JP7145335B2 - 三次元物品を修復するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

この非仮特許出願は、Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）の下でここに参照することによって援用される、２０１８年１２月３１日出願のＪｅｆｆｅｒｅｙ Ｋｅｎｎｅｔｈ Ｂｌａｎｋによる「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＲＥＰＡＩＲＩＮＧ Ａ ＴＨＲＥＥ－ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ ＡＲＴＩＣＬＥ」と題された米国仮特許出願第６２／７８６，７７６号に対する優先権を主張する。

本開示は、三次元（３Ｄ）プリントに関する。より詳細には、本開示は、損傷した三次元（３Ｄ）物品の修復に関する。

三次元（３Ｄ）プリントは、カスタマイズされたまたは少量の複雑な物品を製造するための効果的な方法である。

概して、３Ｄプリントの単位物品あたりのコストは、射出成形などのより大量のプロセスのコストよりもはるかに高い。製造された複雑な物品の中には、製造時または取り扱い時に破損するものもある。

本開示の第１の態様において、製造方法は、３Ｄ物品の破断部分の部位である破損ゾーンを有する損傷した三次元（３Ｄ）物品を修理するためのものである。本発明の方法は、成形ツールを使用して、破損ゾーンで材料中に接続機構を形成する工程、破損ゾーンを含む３Ｄ物品を撮像して画像データを提供する工程、画像データと完全な３Ｄ物体を画定するデータとの間の比較に基づいて修理部分３Ｄ物体を画定する工程、補完的接続機構を含む修理部分３Ｄ物体をプリントする工程、および、補完的接続機構および接続機構の相互係合を介して修理部分を損傷した３Ｄ物品に取り付ける工程、を含む。

１つの実装形態において、損傷した３Ｄ物品は、破損ゾーンにおいて熱可塑的に変形可能な材料を含む。接続機構を形成する工程は、成形ツールの加熱されたチップを破損ゾーンにおける変形可能な材料に圧入し、破損ゾーンの材料中に伸長する１つまたは複数の凹部を形成する工程を含む。熱可塑的に変形可能な材料は、ワックス材料を含みうる。

別の実装形態では、接続機構および補完的接続機構は、補完的キーイング形状（keying geometry）を有する。補完的キーイング形状は、接続機構と補完的接続機構との間の相互係合が、損傷した３Ｄ物品に関して修理部分３Ｄ物体の位置および向きを抑制することを確保する。

さらに別の実装形態は、複数の異なる補完的接続機構を画定するデータを記憶する工程を含む。修理部分３Ｄ物体を画定する工程は、破損ゾーンからの画像データに基づいて、複数の異なる補完的接続機構のうちの１つを選択する工程を含む。

さらなる実装形態では、修理部分３Ｄ物体を画定する工程は、画像データに基づいて損傷した３Ｄ物品の３Ｄ物体を画定する工程、および、完全な３Ｄ物体から損傷した３Ｄ物品の３Ｄ物体をブール減算し（Boolean subtracting）初期修理部分３Ｄ物体を画定する工程を含む。修理部分３Ｄ物体を画定する工程はまた、初期修理部分３Ｄ物体と補完的接続部分との間にブール結合を形成して修理部分３Ｄ物体を画定する工程を含んでもよい。

さらなる実装形態では、係合機構は、破損ゾーンの材料中に形成された凹部である。補完的係合機構は、修復３Ｄ物体の補完的表面から外向きに伸長する直立機構である。補完的表面は、概して破損ゾーンに適合する。係合機構と補完的係合表面との相互係合は、直立機構が凹部に受容される際に生じる。直立部材と凹部との間の干渉嵌合は、損傷した３Ｄ物品からの修理部分３Ｄ物体の取外しに対する抵抗を提供する。

本開示の第２の態様では、キットは、完全な３Ｄ物品の一部が破断された破損ゾーンを有する損傷した３Ｄ物品を修理するためのものである。キットは、成形ツール、撮像装置、および非一時的な媒体を少なくとも含む。成形ツールは、破損ゾーンにおける材料中に接続機構を形成するためのものである。撮像装置は、破損ゾーンを含む損傷した３Ｄ物品の画像をキャプチャするためのものである。非一時的な媒体は、ソフトウェア命令を記憶している。プロセッサによって実行されると、ソフトウェア命令は以下の工程を実行する：（１）損傷した３Ｄ物品の画像と完全な３Ｄ物品を画定する完全な３Ｄ物体との間の比較を実行する、および（２）当該比較に基づいて、修理部分が損傷した３Ｄ物品に取り付けられる際に接続機構と係合するための補完的接続機構を含む、修理部分３Ｄ物体を画定する。

１つの実装形態では、成形ツールは、加熱されたチップに取り付けられた一体型の加熱ユニットを含む。加熱されたチップは、破損ゾーンに圧入される際に接続機構の形状を画定する。

別の実装形態では、キットは、成形ツールのチップを加熱するための別個の熱源を含む。加熱されたチップは、破損ゾーンに圧入される際に接続機構の形状を画定する。

さらに別の実装形態では、成形ツールは、ハンドルおよび複数の交換可能なチップを含む。複数の交換可能なチップの１つは、接続機構の所望の形状に基づいて選択されハンドルに取り付けられる。

さらなる実装形態では、成形ツールは、破損ゾーンにおける材料に異なる接続機構形状を形成するための複数の異なる成形ツールおよび／またはチップを含む。修理部分を画定する工程は、異なる成形ツールおよび／またはチップのうちのどれが接続機構を形成するために使用されるかに基づいて、補完的接続機構を選択する工程を含んでもよい。

さらなる実装形態では、接続機構および補完的接続機構は、補完的キーイング形状を有する。補完的キーイング形状は、接続機構と補完的接続機構との間の相互係合が、損傷した３Ｄ物品に取り付けられる際に修理部分３Ｄ物体の位置および向きを抑制することを確実にする。

別の実装形態では、損傷した３Ｄ物品の画像に基づいて損傷した３Ｄ物品の３Ｄ物体を画定し、完全な３Ｄ物体から損傷した３Ｄ物品の３Ｄ固形物体をブール減算して、初期修理部分３Ｄ物体を画定する。修理部分３Ｄ物体を画定する工程はまた、初期修理部分３Ｄ物体と補完的接続部分との間にブール結合を形成して修理部分３Ｄ物体を画定する工程を含んでもよい。

本開示の第３の態様では、システムは、完全な３Ｄ物品の一部が破断された破損ゾーンを有する損傷した３Ｄ物品を修理するためのものである。システムは、成形ツール、撮像装置、３Ｄプリントエンジン、およびコントローラを含む。成形ツールは、破損ゾーンにおける材料中に接続機構を形成するためのものである。撮像装置は、接続機構を備えた破損ゾーンを含む損傷した３Ｄ物品の画像をキャプチャするためのものである。コントローラは、画像データに基づいて損傷した３Ｄ物品の３Ｄ固形物体を画定し、完全な３Ｄ物品の３Ｄ物体と損傷した３Ｄ物品の３Ｄ物体との間の差に少なくとも部分的に基づいて修理部分の３Ｄ物体を画定するように構成される。修理部分は、補完的接続部分を含む。修理部分の３Ｄ物体を画定する工程はまた、接続機構を備えた破損ゾーンの画像に基づいて補完的接続部分の形状を特定する工程を含んでもよい。コントローラはさらに、３Ｄプリントエンジンを作動して修理部分をプリントするように構成されてもよい。

コントローラに電気的にまたは無線で接続された３Ｄプリントエンジンの実施形態の概略ブロック図 破損した３Ｄ物品を修理するための修復キットの実施形態を示す概略ブロック図 損傷した３Ｄ物品を修復するための製造方法の実施形態のフローチャート ３Ｄ物品の一部が破断された破損ゾーンを有する損傷した３Ｄ物品を示す側面図 接続機構または凹部が破損ゾーンにおける材料中に形成された、破損ゾーンを示す図 破損ゾーンの下の材料中に形成された接続機構を有する損傷した３Ｄ物品を示す断面図 完全な３Ｄ物品を示す側面図 修理部分を示す側面図 修復または修理された３Ｄ物品を示す側面図 損傷した３Ｄ物品を修復するための処理の一部としてコントローラにより実行される方法のフローチャート 損傷した３Ｄ物品の破損ゾーンにおける材料中に接続機構を形成するために使用される成形ツールの実施形態を示す概略図 成形ツールのチップの第１の実施形態を示す図 成形ツールのチップの第２の実施形態を示す図 成形ツールのチップの第３の実施形態を示す図

図１は、コントローラ４に電気的にまたは無線で接続された３Ｄプリントエンジン２の実施形態の概略ブロック図である。プリントエンジン２の説明において、互いに直交する軸Ｘ、Ｙ、およびＺを用いてもよい。軸ＸおよびＹは横軸と称され、概して水平方向である。軸Ｚは垂直軸と称され、重力参照（gravitational reference）と概して位置合わせされる。位置合わせに関して「概して」とは、正確ではないかもしれないが設計によるものでありかつ正常な製作公差内であるアラインメントを称する。

プリントエンジン２は、三次元（３Ｄ）物品８を支持するための構築平面６を含む。構築平面６は、構築平面６の高さを少なくとも調整するための昇降機構１０によって支持されている。プリントエンジン２は、層ごとの（layer-by-layer）態様で３Ｄ物品８を形成するためのインクの液滴を堆積させるためのプリントヘッド１２を含む。移動機構１４は、プリントヘッド１２と構築平面６との間で１つまたは２つの軸に沿った相対的な横方向の動きを付与するように構成されている。インク供給部１６は、プリントヘッド１２にインクを供給するように構成されている。

コントローラ４は、昇降機構１０、プリントヘッド１２、移動機構１４、インク供給部１６、プリントエンジン２の他のパーツ、および、スキャナや撮像装置などの他の装置に制御可能に接続されている。コントローラ４は、情報記憶装置に接続されたプロセッサを含む。情報記憶装置は、ソフトウェア命令を記憶する非一時的な媒体を含む。プロセッサによって実行されると、ソフトウェア命令は、プリントエンジンおよび他のデバイスの一部を制御する。コントローラは、単一の統合されたコンピュータであっても、複数のデバイスに分散していてもよい。コントローラは、プリントエンジン、ホストコンピュータ、および／または、リモートサーバコンピュータなどの他のデバイスに関連するローカルコントローラを含むことができる。

コントローラ４は、３Ｄ物品８のプリントなどの様々なタスクを実行するように構成されている。３Ｄ物品をプリントする方法は以下の通りである：（１）昇降機構１０は、構築平面の上面１８または３Ｄ物品８の上面を「構築平面」に位置づける。（２）移動機構１４は、プリントヘッド１２が３Ｄ物品上に材料の層を選択的にプリントする際に、プリントヘッド１２と上面との間に横方向の動きを付与する。（３） 工程（１）および（２）は、３Ｄ物品８が作製されるまで繰り返される。

例示的な実施形態では、インク供給部１６内に含まれるインクは、室温では固体であるが、高温では液化する「相変化」インクである。インクは、プリントヘッド１２に搬送されてプリントヘッド１２によってプリントされる際に、液体形態に加熱される。プリントヘッド１２は、上面１８上に液滴のドットマトリックスパターンを吐出することによりプリントする。上面１８に衝突すると、液滴は素早く硬化する。一実施形態では、インクは、相変化特性を提供するワックス成分を含むことができる。このようなワックスを含むインクは、焼流し鋳造用のパターンを作るのに有用である。そのようなワックスを含むインクには、その全体がここに参照することにより組み込まれる、米国特許第６，８４１，５８９号明細書、同第８，５７５，２５８号明細書、および同第９，３９４，４４１号明細書に開示された材料が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、インクはまた、放射線硬化プロセス後に３Ｄ物品８の強度を増加するために、ＵＶ硬化性成分を含んでもよい。いくつかの実施形態では、インクは、異なる色および／または異なる組成を有する複数の異なるインクを含むことができる。

より一般的には、インクは、熱可塑的に変形可能なインクである。したがって、ある程度、３Ｄ物品がプリントされた後にインクを熱と圧力を用いて成形および形成することができる。

コントローラ４は、３Ｄ物品８の完全なまたは壊れていないバージョンである完全な３Ｄ物体を画定する「オリジナルデータ」を記憶している。プリントプロセス中、またはその後の取り扱い中に、３Ｄ物品８が損傷する可能性がある。これは特に、ワックスベースのインクを使用し、複雑で繊細な３Ｄ物品８を形成する際のリスクである。損傷した３Ｄ物品は、破断部分が欠けているかもしれない。破損ゾーンは、破断の部位であろう。

図２は、破損した３Ｄ物品を修復するための修理キット２０を示す図である。例示的な実施形態では、修理キット２０は、撮像装置２２、１つまたは複数の成形ツール２４、随意的な熱源２６、およびソフトウェア媒体２８を含む。撮像装置２２は、破損した３Ｄ物品から画像および画像データをキャプチャし、そのデータをコントローラ４に提供するための手持ち式スキャナとすることができる。成形ツール２４は、破損ゾーンにおいて材料を形成し接続機構を画定するように構成される。異なる破損ゾーンの形状のために、２つ以上の成形ツール２４があってもよい。いくつかの実施形態では、成形ツール２４は、様々なチップ形状を有する交換可能なチップを有してもよい。熱源２６は、使用前に成形ツール２４のチップを加熱するためのものである。熱源２６は、電気的に加熱されたプレートとすることができる。あるいは、成形ツール２４は、一体型の熱源２６を組み込んでもよい。ソフトウェア媒体２８は、修理を容易にするために、コントローラ４（またはコントローラ４の対応部分）においてプロセッサによって実行されるソフトウェア命令を記憶する。ソフトウェア実行の実施形態は、図３および図５に関して説明される。ソフトウェア媒体２８は、フラッシュドライブやコンパクトディスクなどの手持ち式媒体であってもよい。あるいは、ソフトウェア媒体は、サーバに遠隔で保存されてもよいが、コントローラ４によってアクセス可能である。

図３は、損傷した３Ｄ物品８を修理するための製造方法３０の一実施形態のフローチャートである。図４Ａ～Ｆは、図３の工程に対応する図であり、修理プロセスに関与する３Ｄ物品８のバリエーションまたは部分を示す図である。したがって、これらは８ＭＮとしてラベルされ、最初の数字８はプリントされた３Ｄ物品８に対応し、最後の２つの数字ＭＮはどの部分が関与しているかに対応している。

３２に従って、３Ｄ物品８が損傷している。したがって、方法３０は、破損ゾーン８０４を有する損傷した３Ｄ物品８０２から始まる。破損ゾーン８０４は、損傷した３Ｄ物品８０２の一部が破断した破断面である。破損または破断は、現在壊れている３Ｄ物品８０２の製造、取り扱い、または使用中に起こった可能性がある。破損ゾーン８０４の下には、破損ゾーン８０４に近接して材料８０６がある。

３４に従って、成形ツール２４を利用して、破損ゾーン８０４の材料８０６中に接続機構８０８を形成する。図４Ｂおよび図４Ｃの図示された実施形態では、接続機構８０８は、２つの凹部８０８を含む。 凹部８０８は、以下に説明する重要な機能を提供する非対称の形状を有する。図示の実施形態では、成形ツール２４は、材料８０６に圧入されて凹部８０８を形成する加熱されたチップを有する。したがって、凹部８０８は、加熱されたチップによって加えられる熱および圧力を用いて形成される。図４Ｃは、破損ゾーン８０４の材料８０６中に接続機構（凹部）８０８が形成された３Ｄ物品８１０を示している。

３６に従って、撮像装置２２を利用して、損傷した３Ｄ物品を撮像または走査する。これは、破損ゾーン８０４および接続機構または凹部８０８の画像を撮像することを含む。

図４Ｄは、物品８１２のための初期またはオリジナルのデータファイルによって画定される完全な物品または物体８１２を示す。損傷した３Ｄ物品８１０の撮像されたまたは走査されたデータは、損傷した３Ｄ物体８１０を画定する。３８に従って、完全な３Ｄ物体８１２と損傷した３Ｄ物体８１０との間で比較が行われる。

４０に従って、修理部分８１４のためのファイルまたは３Ｄ物体が、少なくとも工程３８の比較に基づいて画定される。また、補完的接続機構８１６が画定される。例示的な実施形態では、修理部分は、破損ゾーン８０４と概ね一致するように意図された補完的表面８１８を含む。補完的接続機構８１６は、凹部８０８に受け入れられる形状を有する直立機構８１６であるため、補完的であると称される。

４２に従って、プリントエンジン２は、修理部分８１４をプリントするよう作動される。４４に従って、修理部分８１４は、損傷した３Ｄ物品８１０に取り付けられて、修理または修復された３Ｄ物品８２０を提供する。図４Ｂの例示的な実施形態では、接続機構８０８は、「キーイング」機能を有する。これは、非対称性によって提供され、損傷部分８１０に対する修理部分８１４の向きおよび位置合わせが、接続機構８０８および補完的接続機構８１６の相互係合によって抑制される。その結果、修理部分８１４を損傷物品８１０に対して適切に位置合わせすることの困難性が低減される。また、接続機構８０８と補完的接続機構８１６との相互係合により、修理部分８１４が損傷物品８１０に固定される。好ましくは、直立機構８１６と凹部８０８との間の嵌合は、一旦取り付けられると損傷物品８１０から修理部分８１４が取り外されることに摩擦抵抗する干渉嵌合である。いくつかの実施形態では、接着剤またはワックスを使用して、直立機構８１６を凹部８０８に結合することができる。

図５は、コントローラ４によって実行される方法５０のフローチャートである。工程５２～６０は、方法３０の工程３６～４０に対応するが、工程５２～６０は、これらの工程のより詳細な実施形態である。工程６２は、工程４２に対応する。

５１に従って、コントローラ４は、完全な３Ｄ物体８１２を画定するファイルを記憶する。コントローラ４はまた、複数の成形ツール２４（または交換可能なチップ）の加熱されたチップ形状に個別に対応する、異なる補完的接続機構８１６の選択を画定する複数のファイルを記憶している。

５２に従って、コントローラ４は、損傷した３Ｄ物品８１０からキャプチャされた画像を受信する。画像は、内部に接続機構８０８が形成された破損ゾーン８０４の画像を含む。

５４に従って、コントローラ４は、受信した画像に基づいて損傷した３Ｄ物品８０２を画定する。５６に従って、コントローラは、破損ゾーン８０４および形成された接続機構８０８の画像に基づいて、記憶された複数のファイルから補完的接続機構８１６を画定するファイルを選択する。注記として、工程５４および５６は、同時であってもよいし、逆の順序で実行されてもよい。

５８に従って、コントローラ４は、初期修理部分３Ｄ物体を画定するために、完全な３Ｄ物体８１２（８０２ではなく８１２）から損傷した３Ｄ物体８０２のブール減算を実行する。６０に従って、コントローラ４は、初期修理部分３Ｄ物体および選択された補完的接続機構物体８１６のブール加算（結合）を実行して、修理部分３Ｄ物体８１４を提供する。

６２に従って、コントローラ４は、プリントエンジン２を作動させて修理部分８１４をプリントする。修理部分８１４がプリントされた後、損傷した３Ｄ物品８１０に結合して、修復された３Ｄ物品８２０が生じる。

修復された３Ｄ物品は、撮像装置２２によって走査または撮像され得る。次いで、６４に従って、コントローラ４は、修復された３Ｄ物品８２０を分析することができる。これは、修復された物体８２０と初期の完全な物体８１２との比較を含んでもよい。このような比較は、８１２と８２０との間のブール減算を含んでもよい。６４の一部として、コントローラは、完全な３Ｄ物体８１２に対する修復された３Ｄ物品８２０の精度に関する表示をユーザに提供してもよい。

図６は、接続機構または凹部８０８を破損ゾーン８０４の材料８０６中に形成するために使用される成形ツール２４の一実施形態を示す概略図である。成形ツールは、熱的に絶縁されたハンドル６６、加熱ユニット６８、および加熱されたチップ７０を含むことができる。使用時には、ユーザは、絶縁ハンドル６６を握り、加熱されたチップ７０を破損ゾーン８０４の材料８０６に圧入して、凹部８０８を形成する。一実施形態では、加熱されたチップ７０は交換可能である。成形ツール２４と同様に、キット２０は、所望の接続機構８０８の異なる形状にそれぞれ対応する複数の交換可能なチップを含むことができる。

一般的に言えば、所望の接続機構８０８の形状は、破損ゾーン８０４の形状の関数であり得る。非常に小さい破損ゾーン８０４については、図７Ａに示されるように、チップ７０が単一の凹部８０８を形成することが所望でありうる。比較的狭いが細長い破損ゾーンについては、図７Ｂに示されるように、一対のまたは概ね直線的なアレイの凹部８０８を形成することが所望でありうる。より大きい領域については、図７Ｃに示されるように、凹部の二次元アレイを形成することが所望でありうる。これらの実施形態のすべてについて、それらが補完的なキーイング形状を提供する－すなわち、直立機構８１６と凹部８０８との間の相互係合形状が、損傷した３Ｄ物品８１０に対する周囲部分８１４の位置および向きを抑制することが好ましい。これにより、修復された３Ｄ物品８２０が、極端なユーザのスキルや器用さを要求することなく、完全な３Ｄ物体８１２と可能な限り正確に一致することが確保される。

上記で説明した具体的な実施形態およびそのアプリケーションは、専ら説明目的のためのものであり、特許請求の範囲に包含される変更形態およびバリエーションを除外するものではない。
他の実施形態
１． ３Ｄ物品の破断部分の部位である破損ゾーンを有する損傷した３Ｄ物品を修理する製造方法であって、
成形ツールを使用して、前記破損ゾーンで材料中に接続機構を形成する工程；
前記破損ゾーンを含む前記３Ｄ物品を撮像して、画像データを提供する工程；
前記画像データと完全な３Ｄ物体を画定するデータとの間の比較に基づいて、修理部分３Ｄ物体を画定する工程；
補完的接続機構を含む前記修理部分３Ｄ物体をプリントする工程；および
前記補完的接続機構および前記接続機構の相互係合を介して前記修理部分を前記損傷した３Ｄ物品に取り付ける工程
を含む方法。
２． 前記損傷した３Ｄ物品が、前記破損ゾーンにおいて熱可塑的に変形可能な材料を含み、前記接続機構を形成する工程が、前記成形ツールの加熱されたチップを前記破損ゾーンにおける前記変形可能な材料に圧入し、前記破損ゾーンの材料中に伸長する１つまたは複数の凹部を形成する工程を含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
３． 前記熱可塑的に変形可能な材料が、ワックス材料を含むことを特徴とする、実施形態２に記載の方法。
４． 前記接続機構および前記補完的接続機構が、前記損傷した３Ｄ物品に関して前記修理部分の位置および向きを抑制する補完的キーイング形状を有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
５． 複数の異なる補完的接続機構を画定するデータを記憶する工程をさらに含み、前記画定する工程が、前記破損ゾーンからの前記画像データに基づいて、前記複数の異なる補完的接続機構のうちの１つを選択する工程を含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
６． 前記修理部分３Ｄ物体を画定する工程が、
前記画像データに基づいて前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ物体を画定する工程；および
前記完全な３Ｄ物体から前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ物体をブール減算し、初期修理部分３Ｄ物体を画定する工程
を含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
７． 前記初期修理部分３Ｄ物体と前記補完的接続部分との間でブール結合を形成し、前記修理部分３Ｄ物体を画定する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態６に記載の方法。
８． 完全な３Ｄ物品の一部が破断された破損ゾーンを有する損傷した３Ｄ物品を修理するためのキットであって、該キットは、
前記破損ゾーンにおける材料中に接続機構を形成するための成形ツール；
前記破損ゾーンを含む前記損傷した３Ｄ物品の画像をキャプチャするための撮像装置；
ソフトウェア命令を記憶する非一時的な媒体
を含み、
前記ソフトウェア命令が、プロセッサにより実行される際に、
前記損傷した３Ｄ物品の前記画像と前記完全な３Ｄ物品を画定する完全な３Ｄ物体との間の比較を実行する工程；および
前記比較に基づいて、前記修理部分が前記損傷した３Ｄ物品に取り付けられる際に前記接続機構と係合するための補完的接続機構を含む、修理部分３Ｄ物体を画定する工程
を実行する
ことを特徴とする、キット。
９． 前記成形ツールが、加熱されたチップに取り付けられた一体型の加熱ユニットを含み、前記加熱されたチップが、前記破損ゾーンに圧入される際に前記接続機構の形状を画定することを特徴とする、実施形態８に記載のキット。
１０． 前記成形ツールのチップを加熱するための別個の熱源をさらに含むことを特徴とする、実施形態８に記載のキット。
１１． 前記接続機構および前記補完的接続機構が、前記損傷した３Ｄ物品に取り付けられる際に前記修理部分の位置および向きを抑制する補完的キーイング形状を有することを特徴とする、実施形態８に記載のキット。
１２． 前記成形ツールが、複数の異なる成形ツールチップおよび／または完全な成形ツールを含み、前記破損ゾーンにおける材料中に形成される複数の異なる接続機構形状からの選択を可能とすることを特徴とする、実施形態８に記載のキット。
１３． 前記修理部分３Ｄ物体を画定する工程が、前記選択された接続機構形状に基づいて複数の異なる補完的接続機構形状から補完的接続機構を選択する工程を含むことを特徴とする、実施形態１２に記載のキット。
１４． 前記修理部分３Ｄ物体を画定する工程が、
前記損傷した３Ｄ物品の画像に基づいて前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ物体を画定する工程；および
前記完全な３Ｄ物体から前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ固形物体をブール減算して、初期修理部分３Ｄ物体を画定する工程
を含むことを特徴とする、実施形態８に記載のキット。
１５． 修理部分３Ｄ物体を画定する工程がさらに、前記初期修理部分３Ｄ物体と前記補完的接続部分との間にブール結合を形成する工程を含むことを特徴とする、実施形態８に記載のキット。
１６． 完全な３Ｄ物品の一部が破断された破損ゾーンを有する損傷した３Ｄ物品を修理するためのシステムであって、該システムは、
前記破損ゾーンにおける材料中に接続機構を形成するための成形ツール；
前記接続機構を備えた前記破損ゾーンを含む前記損傷した３Ｄ物品の画像をキャプチャするための撮像装置；
３Ｄプリントエンジン；および
ソフトウェア命令を記憶する非一時的な媒体に接続されたプロセッサを含むコントローラ
を備え、
前記プロセッサによる前記ソフトウェア命令の実行によって、前記コントローラは、
前記画像データに基づいて前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ固形物体を画定し、
前記完全な３Ｄ物品の３Ｄ物体と前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ物体との間の差に少なくとも部分的に基づいて、補完的接続機構を含む修理部分の３Ｄ物体を画定する
ことを特徴とする、システム。
１７． 前記修理部分の前記３Ｄ物体を画定する工程がまた、前記接続機構を備えた前記破損ゾーンの画像に基づいて前記補完的接続部分の形状を特定する工程を含むことを特徴とする、実施形態１６に記載のシステム。
１８． 前記修理部分３Ｄ物体を画定する工程が、
前記損傷した３Ｄ物品の画像に基づいて前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ物体を画定する工程；および
前記完全な３Ｄ物体から前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ固形物体をブール減算して、初期修理部分３Ｄ物体を画定する工程
を含むことを特徴とする、実施形態１６に記載のシステム。
１９． 修理部分３Ｄ物体を画定する工程がさらに、前記初期修理部分３Ｄ物体と前記補完的接続部分との間にブール結合を形成する工程を含むことを特徴とする、実施形態１６に記載のシステム。
２０． 前記コントローラが、前記３Ｄプリントエンジンを作動して前記修理部分をプリントすることを特徴とする、実施形態１６に記載のシステム。

２ ３Ｄプリントエンジン
４ コントローラ
６ 構築平面
１０ 昇降機構
１２ プリントヘッド
１４ 移動機構
１６ インク供給部

Claims (20)

1. ３Ｄ物品の破断部分の部位である破損ゾーンを有する損傷した３Ｄ物品を修理する製造方法であって、
   成形ツールを使用して、前記破損ゾーンで材料中に接続機構を形成する工程；
   前記破損ゾーンを含む前記３Ｄ物品を撮像して、画像データを提供する工程；
   前記画像データと完全な３Ｄ物体を画定するデータとの間の比較に基づいて、修理部分３Ｄ物体を画定する工程；
   補完的接続機構を含む前記修理部分３Ｄ物体をプリントする工程；および
   前記補完的接続機構および前記接続機構の相互係合を介して前記修理部分を前記損傷した３Ｄ物品に取り付ける工程
   を含む方法。
2. 前記損傷した３Ｄ物品が、前記破損ゾーンにおいて熱可塑的に変形可能な材料を含み、前記接続機構を形成する工程が、前記成形ツールの加熱されたチップを前記破損ゾーンにおける前記変形可能な材料に圧入し、前記破損ゾーンの材料中に伸長する１つまたは複数の凹部を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記熱可塑的に変形可能な材料が、ワックス材料を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記接続機構および前記補完的接続機構が、前記損傷した３Ｄ物品に関して前記修理部分の位置および向きを抑制する補完的キーイング形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 複数の異なる補完的接続機構を画定するデータを記憶する工程をさらに含み、前記画定する工程が、前記破損ゾーンからの前記画像データに基づいて、前記複数の異なる補完的接続機構のうちの１つを選択する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 前記修理部分３Ｄ物体を画定する工程が、
   前記画像データに基づいて前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ物体を画定する工程；および
   前記完全な３Ｄ物体から前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ物体をブール減算し、初期修理部分３Ｄ物体を画定する工程
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 前記初期修理部分３Ｄ物体と前記補完的接続機構との間でブール結合を形成し、前記修理部分３Ｄ物体を画定する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 完全な３Ｄ物品の一部が破断された破損ゾーンを有する損傷した３Ｄ物品を修理するためのキットであって、該キットは、
   前記破損ゾーンにおける材料中に接続機構を形成するための成形ツール；
   前記破損ゾーンを含む前記損傷した３Ｄ物品の画像をキャプチャするための撮像装置；
   ソフトウェア命令を記憶する非一時的な媒体
   を含み、
   前記ソフトウェア命令が、プロセッサにより実行される際に、
   前記損傷した３Ｄ物品の前記画像と前記完全な３Ｄ物品を画定する完全な３Ｄ物体との間の比較を実行する工程；および
   前記比較に基づいて修理部分３Ｄ物体を画定する工程であって、前記修理部分３Ｄ物体が前記損傷した３Ｄ物品に取り付けられる際に前記接続機構と係合するための補完的接続機構を含む、工程
   を実行する
   ことを特徴とする、キット。
9. 前記成形ツールが、加熱されたチップに取り付けられた一体型の加熱ユニットを含み、前記加熱されたチップが、前記破損ゾーンに圧入される際に前記接続機構の形状を画定することを特徴とする、請求項８に記載のキット。
10. 前記成形ツールのチップを加熱するための別個の熱源をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載のキット。
11. 前記接続機構および前記補完的接続機構が、前記損傷した３Ｄ物品に取り付けられる際に前記修理部分の位置および向きを抑制する補完的キーイング形状を有することを特徴とする、請求項８に記載のキット。
12. 前記成形ツールが、複数の異なる成形ツールチップおよび／または完全な成形ツールを含み、前記破損ゾーンにおける材料中に形成される複数の異なる接続機構形状からの選択を可能とすることを特徴とする、請求項８に記載のキット。
13. 前記修理部分３Ｄ物体を画定する工程が、前記選択された接続機構形状に基づいて複数の異なる補完的接続機構形状から補完的接続機構を選択する工程を含むことを特徴とする、請求項１２に記載のキット。
14. 前記修理部分３Ｄ物体を画定する工程が、
    前記損傷した３Ｄ物品の画像に基づいて前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ物体を画定する工程；および
    前記完全な３Ｄ物体から前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ固形物体をブール減算して、初期修理部分３Ｄ物体を画定する工程
    を含むことを特徴とする、請求項８に記載のキット。
15. 修理部分３Ｄ物体を画定する工程がさらに、前記初期修理部分３Ｄ物体と前記補完的接続機構との間にブール結合を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１４に記載のキット。
16. 完全な３Ｄ物品の一部が破断された破損ゾーンを有する損傷した３Ｄ物品を修理するためのシステムであって、該システムは、
    前記破損ゾーンにおける材料中に接続機構を形成するための成形ツール；
    前記接続機構を備えた前記破損ゾーンを含む前記損傷した３Ｄ物品の画像をキャプチャするための撮像装置；
    ３Ｄプリントエンジン；および
    ソフトウェア命令を記憶する非一時的な媒体に接続されたプロセッサを含むコントローラ
    を備え、
    前記プロセッサによる前記ソフトウェア命令の実行によって、前記コントローラは、
    前記画像に基づいて前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ固形物体を画定し、
    前記完全な３Ｄ物品の３Ｄ物体と前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ物体との間の差に少なくとも部分的に基づいて、補完的接続機構を含む修理部分の３Ｄ物体を画定する
    ことを特徴とする、システム。
17. 前記修理部分の前記３Ｄ物体を画定する工程がまた、前記接続機構を備えた前記破損ゾーンの画像に基づいて前記補完的接続機構の形状を特定する工程を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記修理部分３Ｄ物体を画定する工程が、
    前記損傷した３Ｄ物品の画像に基づいて前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ物体を画定する工程；および
    前記完全な３Ｄ物体から前記損傷した３Ｄ物品の３Ｄ固形物体をブール減算して、初期修理部分３Ｄ物体を画定する工程
    を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
19. 修理部分３Ｄ物体を画定する工程がさらに、前記初期修理部分３Ｄ物体と前記補完的接続機構との間にブール結合を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記コントローラが、前記３Ｄプリントエンジンを作動して前記修理部分をプリントすることを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
    

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