本發(fā)明涉及用于三維層疊裝置的材料的管理系統(tǒng)及管理方法。

背景技術(shù)：

近年來，對層疊體進行造型的三維層疊裝置已實用化。由于三維層疊裝置以粉末等為材料對層疊體進行造型，因此需要準備造型所需的量的材料。通常，造型所需的材料量例如根據(jù)要制造的層疊體的體積來估計。另外，例如在專利文獻1中記載有基于在3d打印機中使用的粉末材料的庫存余量來進行粉末的訂購的內(nèi)容。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻1：日本特開2017-177624號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

在此，在三維層疊裝置的運用中，從其造型工藝出發(fā)，投入的材料不能全部成為層疊體。即，在三維層疊裝置的運用中，還需要雖在造型工藝中使用但不構(gòu)成層疊體的完成品的材料。因此，僅通過要造型的層疊體的體積，有可能無法準確地估計造型所需的材料量。例如，作業(yè)者能夠推定不包含于層疊體的完成品的材料量來進行估計，但也存在不熟練的作業(yè)者錯誤估計的情況和如果是以復(fù)雜的工序進行造型的層疊體等則估計本身變得困難的情況。另外，即使如專利文獻1那樣管理庫存的余量，也不能準確地估計接下來要造型的層疊體的材料的需要量。因此，要求準確地估計造型所需的材料量。

本發(fā)明為了解決上述課題而作出，其目的在于提供一種能夠準確地估計利用三維層疊裝置進行造型時所需的材料量的管理系統(tǒng)及管理方法。

用于解決課題的技術(shù)方案

為了解決上述課題并實現(xiàn)目的，本公開所涉及的管理系統(tǒng)對三維層疊裝置的材料進行管理，上述三維層疊裝置通過照射光束并供給上述材料而對層疊體進行造型，上述管理系統(tǒng)具有：形狀數(shù)據(jù)取得部，取得上述層疊體的形狀數(shù)據(jù)；造型條件設(shè)定部，基于上述形狀數(shù)據(jù)而對設(shè)定造型條件進行設(shè)定，上述設(shè)定造型條件是用于利用上述三維層疊裝置對上述層疊體進行造型的造型條件；造型模擬執(zhí)行部，基于上述設(shè)定造型條件而執(zhí)行以上述設(shè)定造型條件對上述層疊體進行造型的造型模擬；需要材料量取得部，基于上述造型模擬的執(zhí)行結(jié)果而取得需要材料量，上述需要材料量是為了利用上述三維層疊裝置對上述層疊體進行造型所需的上述材料的量；及輸出控制部，將基于上述需要材料量的信息向外部輸出。

該管理系統(tǒng)能夠也考慮出成率地計算需要材料量，由此能夠準確地估計利用三維層疊裝置進行造型時所需的材料量。

上述層疊體通過熔融的上述材料固化而被造型。管理系統(tǒng)能夠考慮雖不構(gòu)成層疊體的完成品但被投入的材料的量、即考慮出成率地計算所需的粉末的量，由此能夠準確地估計利用三維層疊裝置進行造型時所需的材料的量。要取得的形狀數(shù)據(jù)可以考慮作為目標的層疊體的理想形狀、或者用接觸式或非接觸式的測量裝置對所造型的層疊體進行測定而得到的實際形狀、或者根據(jù)對在實際的層疊造型過程中由光束熔融而成的池的尺寸進行測量而得到的結(jié)果得到的推定形狀。

作為上述造型模擬，上述造型模擬執(zhí)行部執(zhí)行以噴射上述材料并照射上述光束的沉積方式對上述層疊體進行造型的模擬。管理系統(tǒng)通過執(zhí)行造型模擬，能夠高精度地估計雖不構(gòu)成層疊體的完成品但被使用的材料的量，由此能夠準確地估計需要材料量。

作為上述設(shè)定造型條件，上述造型條件設(shè)定部對上述材料的材質(zhì)、上述材料的粒度分布、上述材料的供給速度、噴射上述材料時的會聚直徑、上述光束的輸出、上述光束的波長、上述光束的強度分布(光束輪廓)、上述光束在基臺部處的聚光直徑、噴射上述材料并照射上述光束的層疊頭相對于供上述層疊體被造型的基臺部的進給速度、及噴射上述材料的噴嘴的種類進行設(shè)定。噴嘴的種類能夠從由單個或多個圓形或異形的噴出口構(gòu)成的噴嘴中選擇。通過這樣對設(shè)定造型條件進行設(shè)定，能夠高精度地計算出出成率，由此能夠準確地估計所需的材料量。

上述需要材料量取得部將在從開始噴射上述材料的定時到開始對上述層疊體進行造型的定時為止的期間噴射的上述材料的量、在停止向噴射上述材料并照射上述光束的層疊頭供給上述材料的定時之后從上述層疊頭噴射的上述材料的量包含在上述需要材料量中。通過在需要材料量中還包含這些量，能夠高精度地計算出出成率，由此能夠準確地估計所需的材料量。

上述造型條件設(shè)定部基于上述三維層疊裝置以上述設(shè)定造型條件對上述層疊體進行了造型時的上述層疊體的品質(zhì)數(shù)據(jù)，而更新上述設(shè)定造型條件。管理系統(tǒng)能夠通過基于實際的制造結(jié)果而更新設(shè)定造型條件，而適當(dāng)?shù)貙υO(shè)定造型條件進行設(shè)定。

上述形狀數(shù)據(jù)取得部、上述造型條件設(shè)定部、上述造型模擬執(zhí)行部、上述需要材料量取得部及上述輸出控制部設(shè)于制造管理系統(tǒng)，上述輸出控制部基于上述需要材料量，向不同于上述制造管理系統(tǒng)的材料管理系統(tǒng)訂購上述材料。該管理系統(tǒng)能夠通過構(gòu)建這樣從制造管理系統(tǒng)向材料管理系統(tǒng)訂購材料的系統(tǒng)，而適當(dāng)?shù)剡M行物流。

上述管理系統(tǒng)還具有：數(shù)據(jù)取得部，從管理上述材料的材料管理系統(tǒng)取得表示上述層疊體的造型所使用的上述材料的特性的材料數(shù)據(jù)，并取得上述三維層疊裝置造型出的上述層疊體的品質(zhì)數(shù)據(jù)；及對照部，通過對照上述材料數(shù)據(jù)與上述品質(zhì)數(shù)據(jù)，判斷上述層疊體的造型所使用的上述材料是否適當(dāng)。該管理系統(tǒng)能夠通過對照材料數(shù)據(jù)與品質(zhì)數(shù)據(jù)，而適當(dāng)?shù)毓芾聿牧?。在本系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)取得部取得材料數(shù)據(jù)，并取得上述三維層疊裝置造型出的上述層疊體的品質(zhì)數(shù)據(jù)，在對照上述材料數(shù)據(jù)與上述品質(zhì)數(shù)據(jù)的結(jié)果是混合了多種材料而成的材料的情況下，還能夠變更、調(diào)整各種材料的含有比率。

為了解決上述課題并實現(xiàn)目的，本公開所涉及的管理方法對三維層疊裝置的材料進行管理，上述三維層疊裝置通過照射光束并供給上述材料而對層疊體進行造型，上述管理方法具有如下的步驟：形狀數(shù)據(jù)取得步驟，取得上述層疊體的形狀數(shù)據(jù)；造型條件設(shè)定步驟，基于上述形狀數(shù)據(jù)而對設(shè)定造型條件進行設(shè)定，上述設(shè)定造型條件是用于利用上述三維層疊裝置對上述層疊體進行造型的造型條件；造型模擬執(zhí)行步驟，基于上述形狀數(shù)據(jù)和上述設(shè)定造型條件而執(zhí)行以上述設(shè)定造型條件對上述層疊體進行造型的造型模擬；需要材料量計算步驟，基于上述造型模擬的執(zhí)行結(jié)果而計算需要材料量，上述需要材料量是為了利用上述三維層疊裝置對上述層疊體進行造型所需的上述材料的量；及輸出步驟，將基于上述需要材料量的信息向外部輸出。根據(jù)該管理方法，能夠也考慮出成率地計算需要材料量，能夠適當(dāng)?shù)毓烙嬂萌S層疊裝置進行造型時所需的材料量。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠準確地估計利用三維層疊裝置進行造型時所需的材料量。

附圖說明

圖1是本實施方式的管理系統(tǒng)的示意性的框圖。

圖2是本實施方式的三維層疊裝置的示意圖。

圖3是本實施方式所涉及的層疊頭的示意圖。

圖4是本實施方式所涉及的三維層疊裝置的控制裝置的示意性的框圖。

圖5是制造管理系統(tǒng)的示意性的框圖。

圖6是說明制造管理系統(tǒng)的處理的流程圖。

圖7是材料管理系統(tǒng)的示意性的框圖。

圖8是工藝管理系統(tǒng)的示意性的框圖。

圖9是說明工藝管理系統(tǒng)的處理的流程圖。

具體實施方式

以下參照附圖來詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。另外，本發(fā)明不被該實施方式限定，另外，在存在多個實施方式的情況下，也包含組合各實施方式而構(gòu)成的實施方式。

(管理系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu))

圖1是本實施方式的管理系統(tǒng)的示意性的框圖。如圖1所示，管理系統(tǒng)1具有：制造管理系統(tǒng)10、三維層疊裝置12、材料管理系統(tǒng)14及工藝管理系統(tǒng)16。制造管理系統(tǒng)10是對三維層疊裝置12的造型條件等進行管理的系統(tǒng)。制造管理系統(tǒng)10對設(shè)定造型條件da1、需要材料量da2及訂購數(shù)據(jù)da3進行設(shè)定，并存儲于自身具有的存儲部中。設(shè)定造型條件da1是用于三維層疊裝置12進行層疊體的造型的條件，需要材料量da2是三維層疊裝置12對單位數(shù)量的層疊體進行造型所需的材料的量，訂購數(shù)據(jù)da3是與由三維層疊裝置12進行的層疊體的造型所使用的材料的訂購相關(guān)的信息，詳細情況將在后面敘述。

三維層疊裝置12從制造管理系統(tǒng)10取得設(shè)定造型條件da1，并以設(shè)定造型條件da1進行層疊體的造型。三維層疊裝置12取得工藝數(shù)據(jù)db1和品質(zhì)數(shù)據(jù)db2，并存儲于自身具有的存儲部中。工藝數(shù)據(jù)db1是對層疊體進行造型時的各種數(shù)據(jù)，品質(zhì)數(shù)據(jù)db2是表示制造出的層疊體的品質(zhì)的數(shù)據(jù)，詳細情況將在后面敘述。

材料管理系統(tǒng)14是對三維層疊裝置12進行的層疊體的造型所使用的材料進行管理的系統(tǒng)。材料管理系統(tǒng)14從制造管理系統(tǒng)10取得訂購數(shù)據(jù)da3，并基于訂購數(shù)據(jù)da3來進行要配送的材料的準備處理。另外，材料管理系統(tǒng)14取得表示要配送的材料的特性的數(shù)據(jù)即材料數(shù)據(jù)dc，并存儲于自身具有的存儲部中。

工藝管理系統(tǒng)16是對與三維層疊裝置12進行的層疊體的造型工藝等相關(guān)的數(shù)據(jù)進行蓄積的系統(tǒng)。工藝管理系統(tǒng)16從三維層疊裝置12取得工藝數(shù)據(jù)db1，并存儲工藝數(shù)據(jù)db1。另外，工藝管理系統(tǒng)16從材料管理系統(tǒng)14取得材料數(shù)據(jù)dc，從三維層疊裝置12取得品質(zhì)數(shù)據(jù)db2，并進行材料數(shù)據(jù)dc與品質(zhì)數(shù)據(jù)db2的對照。工藝管理系統(tǒng)16將工藝數(shù)據(jù)db1、材料數(shù)據(jù)dc與品質(zhì)數(shù)據(jù)db2的對照結(jié)果等作為工藝監(jiān)控數(shù)據(jù)dd進行存儲。

在本實施方式中，制造管理系統(tǒng)10、三維層疊裝置12、材料管理系統(tǒng)14、工藝管理系統(tǒng)16分別是不同的系統(tǒng)(裝置)。另外，對制造管理系統(tǒng)10、三維層疊裝置12、材料管理系統(tǒng)14、工藝管理系統(tǒng)16進行管理的主體(例如個人、組織或公司等)互不相同。在本實施方式中，制造管理系統(tǒng)10由進行三維層疊裝置12的開發(fā)、制造、銷售等的主體(裝置廠商)管理，三維層疊裝置12由制造層疊體的主體(制造廠商)管理，材料管理系統(tǒng)14由銷售材料的主體管理，工藝管理系統(tǒng)16由管理工藝監(jiān)控數(shù)據(jù)的主體(材料廠商)管理。但是，例如制造管理系統(tǒng)10、三維層疊裝置12、材料管理系統(tǒng)14和工藝管理系統(tǒng)16中的至少兩個也可以由相同的主體管理。另外，制造管理系統(tǒng)10、三維層疊裝置12、材料管理系統(tǒng)14、工藝管理系統(tǒng)16中的至少兩個也可以是一體的系統(tǒng)(裝置)。

(三維層疊裝置)

首先，對三維層疊裝置12進行說明。圖2是本實施方式的三維層疊裝置的示意圖。在此，在本實施方式中，將水平面內(nèi)的一個方向設(shè)為方向x，將在水平面內(nèi)與方向x正交的方向設(shè)為方向y，將與方向x和方向y分別正交的方向、即鉛垂方向設(shè)為方向z。另外，將沿著方向y的方向中的一個方向設(shè)為方向y1，將沿著方向y的方向中的另一個方向即方向y1的相反方向設(shè)為方向y2。在本實施方式中，三維層疊裝置12的方向y2側(cè)是三維層疊裝置12的正面?zhèn)?，三維層疊裝置12的方向y1側(cè)是三維層疊裝置12的背面?zhèn)?。三維層疊裝置12的正面?zhèn)仁抢缱鳂I(yè)者為了對層疊體進行造型而操作三維層疊裝置12的一側(cè)。另外，將沿著方向z的方向中的一個方向設(shè)為方向z1，將沿著方向z的方向中的另一個方向即方向z1的相反方向設(shè)為方向z2。在本實施方式中，方向z1是朝向鉛垂方向上方的方向，方向z2是朝向鉛垂方向下方的方向。圖2是從方向y觀察本實施方式所涉及的三維層疊裝置12的示意圖。另外，本實施方式所涉及的三維層疊裝置12以粉末p為材料，通過向粉末p照射光束l而使粉末p熔融及固化，由此對層疊體進行造型。但是，三維層疊裝置12不限于使用粉末p作為材料，例如也可以使用線狀的材料(例如線狀的金屬材料)、液體(例如液相的金屬粘結(jié)劑)等作為材料。以下，將使用的材料記載為粉末p，但也可以將粉末p置換為除了粉末p以外的材料。

如圖2所示，三維層疊裝置12在三維層疊室r內(nèi)具備：臺部20、基臺移動部22、基臺部24、臺部26、層疊頭28、頭移動部30、管32a、32b、機械加工部33及工藝檢測部34。另外，三維層疊裝置12具備：光源部36、粉末供給部37及控制裝置38。在本實施方式中，光源部36、粉末供給部37及控制裝置38設(shè)于三維層疊室r的外部。

三維層疊裝置12是在基臺部24對作為三維形狀物的層疊體a進行造型的裝置?；_部24是成為供層疊體a被造型的基座的部件。本實施方式的基臺部24是板狀的部件。另外，基臺部24不限定于此。基臺部24是與層疊體a分體地成為層疊體a的基座的部件，但也可以是與層疊體a結(jié)合而成為層疊體a的一部分的部件。

臺部20是對基臺移動部22和基臺部24等進行支撐的臺?；_移動部22設(shè)于臺部20上，對基臺部24進行支撐?；_移動部22是通過控制裝置38的控制使基臺部24移動的機構(gòu)?；_移動部22具有：第一移動部22a、第二移動部22b及旋轉(zhuǎn)部22c。第一移動部22a是使基臺部24在沿著水平方向(與鉛垂方向正交)的第一方向上移動的機構(gòu)。在本實施方式中，第一移動部22a使基臺部24沿著方向y移動。進一步而言，在本實施方式中，在第一移動部22a上配置有第二移動部22b、旋轉(zhuǎn)部22c及基臺部24，第一移動部22a使第二移動部22b、旋轉(zhuǎn)部22c及基臺部24沿著方向y移動。

第二移動部22b是使基臺部24在沿著水平方向(與鉛垂方向正交)的第二方向上移動的機構(gòu)，第二方向是與第一方向正交的方向。在本實施方式中，第二移動部22b使基臺部24沿著方向x移動。進一步而言，在本實施方式中，在第二移動部22b上配置有旋轉(zhuǎn)部22c及基臺部24，第二移動部22b使旋轉(zhuǎn)部22c及基臺部24沿著方向x移動。另外，在本實施方式中，第一移動部22a和第二移動部22b是使載置于上部的基臺部24移動的滑動件，但也可以是滑動件以外的機構(gòu)。

旋轉(zhuǎn)部22c是供基臺部24配置的旋轉(zhuǎn)臺。旋轉(zhuǎn)部22c通過以至少一個旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)，而使配置于上部的基臺部24旋轉(zhuǎn)。在本實施方式中，旋轉(zhuǎn)部22c以相互正交的三個旋轉(zhuǎn)軸為旋轉(zhuǎn)中心使基臺部24旋轉(zhuǎn)。

這樣，基臺移動部22通過第一移動部22a和第二移動部22b使基臺部24沿著方向x及方向y移動。此外，基臺移動部22通過旋轉(zhuǎn)部22c使基臺部24以三個旋轉(zhuǎn)軸為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)。即，基臺移動部22是使基臺部24沿著兩個軸移動并以三個旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)的五軸移動機構(gòu)。但是，基臺移動部22不限于五軸移動機構(gòu)，例如也可以是使基臺部24沿著方向x及方向y移動的兩軸移動機構(gòu)。

臺部26是設(shè)置在三維層疊室r內(nèi)的臺座，在本實施方式中設(shè)有頭移動部30。

層疊頭28設(shè)于基臺部24的方向z1側(cè)、即基臺部24的鉛垂方向上方側(cè)。層疊頭28從光束照射口42b向基臺部24照射光束l，從粉末噴射口44b向基臺部24噴射粉末p，由此在基臺部24上形成層疊體。即，本實施方式所涉及的三維層疊裝置12是具備層疊頭28的沉積方式的三維層疊裝置。

圖3是本實施方式所涉及的層疊頭的示意圖。如圖3所示，層疊頭28具有內(nèi)管42和外管44。外管44是管狀的部件，隨著靠近前端即方向z2而直徑變小。內(nèi)管42也是管狀的部件，隨著靠近前端即方向z2而直徑變小。由于內(nèi)管42插入于外管44的內(nèi)部，因此由內(nèi)管42和外管44構(gòu)成了雙層管。在層疊頭28中，內(nèi)管42的內(nèi)周面?zhèn)鹊目臻g成為光束l通過的光束路徑42a。另外，在層疊頭28中，內(nèi)管42的外周面與外管44的內(nèi)周面之間的空間成為粉末p通過的粉末流路44a。即，粉末流路44a成為包圍光束路徑42a的周圍的形狀的流路。在本實施方式中，粉末流路44a呈同心圓狀地配置于光束路徑42a的外周。

層疊頭28在方向z2側(cè)的端部40a開口有光束照射口42b。另外，層疊頭28在方向z1側(cè)的端部40b、即與端部40a相反的一側(cè)的端部設(shè)有光纖連接口48。光纖連接口48是設(shè)于端部40b的開口。光束照射口42b與光纖連接口48經(jīng)由光束路徑42a而連通。即，光束照射口42b是光束路徑42a的方向z2側(cè)的開口，光纖連接口48是光束路徑42a的方向z1側(cè)的開口。另外，層疊頭28在光束路徑42a的光束照射口42b與光纖連接口48之間的位置設(shè)有光學(xué)元件46。光學(xué)元件46例如具備對光束l進行準直的準直透鏡和將準直后的光束l會聚的聚光透鏡。但是，光學(xué)元件46的結(jié)構(gòu)不限于此，是任意的。

在光纖連接口48連接作為光纖的管32a。管32a是與作為光束l的光源的光源部32連接的光纖，其端部與光纖連接口48連接。向管32a入射來自光源部32的光束l，將入射的光束l引導(dǎo)至與光纖連接口48連接的端部，并從端部向?qū)盈B頭28的光束路徑42a內(nèi)出射光束l。出射到光束路徑42a內(nèi)的光束l在光束路徑42a內(nèi)朝向方向z2行進，穿過光學(xué)元件46而從光束照射口42b出射到層疊頭28的外部。從光束照射口42b出射的光束l朝向方向z2前進，向基臺部24照射。

另外，層疊頭28在方向z2側(cè)的端部40a開口有粉末噴射口44b。粉末噴射口44b以包圍光束照射口42b的方式開口。另外，層疊頭28在方向z1側(cè)的端部40b設(shè)有管連接口49。管連接口49是設(shè)于端部40b的開口。粉末噴射口44b與管連接口49經(jīng)由粉末流路44a而連通。即，粉末噴射口44b是粉末流路44a的方向z2側(cè)的開口，管連接口49是粉末流路44a的方向z1側(cè)的開口。

在管連接口49連接有管32b。管32b是與貯存粉末p的罐即粉末供給部37連接的管，其端部與管連接口49連接。管32b將來自粉末供給部37的粉末p引導(dǎo)至與管連接口49連接的端部，并從端部向?qū)盈B頭28的粉末流路44a內(nèi)供給粉末p。供給到粉末流路44a內(nèi)的粉末p在粉末流路44a內(nèi)朝向方向z2流動，從粉末噴射口44b噴射到層疊頭28的外部。從粉末噴射口44b噴射出的粉末p朝向方向z2前進，向基臺部24噴射。

在此，光束l以預(yù)定的會聚直徑向基臺部24照射。在圖3的例子中，光束l以使會聚直徑、即光束的會聚位置與基臺部24上的基材m重疊的方式照射?；膍是成為層疊體的母材的部件，但也可以是通過三維層疊裝置12進行造型的期間的層疊體。基材m由光束l熔融，形成基材m熔融而成的熔融池。另外，粉末p以預(yù)定的會聚直徑向基臺部24噴射。粉末p向熔融池噴射，即，以使會聚位置與熔融池重疊的方式噴射。因此，從粉末噴射口44b噴射出的粉末p在熔融池內(nèi)熔融。并且，由于基臺部24相對于層疊頭28移動，因此被照射光束l的位置發(fā)生變化。因此，曾被照射光束l而形成了熔融池的部位因未被照射光束l而冷卻并固化，由此形成焊道b。通過將該焊道b層疊為三維狀，而對層疊體a進行造型。

另外，本實施方式中的光束l是激光，但不限于激光，也可以是例如電子束等。另外，本實施方式中的粉末p為金屬粉末，但只要是粉末即可，不限于金屬粉末。另外，如上所述，也可以使用除了粉末p以外的材料。

另外，在圖2及圖3的例子中，傳輸光束l的管32a和供給粉末p的管32b與層疊頭28連接，但除此以外的管也可以與層疊頭28連接。例如，向?qū)盈B頭28供給氣體的管或向?qū)盈B頭28供給冷卻水的管等也可以與層疊頭28連接。另外，作為通過與層疊頭28連接的管供給的氣體，可舉出供給到粉末流路44a而用于使粉末p流動的空氣或以覆蓋被供給粉末p和光束l的部位的外周的方式供給的非活性氣體等。

返回圖2，頭移動部30使層疊頭28沿著方向z移動。在本實施方式中，頭移動部30安裝于臺部26。頭移動部30使層疊頭28沿著方向z移動。在本實施方式中，頭移動部30是使層疊頭28移動的滑動件，但也可以是除了滑動件以外的機構(gòu)。另外，頭移動部30不限于安裝于臺部26，安裝位置是任意的。

機械加工部33對層疊體a進行機械加工。如圖2所示，機械加工部33設(shè)于基臺部24的方向z2，例如前端的工具與層疊體a接觸，由此對層疊體a進行切削等機械加工。

工藝檢測部34是檢測對層疊體a進行造型時的工藝數(shù)據(jù)db1的傳感器。在本實施方式中，工藝檢測部34是觀察熔融池等造型過程中的層疊體a的傳感器。

圖4是本實施方式所涉及的三維層疊裝置的控制裝置的示意性的框圖?？刂蒲b置38是控制三維層疊裝置12的裝置，在此是計算機。圖4是本實施方式所涉及的控制裝置的框圖。如圖4所示，控制裝置38具有：輸入部50、輸出部52、存儲部54、通信部56及控制部58。輸入部50是接受用戶的操作的輸入裝置。輸出部52是顯示控制部58的控制內(nèi)容等的顯示裝置。存儲部54是存儲控制部58的運算內(nèi)容和程序的信息等的存儲器，包含例如ram(randomaccessmemory：隨機存取存儲器)、rom(readonlymemory：只讀存儲器)那樣的主存儲裝置和hdd(harddiskdrive：硬盤驅(qū)動器)等外部存儲裝置中的至少一個。存儲部54存儲控制部58取得的工藝數(shù)據(jù)db1和品質(zhì)數(shù)據(jù)db2。通信部56是與外部的裝置進行通信的機構(gòu)、即通信接口。通信部56是例如wi-fi(注冊商標)模塊和天線等?？刂撇?8是運算裝置、即cpu(centralprocessingunit：中央處理單元)。

控制部58具有：造型控制部60、工藝數(shù)據(jù)取得部62及品質(zhì)數(shù)據(jù)取得部64。造型控制部60、工藝數(shù)據(jù)取得部62及品質(zhì)數(shù)據(jù)取得部64通過控制部58讀出存儲在存儲部54中的軟件(程序)而實現(xiàn)，來執(zhí)行后述的處理。另外，控制裝置38是執(zhí)行控制部58進行的后述處理的一個裝置，但也可以由多個裝置承擔(dān)后述處理。換言之，控制裝置38也可以由多個裝置構(gòu)成。

造型控制部60對層疊體a的造型進行控制。造型控制部60從制造管理系統(tǒng)10取得接下來要造型的層疊體a的造型條件、即設(shè)定造型條件da1。造型條件是用于對層疊體a進行造型的三維層疊裝置12的動作條件、即制法。設(shè)定造型條件是由制造管理系統(tǒng)10設(shè)定的條件，詳細情況將在后面敘述。造型控制部60基于設(shè)定造型條件da1控制基臺移動部22而使基臺部24移動，并控制層疊頭28等而從層疊頭28一邊照射光束l一邊噴射粉末p，由此對層疊體a進行造型。進一步而言，造型控制部60一邊使基臺部24移動，一邊從層疊頭28照射光束l并噴射粉末p，由此對焊道b進行造型。造型控制部60在一個焊道b的造型結(jié)束后，繼續(xù)對下一個焊道b進行造型。例如，造型控制部60在同一面上對一個或多個焊道b進行造型，由此對造型體進行造型。并且，造型控制部60通過在造型體之上進一步對造型體進行造型，由此將造型體彼此層疊而造型出層疊體a。即，層疊體a可以說是對造型體進行層疊而成的。另外，造型控制部60基于設(shè)定造型條件da1而對層疊體a進行機械加工。另外，造型控制部60執(zhí)行用于層疊體a的造型的各種控制，諸如控制頭移動部30而使層疊頭28在方向z上移動，或控制光源部36而控制光束l的輸出，或控制粉末供給部37而控制粉末p的種類或流量等，或控制載氣或冷卻水的供給等。

工藝數(shù)據(jù)取得部62取得三維層疊裝置12的工藝數(shù)據(jù)db1。工藝數(shù)據(jù)db1是表示層疊體a的造型過程中的三維層疊裝置12及層疊體a的狀態(tài)的數(shù)據(jù)。工藝數(shù)據(jù)db1是例如光束l的輸出、進給速度、粉末p的供給量、熔融池的溫度分布、機械坐標等。進給速度是指層疊頭28相對于基臺部24的相對速度，在本實施方式中，是指層疊頭28噴射粉末p并照射光束l時的基臺部24相對于層疊頭28的移動速度。另外，粉末p的供給量是從層疊頭28噴射的粉末p的噴射量，熔融池的溫度分布是對層疊體a進行造型時生成的熔融池的溫度分布。另外，機械坐標是層疊頭28供給粉末p或光束l的位置(粉末p、光束l的會聚位置)的坐標。工藝數(shù)據(jù)取得部62取得在層疊體a的造型過程中由工藝檢測部34等傳感器檢測出的數(shù)據(jù)作為工藝數(shù)據(jù)db1。例如，熔融池的溫度分布基于工藝檢測部34拍攝到的熔融池的圖像而計算。但是，工藝數(shù)據(jù)db1不限于由傳感器檢測，例如，也可以由工藝數(shù)據(jù)取得部62取得造型控制部60在對層疊體a進行造型時所設(shè)定的值(例如光束的輸出等)。

品質(zhì)數(shù)據(jù)取得部64取得表示由三維層疊裝置12制造出的層疊體a的品質(zhì)的品質(zhì)數(shù)據(jù)db2。在本實施方式中，優(yōu)選為，品質(zhì)數(shù)據(jù)db2是表示完成了造型的層疊體a的品質(zhì)的數(shù)據(jù)，而不是表示造型中途的層疊體a的品質(zhì)的數(shù)據(jù)。例如，與三維層疊裝置12不同的裝置檢查層疊體a的品質(zhì)，品質(zhì)數(shù)據(jù)取得部64取得該檢查結(jié)果作為層疊體a的品質(zhì)數(shù)據(jù)db2。但是，也可以由三維層疊裝置12檢查層疊體a的品質(zhì)。作為品質(zhì)數(shù)據(jù)db2，可舉出例如層疊體a的強度、層疊體a的表面粗糙度、層疊體a的密度等。

工藝數(shù)據(jù)取得部62取得的工藝數(shù)據(jù)db1和品質(zhì)數(shù)據(jù)取得部64取得的品質(zhì)數(shù)據(jù)db2被存儲于控制裝置38的存儲部54。另外，工藝數(shù)據(jù)取得部62和品質(zhì)數(shù)據(jù)取得部64將工藝數(shù)據(jù)db1和品質(zhì)數(shù)據(jù)db2經(jīng)由通信部56而發(fā)送到工藝管理系統(tǒng)16。

(制造管理系統(tǒng))

接著，對制造管理系統(tǒng)10進行說明。圖5是制造管理系統(tǒng)的示意性的框圖。制造管理系統(tǒng)10是管理用于三維層疊裝置12對層疊體a進行造型的造型條件等的裝置，在此是計算機。如圖5所示，制造管理系統(tǒng)10具有：輸入部70、輸出部72、存儲部74、通信部76及控制部78。輸入部70是接受用戶的操作的輸入裝置。輸出部72是顯示控制部78的控制內(nèi)容等的顯示裝置。存儲部74是存儲控制部78的運算內(nèi)容和程序的信息等的存儲器，包含例如ram(randomaccessmemory：隨機存取存儲器)、rom(readonlymemory：只讀存儲器)那樣的主存儲裝置和hdd(harddiskdrive：硬盤驅(qū)動器)等外部存儲裝置中的至少一個。存儲部74存儲控制部78取得的設(shè)定造型條件da1、需要材料量da2及訂購數(shù)據(jù)da3。通信部76是與外部的裝置進行通信的機構(gòu)、即通信接口。通信部76是例如wi-fi(注冊商標)模塊和天線等?？刂撇?8是運算裝置、即cpu(centralprocessingunit：中央處理單元)。

控制部78具有：形狀數(shù)據(jù)取得部80、造型條件設(shè)定部82、造型模擬執(zhí)行部84、需要材料量取得部86、訂購數(shù)據(jù)生成部87及輸出控制部88。形狀數(shù)據(jù)取得部80、造型條件設(shè)定部82、造型模擬執(zhí)行部84、需要材料量取得部86、訂購數(shù)據(jù)生成部87和輸出控制部88通過控制部78讀出存儲在存儲部74中的軟件(程序)而實現(xiàn)，來執(zhí)行后述的處理。另外，制造管理系統(tǒng)10是執(zhí)行控制部78進行的后述處理的一個裝置，但也可以由多個裝置承擔(dān)后述處理。換言之，制造管理系統(tǒng)10也可以由多個裝置構(gòu)成。

形狀數(shù)據(jù)取得部80取得三維層疊裝置12接下來要造型的層疊體a的形狀數(shù)據(jù)。所謂形狀數(shù)據(jù)，是表示想要制造的層疊體a的形狀的數(shù)據(jù)，例如是三維cad模型的數(shù)據(jù)等。形狀數(shù)據(jù)取得部80可以經(jīng)由通信部76而從外部裝置取得形狀數(shù)據(jù)，也可以讀出存儲在存儲部74中的形狀數(shù)據(jù)。作為形狀數(shù)據(jù)取得部80取得的形狀數(shù)據(jù)，可以想到作為目標的層疊體的理想形狀、或者用接觸式或非接觸式的測量裝置對所造型的層疊體進行測定而得到的實際形狀、或者根據(jù)對在實際的層疊造型過程中由光束熔融而成的熔融池的尺寸進行測量而得到的結(jié)果得到的推定形狀等。

造型條件設(shè)定部82基于形狀數(shù)據(jù)來設(shè)定三維層疊裝置12對層疊體a的造型條件、即設(shè)定造型條件da1。造型條件設(shè)定部82設(shè)定用于對層疊體a進行造型的造型條件，以使層疊體a成為由形狀數(shù)據(jù)表示的形狀，并將該造型條件設(shè)為設(shè)定造型條件da1。即，造型條件設(shè)定部82通過cam(computeraidedmanufacturing：計算機輔助制造)來設(shè)定造型條件。作為設(shè)定造型條件da1，造型條件設(shè)定部82對粉末p(材料)的材質(zhì)、粉末p(材料)的粒度分布、粉末p(材料)的供給速度、粉末p(材料)在基臺部24處的會聚直徑、光束l的輸出、光束l的波長、光束l的強度分布(光束輪廓)、光束l在基臺部24處的聚光直徑(會聚直徑)、光束l與粉末p(材料)的會聚位置、層疊道次、機械加工道次、進給速度、粉末p的載氣的流量、噴射粉末p(材料)的噴嘴的種類等進行設(shè)定。作為設(shè)定造型條件da1，造型條件設(shè)定部82可以設(shè)定以上列舉的全部，也可以設(shè)定以上列舉中的至少一個。例如，作為設(shè)定造型條件da1，造型條件設(shè)定部82可以至少設(shè)定材料(粉末p)的供給速度、光束l的輸出及層疊頭28的進給速度。層疊道次是指沿著哪個方向形成焊道b、如何層疊焊道b等焊道b的路徑。即，層疊道次是指層疊頭28噴射粉末p并照射光束l時的基臺部24相對于層疊頭28的移動路徑。機械加工道次是指如何對層疊體a進行機械加工的路徑，是指在利用機械加工部33對層疊體a進行機械加工時的基臺部24相對于機械加工部33的移動路徑。另外，層疊道次及機械加工道次還包括從哪個部分起如何形成焊道b或進行機械加工的順序。另外，會聚位置是光束l及粉末p收斂的位置。噴射粉末p的噴嘴是構(gòu)成層疊頭28的噴射粉末p的粉末噴射口44b的噴嘴。噴嘴的種類能夠從由單個或多個圓形或異形的噴出口構(gòu)成的噴嘴等中選擇。

另外，造型條件設(shè)定部82也可以針對一個層疊體a設(shè)定多種粉末p的材質(zhì)。在該情況下，造型條件設(shè)定部82按每個層疊道次設(shè)定粉末p的材質(zhì)(例如，到造型體的第三層為止設(shè)為第一種材質(zhì)，第四層以后設(shè)為第二種材料等)。由此，能夠使層疊體a成為根據(jù)部位而材質(zhì)不同的傾斜材料。另外，粉末p的材質(zhì)并不限于造型條件設(shè)定部82基于形狀數(shù)據(jù)來設(shè)定，也可以根據(jù)制造怎樣的層疊體a的要求等來設(shè)定。

另外，作為設(shè)定造型條件da1，造型條件設(shè)定部82也可以設(shè)定從層疊頭28開始粉末p的噴射的定時到開始層疊體a的造型(焊道b的生成)的定時之間的第一滯后時間。在三維層疊裝置12中，在開始粉末p的噴射的定時，粉末p的噴射量有時會不穩(wěn)定。因此，造型條件設(shè)定部82對設(shè)定造型條件da1進行設(shè)定，使得在從開始粉末p的噴射的定時起經(jīng)過了第一滯后時間之后、即噴射量穩(wěn)定之后，開始層疊體a的造型(焊道b的生成)。另外，作為設(shè)定造型條件da1，造型條件設(shè)定部82也可以設(shè)定從變更粉末p的材質(zhì)而噴射的定時到使用變更了材質(zhì)的粉末p開始層疊體a的造型(焊道b的生成)的定時之間的第二滯后時間。在造型的中途變更了粉末p的材質(zhì)的情況下，在材質(zhì)剛變更后，變更前的粉末和變更后的材料有可能混合。因此，造型條件設(shè)定部82對設(shè)定造型條件da1進行設(shè)定，使得在從開始變更了材質(zhì)的粉末p的噴射的定時起經(jīng)過了第二滯后時間之后，開始使用變更后的材質(zhì)的粉末p的層疊體a的造型(焊道b的生成)。另外，作為設(shè)定造型條件da1，造型條件設(shè)定部82也可以將穩(wěn)定地噴射粉末p但不照射光束l的時間設(shè)定為第三滯后時間。三維層疊裝置12即使在從粉末p的噴射起經(jīng)過了預(yù)定時間而粉末p的噴射穩(wěn)定的時間段，有時也不照射光束l而不進行層疊體的造型。例如，在一邊以直線道次往復(fù)移動一邊進行層疊的情況下，為了使層疊高度均勻(為了消除由進給的加減速引起的速度變化的影響)，有時采取暫時停止光束l的照射，有意地超程后進行反轉(zhuǎn)動作的方法。此時，為了避免直到粉末噴出穩(wěn)定為止的時間損失，有時會持續(xù)進行粉末p的噴射。造型條件設(shè)定部82將這樣的情況設(shè)定為第三滯后時間。造型條件設(shè)定部82對設(shè)定造型條件da1進行設(shè)定，使得在從在粉末p的噴射過程中停止光束l的照射的定時起經(jīng)過了第三滯后時間之后，再次開始光束l的照射而再次開始層疊體a的造型(焊道b的生成)。

造型條件設(shè)定部82將如以上那樣那樣設(shè)定的設(shè)定造型條件da1經(jīng)由通信部76而發(fā)送到三維層疊裝置12的控制裝置38。造型條件設(shè)定部82對設(shè)定造型條件da1附加控制裝置38能夠讀入的代碼，發(fā)送到控制裝置38。另外，三維層疊裝置12有時以該設(shè)定造型條件da1實施層疊體a的造型，并取得該層疊體a的品質(zhì)數(shù)據(jù)db2。在該情況下，造型條件設(shè)定部82也可以從三維層疊裝置12取得品質(zhì)數(shù)據(jù)db2，并基于該品質(zhì)數(shù)據(jù)db2對設(shè)定造型條件da1進行重新設(shè)定。即，造型條件設(shè)定部82也可以將三維層疊裝置12實際進行了造型的情況下的數(shù)據(jù)作為反饋數(shù)據(jù)來更新設(shè)定造型條件da1。

造型模擬執(zhí)行部84基于設(shè)定造型條件da1而執(zhí)行以設(shè)定造型條件da1對層疊體a進行造型的造型模擬。即，造型模擬執(zhí)行部84使用設(shè)定造型條件da1來執(zhí)行通過三維層疊裝置12對層疊體a進行造型的模擬，造型出成為形狀數(shù)據(jù)所示的形狀的假想的層疊體a。換言之，造型模擬執(zhí)行部84讀出通過三維層疊裝置12對層疊體a進行造型的模擬模型，將設(shè)定造型條件da1作為輸入數(shù)據(jù)輸入到該模擬模型，執(zhí)行造型模擬。并且，造型模擬執(zhí)行部84生成成為形狀數(shù)據(jù)所示的形狀的假想的層疊體a作為造型模擬的輸出數(shù)據(jù)。此外，造型模擬執(zhí)行部84計算以設(shè)定造型條件da1對層疊體a進行造型的情況下所需的材料的量作為輸出數(shù)據(jù)。在此的材料是指層疊頭28噴射的粉末p，以設(shè)定造型條件da1對層疊體a進行造型的情況下所需的材料的量是指供給到層疊頭28的粉末p的量。但是，在此的材料不限于粉末p，例如也可以是液體等，所需的材料的量也可以是對層疊體a進行造型的情況下所需的液體的量。作為輸出數(shù)據(jù)，也可以包含對層疊體a進行造型所需的制造時間。另外，三維層疊裝置12是噴射粉末p并照射光束l的沉積方式。因此，造型模擬執(zhí)行部84執(zhí)行的造型模擬也是以沉積方式對層疊體a進行造型的模擬。

需要材料量取得部86基于由造型模擬執(zhí)行部84執(zhí)行的造型模擬的執(zhí)行結(jié)果，取得為了利用三維層疊裝置12對層疊體a進行造型所需的需要材料量。如上所述，造型模擬執(zhí)行部84在將設(shè)定造型條件da1作為輸入數(shù)據(jù)進行造型模擬的情況下，將以設(shè)定造型條件da1對層疊體a進行造型的情況下所需的材料的量作為輸出數(shù)據(jù)。需要材料量取得部86取得造型模擬執(zhí)行部84計算出的、以設(shè)定造型條件da1對層疊體a進行造型的情況下所需的材料的量、在此為粉末p的量，作為需要材料量。在三維層疊裝置12中，由于其造型工藝的原因，不能將供給到層疊頭28的全部粉末p作為構(gòu)成層疊體a的粉末使用。即，供給到層疊頭28的粉末p的一部分實際上不為構(gòu)成層疊體a的材料。造型模擬執(zhí)行部84通過造型模擬，來計算作為構(gòu)成層疊體a的材料而使用的粉末p的量和雖投入到三維層疊裝置12但不構(gòu)成層疊體a的粉末p的量合計而得到的粉末p的投入量作為需要材料量。

造型模擬執(zhí)行部84計算出的未作為構(gòu)成層疊體a的材料使用的粉末p是指在模擬中雖供給到層疊頭28但不構(gòu)成層疊體a的粉末p。未作為構(gòu)成層疊體a的材料使用的粉末p包括例如雖被噴射到基臺部24但未熔融而未形成層疊體a的粉末。另外，未作為構(gòu)成層疊體a的材料使用的粉末p包括在從開始粉末p的噴射的定時到開始層疊體a的造型的定時為止的期間(第一滯后時間)噴射的粉末p。另外，未作為構(gòu)成層疊體a的材料使用的粉末p包括在從變更粉末p的材質(zhì)而噴射的定時到使用變更了材質(zhì)的粉末p開始層疊體a的造型的定時為止的期間(第二滯后時間)噴射的粉末p。另外，未作為構(gòu)成層疊體a的材料使用的粉末p包括在從在粉末p的噴射過程中停止光束l的照射的定時到再次開始光束l的照射的定時為止的期間(第三滯后時間)噴射的粉末p。另外，未作為構(gòu)成層疊體a的材料使用的粉末p包括在停止粉末p向?qū)盈B頭28的供給的定時之后從層疊頭28噴射的粉末p。層疊頭28即使在停止粉末p從粉末供給部37的供給之后，也在內(nèi)部殘留有粉末p，因此有時會噴射該粉末p。在停止粉末p向?qū)盈B頭28的供給的定時之后從層疊頭28噴射的粉末p是指殘留在其內(nèi)部的粉末p。

訂購數(shù)據(jù)生成部87基于需要材料量取得部86取得的需要材料量da2而生成用于訂購材料(在此為粉末p)的訂購數(shù)據(jù)da3。訂購數(shù)據(jù)生成部87取得對三維層疊裝置12進行管理的主體保有的粉末p的庫存信息、即用于造型的粉末p的保有量。訂購數(shù)據(jù)生成部87也可以從三維層疊裝置12或其管理主體取得粉末p的庫存信息。訂購數(shù)據(jù)生成部87將粉末p的庫存信息與需要材料量取得部86所取得的需要材料量da2進行比較，來判斷是否需要訂購粉末p，在判斷為需要的情況下，生成訂購數(shù)據(jù)da3。訂購數(shù)據(jù)da3包含要訂購的粉末p的量和要訂購的粉末p的特性。粉末p的特性是粉末p的材質(zhì)、粉末p的粒徑、粉末p的球形度等。訂購數(shù)據(jù)生成部87例如也可以取得與層疊體a的制造計劃或制造時間相關(guān)的信息，并基于該制造計劃或制造時間、需要材料量和粉末p的庫存信息來計算要訂購的粉末p的量。

輸出控制部88將基于需要材料量的信息輸出到外部。在本實施方式中，輸出控制部88將訂購數(shù)據(jù)da3作為基于需要材料量的信息經(jīng)由通信部76而發(fā)送到材料管理系統(tǒng)14。輸出控制部88通過將訂購數(shù)據(jù)da3發(fā)送到材料管理系統(tǒng)14來訂購粉末p。可以說輸出控制部88基于需要材料量向材料管理系統(tǒng)14訂購材料(在此為粉末p)。

制造管理系統(tǒng)10為以上的結(jié)構(gòu)。接著，對基于制造管理系統(tǒng)10的處理工序進行說明。圖6是說明制造管理系統(tǒng)的處理的流程圖。如圖6所示，制造管理系統(tǒng)10通過造型條件設(shè)定部82對設(shè)定造型條件da1進行設(shè)定(步驟s20)，通過造型模擬執(zhí)行部84以設(shè)定造型條件da1執(zhí)行造型模擬(步驟s22)。造型模擬執(zhí)行部84執(zhí)行造型模擬，來計算以設(shè)定造型條件da1對層疊體a進行造型的情況下的需要材料量da2，在此計算以設(shè)定造型條件da1對層疊體a進行造型的情況下所需的粉末p的量。制造管理系統(tǒng)10通過需要材料量取得部86取得造型模擬執(zhí)行部84計算出的需要材料量da2(步驟s24)，通過訂購數(shù)據(jù)生成部87，基于需要材料量da2來判斷是否需要材料的訂購，在此判斷是否需要粉末p的訂購(步驟s26)。在需要粉末p的訂購情況下(步驟s26：是)，制造管理系統(tǒng)10通過訂購數(shù)據(jù)生成部87生成表示粉末p的訂購量的訂購數(shù)據(jù)da3，并通過輸出控制部88將訂購數(shù)據(jù)da3發(fā)送到材料管理系統(tǒng)14來訂購粉末p(步驟s28)。在不需要粉末p的訂購的情況下，不訂購粉末p，并結(jié)束本處理。

在此，三維層疊裝置12使用粉末p等材料進行層疊體a的造型。因此，在利用三維層疊裝置12對層疊體a進行造型的情況下，要求掌握粉末p等材料的需要量，并保持需要量的材料作為庫存。但是，在三維層疊裝置12中，從其造型工藝出發(fā)，不能將使用的粉末p全部用于層疊體a。因此，僅通過要制造的層疊體a的形狀數(shù)據(jù)，有可能無法準確地估計造型所需的材料量。對此，本實施方式所涉及的制造管理系統(tǒng)10設(shè)定用于對層疊體a進行造型的設(shè)定造型條件，并在該設(shè)定造型條件下執(zhí)行造型模擬，由此計算出需要材料量。造型模擬是再現(xiàn)設(shè)定造型條件下的層疊體a的造型的模擬，因此制造管理系統(tǒng)10除了能夠計算出用作層疊體a的粉末p的量以外，還能夠計算出雖未用作層疊體a但被使用的粉末p的量。因此，能夠考慮雖未用作層疊體a但被使用的粉末p的量、即考慮出成率來計算需要材料量，能夠準確地估計造型所需的材料量。特別是，沉積方式的三維層疊裝置、使用金屬粉末的三維層疊裝置與床式的三維層疊裝置、使用樹脂粉末等的三維層疊裝置相比，存在雖未用作層疊體a但被使用的粉末p的量增多、或者雖未用作層疊體a但被使用的粉末p的量的變動根據(jù)層疊體a的形狀和造型條件而變大的傾向。因此，在利用沉積方式的三維層疊裝置或使用金屬粉末的三維層疊裝置的情況下，尤其難以估計需要材料量。即使在這樣的情況下，制造管理系統(tǒng)10通過執(zhí)行造型模擬，也能夠準確地估計雖未用作層疊體a但被使用的粉末p的量，由此能夠適當(dāng)?shù)毓烙嬓枰牧狭?。另外，三維層疊裝置中，能夠適當(dāng)?shù)貙盈B體a進行造型的造型條件的范圍較小，另外，造型條件的種類較多。因此，例如為了利用三維層疊裝置12實際對層疊體a進行造型以估計需要材料量，用于造型條件的設(shè)定的負荷變大。對此，在本實施方式中，通過制造管理系統(tǒng)10設(shè)定造型條件，并在該造型條件下實施模擬。因此，還能夠抑制用于估計需要材料量的負荷變大的情況。

(材料管理系統(tǒng))

接著，對材料管理系統(tǒng)14進行說明。圖7是材料管理系統(tǒng)的示意性的框圖。材料管理系統(tǒng)14是管理用于三維層疊裝置12對層疊體a進行造型的材料的裝置，在此是計算機。如圖7所示，材料管理系統(tǒng)14具有：輸入部90、輸出部92、存儲部94、通信部96及控制部98。輸入部90是接受用戶的操作的輸入裝置。輸出部92是顯示控制部98的控制內(nèi)容等的顯示裝置。存儲部94是存儲控制部98的運算內(nèi)容和程序的信息等的存儲器，包含例如ram(randomaccessmemory：隨機存取存儲器)、rom(readonlymemory：只讀存儲器)那樣的主存儲裝置和hdd(harddiskdrive：硬盤驅(qū)動器)等外部存儲裝置中的至少一個。存儲部94存儲控制部98取得的材料數(shù)據(jù)dc。通信部96是與外部的裝置進行通信的機構(gòu)、即通信接口。通信部96是例如wi-fi(注冊商標)模塊和天線等?？刂撇?8是運算裝置、即cpu(centralprocessingunit：中央處理單元)。

控制部98具有接受訂購管理部100和材料數(shù)據(jù)取得部102。接受訂購管理部100和材料數(shù)據(jù)取得部102通過控制部98讀出存儲在存儲部94中的軟件(程序)而實現(xiàn)，來執(zhí)行后述的處理。另外，材料管理系統(tǒng)14是執(zhí)行控制部98進行的后述處理的一個裝置，但也可以由多個裝置承擔(dān)后述處理。換言之，材料管理系統(tǒng)14也可以由多個裝置構(gòu)成。

接受訂購管理部100基于來自制造管理系統(tǒng)10的訂購數(shù)據(jù)da3而管理材料的接受訂購、在此為管理粉末p的接受訂購。接受訂購管理部100執(zhí)行如下的處理：取得從制造管理系統(tǒng)10發(fā)送來的訂購數(shù)據(jù)da3，基于訂購數(shù)據(jù)da3所示的內(nèi)容來準備粉末p，并將準備好的粉末p運送到三維層疊裝置12的管理主體。即，接受訂購管理部100執(zhí)行如下的處理：準備訂購數(shù)據(jù)da3所示的量的訂購數(shù)據(jù)da3所示的特性的粉末p的處理；及向三維層疊裝置12的管理主體運送的處理。另外，接受訂購管理部100也可以對與三維層疊裝置12的管理主體相關(guān)的信息、粉末p的接受訂購日、接受訂購量、運送日、單價、交付期等信息進行管理。

材料數(shù)據(jù)取得部102取得向三維層疊裝置12的管理主體運送的粉末p的數(shù)據(jù)作為材料數(shù)據(jù)dc。材料數(shù)據(jù)取得部102將取得的材料數(shù)據(jù)dc發(fā)送到工藝管理系統(tǒng)16。材料數(shù)據(jù)dc是表示向三維層疊裝置12的管理主體運送的粉末p的特性的數(shù)據(jù)。作為材料數(shù)據(jù)dc，例如是粉末p的材質(zhì)、粉末p的粒徑、粉末p的球形度等。作為粉末p的材質(zhì)，可舉出粉末p的材料組成、即成分比率等。材料數(shù)據(jù)取得部102取得要運送的粉末p的特性的測定結(jié)果作為材料數(shù)據(jù)dc。另外，作為材料數(shù)據(jù)dc，也可以包含與粉末p的制造國、制造工廠、制造線、制造年月日、制造批次號、制造批號等相關(guān)的信息。

(工藝管理系統(tǒng))

接著，對工藝管理系統(tǒng)16進行說明。工藝管理系統(tǒng)16是對與三維層疊裝置12進行的層疊體a的造型工藝等相關(guān)的工藝監(jiān)控數(shù)據(jù)dd進行蓄積的系統(tǒng)。圖8是工藝管理系統(tǒng)的示意性的框圖。如圖8所示，工藝管理系統(tǒng)16具有：輸入部110、輸出部112、存儲部114、通信部116及控制部118。輸入部110是接受用戶的操作的輸入裝置。輸出部112是顯示控制部118的控制內(nèi)容等的顯示裝置。存儲部114是存儲控制部118的運算內(nèi)容、程序的信息等的存儲器，包含例如ram(randomaccessmemory：隨機存取存儲器)、rom(readonlymemory：只讀存儲器)那樣的主存儲裝置和hdd(harddiskdrive：硬盤驅(qū)動器)等外部存儲裝置中的至少一個。存儲部114存儲控制部118取得的工藝監(jiān)控數(shù)據(jù)dd。通信部116是與外部的裝置進行通信的機構(gòu)、即通信接口。通信部116是例如wi-fi(注冊商標)模塊和天線等。控制部118是運算裝置、即cpu(centralprocessingunit：中央處理單元)。

控制部118具有數(shù)據(jù)取得部120和對照部122。數(shù)據(jù)取得部120和對照部122通過控制部118讀出存儲在存儲部114中的軟件(程序)而實現(xiàn)，來執(zhí)行后述的處理。另外，工藝管理系統(tǒng)16是執(zhí)行控制部118進行的后述處理的一個裝置，但也可以由多個裝置承擔(dān)后述處理。換言之，工藝管理系統(tǒng)16也可以由多個裝置構(gòu)成。

數(shù)據(jù)取得部120從三維層疊裝置12取得工藝數(shù)據(jù)db1和品質(zhì)數(shù)據(jù)db2。另外，數(shù)據(jù)取得部120從材料管理系統(tǒng)14取得材料數(shù)據(jù)dc。數(shù)據(jù)取得部120將取得的工藝數(shù)據(jù)db1、品質(zhì)數(shù)據(jù)db2和材料數(shù)據(jù)dc作為工藝監(jiān)控數(shù)據(jù)dd存儲于存儲部114。

對照部122進行品質(zhì)數(shù)據(jù)db2與材料數(shù)據(jù)dc的對照。對照部122對照品質(zhì)數(shù)據(jù)db2與材料數(shù)據(jù)dc，判斷層疊體a的造型所使用的粉末p是否適當(dāng)，并將其判斷結(jié)果作為工藝監(jiān)控數(shù)據(jù)dd存儲于存儲部114。在此，材料數(shù)據(jù)dc是配送到三維層疊裝置12的管理主體的粉末p的特性數(shù)據(jù)，品質(zhì)數(shù)據(jù)db2是三維層疊裝置12造型出的層疊體a的品質(zhì)數(shù)據(jù)。即，品質(zhì)數(shù)據(jù)db2是表示使用具有材料數(shù)據(jù)dc所示的特性的粉末p而造型出的層疊體a的品質(zhì)的數(shù)據(jù)。因此，可以說材料數(shù)據(jù)dc與品質(zhì)數(shù)據(jù)db2是相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。對照部122對照品質(zhì)數(shù)據(jù)db2與材料數(shù)據(jù)dc，將材料數(shù)據(jù)dc與品質(zhì)數(shù)據(jù)db2關(guān)聯(lián)起來，來判斷粉末p是否適當(dāng)。例如，對照部122在品質(zhì)數(shù)據(jù)db2中的品質(zhì)低于預(yù)定值的情況下，將與該品質(zhì)數(shù)據(jù)db2相關(guān)聯(lián)的材料數(shù)據(jù)dc的粉末p判斷為不適當(dāng)。另外，對照部122在品質(zhì)數(shù)據(jù)db2中的品質(zhì)為預(yù)定定值以上的情況下，將與該品質(zhì)數(shù)據(jù)db2相關(guān)聯(lián)的材料數(shù)據(jù)dc的粉末p判斷為適當(dāng)。對照部122將粉末p是否適當(dāng)?shù)呐袛嘟Y(jié)果作為工藝監(jiān)控數(shù)據(jù)dd存儲于存儲部114。

另外，對照部122對照品質(zhì)數(shù)據(jù)db2與材料數(shù)據(jù)dc，來將由材料數(shù)據(jù)dc所示的粉末p的特性與由品質(zhì)數(shù)據(jù)db2所示的層疊體a的質(zhì)量關(guān)聯(lián)起來。并且，對照部122按照粉末p的每個特性、即按照粉末p的每個材質(zhì)、粉末p的每個粒徑、粉末p的每個球形度，將層疊體a的品質(zhì)的程度關(guān)聯(lián)起來。并且，對照部122將該關(guān)聯(lián)起來的數(shù)據(jù)作為工藝監(jiān)控數(shù)據(jù)dd存儲于存儲部114。這樣，通過將對品質(zhì)數(shù)據(jù)db2與材料數(shù)據(jù)dc進行對照而得到的數(shù)據(jù)作為工藝監(jiān)控數(shù)據(jù)dd，能夠識別出粉末p的特性對層疊體a的品質(zhì)造成的影響，能夠通過將其傳送到制造管理系統(tǒng)10或材料管理系統(tǒng)14等，而適當(dāng)?shù)毓芾矸勰﹑的品質(zhì)來提高層疊體a的品質(zhì)。即，對照部122通過對照層疊體a的造型所使用的粉末p的品質(zhì)與通過該粉末p造型出的層疊體a的品質(zhì)并進行兩者的關(guān)聯(lián)，而能夠確保材料的追蹤能力，實現(xiàn)品質(zhì)的穩(wěn)定化。

工藝管理系統(tǒng)16為以上的結(jié)構(gòu)。接著，對工藝管理系統(tǒng)16進行的處理工序進行說明。圖9是說明工藝管理系統(tǒng)的處理的流程圖。如圖9所示，工藝管理系統(tǒng)16通過數(shù)據(jù)取得部120取得品質(zhì)數(shù)據(jù)db2和材料數(shù)據(jù)dc(步驟s30)，通過對照部122對照品質(zhì)數(shù)據(jù)db2與材料數(shù)據(jù)dc(步驟s32)，來判斷粉末p是否適當(dāng)(步驟s34)。工藝管理系統(tǒng)16將粉末p是否適當(dāng)?shù)呐袛嘟Y(jié)果作為工藝監(jiān)控數(shù)據(jù)dd存儲于存儲部114(步驟s36)。

如以上說明的那樣，本實施方式所涉及的管理系統(tǒng)1是對通過照射光束l并供給材料來對層疊體a進行造型的三維層疊裝置12的材料進行管理的系統(tǒng)。管理系統(tǒng)1具有：形狀數(shù)據(jù)取得部80、造型條件設(shè)定部82、造型模擬執(zhí)行部84、需要材料量取得部86及輸出控制部88。形狀數(shù)據(jù)取得部80取得層疊體a的形狀數(shù)據(jù)。造型條件設(shè)定部82基于形狀數(shù)據(jù)來設(shè)定用于利用三維層疊裝置12對層疊體a進行造型的設(shè)定造型條件da1。造型模擬執(zhí)行部84基于設(shè)定造型條件da1來執(zhí)行以設(shè)定造型條件da1對層疊體a進行造型的造型模擬。需要材料量取得部86基于造型模擬的執(zhí)行結(jié)果來計算出用于利用三維層疊裝置12對層疊體a進行造型的需要材料量。輸出控制部88將基于需要材料量的信息輸出到外部。

管理系統(tǒng)1設(shè)定用于對層疊體a進行造型的條件、即設(shè)定造型條件，并在該設(shè)定造型條件下執(zhí)行造型模擬，由此計算出需要材料量。因此，管理系統(tǒng)1除了能夠計算出構(gòu)成層疊體a的完成品的材料量以外，還能夠計算出雖不構(gòu)成層疊體a的完成品但被使用的材料量。因此，管理系統(tǒng)1能夠也考慮出成率地計算需要材料量，由此能夠準確地估計利用三維層疊裝置12進行造型時所需的材料量。

另外，層疊體a通過熔融的材料固化而被造型。管理系統(tǒng)1能夠考慮雖未用作層疊體a但被使用的材料的量、即考慮出成率地計算所需的粉末p的量，由此能夠準確地估計利用三維層疊裝置12進行造型時所需的材料的量。

另外，作為上述造型模擬，造型模擬執(zhí)行部84執(zhí)行以噴射材料并照射光束l的沉積方式對層疊體a進行造型的模擬。沉積方式的三維層疊裝置存在雖不構(gòu)成層疊體a的完成品但被使用的材料的量變多或者雖不構(gòu)成層疊體a的完成品但被使用的材料的量的變動根據(jù)層疊體a的形狀或造型條件而變大的傾向，尤其難以估計需要材料量。即使在這樣的情況下，管理系統(tǒng)1通過執(zhí)行造型模擬，也能夠高精度地估計雖不構(gòu)成層疊體a的完成品但被使用的材料的量，由此能夠準確地估計需要材料量。

另外，作為設(shè)定造型條件da1，造型條件設(shè)定部82至少設(shè)定材料的供給速度、光束l的輸出及層疊頭28的進給速度。通過這樣對設(shè)定造型條件da1進行設(shè)定，在使用設(shè)定造型條件da1進行造型模擬的情況下，能夠高精度地計算出雖不構(gòu)成層疊體a的完成品但被使用的材料的量、即出成率，由此能夠準確地估計需要的材料量。

另外，需要材料量取得部86將從開始材料的噴射的定時到開始層疊體a的造型的定時為止的期間(第一滯后時間)噴射的材料的量、在停止材料向?qū)盈B頭28的供給的定時之后從層疊頭28噴射的粉末p的量、及噴射材料但不照射光束l的期間(第三滯后時間)中的材料的量包含在需要材料量中。通過在需要材料量中還包含這些量，能夠高精度地計算出雖不構(gòu)成層疊體a的完成品但被使用的粉末p的量、即出成率，由此能夠準確地估計需要的材料量。

另外，造型條件設(shè)定部82基于三維層疊裝置12以設(shè)定造型條件da1對層疊體a進行了造型時的層疊體a的品質(zhì)數(shù)據(jù)db2來更新設(shè)定造型條件da1。管理系統(tǒng)1通過基于實際的制造結(jié)果來更新設(shè)定造型條件da1，能夠適當(dāng)?shù)貙υO(shè)定造型條件da1進行設(shè)定。

另外，形狀數(shù)據(jù)取得部80、造型條件設(shè)定部82、造型模擬執(zhí)行部84、需要材料量取得部86及輸出控制部88設(shè)于制造管理系統(tǒng)10。并且，輸出控制部88基于需要材料量，向作為不同于制造管理系統(tǒng)10的系統(tǒng)的材料管理系統(tǒng)14訂購材料。該管理系統(tǒng)1通過構(gòu)建這樣從制造管理系統(tǒng)10向材料管理系統(tǒng)14訂購材料的系統(tǒng)，能夠適當(dāng)?shù)剡M行物流。

另外，管理系統(tǒng)1具有數(shù)據(jù)取得部120和對照部122。數(shù)據(jù)取得部120從材料管理系統(tǒng)14取得表示層疊體a的造型所使用的材料的特性的材料數(shù)據(jù)dc，并取得三維層疊裝置12造型出的層疊體a的品質(zhì)數(shù)據(jù)db2。對照部122對照材料數(shù)據(jù)dc與品質(zhì)數(shù)據(jù)db2，判斷層疊體a的造型所使用的材料是否適當(dāng)。該管理系統(tǒng)1通過對照材料數(shù)據(jù)dc與品質(zhì)數(shù)據(jù)db2，能夠適當(dāng)?shù)毓芾聿牧?。另外，在管理系統(tǒng)1中，在將材料數(shù)據(jù)dc與品質(zhì)數(shù)據(jù)db2進行對照的結(jié)果是混合了多種材料而成的材料的情況下，還能夠變更、調(diào)整各種材料的含有比率。

以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但實施方式不被該實施方式的內(nèi)容限定。另外，上述的結(jié)構(gòu)要素包含本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到的結(jié)構(gòu)要素、實質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)要素、所謂的等同范圍的結(jié)構(gòu)要素。此外，上述的結(jié)構(gòu)要素可以適當(dāng)?shù)亟M合。此外，在不脫離上述的實施方式的主旨的范圍內(nèi)，可以進行結(jié)構(gòu)要素的各種省略、置換或變更。

附圖標記說明

1管理系統(tǒng)

10制造管理系統(tǒng)

12三維層疊裝置

14材料管理系統(tǒng)

16工藝管理系統(tǒng)

80形狀數(shù)據(jù)取得部

82造型條件設(shè)定部

84造型模擬執(zhí)行部

86需要材料量取得部

87訂購數(shù)據(jù)生成部

88輸出控制部

a層疊體

da1設(shè)定造型條件

da2需要材料量

da3訂購數(shù)據(jù)

db1工藝數(shù)據(jù)

db2品質(zhì)數(shù)據(jù)

dc材料數(shù)據(jù)

dd工藝監(jiān)控數(shù)據(jù)。