专利名称：立体模型制造方法及立体模型的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种立体模型制造方法及立体模型。
背景技术：
目前，在产品开发中，在设计阶段或开发阶段制作几个实验品，进行外观及性能的评价。最原始的实验模型有对由粘土制作的泥塑模型或对木材(木)进行刮销制作的木制模型。但是，这种模型制作耗费人工、时间、经费，再现性差，存在过度依赖于模型制作职业人员的技术的问题。代替这种现有的实验模型制作技术，在计算机技术进展的现阶段，开发了通过三维CAD生成开发产品的造形数据，使用该三维CAD数据制作试验模型的“快速成型”这种技术并将其实用化。这是根据三维CAD数据在不耗费人工及时间而极其高速且低成本地制作作为目的的“立体模型”的技术。快速成型的代表性技术是“层叠造形法”，这是根据对象物的三维CAD数据制作片状数据(正确地说是具有构成对象物极薄的厚度的薄板)，将该片状数据一层一层地层叠形成立体物(立体模型)。而且，作为通过层叠造形法实用的技术，大体有通过激光使光固化性树脂固化来进行造形的“光造影法”、和通过喷墨方式等供给固化剂/结合剂使粉末凝固来进行造形的“粉末粘合式层叠法”，但从低成本、高速、彩色化这些方面考虑，后者更为有利。关于“粉末粘合式层叠法”，已申请并获得了几个关联专利，使用该技术的三维打印机也已投入市场。例如，作为现有技术，有“制作三维物体的模型的方法及装置”(参照专利文献 ) °专利文献1 特表2004-538191号公报目前，所关注的是，如何从已生成的三维数据更正确、更廉价、更短时间地对目的立体物进行造形。这在开发的产品是机械零件或手机终端等的单件商品、即较小的物品的造形物的情况下，即使对于这种开发目标的设定也几乎没有问题，“光造影法”适合这种用途。另一方面，“粉末粘合式层叠法”近年来有技术上的革新，可以以极低成本且高速地造形“彩色立体物”。因此，期待对机械零件等物品造形物以外的各种领域的应用。但是，在建筑物的立体模型的情况下，在直接使用建筑物的三维CAD数据制作立体模型时，用户可观察到的仅是作为一体物制作的立体模型的“外观”。在建筑物或土木、建设构造物的情况下，可从外观察的外部构造固然非常重要，房屋分隔、内部构造、剖面构造、 层构造、混凝土的配筋状况更为重要。但是，在现有技术中，在直接使用立体物的三维数据时，不能看到建筑物或构造物的内部。即，不能制作可观察建筑物或构造物的房屋分隔、内部构造、剖面构造、混凝土的配筋状况的立体模型。以需要复杂的操作的三维CAD软件的熟练的操作员能够观察房屋分隔、内部构造、剖面构造、混凝土的配筋状况的方式指示加工原始的三维CAD数据等，需要生成以能够观察建筑物的剖面的方式切去建筑物的一部分的 “切开立体模型”用的CAD数据。这样，借助具有专门技术的CAD操作员的手生成“切开立体模型”用的CAD数据，即使能够观察内部构造，在这种“切开立体模型”中，现在也存在不能观察建筑物或土木工作物的“整体”的构造、外观的困境。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种立体模型制造方法及立体模型，其将作为目的的立体物恰如作为一体物制作，以使得能够分割该一体物的方式对立体物进行造形。为了解决上述各种课题，本发明的立体模型制造方法的特征在于，载置应成为含有将立体模型平行地切片的造形断层的切片层的物质，在通过依次重复只是使所述切片层中的所述造形断层的物质固化而将固化的所述造形断层的至少一部分连结·层叠来制造所述立体模型时，通过设置照原样保持原来应固化的所述造形断层的至少一部分物质的缝隙层(分割区域)，来对可按该缝隙层分割(切断)的所述立体模型进行造形。所述缝隙层的物质也可以在上述工序后除去。另外，本发明的一个实施方式的立体模型制造方法的特征在于，以所述切片层的至少一个以上作为所述缝隙层来构成。另外，本发明的一个实施方式的立体模型制造方法的特征在于，遍及相邻的两个以上的所述切片层构成所述缝隙层。另外，本发明的一个实施方式的立体模型制造方法的特征在于，在与所述缝隙层相接的至少单侧的所述造形断层的面粘贴(粘附)至少一个图案来对所述立体模型进行造形。另外，本发明的一个实施方式的立体模型制造方法的特征在于，所述粘贴(粘附) 的图案为，选自由色彩、图样、文字、记号、标记、图形、配筋图、构造剖面图、地图、设计图、配线图及立体形状构成的组中的一个或者两个以上，在所述粘贴的图案含有立体形状的情况下，以成为模仿该图案的立体形状的形状的方式，构成与经由所述缝隙层粘贴所述图案的面对置的所述造形断层的面。另外，本发明的一个实施方式的立体模型制造方法的特征在于，在按所述缝隙层将所述立体模型分割为两个以上的物体时，以在与所述缝隙层相接的双方的面设置至少一个彼此嵌合的形状的方式构成所述双方的面。另外，本发明的一个实施方式的立体模型制造方法的特征在于，所述缝隙层为平板状区域或者曲面状区域或者将它们组合的形状区域。另外，本发明的一个实施方式的立体模型制造方法的特征在于，通过设置照原样保持原来应固化的所述造形断层的至少一部分物质的部件间缝隙层(部件间分割区域)， 并以将被该部件间缝隙层包围的部件作为可动部件起作用的方式来对所述立体模型进行造形。另外，本发明的一个实施方式的立体模型制造方法的特征在于，以在所述可动部件与所述立体模型经由所述部件间缝隙层相接的第一位置及所述立体模型与所述可动部件经由所述部件间缝隙层相接的第二位置，形成应收容用于将所述可动部件(例如开闭部件的门等)和与该可动部件经由所述部件间缝隙层相接的所述立体模型开闭自如地连结的至少一个后设的转动支承轴的孔的方式，对所述立体模型进行造形。另外，本发明的一个实施方式的立体模型制造方法的特征在于，以在所述可动部件经由所述部件间缝隙层与所述立体模型相接的第一及第二位置，形成作为用于开闭自如地连结所述可动部件和与该可动部件经由所述部件间缝隙层相接的所述立体模型的转动支承轴起作用的两个突起部，并在与该第一及第二位置经由所述部件间缝隙层对置的第三及第四位置分别形成收容各所述突起部的两个孔的方式，对所述立体模型进行造形，或者， 以在所述可动部件经由所述部件间缝隙层与所述立体模型相接的第一及第二位置，形成收容有用于开闭自如地连结所述可动部件和与该可动部件经由所述部件间缝隙层相接的所述立体模型的转动支承轴的两个孔，并在与第一及第二位置经由所述部件间缝隙层对置的第三及第四位置分别形成应收容于所述各孔的两个突起部的方式，对所述立体模型进行造形。另外，本发明的一个实施方式的立体模型制造方法的特征在于，所述立体模型制造方法为粉末粘合式层叠法，所述物质为粉末，在进行固化的情况下使用固化剂。如上所述，虽然以本发明的解决手段作为制造方法进行说明，但是，本发明也可以作为实质上与其相当的实物来实现，应理解为这些也包含于本发明的范围。例如，将本发明作为实物来实现的本发明的其他实施方式的立体模型为，载置应作为含有将立体模型平行地切片的造形断层的切片层的物质，在通过依次重复只是使所述切片层中的所述造形断层的物质固化而将固化的所述造形断层的至少一部分连结·层叠来对所述立体模型进行造形时，通过设置照原样保持原来应固化的所述造形断层的至少一部分物质的缝隙层(分割区域)，能够按该缝隙层进行分割(切断)。另外，本发明的一个实施方式的立体模型的特征在于，在与所述缝隙层相接的至少单侧的所述造形断层的面粘贴至少一个图案。另外，本发明的一个实施方式的立体模型的特征在于，所述粘贴的图案为，选自由色彩、图样、文字、记号、标记、图形、配筋图、构造剖面图、地图、设计图、配线图及立体形状构成的组中的一个或者两个以上。另外，本发明的一个实施方式的立体模型的特征在于，所述粘贴的图案为，含有立体形状，以成为模仿该图案的立体形状的形状的方式，构成经由所述缝隙层与粘贴有所述图案的面对置的所述造形断层的面。另外，本发明的一个实施方式的立体模型的特征在于，在将所述立体模型按所述缝隙层分割为两个以上的物体时，以在与所述缝隙层相接的双方的面至少设置一个彼此嵌合的形状的方式，构成所述双方的面。另外，本发明的一个实施方式的立体模型的特征在于，所述立体模型为，房屋、大楼、建筑物、结构体、隧道、道路、提坝或者土木架构体中的任意一种。根据本发明，能够提供一种具有恰如一体物的外观又可被分割的立体模型。
图1是本发明实施方式1的立体模型的说明图；图2是未实施本发明的方法而进行造形的立体模型的说明图；图3是说明本发明实施方式1的立体模型的制造方法的模式图；图4是将图3的立体模型的切片层分离而描绘的模式图；图5是本发明实施方式2的立体模型的说明图；图6是在表示本发明的实施方式中可使用的粉末粘合式层叠法的原理的层叠过渡图；图7是在本发明的实施方式进行处理的立体模型数据的透视立体图；图8是在本发明的实施方式中制作的立体模型的透视立体图；图9是在本发明的实施方式中制作的立体模型的透视立体图；图10是表示使用粉末粘合式层叠法的三维打印机对立体模型进行造形的样子的层叠过渡图；图11是表示在立体模型中设定的缝隙层(分割区域)的厚度的透视立体图；图12是在本发明的实施方式中制作的分割面上附加有图案的立体模型的透视立体图；图13是设置有在本发明的实施方式中制作的突起部及孔部的立体模型的立体图；图14是设置有突起部及孔部的立体模型的立体图；图15是在本发明的实施方式中制作的带有可动部件的立体模型的立体图；图16是在本发明的实施方式中制作的带有可动部件的立体模型的立体图；图17是在本发明的实施方式中制作的带有可动部件的立体模型的立体图；图18是在本发明的实施方式中制作的立体模型的分解立体图；图19是表示在图18制作的一体物房屋立体模型的图；图20是表示将图19所示的一体物房屋立体模型分割时的分割面的样子的图；图21是表示将图19所示的一体物房屋立体模型分割时的分割面的样子的图；图22是说明在图16所示的带孔的可动部件形成开口部及导槽的样子的图；图23是说明在壁上形成开口部、作为可动部件的拉门及导槽的样子的图；图M是说明对大尺寸的立体模型进行分割的样子的图。
具体实施例方式下面，参照各种附图详细说明本发明的实施方式。<实施方式1>图1是本发明实施方式1的立体模型的说明图。图中的(b)为将按照本发明实施方式1制造(固化)的立体模型BOXl每断层展开时的立体图，图中的(a)为固化前沿(b) 的A-A线将立体模型BOXl切断时的剖面图。如(a)所示，首先将应成为包含对作为目的的立体模型(即B0X1)平行地切片的造形断层ML-btm的切片层SL-btm的物质载置于规定的容器的底面(未图示)。在物质为粉体的情况下，使用可敷设为均勻厚度的规定的送料器(未图示)将粉体按一定的厚度敷设。之后，只是使造形断的物质固化。在物质为粉体的情况下，使用喷墨方式从喷嘴(未图示)只是向造形断层ML-btm的部分涂布固化剂(若有必要也涂布着色剂)，只是使实施分批配料的相关部分固化。若有必要，则也可将使固化的部分着色的着色或者发色的发色剂涂布于需要的部位。至此完成成为立体模型BOXl底面的造形断层/切片层的处理。然后，将含有造形断层MLl的切片层SLl涂布于之前已处理/固化的切片层上， 只是使作为应固化的部分的占造形断层MLl区域的物质固化。到含有造形断层ZS2 ZSLn-I的切片层SL2-SLn-l为止[n_l]次重复同样的处理。这样，将通过依次重复只是使切片层中的造形断层的物质固化而固化的造形断层的至少一部分连结·层叠对立体模型 BOXl进行造形。而且，切片层SLn含有原来应固化的造形断层，而在本实施方式中，做成将包含于该切片层SLn的物质直接整个一层保持的缝隙层GAP (粉末层/非固化层/分割区域)。对于原来有缝隙层GAP的部分，应该对与造形断层MLn-I同样的断层进行造形，但是，在本技术方法中，不一定将该部分固化，而是作为用于对目的的立体模型进行分割的分割区域加以利用。而且，最后，敷设含有成为立体模型BOXl的上面的造形断层ZSL-top的切片层SL-top，进行固化处理。这样，通过抑制对含有原来应固化的造形断层的切片层的固化处理的执行，形成GAP层，对可按该缝隙层GAP分割(切断)的立体模型BOXl进行造形。 顺便将未固化的部分的物质包括缝隙层GAP除去。由于实际的缝隙层可极薄地形成，因而造形后的立体模型BOXl看着与原来的尺寸相同，且看着宛如一体的物。此外，由于可按缝隙层进行分割/分离，因而，能够详细核查内部构造，若分割面附加有图样、色彩、记号等图案(对此将在其它实施方式中进行详述。)，则还能够很容易理解壁材及内部构造等。另外，若将分割后的模型再度合体，则还能够提供作为一体物的外观。为了比较，图2表示不实施本发明的方法而进行造形的立体模型的说明图。如图所示，立体模型B0X2由于也对含有原来应固化的造形断层MLn的切片层 SLn进行了固化处理，因而是对箱型的立体模型B0X2进行造形。立体模型B0X2能够提供与未分割的立体模型BOXl几乎相同的外观，但是，由于不能分割，因而不能观察内部构造(房屋分隔)及剖面构造。另外，由于未实施本发明的方法进行造形的立体模型B0X2不能分割， 因而搬运不便，但是，由于本发明的立体模型BOXl能够分离，因而富有可搬性，既能够将其收容于内部，又能够之后在剖面上附加图样、记号、色彩等。为了作图及说明方便，将成为底面及上面的造形断层及缝隙层等只做成一层，而这要根据固化剂的浸透力即制造时所采用的技术方法及使用设备的性能(三维造形的分解能)及固化后的材料的物理强度，有时最低也需要对多层进行造形。以后的实施方式也同样如此。图3是说明本发明实施方式1的立体模型的制造方法的模式图。图4是为了易于看到各切片层而将图3的立体模型的切片层分开而描绘的模式图。图3、4的(b)为示意性表示制造图1的立体模型BOXl的样子的图，图3、4的(b)为示意性表示制造未实施图2的本发明的方法而造形的立体模型B0X2的样子的图。如(b)所示，将形成各切片层的物质载置于容器CMB2，依次只是将各切片层中应固化的造形断层的区域固化，并将各造形断层连结·层叠。只是对成为缝隙层GAP的切片层SLn不进行固化处理。另一方面，如图的(a)所示，在未实施本发明的方法的情况下，也同样进行切片层SLn的固化处理，使造形断层MLn 固化。<实施方式2>图5是本发明实施方式2的立体模型的说明图。在本实施方式中，间隙层不是水平而是倾斜地遍及多个切片层而形成缝隙层。图的(a)、(b)是为了比较而示意性表示未实施本发明的方法来制造立体模型B0X3的样子的图，(a)是为了易于看到各切片层而使各切片层分离进行作图的图，原来的造形如(b)所示。图的(c)、(d)为示意性表示使用本发明的方法制造立体模型B0X4的样子的图。如图(c)、(d)所示，以按照通过分割线D-Iin的缝隙层进行分割的方式对立体模型B0X4进行造形。做好的立体模型B0X4看着宛如一体物，呈现与立体模型B0X3几乎相同的外观，但是能够沿分割线D-Iin分割为立体模型角部B0X4-cr 和立体模型基础部B0X4-baSe，用户通过观察分割面将能够理解或者研究内部构造。该图中分割面出现参差不齐的凹凸，而实际上只是稍微错开，能够将大致平面的倾斜面形成为分割面，在该分割面上还能够根据需要粘贴图样、色彩、记号等图案。<实施方式3>下面，对使用作为可使用的立体造形法中最适合本发明的技术方法的粉末粘合式层叠法的实施方式加以说明。在说明具体的实施方式之前，首先说明粉末粘合式层叠法的原理。图6是表示可在本发明的实施方式中使用的粉末粘合式层叠法的原理的层叠过渡图。从左上起按箭头顺序进行层叠工序。首先，向容器(未图示)底的整个面散布粉末，形成一层含有造形断层的切片层。只是对该切片层包含的形成立体物的椭圆部位(作为要固化的区域的造形断层)使用例如喷墨技术方法涂布具有使粉末基材固化的作用的固化剂 (对要着色的部分一并或者另外涂布发色剂及墨水等药剂。)。其后，按与最初同样地相当于一层切片层的量再次散布粉末，另外，只是对形成立体物的椭圆部位(作为要固化的区域的造形断层)涂布固化剂。重复此工序，若除去未固化的粉末PWD，则能够得到目的立体物0B20sl。在该例中做成了圆锥台。需要注意的是，为了便于作图由四个切片层形成立体物，而实际上是由几百、几千、几万或者更多的切片层(准确地说是造形断层)形成立体物。图7是在本发明的实施方式中制作的立体模型的透视立体图。如图中的(a)所示， 立体模型为对圆柱的立体物OBll建模的模型，用户用位置指示装置(鼠标)指定所期望的部位，指定的部位成为分割指示面CP。由于分割指示面CP为没有厚度的平面，因而不能就这样将圆柱分割(切断)。因此，如图中的(b)所示，以被指定的分割指示面CP为基准，按需要的缝隙宽度设定缝隙层CR，以显示分割区域的状态将立体物OBll投影。图8是在本发明的实施方式中制作的立体模型的透视立体图。图8的(a)是为了理解造形工序的过渡状态而再次显示图7(b)的立体物的图。图8(b)表示以按设定的缝隙层CR的部分分割(切断)立体物OBll的方式进行造形的立体物(立体模型)0B12。通过分割将立体物0B12按缝隙宽度的距离分离，将其分割为上部立体物0B12u和下部立体物 0B12d。由于缝隙宽度从整体来看只不过是稍厚的厚度，因而，如图8(b)所示，若用三维打印机进行造形/印刷，能够得到宛如一体物的圆柱的立体模型。即，在使用上述的粉末粘合式层叠法(以粉末作为基材使用用固化剂使基材的一部分固化的类型)的三维打印机的情况下，如该图8(b)所示，若进行印刷/立体造形，则由于形成缝隙层的空白区域的基材(粉末)未固化，因而乍看如同一体物，但很容易分割为上部立体物0B12u和下部立体物0B12d， 另外可以制作和原来一样可返回如一体物那样的立体模型。图9是在本发明的实施方式中制作的立体模型的透视立体图。图9的上侧表示应用本发明，并通过使用“层叠法”的三维打印机以能够分割为上部立体物0B12u和下部立体物0B12d的方式进行造形的立体物(立体模型)0B12进行造形的样子。对从切片层SLl (具有稍厚的厚度的切片区域)、SL2、SL3至SLm-I的[m_l]个依次进行在圆上固化而对下部立体物0B12d进行造型。在切片层SLm-I之上的切片层SLm、SLm+1为未固化的区域，即这两个层成为缝隙层。在本实施方式中，设两个切片层SLm、SLm+l为未固化的区域，而希望未固化的区域尽可能薄，虽然有赖于根据印刷/造形时使用的3D打印机的特性，但是，需要注意的是，还能够设定为只是使一个切片层为未固化的区域来分割立体物。若是粉末粘合式层叠，则残留照原样未固化的粉末基材。这两个切片层为相当于缝隙层/分割区域的区域。 而且，使在未固化的切片层SLm、SLm+1之上自切片层SLm+2至切片层SLn的[n-(m+l)]个依次在圆上固化而对上部立体物0B12u进行造形。由此，宛如一体物，但是对缝隙层部分可以对能够分割为上部和下部的立体物0B12sl进行造形。图9的下侧表示为了比较而将分割操作前的立体物OBlO用使用了“层叠法”的三维打印机进行造形后的样子。立体物OBlOsl为对从切片层SLl (具有稍厚的厚度的切片区域)、SL2、SL3至SLn的[nl]个依次进行在圆上固化而进行造形。由于η个切片层都进行了固化，因而相互结合·连结而层叠，不能进行分割。这样，由于缝隙层/分割区域从立体模型整体来看只不过是稍厚的厚度，因而，不能分割的立体物OBlOsl呈现出与可分割的立体物0B12sl同样的外观。因此，用户在制作一个立体物OBlOsl将两者组合时，既能够观察立体物整体，若按分割区域进行分割则又能够观察分割后的两者的外观。此外，残留于缝隙层的物质的量极小，根据需要将其除去。虽然以后将要详述，但是，通过使分割面带有图样、 形状、记号等，能够边观察剖面构造边确认凹凸等触感。另外，在内部为区隔的房间的情况下，还能够观察房间分隔。图10是表示通过粉末粘合式层叠法的三维打印机对立体模型进行造形的样子的层叠过渡图。其表示用粉末粘合式层叠法对图9的0B12 (夹持缝隙层/分割区域的0B12u、 0B12d)进行造形的样子。如图所示，通过层叠将粉末基材固化为圆形的切片层(准确地说是“造形断层”)，而形成圆柱。而且，将应成为空隙的层做成缝隙层(粉末层/非固化层) SLpwd0而且，在其上还依次形成有固化为圆形的切片层(即造形断层)。完成后为宛如一体物的立体物0B12sl-pwd。由于其在中间有缝隙层(分割区域/粉末层/非固化层)SLpwd， 因而，能够简单地分割为上部立体物0B12usl、下部立体物0B12dsl。图11是表示在立体模型中设定的缝隙层(分割区域)的厚度的透视立体图。图中的(a)中将立体物0B30的缝隙层CRl厚度设定为距离GWl。图中的(b)中将立体物0B30 的缝隙层CR2的厚度(缝隙宽度)设定为比距离GWl厚的距离GW2。立体物0B30、31为对相同尺寸(高度、半径)的圆柱设定缝隙层(分割区域)，而立体物根据印刷(立体造形) 的三维打印机的三维造形分解能来分别规定缝隙层的厚度，因而分别设定不同的距离GW1、 GW2。例如，三维打印机的三维造形分解能在为将粉末用作基材并通过固化剂使基材的一部分固化的类型的三维打印机的情况下，根据一次基材散布层的厚度及固化剂(造形剂、造形墨水)的浸透厚度的至少一方来规定。或者，缝隙层CR2的厚度(缝隙宽度)也可以由用户任意设定。另外，最好是预先备好使基于三维造形分解能设定的缝隙宽度和三维打印机的机型(机型名称)相关联的表，根据所使用的三维打印机的机型从表中读出与该机型有关的缝隙宽度，来设定设定了该缝隙宽度的缝隙层(分割区域)。<实施方式4>图12是在本发明的实施方式中制作的分割面上带有图案的立体模型的透视立体图。图中的(a)是在附加图案前按以所指定的分割指示面为基准设定的缝隙宽度设定缝隙层(分割区域)CR的阶段的透视立体图。如图中的(b)所示，在附加图案后的立体图中，以在与缝隙层CR连接的上部立体物0B22u侧的面BFl、下部立体物0B22d侧的BF2分别粘贴图案的形式进行立体模型的造形作业。具体而言，就是在与缝隙层相接的主体侧的面对色彩、图样、图形、记号、文字等图案信息进行印刷、印字、附色、着色、附图样的作业。由此，乍看如同看到一体物，但很容易分隔为上部立体物0B22u和下部立体物0B22d，另外可以制作和原来一样可返回如一体物那样的模型，此外，通过在分割时的分割面粘贴图案，还能够提供一种当即就可理解立体物的内部构造及内部性状的立体物。可粘贴的图案信息例示如下。<图案信息>部件种类图案数据配筋1表示配筋1的配筋的图样配筋2表示配筋2的配筋的色彩及图样配筋3表示配筋3的配筋的图样及形状(将钢筋作为突起部表示的形状及图样)带有隔热材料1的壁表示包含隔热材料1的壁的图样带有隔热材料2的壁表示包含隔热材料2的壁的图样RC表示RC的图样(或者记号及文字信息)钢筋混凝土表示钢筋混凝土的图样(或者记号及文字信息)沙砾表示沙砾的图样(或者记号及文字信息)沙砾表示沙砾的有凹凸的形状(及记号及文字信息)沙砾表示沙砾的有凹凸的形状及图样大粒沙砾表示大粒沙砾的半球状的有凹凸的形状及图样浙青表示浙青的色彩及图样(或者记号及文字信息)混凝土表示混凝土的色彩及图样(或者记号及文字信息)<实施方式5>图13是设置有在本发明的实施方式中制作的突起部及孔部的立体模型的立体图。图中的(a)是在与立体物被分割(切断)的立体物0B31的缝隙层(分割区域)相接的面设有突起部CV1、CV2的图。突起部CV1、CV2的配置还能够任意设定，而通常例如最好是设置于角部和该角部的相反侧。图中的(b)是在与立体物的被分割(切断)的立体物0B32 的分割区域相接的面设置有孔部CC1、CC2的图。图14是设置有突起部及孔部的立体模型的立体图。如图所示，设置有突起部CV1、 CV2的立体物0B31-S和设置有孔部CC1、CC2的立体物0B32_s正好沿切剖面组合，成为容易进行做成外观上的一体物时的“定位”的形状。〈实施方式5>图15是在本发明的实施方式中制作的带有可动部件的立体模型的立体图。作为可动部件设置有开闭部件的立体物的典型例是房屋及大楼等建筑物，但是为了便于作图及说明，以在一个外壁设置门作为开闭部件的方式进行说明。图中的(a)表示要将立体物 0B40作为“开闭部件”进行加工的场所及显示要素(本例中为矩形框0CP1)。基于应设置开闭部件的矩形框OCPl的区域将开口部0P40(孔)设置于该部位，以开口部0P40内设置开闭部件DRl (门)的形式制作切片层(造形断层)进行造形。图中的 (b)表示在与开口部0P40的开闭部件侧连接的面将用于收容后设的转动支承轴的孔H1、H2 设置于同一个转动轴(未图示)，并将其加工成带孔的开口部0P40-h的工序。图中的(c) 表示在与开闭部件DRl的主体侧连接的面将用于收容后设的转动支承轴的孔H3、H4设置于同一个转动轴(未图示)并将其加工成带孔的开闭部件DRl-h的工序。S卩，如(b)、(c)所示，作为设置有开口部及孔的开闭部件制作切片层(准确地说是其中包含的造形断层)，并进行造形。优选的是，在这样加工出的带孔的开闭部件DRl-h的孔H3、H4内安装(收容) 后设的两个转动支承轴(最好是容易收容的可伸缩的带弹簧机构的支承轴。)，带孔的开口部0P40-h的各个孔H1、H2安装(收容)转动支承轴。此外，也可以将孔H3、H4做成一个连通孔。另外，转动支承轴最好是后设，以作为使加工部不与主体侧连结的所谓“固定的转动支承轴”收容于双方的孔的方式在该孔的位置对“转动支承轴部件”进行立体成形。<实施方式6>图16是在本发明的实施方式中制作的带有可动部件的立体模型的立体图。作为可动部件设置有开闭部件的立体物的典型例是房屋及大楼等建筑物，而为了便于作图及说明，是以在一个外壁作为开闭部件设置门的方式进行说明。显示应设置开闭部件的矩形框 0CP2。图中的(a)表示要在将立体物0B50作为“开闭部件”加工的场所及显示要素(本例中为矩形框0CP》。所指定的开闭部件通过按与该开闭部件以外的立体物的部件连接的面和缝隙宽度所规定的部件间缝隙层(部件间分割区域)从立体物中分割(切断)的形式制作切片层(造形断层)，来进行造形。即，如(b)、(c)所示，作为设置有带有突起部的开闭部件及孔的部件制作切片层(准确地说是其中包含的造形断层)，来进行造形。这样，基于所指定的矩形框0CP2的区域将开口部0P50(孔)设置于该部位，在开口部0P50内设置开闭部件DR2(门)。图中的(b)表示在与开口部0P50的开闭部件侧连接的面将用于收容作为转动支承轴起作用的突起部的孔H5、H6设置于同一个转动轴(未图示)，将其加工成带孔的开口部0P50-h的工序。图中的(c)表示，在与开闭部件DR2的主体侧连接的面将作为转动支承轴起作用的突起部PRG1、PRG2设置于同一个转动轴(未图示)，将其加工成带突起部的开闭部件DR2-h的工序。这样加工的带孔的开闭部件DR2-prg的突起部PRG1，PRG2 在三维打印机的印刷/立体造形时分别被孔H5、H6收容。此外，还能够采用在开闭部件中形成孔，在主体侧的开口部形成突起部的构成。该情况下，既能够将开闭部件的孔形成为一个连通孔，此外也能够做成使主体侧的突起部不是突起部而是将双方的面连结的一个桥。<实施方式7>图17是在本发明的实施方式中制作的带有可动部件的立体模型的立体图。作为可动部件设置有窗的立体物的典型例是房屋及大楼等的建筑物，而为了便于作图及说明， 以用来在一个外壁设置窗的数据加工的方式进行说明。图中的(a)是要将以立体物0B60 为“窗部件”进行加工(即除外)的场所及显示要素(本例中为矩形框0CP》作为除外部 EXD表示的图。以将作为所指定的除外部件的除外部E)(D从立体物中除去的形式制作切片层(造形断层)，来进行造形。由此，如0B61所示，完成形成的开口部0P60的立体模型。此夕卜，如立体物0B62的开口部0P60-gs所示，形成用于在包围除外部E)(D所存在的空间的立体物的框的一部分中插入后设部件的导槽GS，以在立体物的框中设置有导槽的部分以外形成应插入后设部件的支承槽GR的形式制作切片层(造形断层)，来进行造形。这样，最终形成了形成有导槽GS及支承槽GR的开口部0P60-gs-gr。这样加工的导槽GS及形成有支承槽GR的开口部0P60-gs-gr中，很容易使后设的透明的窗部件及拉门部件等通过导槽插入开口部，能够受支承槽支承。<实施方式8>
图18是在本发明的实施方式中制作的立体模型的分解立体图。如图所示，首先， 对构成地面(基础)的切片层SLbtm(为了便于作图及说明而用一层切片层进行描绘，但实际上是由多层构成。以下，其它层也同样如此。另外，在本实施方式中，出于方便将造形断层称为切片层。)进行三维印刷/立体造形。在其上对包含用于房间分隔的壁及外壁的中间切片层(更准确地说是造形断层)SLmdl-I、SLmdl-2、SLmdl-n进行立体造形。在第η个切片层SLmdl-n上对所设定的缝隙层(粉末层/非固化层)SLpwd进行造形。其中，在该领域中即使称为造形，但由于是粉末，因而在随后被除去。而且，在其上对构成顶棚/屋顶的多个切片层SLcel进行造形。这样就完成了宛如一体物的房屋的立体模型。图19是表示在图18中制作的一体物的房屋立体模型的图。如图所示，房屋立体模型Home看着宛如一体物，但是很容易分割为房屋顶棚部Homel和房屋房间分隔部Home2， 分割后的立体模型也能够容易地复原成如原来那样的一体物的房屋立体模型Home。需要注意的是，为了有助于对发明的理解，图中画出了表示切片层的边界的线，而实际上看不到线，外观上看到的是均勻的壁。图20是表示将如图19所示的一体物的房屋立体模型分割时的分割面的样子的图。如图所示，在与分割面连接的切片层(更准确地说是造形断层)SLmdl-n的表面带有 (粘贴)作为图案横向配置的钢筋RFst的色彩及图样。用户在将立体模型分割后，看到该面中描绘的图案就能容易地理解内部构造。图21是表示将如图19所示的一体物的房屋立体模型分割时分割面的样子的图。 如图所示，是以与分割面连接的切片层(更准确地说是造形断层)SLmdl-n的表面作为这次带有(粘贴)其它图案的切片层SLmdl-nl而构成的。作为图案附加(粘贴)纵向配置的钢筋RFbar的色彩、图样、及形状，成为突起部。另外，钢筋记号RFbar-txt作为记号被粘贴， 其上记载有从业人员所使用的记号“D22-0200”。其含义是敷设有直径的22mm钢筋200根。 用户在将立体模型分割后看到或触及描绘于该面及立体形成的“突起部”及“记号”，就能够很容易理解切断部的内部构造及内部空间的形状以及房间分隔等空间构成。作为图案是以在与构成突起部的部分对向的房屋顶棚部Homel的面嵌合突起部的方式形成凹部。这样的突起部和凹部还能够作为用于复原时的定位的部件使用。〈实施方式9>图22是说明在如图16所示的带孔的可动部件形成开口部及导槽的样子的图。如图所示，可动部件DR2-prg的中央基于由用户设定的除外部MD，将该区域的空间除外形成开口部0P。开口部OP形成有导槽GS。若这样向做好的可动部件DR2-prg-w的导槽GS插入后设的透明部件，则能够形成带窗的门的景象的立体模型。〈实施方式10>图23是说明在壁上形成开口部、作为可动部件的拉门及导槽的样子的图。如图所示，在壁Wffi的中央基于由用户设定的除外部将该区域的空间除外而形成有开口部 OP-sld。在开口部OP-sld的上部及下部形成支承拉门的上端部、下端部，形成引导拉门向左右滑动的的导向槽(未图示)。而且，开口部OP-sld中形成拉门SLD1、SLD2。这样做成的壁WW2的拉门SLD1、SLD2能够被左右拉开滑动而进行开闭。另外，如图22所示，该拉门上还形成开口部及导槽，能够形成带窗的滑动门这种景象的立体模型。〈实施方式11>
图M是说明将大尺寸的立体模型分割的样子的图。如图所示，壁WW2为远远出超出印刷/造形时所使用的三维打印机的可印刷区域CS的尺寸。壁WW2被可印刷区域两区域量覆盖。此时，也有将作为目的的立体模型的壁WW2的尺寸减小的方法，但如果减小，则存在作为立体模型的魄力欠缺的缺点。这种情况下，如壁ffff2-div，将缝隙层(分割区域) CR-auto设置于中央，分割为左侧壁WW2-1和右侧壁WW2-r。在左侧壁WW2-1设置箭头型的凸部War，在右侧壁WW2-r设置作为与凸部War嵌合的形状的反箭头型的凹部Wcv。这样，虽然是大型尺寸的立体模型，但是可以制作可进行分割且通过嵌合凸部及凹部而可容易地进行再结合(组装)的立体模型。该例中，分割为两个，但是也可以分割为三个以上。另外， 此处的凸部、凹部不仅单单是指嵌合，也可以如从箭头型即可容易判断那样，在嵌合后牢固地连结，作为抑制分割的连结部分别发挥作用。在此，凸部、凹部仅为一对，但也可以设置多对以提高连结强度。另外，图案数据及图案的形状包含这种作为连结部起作用的箭头型、蘑菇型、钩针型(及它们的反型)等各种形状，作为图案可以粘贴在分割后的部分上。基于各附图及实施例说明了本发明，但应注意的是，本领域人员可以容易基于本公开进行各种变形及修正。因此，要留意这些变形及修正包含于本发明的范围。例如，在各部、各步骤等中包含的功能等以理论上不产生矛盾的方式可再配置，可以将多种手段及步骤等组合成一个或者进行分割。实施方式中，将本发明做为简单的构造物用于圆柱、住房模型等，但是，本发明的原理例如作为用途也考虑到住房以外的大厦等建筑物、道路、提坝、隧道、地下共用地下道、下水道等土木构造物等的立体模型，特别是彩色立体模型。这样的建筑物或土木构造物的立体模型适用于作为对施工方或工程的发包方的销售资料或出品资料使用。特别由于在彩色立体造形物是视觉上吸引买主，所以有望将通过本发明制造的立体模型对使用由“粉末粘合式层叠法”的三维打印机进行立体造形的建筑物及土木构造物的应用。
权利要求
1.一种立体模型制造方法，制造立体模型，其特征在于，载置应成为含有将立体模型平行地切片的造形断层的切片层的物质，在通过依次重复只是使所述切片层中的所述造形断层的物质固化而将固化的所述造形断层的至少一部分连结·层叠来制造所述立体模型时，通过设置照原样保持原来应固化的所述造形断层的至少一部分物质的缝隙层，来对可按该缝隙层分割的所述立体模型进行造形。
2.如权利要求1所述的立体模型制造方法，其特征在于，以所述切片层的至少一个以上作为所述缝隙层来构成。
3.如权利要求1所述的立体模型制造方法，其特征在于，遍及相邻的两个以上的所述切片层构成所述缝隙层。
4.如权利要求1所述的立体模型制造方法，其特征在于，在与所述缝隙层相接的至少单侧的所述造形断层的面粘贴至少一个图案来对所述立体模型进行造形。
5.如权利要求1所述的立体模型制造方法，其特征在于，所述粘贴的图案为，选自由色彩、图样、文字、记号、标记、图形、配筋图、构造剖面图、地图、设计图、配线图及立体形状构成的组中的一个或者两个以上，在所述粘贴的图案含有立体形状的情况下，以成为模仿该图案的立体形状的形状的方式，构成与经由所述缝隙层粘贴所述图案的面对置的所述造形断层的面。
6.如权利要求1所述的立体模型制造方法，其特征在于，在按所述缝隙层将所述立体模型分割为两个以上的物体时，以在与所述缝隙层相接的双方的面设置至少一个彼此嵌合的形状的方式构成所述双方的面。
7.如权利要求1所述的立体模型制造方法，其特征在于，所述缝隙层为平板状区域或者曲面状区域或者将它们组合的形状区域。
8.如权利要求1所述的立体模型制造方法，其特征在于，通过设置照原样保持原来应固化的所述造形断层的至少一部分物质的部件间缝隙层， 并以将被该部件间缝隙层包围的部件作为可动部件起作用的方式来对所述立体模型进行造形。
9.如权利要求1所述的立体模型制造方法，其特征在于，以在所述可动部件与所述立体模型经由所述部件间缝隙层相接的第一位置及所述立体模型与所述可动部件经由所述部件间缝隙层相接的第二位置，形成将应收容用于将所述可动部件和与该可动部件经由所述部件间缝隙层相接的所述立体模型开闭自如地连结的至少一个后设的转动支承轴的孔的方式，对所述立体模型进行造形。
10.如权利要求8所述的立体模型制造方法，其特征在于，以在所述可动部件经由所述部件间缝隙层与所述立体模型相接的第一及第二位置，形成作为用于开闭自如地连结所述可动部件和与该可动部件经由所述部件间缝隙层相接的所述立体模型的转动支承轴起作用的两个突起部，并在与该第一及第二位置经由所述部件间缝隙层对置的第三及第四位置分别形成收容各所述突起部的两个孔的方式，对所述立体模型进行造形，或者，以在所述可动部件经由所述部件间缝隙层与所述立体模型相接的第一及第二位置，形成收容有用于开闭自如地连结所述可动部件和与该可动部件经由所述部件间缝隙层相接的所述立体模型的转动支承轴的两个孔，并在与第一及第二位置经由所述部件间缝隙层对置的第三及第四位置分别形成应收容于所述各孔的两个突起部的方式，对所述立体模型进行造形。
11.如权利要求1所述的立体模型制造方法，其特征在于，所述立体模型制造方法为粉末粘合式层叠法，所述物质为粉末，在进行固化的情况下使用固化剂。
12.—种立体模型，载置应作为含有将立体模型平行地切片的造形断层的切片层的物质，在通过依次重复只是使所述切片层中的所述造形断层的物质固化而将固化的所述造形断层的至少一部分连结·层叠来对所述立体模型进行造形时，通过设置照原样保持原来应固化的所述造形断层的至少一部分物质的缝隙层，能够按该缝隙层进行分割。
13.如权利要求12所述的立体模型，其特征在于，在与所述缝隙层相接的至少单侧的所述造形断层的面粘贴至少一个图案。
14.如权利要求13所述的立体模型，其特征在于，所述粘贴的图案为，选自由色彩、图样、文字、记号、标记、图形、配筋图、构造剖面图、地图、设计图、配线图及立体形状构成的组中的一个或者两个以上。
15.如权利要求13所述的立体模型，其特征在于，所述粘贴的图案为，含有立体形状，以成为模仿该图案的立体形状的形状的方式，构成经由所述缝隙层与粘贴有所述图案的面对置的所述造形断层的面。
16.如权利要求12的立体模型，其特征在于，在将所述立体模型按所述缝隙层分割为两个以上的物体时，以在与所述缝隙层相接的双方的面至少设置一个彼此嵌合的形状的方式，构成所述双方的面。
17.如权利要求12所述的立体模型，其特征在于，所述立体模型为，房屋、大楼、建筑物、结构体、隧道、道路、提坝或者土木架构体中的任意一种。
全文摘要
本发明提供一种立体模型制造方法及立体模型，将作为目的的立体物恰如作为一体物来制作，同时，以使得能够分割该一体物的形式来对立体物进行造形。在载置应成为含有将立体模型平行地切片的造形断层的切片层的物质，通过依次重复只是使切片层中造形断层的物质固化而将固化后的造形断层的至少一部分连结·层叠来制造立体模型时，通过设置照原样保持原来应固化的造形断层的至少一部分物质的缝隙层(分割区域)，来对可按该缝隙层分割(切断)的立体模型进行造形。
文档编号B29C67/00GK102470609SQ20108003500
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月15日 优先权日2009年8月7日
发明者佐藤昌康, 山崎公司, 杉山淳, 长尾良幸 申请人:日本计算机系统研究所