JP2003522995A - 製造システム及び製造方法 - Google Patents

製造システム及び製造方法

Info

Publication number
JP2003522995A
JP2003522995A JP2001519345A JP2001519345A JP2003522995A JP 2003522995 A JP2003522995 A JP 2003522995A JP 2001519345 A JP2001519345 A JP 2001519345A JP 2001519345 A JP2001519345 A JP 2001519345A JP 2003522995 A JP2003522995 A JP 2003522995A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
manufacturing
physical property
matrix
field
potential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001519345A
Other languages
English (en)
Inventor
ビル，ジェイムズ，エイ． セイント
Original Assignee
ビル，ジェイムズ，エイ． セイント
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ビル，ジェイムズ，エイ． セイント filed Critical ビル，ジェイムズ，エイ． セイント
Publication of JP2003522995A publication Critical patent/JP2003522995A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/04—Manufacturing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
    • A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/28—Bones
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
    • A61F2/30965—Reinforcing the prosthesis by embedding particles or fibres during moulding or dipping
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/32—Joints for the hip
    • A61F2/36—Femoral heads ; Femoral endoprostheses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/32—Joints for the hip
    • A61F2/36—Femoral heads ; Femoral endoprostheses
    • A61F2/3662—Femoral shafts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2002/30001—Additional features of subject-matter classified in A61F2/28, A61F2/30 and subgroups thereof
    • A61F2002/30003—Material related properties of the prosthesis or of a coating on the prosthesis
    • A61F2002/30004—Material related properties of the prosthesis or of a coating on the prosthesis the prosthesis being made from materials having different values of a given property at different locations within the same prosthesis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2002/30001—Additional features of subject-matter classified in A61F2/28, A61F2/30 and subgroups thereof
    • A61F2002/30003—Material related properties of the prosthesis or of a coating on the prosthesis
    • A61F2002/3006—Properties of materials and coating materials
    • A61F2002/30082—Properties of materials and coating materials radioactive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2002/30001—Additional features of subject-matter classified in A61F2/28, A61F2/30 and subgroups thereof
    • A61F2002/30667—Features concerning an interaction with the environment or a particular use of the prosthesis
    • A61F2002/30677—Means for introducing or releasing pharmaceutical products, e.g. antibiotics, into the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
    • A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
    • A61F2002/30943—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques using mathematical models
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
    • A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
    • A61F2002/30952—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques using CAD-CAM techniques or NC-techniques
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
    • A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
    • A61F2002/30953—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques using a remote computer network, e.g. Internet
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
    • A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
    • A61F2002/30955—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques using finite-element analysis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
    • A61F2002/30971—Laminates, i.e. layered products
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/32—Joints for the hip
    • A61F2/36—Femoral heads ; Femoral endoprostheses
    • A61F2/3609—Femoral heads or necks; Connections of endoprosthetic heads or necks to endoprosthetic femoral shafts
    • A61F2002/3611—Heads or epiphyseal parts of femur
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2210/00—Particular material properties of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
    • A61F2210/0095—Particular material properties of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof radioactive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2250/00—Special features of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
    • A61F2250/0014—Special features of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof having different values of a given property or geometrical feature, e.g. mechanical property or material property, at different locations within the same prosthesis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B53/00—Golf clubs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B57/00—Golfing accessories
    • A63B57/20—Holders, e.g. of tees or of balls
    • A63B57/207—Golf ball position marker holders
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B57/00—Golfing accessories
    • A63B57/30—Markers
    • A63B57/353—Golf ball position markers
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35017—Finite elements analysis, finite elements method FEM
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45168—Bone prosthesis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Abstract

(57)【要約】 対象物に印加されるフィールド[f] に応じて生成されるポテンシャル[x] を有する対象物の製造方法。演算処理可能な対象物の数学モデル(801)は対象物外形状より分割した複数の有限要素(802)に関連するフィールド[f] 及びポテンシャル[x] の各数値を特定して生成される。各有限要素(802)の素材の各物性値(804)の特別な対称性が特定され、関係式[f]=[k][x]及び上記対称性に基づいて素材の物性マトリックス[k] を算出する。素材の物性値(804)の係数を、素材の物性マトリックス[k] から演算処理可能な対象物の数学モデル内にて有限要素毎に抽出し、抽出された素材物性値(804)の係数と既知の素材物性値の係数とを一致するように比較する。製造設備を制御するための各製造パラメータ(805)を一致した素材物性値(804)の各係数に基づいて決定し、上記製造設備を決定された各製造パラメータ(805)に応じて制御して上記対象物を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
関連発明 この発明は、１９９９年、８月２３日にファイルされた暫定的な発明Ｎｏ．６
０／１４９．８９６．からの優先権主張であり、この内容は参照として本明細書
に組み込まれている。
【０００１】 技術分野 本発明は、一般的に、製造品に関するものであり、特に、望まれているアプリ
ケーション又はその使用のために最適化された応答特性を有している製造対象の
装置又は方法に関する。
【０００２】 背景技術及び発明の概要 歴史的に、技術者によって実行される分析は、設計された製品の現実世界での
期待している性能をシミュレートして、確かめる試みにおける長いプロセスでの
１ステップである。外形状、素材物性値、負荷及び分析タイプなどの情報を含ん
でいる全モデルが、解析プログラムに入力され、変位のような基本的な結果が計
算される。これらの値は、このモデルのどんな臨界的な領域に対しても、等方性
、直交異方性、異方性かどうかにせよ、素材（material）の予め決められた制限
値と比較される。
【０００３】 どのような個々の限界値を超えた領域のモデルは、実際的な安全性のマージン
を確保するために、構成を変更する必要がある。しかし、多くの場合、安全性の
高いマージンを有する領域が、最適化されずに、そのまま変更されずに残されて
いる。素材、又は、外形上の成分の変化の繰り返しは、安全性のマージンを減少
させる。この工程は、長くて、それほどコスト効率がよくない。
【０００４】 立体的（三次元的）に制御された製造（Volumetrically Controlled Manufact
uring）(ＶＣＭ)は、製造のコスト、時間及び安全性のマージンを減少させる助
けとすることができる。ＶＣＭは、米国特許出願、第５，７９６，６１７号及び
第５，５９４，６５１号に説明されており、ここでその内容を具体化する。ＶＣ
Ｍは、ＴＨＡ（人間のヒップ全体形成学（Total Hip Anthroplasty））として知
られている整形外科的な工程に応用することができる。この工程は、歩行動作を
行う患者の生理学的な通常の能力を持続するために、ヒップの基部とともに患者
のヒップを置き換えることができる。
【０００５】 在来の分析は、高ストレスの一対の領域を明らかにしている。上記高ストレス
の一対の領域は、骨の周囲に配置された等方性の素材が、同じ骨の構造への成長
への失敗して患者の痛みを引き起こし、ＴＨＡの次の手術を促す。素材と、その
配置とにより起こる問題は、その置き換えた部材の硬さよりはるかに硬いことに
より生じる。
【０００６】 複合素材の使用により、硬さを減少させる試みが行われた。しかしながら、こ
れらの試みは、層間剥離を引き起こし、続いて、マトリクス／ファイバの乖離を
生じさせる、層間のせんだん力のために失敗した。これらの失敗は、骨特有の構
造特性と負荷環境とに耐えることができる層構造を考え出すことができないため
に起こった。
【０００７】 ヒップの基部などの設計された製品のための最適な素材の物性値を決定するた
めの効率的な分析ツールを提供するために、在来の分析からの異なったアプロー
チを行う必要がある。ＶＣＭ工程は、この新しいアプローチを指向できるもので
ある。在来の分析法を使用した、製品における変位、圧力及び張力の決定に代え
て、現実世界のテストを通した、変位が記録されて分析に入力される。現在、素
材の物性値は未知であり、そして、解析の対象である。
【０００８】 より詳細な記述と同様に、以下の素材の各物性値は、繰り返し分析処理で解決
することができる。分析は指定された許容度の中で指定された、個々の各要素の
変位値をすべて表すまで続ける。このように、繰り返しプロセスは、収束するま
で続く、そして、その特定の環境と荷重状態のために全体のモデルを最適化する
。上記繰り返しプロセスは、複合素材の使用に対して非常に好適である。なぜな
ら、複合素材は、複合素材と比べて自由度（tailorability）が低い等方性の金
属と違って、所望の素材の各物性値を作り出す、多くの異なった方法で作ること
ができるからである。
【０００９】 この最適化は、上記に記載した工程から生じる解答のタイプを制御するために
拡張することもできる。例えば、このシステムは、所定の対称性を有する対象物
を作製するための、有限体積要素（“ボクセルズ（voxels）”）にて解析するこ
とに限定できる。図示によれば、このシステムは、等方性又は横断的に等方性で
あるボクセルズにて解析することに限定できる。解析にそのような対象性を課す
ることは、ボクセルの全体に渡って、物性値（例えば、ポアソン比、ヤング率）
の項が同じである、又は、いくらかの対称性を有している、それぞれのボクセル
を定義することにより生産性を向上できる。
【００１０】 ある実施形態において、システムは、異方性ボクセルズ、直交異方性ボクセル
ズ、及び、等方性ボクセルズのための解析できるように構成することができる。
製造するために用いられる実際の解析は、所望の対象物を製造するための製造設
備を制御することの比較的な容易さに基づいて選択されてもよい。
【００１１】 上述したように、所望の素材物性値を創り出す多くの異なる方法により作るこ
とができる理由により、複合素材は、ＶＣＭに用いられる。複合素材は、個々の
素材が巨視的なレベルで分離できる、２又はそれ以上の素材が組み合わさったも
のである。複合素材を構成する一例としては、ファイバに対してぬれ性を有する
、適切なマトリクス内に三次元的にファイバを積層したものがある。以下により
詳細な記載のように、ファイバが組み込まれたマトリクスは、いくらかの“不純
物”を含むことでモディファイできる。ＴＨＡの場合、例えば、この不純物は、
生物学的な物質、骨、骨粉、補助因子、生物学的な細胞、生理活性物質、薬剤、
抗生物質、放射性物質等である。
【００１２】 本発明の実施の形態の詳細な説明 本発明にかかる製造の対象物又はその一部のための製造方法を図１を参照して
記載する。以下の記載から明らかなように、あらゆる対象物のために、ここで参
照された対象物又は一部分（以下、“対象物”）は、構造的な相違又は対象物の
素材の各物性値のために制御される製造パラメータの工程又は技術によって製造
される。本発明にかかる対象物の製造のための製造方法は、以下の関係式の解析
に基づいている。
【００１３】 [f]=[k][x] ここで、[f]は、意図された用途における、対象物に印加されるフィールドを表
している。[x]は、印加されたフィールドと一致したポテンシャルを表している
。そして、[k]は、対象物の素材の各物性値を表している。
【００１４】 本発明の製造方法は、製造パラメータが変動する製造技術に利用される。例え
ば、編み機を使った編み工程は、ファイバ複合素材の対象物を製造するために使
用される。発見されたファイバ複合素材は、自動車のボディーパネル、飛行機部
品、腰骨の張出部に移植される部材、ゴルフクラブのシャフト、テニスラケット
、自転車フレーム、及び釣り竿のような構成部分のための構成材料として使用が
増加している。これらの複合素材は、例えば、重量を軽くすると同時に他の機能
的な特性を改善した金属材料と同等又はそれ以上の高強度を示す。
【００１５】 編み機のベッド（braider bed）及び／又はマンドレルの速さ、ファイバの厚
さ、ファイバに対して印加される張力のようなパラメータは、ファイバ複合素材
の硬い特性の変動に対して制御される。例えば、複合素材の編みを制御するため
に設計された編み機のベッドは、スケルトン（Skelton）による米国特許出願、
第４，９０９，１２７号に示されている。３次元織物もまた、スト（Suto）によ
る米国特許出願、第４，９７５，２６２号で議論されている。
【００１６】 複合素材を、また、Carverらによる米国特許出願、第５，０２３，８００号に
記載されているこれらのファイバとぬれ性を有する、適切なマトリクス内に上記
ファイバを三次元的に積層することによって構成してもよい。
【００１７】 エポキシ樹脂マトリクス内にグラスファイバが組み込まれたファイバグラスは
、複合素材系に広く用いられている。現在利用可能なものとしては、炭素ファイ
バ、ホウ素ファイバ、改良グラスファイバ、酸化アルミニウムファイバ、異なっ
た材質の無機ウィスカのような、新規な無機材料、及び、アラミドや長鎖ポリエ
チレンのようなある程度の有機ファイバがある。これらのファイバ又はウィスカ
は、繊維、織物、マット、又は、熱硬化エポキシ、ポリエステル、ポリエーテル
、ポリイミド、及び、ビスマレイミド、又は、熱可塑性ポリアミドイミン、ポリ
エーテルスルフォン（polyether sulfones）、ポリエーテルケトン、ポリフェニ
レンスルフィド（polyphenylene sulfides）及びその他類似の重合体材料のよう
な適当な樹脂が組み込まれる。
【００１８】 複合対象物は、対象物を相補的な形にする外部モールド、又は、複合対象物を
構成する内部マンドレル型モールドのどちらか一方の成形技術を利用して形成さ
れる。このモールドは、ボンディングツールと呼ばれる複合対象物の形成及び硬
化のために利用され、硬化は、圧力及び温度を厳密に制御して行われる。
【００１９】 本発明の一形態において、いくらかの“不純物”は、ファイバが組み込まれた
マトリクスの中に差し込まれる。ＴＨＡの場合、例えば、生物学的な物質、骨、
骨粉、補助因子、生物学的な細胞、生理活性物質、薬剤、抗生物質、放射性物質
等である。ＶＣＭは、要素毎のマトリクスの製造を提供することができ、外形状
要素が、マトリクス素材中に、上述した不純物をいくらかの割合で含ませること
ができる。
【００２０】 実際の割合は、表面からの深さにより変動する（換言すれば、表面に近づくに
つれて、濃度は増加する）。例えば、ＴＨＡ中に生物学的な材料を組み込むこと
により、移植される部材自身に対する生物学的な成長を刺激することができる。
ＴＨＡに薬剤又は抗生物質が組み込まれる場合には、薬剤が周辺組織に広がる。
【００２１】 旋盤又は製粉機械の欠損部修復システムを用いた欠損部修復工程は金属対象物
を製造することができる。欠損部修復は、タービンブレード機械加工のような応
用において材料の連続的除去を示す。部分表面、運転表面、及び、チェック表面
のようなパラメータは、製粉機械の工具経路の変動により制御されて、そして欠
損部修復される。
【００２２】 部分表面は、工具経路が乗っている端の表面を示す。運転表面は、工具経路が
乗る端に対する表面を示している。チェック表面は、現在の（current）工具経
路の動作の停止における表面を示す。欠損部修復システムの詳細については、ベ
ッドワースら（Bedworth）によるマグロウヒル社（１９９１）統合されたコンピ
ュータのデザイン及び製造（Computer-Integrated Design and Manufacturing）
に示されている。
【００２３】 勿論、本発明は、編み、成形、又は、欠損部修復を用いて形成される対象物に
限定されるものではなく、上記記載は、本発明の製造方法を利用した製造技術の
単なる例示である。特に限定されるものではないが、例として、他の工程及び技
術は、ポリマー製造工程、結晶化工程、セラミック製造工程等を含む。
【００２４】 ステップ２１において、フィールド[f]がその用途の対象物に印加されるのと
同様に、これらのフィールドに対する所望のポテンシャル又は応答[x]が決定さ
れる。例えば、対象物に、機械的なフォースフィールド、電流のフィールド、磁
気的なフィールド、熱流のフィールド及び／又は流速のフィールドが印加される
。他のフィールド[f]は、これら初期のフィールドを用いて引き出される。例え
ば、音響フィールドは、機械的なフォースフィールドと流速のフィールドとの組
み合わせによって引き出される。電磁流体力学のフィールドは、流速のフィール
ドと磁気的なフィールドとの組み合わせによって引き出される。上記のフィール
ドのそれぞれは、一致するポテンシャルを有する。これらのポテンシャルは、変
位する機械的なフォースフィールドと一致する。電圧は、電流のフィールドと一
致する。磁気ベクトルポテンシャルは、磁気的なフィールドと一致する。温度は
、熱流のフィールドと一致する。そして、液体ポテンシャルは流速のフィールド
と一致する。
【００２５】 記載したように、ステップ２１において定義されたフィールドは、その用途に
おける対象物に対して印加された一つ又は多くのフィールドを表す。例えば、人
工ヒップの場合、人体に移植された人工ヒップに対して機械的なフォースフィー
ルドが印加される。例えば、図２Ａ及び図２Ｂ中の矢印は、一つの足の位置（例
えば、歩いている間）と椅子からの立ち上がり（rising）とでの大腿骨頭に印加
された力（方向及び大きさ）を表している。
【００２６】 この力の配分及び向きは、例えば、Hodgeらによる“Contact Pressures in th
e Human Hip Joint Measured In Vivo”Proc.Natl.Acid.Sci 米国83、2879-2883
（1986）で報告されている生体内の研究に基づいている。一つの足の位置から向
きが変化して中腰（midrise）になったとき、これらのフォースのそれぞれの結
果として生じたフォース全体は、約２０００ニュートン（Ｎ）である。
【００２７】 他の例としては、熱伝導要素の場合、熱流のフィールドが、その用途における
対象物に印加される。勿論、対象物には、ステップ２１で定義された、１以上の
フィールド及びこれらのフィールドのそれぞれが印加される。例えば、蓄電器に
は、その用途において、電流のフィールド、磁気的なフィールド及び機械的なフ
ォースフィールドが印加される。
【００２８】 ステップ２１において定義されたポテンシャル[x]は、定義されたフィールド
又はフィールド[f]がそこへ印加されたとき、製造者が、対象物に応答すること
を要求する方法により、定義される。人工ヒップの場合、定義されたポテンシャ
ルは、人工ヒップにおいて、所望の変位した値（圧力に対して数学的に相関のあ
る）となる。
【００２９】 人工ヒップが、歩行及び椅子から立ち上がる間である図２Ａ及び図２Ｂに示す
ように、機械的なフォースを受ける。仮に、製造者が、生体内のヒップと同様の
方法でフォースに対する人工ヒップの応答を要求する場合、人工ヒップ中の“所
望の変位”は、例えば、歩行及び椅子から立ち上がる間、生体内でのヒップに発
生する変位と一致することが好ましい。図３Ａは、指示された２０００Ｎのフォ
ースが生体内でのヒップに印加されている状態を説明している。そして、図３Ｂ
は、印加されたフォースに対する応答を、図３Ａ中におけるラベルされたＡ，Ｂ
，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの点において発生した変位を設置後に測定した表である。
【００３０】 従って、人工ヒップの製造に対する製造要求は、図３Ａ中に示されたフォース
に対して応答しており、同じ方法により、生体内のヒップにおいても図３Ａ中に
示されているフォースに対するフォース[f]を定義できる。そして、図３Ｂの表
中の変位設定フォースに対する変位[x]も定義される。
【００３１】 同様に、熱伝導要素の場合でも、熱流のフィールドが印加され、定義された熱
流のフィールドが印加されるとき、熱伝導要素の様々なポテンシャルにおける所
望の温度が定義された応答に対応させる。
【００３２】 伝導体の場合、電流のフィールド、磁気的なフィールド及び機械的なフォース
フィールドが印加され、定義された機械的なフォースフィールドが印加されると
き、伝導体の様々な位置における所望の変位が定義された応答に対応させ、定義
された磁気的なフィールドが印加されるとき、伝導体の様々な位置における所望
の変位が定義された応答と対応し、そして、定義された電流のフィールドが印加
されるとき、伝導体の様々な位置における所望の変位が定義された応答と対応さ
せる。
【００３３】 ステップ２２では、コンピュータによる設計支援（computer aided design）
を用いて、製造物の形状モデリングを行なう。形状モデリングは、コンピュータ
上の形状（computational geometry）を用いて物体形状を規定（define）する技
術である。形状モデリングの目的は、物体の表示（object representation）で
あり、この表示により、製造や、有限要素分析のようなその他の応用のために、
物体を完全に規定することが命じられる（mandate）。すなわち、ユーザが物体
の形態的な特徴（geometric specification）を入力したり操作したりすること
ができる設計や、該形状を用いて、コンピュータグラフィック出力装置上で、現
実的な物体像に着色するレンダリングである。例えば、物体又はその一部の最初
の形状モデルは、設計エンジニアの経験に基づいてもよいし、物体又はその一部
の意図された使用によって指示（dictated）されてもよい。
【００３４】 例えば、人工ヒップ（prosthetic hip）の最初の形状モデルは、生体内でのヒ
ップに基づいている。当然、この最初の形状モデルは、具体的な身長及び／又は
体重を有する個人に適合するようにその後変更されてもよい。また（again）、
ゴルフクラブのシャフトにおける初期の設計形状は公知であり、すなわち、所定
の長さ及び直径を有する円柱である。また、この初期の設計形状を修正して、あ
る身長を有するゴルファーのためのシャフトを提供してもよいし、例えばクラブ
ヘッド付近で直径がより狭くなっているように、直径が異なるシャフトを提供し
てもよい。
【００３５】 この形状モデリングを実行する適当なＣＡＤソフトウエアパッケージとしては
、Ｉ−ＤＥＡＳ、ＣＡＴＩＡ、及びＡＮＶＩＬ−５０００が挙げられる。これら
のソフトウエアパッケージは、例えば、Sun MicrosystemsやSilicon Graphicsか
ら入手可能であるような、ＵＮＩＸ（登録商標）ベースのワークステーション上
で稼働され得る。当然、コンピュータの選択は、要求される計算パワーによって
決定されるので、本発明がこの点に限定されるものではない。
【００３６】 前記コンピュータによる設計支援ソフトウエアパッケージを使用することによ
り、物体又はその一部の形状モデルがユーザによって規定され、かつ素早く修正
されることができ、その結果、形状データが生成される。形状データは、コンピ
ュータによる製造支援（computer aided manufacturing）の処理（step）に役立
つフォーマット、及び／又は、有限要素法の処理に役立つフォーマットに変換さ
れることができる。
【００３７】 これらの処理は、以下でより詳細に論ずる。注目されることは、最初の形状モ
デルが、所望の形状を有する物体を走査することによって生成された画像データ
であり得ることである。例えば、人工ヒップの場合における最初の形状モデルは
、例えば、Siemens Somatom DR3やGE 9800 CT スキャナなどを用いて、死体のヒ
ップをレントゲン撮影することにより生成することができる。この画像データは
、ＣＡＤソフトウエアパッケージが使用できるフォーマットに変換されてもよい
し、あるいは、下記の有限要素ソフトウエアパッケージ（例えば、ＰＡＴＲＡＮ
フォーマット）が使用できるフォーマットに変換されてもよい。
【００３８】 ステップ２３では、物体の有限要素モデルが、有限要素法を用いて生成される
。有限要素法は、不規則な形を有する（shape）物体を、より小さい有限の規則
的な要素に分割することができるという理論に基づいている。このとき、各要素
は、別々に処理されることができ、集団の（aggregate）効果は、物体における
有限の要素全ての効果の合計である。有限要素のモデルは、ステップ２２におい
て展開された（develop）形状モデルに作用する（operate）適切なソフトウエア
パッケージを用いてユーザによって生成される。
【００３９】 したがって、有限要素ソフトウエアパッケージは、通常、ステップ２１におい
て展開された物体の形状を含むデータファイルにアクセスする。SDRC. Inc.から
のI-DEASのような、幾つかの統合ソフトウエアパッケージは、形状モデリングや
有限要素分析のためのモジュールにリンクしており、その結果、ユーザは、特に
有限要素分析用の形状を再規定する（redefine）必要はない。有限要素モデルを
生成する他の適当なソフトウエアパッケージとしては、NASTRAN、ABAQUS、及びA
NSYSが挙げられる。
【００４０】 したがって、有限要素モデルは、物体の形状モデルを複数の要素に分割し、次
に、要素の境界にノード（node）を規定することによって生成される。人工ヒッ
プ用の有限要素モデルの例を図４に示す。種々の要素形（element shapes）を物
体の有限要素モデルに使用してもよい。一般に、選択される要素の数及び種類は
、フィールド（field）の種類及び物体の形状に基づく。
【００４１】 一般に、上記で特定される種々の有限要素ソフトウエアパッケージには、具体
的な形状を有する領域をユーザの指定する精度でモデリングすることを可能にす
る要素及び要素クラスタのライブラリが含まれる。したがって、要素サイズが所
定値である要素や、クラスタサイズが所定値である種々の要素の要素クラスタを
利用してもよい。要素クラスタを利用する場合には、有限要素モデルの全体にわ
たって該クラスタを繰り返してもよい。クラスタは、様々な形の要素を含んでも
よい。例えば、製造されるべき物体に剪（せん）断力が働く場合には、剪断力を
モデリングするのに最適な形を有する要素を利用し、かつ適切に調整（orient）
してもよい。
【００４２】 要素を互いにグルーブ化するときには、例えば、同様の形状を有し、かつ／又
は、剪断力の加わる領域において、要素がクラスタを規定し、該クラスタが繰り
返されてもよい。さらに、物体の重要な耐性部（portion of critical toleranc
e）をモデリングするために、様々なサイズの要素を使用してもよい。耐性が重
要ではない場合には、いわゆるスーパ要素（super-element）を使用してもよい
。
【００４３】 通常、本発明の手法は、後述するような反復過程であるから、例えば、最初の
反復において、物体の単数又は複数の部分ではノードの値がさほど変化しないこ
とが確認される場合には、計算の目的（computational purposes）のため、続く
２回目の反復では、これらの領域に単数又は複数のスーパ要素を含む物体の有限
要素モデルを生成して、次の計算を簡略化してもよい。
【００４４】 有限要素モデルは、離散化された物体のノードにおける上記フィールド｛ｆ｝
及びポテンシャル｛ｘ｝の値及び／又は方向を指定することによって遂行される
。さらに、任意の適当な境界条件が加えられる。
【００４５】 ステップ２４では、有限要素ソフトウエアパッケージは、素材の物性マトリッ
クス［ｋ］について、関係式｛ｆ｝＝［ｋ］｛ｘ｝を用いて解くためにプログラ
ミングされる。すなわち、以下の通りである。
【００４６】 ［ｋ］｛ｘ｝＝｛ｆ｝ ［ｋ］｛ｘ｝｛ｘ｝-1＝｛ｘ｝-1｛ｆ｝ ［ｋ］＝｛ｘ｝-1｛ｆ｝ フィールド｛ｆ｝及びポテンシャル｛ｘ｝は、ステップ２１において規定され
ているから、素材の物性マトリックス［ｋ］を計算することができる。｛ｆ｝が
力学的な力のフィールドであり、｛ｘ｝が変位（displacement）であるときには
、［ｋ］は硬い（stiffness）マトリックスである。｛ｆ｝が熱の流れ（flux）
のフィールドであり、｛ｘ｝が温度であるときには、［ｋ］は熱伝導率である。
｛ｆ｝が磁気フィールドであり、｛ｘ｝が磁気ベクトルポテンシャルであるとき
には、［ｋ］は磁気抵抗率である。｛ｆ｝が電流フィールドであり、｛ｘ｝が電
圧であるときには、［ｋ］は電気伝導率である。
【００４７】 ステップ２１において説明したように、フィールド及びポテンシャルを規定す
ると、ステップ２４におけるマトリックス［ｋ］を計算することにより、特定の
印加（application）、すなわち特定の力の印加に対して所望の応答（response
）を行う物体を製造業者が物体を製造できるための最適なあるいはほぼ最適な素
材の物性マトリックスが決定される。
【００４８】 数式に対する解を生成するソフトウエアに、オプティマイザ（optimizer）と
、標準非線形有限要素解析（ＦＥＡ）コードと、オプティマイザ及びＦＥＡコー
ド間のデータの流れを制御するコントローラとが含まれてもよい。
【００４９】 ＦＥＡコードによって解析が実行されると直ちに、コントローラは、データを
オプティマイザに送信し、オプティマイザは、該解析から得られたデータと、所
望のモデルパラメータ及び耐性とを比較する。計算結果の何れもが所望の耐性範
囲内ではない場合には、選択されたパラメータがオプティマイザによって調整さ
れ、それから、再調整されたデータがコントローラによってＦＥＡコードに返送
されて、次の解析が実行される。この処理は、前記モデルにおけるユーザ指定の
パラメータの全てが耐性範囲内となって、収束が確定するまで続けられる。
【００５０】 最適化の方法は、有限要素モデルにおける選択ノードの変位が入力ターゲット
変位にできる限り近くなるように、素材の物性を逆算するために提供されてもよ
い。そのような問題点は、インバース（inverse）問題と呼ばれている。ターゲ
ット変位は、常に実験から得られる。次に、有限要素（ＦＥ）モデルを与えられ
ると、計算（解析）変位が実験変位にできる限り近くなるように、素材の物性を
組織的に調整できる方法が必要である。
【００５１】 非線形計画法（nonlinear programming）（ＮＬＰ）技術は、前記問題点を解
決するために使用されてもよい。以下に示すような、最適の設計問題を考える。
【００５２】 ｘi L≦ｘi≦ｘi U に従って、 ｆ(ｘ)＝（Ｄj E−Ｄj A）2，ｊ＝１，…，ｎ ｇk(ｘ)＝ｓk≦ｓk a，ｋ＝１，…，ｍ を最小化する （ｘi，ｉ＝１，…，ｎ） を求める。
【００５３】 ここで、 ｘi ｉ番目の設計変数（例えば、弾性率、ポアソン比など） Ｄj A ＦＥモデルから計算される変位 Ｄj E （実験的に得られる）ターゲット変位 ｓk ＦＥモデルから計算される応力の不変数（invariant）（例えば、ミー
ゼス（von Mises） ｓk a 許容（最大）応力値 ｘi L 設計変数の下限 ｘi U 設計変数の上限 最適な設計の問題に対する最良の解は、（もし存在するならば、）全ての束縛
条件ｇk(ｘ)を満足する一方で、目的関数ｆ(ｘ)がゼロであるときである。一般
に、(ａ)入力データにおけるノイズ、(ｂ)ＦＥ解析の限界、及び(ｃ)数値最適化
技法の限界により、この理論的にゼロである目的関数を取得することはできない
。しかしながら、前記の方法により、この理論的な解に近い解を取ることができ
る。
【００５４】 実現可能性指示方法（Feasible Direction Method）（周知のＮＬＰ技法）を
、オプティマイザソフトウエアシステムとして、実行されても使用されてもよい
。非線形ＦＥコンピュータプログラムは、有限要素モデルを解くために用いられ
る。コントローラは、問題の入力データを読みこみ、オプティマイザ及び非線形
ＦＥＡコンピュータプログラムを管理するために使用される。
【００５５】 また、オプティマイザは、上述の処理から生じる解の種類を制御するために使
用されてもよい。例えば、システムには、有限体積要素（「ボクセル（voxels）
」）が或る対称性を有する解を見いだす条件を付けてもよい。例えば、システム
には、ボクセルが等方的であり（isotropic）、又は横断方向に（transversely
）等方的である解を見いだす条件を付けてもよい。例えば、骨は横方向に等方的
である。解におけるそのような対称性を加えることにより、物性（例えばポアソ
ン比、ヤング率）に関して、ボクセルの全体にわたって同じであるか又は或る対
称性を有するように、各ボクセルを規定することによって、製造可能性が改良さ
れる。ある実施例では、システムは、等方的なボクセル、横方向に等方的なボク
セル、及び非等方的なボクセルに関する解を生成するように修正されてもよい。
製造に関して使用される実際の解は、製造装置を制御して所望の物体を生産する
ことが比較的容易である点に基づいて選択されてもよい。
【００５６】 ステップ２５では、有限要素ソフトウエアパッケージを用いて、有限要素モデ
ルの各要素に関する素材の物性係数が、素材の物性マトリックス［ｋ］から抽出
される。特に、ステップ２４にて計算された素材の物性マトリックス［ｋ］は、
全体的な（global）又は集合的な（assembled）物性マトリックス［ｋ］である
。有限要素モデルにおける特定の要素に関する素材の物性係数は、ブール位置決
め関数（boolean locating function）又は他の位置決め関数を用いて、前記全
体的又は集合的なマトリックスから抽出されてもよい。例えば、図４を参照する
と、要素601に関する素材の物性係数が抽出され、以下、要素602等に関する素材
の物性係数が続く。この手順が前記モデルの要素ごとに繰り返されて、小体積の
増分におけるヒップの義肢の素材の物性を示すデータシーケンスが生成される。
【００５７】 ステップ２６では、抽出された素材の物性係数は、素材の物性のデータベース
における公知の素材の物性係数と比較される。図５Ａは、素材データベース700
の一構成を示している。素材の物性のデータベース700は、ヤング率（Ｅ）及び
ポアソン比（σ）のような硬い物性値により複数の素材M1-1・M1-2…M1-nを特徴
づけている。例えば、素材M1-1は、ヤング率が７.２×１０10Ｐａであり、ポア
ソン比が０.３２であるアルミニウムでもよい。素材M1-2は、ヤング率が６.９×
１０10Ｐａであり、ポアソン比が０.３５であるアルミニウムでもよい。素材M1-
nは、ヤング率が８.８×１０10Ｐａであり、ポアソン比が０.３０である 鋳鉄でもよい。当然ながら、本発明は、これらの具体的な素材に限定されること
はない。これらの素材M1-1・M1-2…M1-nのそれぞれに関連するものは、それぞれ
、対応する硬い物性を有する素材を生産する製造プロセスと該プロセスにおける
（温度、圧力などのような）特定のパラメータとである。同様に、図５Ｂに関し
て示されるように、素材の物性のデータベース701は、電気伝導率（σ'）の値に
より複数の素材M2-1・M2-2…M2-nを特徴づけている。また、これらの素材M2-1・
M2-2…M2-nのそれぞれに関連するものは、それぞれ、対応する電気伝導率を有す
る素材を生産する製造プロセスと該プロセスにおける特定のパラメータとである
。同様の素材データベースを用いて、熱伝導率又は磁気抵抗率により素材を特徴
づけて、製造方法と、各素材に関連する製造パラメータとを特定してもよい。
【００５８】 したがって、素材の物性のデータベースは、素材の物性係数と、それらに対応
する製造プロセスと、製造プロセスの制御パラメータとの保管所（archives）で
ある。そのようなデータベースは、企業（工業製造業者）、公的機関（行政機関
）、及び研究機関によって生成され、かつ維持されている。例えば、金属、プラ
スチック、或いは複合物のような素材が特定の製造プロセスを用いて生成される
とき、その物性は、ＡＳＴＭ試験方法のような標準的な試験方法により測定され
てもよい。これらの物性が測定されたとき、これらの物性を有する素材を生成す
るために使用される温度、圧力などの製造パラメータの集合は、将来、再生され
るかもしれない素材に関連づけられる。
【００５９】 抽出された、素材の物性値の各係数と素材物性値のデータベースとの間でのス
テップ２６にて示す比較は、データベースの素材が、抽出された、素材の物性値
の各係数に対応する物性値と一致又は最も近いことを決定するために使用される
。それゆえ、図４によれば、上記比較により、結果として各製造パラメータの第
一のセット、第二のセット、等が得られる。
【００６０】 上記第一の各製造パラメータは、所望する硬度の物性を有する要素６０１に対
応する人工ヒップ部分を製造するためのものである。第二の各製造パラメータは
、要素６０２に対応する人工ヒップ部分を製造するためのものである。
【００６１】 上述した比較を、例えば、各要素（例えば図４の要素６０１、６０２等）毎の
、抽出された素材の物性値を格納するためのファクトベースを有する知識ベース
と、素材データベースからの素材物性値とを用いて実行してもよく、また、要素
毎の、抽出された素材の物性値と素材データベースからの素材物性値とを比較し
、一致させるための各ルールを含むルールベースを用いて実行してもよい。
【００６２】 一致のレベル（例えば、完全な一致や、その近傍での一致）は、個々の応用例
、とりわけ、許容誤差がどの程度許容されるかに関連している。製造される対象
物が、重要で厳密な部品である場合、極めて近い又は完全な一致が望ましい。
【００６３】 製造される対象物が、それほど重要で厳密な部品でない場合、一致の判断基準
はゆるめてもよい。コストや、使用可能な製造設備等の他の判断基準により、一
致のレベルを決定してもよい。それゆえ、上記のステップ２６を実行することに
よって、対象物の個々の全て部分に対する製造プロセス制御の各パラメータの各
セットが決定される。
【００６４】 ステップ２７では、決定された、製造プロセス制御の各パラメータの各セット
は、対象物の製造に必要な製造プロセスの各制御信号を定義するために、オーダ
ー化、又は、順序付けられる。製造するときの制御各パラメータは、対象物を製
造するために用いられる製造設備の数値制御のために用いられてもよい。数値制
御は、製造設備の自動制御における、コード化された数値情報の使用に関するも
のである。
【００６５】 マシンツール類に関しては、上記数値制御は、カッティングツールの動作や、
ローティングツールにより形成される部分の動作に関するものであってもよい。
機械により作製された金属部分の、軽量な代替物を形成するための、複合素材を
積み重ねるプロセスは、数値制御により実行されてもよい。対象物を製造するた
めの、必要な外形状や動作は、そのときに、一般的な数値制御用の言語を用いて
、製造制御データに展開するためにプログラムされてもよい。
【００６６】 そのような言語の一つは、ＡＰＴ−ＡＣ数値制御プロセッサプログラム（ＩＢ
Ｍ社（Armonk, N.Y.）より入手可能）である。ＡＰＴ−ＡＣプログラムは、実行
される数値制御の各オペレーションを記述したステーツメントを入力ユーザ指向
言語として受け入れるコンピュータアプリケーションプログラムである。
【００６７】 後処理プロセッサが、さらに、個々の製造プロセスに情報を合わせるために製
造制御データを処理してもよい。ステップ２８においては、後処理されたデータ
を、対象物の製造を制御するための供給されたデータを使用する、コンピュータ
化された製造装置に適用してもよい。コンピュータ化された製造装置に供給され
たデータは、対象物を作製するために上記製造装置を制御する。
【００６８】 上記対象物は、望ましくは、個々に算出された素材の物性値を有している。例
えば、複合素材を製造するために編み機（braider）を用いて、上記製造が実行
される場合である。上記ｈｙ久郷素材を編み上げる間、コンピュータがマシンの
種々な部分のスピードを制御することによって、編み物の堅さが制御される。
【００６９】 編み物の堅さが堅いほど、硬度が高くなる（低フレキシビリティ）。例えば、
人工ヒップの場合、高い硬度の部分と、低い硬度の部分との双方の領域が要求さ
れる。外形状のモデル、及び抽出された素材の物性値の各係数を使用し、製造プ
ロセス、具体的には編み物の堅さを、高い硬度の領域（例えば、図４の要素６０
１にて示される領域）及び低い硬度の領域（例えば、図４の要素６０３にて示さ
れる領域）とを形成するように制御できる。
【００７０】 本発明に係る製造方法に基づき製造プロセスを適切に制御することによって、
人工ヒップを、人のヒップが印加された負荷に対応すると想定される方法とほぼ
同一の方法にて、印加された負荷に応答するように製造できる。そのような外科
的な補綴（義肢等）を、各個体に関する個々の応答性質に合わせて開発できる。
【００７１】 上述した製造方法は、典型的には、反復プロセスとして実行される。例えば、
最初の反復の結果は、編み機を用いて作際されたファイバ複合素材を、意図する
適用例において、抽出された素材の物性値の各係数に最も良く一致して設けるこ
とをたいてい示すことができる。
【００７２】 それゆえ、続く第二の反復では、有限要素モデルを、コンピュータ制御の編み
機を用いて、編み方を制御可能な、最小体積を考慮して変形（modify）できる。
好ましくは、有限要素モデルの各要素は、個々に、対象物を製造するために製造
技術を用いて、制御可能に製造できる最小体積以上になっている。
【００７３】 例えば、編み機を用いた編みのプロセスに関しては、制御可能に編める最小体
積は、ほぼ１ｍｍ3 である。言い換えると、１ｍｍ3 のオーダーで制御可能に変
化する素材や構成部材を有する対象物を生産するための編みパターン制御可能に
変化させることが可能である。もちろん、取り扱える最小体積は、製造プロセス
や選択された技術に応じて変化し、それに加えて、使用可能な製造設備に依存す
ることが多い。それゆえ、従来の編み機によって編める最小体積は、１ｍｍ3 で
あるが、全ての編み機がそのような動作をできる必要はない。したがって、その
ようなケースでは、取り扱える最小体積は、使用する編み機の能力により決定さ
れる。製造技術の進歩や、より小さな最小体積が制御可能に製造できるようにな
ったとき、本発明の製造方法は、新たなサイズや異なる形状の要素にて実用化さ
れてもよいのは言うまでもない。
【００７４】 本発明の方法の計算は、例えば、金属製、プラスチック製、及びセラミック製
などの複合素材以外の、その他の製造工程のタイプに対して有効である。本発明
の方法は、温度及び電流の応答を要する上記製造工程のタイプに基づく対象物に
対して有効である。すなわち、本発明の方法は、立体的に正確に制御された製造
が望まれる、コンピュータに制御されたどのような製造工程にでも利用できる。
【００７５】 本発明の方法は、対象物の有効性が強く望まれる場合に、特に有用である。伝
統的な製造において、対象物の形状の内部構造上の性質の制御があったとしても
、その制御が多くなければ、重要性は、対象物の形状の正確な製造にある。本発
明の製造方法によれば、素材のマトリックスは未知数であり、繰返しの工程は、
形状の固定が維持される間、素材の物性マトリックスを最適化するように実行し
てもよい。
【００７６】 従って、本発明によれば、どのような工程の入力パラメータであっても、素材
の物性マトリックスが正確に決定された対象物を創造するために正確に変換する
ことができる。工程は、よりよいものにするために続くので、上述した製造方法
は、サイズが縮小してもよく制御可能なように製造された、最小の成長性の容積
にも適用できる。
【００７７】 図６は、本発明の製造方法を実施するために利用してもよい、様々な機能的な
部材（モジュール）を示す。コンピュータ援用のデザイン（ＣＡＤ）部８０１は
、幾何学的なモデルの定義を生み出すための、三次元グラフィックのソフトウェ
アプログラムである。
【００７８】 このような、外形状のモデルの定義は、三次元のコーディネートシステムにお
いて、正確に対象物のデザインを位置付けするためのコーディネート点を含む。
例えば、Ｘ、Ｙ、及びＺといったコーディネート点、ならびに、そこに必要な適
切な位置決めベクトルは、グラフィックソフトウェアの既製プログラムの使用に
より与えることができる。
【００７９】 三次元グラフィックソフトウェアの既製プログラムは、上記のグラフィックプ
ログラムのデータベース中における特定の点を定義するために、適切なデータ構
造を利用する。上記のグラフィックプログラム中のアルゴリズムの利用によって
、対象物中のその他の点は、定義することができ、また、生み出すことができる
。好ましくは、上記のグラフィックプログラムは、適切なベクトルとマトリック
スルーチンを利用する。これによって、対象物は、コンピュータメモリの範囲内
で、回転、又は、その他の方法で動かすことができ、さらに、測定できる。
【００８０】 これによって、どれか一点についてのコーディネートは、他の点を明らかにす
る。上述のように、ＣＡＤソフトウェアの既製プログラムは、Ｉ−ＤＥＡＳ、Ｃ
ＡＴＩＡ、及びＡＮＶＩＬ−５０００を含んでいることが好ましい。
【００８１】 有限要素部８０２は、上記のグラフィックプログラムのデータベース中に蓄積
されたデータから、対象物の有限要素モデルを生み出すために使われる。有限要
素部８０２は、コンピュータ援用のデザイン部８０１を使って、各要素の範囲内
で仮定される概算した関数から、デザインされた対象物を複数個の要素と、発現
するひとつ又はそれ以上の未知のフィールド変数とに分けるためのソフトウェア
の既製プログラムである。有限要素部８０２は、上述のような各要素について、
最適な素材の物性を予測するようにプログラムされている。有限要素部８０２に
対するソフトウェアの既製プログラムとしては、ＮＡＳＴＲＡＮ、ＡＢＡＱＵＳ
、及びＡＮＳＹＳの何れかであることが好ましい。
【００８２】 素材のデータベース部８０３は、あるアーカイブ（記録保管所）、又は素材の
物性のそれらの製造工程、及び製造工程制御パラメータに対応する係数のアーカ
イブである。従って、上記アーカイブは、製造工程に対する素材の物性値、及び
、素材を創造するために使われる製造工程パラメータとを互いに関連づけている
。
【００８３】 比較部８０４は、有限要素部８０２を使って判定した素材の物性値を決定する
ために、素材データベース部８０３中の素材データと比較する。（１）素材は、
有限要素部８０２を使って判定した上記の素材の物性値と一致する、又は、ほぼ
一致する素材の物性値を持つかどうか、（２）上記の製造工程及び製造工程パラ
メータは、この一致した素材と関連するかどうか。比較部８０４は、例えば、有
限要素部８０２からの一連の素材の物性値に関した実際のベースを有する情報ベ
ースと、素材データベース部８０３からの素材の物性値と、有限要素部８０２か
らの上記素材の物性値の比較及び一致するかについてのルールを含むルールベー
スと、素材データベース部８０３からの上記素材の物性値とによって実施しても
よい。
【００８４】 製造部８０５は、ＣＡＤ部８０１を使って定義した形状を有する、ある対象物
の製造に関した製造マシンに、製造の指示を与えるための比較部８０４から得た
製造パラメータを換算し順番に配列する。上記対象物の製造は、特定の素材に対
して適したマシンによって実施してもよい。
【００８５】 例えば、金属は、表面形状（空間の表面点）を再生することによって製造して
もよく、複合素材は、構成を作り上げること、及びファイバの選択に基づいて製
造してもよく、また、ポリマーは、化学物質の選択、温度、圧力によって製造し
てもよい。製造におけるコンピュータの援助は、ひとつの対象物から次へ、又は
単一の対象物の様々な領域の範囲内で、製造工程の変移をマシンが速く調節する
ことを可能にする。
【００８６】 上述の部は、単独、又は統合したパッケージとして備えていてもよい。上記Ｖ
ＣＭシステム及びプロセスは、エンジニアリングエフォートを援助するためのコ
ンピュータ処理に依存している。上記コンピュータ処理は、デザイン、分析、一
部分又はアセンブリの製造のすべてに使われる。
【００８７】 デザインと分析の段階の間に、上記システムは、好ましくは、例えば、素材の
物性値におけるストレス、及び変化のための疲労などの機械的な物性値の感度の
視覚化が可能なように形成される。これは、素材の物性値を繰り返し解析し、そ
の後、機械的な物性値を解析し、さらに、それぞれの繰り返しに対しての実際の
時間と近い、両方の結果を表示することによって達成される。
【００８８】 次に、それは、要素又は要素のグループ毎に最適な素材の物性値を判定するた
めに使われる。製造の間に、上記システムは、例えば、ファイバと複合素材の選
択、ファイバの容積、ファイバの方向性などの素材の性質を判定するために使わ
れる。
【００８９】 前処理と後処理の間に、上記システムは、好ましくは、異なる色で各要素を表
した三次元の有限要素モデルを表示する観察窓を与える。このモデルは、ワイヤ
ーフレーム、隠れ線、又は立体の何れかで表示される。上記有限要素法の分析結
果を立体的に与える能力も有する。上記の結果、例えば、各要素に対するヤング
率又は、ポワソン比は、上記ソフトウェアに読み込まれる。次に、上記システム
は、各３−Ｄ要素の全体にわたり結果に手を加え、望まれる素材の物性値の値域
を表すスペクトラムから色値を割り当てる。次に、このデータは、有限要素モデ
ルの網目のある形態に与えられる。透明度は、内側の要素が見えるように上記要
素に割り当てられる。
【００９０】 上記システムは、ＣＡＤ／ＣＡＭ及びＦＥＡツール、例えば、ＡＢＡＱＵＳ、
ＮＡＳＴＲＡＮ、Ｉ−ＤＥＡＳ、ならびに、標準のファイルフォーマットと同じ
ユニグラフィクス、例えば、ＩＧＥＳなどのファイルフォーマットから換算する
能力を有する。異なるパッケージから変換された多くのファイルは、ＡＣＳIIテ
キストファイルである。変換機は、ユーザから単独に統合したパッケージによっ
て、異なるテキストベースのファイルを他のものから別のものに変換できる。
【００９１】 解析段階中には、システムの制御により、ＦＥＡプロセスと最適化プロセスと
の間でデータが交換される。各反復からの計算結果は、後処理プロセッサに送信
され、ほぼリアルタイムで調べられ（viewed）てもよい。交換されているデータ
は、ＡＳＣＩＩフォーマットであり、ソフトウエアコードは、テキストファイル
の分析（パーズ）を行ない、ファイルのフォーマットを、個々のパッケージによ
って必要とされるフォームに変換する（translate）。
【００９２】 システムは、ユーザがデータを操作できるＧＵＩを含んでいることが望ましい
。また、システムは、各反復からの計算結果をビューワにリアルタイムで出力す
る能力を有することが望ましい。この特徴は、「最終結果」のシミュレーション
と共に「中間の解」のシミュレーションも考慮している。
【００９３】 また、システムは、複合素材の試験データを記憶するデータベースを含んでい
る。ＳＱＬベースのデータベースは、或る部分に関する最適な素材の物性値を自
動検索することを考慮したカスタマイズされたクエリを含んでおり、最適な製造
の方法及びパラメータを推奨する。オブジェクト指向のアプローチにより、メモ
リを動的に割り付け、大量のデータのスワッピングを考慮しているデータ構造が
生成される。この方法により、スケーラビリティが確保されると共に、高レベル
のパフォーマンスが維持される。
【００９４】 図７は、上述のコンピュータ実施プロセスを実行するのに有用なコンピュータ
装置を示している。該プロセスにおける種々のものは、同じコンピュータで実行
されてもよいし、異なるコンピュータで実行されてもよい。
【００９５】 システム１２０１は、処理装置１２０３及びシステムメモリ１２０５を含んで
いる。システムバス１２０７は、システムメモリ１２０５を含むシステムの種々
の構成要素（component）を処理装置１２０３に結合している。システムバス１
２０７は、メモリバスやメモリコントローラ、周辺バス、及びローカルバスを含
む種々のバス構造の何れでもよいし、多様なバスアーキテクチャの何れを用いて
もよい。
【００９６】 システムメモリ１２０７は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１２５２及びラ
ンダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２５４を含んでいる。基本入出力システム（
ＢＩＯＳ）１２５６は、例えばスタートアップ中に、コンピュータシステム１２
０１内の要素間で情報を転送することを支援する基本ルーチンを含んでおり、Ｒ
ＯＭ１２５２に記憶されている。さらに、システム１２０１は、種々のドライブ
と、関連するコンピュータ読取り可能な媒体を含んでいる。
【００９７】 ハードディスクドライブ１２０９は、（一般には固定された）磁気ハードディ
スク１２１１に対する読出しと書込みとを行なう。追加の（選択可能な）磁気デ
ィスクドライブ１２１３は、着脱可能な「フロッピー（登録商標）」やその他の
磁気ディスク１２１５に対する読出しと書込みを行なう。
【００９８】 光ディスクドライブ１２１７は、ＣＤＲＯＭやその他の光媒体のような着脱可
能な光ディスク１２１９に対して読出しを行ない、幾つかの形態では書込みも行
なう。ハードディスクドライブ１２０９及び光ディスクドライブ１２１７は、そ
れぞれ、ハードディスクドライブインターフェース１２２１及び光ディスクドラ
イブインターフェース１２２５によりシステムバス１２０７に接続されている。
【００９９】 ドライブと、ドライブに関連するコンピュータ読取り可能な媒体とによって、
コンピュータシステム１２０１に関するコンピュータ読取り可能な命令、データ
構造、プログラムモジュール、及びその他のデータを不揮発に記憶することが提
供される。また、その他の形態では、コンピュータがアクセス可能なデータを記
憶できるその他の種類のコンピュータ読取り可能な媒体（例えば、磁気カセット
、フラッシュメモリカード、デジタルビデオディスク、ベルヌーイカートリッジ
（Bernoulli cartridges）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリ
ーメモリ（ＲＯＭ）など）が使用されてもよい。
【０１００】 多量のプログラムモジュールは、ハードディスク１２１１，移動磁気ディスク
１２１５，光ディスク１２１９，及び／又はシステムメモリのＲＯＭ１２５２及
び／又はＲＡＭ１２５４に記憶されていてもよい。そのようなプログラムモジュ
ールは、グラフィックスとサウンドＡＰＩｓを供給する操作システム、１つのも
しくはそれ以上のアプリケーションプログラム、他のプログラムモジュールとプ
ログラムデータとを含んでいてもよい。
【０１０１】 ユーザは、キーボード１２２７，ポインティングデバイス１２２９，マイクロ
ホン，ジョイスティック，ゲームコントローラ，パラボラアンテナ，スキャナー
，又は同様の入力装置を通じて、コンピュータシステム１２０１に入力してもよ
い。
【０１０２】 これらや他の入力装置は、システムバス１２０７と連結されているシリアルポ
ートインターフェイス１２３１を通じて処理装置１２０３に接続されるが、ユニ
バーサルシリアルバスやファイヤーラインバスやパラレルポートのような他のイ
ンターフェイスで接続されていてもよい。モニター１２３３若しくは他の種類の
表示装置もまた、ビデオアダプター１２３５のようなインターフェイスを介して
システムバス１２０７に接続される。
【０１０３】 システム１２０１もまた、インターネットのようなネットワーク１１５２を介
して通信を確立する手段としてのモデム１１５４や他のネットワークインターフ
ェイスを含んでいてもよい。内蔵であっても外づけであっても、モデム１１５４
は、シリアルポートインターフェイスを介してシステムバス１２３に接続されて
いる。
【０１０４】 ネットワークインターフェイス１１５６もまた、システム１２０１を、ローカ
ルエリアネットワーク１１５８（ワイドエリアネットワーク又は、他の通信手段
もしくはダイアル呼び出し機構のような他の通信経路を介した通信）を介して、
外部コンピュータ１１５０（他のシステム１２０１）と通信する矢追うに設けら
れていてもよい。システム１２０１は、一般的に、プリンタや他の標準的な周辺
装置のような他の周辺出力装置を含む。
【０１０５】 １つの例として、ビデオアダプタ１２３５は、Microsoft Direct X7.0もしく
は他のバージョンのような標準３Ｄグラフィックスアプリケーションプログラマ
ーインターフェイスに基づいて発せられた３Ｄグラフィックスコマンドに対応し
た高速３Ｄグラフィックスレンダリングを供給する３Dグラフィックスパイプラ
インのセットを含んでいてもよい。
【０１０６】 ステレオ拡声器１２３７のセットは、バス１２０７により供給される音声コマ
ンドを基礎とした質の高い立体音響を発するために補助する内蔵ソフトウェア及
びハードウェアを供給する従来型の「音声カード」のような音声発生インターフ
ェイスを介して、システムバス１２０７と接続されていてもよい。
【０１０７】 図８は、コントロールコンピュータ９５０に使用する一般化されたコントロー
ルコンピュータの構成を示す。コントロールコンピュータは、図６の製造モジュ
ール８０５により発せられた製造指示と共に、ダウンロードされる。
【０１０８】 編み機（ブライダ）ベッドの速度、ファイバの張力、温度、圧力等は、デジタ
ル形式（on／off，open／closed）もしくはアナログ形式（電圧）の製造機器の
センサ９５２から得られる。
【０１０９】 アナログ入力は、コントロールコンピュータ９５０のアナログ−デジタルコン
バータ（Ａ／Ｄ）９５３によって、デジタル表示に変換される。コントロールコ
ンピュータ９５０は、ダウンロードされた製造指示に従った製造機器の設定に適
応するためにアクチュエータ９５４に供給される発生音とセンサ９５２からの情
報とを分析するためのプロセッサ９６０を含む。
【０１１０】 アナログ及びデジタル出力に加えて、パルス出力は、頻繁に機器及び他の設備
と共に使用するステッピングモータを駆動するために供給されてもよい。もちろ
ん、コントロールコンピュータ９５０の特質は、製造機器の利用に依存するだろ
う。表面の製造工程において有用なコントロールコンピュータの詳細は、例えば
、上述したベッドワースのテキストにおいて見出される。
【０１１１】 上述したように、ＶＣＭは、構造全体に渡る素材の望ましい物性値・特徴をコ
ントロールするための能力を供給する。本質的に、ＶＣＭは、従来からの複合素
材の仕立て能力を高める。個々の層に対する軸方向の変更による、全体構造の長
手方向及び横方向における制御特性の代わりに、ＶＣＭは、３方向全てにおいて
、１ｍｍ3 の適合度の制御及び変化のための機械的，電磁気的，温度特性を与え
てもよい。付け加えるなら、製造工程は、正確な３次元構造であり、２次元の層
の積み重ねによって厚みは確立されない。それゆえ、層の間における割れ及び剪
断は、デザインプロセスにおいてもはや主要な問題ではない。
【０１１２】 構造全体に渡る物性値のばらつきは、いくつかの方法（例えば、個々のレベル
にてファイバ量の操作や、マトリクス量の制御や、調製されるときのファイバ／
マトリクスのタイプの調整や、ファイバの方向の調整や、成型時の硬化の程度の
調整）によって得られる。
【０１１３】 従来からの複合積層板と全く同様に、変化させたファイバ量により、物性値を
変えることができる。ＶＣＭは、１つの領域におけるマトリックスの量、若しく
はファイバの数のどちらか一方の変化により、構造内部における個々のファイバ
のレベルでのファイバ量を操作できる。ファイバは、ファイバ束が適切な位置に
組み込まれるように上記束に付け加えられる、又は上記束からカットされる。
【０１１４】 代わりに、ファイバ束と共に配置されるマトリクス素材の量は、増加もしくは
減少されてもよい。このマトリクスの制御は、２つの方法で達成される。最初の
方法は、共に成形される２成分のファイバを含む。２成分のファイバは、マトリ
クス素材に覆われる。その被覆の厚みは、ファイバが成形されるときに制御され
、それゆえ、極めて的確なファイバ量の制御が得られる。第二の方法は、共に編
み込まれるファイバとマトリクスのストランド（ひも）を用いることである。フ
ァイバの束を加える、又は減ずることにより、マトリクスストランドの量を制御
できる。
【０１１５】 素材物性値をコントロールする他の方法として、その構造の組み立てを通して
、ファイバ及び／又はマトリクスを選択的に変更してもよい。これは、同一構造
内で、各ファイバの組み合わせを変更してもよい。ファイバ束の追加、及びファ
イバ束の減少は、素材におけるほぼ連続した遷移をもたらし、結果として見掛け
上、素材物性値が連続的に変化する。例えば、ＶＣＭプロセスにより加工された
構造物は、特有の機械的物性値を達成するために、カーボンファイバを必要とし
てもよい。しかしながら、その構造物の一端のみが、高張力負荷を受けていても
よい。
【０１１６】 従来の方法は、構造物の全体に高性能のカーボンプレプレグ材を使用してきた
。しかしながら、ＶＣＭを用いて、構造物は、その構造物の全体に渡ってハイコ
ストのカーボンファイバを使用して高性能に加工される一方、無負荷の端部の方
向に向けて、ファイバの量が減少させている。
【０１１７】 したがって、負荷が印加される端部のみに高性能のカーボンファイバを用いる
ことにより、より低コストにできる。その構造物の残部全体に渡って、高性能の
カーボンファイバは、徐々に、同様の機械的物性値を有する低性能のカーボンフ
ァイバに置換される。従来の複合素材の製造方法では、コスト的に有利な態様に
おける、そのような不連続ではない置換を形成しない。
【０１１８】 この方法の有用な他の例は、飛行機の複合素材の翼に見られる。その翼の外層
は、損傷に対し耐性を有し、かつ層割れを起こさずに小さな衝突に抵抗するだけ
の能力がなければならない。翼の内部では、そのような同一の能力は必要とされ
ない。それゆえ、例えば、上記翼は、衝撃を吸収するために、カーボンに対して
高比率のケブラーを外層に有して加工されてもよい。
【０１１９】 ＶＣＭ方法において不可欠な３次元的な強化材もまた、衝撃後の層割れを抑制
するのに助けとなる。ケブラーは、作製される翼の内部ではカーボンに徐々に置
換される。繰り返すと、本発明は、カーボン／ケブラーの組み合わせから翼全体
を作製する従来の方法より、コスト的により有効にできる。
【０１２０】 従来の複合材の製造に用いられるＶＣＭは、加工された構造物の内部で、ファ
イバの配向性を変化させることができる。ＶＣＭと異なる方法では、最適の素材
物性値のために、ファイバの配向性が予め計算され、そして、ファイバは、結果
的に極めて限りある量に加工される。なぜなら、ＶＣＭ方法は、あらかじめファ
イバの正確な配向性を計算するので、ファイバの配向性は、基本的な０，９０，
＋／−１５，＋／−６０の各レイアップ法にて使用される従来の複合素材の積層
板よりも正確であり、かつ繰り返し可能であろう。
【０１２１】 上記マトリクスの各物性値を合わせる他の方法は、上記マトリクスが重ね合わ
されるとき、上記マトリクスの硬化の程度を制御することである。これは、電子
線硬化、マイクロ波硬化、及び／又は集光された赤外線エネルギーによる硬化と
いった技術を合わせて用いることを含む。
【０１２２】 一度、各素材、ファイバの容量、硬化方法が決定されると、ＶＣＭプロセスは
幾つかの方法の一つにより構造物を製造できる。
【０１２３】 ある一つの方法は、迅速な試作技術（ＲＰ技術）のカスタム化を通すことであ
る。現在、融合させた堆積モールディング（ＦＤＭ）等のＲＰ技術は、概念の証
明部分を造るのみで、生産部分を造るためには用いられない。この理由から、こ
の設備により使用される素材はワックスや非エンジニアリングプラスチックに限
定される。
【０１２４】 ある変形では、試作モデルではなく生産部分を作製するために、迅速な試作の
設備を、熱可塑性樹脂類と強化用のファイバ類とエポキシ類とその他とを積み重
ねるために使用することができる。
【０１２５】 各設備を、幾つかのタイプの各素材を、一度、個々のファイバ上に積み重ねる
ために変形することができる。このような機構を、構造物中に折り込まれるとき
、２成分のファイバを有する構造物を生成できる。上市されているＦＤＭ設備は
、既に、１ｍｍ3 のスケールにて素材の物性値を変化できるようにＶＣＭにより
要求される制御と精度とを備えている。
【０１２６】 さらに他の製造方法は、編むことです。編むことは、商業分野に進出し始めて
いる。研究及び企業の概観は、プロセスが乾燥したファイバを編み、続いて樹脂
にて侵出させることに限定されることを示している。しかしながら、編むプロセ
スが、２成分のファイバ、又は友の混ぜ合わされた各編み糸と結合されると、侵
出プロセスは、必ずしも成立するとは言えないが、不要にできる。さらに、加え
て、侵出プロセスは、ファイバの容量の具体的な制御のためには考慮する必要が
ない。マトリクスをファイバと共に編むことは、上記のような制御が可能となる
ことがある。編むプロセスは、また、確かな三次元的な強化を達成するために用
いることができるので、さらなる発展に適している。
【０１２７】 本発明に係る開示に重要と考えられる、何れの主題に関しては、本発明の詳細
な説明の欄に引用された、全ての、特許出願、特許、技術文書、テキストブック
、他の刊行物が、参照により組み入られると解釈されるべきである。
【０１２８】 上記では、本発明に係る種々な実施形態が記述されているが、本発明は、例に
よって表現されても、それにより限定されて理解されるべきものではない。それ
ゆえ、本発明の権利範囲の広がりは、上記のいかなる実施形態の説明に限定され
るべきものではなく本願の各請求項及びそれらの同等物によってのみ定義される
べきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明にかかる、対象物の製造方法を示すフローチャートである。
【図２Ａ】 図２Ａは、一つの足の位置でのヒップの大腿骨頭に印加された力を示す概念図
である。
【図２Ｂ】 図２Ｂは、一つの足の椅子からの立ち上がり（rising）のときのヒップの大腿
骨頭に印加された力を示す概念図である。
【図３Ａ】 図３Ａは、生体内にてヒップに印加された力と結果として生じたストレス位置
を示す概念図である。
【図３Ｂ】 図３Ｂは、生体内にてヒップに印加された力と結果として生じたストレス位置
の数値を示す表である。
【図４】 図４は、人工ヒップの有限要素モデルを示す概念図である。
【図５Ａ】 図５Ａは、素材物性値データベースを示す表である。
【図５Ｂ】 図５Ｂは、素材物性値データベースを説明する表である。
【図６】 図６は、本発明を実行するのに称される各機能部（モジュール）のブロック図
である。
【図７】 図７は、図６の各機能部の一つ又はそれ以上を実行するのに用いられる全体の
ブロック図である。
【図８】 図８は、製造装置を制御するための制御コンピュータの概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ

Claims (42)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 対象物に印加されるフィールド[f] に対応して生成されるポテンシャル[x] を
    有する対象物の製造方法であって、 対象物の外形状を複数の有限要素に分離することによって、コンピュータ処理
    可能な、対象物の数学モデルを生成し、上記各有限要素に関連するフィールド[f
    ] 及びポテンシャル[x] の各数値を特定するステップと、 上記各有限要素の各素材の各物性値が特別な対称性を有することを特定するス
    テップと、 関係式[f]=[k][x]、及び上記の特別の対称性に基づいて素材の物性マトリック
    ス[k] を算出するステップと、 コンピュータ処理可能な、対象物の数学モデル内にて有限要素毎の、素材の物
    性値の係数を、素材の物性マトリックス[k] から抽出するステップと、 抽出された素材の物性値の係数と、既知の素材における物性値の係数とが一致
    させるために、抽出され素材の物性値の係数と、既知の素材における物性値の係
    数とを比較するステップと、 一致した素材の物性値の各係数に基づいて、製造装置を制御するための各製造
    パラメータを決定するステップと、 決定された各製造パラメータに応じて製造設備を制御して、上記対象物を製造
    するステップとを有する製造方法。
  2. 【請求項２】 各有限要素の素材の各物性値は、等方性を有して特定される請求項１記載の製
    造方法。
  3. 【請求項３】 各有限要素の素材の各物性値は、横断方向に等方性を有して特定される請求項
    １記載の製造方法。
  4. 【請求項４】 コンピュータ処理可能な、対象物の数学モデルを生成するステップは、さらに
    、複合素材用の製造設備を使用して、製造可能な最小の容積分の決定を含む請求
    項１記載の製造方法。
  5. 【請求項５】 フィールド[f] は、機械的なフォースフィールドであり、ポテンシャル[x] は
    、移動位置である請求項１記載の製造方法。
  6. 【請求項６】 フィールド[f] は、電流のフィールドであり、ポテンシャル[x] は、電位であ
    る請求項１記載の製造方法。
  7. 【請求項７】 フィールド[f] は、磁気的なフィールドであり、ポテンシャル[x] は、磁気ベ
    クトルのポテンシャルである請求項１記載の製造方法。
  8. 【請求項８】 フィールド[f] は、熱流のフィールドであり、ポテンシャル[x] は、温度であ
    る請求項１記載の製造方法。
  9. 【請求項９】 フィールド[f] は、流速のフィールドであり、ポテンシャル[x] は、流体のポ
    テンシャルである請求項１記載の製造方法。
  10. 【請求項１０】 製造設備を制御するステップは、複合素材を製造するための複合素材用の製造
    設備を制御することを含む請求項１記載の製造方法。
  11. 【請求項１１】 複合素材は、マトリクス中に積層され、組織化されたファイバを有する請求項
    １０記載の製造方法。
  12. 【請求項１２】 マトリクスは、生物的な物質を含む請求項１１記載の製造方法。
  13. 【請求項１３】 マトリクスは、骨を含む請求項１１記載の製造方法。
  14. 【請求項１４】 マトリクスは、砕いた骨を含む請求項１１記載の製造方法。
  15. 【請求項１５】 マトリクスは、補助因子を含む請求項１１記載の製造方法。
  16. 【請求項１６】 マトリクスは、生物学的な細胞を含む請求項１１記載の製造方法。
  17. 【請求項１７】 マトリクスは、生理活性物質を含む請求項１１記載の製造方法。
  18. 【請求項１８】 マトリクスは、薬剤を含む請求項１１記載の製造方法。
  19. 【請求項１９】 マトリクスは、抗生物質を含む請求項１１記載の製造方法。
  20. 【請求項２０】 マトリクスは、放射性物質を含む請求項１１記載の製造方法。
  21. 【請求項２１】 製造される対象物は、人体部分を置き換えるために、腰骨の張出部に移植され
    るものであり、フィールド[f] 及びポテンシャル[x] は、置き換えられる人体部
    分に印加される生体内でのフォース、及び、上記フォースが印加されたとき、置
    き換えられた人体部分に生成する生体内での変位に基づき特定される請求項１記
    載の製造方法。
  22. 【請求項２２】 請求項１記載の方法により製造される製造物であって、上記製造物は、自動車
    部品、飛行機部品、腰骨の張出部に移植される部材、ゴルフクラブのシャフト、
    テニスラケット、自転車フレーム、及び釣り竿からなる群から選択されるもので
    あり、上記製造物の相違する部位は、既知物質に一致し、抽出された素材の物性
    値係数に対応させた相違する素材物性値を有している製造物。
  23. 【請求項２３】 請求項１記載の方法により製造される腰骨の張出部に移植される移植部材。
  24. 【請求項２４】 請求項１記載の方法により製造されるゴルフクラブ。
  25. 【請求項２５】 対象物に印加されるフィールド[f] に対応して生成されるポテンシャル[x] を
    有する対象物を製造するために、マシン制御指示を決定するための、コンピュー
    タにて実行される方法であって、 対象物の外形状を複数の有限要素に分離することによって、コンピュータ処理
    可能な、対象物の数学モデルを生成し、上記各有限要素に関連するフィールド[f
    ] 及びポテンシャル[x] の各数値を特定するステップと、 上記各有限要素の各素材の各物性値が特別な対称性を有することを特定するス
    テップと、 関係式[f]=[k][x]、及び上記の特別の対称性に基づいて素材の物性マトリック
    ス[k] を算出するステップと、 コンピュータ処理可能な、対象物の数学モデル内にて有限要素毎の、素材の物
    性値の係数を、素材の物性マトリックス[k] から抽出するステップと、 抽出され素材の物性値の係数と、既知の素材における物性値の係数とが一致さ
    せるために、抽出され素材の物性値の係数と、既知の素材における物性値の係数
    とを比較するステップと、 一致した素材の物性値の各係数に基づいて、製造装置を制御するための各製造
    パラメータを決定するステップと、 上記各製造パラメータに応じて製造設備を制御するための、マシン制御指示を
    生成するステップとを有する方法。
  26. 【請求項２６】 製造される対象物は、人体部分を置き換えるために、腰骨の張出部に移植され
    るものであり、フィールド[f] 及びポテンシャル[x] は、置き換えられる人体部
    分に印加される生体内でのフォース、及び、上記フォースが印加されたとき、置
    き換えられた人体部分に生成する生体内での変位に基づき特定される請求項２５
    記載の方法。
  27. 【請求項２７】 マシン制御指示を生成するステップは、複合素材を製造するための複合素材用
    の製造設備を制御するための、マシン制御指示の生成を含む請求項２５記載の方
    法。
  28. 【請求項２８】 複合素材は、マトリクス中に積層され、組織化されたファイバを有する請求項２
    ７記載の方法。
  29. 【請求項２９】 マトリクスは、生物的な物質を含む請求項２８記載の方法。
  30. 【請求項３０】 マトリクスは、骨を含む請求項２８記載の方法。
  31. 【請求項３１】 マトリクスは、砕いた骨を含む請求項２８記載の方法。
  32. 【請求項３２】 マトリクスは、補助因子を含む請求項２８記載の方法。
  33. 【請求項３３】 マトリクスは、生物学的な細胞を含む請求項２８記載の方法。
  34. 【請求項３４】 マトリクスは、生理活性物質を含む請求項２８記載の方法。
  35. 【請求項３５】 マトリクスは、薬剤を含む請求項２８記載の方法。
  36. 【請求項３６】 マトリクスは、抗生物質を含む請求項２８記載の方法。
  37. 【請求項３７】 マトリクスは、放射性物質を含む請求項２８記載の方法。
  38. 【請求項３８】 請求項２５記載の方法を実行するためにプログラムされたコンピュータシステ
    ム。
  39. 【請求項３９】 複合素材の対象物を製造するため、複合素材用の製造設備を制御するためのマ
    シン制御指示にてプログラムされ、上記マシン制御指示は、請求項２５記載の方
    法により生成される制御システム。
  40. 【請求項４０】 複合素材の対象物を製造するため、複合素材用の製造設備を制御するためのマ
    シン制御指示にてプログラムされ、上記マシン制御指示は、請求項２５記載の方
    法により生成される制御システムを有する複合素材用の製造設備。
  41. 【請求項４１】 定義されたフィールド[f] に対応したポテンシャル[x] を生成している対象物
    の製造方法であって、 (1) 対象物の外形状を複数の有限要素に分離することによって、コンピュータ
    処理可能な、対象物の数学モデルを生成するステップと、 (2) 上記各有限要素に関連するフィールド[f] 及びポテンシャル[x] の各数値
    を特定するステップと、 (3) 上記各有限要素の各素材の各物性値が特別な対称性を有することを特定す
    るステップと、 (4) 素材の物性マトリックス[k] が、１以上の素材物性値の各係数にそれぞれ
    対応した複数の数値を有しており、関係式[f]=[k][x]、及び上記の特別の対称性
    に基づいて素材の物性マトリックス[k] を算出するステップと、 (5) 素材の物性マトリックス[k] の複数の数値と、既知の素材における物性値
    の係数とをそれぞれ比較し、一致に対応して、一致した既知の素材部精緻が、複
    合素材の物性値であれば、複合素材用の製造設備を制御するために使用可能な製
    造プロセスパラメータを選択するステップと、 (6) 選択された各製造パラメータに応じて、複合素材用の製造設備を制御して
    、上記対象物を製造するステップとを有する方法。
  42. 【請求項４２】 製造される対象物は、人体部分を置き換えるために、腰骨の張出部に移植され
    るものであり、フィールド[f] 及びポテンシャル[x] は、置き換えられる人体部
    分に印加される生体内でのフォース、及び、上記フォースが印加されたとき、置
    き換えられた人体部分に生成する生体内での変位に基づき特定される請求項４１
    記載の方法。
JP2001519345A 1999-08-23 2000-08-23 製造システム及び製造方法 Pending JP2003522995A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14989699P 1999-08-23 1999-08-23
US60/149,896 1999-08-23
PCT/US2000/023030 WO2001015058A1 (en) 1999-08-23 2000-08-23 Manufacturing system and method

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007193939A Division JP5116390B2 (ja) 1999-08-23 2007-07-25 製造システムおよび製造物

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003522995A true JP2003522995A (ja) 2003-07-29

Family

ID=22532253

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001519345A Pending JP2003522995A (ja) 1999-08-23 2000-08-23 製造システム及び製造方法
JP2007193939A Expired - Fee Related JP5116390B2 (ja) 1999-08-23 2007-07-25 製造システムおよび製造物
JP2011265193A Pending JP2012074072A (ja) 1999-08-23 2011-12-02 対象物の製造方法

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007193939A Expired - Fee Related JP5116390B2 (ja) 1999-08-23 2007-07-25 製造システムおよび製造物
JP2011265193A Pending JP2012074072A (ja) 1999-08-23 2011-12-02 対象物の製造方法

Country Status (13)

Country Link
US (1) US7203628B1 (ja)
EP (2) EP2381378A2 (ja)
JP (3) JP2003522995A (ja)
KR (1) KR100781748B1 (ja)
CN (1) CN1313958C (ja)
AT (1) ATE517392T1 (ja)
AU (1) AU6796800A (ja)
CA (1) CA2382938C (ja)
HK (1) HK1050252B (ja)
MX (1) MXPA02001875A (ja)
NZ (1) NZ517954A (ja)
RU (1) RU2305864C2 (ja)
WO (1) WO2001015058A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009193594A (ja) * 2001-08-16 2009-08-27 Sun Chemical Corp カラー製品を開発するためのシステム及び方法
WO2011007806A1 (ja) * 2009-07-15 2011-01-20 Murase Tsuyoshi 補填用人工骨モデル、補填用人工骨の形成方法、並びに医療用シミュレーションシステム

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5594651A (en) * 1995-02-14 1997-01-14 St. Ville; James A. Method and apparatus for manufacturing objects having optimized response characteristics
US6772026B2 (en) 2000-04-05 2004-08-03 Therics, Inc. System and method for rapidly customizing design, manufacture and/or selection of biomedical devices
EP1312025A2 (en) * 2000-04-05 2003-05-21 Therics, Inc. System and method for rapidly customizing a design and remotely manufacturing biomedical devices using a computer system
US8930844B2 (en) * 2000-08-22 2015-01-06 Bruce Carlin Network repository of digitalized 3D object models, and networked generation of photorealistic images based upon these models
EP1487385A2 (en) 2002-03-19 2004-12-22 The Board of Trustees for the University of Illinois System and method for prosthetic fitting and balancing in joints
US8801720B2 (en) * 2002-05-15 2014-08-12 Otismed Corporation Total joint arthroplasty system
DE10326282B4 (de) * 2003-06-11 2006-01-19 Siemens Ag Zugangskontrollsystem mit Unterdrückung von Modulationsstörungen
JP2005258641A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Yazaki Corp 線条構造物の配線設計支援方法、その装置及びそのプログラム
US20070075450A1 (en) * 2005-10-04 2007-04-05 Aztec Ip Company Llc Parametrized material and performance properties based on virtual testing
US20070100565A1 (en) * 2005-11-03 2007-05-03 The Boeing Company System and Computer Program Product for Analyzing and Manufacturing a Structural Member Having a Predetermined Load Capacity
US7472103B1 (en) 2005-12-23 2008-12-30 The Mathworks, Inc. Registering rules for entity attributes for validation and inference
US9808262B2 (en) 2006-02-15 2017-11-07 Howmedica Osteonics Corporation Arthroplasty devices and related methods
CA2642615A1 (en) * 2006-02-15 2007-08-30 Otismed Corp Arthroplasty jigs and related methods
US9020786B2 (en) * 2006-03-14 2015-04-28 The Boeing Company Analyzing structural durability in the frequency domain
US8141437B2 (en) 2006-03-29 2012-03-27 Ortho Sensing Technologies, Llc Force monitoring system
US8751198B2 (en) * 2006-09-20 2014-06-10 Smith & Nephew, Inc. Variable stiffness stem for prosthetic implants
US8301286B2 (en) * 2007-04-20 2012-10-30 Edison Welding Institute, Inc. Remote high-performance computing material joining and material forming modeling system and method
JP5562856B2 (ja) 2007-10-12 2014-07-30 ノベル バイオケア サーヴィシィズ アーゲー コンピュータ実装型の計画作成およびマスカスタマイズ骨構造の提供
US10582934B2 (en) 2007-11-27 2020-03-10 Howmedica Osteonics Corporation Generating MRI images usable for the creation of 3D bone models employed to make customized arthroplasty jigs
US8617171B2 (en) 2007-12-18 2013-12-31 Otismed Corporation Preoperatively planning an arthroplasty procedure and generating a corresponding patient specific arthroplasty resection guide
US8777875B2 (en) 2008-07-23 2014-07-15 Otismed Corporation System and method for manufacturing arthroplasty jigs having improved mating accuracy
US8545509B2 (en) 2007-12-18 2013-10-01 Otismed Corporation Arthroplasty system and related methods
US8160345B2 (en) 2008-04-30 2012-04-17 Otismed Corporation System and method for image segmentation in generating computer models of a joint to undergo arthroplasty
US8480679B2 (en) 2008-04-29 2013-07-09 Otismed Corporation Generation of a computerized bone model representative of a pre-degenerated state and useable in the design and manufacture of arthroplasty devices
US8221430B2 (en) 2007-12-18 2012-07-17 Otismed Corporation System and method for manufacturing arthroplasty jigs
US8036863B2 (en) * 2008-02-07 2011-10-11 American Axle & Manufacturing, Inc. Method for customizing a bearing bore
US8734455B2 (en) 2008-02-29 2014-05-27 Otismed Corporation Hip resurfacing surgical guide tool
US8327519B2 (en) * 2008-04-14 2012-12-11 Linares Medical Devices, Llc Multi-level machine for duplicating a sectioned and scanned bone end and for producing a fitting implant replacement
US8617175B2 (en) 2008-12-16 2013-12-31 Otismed Corporation Unicompartmental customized arthroplasty cutting jigs and methods of making the same
US8282040B1 (en) 2009-04-30 2012-10-09 Lockheed Martin Corporation Composite aircraft wing
RU2507586C2 (ru) * 2009-10-01 2014-02-20 Де Ля Рю Интернэшнл Лимитед Устройство и способ для детектирования толщины листового документа
US8498728B2 (en) 2009-10-19 2013-07-30 Edison Welding Institute, Inc. Remote high-performance modeling system for material joining and material forming
US8706282B2 (en) * 2010-01-12 2014-04-22 Ford Global Technologies, Llc Weldability prediction and recommendation systems and methods
AU2012220362A1 (en) * 2011-02-25 2013-09-19 Corin Limited A computer-implemented method, a computing device and a computer readable storage medium for providing alignment information data for the alignment of an orthopaedic implant for a joint of a patient
US9172829B2 (en) * 2012-07-31 2015-10-27 Makerbot Industries, Llc Three-dimensional printer with laser line scanner
WO2014055065A1 (en) * 2012-10-02 2014-04-10 Edison Welding Institute, Inc. Remote high-performance modeling system for material joining and material forming
US9402637B2 (en) 2012-10-11 2016-08-02 Howmedica Osteonics Corporation Customized arthroplasty cutting guides and surgical methods using the same
CN102920537B (zh) * 2012-11-01 2014-12-17 上海理工大学 用于检验人体腰椎骨骼和植入物双重安全有效性的方法
CN105082531A (zh) * 2014-05-24 2015-11-25 张亮 一种并行式多种材料的三维成形方法
US10317322B2 (en) * 2014-11-19 2019-06-11 The Boeing Company Combined loading in composite materials
CN108025503B (zh) 2015-10-30 2021-10-26 惠普发展公司，有限责任合伙企业 三维物体生成参数描述
JP6672110B2 (ja) * 2016-08-23 2020-03-25 Ｔｏｗａ株式会社 管理システムおよび管理方法
DE102016012091A1 (de) * 2016-10-12 2018-04-12 Peter Schwartz Bestattungsgegenstand sowie Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Bestattungsgegenstandes
US10324426B2 (en) * 2016-10-26 2019-06-18 Embraer S.A. Automated system and method to manufacture aeronautic junction parts
EP3376412A1 (de) * 2017-03-15 2018-09-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum erstellen eines geometriedatensatzes bzw. eines ablaufplans für die additive herstellung eines werkstücks und computerprogrammprodukt sowie datennetzwerk zur durchführung dieses verfahrens
US10705024B2 (en) 2017-03-17 2020-07-07 Lincoln Global, Inc. System and method for positive metal identification and intelligent consumable identification
US11453170B2 (en) * 2017-08-31 2022-09-27 General Electric Company Distribution of customized engineering models for additive manufacturing
WO2019143383A1 (en) * 2018-01-22 2019-07-25 Siemens Aktiengesellschaft Skill matching for control of an industrial production machine
CN108256281B (zh) * 2018-03-26 2020-03-10 中国矿业大学 一种考虑搭接界面形貌及搭接物梯度性质的强度预测方法
US11308245B2 (en) * 2019-01-08 2022-04-19 Caterpillar Inc. Systems and methods for facilitating evaluation of characteristics related to quality
JP7318231B2 (ja) 2019-02-26 2023-08-01 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 三次元形状データの生成装置、三次元造形装置、及び三次元形状データの生成プログラム
US11693386B2 (en) 2019-08-27 2023-07-04 Samsung Eleotronics Co., Ltd. Method and electronic device for guiding semiconductor manufacturing process
CN112316388A (zh) * 2020-10-27 2021-02-05 华东光电集成器件研究所 人体平衡能力训练系统

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1233953A (en) * 1984-03-30 1988-03-15 Robert D. Ainsworth Orthopedic device and method of making the same
US4889526A (en) * 1984-08-27 1989-12-26 Magtech Laboratories, Inc. Non-invasive method and apparatus for modulating brain signals through an external magnetic or electric field to reduce pain
US5098621A (en) * 1985-01-07 1992-03-24 Twin Rivers Engineering Method of forming a foam substrate and micropackaged active ingredient particle composite
JPH07120276B2 (ja) 1986-03-10 1995-12-20 株式会社日立製作所 シミュレーションプログラム生成方法
US4936862A (en) * 1986-05-30 1990-06-26 Walker Peter S Method of designing and manufacturing a human joint prosthesis
JP2648711B2 (ja) 1986-11-07 1997-09-03 株式会社 ペトカ ピッチ系炭素繊維三次元織物の製造法
GB8701111D0 (en) 1987-01-19 1987-02-18 Albany Int Corp Braiders
US5023800A (en) * 1988-04-14 1991-06-11 Northrop Corporation Assembly data model system
FR2652180B1 (fr) * 1989-09-20 1991-12-27 Mallet Jean Laurent Procede de modelisation d'une surface et dispositif pour sa mise en óoeuvre.
CA2083484C (en) 1990-06-01 2004-03-23 Joseph Daniel Trentacosta Composite orthopedic implant with modulus variations
US5487012A (en) 1990-12-21 1996-01-23 Topholm & Westermann Aps Method of preparing an otoplasty or adaptive earpiece individually matched to the shape of an auditory canal
DE69220263T2 (de) 1991-03-15 1997-11-27 Spatial Technology Inc Methode und Apparat für maschinelle Werkstückbearbeitung mittels eines solidmodel-Algorithmus
US5366816A (en) * 1991-06-20 1994-11-22 Titan Kogyo Kabushiki Kaisha Potassium hexatitanate whiskers having a tunnel structure
WO1993015694A1 (en) * 1992-02-14 1993-08-19 Board Of Regents, The University Of Texas System Multi-phase bioerodible implant/carrier and method of manufacturing and using same
US5634214A (en) 1992-04-01 1997-06-03 St. Ville; James A. Golf glove and golf gripping method
EP0667753B1 (en) 1992-11-09 2000-01-19 Ormco Corporation Custom orthodontic appliance forming method and apparatus
JPH06350259A (ja) * 1993-06-10 1994-12-22 Toray Ind Inc 多層回路基板
US5552995A (en) 1993-11-24 1996-09-03 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Concurrent engineering design tool and method
US5581489A (en) 1994-01-05 1996-12-03 Texas Instruments Incorporated Model generator for constructing and method of generating a model of an object for finite element analysis
US5942496A (en) * 1994-02-18 1999-08-24 The Regent Of The University Of Michigan Methods and compositions for multiple gene transfer into bone cells
AU2286995A (en) * 1994-04-08 1995-10-30 Alza Corporation Electrotransport system with ion exchange competitive ion capture
US5532040A (en) * 1994-04-15 1996-07-02 Wu; Kuang-Ming Multimaterial fully isotropic laminates and multimaterial quasi-homogeneous anisotropic laminates
US5571311A (en) * 1994-12-15 1996-11-05 Cabot Corporation Ink jet ink formulations containing carbon black products
US5594651A (en) 1995-02-14 1997-01-14 St. Ville; James A. Method and apparatus for manufacturing objects having optimized response characteristics
IT1282207B1 (it) * 1995-11-20 1998-03-16 Fidia Advanced Biopolymers Srl Sistemi di coltura di cellule staminali di midollo osseo umano in matrici tridimensionali costituiti da esteri dell'acido ialuronico
US5769092A (en) 1996-02-22 1998-06-23 Integrated Surgical Systems, Inc. Computer-aided system for revision total hip replacement surgery
DE19612016A1 (de) * 1996-03-15 1997-09-18 Daimler Benz Ag Verfahren zur rechnergestützten Geometriemodellierung
JPH1033657A (ja) * 1996-07-23 1998-02-10 Dainippon Ink & Chem Inc 生体内分解性材料及びその製造方法
US5824085A (en) * 1996-09-30 1998-10-20 Integrated Surgical Systems, Inc. System and method for cavity generation for surgical planning and initial placement of a bone prosthesis
FR2760398B1 (fr) * 1997-03-06 1999-04-16 Snecma Procede de realisation de pieces creuses de precision en materiau composite
US6197624B1 (en) * 1997-08-29 2001-03-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of adjusting the threshold voltage in an SOI CMOS
US6296667B1 (en) * 1997-10-01 2001-10-02 Phillips-Origen Ceramic Technology, Llc Bone substitutes
US5990266A (en) * 1997-12-04 1999-11-23 University Of Nebraska Degradable polyesters, a mixed culture of microorganisms for degrading these polyesters, and methods for making these substances
JP2879675B1 (ja) * 1998-01-30 1999-04-05 工業技術院長 二次元繊維強化炭化ケイ素／炭素複合セラミックスの製造方法
US6087571A (en) * 1998-02-19 2000-07-11 Legere Reeds Ltd. Oriented polymer reeds for musical instruments
JP2002524108A (ja) * 1998-07-28 2002-08-06 インナーダイン， インコーポレイテッド 吸収性近接照射療法および化学療法送達デバイスならびに方法
US6372558B1 (en) * 1998-08-18 2002-04-16 Sony Corporation Electrooptic device, driving substrate for electrooptic device, and method of manufacturing the device and substrate
US6126659A (en) * 1998-09-30 2000-10-03 Depuy Orthopaedics, Inc. Impaction instruments
US6187024B1 (en) * 1998-11-10 2001-02-13 Target Therapeutics, Inc. Bioactive coating for vaso-occlusive devices
US6444370B2 (en) * 1998-11-20 2002-09-03 Valence Technology, Inc. Electrolytes having improved low temperature performance
US6348042B1 (en) * 1999-02-02 2002-02-19 W. Lee Warren, Jr. Bioactive shunt
US6456289B1 (en) * 1999-04-23 2002-09-24 Georgia Tech Research Corporation Animation system and method for a animating object fracture

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009193594A (ja) * 2001-08-16 2009-08-27 Sun Chemical Corp カラー製品を開発するためのシステム及び方法
WO2011007806A1 (ja) * 2009-07-15 2011-01-20 Murase Tsuyoshi 補填用人工骨モデル、補填用人工骨の形成方法、並びに医療用シミュレーションシステム
JP5410525B2 (ja) * 2009-07-15 2014-02-05 剛 村瀬 補填用人工骨モデル、補填用人工骨の形成方法、並びに医療用シミュレーションシステム

Also Published As

Publication number Publication date
CN1382284A (zh) 2002-11-27
EP2381378A2 (en) 2011-10-26
CN1313958C (zh) 2007-05-02
JP5116390B2 (ja) 2013-01-09
JP2012074072A (ja) 2012-04-12
EP1230614A4 (en) 2005-09-21
HK1050252A1 (en) 2003-06-13
EP1230614B1 (en) 2011-07-20
NZ517954A (en) 2004-09-24
AU6796800A (en) 2001-03-19
JP2008041087A (ja) 2008-02-21
CA2382938C (en) 2009-06-23
ATE517392T1 (de) 2011-08-15
WO2001015058A1 (en) 2001-03-01
EP1230614A1 (en) 2002-08-14
US7203628B1 (en) 2007-04-10
RU2305864C2 (ru) 2007-09-10
HK1050252B (zh) 2012-05-25
CA2382938A1 (en) 2001-03-01
KR100781748B1 (ko) 2007-12-04
KR20020061591A (ko) 2002-07-24
MXPA02001875A (es) 2004-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5116390B2 (ja) 製造システムおよび製造物
JP4090263B2 (ja) 最適な応答特性を有する目的物を製造するための方法及び装置
WO1996025716A9 (en) Method and apparatus for manufacturing objects having optimized response characteristics
Mutyala Effect of FDM process parameters on the mechanical properties of CFR-PEEK
AU2013211512A1 (en) Manufacturing System and Method
Filgueira et al. Manufacture of Facial Orthosis in ABS by the Additive Manufacturing Process: A Customized Application in High Performance Sports
AU2008207465A1 (en) Manufacturing System and Method
Pigazzi et al. Voxel Printing of a Multi-Material 3D Printed Prosthetic Socket Based on FEM Simulations
Murugesh et al. A Case Study of Additive Manufacturing in Prosthesis Development in Industry 4.0
Grabowski et al. Selected problems of design and manufacturing of tailored swimming prosthesis
Starly et al. Biomimetic design and fabrication of interior architecture of tissue scaffolds using solid freeform fabrication

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060711

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20061011

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20061018

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070111

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070327

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20080827

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20080901

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081202