データ生成方法であって、
前記付加製造装置で造形する目的物の品質に関する要求仕様データに基づいて前記目的物を造形する際の加熱計画を作成し、前記加熱計画に対応する施工条件データを生成する加熱計画工程と、
前記加熱計画を作成した後、前記加熱計画に基づいて、前記付加製造装置が前記施工条件データに従って前記目的物を造形する際に用いられる入力形状データを生成する入力形状設定工程と、
前記施工条件データと前記入力形状データとを、前記造形データの少なくとも一部として、前記付加製造装置に送信する送信工程と、
を有し、
前記要求仕様データは、前記目的物の寸法精度に関する第１の品質目標値と、前記目的物の材料物性に関する第２の品質目標値とを含み、
前記加熱計画工程では、前記加熱計画を作成する際に、前記第１の品質目標値よりも前記第２の品質目標値を優先することを特徴とする造形データ生成方法。 A computer-executed modeling data generation method for generating modeling data that can be used in additional manufacturing equipment.
A heating planning process that creates a heating plan for modeling the target object based on the required specification data regarding the quality of the target object to be modeled by the additional manufacturing apparatus, and generates construction condition data corresponding to the heating plan .
After creating the heating plan, an input shape setting step of generating input shape data used when the additional manufacturing apparatus models the target object according to the construction condition data based on the heating plan, and an input shape setting step .
A transmission step of transmitting the construction condition data and the input shape data to the additional manufacturing apparatus as at least a part of the modeling data.
Have,
The required specification data includes a first quality target value regarding the dimensional accuracy of the target object and a second quality target value regarding the material physical characteristics of the target object.
In the heating planning step, when creating the heating plan, the modeling data generation method is characterized in that the second quality target value is prioritized over the first quality target value .

前記加熱計画工程は、前記加熱計画を作成する際に、前記第１の品質目標値を考慮しないことを特徴とする請求項１１に記載の造形データ生成方法。 The modeling data generation method according to claim 11 , wherein the heating planning step does not consider the first quality target value when creating the heating plan.

前記加熱計画工程は、
前記加熱計画を採用した際に前記目的物が前記第２の品質目標値を満たすか判断し、
前記第２の品質目標値を満たさないと判断した場合、前記目的物を造形する際に前記付加製造装置に入力可能な中間形状データ又は前記加熱計画の少なくとも一方を変更する、ことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の造形データ生成方法。 The heating planning process is
When the heating plan is adopted, it is determined whether the target object satisfies the second quality target value.
When it is determined that the second quality target value is not satisfied, at least one of the intermediate shape data or the heating plan that can be input to the additional manufacturing apparatus when modeling the target object is changed. The modeling data generation method according to claim 11 or 12 .

前記加熱計画工程は、前記目的物の組成、強度、充填率、微細構造、表面粗さ、耐食性、及び耐熱性の少なくとも一つが、前記第２の品質目標値を満たすように、前記加熱計画におけるエネルギー投入量を決定する、ことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の造形データ生成方法。 In the heating planning step, in the heating planning , at least one of the composition, strength, filling rate, microstructure, surface roughness, corrosion resistance, and heat resistance of the target product satisfies the second quality target value. The modeling data generation method according to claim 11 or 12 , wherein the energy input amount is determined.

前記入力形状設定工程は、
前記加熱計画に対応する前記施工条件データに基づいて、前記中間形状データに対する熱応力解析を行うことで、前記予測形状データを生成する解析工程と、
前記三次元形状データと前記予測形状データとの差分を検出することで、前記加熱計画に起因する前記目的物の形状変化が許容範囲内であるか否かを判断する形状評価工程と、
前記目的物の形状変化が許容範囲内でない場合に、前記予測形状データが前記三次元形状データに近付くように逆解析を行い、前記中間形状データを補正する逆解析工程と、
を有することを特徴とする請求項１０に記載の造形データ生成方法。 The input shape setting step is
An analysis step of generating the predicted shape data by performing a thermal stress analysis on the intermediate shape data based on the construction condition data corresponding to the heating plan.
A shape evaluation step of determining whether or not the shape change of the target object due to the heating plan is within an allowable range by detecting the difference between the three-dimensional shape data and the predicted shape data.
When the shape change of the target object is not within the permissible range, the inverse analysis step of performing the inverse analysis so that the predicted shape data approaches the three-dimensional shape data and correcting the intermediate shape data, and the inverse analysis step .
10. The modeling data generation method according to claim 10 .

前記前処理工程は、前記三次元形状データに基づいて、前記目的物の造形姿勢を設定し、当該造形姿勢に基づいて、前記中間形状データを生成することを特徴とする請求項１０に記載の造形データ生成方法。 The tenth aspect of the present invention , wherein the pretreatment step sets a modeling posture of the target object based on the three-dimensional shape data, and generates the intermediate shape data based on the modeling posture. Modeling data generation method.

前記前処理工程は、前記三次元形状データに基づいて、前記目的物の造形に必要な支持部材を設定し、当該支持部材に関する情報に基づいて、前記中間形状データを生成することを特徴とする請求項１０に記載の造形データ生成方法。 The pretreatment step is characterized in that a support member necessary for modeling the target object is set based on the three-dimensional shape data, and the intermediate shape data is generated based on information about the support member. The modeling data generation method according to claim 10 .

前記造形データが前記第１の品質目標値及び前記第２の品質目標値及び前記目的物の生産性に関する条件の少なくとも一方を含む総合評価基準を満たすか否かを判断する総合評価工程を更に有し、前記総合評価工程は、前記総合評価基準を満たす場合には前記造形データの送信を許可し、前記総合評価基準を満たさない場合は、前記目的物を造形する際に前記付加製造装置に入力可能な中間形状データ又は前記加熱計画の少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項１１に記載の造形データ生成方法。 Further, there is a comprehensive evaluation step for determining whether or not the modeling data meets the comprehensive evaluation criteria including at least one of the first quality target value , the second quality target value, and the condition relating to the productivity of the target product. However, the comprehensive evaluation step permits the transmission of the modeling data when the comprehensive evaluation criteria are satisfied, and inputs the modeling data to the additional manufacturing apparatus when modeling the target object when the comprehensive evaluation criteria are not satisfied. The modeling data generation method according to claim 11 , wherein the possible intermediate shape data or at least one of the heating plans is changed.