JP2019155606A - 造形装置、造形システムおよび方法 - Google Patents

造形装置、造形システムおよび方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 所望の立体造形物を造形する造形装置を提供すること。【解決手段】 立体造形物を造形する造形装置であって、造形データに基づき造形層を造形する造形ユニット206と、前記造形層の形状を測定する造形物形状測定部340と、前記造形データと、前記造形物形状測定部340により測定された前記造形層の形状とに基づいて、前記造形ユニットを制御する造形ユニット制御部330とを含む。【選択図】 図6

Description

本発明は、造形装置、造形システムおよび方法に関する。
入力されたデータに基づいて、立体造形物を造形する造形装置(いわゆる「3Dプリンタ」)が開発されている。立体造形を行う方法は、例えば、FFF(Fused Filament Fabrication、熱溶解フィラメント製造法)、SLS(Selective Laser Sintering、粉末焼結積層造形法)、MJ(Material Jetting、マテリアルジェッティング)、EBM(Electron Beam Melting、電子ビーム溶解法)、SLA(Stereolithography Apparatus、光造形法)など、種々の方法が提案されている。
しかしながら、所望の形状の立体造形物が造形できない場合があり、造形処理を補正する必要がある。
造形処理を補正する技術として、特許第3531629号公報(特許文献1)では、レーザの変更制御方法が開示されている。特許文献1によれば、レーザの照射位置の基準点を校正し、照射位置を制御するミラーにフィードバックすることで、レーザビーム照射位置の補正を高精度に行うことができる。
しかしながら、特許文献1では、あらかじめ想定された誤差に起因する補正しかできず、充分なものではなかった。
本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、所望の立体造形物を造形する造形装置、造形システムおよび方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明の実施形態によれば、立体造形物を造形する造形装置であって、
造形データに基づき、造形層を造形する造形手段と、
前記造形層の形状を測定する測定手段と、
前記造形データと、前記測定手段により測定された前記造形層の形状とに基づいて、前記造形手段を制御する制御手段と
を含む、造形装置が提供される。
上述したように、本発明によれば、所望の立体造形物を造形する造形装置、造形システムおよび方法が提供される。
本発明の実施形態における立体造形システム全体の概略構成を示す図。 本実施形態の造形装置に含まれるハードウェア構成を示す図。 本実施形態の造形装置に含まれるソフトウェアブロック図。 本実施形態において造形装置が立体造形物を造形する処理のフローチャート。 第1の実施形態において立体造形物を補正して造形する例を示す図。 第1の実施形態におけるデータフローを示す図。 第2の実施形態において立体造形物を補正して造形する例を示す図。 第2の実施形態において立体造形物を補正して造形する例を示す図。 従来技術における立体造形物を造形する例を示す図。
本実施形態を説明するために、造形装置の一例として図9を用いて説明する。より具体的には、図9(a−1)〜(a−3)は、FFF方式による造形の一例を、図9(b−1)〜(b−3)は、SLS方式による造形の一例をそれぞれ示している。
FFF方式では、図9(a−1)に示すように、ステージ120の上部のヘッド110から溶融した造形材料140が吐出される。ヘッド110は、造形材料140を吐出しながら、ステージ120上のxy平面を移動し、所定の造形層を造形する。なお、ヘッド110は固定させたままで、ステージ120がxy平面を移動する構成としてもよい。1層の造形層が造形されると、図9(a−2)に示すように、ステージ120が下がり、その後、図9(a−3)に示すように、造形された造形層の上部に、次の造形層を造形する。この動作を繰り返すことで、図9(c)に示すような立体造形物を造形する。なお、ステージ120は固定させたままで、ヘッド110がz軸方向の上部に移動する構成としてもよい。
また、SLS方式では、図9(b−1)に示すように、ステージ120上に敷き詰められた粉末状の造形材料140に、ヘッド110からレーザが選択的に照射される。選択的にレーザが照射された造形材料140は、局所的に、かつ、一瞬で熱によって溶融する。そして、溶融した材料を冷却することによって、硬化する。図9(b−2)に示すように、ヘッド110は、レーザを照射しながらステージ120上のxy平面と平行に移動し、所定の造形層を造形する。なお、ヘッド110は固定させたままで、ステージ120がxy平面を移動する構成としてもよい。1層の造形層が造形されると、図9(b−3)に示すように、ステージ120が下がり、再度、造形材料140が敷き詰められ、図9(b−1)の動作に戻る。この動作を繰り返すことで、図9(c)に示すような立体造形物を造形する。なお、ステージ120は固定させたままで、ヘッド110がz軸方向の上部に移動する構成としてもよい。
しかしながら、一般的な立体造形では、熱で溶融した造形材料によって、立体造形物を造形することから、造形材料が冷えて、収縮や反りのような熱変形が、造形途中や造形後に発生する。その結果、図9(d)に示すように、造形精度の低い立体造形物が造形されることがあった。したがって、熱変形が小さい造形材料を使わなければならないという制約があった。
以下、本発明を、各実施形態をもって説明するが、本発明は後述する各実施形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜その説明を省略するものとする。また、以下の説明では、主としてFFF方式やSLS方式の造形装置で以て本発明を説明するが、他の方式の造形装置であってもよい。
また、以下では、説明の便宜上、立体造形物の高さ方向をz軸方向とし、z軸に直交する面をxy平面として説明する。
図1は、本発明の実施形態における立体造形システム全体の概略構成を示す図である。図1(a)に示すように、立体造形システムには、立体造形物を造形する造形装置100が含まれる。造形装置100は、例えば情報処理端末150から、造形したい立体造形物の形状データが送信され、当該形状データに基づいて、立体造形物を造形する。また、情報処理端末150は、造形装置100が実行する処理を制御する制御装置として動作してもよい。なお、造形装置100の中に、情報処理端末150の機能が組み込まれていてもよい。
図1(b)に示すように、xy平面と平行に移動可能なヘッド110から、ステージ120上に造形材料140が吐出され、xy平面に層形状が造形される。1次元の線描を、同一平面内に描画することで、立体造形物のうち1層分の造形層を造形する。1層目の造形層が造形されると、ステージ120は、z軸に沿う方向に1層分の高さ(積層ピッチ)だけ下がる。その後、1層目と同様にヘッド110が駆動して、2層目の造形層を造形する。造形装置100は、これらの動作を繰り返すことで、造形層を積層し、立体造形物を造形する。なお、ヘッド110がxy平面を移動し、ステージ120がz軸方向を移動する構成を例に説明したが、上述した構成は本実施形態を限定するものではなく、これ以外の構成であってもよい。
また、本実施形態の造形装置100は、造形中の造形層もしくは造形後の立体造形物の形状を測定するためのセンサ130を具備する。図1(c)に示すように、好ましい実施形態では、センサ130は、造形中として、例えば、ヘッド110による造形動作に連動して、造形層の形状を測定してもよい。また、立体造形物の測定は、1層の造形層が造形されるごとに行ってもよい。なお、立体造形物の測定をどのタイミングで、どの範囲で行うかは、任意に選択することができ、特に実施形態を限定するものではない。
次に、造形装置100のハードウェア構成について説明する。図2は、本実施形態の造形装置100に含まれるハードウェア構成を示す図である。造形装置100は、CPU201と、RAM202と、ROM203と、記憶装置204と、インターフェース205と、造形ユニット206と、形状センサ207とを含んで構成される。各ハードウェアは、バスを介して接続されている。
CPU201は、造形装置100の動作を制御するプログラムを実行し、所定の処理を行う装置である。RAM202は、CPU201が実行するプログラムの実行空間を提供するための揮発性の記憶装置であり、プログラムやデータの格納用、展開用として使用される。ROM203は、CPU201が実行するプログラムやファームウェアなどを記憶するための不揮発性の記憶装置である。
記憶装置204は、造形装置100を機能させるOSや各種アプリケーション、設定情報、各種データなどを記憶する、読み書き可能な不揮発性の記憶装置である。インターフェース205は、造形装置100と他の機器とを接続する装置である。インターフェース205は、例えば、情報処理端末150や、ネットワーク、外部記憶装置などと接続することができ、インターフェース205を介して、造形動作の制御データや、立体造形物の形状データなどを受信することができる。
造形ユニット206は、造形材料140から所望の立体造形物を造形する装置である。造形ユニット206は、ヘッド110や、ステージ120などを含んで、造形方式に応じて構成される。例えば、FFF方式における造形ユニット206は、造形材料140を溶融する加熱機構や、造形材料140を吐出するノズルなどを含む。SLS方式における造形ユニット206は、レーザ光源などを含む。
形状センサ207は、造形中の造形層もしくは造形後の立体造形物の形状を測定する装置である。形状センサ207は、立体造形物のx軸、y軸およびz軸方向の寸法などを測定する。形状センサ207の例としては、赤外線センサ、カメラ、および3D計測センサ(例えば、光切断プロファイルセンサ)などが挙げられる。
次に、本実施形態における各ハードウェアによって実行される機能手段について、図3を以て説明する。図3は、本実施形態の造形装置100に含まれるソフトウェアブロック図である。
造形装置100は、データ入力部310、造形データ生成部320、造形ユニット制御部330、造形物形状測定部340、比較部350、補正部360、記憶部370を含む。
データ入力部310は、立体造形物を造形するための形状データなどの入力を受け付ける手段である。形状データは、一例として、情報処理端末150などで作成され、インターフェース205を介して、データ入力部310に入力される。
造形データ生成部320は、データ入力部310に入力された形状データを立体造形物の高さ方向に対して分割し、複数の造形層の造形データを生成する手段である。造形データは、造形される立体造形物を積層ピッチ単位で分割することで、積層される各層を造形するための造形層を示すデータとして生成される。造形データは、各層のxy平面座標において、造形するかしないかを示す二値データとすることができる。また、好ましい実施形態では、単に各座標での造形の有無だけでなく、各座標における造形量や造形材料の吐出量などをパラメータとして含んでもよい。なお、図3では、造形データ生成部320は造形装置100に含まれているが、情報処理端末150に含まれてもよい。この場合、情報処理端末150で生成された造形データが、造形装置100に送信され、造形処理が実行される。
造形ユニット制御部330は、造形データに基づいて、造形ユニット206が造形する動作を制御する手段である。造形ユニット制御部330は、造形データに基づいてヘッド110の位置やステージ120の高さを調整することで、造形の速度、積層ピッチなどの種々のパラメータやアルゴリズムを制御しながら造形できる。また、造形ユニット制御部330は、造形データに基づいて造形量を制御することができる。例えば、FFF方式では、造形材料140の吐出量を制御でき、SLS方式では、レーザの強度を制御できる。
造形物形状測定部340は、形状センサ207を制御し、造形中の造形層もしくは造形後の立体造形物の形状として、寸法や高さなどの測定データを測定する手段である。造形物形状測定部340は、測定した結果を測定データとして取得する。
比較部350は、造形データと、造形物形状測定部340で測定された測定データとを比較し、両者の差分から、造形によって生じた誤差を算出する手段である。立体造形物の形状は、造形材料140の種類や、周囲温度などの各種条件によって変動することがある。ここで用いられる測定データは、1層目からn層目までに造形された複数の造形層を測定したデータを指す。また、造形材料140が冷却や硬化した後では、造形直後と比べて、収縮や反りが生じることもある。収縮などが生じたまま積層を続けると、所望する立体造形物と異なる立体造形物が造形される場合がある。したがって、造形データと、実際に造形された造形層の形状を示す、造形物形状測定部340で測定された測定データとの誤差を、次層以降の造形データにフィードバックして補正を行う。
補正部360は、立体造形物を造形する造形データを補正する手段である。例えば、補正部360は、比較部350が比較した差分に応じて、造形ユニット制御部330が実行する造形の動作が変更されるように、造形データを補正することができる。ここで、造形の動作を変更とは、造形データに含まれるパラメータやアルゴリズムの変更を示す。パラメータやアルゴリズムの一例として、造形される立体造形物の形状、造形層ごとの寸法や、高さ、造形データに基づく造形量、造形材料の溶融温度、造形の速度、積層ピッチなどが含まれる。造形データが補正された場合には、造形ユニット制御部330は、補正造形データに基づいて、造形処理を実行する。
記憶部370は、形状データ、造形データ、測定データなどの種々のデータを記憶装置204に記憶する手段である。記憶部370は、各機能手段によって、各種データが書き込まれ、また、読み出される。
各機能手段によって、精度の高い立体造形物を造形することができる。
なお、上述したソフトウェアブロックは、CPU201が本実施形態のプログラムを実行することで、各ハードウェアを機能させることにより、実現される機能手段に相当する。また、各実施形態に示した機能手段は、全部がソフトウェア的に実現されても良いし、その一部または全部を同等の機能を提供するハードウェアとして実装することもできる。
図4は、本実施形態において造形装置100が立体造形物を造形する処理のフローチャートである。
まず、造形装置100は、ステップS1000から造形処理を開始する。ステップS1001で、データ入力部310は、形状データの入力を受け付ける。ステップS1002では、造形データ生成部320は、入力された形状データを、立体造形物の高さ方向に対してN層に分割した造形データを生成する。生成された造形データは、記憶部370に記憶されてもよい。
その後、ステップS1003では、n=1として設定する。ステップS1004で、造形ユニット制御部330は、第n層目の造形データに基づいて、造形ユニット206の動作を制御して第n層目の造形層を造形する。ステップS1005では、n=Nであるか否かによって処理を分岐する。すなわち、nとNとが一致する場合(YES)には、全ての造形層を造形し、立体造形物が完成したとして、ステップS1010に分岐し、造形処理を終了する。また、nとNとが一致しない場合(NO)には、造形していない造形層があることから、次層を造形するためにステップS1006に分岐する。
ステップS1006では、造形物形状測定部340は、造形した第n層目の造形層の形状を測定する。
ステップS1007では、比較部350が、第n層目の造形データと、第n層目の測定データとを比較し、差分を算出する。次にステップS1008で、補正部360は、第n層目の差分に基づいて、第n+1層目を造形する造形データを補正する。なお、補正処理は、1層ごとに行われても良いし、複数の層の差分に基づいて行われてもよい。また、各層の差分は適宜記憶部370に格納されてもよく、補正部360は、記憶部370に格納されている各層の差分を読み出し、第1層目から第n層目までの差分に基づいて、第n+1層目の造形データを補正してもよい。
その後、ステップS1009では、nの値をn+1にカウントアップし、ステップS1004の処理に戻る。ここで、2回目以降に実行するステップS1004の処理においては、補正された造形データによって造形を行う。造形装置100は、第N層目の造形データに基づく造形を完了するまで、上記のステップS1004〜S1009の処理を繰り返す。
上述したフローチャートの処理によって、造形した造形層に基づく差分を、次に積層する造形層にフィードバックすることで、造形動作を変更することができるので、所望とする立体造形物を造形することができる。
図5は、第1の実施形態において立体造形物を補正して造形する例を示す図である。第1の実施形態では、反りが発生した立体造形物について、層内のxy平面内の高さを均一に補正する例である。また、図6は、第1の実施形態におけるデータフローを示す図である。
例えば、図5(a)のように立体造形物に反りが発生したまま造形動作を継続すると、反りによって立体造形物の高さが高くなった領域が発生する。この領域は、立体造形物とヘッド110との距離が近くなり、吐出される造形材料140で吐出口が塞がれるので、造形材料140が横方向に広がり、造形精度が低下する。
また、吐出口が塞がれるので、造形材料140によってノズル内部の圧力が上昇することがある。その状態でヘッド110が、反りのない立体造形物の高さが低い領域に移動すると、ノズル内部の圧力が解放されて、造形材料140が所定量よりも多量に吐出されるので、造形精度の低下につながる。
そこで、図5(b)に示すように、造形された立体造形物の高さを測定することで、その上部に積層される造形層の高さを補正して造形する。
図6に示すように、まず、造形データ生成部320は、データ入力部310に入力された形状データをN層に分割した造形データを生成する。生成された各層の造形データは、記憶部370に一時的に格納されてもよい。造形ユニット制御部330は、記憶部370から読み出した造形データに基づいて造形ユニット206の動作を制御して、各層の造形層を造形する。なお、ここでは、立体造形物は第n層まで造形されているものとする。
第n層まで造形された立体造形物は、造形物形状測定部340によって測定され、第n層目の立体造形物の測定データとして取得される。ここで、測定データは、立体造形物の各(x,y)座標におけるz座標、すなわち、高さを示すデータである。以下、測定データを、第n層測定データとする。
比較部350は、第n層測定データと、第n層の造形データとを比較する。
補正部360は、比較結果に基づいて、第n層の上部に積層される第n+1層の造形データを補正する。以下、補正された造形データを第n+1層補正造形データとする。第n+1層補正造形データは、吐出量を調整するパラメータを含み、各層の高さが均一となるように造形材料140の吐出量を調整できる。
造形ユニット制御部330は、第n+1層補正造形データに基づいて、造形ユニット206を動作させ、n+1層を造形する。例えば、図5(c)に示すように、反りによって高さが高くなっている領域では、造形材料140の吐出量を少なくし、高さが低い領域では、造形材料140の吐出量を多くする。これによって、立体造形物の高さを均一に補正でき、造形精度を向上できる。
また、第1の実施形態では、FFF方式などでは、吐出量を調節することで、立体造形物の形状を補正する例を示した。SLS方式などでは、以下の第2の実施形態に示す方法によって形状を補正してもよい。
図7および図8は、第2の実施形態において立体造形物を補正して造形する例を示す図である。図7(a)〜(d)は、立体造形物の高さが所定の高さよりも低い場合の補正を例示し、図8(a)〜(d)は、立体造形物の高さが所定の高さよりも高い場合の補正を例示している。
まず、図7について説明する。図7(a)は、立体造形物に反りが生じ、第n層まで造形した立体造形物に所定の高さよりも低い領域がある。第n+1層の造形層を造形する際に、造形データ生成部320で生成した造形データのまま用いると、第n+1層より下部層の反りが反映された形状で造形される。そこで、図7(b)は、第n層と第n+1層との間に、所定の高さよりも低い領域のうち、閾値よりも低い領域の形状をしたn’層を追加して造形する。その後、図7(c)で、第n’層を造形した後に第n+1層を造形することで、下部層の反りによる精度低下の影響を低減した立体造形物を造形することができる。なお、n’層の形状は、図7(d)のように、第n+1層の形状(破線で示される形状)のうち、所定の高さよりも低い領域を補完する形状(実線で示される形状)である。
次に、図8について説明する。図8(a)は、立体造形物に反りが生じ、第n層まで造形した立体造形物に所定の高さよりも高いが領域ある。第n+1層の造形層を造形する際に、造形データ生成部320で生成した造形データをそのまま造形すると、第n+1層より下部層の反りが反映された形状で造形される。そこで、図8(b)は、第n層の上に造形する第n+1層のうち、第n層の所定の高さよりも高い領域を間引いて造形する。その後、図8(c)で、第n+2層を造形することで、下部層の反りによる精度低下の影響を低減した立体造形物を造形することができる。なお、補正された第n+1層の形状は、図8(d)のように、第n+1層の形状(破線で示される形状)から、所定の高さよりも高い領域を除いた形状(実線で示される形状)である。
第2の実施形態では、第1の実施形態と同様に、造形物形状測定部340が第n層までの立体造形物の高さを測定する。そして、比較部350が、測定した高さと造形データの高さとを比較する。補正部360は、比較した結果に基づいて、図7のようなn’層を追加する補正や、図8のようなn+1層の形状を間引く補正を行う。
以上、説明した本発明の各実施形態によれば、所望の立体造形物を造形する造形装置、造形システムおよび方法を提供することができる。
上述した本発明の各実施形態の各機能は、C、C++、C#、Java(登録商標)等で記述された装置実行可能なプログラムにより実現でき、本実施形態のプログラムは、ハードディスク装置、CD−ROM、MO、DVD、フレキシブルディスク、EEPROM、EPROM等の装置可読な記録媒体に格納して頒布することができ、また他装置が可能な形式でネットワークを介して伝送することができる。
以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
100…造形装置、110…ヘッド、120…ステージ、130…センサ、140…造形材料、150…情報処理端末、201…CPU、202…RAM、203…ROM、204…記憶装置、205…インターフェース、206…造形ユニット、207…形状センサ、310…データ入力部、320…造形データ生成部、330…造形ユニット制御部、340…造形物形状測定部、350…比較部、360…補正部、370…記憶部
特許第3531629号公報

Claims (7)

  1. 立体造形物を造形する造形装置であって、
    造形データに基づき、造形層を造形する造形手段と、
    前記造形層の形状を測定する測定手段と、
    前記造形データと、前記測定手段により測定された前記造形層の形状とに基づいて、前記造形手段を制御する制御手段と
    を含む、造形装置。
  2. 前記造形手段は、前記造形データとして立体造形物を高さ方向に対して分割した造形層を示すデータに基づいて、造形層を造形することで立体造形物を造形し、
    前記制御手段は、前記測定された造形層の上部に造形される造形層を示す造形データを変更するように制御する、請求項1に記載の造形装置。
  3. 前記測定手段は、前記造形層の高さを測定し、
    前記制御手段は、前記測定手段によって測定された高さに基づいて、造形の動作を変更するように制御する、請求項1または2に記載の造形装置。
  4. 前記制御手段は、
    前記測定手段によって測定された高さに応じて、造形層を追加するように制御する、請求項3に記載の造形装置。
  5. 前記制御手段は、
    前記測定手段によって測定された高さが、所定の高さよりも高い領域がある場合には、測定された造形層の上部に造形される造形層を、当該高い領域以外の領域に造形するように制御する、請求項3または4に記載の造形装置。
  6. 立体造形物を造形する造形装置と、前記造形装置の動作を制御する制御装置を含む造形システムであって、
    前記造形装置は、
    造形データに基づき、立体造形物を造形する造形手段と、
    前記造形手段により造形された造形層の形状を測定する測定手段とを含み、
    前記制御装置は、
    前記造形データと、前記測定手段により測定された造形層の形状とに基づいて、前記造形手段を制御する制御手段を含む、
    造形システム。
  7. 立体造形物を造形する方法であって、
    造形データに基づき、造形層を造形するステップと、
    前記造形層の形状を測定するステップと、
    前記造形データと、前記測定された造形層の形状とに基づいて、造形の動作を変更するステップとを含む、
    方法。

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11351734B2 (en) 2019-03-04 2022-06-07 Ricoh Company, Ltd. Manufacturing device, manufacturing system, and correction method
JP2022099378A (ja) * 2020-12-23 2022-07-05 三菱重工業株式会社 造形システム及び造形装置、並びに造形方法、並びに造形プログラム
JP2022554302A (ja) * 2019-11-06 2022-12-28 ナノトロニクス イメージング インコーポレイテッド 製造プロセスのためのシステム、方法、および媒体
JP2023034375A (ja) * 2021-08-31 2023-03-13 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物の製造方法、および、三次元造形装置
JP2023517260A (ja) * 2019-09-10 2023-04-25 ナノトロニクス イメージング インコーポレイテッド 製造プロセスのためのシステム、方法、および媒体
US11731368B2 (en) 2018-04-02 2023-08-22 Nanotronics Imaging, Inc. Systems, methods, and media for artificial intelligence process control in additive manufacturing

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020153718A (ja) 2019-03-18 2020-09-24 株式会社リコー 測定装置及び造形装置
JP7586715B2 (ja) * 2021-01-06 2024-11-19 株式会社神戸製鋼所 積層造形物の製造方法
FR3126332A1 (fr) * 2021-08-27 2023-03-03 Saint-Gobain Weber France Contrôle d’impression 3D
JP7793913B2 (ja) * 2021-09-15 2026-01-06 新東工業株式会社 試験方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020104973A1 (en) * 2001-02-08 2002-08-08 Kerekes Thomas A. Surface scanning system for selective deposition modeling
JP2003231183A (ja) * 2002-02-06 2003-08-19 Minolta Co Ltd 三次元造形装置
JP2017013288A (ja) * 2015-06-29 2017-01-19 株式会社ミツトヨ 造形装置、断面測定装置、及び断面測定方法
JP2017113979A (ja) * 2015-12-24 2017-06-29 キヤノン株式会社 造形装置、造形方法及びプログラム

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7018307A (ja) 1970-12-16 1972-06-20
US20020093115A1 (en) * 2001-01-12 2002-07-18 Jang B. Z. Layer manufacturing method and apparatus using a programmable planar light source
JP3531629B2 (ja) 2001-07-26 2004-05-31 松下電工株式会社 光造形システムにおけるレーザビームの偏向制御方法
US20040251581A1 (en) * 2003-06-16 2004-12-16 Jang Bor Z. Micro- and nano-fabrication using focused plasma assisted vapor deposition
WO2005089090A2 (en) * 2003-10-14 2005-09-29 North Dakota State University Direct write and freeform fabrication apparatus and method
US9250620B2 (en) 2012-03-08 2016-02-02 Brett Kotlus 3D design and fabrication system for implants
US9174388B2 (en) * 2012-08-16 2015-11-03 Stratasys, Inc. Draw control for extrusion-based additive manufacturing systems
US9527242B2 (en) 2012-11-21 2016-12-27 Stratasys, Inc. Method for printing three-dimensional parts wtih crystallization kinetics control
JP6241244B2 (ja) * 2013-12-10 2017-12-06 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物製造装置、三次元造形物の製造方法および三次元造形物
WO2015095531A1 (en) 2013-12-20 2015-06-25 Hexagon Metrology, Inc. Integrated measuring and additive manufacturing apparatus and method
US9415546B2 (en) 2014-01-29 2016-08-16 Xerox Corporation System and method for controlling material drop volume in three dimensional object printing
US9770869B2 (en) * 2014-03-18 2017-09-26 Stratasys, Inc. Additive manufacturing with virtual planarization control
US9841750B2 (en) * 2014-05-13 2017-12-12 Autodesk, Inc. Dynamic real-time slice engine for 3D printing
US9987800B2 (en) 2014-11-17 2018-06-05 Formlabs, Inc. Systems and methods of simulating intermediate forms for additive fabrication
JP2016137653A (ja) 2015-01-28 2016-08-04 セイコーエプソン株式会社 三次元造形装置、造形方法、およびコンピュータープログラム
JP2016137654A (ja) 2015-01-28 2016-08-04 セイコーエプソン株式会社 三次元造形装置、造形方法、およびコンピュータープログラム
US10394202B2 (en) 2015-08-21 2019-08-27 Voxel8, Inc. 3D printer calibration and control
US20170057170A1 (en) 2015-08-28 2017-03-02 Intel IP Corporation Facilitating intelligent calibration and efficeint performance of three-dimensional printers
JP2017087578A (ja) 2015-11-11 2017-05-25 株式会社リコー 三次元造形装置
JP2017100309A (ja) 2015-11-30 2017-06-08 株式会社エイチ・ティー・エル 3次元造形方法
US20170355135A1 (en) * 2016-06-09 2017-12-14 Eastman Kodak Company Feedback control system for printing 3d parts
JP6765666B2 (ja) 2016-07-12 2020-10-07 学校法人慶應義塾 立体物製造装置、立体物製造方法及びプログラム
US20180043631A1 (en) * 2016-08-12 2018-02-15 Stratasys, Inc. Adaptive layer height
US10569522B2 (en) * 2016-09-09 2020-02-25 Formalloy, Llc Dynamic layer selection in additive manufacturing using sensor feedback
US10456984B2 (en) * 2016-12-16 2019-10-29 Massachusetts Institute Of Technology Adaptive material deposition for additive manufacturing
US20190054700A1 (en) * 2017-08-15 2019-02-21 Cincinnati Incorporated Machine learning for additive manufacturing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020104973A1 (en) * 2001-02-08 2002-08-08 Kerekes Thomas A. Surface scanning system for selective deposition modeling
JP2003231183A (ja) * 2002-02-06 2003-08-19 Minolta Co Ltd 三次元造形装置
JP2017013288A (ja) * 2015-06-29 2017-01-19 株式会社ミツトヨ 造形装置、断面測定装置、及び断面測定方法
JP2017113979A (ja) * 2015-12-24 2017-06-29 キヤノン株式会社 造形装置、造形方法及びプログラム

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11731368B2 (en) 2018-04-02 2023-08-22 Nanotronics Imaging, Inc. Systems, methods, and media for artificial intelligence process control in additive manufacturing
US12447687B2 (en) 2018-04-02 2025-10-21 Nanotronics Imaging, Inc. Systems, methods, and media for artificial intelligence process control in additive manufacturing
US11351734B2 (en) 2019-03-04 2022-06-07 Ricoh Company, Ltd. Manufacturing device, manufacturing system, and correction method
JP2023517260A (ja) * 2019-09-10 2023-04-25 ナノトロニクス イメージング インコーポレイテッド 製造プロセスのためのシステム、方法、および媒体
JP7320884B2 (ja) 2019-09-10 2023-08-04 ナノトロニクス イメージング インコーポレイテッド 製造プロセスのためのシステム、方法、および媒体
JP2023145546A (ja) * 2019-09-10 2023-10-11 ナノトロニクス イメージング インコーポレイテッド 製造プロセスのためのシステム、方法、および媒体
JP2022554302A (ja) * 2019-11-06 2022-12-28 ナノトロニクス イメージング インコーポレイテッド 製造プロセスのためのシステム、方法、および媒体
JP7320885B2 (ja) 2019-11-06 2023-08-04 ナノトロニクス イメージング インコーポレイテッド 製造プロセスのためのシステム、方法、および媒体
JP2022099378A (ja) * 2020-12-23 2022-07-05 三菱重工業株式会社 造形システム及び造形装置、並びに造形方法、並びに造形プログラム
JP7532241B2 (ja) 2020-12-23 2024-08-13 三菱重工業株式会社 造形システム及び造形装置、並びに造形方法、並びに造形プログラム
JP2023034375A (ja) * 2021-08-31 2023-03-13 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物の製造方法、および、三次元造形装置
JP7718181B2 (ja) 2021-08-31 2025-08-05 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物の製造方法、および、三次元造形装置

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