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WO2018180358A1 - 解析用メッシュ生成方法、プログラム、記憶媒体、および解析用メッシュ生成装置 - Google Patents

解析用メッシュ生成方法、プログラム、記憶媒体、および解析用メッシュ生成装置 Download PDF

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WO2018180358A1
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mesh
analysis
generation method
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Toray Engineering Co Ltd
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    • G06T2219/20—Indexing scheme for editing of 3D models
    • G06T2219/2008—Assembling, disassembling

Definitions

  • the present invention relates to an analysis mesh generation method, a program, a storage medium, and an analysis mesh generation device in simulation for modeling with a 3D printer.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a hot melt lamination method.
  • the hot melt laminating method the base 102 for discharging the material 101 moves during the shaping, and the moving path 103 is moved.
  • the powder sintering laminating method the laser beam moves in the designated moving path. This is called a tool path.
  • Patent Document 2 As described in Patent Document 1, in order to perform modeling simulation on deformation, strength, etc., it is necessary to prepare an analysis mesh obtained by dividing the target product into finite elements.
  • Patent Document 2 as a general technique used when generating an analysis mesh, there is a method of generating an analysis mesh 202 from a file such as an STL format that defines an outer shape 201 of a target product as shown in FIG. Are listed.
  • tool path data indicating the modeling order, physical property values of the material to be modeled, melting temperature of the material at the time of modeling, and ambient temperature are required.
  • the tool path data is data generated from the outer shape of the product, and is data that is passed to the 3D printer and used for modeling. There is data for the number of layers to be modeled, and data of the laser irradiation start position and end position or the resin discharge start position and end position from the die is recorded for each layer.
  • the program for executing the simulation is the tool path data 302 generated from the product outer shape 301 as shown in FIG. 3A and the analysis path generated from the product outer shape 301 as shown in FIG. Both the mesh data 303 was read and an attempt was made to reproduce the process in which material was generated for each finite element. There is a problem that a finite element does not exist at a place where the tool path passes like the part 304 or a finite element exists where the tool path does not pass like the part 305.
  • the analysis mesh generation method of the present invention enables generation of an analysis mesh that conforms to an actual phenomenon in simulation for modeling with a 3D printer, and performs accurate modeling simulation. With the goal.
  • the invention according to claim 1 is an analysis mesh generation method used for modeling simulation of an article modeled according to a tool path, wherein the tool path of a product to be analyzed is determined.
  • An input step a step of defining an initial mesh comprising a plurality of microelements and including the toolpath, an overlap between the toolpath and the microelements is determined, and the microelements having no overlap are determined from the initial mesh.
  • the invention according to claim 2 is characterized in that the definition of the initial mesh and the overlap with the microelement are determined in consideration of the width and thickness of the tool path. This is a mesh generation method.
  • the invention according to claim 3 is characterized in that an attribute of the tool path is also included in the association with the tool path for the minute element that overlaps with the tool path.
  • the analysis mesh generation method according to any one of the above.
  • the invention according to claim 4 is a program for causing a computer to execute each step of the analysis mesh generation method according to any one of claims 1 to 3.
  • the invention according to claim 6 is an analysis mesh generation device used for modeling simulation of an article modeled according to a tool path, the means for inputting the tool path of a product to be analyzed, and a large number of microelements Means for defining an initial mesh containing a tool path, and determining an overlap between the tool path and the microelement, removing the non-overlapping microelement from the initial mesh, and adding the overlapping microelement to the microelement
  • the analysis mesh is generated according to the tool path data prepared for modeling by the 3D printer, it is possible to generate the analysis mesh according to the actual phenomenon, and accurate modeling Simulation can be performed.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a system for carrying out this embodiment.
  • a computer 401 includes a CPU 402, a memory 403, and an auxiliary storage device 404, to which an input device 405, a display device 406, and an output device 407 are connected.
  • the auxiliary storage device 404 includes a hard disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a Blu-ray disc, and the like.
  • the input device 405 is configured by a mouse, a keyboard, and the like.
  • the display device 406 includes a CRT, a liquid crystal display, an organic EL display, or the like.
  • the output device 407 is for printing the content displayed on the display device 406, and is configured by a laser printer, an inkjet printer, or the like.
  • the tool path data input using the input device 405 is stored (input) in the auxiliary storage device 404.
  • the computer 401 uses the tool path data to generate (define) an initial mesh composed of a large number of minute elements that include the tool path data.
  • the computer 401 determines the overlap between the minute element and the tool path data, removes the minute element that does not overlap from the initial mesh, and stores the association with the tool path for the minute element with the overlap.
  • the association includes information such as a tool path identification ID and a material supply order.
  • the obtained result is displayed on the display device 406, and after confirmation by the operator, the result is stored in the auxiliary storage device 404 as an analysis mesh.
  • the confirmation result may be output to an output device 407 such as a printer.
  • the analysis mesh generation method of the present invention and the analysis mesh generation method by the analysis mesh generation apparatus of the present invention are shown below.
  • Tool path data can be output from STL data of the product shape using conversion software such as a slicer.
  • Tool path data is a data format created for cutting a product, and is also used for modeling with a 3D printer. An output format called G code is common.
  • the outermost shape that surrounds the entire product is calculated from the input tool path data (step S502).
  • toolpath width and thickness information is not defined in the toolpath data, or if you want to use other values even though they are defined, use the values entered by the operator for correction. You can go.
  • a rectangular parallelepiped with the minimum and maximum coordinates as diagonal points is defined as the outermost shape.
  • the number of divisions for generating the initial mesh from the outermost shape is defined (step S503).
  • the minimum required number is the number of stacks, and the number of stacks is preferably the number of divisions.
  • the minimum element size required to reproduce the toolpath path is the width of the toolpath, so the values obtained by dividing the vertical and horizontal edges of the outermost shape by the width of the toolpath respectively.
  • the number of divisions in the vertical and horizontal directions is good. Of course, the number of divisions may be increased or decreased in consideration of the calculation method, calculation speed, and calculation accuracy.
  • the outermost rectangular parallelepiped is divided with the number of divisions in the vertical, horizontal, and height directions defined in this way, and an initial mesh containing the tool path is generated (step S504).
  • the initial mesh is composed of a large number of polyhedral microelements and nodes constituting each microelement.
  • the polyhedral microelement may be a hexahedron or a polyhedron such as a triangular prism or a tetrahedron.
  • step S505 it is determined whether or not the tool path of each layer is in contact with the microelement group (step S505).
  • the minimum necessary initial mesh is generated, since there is only one element in the thickness direction of each layer, it is only necessary to determine contact in the plane direction of each layer. Contact determination can be simplified to two dimensions, and contact determination between each element and a band-shaped tool path having a width may be performed.
  • the initial mesh finely divided in the layer direction is generated, it is necessary to perform contact determination three-dimensionally in consideration of the thickness direction of the tool path.
  • a generally known point / polygon inside / outside determination, intersection determination between line segments, or the like may be used.
  • step S506 a product analysis mesh 602 according to the tool path data 601 can be generated as shown in FIG.
  • the minute element that comes into contact with the tool path updates the element information (step S507). Specifically, each microelement and the tool path are associated with each other and stored with respect to the identification ID of the tool path with which the element contacts and the material supply order.
  • the element information may include tool path attributes, for example, information such as whether the corresponding element is the product part 701 or the support part 702 shown in FIG.
  • tool path attributes for example, information such as whether the corresponding element is the product part 701 or the support part 702 shown in FIG.
  • a base called a support for supporting a product is often simultaneously modeled in a hollow portion such as a horizontal hole or a portion projecting laterally from a product main body.
  • the support is removed after the modeling, in order to perform a modeling simulation including the process, information on whether the element is a product part or a support part is necessary.
  • tool path attributes for example, the time and scanning speed at the starting point of the tool path, and the temperature of the tool path may be included.
  • the time is stored as the time of each microelement by dividing the distance of each microelement from the tool path start point by the scanning speed.
  • the temperature set for each tool path is stored as the temperature of each microelement belonging to the tool path.
  • step S508 Perform contact judgments with minute elements for all tool paths in all layers. When contact determination is made for all tool paths, the process proceeds to the next step (step S508).
  • an analysis mesh file is output in a format that can be used for a program for modeling simulation (step S509).
  • element information such as which tool path an element belongs to and whether it is a product part or a support part is also output.
  • analysis mesh is generated according to the tool path data prepared for modeling by the 3D printer by the above analysis mesh creation method, it is possible to generate an analysis mesh that matches the actual phenomenon. A good modeling simulation can be performed.

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Abstract

３Ｄプリンタでの造形に対するシミュレーションにおいて現実の現象に即した解析用メッシュを生成することを可能とし、精度の良い造形シミュレーションを行う解析用メッシュ生成方法を提供する。具体的には、ツールパスに従って造形される物品の造形シミュレーションに用いられる解析用メッシュ生成方法であって、解析対象となる製品の前記ツールパスを入力する工程と、多数の微小要素からなり前記ツールパスを内包する初期メッシュを定義する工程と、前記ツールパスと前記微小要素との重なりを判定し、重なりがない前記微小要素を前記初期メッシュから除去し、重なりがある前記微小要素には前記ツールパスとの関連付けを保存する工程と、を有する。

Description

解析用メッシュ生成方法、プログラム、記憶媒体、および解析用メッシュ生成装置
　本発明は、３Ｄプリンタでの造形に対するシミュレーションにおける解析用メッシュ生成方法、プログラム、記憶媒体、および解析用メッシュ生成装置に関する。
　近年、試作品や最終製品を３Dプリンタで造形することが盛んに行われてきている。溶融させた材料を一層毎に造形し、積層して最終的な形状を得る方法であり、溶かした樹脂を口金から吐出して造形する熱溶解積層法や、金属や樹脂の粉末材料にレーザーを照射して造形する粉末焼結積層法が一般的である。図１は、熱溶解積層法を表す模式図である。熱溶解積層法では造形中に材料１０１を吐出する口金１０２が指定された移動経路１０３を移動し、粉末焼結積層法ではレーザー光が指定された移動経路を移動するが、この移動経路１０３のことをツールパスと呼ぶ。
　本造形手法では、造形中あるいは造形後に製品が変形することが原因で狙いの製品が出来ない問題や、造形後の製品の強度に異方性があり特に熱溶解積層法では積層方向の強度が低いなどの問題があり、たとえば特許文献１に示すように造形する前に問題点を把握するためのシミュレーション技術の開発が進められている。
　特許文献１で述べられているように、変形や強度などについて造形のシミュレーションを行うためには、対象製品を有限要素に分割した解析用メッシュを準備する必要がある。特許文献２では、解析用メッシュを生成する際に用いる一般的な手法として、図２に示すように対象製品の外形形状２０１を定義するＳＴＬ形式などのファイルから解析用メッシュ２０２を生成する方法が記載されている。
　造形のシミュレーションを行うには、解析用メッシュの他に、造形される順序を表すツールパスデータや、造形する材料の物性値、造形時の材料の溶融温度や周囲の温度などが必要になる。ツールパスデータは、製品の外形形状から生成されるデータであり、３Ｄプリンタに渡されて造形に利用されるデータである。造形する層数分のデータがあり、各層毎にレーザの照射開始位置及び終了位置あるいは、口金からの樹脂の吐出開始位置及び終了位置のデータが記録されている。
　シミュレーションを実行するプログラムは、図３（ａ）に示すような製品外形形状３０１から生成されたツールパスデータ３０２と、図３（ｂ）に示すような同じく製品外形形状３０１から生成された解析用メッシュデータ３０３との両方を読み取って、各有限要素に材料が生成される過程を再現しようとしたが、外形形状からの変換の過程で解析用メッシュデータとツールパスデータの間に誤差が生じ、部位３０４のようにツールパスが通る個所に有限要素が存在しない、あるいは部位３０５のようにツールパスが通らない箇所に有限要素が存在する課題があった。
特願２０１５－２０６６２９号公報 特許第３７７０９９１号公報
　前記のとおり、従来は解析用メッシュとツールパスデータの両方を準備する必要があり、両者の生成手法の違いによりツールパスと有限要素の位置関係に矛盾が生じる場合があった。
　上記課題を解決するために本発明の解析用メッシュ生成方法は、３Ｄプリンタでの造形に対するシミュレーションにおいて現実の現象に即した解析用メッシュを生成することを可能とし、精度の良い造形シミュレーションを行うことを目的とする。
　上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ツールパスに従って造形される物品の造形シミュレーションに用いられる解析用メッシュ生成方法であって、解析対象となる製品の前記ツールパスを入力する工程と、多数の微小要素からなり前記ツールパスを内包する初期メッシュを定義する工程と、前記ツールパスと前記微小要素との重なりを判定し、重なりがない前記微小要素を前記初期メッシュから除去し、重なりがある前記微小要素には前記ツールパスとの関連付けを保存する工程と、を有することを特徴とする解析用メッシュ生成方法である。
　請求項２に記載の発明は、前記ツールパスの幅及び厚みを考慮して前記初期メッシュの定義及び前記微小要素との重なりの判定を行うことを特徴とする、請求項１に記載の解析用メッシュ生成方法である。
　請求項３に記載の発明は、前記ツールパスとの重なりがある前記微小要素に対し、前記ツールパスとの関連付けには、前記ツールパスの属性も含むことを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の解析用メッシュ生成方法である。
　請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の解析用メッシュ生成方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
　請求項５に記載の発明は、
請求項４に記載のプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体である。
　請求項６に記載の発明は、ツールパスに従って造形される物品の造形シミュレーションに用いられる解析用メッシュ生成装置であって、解析対象となる製品の前記ツールパスを入力する手段と、多数の微小要素からなりツールパスを内包する初期メッシュを定義する手段と、前記ツールパスと前記微小要素との重なりを判定し、重なりがない前記微小要素を前記初期メッシュから除去し、重なりがある前記微小要素には前記ツールパスとの関連付けを保存する手段と、を有することを特徴とする解析用メッシュ生成装置である。
　本発明によれば、３Dプリンタでの造形用に準備されたツールパスデータに従って解析用メッシュを生成するため、現実の現象に即した解析用メッシュを生成することが可能であり、精度の良い造形シミュレーションを行うことが出来る。
３Dプリンタによる造形手法の一例である。 従来の解析用メッシュを生成する方法の一例である。 従来の解析用メッシュとツールパスデータの矛盾を示す一例である。 本発明を実施するためのシステムの構成例である。 本発明の実施手順を示すフローチャートである。 ツールパスデータから解析用メッシュを生成する一例である。 製品部とサポート部から構成される解析用メッシュの一例である。
　本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
　図４は、本実施形態例を実施するためのシステムの構成例を示す図である。図４においてコンピュータ４０１は、ＣＰＵ４０２、メモリ４０３及び補助記憶装置４０４から構成され、入力装置４０５、表示装置４０６、出力装置４０７が接続される。
　補助記憶装置４０４は、ハードディスクやＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ブルーレイディスク等によって構成される。入力装置４０５は、マウスやキーボード等によって構成される。表示装置４０６は、ＣＲＴや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等によって構成される。出力装置４０７は、表示装置４０６に表示された内容を印刷するためのものであり、レーザープリンタやインクジェットプリンタ等によって構成される。
　本発明では、入力装置４０５を用いて入力したツールパスデータは、補助記憶装置４０４に格納される（入力される）。そして、作業者の指示により、コンピュータ４０１がツールパスデータを用いてこのツールパスデータを内包する多数の微小要素からなる初期メッシュを生成する（定義する）。続けて、コンピュータ４０１が微小要素とツールパスデータの重なりを判定し、重なりがない微小要素を初期メッシュから除去し、重なりがある微小要素にはツールパスとの関連付けを保存する。関連付けには、後述の通りツールパスの識別ＩＤや、材料の供給順序などの情報が含まれる。得られた結果は表示装置４０６に表示され、作業者が確認の上、解析用メッシュとして補助記憶装置４０４へ保存する。確認結果は、プリンタなどの出力装置４０７へ出力しても良い。
　本発明の解析用メッシュ生成方法、また、本発明の解析用メッシュ生成装置による解析用メッシュ生成方法を以下に示す。
　作業者はまず、製品形状に対応したツールパスデータを準備しシステムに入力する（ステップＳ５０１）。ツールパスデータは製品形状のＳＴＬデータから、スライサーなどの変換ソフトを用いて出力することが出来る。ツールパスデータは、製品の切削加工のために作成されたデータ形式であり、３Ｄプリンタでの造形にも利用されている。Ｇコードと呼ばれる出力形式が一般的である。
　入力されたツールパスデータから、まず始めに製品全体を囲む最外形を算出する（ステップＳ５０２）。ツールパスデータ内の全ての座標をチェックして、最小座標及び最大座標を算出する。ツールパスは幅を持ったデータであり、パスは幅方向の中心位置を通るため、幅を考慮して最小座標と最大座標を補正するのが良い。具体的には、ツールパス幅の半分の数値を最大座標のＸ、Ｙ座標値に加算し、最小座標のＸ、Ｙ座標値から減算する。積層方向についても同様に、ツールパスの厚みを考慮してＺ座標を補正するのが良い。ツールパスデータ内にツールパスの幅や厚みの情報が定義されていない場合や、定義されていても他の値を使用したい場合などには、作業者が別途入力した値を利用して補正を行っても良い。最小座標と最大座標を対角点とする直方体が最外形として定義される。
　次に、最外形の形状から初期メッシュを生成するための分割数を定義する（ステップＳ５０３）。３Ｄプリンタによる造形のシミュレーションをコンピュータに行わせるに当たり、解析用メッシュの要素数は最低限必要な個数にするのが計算実行時間の上で望ましい。積層方向については、最低限必要な数は積層数であり、積層数を分割数とするのが良い。積層平面内については、ツールパスの道筋を再現するために最低限必要な要素サイズはツールパスの幅となるため、最外形の縦及び横の辺について、それぞれツールパスの幅で除算した数値を縦及び横方向の分割数とするのが良い。もちろん、計算手法や計算速度、計算精度との兼ね合いで、さらに分割数を多くしたり、逆に少なくしても良い。
　このようにして定義した縦・横・高さ方向の分割数で、最外形の直方体を分割し、ツールパスを内包する初期メッシュを生成する（ステップＳ５０４）。初期メッシュは多数の多面体微小要素と、各微小要素を構成する節点とで構成される。多面体微小要素は６面体であっても良いし、３角柱や４面体などの多面体であっても良い。
　次に、各層のツールパスが微小要素群と接触するかどうかを判定する（ステップＳ５０５）。必要最小限の初期メッシュを生成した場合には、各層の厚み方向に要素が１つしか存在しないため、各層の平面方向でのみ接触の判定を行えばよい。接触の判定は２次元に単純化でき、幅を持った帯状のツールパスと、各要素との接触判定を行えばよい。層方向により細かく分割した初期メッシュを生成した場合には、ツールパスの厚み方向も考慮して３次元的に接触判定を行う必要がある。内外判定には、一般的に知られている点と多角形の内外判定や線分同士の交差判定などを用いればよい。
　判定の結果、ツールパスと接触しない微小要素は、初期メッシュから削除する。削除した結果、不要になる節点も同時に削除する（ステップＳ５０６）。これにより、図６に示すようにツールパスデータ６０１に従った製品の解析用メッシュ６０２を生成できる。
　判定の結果、ツールパスと接触する微小要素は、要素情報を更新する（ステップＳ５０７）。具体的には、その要素が接触するツールパスの識別ＩＤ、材料の供給順序について各微小要素とツールパスとを関連付けし、保存する。
　また、要素情報には、ツールパスの属性、たとえば、該当要素が図７に示す製品部７０１であるかサポート部７０２であるかなどの情報を含めても良い。３Ｄプリンタでの造形の場合、横穴などの中空部や製品本体から横に張り出した部分には製品を支えるためのサポートと呼ばれる土台を同時に造形することが多い。造形後にサポートは除去されるが、その過程まで含めた造形シミュレーションを行うために、要素が製品部であるか、サポート部であるかの情報が必要となる。また、その他のツールパスの属性として、例えばツールパスの開始点における時刻と走査速度、ツールパスの温度を含めても良い。時刻については、ツールパス開始点からの各微小要素の距離を走査速度で除算して、各微小要素の時刻として保存する。温度については、ツールパス毎に設定されている温度を、そのツールパスに所属する各微小要素の温度として保存する。ツールパスの開始点と終了点で温度が異なる場合には、各微小要素には補間を行った温度を保存すると良い。これらツールパスの属性も含めて各微小要素との関連付けことにより、出力した解析用メッシュを用いてさらに正確なシミュレーションを実施することができる。
　全ての層の全てのツールパスについて、微小要素との接触判定を行う。全てのツールパスについて接触判定が行われたら、次のステップに進む（ステップＳ５０８）。
　最後に、造形シミュレーションを行うプログラムに利用できる形式で解析用メッシュファイルを出力する（ステップＳ５０９）。節点、要素の情報の他に、要素がどのツールパスに所属するか、また製品部とサポート部のどちらであるか、などの要素情報も合わせて出力する。
　以上の解析用メッシュ作成方法により、３Dプリンタでの造形用に準備されたツールパスデータに従って解析用メッシュを生成するため、現実の現象に即した解析用メッシュを生成することが可能となり、精度の良い造形シミュレーションを行うことが出来る。
　１０１　材料
　１０２　口金
　１０３　移動経路
　２０１　外形形状
　２０２　解析用メッシュ
　３０１　製品外形形状
　３０２　ツールパスデータ
　３０３　解析用メッシュデータ
　３０４　部位
　３０５　部位
　４０１　コンピュータ
　４０２　ＣＰＵ
　４０３　メモリ
　４０４　補助記憶装置
　４０５　入力装置
　４０６　表示装置
　４０７　出力装置
　S５０１　ツールパス入力ステップ
　S５０２　最外形定義ステップ
　S５０３　分割数定義ステップ
　S５０４　初期メッシュ生成ステップ
　S５０５　接触判定ステップ
　S５０６　要素削除ステップ
　S５０７　要素情報更新ステップ
　S５０８　終了判定ステップ
　S５０９　解析用メッシュ出力ステップ
　６０１　ツールパスデータ
　６０２　解析用メッシュ
　７０１　製品部
　７０２　サポート部

Claims (6)

  1. 　ツールパスに従って造形される物品の造形シミュレーションに用いられる解析用メッシュ生成方法であって、
    　解析対象となる製品の前記ツールパスを入力する工程と、
    　多数の微小要素からなり前記ツールパスを内包する初期メッシュを定義する工程と、
    前記ツールパスと前記微小要素との重なりを判定し、重なりがない前記微小要素を前記初期メッシュから除去し、重なりがある前記微小要素には前記ツールパスとの関連付けを保存する工程と、
    を有することを特徴とする解析用メッシュ生成方法。
  2. 　前記ツールパスの幅及び厚みを考慮して前記初期メッシュの定義及び前記微小要素との重なりの判定を行うことを特徴とする、請求項１に記載の解析用メッシュ生成方法。
  3. 　前記ツールパスとの重なりがある前記微小要素に対し、前記ツールパスとの関連付けには、前記ツールパスの属性も含むことを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の解析用メッシュ生成方法。
  4. 　請求項１から３のいずれかに記載の解析用メッシュ生成方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  5. 　請求項４に記載のプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
  6. 　ツールパスに従って造形される物品の造形シミュレーションに用いられる解析用メッシュの生成装置であって、
    　解析対象となる製品の前記ツールパスを入力する手段と、
    　多数の微小要素からなりツールパスを内包する初期メッシュを定義する手段と、
    　前記ツールパスと前記微小要素との重なりを判定し、重なりがない前記微小要素を前記初期メッシュから除去し、重なりがある前記微小要素には前記ツールパスとの関連付けを保存する手段と、
    を有することを特徴とする解析用メッシュ生成装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113118464A (zh) * 2020-01-14 2021-07-16 丰田自动车株式会社 强度预测方法和存储介质

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11620421B2 (en) * 2021-01-29 2023-04-04 General Electric Company System and method for identifying distortion-compensation threshold for sintering parts with complex features
WO2023017557A1 (ja) * 2021-08-10 2023-02-16 三菱電機株式会社 計測装置、付加加工システムおよび切削加工システム
CN114179352A (zh) * 2021-11-15 2022-03-15 华中科技大学 一种基于有限元网格驱动的结构件的增材制造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001356804A (ja) * 2000-06-12 2001-12-26 Fujitsu Nagano Systems Engineering Ltd 切削加工シミュレーションプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体、並びに、切削加工シミュレーション装置及び方法
JP3770991B2 (ja) 1997-03-06 2006-04-26 東レエンジニアリング株式会社 解析モデルの生成方法および装置ならびに射出成形過程の解析方法
JP2011086226A (ja) * 2009-10-19 2011-04-28 Toyota Central R&D Labs Inc 加工シミュレーション装置、加工シミュレーション方法、プログラム、記録媒体
JP2015206629A (ja) 2014-04-18 2015-11-19 アズビル株式会社 渦流量計

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9815268B2 (en) * 2013-03-22 2017-11-14 Markforged, Inc. Multiaxis fiber reinforcement for 3D printing
US9841751B2 (en) * 2013-05-15 2017-12-12 Mitsubishi Electric Corporation Numerical-control machining-program creation device
JP2016137663A (ja) * 2015-01-28 2016-08-04 富士通株式会社 造形データ作成プログラム、造形データ作成方法、および情報処理装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3770991B2 (ja) 1997-03-06 2006-04-26 東レエンジニアリング株式会社 解析モデルの生成方法および装置ならびに射出成形過程の解析方法
JP2001356804A (ja) * 2000-06-12 2001-12-26 Fujitsu Nagano Systems Engineering Ltd 切削加工シミュレーションプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体、並びに、切削加工シミュレーション装置及び方法
JP2011086226A (ja) * 2009-10-19 2011-04-28 Toyota Central R&D Labs Inc 加工シミュレーション装置、加工シミュレーション方法、プログラム、記録媒体
JP2015206629A (ja) 2014-04-18 2015-11-19 アズビル株式会社 渦流量計

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3605367A4

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113118464A (zh) * 2020-01-14 2021-07-16 丰田自动车株式会社 强度预测方法和存储介质
CN113118464B (zh) * 2020-01-14 2023-04-28 丰田自动车株式会社 强度预测方法和存储介质

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