JP7550593B2 - Information processing system, method and program - Google Patents
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Description
本発明は、情報処理システム、方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an information processing system, method, and program.
金属積層技術を用いた3次元積層装置(いわゆる3Dプリンタ)で積層して造形することにより、複雑で精緻な形状を有する造形物を作成することが可能になりつつある。金属積層造形技術は大きな注目を集めており、基本的には殆どの金属材料がビームで溶融できるにも拘らず、現状では限られた金属材料しか扱えない。金属材料を使用可能にするには、金属を溶融するビームの操作条件(以下、材料レシピともいう)を開発する必要がある。また実際の造形においては変形を防止するためのサポート部材(支持部といわれることもある)を同時に造形する必要があり、造形方向やサポート条件など(以下、造形レシピともいう)を開発する必要がある(例えば、特許文献1参照)。 It is becoming possible to create objects with complex and precise shapes by layering and modeling with a three-dimensional layering device (a so-called 3D printer) that uses metal layering technology. Metal layering technology has attracted a lot of attention, and although most metal materials can basically be melted with a beam, currently only a limited number of metal materials can be handled. To make metal materials usable, it is necessary to develop operating conditions for the beam that melts the metal (hereinafter also referred to as a material recipe). In addition, in actual modeling, it is necessary to simultaneously model support members (sometimes called supporting parts) to prevent deformation, and it is necessary to develop the modeling direction, support conditions, etc. (hereinafter also referred to as a modeling recipe) (see, for example, Patent Document 1).
図11は、新材料の検討から造形品を完成するまでの一般的なプロセスを示す図である。先ず材料を試作し(ステップS910)、続いて試作材料の評価を行う(ステップS920)。トライ&エラーの結果、十分な材料特性が得られた場合、積層造形向けの材料レシピ開発に着手する(ステップS930)。ここでも再びトライ&エラーを繰り返し、場合によっては材料成分を再調整する事により材料レシピが開発され造形材料として使用可能になる。 Figure 11 shows a general process from considering a new material to completing a modeled product. First, a prototype of the material is produced (step S910), and then the prototype material is evaluated (step S920). If sufficient material properties are obtained as a result of trial and error, development of a material recipe for additive manufacturing begins (step S930). Here again, trial and error is repeated, and in some cases the material components are readjusted, and a material recipe is developed that can be used as a modeling material.
続いて、実造形物の造形レシピ開発を行う(ステップS940)が、材料レシピ開発時は小型の試験片を造形しながら溶融条件を最適化するのに対し、実造形物は複雑でより大きな形状である事が一般的である。そのため、材料レシピの改良が必要になるケースが少なくない。
そして造形レシピ開発の肝は、サポート部材の密度の決定である。強固なサポートを高密度で付ける事により変形は防止できるが、サポート部材は後々除去が必要となるため、変形を抑えられかつできるだけ除去が容易なサポート部材を設計する必要がある。造形レシピが完成した後に、実際の造形となる(ステップS960)が、現状では、変形するたびに、変形しないように造形レシピの改良を頻繁に繰り返し、造形レシピ開発に至る。この造形のトライ&エラーを減らすため、変形解析(ステップS950)などが用いられる場合がある。
Next, a modeling recipe for the actual object is developed (step S940), but while the melting conditions are optimized while manufacturing a small test piece during material recipe development, the actual object generally has a complex and larger shape, so there are many cases where the material recipe needs to be improved.
The key to developing a modeling recipe is determining the density of the support members. Deformation can be prevented by attaching strong supports at a high density, but since the support members will need to be removed later, it is necessary to design support members that can suppress deformation and are as easy to remove as possible. After the modeling recipe is completed, the actual modeling begins (step S960). Currently, however, each time deformation occurs, the modeling recipe is frequently improved to prevent deformation, leading to the development of the modeling recipe. In order to reduce trial and error in this modeling, deformation analysis (step S950) may be used.
一連のプロセスにおいて、新材料を利用する場合、各プロセスでのトライ&エラーが必要になり、材料開発から造形品の開発までに多大な労力と時間が要求される。そのため、積層造形において、本来は多種多様な材料が使用できる筈だが、使用可能な材料が限定されている。また積層造形の売りは金型製造などが不要で短時間での製品製造にあるが、特に複雑形状品においては、造形レシピの開発に時間が掛かり、結果として製品製造に多大な時間を要する場合がある。 When using new materials in a series of processes, trial and error is necessary for each process, and a great deal of effort and time is required from material development to the development of the molded product. As a result, although a wide variety of materials should be able to be used in additive manufacturing, the materials that can be used are limited. Also, while the selling point of additive manufacturing is that products can be manufactured in a short time without the need for mold manufacturing, etc., developing a molding recipe can be time-consuming, especially for products with complex shapes, and as a result, it can take a long time to manufacture the product.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、材料毎の造形条件に係る作業を軽減することを可能とする情報処理システム、方法及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide an information processing system, method, and program that can reduce the work related to the molding conditions for each material.
本発明の第1の態様に係る情報処理システムは、材料の少なくとも一つの物性値を予め決められた式に適用して造形難易度を決定する造形難易度決定部と、前記決定された造形難易度と造形対象物の対象オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータとを、第1の対応関係に適用することによって、当該対象オーバーハングにおいて変形せずに造形可能なサポート部材の密度を決定するか、または前記決定された造形難易度と対象オーバーハングにおけるサポート部材の密度とを、第2の対応関係に適用することによって、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータを決定するパラメータ決定部と、を備え、前記第1の対応関係は、造形難易度と、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータと、変形せずに造形可能なサポート部材の密度の限界値との対応関係であり、前記第2の対応関係は、造形難易度と、サポート部材の密度と、変形せずに造形可能なオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータの限界値との対応関係である。 The information processing system according to the first aspect of the present invention includes a modeling difficulty determination unit that determines the modeling difficulty by applying at least one physical property value of a material to a predetermined formula, and a parameter determination unit that determines the density of a support member that can be modeled without deformation in the target overhang by applying the determined modeling difficulty and at least one or more parameters related to the shape of the target overhang portion of the object to be modeled to a first correspondence relationship, or determines at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion by applying the determined modeling difficulty and the density of the support member in the target overhang to a second correspondence relationship, the first correspondence relationship being a correspondence relationship between the modeling difficulty, at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion, and a limit value of the density of the support member that can be modeled without deformation, and the second correspondence relationship being a correspondence relationship between the modeling difficulty, the density of the support member, and a limit value of at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion that can be modeled without deformation.
この構成によれば、対象オーバーハングにおいて変形せずに造形可能なサポート部材の密度、またはオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータが自動的に決定されるので、実際に造形することなしにサポート部材の密度またはオーバーハング部分の形状が決定されるので、材料毎の造形条件に係る作業を軽減することができる。 With this configuration, at least one parameter related to the density of the support member that can be molded without deformation in the target overhang or the shape of the overhang portion is automatically determined, so the density of the support member or the shape of the overhang portion is determined without actually molding, reducing the work related to the molding conditions for each material.
本発明の第2の態様に係る情報処理システムは、第1の態様に係る情報処理システムであって、前記決定されたサポート部材の密度または前記決定されたオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータを用いて、造形レシピを決定する造形レシピ決定部を備える。 The information processing system according to the second aspect of the present invention is the information processing system according to the first aspect, and includes a modeling recipe determination unit that determines a modeling recipe using at least one parameter related to the determined density of the support member or the determined shape of the overhang portion.
この構成によれば、造形レシピが自動的に決定されるので、材料毎の造形条件に係る作業を軽減することができる。 With this configuration, the modeling recipe is automatically determined, reducing the work involved in setting modeling conditions for each material.
本発明の第3の態様に係る情報処理システムは、第1または2の態様に係る情報処理システムであって、材料の少なくとも一つの物性値を用いて溶融池解析することによって、材料レシピを決定する材料レシピ決定部と、前記材料レシピと前記造形レシピを用いて、当該造形対象物が変形しないかどうか解析する変形解析部と、を備える。 The information processing system according to the third aspect of the present invention is the information processing system according to the first or second aspect, and includes a material recipe determination unit that determines a material recipe by performing molten pool analysis using at least one physical property value of the material, and a deformation analysis unit that uses the material recipe and the modeling recipe to analyze whether the object to be modeled will deform.
この構成によれば、造形対象物が変形しないかどうか自動的に解析されるので、材料毎の造形条件に係る作業を軽減することができる。 With this configuration, the object to be molded is automatically analyzed to see if it will deform, reducing the work involved in determining the molding conditions for each material.
本発明の第4の態様に係る情報処理システムは、第1から3のいずれかの態様に係る情報処理システムであって、前記オーバーハング部分の形状に関するパラメータは、オーバーハングの角度、長さ及び/または厚みである。 The information processing system according to the fourth aspect of the present invention is an information processing system according to any one of the first to third aspects, in which the parameters relating to the shape of the overhang portion are the angle, length and/or thickness of the overhang.
この構成によれば、オーバーハングの角度、長さ及び/または厚みを自動的に決定することができる。 This configuration allows the angle, length and/or thickness of the overhang to be determined automatically.
本発明の第5の態様に係る情報処理システムは、サポート部材が除去可能な限界サポート条件を受け付ける受付部と、限界サポート条件と造形難易度との対応関係に対して、当該受け付けられたサポート部材が除去可能な限界サポート条件を適用して造形可能な造形難易度を決定し、当該決定した造形難易度と対象の材料の物性値それぞれを用いた最適化解析により、造形難易度に対する少なくとも一つの物性値の値または範囲を決定する材料物性値決定部と、を備える。 The information processing system according to the fifth aspect of the present invention includes a receiving unit that receives the limit support conditions under which the support members can be removed, and a material property value determining unit that determines the modeling difficulty by applying the received limit support conditions under which the support members can be removed to the correspondence between the limit support conditions and the modeling difficulty, and determines the value or range of at least one property value for the modeling difficulty by optimization analysis using the determined modeling difficulty and the property values of the target material.
この構成によれば、物性値の値または範囲を自動的に決定することができるので、実際に造形することなしに材料の物性値の範囲を明らかにする事ができ、新材料の選定およびその造形トライ&エラーの回数を大幅に削減する事ができる。 With this configuration, the values or ranges of physical property values can be determined automatically, making it possible to clarify the range of physical property values of a material without actually molding it, and significantly reducing the number of trial-and-error steps required to select new materials and mold them.
本発明の第6の態様に係る情報処理システムは、第5の態様に係る情報処理システムであって、前記受付部は、設計要求から定まる第1の物性値の上限及び/または下限を受け付け、前記材料物性値決定部は、造形難易度が前記決定した造形難易度である条件下における第1の物性値及び第2の物性値の関係を用いて、前記受付部によって受け付けられた第1の物性値の上限及び/または下限の範囲に第1の物性値が収まる第2の物性値の値または範囲を決定する。 The information processing system according to the sixth aspect of the present invention is the information processing system according to the fifth aspect, in which the reception unit receives an upper limit and/or a lower limit of a first physical property value determined from a design requirement, and the material physical property value determination unit determines a value or range of a second physical property value such that the first physical property value falls within the range of the upper limit and/or the lower limit of the first physical property value received by the reception unit, using the relationship between the first physical property value and the second physical property value under conditions where the modeling difficulty level is the determined modeling difficulty level.
この構成によれば、材料強度など設計要求から必要な物性値が存在しても、これらの条件を考慮し、設計要求を満たしかつ造形可能な物性値の値または範囲を求める事ができる。 With this configuration, even if there are physical property values required by design requirements, such as material strength, it is possible to take these conditions into account and determine the values or ranges of physical property values that satisfy the design requirements and can be molded.
本発明の第7の態様に係る情報処理システムは、第5または6の態様に係る情報処理システムであって、前記材料物性値決定部によって決定された各物性値の値または範囲を用いて、材料組成を決定する材料組成決定部を更に備える。 The information processing system according to the seventh aspect of the present invention is the information processing system according to the fifth or sixth aspect, further comprising a material composition determination unit that determines the material composition using the values or ranges of each physical property value determined by the material property value determination unit.
この構成によれば、決定された材料物性値に対して、マテリアルズインフォマティクスの手法と組み合わせる事により、積層造形に向けた材料組成の提案を自動で行うことができる。 With this configuration, by combining the determined material property values with materials informatics techniques, it is possible to automatically propose material compositions for additive manufacturing.
本発明の第8の態様に係る情報処理システムは、第7の態様に係る情報処理システムであって、前記材料組成決定部は、前記材料物性値決定部によって決定された物性値を、材料物性値を入力とし材料組成を出力とする学習済みの機械学習モデルに入力して、材料組成を出力する。 The information processing system according to the eighth aspect of the present invention is the information processing system according to the seventh aspect, in which the material composition determination unit inputs the physical property values determined by the material property value determination unit into a trained machine learning model that inputs the material property values and outputs the material composition, thereby outputting the material composition.
この構成によれば、学習済みの機械学習モデルを用いることにより、最適な材料組成の予測精度を向上させることができる。 With this configuration, the accuracy of predicting optimal material composition can be improved by using a trained machine learning model.
本発明の第9の態様に係る方法は、材料の少なくとも一つの物性値を予め決められた式に適用して造形難易度を決定する造形難易度決定手順、前記決定された造形難易度と造形対象物の対象オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータとを、第1の対応関係に適用することによって、当該対象オーバーハングにおいて変形せずに造形可能なサポート部材の密度を決定するか、または前記決定された造形難易度と対象オーバーハングにおけるサポート部材の密度とを、第2の対応関係に適用することによって、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータを決定するパラメータ決定手順、を含む方法であって、前記第1の対応関係は、造形難易度と、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータと、変形せずに造形可能なサポート部材の密度の限界値との対応関係であり、前記第2の対応関係は、造形難易度と、サポート部材の密度と、変形せずに造形可能なオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータの限界値との対応関係である。 The method according to the ninth aspect of the present invention includes a modeling difficulty determination step of determining the modeling difficulty by applying at least one physical property value of the material to a predetermined formula, and a parameter determination step of determining the density of a support member that can be modeled without deformation in the target overhang by applying the determined modeling difficulty and at least one or more parameters related to the shape of the target overhang portion of the object to be modeled to a first correspondence relationship, or determining at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion by applying the determined modeling difficulty and the density of the support member in the target overhang to a second correspondence relationship, the first correspondence relationship being a correspondence relationship between the modeling difficulty, at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion, and a limit value of the density of the support member that can be modeled without deformation, and the second correspondence relationship being a correspondence relationship between the modeling difficulty, the density of the support member, and a limit value of at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion that can be modeled without deformation.
この構成によれば、対象オーバーハングにおいて変形せずに造形可能なサポート部材の密度、またはオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータが自動的に決定されるので、実際に造形することなしにサポート部材の密度またはオーバーハング部分の形状が決定されるので、材料毎の造形条件に係る作業を軽減することができる。 With this configuration, at least one parameter related to the density of the support member that can be molded without deformation in the target overhang or the shape of the overhang portion is automatically determined, so the density of the support member or the shape of the overhang portion is determined without actually molding, reducing the work related to the molding conditions for each material.
本発明の第10の態様に係る方法は、サポート部材が除去可能な限界サポート条件を受け付ける受付手順、限界サポート条件と造形難易度との対応関係に対して、当該受け付けられたサポート部材が除去可能な限界サポート条件を適用して造形可能な造形難易度を決定し、当該決定した造形難易度と対象の材料の物性値それぞれを用いた最適化解析により、造形難易度に対する少なくとも一つの物性値の値または範囲を決定する材料物性値決定手順、を含む。 The method according to the tenth aspect of the present invention includes a receiving step for receiving the limit support conditions under which the support members can be removed, and a material property value determination step for determining the modeling difficulty by applying the received limit support conditions under which the support members can be removed to the correspondence between the limit support conditions and the modeling difficulty, and determining the value or range of at least one property value for the modeling difficulty through optimization analysis using the determined modeling difficulty and the physical property values of the target material.
この構成によれば、物性値の値または範囲を自動的に決定することができるので、実際に造形することなしに材料の物性値の範囲を明らかにする事ができ、新材料の選定およびその造形トライ&エラーの回数を大幅に削減する事ができる。 With this configuration, the values or ranges of physical property values can be determined automatically, making it possible to clarify the range of physical property values of a material without actually molding it, and significantly reducing the number of trial-and-error steps required to select new materials and mold them.
本発明の第11の態様に係るプログラムは、コンピュータに、材料の少なくとも一つの物性値を予め決められた式に適用して造形難易度を決定する造形難易度決定手順、前記決定された造形難易度と造形対象物の対象オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータとを、第1の対応関係に適用することによって、当該対象オーバーハングにおいて変形せずに造形可能なサポート部材の密度を決定するか、または前記決定された造形難易度と対象オーバーハングにおけるサポート部材の密度とを、第2の対応関係に適用することによって、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータを決定するパラメータ決定手順、を実行させるためのプログラムであって、前記第1の対応関係は、造形難易度と、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータと、変形せずに造形可能なサポート部材の密度の限界値との対応関係であり、前記第2の対応関係は、造形難易度と、サポート部材の密度と、変形せずに造形可能なオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータの限界値との対応関係であるプログラムである。 The program according to the eleventh aspect of the present invention is a program for causing a computer to execute a modeling difficulty determination procedure for determining the modeling difficulty by applying at least one physical property value of a material to a predetermined formula, and a parameter determination procedure for determining the density of a support member that can be modeled without deformation in a target overhang by applying the determined modeling difficulty and at least one or more parameters related to the shape of a target overhang portion of an object to be modeled to a first correspondence relationship, or determining at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion by applying the determined modeling difficulty and the density of the support member in the target overhang to a second correspondence relationship, the first correspondence relationship being a correspondence relationship between the modeling difficulty, at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion, and a limit value of the density of the support member that can be modeled without deformation, and the second correspondence relationship being a correspondence relationship between the modeling difficulty, the density of the support member, and a limit value of at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion that can be modeled without deformation.
この構成によれば、対象オーバーハングにおいて変形せずに造形可能なサポート部材の密度、またはオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータが自動的に決定されるので、実際に造形することなしにサポート部材の密度またはオーバーハング部分の形状が決定されるので、材料毎の造形条件に係る作業を軽減することができる。 With this configuration, at least one parameter related to the density of the support member that can be molded without deformation in the target overhang or the shape of the overhang portion is automatically determined, so the density of the support member or the shape of the overhang portion is determined without actually molding, reducing the work related to the molding conditions for each material.
本発明の第12の態様に係るプログラムは、コンピュータに、サポート部材が除去可能な限界サポート条件を受け付ける受付手順、限界サポート条件と造形難易度との対応関係に対して、当該受け付けられたサポート部材が除去可能な限界サポート条件を適用して造形可能な造形難易度を決定し、当該決定した造形難易度と対象の材料の物性値それぞれを用いた最適化解析により、造形難易度に対する少なくとも一つの物性値の値または範囲を決定する材料物性値決定手順、を実行させるためのプログラムである。 The program according to the twelfth aspect of the present invention is a program for causing a computer to execute a receiving procedure for receiving limit support conditions under which a support member can be removed, and a material property value determination procedure for determining the modeling difficulty by applying the received limit support conditions under which the support member can be removed to the correspondence between the limit support conditions and the modeling difficulty, and determining the value or range of at least one property value for the modeling difficulty through optimization analysis using the determined modeling difficulty and the physical property values of the target material.
この構成によれば、物性値の値または範囲を自動的に決定することができるので、実際に造形することなしに材料の物性値の範囲を明らかにする事ができ、新材料の選定およびその造形トライ&エラーの回数を大幅に削減する事ができる。 With this configuration, the values or ranges of physical property values can be determined automatically, making it possible to clarify the range of physical property values of a material without actually molding it, and significantly reducing the number of trial-and-error steps required to select new materials and mold them.
本発明の一態様によれば、対象オーバーハングにおいて変形せずに造形可能なサポート部材の密度、またはオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータが自動的に決定されるので、実際に造形することなしにサポート部材の密度またはオーバーハング部分の形状が決定されるので、材料毎の造形条件に係る作業を軽減することができる。
本発明の別の態様によれば、物性値の値または範囲を自動的に決定することができるので、実際に造形することなしに材料の物性値の範囲を明らかにする事ができ、新材料の選定およびその造形トライ&エラーの回数を大幅に削減する事ができる。
According to one aspect of the present invention, at least one parameter related to the density of the support member that can be molded without deformation in the target overhang or the shape of the overhang portion is automatically determined. Since the density of the support member or the shape of the overhang portion is determined without actually molding, the work related to the molding conditions for each material can be reduced.
According to another aspect of the present invention, the value or range of physical property values can be automatically determined, making it possible to clarify the range of physical property values of a material without actually molding it, and significantly reducing the number of times that new materials need to be selected and the trial and error required to mold them.
以下、各実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Each embodiment will be described below with reference to the drawings. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanation of already well-known matters or duplicate explanation of substantially identical configurations may be omitted. This is to avoid the following explanation becoming unnecessarily redundant and to make it easier for those skilled in the art to understand.
上述したように、金属積層造形においては、原理的に幅広い材料が使用できるにも関わらず、限られた材料しか実用化されていない。その要因として、材料毎に造形の難易度が変わり、材料毎の造形条件を確立する必要があるが、この実用化に必要な検討において、それぞれの段階で、上記のようにトライ&エラーを繰り返す必要があり、作業が煩雑である事が挙げられる。これに対して、本実施形態では、材料の造形難易度を指標化する事により、必要なトライ&エラー回数を低減し、新たな材料の造形プロセスを簡便に構築する手法を提供する。 As mentioned above, although a wide range of materials can in principle be used in metal additive manufacturing, only a limited number of materials have been put to practical use. One reason for this is that the degree of difficulty of modeling varies for each material, and modeling conditions must be established for each material. However, in the consideration required for practical use, trial and error must be repeated as described above at each stage, making the work complicated. In response to this, this embodiment provides a method for reducing the number of trial and error steps required by indexing the modeling difficulty of the material, and for easily establishing a modeling process for a new material.
<用語の定義>
材料レシピとは、材料を健全に溶融・造形できる造形時のビーム条件であり、材料毎に適切な範囲が存在する。ビーム出力、スキャン速度、ビームスポット径など。例えるなら、溶接条件のようなもの。装置のタイプにより材料レシピが異なる。一般的には様々なビーム条件で試験片を造形し、造形物の評価をして適切なビーム条件範囲を求める。
造形レシピとは、造形物毎に決める造形方法である。造形物の配置およびサポート条件を決めたもので、積層造形特有のノウハウである。変形リスクが高い部位にサポートが必要となるが、刃物が届かない部位やサポートを強固にし過ぎると除去ができなくなる。変形せず、かつ除去可能なサポートを設計することが必要である。
<Definition of terms>
A material recipe is a beam condition during printing that allows the material to be melted and molded properly, and there is an appropriate range for each material. Beam output, scan speed, beam spot diameter, etc. It is like welding conditions. Material recipes differ depending on the type of equipment. In general, test pieces are printed under various beam conditions, and the printed objects are evaluated to determine the appropriate beam condition range.
A modeling recipe is a modeling method that is determined for each object. It determines the placement of the object and the support conditions, and is a know-how unique to additive manufacturing. Support is required in areas with a high risk of deformation, but if the support is made too strong or the blade cannot reach the area, it cannot be removed. It is necessary to design a support that does not deform and can be removed.
各実施形態では、以下の具体的な課題も解決する。
<課題1:造形レシピの開発のトライ&エラーの削減>
材料毎に造形の難易度が異なるため、例えば同じ形状の製品でも、材料を変える事により造形レシピを作り直す必要がある。このため、造形レシピの開発のトライ&エラーが必要になるが、このトライ&エラーの削減を課題とする。
Each embodiment also solves the following specific problems.
<Challenge 1: Reducing trial and error in developing modeling recipes>
Since the degree of difficulty of modeling differs depending on the material, for example, even for products with the same shape, the modeling recipe must be remade when changing the material. This requires trial and error in developing the modeling recipe, but the goal is to reduce this trial and error.
<課題2:材料を変更した造形のトライ&エラーの繰り返しの削減>
積層造形プロセスにおいては、圧延や機械加工などによる従来製法では加工が難しいTi合金などが頻繁に使用されている。使用される理由の一つに、Ti合金が積層造形では造形し易い事が挙げられる。このように従来製法と積層造形では、造形に適する材料が異なる。現状では、造形に適するか否か、原料を作成し、実際に造形するなどのトライが必要になる。一般的に金属積層造形機は異なる原料を使用するとコンタミが生じるため、原料を交換する度に装置類の清掃が必要になる。そのため、材料を変更した造形のトライ&エラーを繰り返すのが極めて困難である。そのため、実際の造形トライをせずに、造形可否を判断する方法が望まれている。
<Challenge 2: Reducing the repeated trial and error of changing materials>
In the additive manufacturing process, materials such as Ti alloys, which are difficult to process using conventional manufacturing methods such as rolling and machining, are frequently used. One of the reasons for their use is that Ti alloys are easy to mold using additive manufacturing. Thus, materials suitable for molding differ between conventional manufacturing methods and additive manufacturing. Currently, it is necessary to create raw materials and actually mold them to see whether they are suitable for molding. Generally, when using different raw materials in metal additive manufacturing machines, contamination occurs, so the equipment needs to be cleaned every time the raw materials are replaced. Therefore, it is extremely difficult to repeat trial and error in molding with different materials. Therefore, a method for determining whether molding is possible without actually performing a molding trial is desired.
<課題3:造形に適した材料の開発>
従来の板材、鍛造材、鋳造材などは、圧延性、鍛造性、鋳造性に加え、機械加工性、曲げ性、溶接性など、様々な特性が要求され、使用できる材料組成に限りがあった。一方、積層造形の大きな特徴は、粉末原料から、製品最終形状に近い造形物を造る事ができる事である。言い換えると、加工性などに縛られる事無く、使用する材料を選ぶことができる。また原料となる金属粉末は、成分調整が容易であり、自由に合金成分を調整する事ができる。しかし、前述したとおりの新材料をトライする事に多大な手間が掛かり、積層造形向け新材料の開発に対し大きな足枷になり、積層造形の可能性を制限する大きな一因となっている。
<Challenge 3: Development of materials suitable for modeling>
Conventional plate materials, forged materials, cast materials, etc., are required to have various characteristics such as rolling, forging, and casting properties, as well as machinability, bending, and welding properties, and there are limitations on the material composition that can be used. On the other hand, a major feature of additive manufacturing is that it is possible to create objects that are close to the final shape of the product from powder raw materials. In other words, the material to be used can be selected without being restricted by processability. In addition, the composition of the raw metal powder is easy to adjust, and the alloy composition can be freely adjusted. However, as mentioned above, it takes a lot of effort to try new materials, which is a major hindrance to the development of new materials for additive manufacturing and is a major factor limiting the potential of additive manufacturing.
<本実施形態に係る特殊用語>
造形難易度とは、材料の造形難しさ(造形時の変形し易さ)を表現した指数である。造形プロセス(レーザーと電子ビーム)が異なると同じ材料でも造形難易度が異なる。造形時の変形は「溶融→凝固→冷却」時の収縮が主な原因である。この時の変形を防止するため、変形リスクが高い部位にはサポート部材を設置する。変形が大きいとサポート部材が千切れ、造形物全体の大変形に至り、結果として造形失敗となる。例えば線膨張係数が大きな材料は変形し易く、造形が難しい。
<Special terms related to this embodiment>
Modeling difficulty is an index that expresses the difficulty of modeling a material (ease of deformation during modeling). The difficulty of modeling differs even with the same material when the modeling process (laser or electron beam) is different. The main cause of deformation during modeling is shrinkage during the melting, solidification, and cooling processes. To prevent deformation at this time, support members are installed in areas with a high risk of deformation. If the deformation is large, the support members will tear off, leading to major deformation of the entire model, and ultimately resulting in modeling failure. For example, materials with a high linear expansion coefficient are prone to deformation and are difficult to model.
造形時の変形程度は材料の物性値(以下、材料物性値ともいう)により決まるので、理論的に変形による発生する応力が、サポートの引張強度以下であればサポートが千切れることなく、健全な造形が可能である。変形量を物性値から予測可能にし、指標化したものが造形難易度である。 The degree of deformation during modeling is determined by the physical properties of the material (hereafter referred to as material physical properties), so theoretically, if the stress generated by deformation is less than the tensile strength of the support, the support will not tear and a sound modeling is possible. The degree of deformation can be predicted from the physical properties and turned into an index, which is the difficulty of modeling.
サポート条件は、サポート部材の要否、位置、幅、厚み及び/または密度などのサポート部材に関する条件である。 Support conditions are conditions related to the support members, such as the necessity, position, width, thickness and/or density of the support members.
限界サポート条件とは、変形せずに造形可能なサポートの条件で、オーバーハング角度、長さ、厚みなどの造形物の形状に対する変形せずに造形可能なサポート部材の密度の限界値(限界密度ともいう)もしくは範囲、またはサポート部材の密度を一定とした場合の、変形せずに造形可能なオーバーハング角度などの造形物条件である。限界サポート条件は、材料および造形装置機種により異なる。造形物条件は、具体的には例えば、変形せずに造形可能なオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータの限界値もしくは範囲である。 The limit support conditions are the conditions for supports that can be printed without deformation, and are the limit value (also called limit density) or range of the density of the support member that can be printed without deformation for the shape of the object, such as the overhang angle, length, and thickness, or the object conditions, such as the overhang angle that can be printed without deformation when the density of the support member is constant. The limit support conditions differ depending on the material and the model of the printing device. Specifically, the object conditions are, for example, the limit value or range of at least one or more parameters related to the shape of the overhang part that can be printed without deformation.
<基本的な考え方>
複数種類の材料を使い、通常使用するサポート部材を用いて実際に造形を行い、造形形状に対して造形可能なサポート部材の限界密度を予め求めておく。もしくはサポート部材の密度を一定にして変形せずに造形可能なオーバーハング角度などの造形物条件を予め求めておく。そして、サポート部材の限界密度と造形難易度の関係性、もしくは造形物条件と造形難易度の関係性を予め求めておく。これにより、求めた関係性から、造形難易度が分かれば、サポート部材の限界密度もしくは造形物条件を求めることが可能になる。
<Basic Concept>
Using multiple types of materials, actually perform modeling using commonly used support members, and obtain in advance the limit density of the support members that can be modeled for the modeling shape. Alternatively, obtain in advance the modeling conditions, such as the overhang angle that can be modeled without deformation while keeping the density of the support members constant. Then, obtain in advance the relationship between the limit density of the support members and the modeling difficulty, or the relationship between the modeling conditions and the modeling difficulty. From this, if the modeling difficulty is known from the obtained relationship, it becomes possible to obtain the limit density of the support members or the modeling conditions.
図1は、第1の実施形態に係る情報処理システムの概略構成図である。第1の実施形態に係る情報処理システムS1は、一例として情報処理装置1と当該情報処理装置1に接続されたディスプレイ17とを備える。情報処理装置1は、例えば、入力インタフェース11と、通信モジュール12と、ストレージ13と、メモリ14と、出力インタフェース15と、プロセッサ16とを備える。
入力インタフェース11は、ユーザの操作を受け付け、受け付けた操作に応じた入力信号をプロセッサ16へ出力する。本実施形態では入力インタフェース11は一例としてキーボート及びマウスである。
通信モジュール12は、通信回路網に接続されて、通信回路網に接続されている他のコンピュータと通信する。この通信は有線であっても無線であってもよい。
1 is a schematic diagram of an information processing system according to a first embodiment. The information processing system S1 according to the first embodiment includes, as an example, an information processing device 1 and a display 17 connected to the information processing device 1. The information processing device 1 includes, for example, an input interface 11, a communication module 12, a storage 13, a memory 14, an output interface 15, and a processor 16.
The input interface 11 receives a user's operation and outputs an input signal corresponding to the received operation to the processor 16. In this embodiment, the input interface 11 is, for example, a keyboard and a mouse.
The communications module 12 is connected to a communications network for communicating with other computers connected to the communications network, the communication being either wired or wireless.
ストレージ13には、プロセッサ16が読み出して実行するためのプログラム及び各種のデータが格納されている。
メモリ14は、データ及びプログラムを一時的に保持する。メモリ14は、揮発性メモリであり、例えばRAM(Random Access Memory)である。
出力インタフェース15は、外部のディスプレイ17に接続され、プロセッサ16の指令に従って、映像信号をディスプレイ17に出力する。
The storage 13 stores programs and various data to be read and executed by the processor 16 .
The memory 14 temporarily stores data and programs. The memory 14 is a volatile memory, such as a random access memory (RAM).
The output interface 15 is connected to an external display 17 , and outputs a video signal to the display 17 in accordance with a command from the processor 16 .
プロセッサ16は、ストレージ13から第1の実施形態に係るプログラムをメモリ14にロードし、当該プログラムに含まれる一連の命令を実行することによって、造形難易度決定部160、材料レシピ決定部161、パラメータ決定部162、造形レシピ決定部163、変形解析部164、受付部165、材料物性値決定部166、材料組成決定部167として機能する。材料組成決定部167は、AI部168を有する。各部の処理の詳細については後述する。 The processor 16 loads the program according to the first embodiment from the storage 13 into the memory 14 and executes a series of commands contained in the program, thereby functioning as a modeling difficulty determination unit 160, a material recipe determination unit 161, a parameter determination unit 162, a modeling recipe determination unit 163, a deformation analysis unit 164, a reception unit 165, a material property value determination unit 166, and a material composition determination unit 167. The material composition determination unit 167 has an AI unit 168. The processing of each unit will be described in detail later.
<実施例1>
実施例1では、上記課題1及び課題2を解決する手段を提供する。
Example 1
In the first embodiment, a means for solving the above problems 1 and 2 is provided.
<造形難易度の算出について>
造形特性に影響を与える材料因子として、熱膨張係数、熱伝導率、降伏強度など様々な物性が影響している。そして造形難易度とは、言い換えると造形によりどれだけ変形するかである。そこで簡単なモデルの造形とその変形量を評価し、材料毎の造形難易度を評価・指標化することにより、新材料の造形難易度を推定可能にする。
<Calculation of modeling difficulty>
Material factors that affect molding characteristics include various physical properties such as thermal expansion coefficient, thermal conductivity, and yield strength. In other words, molding difficulty is the amount of deformation caused by molding. Therefore, by evaluating the molding of a simple model and the amount of deformation, and by evaluating and indexing the molding difficulty for each material, it becomes possible to estimate the molding difficulty of a new material.
そこで、材料因子を様々に変化させた数値解析を行い各条件での変形量を求め、物性値と変形量の相関性を求める。その上で、変形量と材料物性値の重回帰分析などにより変形量を造形難易度として、例えば次の式1の形式で指標化する事が可能になる。この材料の造形特性は、熱源として用いるレーザーと電子ビームで異なるため、装置毎に求める必要がある。 Therefore, a numerical analysis is performed by varying the material factors in various ways to determine the amount of deformation under each condition, and the correlation between the physical properties and the amount of deformation is determined. Then, by performing a multiple regression analysis of the amount of deformation and the material physical properties, it is possible to index the amount of deformation as the difficulty of modeling, for example in the form of the following formula 1. The modeling characteristics of this material differ depending on whether a laser or an electron beam is used as the heat source, so they must be determined for each device.
造形難易度=F(材料物性値、線膨張係数、ヤング率、降伏強度、比熱、密度、熱伝導率)…(式1) Modeling difficulty = F (material properties, linear expansion coefficient, Young's modulus, yield strength, specific heat, density, thermal conductivity)... (Formula 1)
ここで、Fは関数である。図2は、造形物のオーバーハング部分を説明する模式縦断面図である。図2には、造形物Zのオーバーハング部分Pについて、オーバーハング部分と他の造形物とのなす角度であるオーバーハング角度θ、オーバーハング部分の長さであるオーバーハング長さL、オーバーハング部分Pの厚みDが示されている。 Here, F is a function. Figure 2 is a schematic vertical cross-sectional view explaining an overhang portion of a molded object. Figure 2 shows the overhang angle θ, which is the angle between the overhang portion and another molded object, the overhang length L, which is the length of the overhang portion, and the thickness D of the overhang portion P for the overhang portion P of the molded object Z.
図3は、オーバーハング部分の形状に関するパラメータと造形難易度との関係の一例を示す3つのグラフである。線W1は、オーバーハング角度θと造形難易度との関係を示し、線W1より上に該当する場合、サポート部材が不要であり、線W1より下に該当する場合、サポート部材が必要である。同様に、線W2は、オーバーハング長さLと造形難易度との関係を示し、線W2より上に該当する場合、サポート部材が不要であり、線W2より下に該当する場合、サポート部材が必要である。同様に、線W3は、オーバーハング部分Pの厚みDと造形難易度との関係を示し、線W3より上に該当する場合、サポート部材が必要であり、線W3より下に該当する場合、サポート部材が不要である。 Figure 3 shows three graphs showing an example of the relationship between parameters related to the shape of the overhang portion and the difficulty of printing. Line W1 shows the relationship between the overhang angle θ and the difficulty of printing, with support members not required when the line is above W1 and support members required when the line is below W1. Similarly, line W2 shows the relationship between the overhang length L and the difficulty of printing, with support members not required when the line is above W2 and support members required when the line is below W2. Similarly, line W3 shows the relationship between the thickness D of the overhang portion P and the difficulty of printing, with support members required when the line is above W3 and support members not required when the line is below W3.
例えば、造形可能な材料を使用し、予め決められた標準的な材料で、変形せずに造形可能なオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータの限界値を求める。具体的には例えばサポート部材が必要となる部位はオーバーハング部分であるが、例えば造形難易度が低い材料Aの場合、オーバーハング角度θは25°まで、造形難易度の高い材料Bの場合、オーバーハング角度θは40°までという関係性を求める。このサポート部材が必要な部位は、造形装置により異なるため、装置毎に求める必要がある。この造形難易度とオーバーハング角度の関係性を利用し、新材料Cを使用した場合のオーバーハング角度が直ちに算出可能となる。これにより必要なトライ&エラーを大幅に削減する事が可能になる。 For example, using a modelable material, the limit values of at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion that can be modeled without deformation with a predetermined standard material are found. Specifically, for example, the overhang portion is where support members are required, and the relationship is found such that for material A, which has low modeling difficulty, the overhang angle θ is up to 25°, and for material B, which has high modeling difficulty, the overhang angle θ is up to 40°. The parts where support members are required differ depending on the modeling device, so they need to be found for each device. Using this relationship between modeling difficulty and overhang angle, it is possible to immediately calculate the overhang angle when new material C is used. This makes it possible to significantly reduce the trial and error required.
図4は、本実施形態のプロセスの一例である。材料を試作(ステップS10)した後に造形難易度を評価する事により(ステップS30)、困難な材料レシピ開発に取り組む前に、造形可否を判定可能になり、材料レシピ開発(ステップS40)に関わるトライ&エラーを大幅に削減する事が可能になる。
造形可否判断の具体例としては、試作合金の造形難易度を算出し、造形実績のある材料よりも造形難易度が低ければ造形可能と判断できる。過去に実績のない造形難易度の場合、例えば変形解析より求められる変形量を判断し、造形の可否を判断することができる。
但し、現在、溶融状態の数値解析技術が研究されており、将来的に材料レシピ開発の難易度が大幅に下がる可能性がある。その場合は本手順に必ずしも準拠する必要はなく、適宜プロセスを入れ替えても良い。
4 shows an example of the process of this embodiment. By evaluating the modeling difficulty after prototyping the material (step S10) (step S30), it becomes possible to determine whether modeling is possible before starting to develop a difficult material recipe, and it becomes possible to significantly reduce trial and error involved in the material recipe development (step S40).
As a specific example of the determination of whether or not a material can be molded, the degree of difficulty of molding a prototype alloy is calculated, and if the degree of difficulty is lower than that of a material with a proven track record, it can be determined that the material can be molded. In the case of a material with no proven track record, the amount of deformation required, for example, by deformation analysis can be determined to determine whether or not the material can be molded.
However, currently, research is being conducted on numerical analysis technology for the molten state, and it is possible that the difficulty of developing material recipes will be significantly reduced in the future. In that case, it is not necessary to follow this procedure, and the process may be changed as appropriate.
次に、予め決められた標準的な材料で求めた造形難易度とサポート条件の関係性に、新材料の造形難易度を適用することにより、新材料で必要なサポート条件を決定する。必要なサポート部材が造形前に推定できるため、造形のトライ&エラーを繰り返す必要性が大幅に低減される。 Next, the modeling difficulty of the new material is applied to the relationship between modeling difficulty and support conditions determined for a predetermined standard material, and the support conditions required for the new material are determined. Because the necessary support materials can be estimated before modeling, the need for repeated trial and error in modeling is significantly reduced.
各造形プロセスを、情報処理装置上で再現する事により、机上での造形可否を検討可能にし、造形トライを大幅に削減する事を可能にする。変形解析は市販ソフトが開発されており、レシピ作成もMagicsなどのソフトが広く汎用的に使用されている。また材料レシピ開発(ステップS40)に称する溶融池解析(ステップS401)も現在広く開発されており、実用化が検討されている。 By reproducing each modeling process on an information processing device, it becomes possible to consider whether modeling is possible at a desk, making it possible to significantly reduce modeling trials. Commercially available software has been developed for deformation analysis, and software such as Magics is widely used for recipe creation. Molten pool analysis (step S401), also known as material recipe development (step S40), is also currently being widely developed, and its practical application is being considered.
本実施形態のポイントは、造形難易度計算とサポート解析部分である。材料物性値を入力し、造形難易度を求め(ステップS30)、造形難易度を用いて、上述した限界サポート条件を決定する(ステップS50)。その際に、それを元に造形レシピを開発する(ステップS60)。最終的に変形解析を行い(ステップS701)、造形レシピに問題が無いことを確認する。その後、造形し(ステップS70)、造形品が得られる。 The key points of this embodiment are the modeling difficulty calculation and support analysis. The material property values are input to find the modeling difficulty (step S30), and the modeling difficulty is used to determine the above-mentioned limit support conditions (step S50). At that time, a modeling recipe is developed based on this (step S60). Finally, a deformation analysis is performed (step S701) to confirm that there are no problems with the modeling recipe. After that, modeling is performed (step S70), and a modeled product is obtained.
情報処理装置1では、以下の処理が実行される。
(ステップS301)造形難易度決定部160は、材料の少なくとも一つの物性値を予め決められた式に適用して造形難易度を決定する。
In the information processing device 1, the following process is executed.
(Step S301) The modeling difficulty determination unit 160 determines the modeling difficulty by applying at least one physical property value of a material to a predetermined formula.
(ステップS401)材料レシピ決定部161は、材料の少なくとも一つの物性値を用いて溶融池解析することによって、材料レシピを決定する。 (Step S401) The material recipe determination unit 161 determines the material recipe by performing molten pool analysis using at least one physical property value of the material.
(ステップS501)パラメータ決定部162は、ステップS301で決定された造形難易度と造形対象物の対象オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータとを、第1の対応関係に適用することによって、当該対象オーバーハングにおいて変形せずに造形可能なサポート部材の密度を決定する。あるいはステップS301で決定された造形難易度と対象オーバーハングにおけるサポート部材の密度とを、第2の対応関係に適用することによって、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータを決定する。 (Step S501) The parameter determination unit 162 determines the density of the support member that can be formed without deformation in the target overhang by applying the modeling difficulty determined in step S301 and at least one parameter related to the shape of the target overhang portion of the object to be modeled to a first correspondence relationship. Alternatively, the parameter determination unit 162 determines at least one parameter related to the shape of the overhang portion by applying the modeling difficulty determined in step S301 and the density of the support member in the target overhang to a second correspondence relationship.
ここで、前記第1の対応関係は、造形難易度と、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータと、変形せずに造形可能なサポート部材の密度の限界値との対応関係である。また前記第2の対応関係は、造形難易度と、サポート部材の密度と、変形せずに造形可能なオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータの限界値との対応関係である。
また、オーバーハング部分の形状に関するパラメータは、オーバーハングの角度、長さ及び/または厚みである。
Here, the first correspondence relationship is a correspondence relationship between the modeling difficulty, at least one or more parameters related to the shape of the overhanging portion, and a limit value of the density of the supporting member at which the shape can be modeled without deformation, and the second correspondence relationship is a correspondence relationship between the modeling difficulty, the density of the supporting member, and a limit value of at least one or more parameters related to the shape of the overhanging portion at which the shape can be modeled without deformation.
Moreover, the parameters relating to the shape of the overhang portion are the angle, length and/or thickness of the overhang.
(ステップS601)造形レシピ決定部163は、ステップS501で決定されたサポート部材の密度またはステップS501決定されたオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータを用いて、造形レシピを決定する。これにより、造形レシピが自動的に決定されるので、材料毎の造形条件に係る作業を軽減することができる。 (Step S601) The modeling recipe determination unit 163 determines a modeling recipe using at least one parameter related to the density of the support member determined in step S501 or the shape of the overhanging portion determined in step S501. This allows the modeling recipe to be determined automatically, reducing the work related to the modeling conditions for each material.
(ステップS701)変形解析部164は、前記材料レシピと前記造形レシピを用いて、当該造形対象物が変形しないかどうか解析する。解析の結果、変形しなければ、造形形状が決定される。これにより、造形対象物が変形しないかどうか自動的に解析されるので、材料毎の造形条件に係る作業を軽減することができる。 (Step S701) The deformation analysis unit 164 uses the material recipe and the modeling recipe to analyze whether the object to be modeled will deform. If the analysis shows that the object will not deform, the modeling shape is determined. This automatically analyzes whether the object to be modeled will deform, reducing the work involved in determining the modeling conditions for each material.
図5A、図5Bを用いて、比較例に係る変形解析を使用するプロセスと、本実施形態のプロセスの違いを説明する。図5Aは、比較例に係る変形解析を使用するプロセスの模式図である。図5Bは、本実施形態のプロセスの模式図である。
図5Aに示すように、比較例の変形解析の使用方法は、サポート形状(造形レシピ)と材料物性値を入力データとし、造形後の形状を計算する。変形が生じる場合は、サポート形状(造形レシピ)を修正するトライ&エラーを繰り返す。
5A and 5B, the difference between the process using deformation analysis according to the comparative example and the process of this embodiment will be described. Fig. 5A is a schematic diagram of the process using deformation analysis according to the comparative example. Fig. 5B is a schematic diagram of the process of this embodiment.
5A, in the method of using the deformation analysis in the comparative example, the support shape (molding recipe) and the material property values are input data, and the shape after molding is calculated. If deformation occurs, trial and error is repeated to correct the support shape (molding recipe).
一方、本実施形態では、図5Bに示すように、造形難易度から必要なサポート条件を決定する事ができるため、変形解析を造形レシピの確認として使用する事ができ、変形解析のトライ&エラーが大幅に削減可能になる。 In contrast, in this embodiment, as shown in FIG. 5B, the necessary support conditions can be determined based on the modeling difficulty, so deformation analysis can be used to check the modeling recipe, significantly reducing the trial and error involved in deformation analysis.
本実施形態のポイントは、材料物性値から、変形防止に必要なサポート条件が提案可能なことである。本発明者は、一つの材料の複数の材料物性値(複数の因子)からダイレクトに、サポート部材との関係を把握することは困難なところ、複数の材料物性値を、一旦一つの因子である造形難易度に変換し、サポート部材との関係を把握することを着想した。 The key point of this embodiment is that it is possible to propose the support conditions necessary to prevent deformation from the material property values. Since it is difficult to directly grasp the relationship with support members from the multiple material property values (multiple factors) of a single material, the inventor came up with the idea of first converting the multiple material property values into a single factor, the modeling difficulty, and then grasping the relationship with support members.
<実施例2:最適材料の提案>
実施例2では、上記課題3を解決する。実施例2では、本実施形態の概念を使用して、材料物性値を提案する。サポート部材の除去は一般的に工具を用いるため、流路内部などの工具が届かない範囲にサポートを付けた場合、除去できなくなり、結果として造形ができなくなる。このような構造的な観点などから、除去可能なサポート範囲が求められる。
Example 2: Proposal of optimal material
Example 2 solves the above problem 3. In Example 2, material property values are proposed using the concept of this embodiment. Since a tool is generally used to remove a support member, if a support is attached to an area that the tool cannot reach, such as inside a flow path, it cannot be removed, and as a result, modeling cannot be completed. From such a structural viewpoint, a removable support range is required.
図6は、材料の第2の物性値の範囲を決定する処理を説明するための模式図である。図6において、縦軸が限界サポート条件(例えばオーバーハング角度の限界値など)で横軸が造形難易度であるグラフにおいて、限界サポート条件と造形難易度との間の対応関係を示す曲線W11が示されている。ここでの限界サポート条件は例えば、サポート部材の密度を一定にした場合において変形せずに造形可能なオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータの限界値(例えば、オーバーハング角度の限界値)である。対象の造形物の形状によって、サポート部材が除去可能な限界サポート条件を、人が判断して決める。 Figure 6 is a schematic diagram for explaining the process of determining the range of the second physical property value of a material. In Figure 6, a curve W11 is shown in a graph in which the vertical axis represents the limit support condition (e.g., the limit value of the overhang angle) and the horizontal axis represents the difficulty of modeling, indicating the correspondence between the limit support condition and the difficulty of modeling. The limit support condition here is, for example, the limit value of at least one or more parameters (e.g., the limit value of the overhang angle) related to the shape of the overhang portion that can be modeled without deformation when the density of the support member is kept constant. The limit support condition under which the support member can be removed is determined manually depending on the shape of the target object.
ここで受付部165は、このサポート部材が除去可能な限界サポート条件を受け付ける。そして、材料物性値決定部166は、この限界サポート条件(例えばオーバーハング角度など)と造形難易度との間の対応関係に対して、当該受け付けられたサポート部材が除去可能な限界サポート条件を適用して造形可能な造形難易度を決定する。
材料物性値決定部166は、当該決定した造形難易度と対象の材料の物性値それぞれを用いた最適化解析により、当該造形難易度に対する各物性値の値または範囲を決定する。具体的には例えば材料物性値決定部166は、パレート解(非劣解)を決定する。
図12には、最適化解析の一例が示されている図である。説明の都合上二つの物性値で説明しているが、実際は多次元の物性値を用いて解析を行う場合がある。物性値AおよびBを任意に設定し、造形難易度を算出する。そして設定した物性値範囲において、物性値と造形難易度の関係性(図12の各曲線の関係性)を求め、例えば造形難易度X1、X2などとなるそれぞれの物性値の範囲を算出する。限界サポート条件を限界サポート条件と造形難易度の関係(図6参照)に適用することにより求められる造形難易度の値、例えばX3が材料物性値決定部166によって選定され、この造形難易度の値(例えばX3)を、上記求められた物性値と造形難易度の関係性に適用することにより各物性値の取り得る範囲が材料物性値決定部166により求められる。
最適化解析で設定する物性値の範囲であるが、任意に設定しても良いし、実験計画法などを活用して数値を決定しても良い。更にmodeFRONTIERなどに代表される市販の最適化解析ソフトを活用し、応答曲面を求めるなどの手法でも良い。
これにより、各物性値の値または範囲を自動的に決定することができるので、実際に造形することなしに材料の物性値の範囲を明らかにする事ができ、新材料の選定およびその造形トライ&エラーの回数を大幅に削減する事ができる。
Here, the receiving unit 165 receives the limit support condition under which the support member can be removed. Then, the material property value determining unit 166 determines the modeling difficulty level at which modeling is possible by applying the limit support condition under which the received support member can be removed to the correspondence relationship between the limit support condition (e.g., overhang angle) and the modeling difficulty level.
The material physical property value determination unit 166 determines the value or range of each physical property value for the modeling difficulty level by optimization analysis using the determined modeling difficulty level and the physical property values of the target material. Specifically, for example, the material physical property value determination unit 166 determines a Pareto solution (non-inferior solution).
FIG. 12 is a diagram showing an example of optimization analysis. For convenience of explanation, two physical property values are used in the explanation, but in reality, analysis may be performed using multidimensional physical property values. The physical property values A and B are arbitrarily set, and the modeling difficulty is calculated. Then, in the set physical property value range, the relationship between the physical property value and the modeling difficulty (the relationship between each curve in FIG. 12) is obtained, and the range of each physical property value, for example, X1, X2, etc., is calculated. A modeling difficulty value, for example, X3, obtained by applying the limit support condition to the relationship between the limit support condition and the modeling difficulty (see FIG. 6) is selected by the material physical property value determination unit 166, and this modeling difficulty value (for example, X3) is applied to the relationship between the obtained physical property value and the modeling difficulty to obtain the possible range of each physical property value by the material physical property value determination unit 166.
The range of physical property values set in the optimization analysis may be set arbitrarily, or the values may be determined using experimental design, etc. Furthermore, a method such as finding a response surface using commercially available optimization analysis software such as modeFRONTIER may also be used.
This makes it possible to automatically determine the value or range of each physical property, making it possible to clarify the range of physical property values of a material without actually molding it, significantly reducing the number of times it is necessary to select new materials and perform trial and error in molding them.
ここで、図6には、造形難易度と第1の物性値との関係を示す曲線W12、造形難易度と第2の物性値との関係を示す曲線W13、造形難易度と第3の物性値との関係を示す曲線W13が示されている。材料物性値決定部166は、当該決定された造形難易度を、造形難易度と第1の物性値との関係、造形難易度と第2の物性値との関係、造形難易度と第3の物性値との関係に適用することによって、第1の物性値、第2の物性値、第3の物性値を決定してもよい。 6 shows a curve W12 showing the relationship between the modeling difficulty and the first physical property value, a curve W13 showing the relationship between the modeling difficulty and the second physical property value, and a curve W14 showing the relationship between the modeling difficulty and the third physical property value. The material physical property value determination unit 166 may determine the first physical property value, the second physical property value, and the third physical property value by applying the determined modeling difficulty to the relationship between the modeling difficulty and the first physical property value, the relationship between the modeling difficulty and the second physical property value, and the relationship between the modeling difficulty and the third physical property value.
例えば、当該決定した造形難易度である条件下における第1の物性値及び第2の物性値の関係が図6の曲線W15で表されている。材料強度など、設計要求から必要な物性値が存在する。例えば、第1の物性値の設計要求からの上限が与えられた場合、第2の物性値の範囲は、B1以上となる。この場合、受付部165は、設計要求から定まる第1の物性値の上限及び/または下限を受け付ける。材料物性値決定部166は、そして、造形難易度が当該決定した造形難易度である条件下における第1の物性値及び第2の物性値の関係を用いて、受付部165によって受け付けられた第1の物性値の上限及び/または下限の範囲に第1の物性値が収まる第2の物性値の値または範囲を決定してもよい。これにより、材料強度など設計要求から必要な物性値が存在しても、これらの条件を考慮し、設計要求を満たしかつ造形可能な物性値の値または範囲を求める事ができる。 For example, the relationship between the first physical property value and the second physical property value under the condition of the determined modeling difficulty level is represented by the curve W15 in FIG. 6. There are physical property values required from the design requirements, such as material strength. For example, if an upper limit of the first physical property value is given from the design requirements, the range of the second physical property value will be B1 or more. In this case, the reception unit 165 receives the upper limit and/or lower limit of the first physical property value determined from the design requirements. The material physical property value determination unit 166 may then use the relationship between the first physical property value and the second physical property value under the condition of the determined modeling difficulty level to determine the value or range of the second physical property value in which the first physical property value falls within the range of the upper limit and/or lower limit of the first physical property value received by the reception unit 165. As a result, even if there are physical property values required from the design requirements, such as material strength, it is possible to consider these conditions and determine the value or range of the physical property value that satisfies the design requirements and is modelable.
以上より、実際に造形することなしに材料物性値の範囲を明らかにする事ができ、新材料の選定およびその造形トライ&エラーの回数を大幅に削減する事ができる。 As a result, it is possible to clarify the range of material property values without actually creating a model, significantly reducing the number of trial-and-error steps required to select new materials and create them.
<実施例3:データ科学との組み合わせ>
続いて実施例3では、上記課題3を解決する手段を提供する。現在マテリアルズインフォマティクスに関する研究開発が材料分野で大きなトピックスになっている。実施例3では、材料開発にデータ科学を取り入れる事により、効率的な材料開発を可能にする。材料組成を入力し、材料物性を計算するのが一般的な計算手法であるが、本実施例では、データ科学的手法を用いる事により材料物性から材料組成を計算する。
Example 3: Combination with data science
Next, in Example 3, a means for solving the above-mentioned problem 3 is provided. Currently, research and development on materials informatics is a major topic in the field of materials. In Example 3, efficient material development is made possible by incorporating data science into material development. A common calculation method is to input the material composition and calculate the material properties, but in this example, the material composition is calculated from the material properties by using a data scientific method.
図7は、データ科学的手法を用いる事により材料組成を決定する処理の流れの一例を示すフローチャートである。本手法を取り入れたプロセスが図7になる。材料組成から材料物性値を計算するプロセスを組合せ、かつ全体をデータ科学的手法と組み合わせる事により、造形に最適な材料組成を提案する事が可能になり、材料開発から造形までのプロセスの検討時間を大幅に短縮する事ができ、結果として積層造形向けの新材料の開発を容易にする。 Figure 7 is a flowchart showing an example of the process flow for determining material composition using data scientific methods. Figure 7 shows a process that incorporates this method. By combining the process of calculating material property values from material composition and combining the whole with data scientific methods, it becomes possible to propose the optimal material composition for molding, significantly shortening the time required to consider the process from material development to molding, and as a result, facilitating the development of new materials for additive manufacturing.
(ステップS310)上述したように、材料物性値決定部166は、限界サポート条件と造形難易度との対応関係に対して、当該受け付けられたサポート部材が除去可能な限界サポート条件を適用して造形可能な造形難易度を決定し、当該決定した造形難易度と対象の材料の物性値それぞれを用いた最適化解析により、造形難易度に対する少なくとも一つの物性値の値または範囲を決定する。
図13は、最適化解析の例を示す図である。線膨張係数、ヤング率、降伏強度、密度、比熱、熱伝導率の6つの材料物性値からなるデータセットを作成し、それぞれのデータセットに対して材料難易度を計算した例である。材料物性値決定部166は、要求される材料難易度の上限より低い材料難易度を示すデータセットから、採用可能なデータセットを決定することができる。
図14は、上記の結果を応答曲面で表現した結果の図である。説明の都合上、2つの物性値を用いて説明する。造形難易度に対する物性値1と物性値2の影響度を表し、要求される材料難易度が特定のレベルであり図14の黒色で示される領域の場合、材料物性値決定部166は、これらの領域から物性値1と2の範囲を決定することができる。
(Step S310) As described above, the material physical property value determination unit 166 determines the modeling difficulty level at which the accepted support member can be removed by applying the limit support conditions to the correspondence relationship between the limit support conditions and the modeling difficulty level, and determines the value or range of at least one physical property value for the modeling difficulty level through optimization analysis using both the determined modeling difficulty level and the physical property values of the target material.
13 is a diagram showing an example of optimization analysis. This is an example in which a data set consisting of six material property values, namely, linear expansion coefficient, Young's modulus, yield strength, density, specific heat, and thermal conductivity, is created, and the material difficulty level is calculated for each data set. The material property value determination unit 166 can determine an adoptable data set from the data sets showing a material difficulty level lower than the upper limit of the required material difficulty level.
Fig. 14 is a diagram showing the above results expressed by a response surface. For convenience of explanation, two physical property values are used for the explanation. It represents the degree of influence of physical property value 1 and physical property value 2 on the modeling difficulty, and when the required material difficulty is at a specific level and is in the region shown in black in Fig. 14, the material physical property value determination unit 166 can determine the range of physical property values 1 and 2 from these regions.
(ステップS320)次に材料組成決定部167は、材料物性値決定部166によって決定された物性値の値または範囲を用いて、材料組成を決定する。 (Step S320) Next, the material composition determination unit 167 determines the material composition using the values or ranges of the physical property values determined by the material physical property value determination unit 166.
図8は、材料組成の決定方法を説明するための模式図である。材料組成決定部167が有するAI部168は、予め材料物性値を入力とし材料組成を出力とする学習データセットによって機械学習を実行し、実行の結果、得られた学習済みの機械学習モデルに関する情報をストレージ13に保存する。これにより、AI部168は、学習済みの機械学習モデルを読み出して実行可能である。ここで、材料物性値は、実験データ及び/または物性計算値であってもよい。この場合において、材料組成決定部167が有するAI部168は、材料物性値決定部166によって決定された物性値を、材料物性値を入力とし材料組成を出力とする学習済みの機械学習モデルに入力して、材料組成を出力する。これにより、学習済みの機械学習モデルを用いることにより、最適な材料組成の予測精度を向上させることができる。 Figure 8 is a schematic diagram for explaining a method for determining a material composition. The AI unit 168 of the material composition determination unit 167 executes machine learning using a learning data set in which material property values are input in advance and material composition is output, and stores information about the learned machine learning model obtained as a result of the execution in the storage 13. This allows the AI unit 168 to read and execute the learned machine learning model. Here, the material property values may be experimental data and/or calculated physical properties. In this case, the AI unit 168 of the material composition determination unit 167 inputs the property values determined by the material property value determination unit 166 into a learned machine learning model that inputs material property values and outputs material composition, and outputs the material composition. This allows the use of a learned machine learning model to improve the prediction accuracy of the optimal material composition.
実施例2の手法を使うことにより、材料物性値決定部166によって、要求される材料物性値が決定される。決定された材料物性値に対して、マテリアルズインフォマティクスの手法と組み合わせる事により、積層造形に向けた材料組成の提案を自動で行うことができる。
なお、学習データセットの入力に、更に使用環境及び/または耐食性データが追加されてもよい。これにより、さらに使用環境と耐食性データなどを取り込むことにより、耐食特性までも満たす材料組成の提案が可能になる。
By using the method of the second embodiment, the required material property values are determined by the material property value determination unit 166. By combining the determined material property values with a materials informatics method, it is possible to automatically propose a material composition for additive manufacturing.
In addition, the input of the learning data set may further include data on the usage environment and/or corrosion resistance. By incorporating the usage environment and corrosion resistance data, it becomes possible to propose a material composition that also satisfies the corrosion resistance characteristics.
以上、本実施形態に係る情報処理システムS1は、材料の少なくとも一つの物性値を予め決められた式に適用して造形難易度を決定する造形難易度決定部160と、前記決定された造形難易度と造形対象物の対象オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータとを、第1の対応関係に適用することによって、当該対象オーバーハングにおいて変形せずに造形可能なサポート部材の密度を決定するか、または前記決定された造形難易度と対象オーバーハングにおけるサポート部材の密度とを、第2の対応関係に適用することによって、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータを決定するパラメータ決定部162と、を備える。前記第1の対応関係は、造形難易度と、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータと、変形せずに造形可能なサポート部材の密度の限界値との対応関係であり、前記第2の対応関係は、造形難易度と、サポート部材の密度と、変形せずに造形可能なオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータの限界値との対応関係である。 As described above, the information processing system S1 according to this embodiment includes a modeling difficulty determination unit 160 that determines the modeling difficulty by applying at least one physical property value of the material to a predetermined formula, and a parameter determination unit 162 that determines the density of a support member that can be modeled without deformation in the target overhang by applying the determined modeling difficulty and at least one or more parameters related to the shape of the target overhang portion of the object to be modeled to a first correspondence relationship, or determines at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion by applying the determined modeling difficulty and the density of the support member in the target overhang to a second correspondence relationship. The first correspondence relationship is a correspondence relationship between the modeling difficulty, at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion, and the limit value of the density of the support member that can be modeled without deformation, and the second correspondence relationship is a correspondence relationship between the modeling difficulty, the density of the support member, and the limit value of at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion that can be modeled without deformation.
この構成によれば、対象オーバーハングにおいて変形せずに造形可能なサポート部材の密度、またはオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータが、自動的に決定されるので、材料毎の造形条件に係る作業を軽減することができる。 With this configuration, the density of the support member that can be molded without deforming the target overhang, or at least one parameter related to the shape of the overhang portion, is automatically determined, reducing the work related to the molding conditions for each material.
<第2の実施形態>
続いて第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、ユーザが使用する情報処理装置1によって処理を実行したが、第2の実施形態では、ユーザが使用する端末装置が通信回路網を介して接続されたコンピュータシステムによって実行される。
図9は、第2の実施形態に係る情報処理システムの概略構成図である。図9に示すように、情報処理システムS2は一例として、端末装置3-1、…、3-N(Nは自然数)と、端末装置3-1~3-Nそれぞれと通信回路網NWを介して接続されたコンピュータシステム2を備える。コンピュータシステム2は、端末装置3-1、…、3-Nからの要求に応じて、処理を実行する。ここではコンピュータシステム2は一例として、一台のサーバであるものとして説明するが、これに限定されるものではなく、クラウドサービスのように複数のコンピュータで構成されてもよい。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, the processing is executed by an information processing device 1 used by a user, but in the second embodiment, the processing is executed by a computer system to which a terminal device used by a user is connected via a communication network.
9 is a schematic diagram of an information processing system according to a second embodiment. As shown in FIG. 9, the information processing system S2 includes, as an example, terminal devices 3-1, ..., 3-N (N is a natural number) and a computer system 2 connected to each of the terminal devices 3-1 to 3-N via a communication network NW. The computer system 2 executes processing in response to requests from the terminal devices 3-1, ..., 3-N. Here, the computer system 2 is described as being one server as an example, but is not limited to this and may be composed of multiple computers like a cloud service.
端末装置3-1~3-Nは、別々のユーザが使用する端末装置であり、例えば、多機能携帯電話(いわゆるスマートフォン)などの携帯電話、タブレット、電子書籍リーダー、ノートパソコンなどのモバイルデバイス、またはデスクトップパソコンなどである。端末装置3-1~3-Nは例えば、WEBブラウザを用いて、コンピュータシステム2から送信された情報を表示してもよいし、端末装置3-1~3-Nにインストールされたアプリケーションにおいて、コンピュータシステム2から送信された情報を表示してもよい。 The terminal devices 3-1 to 3-N are terminal devices used by different users, and may be, for example, mobile phones such as multi-function mobile phones (so-called smartphones), mobile devices such as tablets, e-book readers, and notebook computers, or desktop computers. The terminal devices 3-1 to 3-N may display information sent from the computer system 2 using, for example, a web browser, or may display information sent from the computer system 2 in an application installed on the terminal devices 3-1 to 3-N.
図10は、第2の実施形態に係るコンピュータシステムの概略構成図である。図10に示すように、コンピュータシステム2は例えば、入力インタフェース21と、通信モジュール22と、ストレージ23と、メモリ24と、プロセッサ25とを備える。
入力インタフェース11は、コンピュータシステム2の管理者の操作を受け付け、受け付けた操作に応じた入力信号をプロセッサ25へ出力する。
通信モジュール22は、通信回路網NWに接続されて、通信回路網NWに接続されている端末装置3-1~3-Nと通信する。この通信は有線であっても無線であってもよい。
Fig. 10 is a schematic configuration diagram of a computer system according to the second embodiment. As shown in Fig. 10, the computer system 2 includes, for example, an input interface 21, a communication module 22, a storage 23, a memory 24, and a processor 25.
The input interface 11 accepts operations by an administrator of the computer system 2 , and outputs an input signal corresponding to the accepted operation to the processor 25 .
The communication module 22 is connected to the communication network NW and communicates with the terminal devices 3-1 to 3-N connected to the communication network NW. This communication may be wired or wireless.
ストレージ23には、プロセッサ16が読み出して実行するためのプログラム及び各種のデータが格納されている。
メモリ24は、データ及びプログラムを一時的に保持する。メモリ14は、揮発性メモリであり、例えばRAM(Random Access Memory)である。
The storage 23 stores programs and various data to be read and executed by the processor 16 .
The memory 24 temporarily stores data and programs. The memory 24 is a volatile memory, such as a RAM (Random Access Memory).
プロセッサ25は、ストレージ23から第1の実施形態に係るプログラムをメモリ24にロードし、当該プログラムに含まれる一連の命令を実行することによって、造形難易度決定部160、材料レシピ決定部161、パラメータ決定部162、造形レシピ決定部163、変形解析部164、受付部165、材料物性値決定部166、材料組成決定部167として機能する。材料組成決定部167は、AI部168を有する。これらの機能は、第1の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。 The processor 25 loads the program according to the first embodiment from the storage 23 into the memory 24 and executes a series of instructions contained in the program, thereby functioning as a modeling difficulty determination unit 160, a material recipe determination unit 161, a parameter determination unit 162, a modeling recipe determination unit 163, a deformation analysis unit 164, a reception unit 165, a material property value determination unit 166, and a material composition determination unit 167. The material composition determination unit 167 has an AI unit 168. These functions are the same as those in the first embodiment, so their description will be omitted.
なお、コンピュータシステム2の一部の機能が、端末装置3-1~3-Nで実現されてもよい。 In addition, some of the functions of the computer system 2 may be realized by the terminal devices 3-1 to 3-N.
なお、上述した実施形態で説明した情報処理装置1の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、情報処理装置1の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやCD-ROM等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。 Note that at least a part of the information processing device 1 described in the above embodiment may be configured with hardware or software. If configured with software, a program that realizes at least a part of the functions of the information processing device 1 may be stored on a recording medium such as a flexible disk or CD-ROM, and may be read and executed by a computer. The recording medium is not limited to removable recording media such as magnetic disks and optical disks, but may also be fixed recording media such as a hard disk device or memory.
また、情報処理装置1の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線(無線通信も含む)を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。 The program that realizes at least a part of the functions of the information processing device 1 may be distributed via a communication line (including wireless communication) such as the Internet. Furthermore, the program may be encrypted, modulated, or compressed and distributed via a wired or wireless line such as the Internet, or stored on a recording medium.
さらに、一つまたは複数の情報処理機器によって情報処理装置1を機能させてもよい。複数の情報処理機器を用いる場合、情報処理機器のうちの1つをコンピュータとし、当該コンピュータが所定のプログラムを実行することにより情報処理装置1の少なくとも1つの手段として機能が実現されてもよい。 Furthermore, the information processing device 1 may be operated by one or more information processing devices. When multiple information processing devices are used, one of the information processing devices may be a computer, and the computer may execute a predetermined program to realize the functions as at least one of the means of the information processing device 1.
また、方法の発明においては、全ての工程(ステップ)をコンピュータによって自動制御で実現するようにしてもよい。また、各工程をコンピュータに実施させながら、工程間の進行制御を人の手によって実施するようにしてもよい。また、さらには、全工程のうちの少なくとも一部を人の手によって実施するようにしてもよい。 In addition, in the method invention, all processes (steps) may be realized by automatic control using a computer. Furthermore, each process may be performed by a computer, while progress control between processes may be performed manually. Furthermore, at least some of the processes may be performed manually.
以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 As mentioned above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment as it is, and in the implementation stage, the components can be modified and embodied without departing from the gist of the invention. Furthermore, various inventions can be formed by appropriately combining the multiple components disclosed in the above-mentioned embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, components from different embodiments may be appropriately combined.
1 情報処理装置
11 入力インタフェース
12 通信モジュール
13 ストレージ
14 メモリ
15 出力インタフェース
16 プロセッサ
160 造形難易度決定部
161 材料レシピ決定部
162 パラメータ決定部
163 造形レシピ決定部
164 変形解析部
165 受付部
166 材料物性値決定部
167 材料組成決定部
168 AI部
17 ディスプレイ
2 コンピュータシステム
21 入力インタフェース
22 通信モジュール
23 ストレージ
24 メモリ
25 プロセッサ
3 端末装置
S1、S2 情報処理システム
REFERENCE SIGNS LIST 1 Information processing device 11 Input interface 12 Communication module 13 Storage 14 Memory 15 Output interface 16 Processor 160 Modeling difficulty determination unit 161 Material recipe determination unit 162 Parameter determination unit 163 Modeling recipe determination unit 164 Deformation analysis unit 165 Reception unit 166 Material property value determination unit 167 Material composition determination unit 168 AI unit 17 Display 2 Computer system 21 Input interface 22 Communication module 23 Storage 24 Memory 25 Processor 3 Terminal device S1, S2 Information processing system
Claims (6)
前記決定された造形難易度と造形対象物の対象オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータとを、第1の対応関係に適用することによって、当該対象オーバーハングにおいて変形せずに造形可能なサポート部材の密度を決定するか、または前記決定された造形難易度と対象オーバーハングにおけるサポート部材の密度とを、第2の対応関係に適用することによって、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータを決定するパラメータ決定部と、
を備え、
前記第1の対応関係は、造形難易度と、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータと、変形せずに造形可能なサポート部材の密度の限界値との対応関係であり、
前記第2の対応関係は、造形難易度と、サポート部材の密度と、変形せずに造形可能なオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータの限界値との対応関係である
情報処理システム。 a modeling difficulty determination unit that determines modeling difficulty by applying at least one physical property value of the material to a predetermined formula;
a parameter determination unit that determines a density of a supporting member that can be formed in the target overhang without deformation by applying the determined modeling difficulty level and at least one or more parameters related to a shape of the target overhang portion of the object to be modeled to a first correspondence relationship, or determines at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion by applying the determined modeling difficulty level and a density of a supporting member in the target overhang to a second correspondence relationship;
Equipped with
the first correspondence relationship is a correspondence relationship between a modeling difficulty level, at least one parameter related to a shape of the overhang portion, and a limit value of a density of the supporting member at which the modeling can be performed without deformation,
The second correspondence relationship is a correspondence relationship between the modeling difficulty, the density of the supporting members, and a limit value of at least one parameter related to a shape of the overhang portion that can be modeled without deformation.
請求項1に記載の情報処理システム。 The information processing system according to claim 1 , further comprising a modeling recipe determination unit that determines a modeling recipe using at least one parameter related to the determined density of the support member or the determined shape of the overhang portion.
前記材料レシピと前記造形レシピを用いて、当該造形対象物が変形しないかどうか解析する変形解析部と、
を備える請求項2に記載の情報処理システム。 a material recipe determination unit that determines a material recipe by analyzing a molten pool using at least one physical property value of a material;
a deformation analysis unit that analyzes whether or not the object to be molded is deformed by using the material recipe and the molding recipe;
The information processing system according to claim 2 .
請求項1から3のいずれか一項に記載の情報処理システム。 The information processing system according to claim 1 , wherein the parameter relating to the shape of the overhang portion is an angle, a length and/or a thickness of the overhang.
前記決定された造形難易度と造形対象物の対象オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータとを、第1の対応関係に適用することによって、当該対象オーバーハングにおいて変形せずに造形可能なサポート部材の密度を決定するか、または前記決定された造形難易度と対象オーバーハングにおけるサポート部材の密度とを、第2の対応関係に適用することによって、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータを決定するパラメータ決定手順、
を含む方法であって、
前記第1の対応関係は、造形難易度と、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータと、変形せずに造形可能なサポート部材の密度の限界値との対応関係であり、
前記第2の対応関係は、造形難易度と、サポート部材の密度と、変形せずに造形可能なオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータの限界値との対応関係である方法。 A modeling difficulty determination step for determining modeling difficulty by applying at least one physical property value of the material to a predetermined formula;
a parameter determination step of determining a density of a supporting member that can be formed in the target overhang without deformation by applying the determined modeling difficulty level and at least one or more parameters related to a shape of the target overhang portion of the object to be modeled to a first correspondence relationship, or determining at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion by applying the determined modeling difficulty level and a density of a supporting member in the target overhang to a second correspondence relationship;
A method comprising:
the first correspondence relationship is a correspondence relationship between a modeling difficulty level, at least one parameter related to a shape of the overhang portion, and a limit value of a density of the supporting member at which the modeling can be performed without deformation,
The second correspondence relationship is a correspondence relationship between the difficulty of modeling, the density of the support member, and the limit value of at least one parameter related to the shape of the overhang portion that can be modeled without deformation.
材料の少なくとも一つの物性値を予め決められた式に適用して造形難易度を決定する造形難易度決定手順、
前記決定された造形難易度と造形対象物の対象オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータとを、第1の対応関係に適用することによって、当該対象オーバーハングにおいて変形せずに造形可能なサポート部材の密度を決定するか、または前記決定された造形難易度と対象オーバーハングにおけるサポート部材の密度とを、第2の対応関係に適用することによって、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータを決定するパラメータ決定手順、
を実行させるためのプログラムであって、
前記第1の対応関係は、造形難易度と、オーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータと、変形せずに造形可能なサポート部材の密度の限界値との対応関係であり、
前記第2の対応関係は、造形難易度と、サポート部材の密度と、変形せずに造形可能なオーバーハング部分の形状に関する少なくとも一つ以上のパラメータの限界値との対応関係であるプログラム。 On the computer,
A modeling difficulty determination step for determining modeling difficulty by applying at least one physical property value of the material to a predetermined formula;
a parameter determination step of determining a density of a supporting member that can be formed in the target overhang without deformation by applying the determined modeling difficulty level and at least one or more parameters related to a shape of the target overhang portion of the object to be modeled to a first correspondence relationship, or determining at least one or more parameters related to the shape of the overhang portion by applying the determined modeling difficulty level and a density of a supporting member in the target overhang to a second correspondence relationship;
A program for executing
the first correspondence relationship is a correspondence relationship between a modeling difficulty level, at least one parameter related to a shape of the overhang portion, and a limit value of a density of the supporting member at which the modeling can be performed without deformation,
The second correspondence relationship is a correspondence relationship between the modeling difficulty, the density of the supporting member, and the limit value of at least one parameter related to the shape of the overhang portion that can be modeled without deformation.
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