実施例A これは、上面優先の、MSDより薄い領域の十分なキュアを用いる、基本的な素養を有する2層Zエラー訂正実施例である。
この実施例の第1ステップは、初期クロスセクション境界を決定することである。これは、総ての下面及び上面領域の決定前の全部のクロスセクショナル境界である。ICSBは、大きい寸法又は小さい寸法を示すかも知れない。これらの境界タイプは、出力されないけれども、Cスライスによって導かれる。単にクロスセクション調整と普通のキュア深さを供給することを条件に、単一ライン幅補償ファクタの使用が妥当であると仮定する。
第2ステップは、基準上面境界SUFB(N)、基準下面境界SDFB(N)
及び基準連続境界SLB(N)を各クロスセクション(N)のために決定することである。これらは、Cスライスによる境界出力である。各クロスセクション(N)の中間上面境界IUFB(N)が決定される。そのIUFB(N)は、それらが、基準下面境界領域ですべて覆われることによって減少しない上面境界であるので、SUFB(N)より基本的である。これらの境界を得るために使用するブール演算は、次ぎのようになる。
SDFB(N)=ICSB(N)−ICSB(N−1),IUFB(N)=ICSB(N)−ICSB(N+1),SUFB(N)=IUFB(N)−SDFB(N),SLB(N)=ICSB(N)−SDFB(N)−SUFB(N),SDFBは、下面及びもしかしたら上面である。IUFBは、上面及びもしかしたら下面である。SUFBは、上面のみであり、SLBは上面でも下面でもない。
第3ステップは、クロスセクション(N)のための、最終下面境界FDFB(N)、最終上面境界FUFB(N)及び最終連続境界FLB(N)を決定するブール演算を実行することである。
1FDFB(N)=SDFB(N)nIUFB(N),2FDFB(N)=SDFB(N−1)−IUFB(N−1),FDFB(N)=1FDFB(N)+2FDFB(N),FUFB(N)=SUFB(N)−2FDFB(N),FLB(N)=SLB(N)−2FDFB(N), 第4ステップは、ステップ3を総てのクロスセクションのために繰り返すことである。
第5ステップは、ハッチ及びフィルを得るためにFDFB,FUFB及びFLBを使用することである。
最後に、求めたデータから目的物が形成される。FDFBと取り囲まれた領域は、2層の深さまでキュアされ、そして上、滑らかなより低い表面を生成するために露光される。FUFBと取り囲まれた領域は、1つの層の深さに、前に形成された層と接着させるために必要なオーバーキュア量を加えてキュアされる。さらに、FUFB領域に、なめらかな上表面を形成するために適当な露光がされる。FLBと取り囲まれた領域は、1つの層の深さに、前に形成された層と接着させるために必要なオーバーキュア量を加えてキュアされる。FLB領域は、どのような適当な方法を用いても(例えば、ACES,QUICKCAST,WEAVE,STARWEAVE、TRIHATCHその他)キュアすることができる。
図6の1A,2A及び3Aはそれぞれ、第1第2第3目的物の、この実施例によって得られるFDFB,FUFB及びFLB領域の側面図を示す。これらの図において、DFの記号で示された領域は、FDFB領域であることを示し、UFの記号で示された領域はFUFB領域であることを示し、Lの記号で示された領域はFLB領域であることを示す。各領域は、その要求されるキュア深さ(層と層との接着に必要なオーバーキュア量を含む)で示されている。
実施例B これは、下面優先の、MSDより薄い領域の十分なキュアを用いて、基本的な素養を有する2層Zエラー訂正実施例である。
この実施例の第1ステップは、実施例Aの第1ステップと同様である。
この実施例の第2ステップは、IUFB(N)を使用していないことを除いては、実施例Aの第2ステップと同様である。
第3ステップは、クロスセクション(N)のための、最終下面境界FDFB(N)、最終上面境界FUFB(N)及び最終連続境界FLB(N)を決定するブール演算を実行することである。これらの境界を得るために必要なブール演算は次ぎのようである。
FDFB(N)=SDFB(N−1),FUFB(N)=SUFB(N)−FDFB(N),FLB(N)=SLB(N)−FDFB(N), 第4ステップは、ステップ3を総てのクロスセクションのために繰り返すことである。
第5ステップは、ハッチ及びフィルを得るためにFDFB,FUFB及びFLBを使用することである。
最後に、求めたデータから目的物が形成される。露光パラメータについての詳細は、上述の実施例Aと同様である。
図7の1A,2A及び3Aは、この実施例で得られる、図2の第1第2第3目的物に対するFDFB,FUFB及びFLB領域の側面図を示している。これらの図における境界の称号は、図6と同様である。
実施例C これは、下面優先の、MSDより薄い領域の十分なキュアを用いて、高いレベルの素養を有する2層Zエラー訂正実施例である。
この実施例の第1ステップは、実施例Aの第1ステップと同様である。
この実施例の第2ステップは、実施例Aの第2ステップと同様である。
第3ステップは、クロスセクション(N)のための、最終下面境界FDFB(N)、最終上面境界FUFB(N)及び最終連続境界FLB(N)を決定するブール演算を実行することである。これらの境界を得るために必要なブール演算は次ぎのようである。
FDFB(N)=SDFB(N−1)−FDFB(N−2),FUFB(N)=SUFB(N)+{SDFB(N)nIUFB(N)nFDFB(N−1)}−FDFB(N),FLB(N)=SLB(N)+{SDFB(N)−IUFB(N)}nFDFB(N−1)−FDFB(N), 第4ステップは、ステップ3を総てのクロスセクションのために繰り返すことである。
第5ステップは、ハッチ及びフィルを得るためにFDFB,FUFB及びFLBを使用することである。
最後に、求めたデータから目的物が形成される。露光パラメータについての詳細は、上述の実施例Aと同様である。
この実施例のFDFB,FUFB及びFLBを生成するための適当なブール演算の決定において、利用されたロジックの詳細な記述を以下に示す。
最初に、物の形成に使用された上述の定義の各々を呼び戻す。MSD=2は、適当な結合力のある下面を形成するときに、2層厚さのキュア深さが要求されることを示している。MRD=1は、1層厚のコーティングが容易に形成されることを示している。下面優先は、目的物の厚さがMSDより薄くなった時でさえ、目的物の下面が正しい位置に配置されることを示す。
目的物形成のために必要な境界タイプは、(1)FDFB、(2)FUFB及び(3)FLBを含む。
FDFBによって仕切られた厚さは、MSDに等しく、供給された露光は、結果として滑らかな下面表面を生じる。これらのFDFB領域は、それらの下に少なくとも1層の厚さの殻の空間があるので、接着するためのさらなるオーバーキュアを要求しない。FUFB領域は、キュアされた材料の1層厚さ上に置かれる。FUFB領域に加えられる露光によって、滑らかな上表面を形成すべきであり、下のキュアされた材料と接着させるべきである。FLB領域は、キュアされた材料の上に1層の厚さ離れて配置される。FLB領域に加えられる露光は、下のキュアされた材料に接着させなければならない。
正確な目的物形成のために、一般的に下面データは、1層厚だけ、上方にシフトされるべきである。
FDFB(N)=SDFB(N−1)
しかしながら、精度を高めるためには、下の層からのSDFBの上方シフトのために、それがもはや下面でない場合には、SDFB(N−1)は上に向かってシフトされるべきではない。さらに、シフトされていない領域は、上面又は継続のどちらかに再定義されるべきである。定義によって下面間の最小垂直距離は、2層厚になることを注記する。このように、1つのSDFB(N−1)も、SDFB(N)の下には存在できない。
下面の性質をゆるめるための下面に対して、より下の下面は、その同じレベルまで、又はそれより1層厚だけ下のレベルまで、上方に押されなければならない。重要なより下の下面は、それらは、SDFB(N−1)が上方にシフトされる可きか否かを決定するので、FDFB(N−2)になる。このように、上述のFDFB(N)の定義は、変形されなければならない。FDFB(N)の完全な定義は、 FDFB(N)=SDFB(N−1)−FDFB(N−2)である。
名目的なFUFB(N)とFLB(N)はそれぞれ、SUFB(N)とSLB(N)に同等であり、それらの上にあるどのFDFB(N)より小さい。従って、 FDFB(N)=SUFB(N)−FDFB(N)
FLB(N)=SLB(N)−FDFB(N)である。
しかしながら、FDFBを求めるところで注記したように、あるSDFB(N)
は、それらはもはや下面でないので、上方にシフトされない。そのように、これらのSDFB(N)は、上面又は連続になるように再定義される。SDFB(N)されない場合、それはそれを覆っているN−1上のFDFBのためである。さらに、もしそれが上面になれば、それは、それが常に上面であったからであり、もしそれが連続になれば、それは、それが決して上面ではなかったからである。そのように、上述のFUFB(N)の定義は、さらに次の足し算によって変形されなければならない。
SDFB(N)*IUFB(N)*FDFB(N−1)
そして、FLB(N)の上述の定義は、次の足し算によって変形されなければならない。
{SDFB(N)−IUFB(N)*FDFB(N−1)}
上述の足し算とFDFB(N)の引き算のどちらを最初に実行するかは問題ではない、それらは、 FDFB(N)*FDFB(N−1)=Nullである独立した領域を定義するからである。
このように、FUFB(N)とFLB(N)の最終的な定義は、FUFB(N)=SUFB(N)+{SDFB(N)*IUFB(N)*FDFB(N−1)}−FDFB(N),FLB(N)=SLB(N)+{SDFB(N)−IUFB(N)}*FDFB(N−1)−FDFB(N),となる。
図8の1A、2A及び3Aはそれぞれ、この実施例を利用して得られた図2の3つの異なる目的物に対するFDFBを示す。
図8の1B、2B及び3Bはそれぞれ、この実施例を利用して得られた図2の3つの異なる目的物に対するFUFBを示す。
図8の1C、2C及び3Cはそれぞれ、この実施例を利用して得られた図2の3つの異なる目的物に対するFLBを示す。
図8の1D、2D及び3Dはそれぞれ、この実施例を使用して形成された目的物を示す。これらの図における境界の表示記号は、図6と同様である。
スライスされている目的物が、MSD+1層厚(例えば、3層厚)より薄い固体形状を持っていないことが分かった場合、必要なブール演算を、 FDFB(N)=SDFB(N−1)
FUFB(N)=SUFB(N)
FLB(N)=SLB(N)−FDFB(N)
に減らすことができる。
一方、固体形状の厚さに関してなにも知らないが、目的物がMSD、例えば2層厚より薄い中空の形状でないことが分かっている場合、ブール演算はまた、 FDFB(N)=SDFB(N−1)
FUFB(N)=SUFB(N)−FDFB(N)
FLB(N)=SLB(N)−FDFB(N)
このブール演算の最後の組は、中空形状の厚さにかかわらず、MSDより薄い固体形状を持たない目的物に適用することができる。
実施例D これは、下面優先の、MSDより薄い領域の十分なキュアを用いて、高いレベルの素養を有し、2重スキン構造の2層Zエラー訂正実施例である。
この実施例の第1ステップは、次の定義がなされた、実施例CのFDFB(N)、FUFB(N)及びFLB(N)で始まる。
FDFB(N)=実施例CのFDFB(N)
FUFB(N)=実施例CのFUFB(N)
TLB(N)=実施例CのFLB(N)
この実施例の第2ステップは、総てのクロスセクション(N)のための、最終多重下面境界FXDFB(N)、最終多重上面境界FXUFB(N)及び最終連続境界FLB(N)を決定するブール演算を実行することである。この第2ステップは、3つのサブステップを伴う。第1サブステップは、FXDFB(N)を決定することである。これらの境界によって定義される領域は、固化された材料の1層厚だけ上方と下面領域から1キュアレベル上方に位置する。これらの領域は、 FXDFB(N)=TLB(N)nFDFB(N−1)
で定義される。
第2サブステップは、FXUFB(N)を決定することである。その領域は、上面から1キュアレベル下に位置しかつキュアされた材料から1層厚上方に位置するこれらの境界によって定義される。これらの領域は、 FXUFB(N)=TLB(N)nFUFB(N+1)−FXDFB(N)
によって定義される。
第3サブステップは、FLB(N)を決定することである。その領域は、キュアされた材料から1層厚上方に位置するこれらの境界によって定義される。これらの領域は、 FLB(N)=TLB(N)−FXDFB(N)−FXUFB(N)
によって定義される。
この実施例の第3ステップは、ステップ2を総てのクロスセクションに対して繰り返すことである。
第4ステップは、ハッチとフィルを得るために、FDFB、FXDFB、FUFB、FXUFB及びFLBを使用することである。
最後に、得られたデータから目的物が形成される。FDFB、FUFB、及びFLBは、実施例Cのそれと同様にキュアされる。FXUFBとFXDFBは、1層厚に接着に必要な量だけ付加されれた厚さ以上の深さまで、外皮としてキュアされる。
図9の1A、2A及び3Aは、この実施例で形成された図2の3つの目的物の側面図である。FDFB,FUFB,FXDFB,FXUFB及びFLBは、これらの図の中でそれぞれ、DF,UF,XDF,XUF及びLの記号で表現されている。
実施例E これは、下面優先の、MSDより薄い領域の十分なキュアを用いて、基本の素養を有する3層Zエラー訂正実施例である。
この実施例の第1ステップは、実施例Aの第1ステップと同様である。
この実施例の第2ステップは、実施例Aの第2ステップと同様である。
第3ステップは、クロスセクション(N)のための、最終下面境界FDFB(N)、最終上面境界FUFB(N)及び最終連続境界FLB(N)を決定するブール演算を実行することである。これらの境界は、FDFB(N)=SDFB(N−2),FUFB(N)=SUFB(N)−FDFB(N)−SDFB(N−1),FLB(N)=SLB(N)−FDFB(N)−SDFB(N−1),で定義される。
第4ステップは、ステップ3を総てのクロスセクションのために繰り返すことである。
第5ステップは、ハッチ及びフィルを得るためにFDFB,FUFB及びFLBを使用することである。
最後に、求めたデータから目的物が形成される。FDFBと含まれる領域は、3層厚と滑らかなより低い表面を生成するために与えられた適当な露光を加えた深さまでキュアされる。FUFB及びFLBに対する露光パラメータと含まれる領域は、上述の実施例Aと同様である。
図10の1A,2A,3Aは、この実施例で形成された図2の3つの目的物の側面図を表す。前の実施例と同様に、FDFB,FUFB及びFLBと関連するそれらキュア深さはそれぞれ、図においてDF,UF及びLで示す。
実施例F これは、下面優先の、MSDより薄い領域の十分なキュアを用いて、基本より進んだ素養を有する3層Zエラー訂正実施例である。この実施例の基本より進んだ素養は、MSDより薄い形状に近接した領域の多重キュアを取り去ることである。
この実施例の第1ステップは、実施例Aの第1ステップと同様である。
この実施例の第2ステップは、実施例Aの第2ステップと同様である。
この実施例の第3ステップは、総てのクロスセクション(N)のための、最終下面境界FDFB(N)、最終上面境界FUFB(N)及び最終連続境界FLB(N)を決定するブール演算を実行することである。これらの境界は、FDFB(N)=SDFB(N−2)−FDFB(N−2),FUFB(N)=SUFB(N)−SDFB(N−1)−FDFB(N),FLB(N)=SLB(N)−SDFB(N−1)−FDFB(N),で定義される。
層N−2の最終下面境界は、層Nのために使用されなければならないので、層の処理は最もしたから最も上に実行されなければならないことは、明らかである。
第4ステップは、ステップ3を総てのクロスセクションのために繰り返すことである。
第5ステップは、ハッチ及びフィルを得るためにFDFB,FUFB及びFLBを使用することである。
最後に、求めたデータから目的物が形成される。FDFB,FUFB及びFLBに対する露光パラメータと囲まれた領域は、上述の実施例Eと同様である。
図11の1A,2A,3Aは、この実施例で形成された図2の3つの目的物の側面図を表す。前の実施例と同様に、FDFB,FUFB及びFLBと関連するそれらキュア深さはそれぞれ、図においてDF,UF及びLで示す。
実施例G これは、下面優先の、MSDより薄い領域の十分なキュアを用いて、高いレベルの素養を有する3層Zエラー訂正実施例である。この実施例の高いレベルの素養は、MSDより薄い形状に近接した領域の多重キュアを取り去り、それは、より下の層からのSDFBの上方へのシフトによって、それらが下から跳びはねるようになったとき、SDFBの上方へのシフトを止め、シフトしないFDFBをFUFB又はFLBとして再定義することである。
この実施例の第1ステップは、実施例Aの第1ステップと同様である。
この実施例の第2ステップは、実施例Aの第2ステップと同様である。
この実施例の第3ステップは、総てのクロスセクション(N)のための、最終下面境界FDFB(N)、最終上面境界FUFB(N)及び最終連続境界FLB(N)を決定するブール演算を実行することである。これらの境界は、FDFB(N)=SDFB(N−2)−FDFB(N−2)−FDFB(N−3),FUFB(N)=SUFB(N)+{SDFB(N)nIUFB(N)nFDFB(N−1)}−FDFB(N)−{SDFB(N−1)−FDFB(N−1)
−FDFB(N−2)},FLB(N)=SLB(N)+{SDFB(N)−IUFB(N)}nFDFB(N−1)−FDFB(N)−{SDFB(N−1)−FDFB(N−1)−FDFB(N−2)}
で定義される。
層N−1,N−2及びN−3の最終境界は、層Nのための最終境界に使用されなければならないので、層の処理は最も下から最も上に実行されなければならないことは、明らかである。
第4ステップは、ステップ3を総てのクロスセクションのために繰り返すことである。
第5ステップは、ハッチ及びフィルを得るためにFDFB,FUFB及びFLBを使用することである。
最後に、求めたデータから目的物が形成される。FDFB,FUFB及びFLBのために要求される露光パラメータと含まれた領域は、上述の実施例E及びFと同様である。
この実施例のFDFB,FUFB及びFLBを生成するための適当なブール演算の決定において、利用されたロジックの詳細な記述を以下に示す。
最初に、物の形成に使用された上述の定義の各々を呼び戻す。MSD=3は、適当な結合力のある下面を形成するときに、3層厚さのキュア深さが要求されることを示している。MRD=1は、1層厚のコーティングが容易に形成されることを示している。下面優先は、目的物の厚さがMSDより薄くなった時でさえ、目的物の下面が正しい位置に配置されることを示す。
目的物形成のために必要な境界タイプは、(1)FDFB、(2)FUFB及び(3)FLBを含む。
FDFBによって定義された厚さは、MSDに等しく、供給された露光は、結果として滑らかな下面表面を生じる。これらのFDFB領域は、それらの下に少なくとも1層の厚さの殻の空間があるので、接着するためのどのようなオーバーキュアを要求しない。FUFB領域は、キュアされた材料の1層厚さ上に置かれる。FUFB領域に加えられる露光は、滑らかな上表面を形成すべきであり、下のキュアされた材料と接着させるべきである。FLB領域は、キュアされた材料の上に1層の厚さ離れて配置される。FLB領域に加えられる露光は、下のキュアされた材料に接着させなければならない。
正確な目的物形成のために、一般的に下面データは、2層厚だけ、上方にシフトされるべきである。
FDFB(N)=SDFB(N−2)
しかしながら、精度を高めるためには、下の層からのSDFBの上方シフトのために、それがもはや下面でない場合には、SDFB(N−2)は上に向かってシフトされるべきではない。さらに、もし、これらの領域が上にシフトされたFDFBによって完全に置き換わらなければ、それらは、上面又は継続のどちらかに再定義されるべきである。定義によって下面間の最小垂直距離は、2層厚になることを注記する。このように、1つのSDFB(N−1)も、SDFB(N)の下には存在できない。
下面の性質をゆるめるための下面に対して、より下の下面は、その同じレベルまで、又はそれより1層厚だけ下まで、上方に押されなければならない。重要なより下の下面は、それらは、SDFB(N−2)が上方にシフトされる可きか否かを決定するので、FDFB(N−2)とFDFB(N−3)になるそれらである。FDFB(N−2)に覆われたSDFB(N−2)のどの部分も、さらに考察することにより、FDFB(N−2)と完全に同等のものとして、簡単に消去することができる。下面が、3層下のSDFB(N−2)から上方にシフトされた時、それは、FDFB(N−3)になる。FDFB(N−3)の上に位置するSDFB(N−2)のどの部分も、それらはキュアされた材料の1層厚上に位置するので、もはや下面ではない。このように、SDFB(N−2)のこれらの部分は、上面又は連続として再定義される代わりを除いて、シフトされるべきではない。
N−3より下のどのクロスセクション上のFDFBの形成も、形状の間に少なくとも1層のギャップがあるので、SDFB(N−2)がシフトされるべきか、どうかをもたらさない。基準下面はSDFB(N−2)の1層直下に存在することができないので、SDFB(N−2)のシフティングに関するそれらの効果を考慮する必要はない。このように、上述のFDFB(N)の暫定的な定義は、変形されなければならない。FDFB(N)の完全な定義は、FDFB(N)=SDFB(N−2)−FDFB(N−2)−FDFB(N−3)である。
名目的なFUFB(N)とFLB(N)はそれぞれ、SUFB(N)とSLB(N)に同等であり、それらの上にあるどのFDFB(N)より小さい。
FDFB(N)=SUFB(N)−FDFB(N)
FLB(N)=SLB(N)−FDFB(N)
しかしながら、下面のシフティング又はシフティング無しは、クロスセクション(N)上の層境界及び上面境界に加えるか又は引くかできる。
前に注記したように、シフトされていないSDFB(N)は、降ろすか、又は上面又は連続として再定義すべきである。一方、シフトされたSDFB(N)は、FUFB(N)とFLB(N)を定義することに強い影響を与えることはない。
さらに、シフトされていないSDFB(N−1)は、クロスセクション(N)
上の層境界と上面の中の領域に影響を与えることができない。FDFB(N+1)の中の領域は、クロスセクション(N)のための層境界と上面境界の両方によって囲まれた領域から取り除かれるべきである。さらに、上方にシフトされたSDFB(N−2)は、FDFB(N)になる。FUFB(N)とFLB(N)上のFDFB(N)の影響は、もうすでに計算されている。シフトされていないSDFB(N−2)は、FUFB(N)とFLB(N)に影響を与えない。
結局、上方にシフトされているかいないか、クロスセクション(N−2)から、又はより下のクロスセクションからのSDFBかということは、FUFB(N)とFLB(N)に影響を与えない。
シフトされていないSDFB(N)に話を戻すと、その上にFDFB(N)をもっていることに加えて、SDFB(N)がシフトされない他の理由は、N−1上のFDFBがそれを覆うからである。さらに、もし、それが上面になると、それは常に上面であったからであり、もしそれが連続になると、それは、決して上面でなかったからである。このように、FUFB(N)の暫定的な定義は、{SDFB(N)*IUFB(N)*FDFB(N−1)}の足し算によって変形されなければならない。
同様に、上述のFLB(N)の定義は、{SDFB(N)−IUFB(N)}
*FDFB(N−1)}の足し算によって変形されなければならない。
上記表された足し算とFDFB(N)の引き算のうち、いずれが最初に実行されるかは、それらが独立した領域を定義するので、問題ではない。これは、FDFB(N)*FDFB(N−1)=Nullだからである。
次に、2つの層によって上方にシフトされて、FDFB(N+1)になるSDFB(N−1)に話を戻す。層N上の総ての上面又は連続境界は、上方にシフトされたSDFB(N−1)によって、減少されなければならない。最終のFDFB(N)に関して、上方にシフトされていないSDFB(N−1)の部分は、FDFB(N−1)を覆っているか又はFDFB(N−2)を覆っているあの部分である。このように、上述のように定義された上面境界と層境界は、{SDFB(N−1)−FDFB(N−1)−FDFB(N−2)}の量を引き算することによって、さらに調節されなければならない。
SDFB(N−1)*SDFB(N)=Nullであり、 SDFB(N−1)*FDFB(N)=Nullであるから、実行される和集合と差集合の順序は、最終的な結果に影響を与えないわけではない。クロスセクションNの最終上面境界と層境界は、FUFB(N)=SUFB(N)+{SDFB(N)*IUFB(N)*FDFB(N−1)}−FDFB(N)−{SDFB(N−1)−FDFB(N−1)
−FDFB(N−2)}
FLB(N)=SLB(N)+{SDFB(N)−IUFB(N)}*FDFB(N−1)−FDFB(N)−{SDFB(N−1)−FDFB(N−1)−FDFB(N−2)}
によって定義される。
図12の1A、2A及び3Aはそれぞれ、この実施例を利用して得られた図2の3つの異なる目的物に対するFDFBを示す。
図12の1B、2B及び3Bはそれぞれ、この実施例を利用して得られた図2の3つの異なる目的物に対するFUFBを示す。
図12の1C、2C及び3Cはそれぞれ、この実施例を利用して得られた図2の3つの異なる目的物に対するFLBを示す。
図12の1D、2D及び3Dはそれぞれ、この実施例を使用して形成された目的物を示す。これらの図における境界の表示記号は、図6−11の中で使用したこれらのものと同様である。
スライスされている目的物が、MSD+1層厚、例えば4層厚より薄い固体形状を持っていないことが分かった場合、必要なブール演算を、 FDFB(N)=SDFB(N−2)
FUFB(N)=SUFB(N)
FLB(N)=SLB(N)−SDFB(N−2)−SDFB(N−1)
に減らすことができる。
一方、固体形状の厚さに関してなにも知らないが、目的物がMSD、例えば3層厚より薄い中空の形状でないことが分かっている場合、ブール演算はまた、 FDFB(N)=SDFB(N−2)
FUFB(N)=SUFB(N)−SDFB(N−2)−SDFB(N−1)
FLB(N)=SLB(N)−SDFB(N−2)−SDFB(N−1)
このブール演算の最後の組は、中空形状の厚さにかかわらず、MSDより薄い固体形状を持たない目的物に適用することができる。
実施例H これは、下面優先の、MSDより薄い領域の十分なキュアを用いて、高いレベルの素養を有し、2重スキン構造の3層Zエラー訂正実施例である。
この実施例の第1ステップは、実施例GのFDFB(N)、FUFB(N)及びFLB(N)で始まる。次の定義がなされる、 FDFB(N)=実施例GのFDFB(N)
FUFB(N)=実施例GのFUFB(N)
TLB(N)=実施例GのFLB(N)
この実施例の第2ステップは、総てのクロスセクション(N)のための、最終多重下面境界FXDFB(N)、最終多重上面境界FXUFB(N)及び最終連続境界FLB(N)を決定するブール演算を実行することである。この第2ステップは、3つのサブステップを伴う。第1サブステップは、FXDFB(N)を決定することである。これらの境界によって定義される領域は、固化された材料の1層厚だけ上方と下面領域から1キュアレベル上方に位置する。これらの領域は、 FXDFB(N)=TLB(N)nFDFB(N−1)
で定義される。
第2サブステップは、FXUFB(N)を決定することである。その領域は、上面から1キュアレベル下に位置しかつキュアされた材料から1層厚上方に位置するこれらの境界によって定義される。これらの領域は、 FXUFB(N)=TLB(N)nFUFB(N+1)−FXDFB(N)
によって定義される。
第3サブステップは、FLB(N)を決定することである。その領域は、キュアされた材料から1層厚上方に位置するこれらの境界によって定義される。これらの領域は、 FLB(N)=TLB(N)−FXDFB(N)−FXUFB(N)
によって定義される。
この実施例の第3ステップは、ステップ2を総てのクロスセクションに対して繰り返すことである。
第4ステップは、ハッチとフィルを得るために、FDFB、FXDFB、FUFB、FXUFB及びFLBを使用することである。
最後に、得られたデータから目的物が形成される。FDFB、FUFB、及びFLBは、実施例Gのそれと同様にキュアされる。FXUFBとFXDFBは、1層厚に接着に必要な量だけ付加されれた厚さ以上の深さまで、外皮としてキュアされる。
図13の1A、2A及び3Aは、この実施例で形成された図2の3つの目的物の側面図である。FDFB,FUFB,FXDFB,FXUFB及びFLBは、これらの図の中でそれぞれ、DF,UF,XDF,XUF及びLの記号で表現されている。
実施例I これは、下面優先の、MSDより薄い領域の十分なキュアを用いて、高いレベルの素養を有し、2水準Zエラー訂正、最小コーティング厚(例えば、ディウェッティング作業環境)実施例である。もし必要なら、MRDと目的物の厚さの総ての部分との間の不整合のために、どのような付加キュアも、上面のキュアとともに適用されるであろう。
この実施例の第1ステップは、実施例CのFDFB(N)、FUFB(N)及びFLB(N)で始まる。次の定義がなされる、 TDFB(N)=3からのFDFB(N)
TUFB(N)=3からのFUFB(N)
TLB(N)=3からのFLB(N)
この実施例の第2ステップは、総てのクロスセクション(N)のための、第1第2最終下面境界である、1FDFB(N)と2FDFB(N)、最終連続境界FLB(N)、及び第1第2最終上面境界である、1FUFB(N)と2FUFB(N)を決定するブール演算を実行することである。この第2ステップは、5つのサブステップに分割される。第1サブステップは、FDFB(N)、1FDFB(N)の第1タイプを決定することである。これらの境界によって定義される領域は、2層厚の深さまでキュアされるべきである。これらの領域は、 1FDFB(N)=TDFB(N)−TUFB(N+1)
で定義される。
第2サブステップは、FDFB(N)、2FDFB(N)の第2タイプを決定することである。これらの境界によって定義される領域は、3層厚の深さまでキュアされるべきである。これらの領域は、 2FDFB(N)=TDFB(N−1)nTUFB(N)
で定義される。
第3サブステップは、FLB(N)を決定することである。これらの境界によって定義される領域は、キュアされた材料から2層厚上方に位置する。これらの領域は、2層深さと接着に必要な総ての過剰キュアとを加えた深さまでキュアされるべきである。これらの領域は、FLB(N)=TLB(N)−FLB(N−1)−1FDFB(N−1)−TUFB(N+1)
によって定義される。
第4サブステップは、FUFB(N)、1FUFB(N)の第1タイプを決定することである。これらの境界によって定義される領域は、キュアされた材料の3層上方に位置する。これらの領域は、3層深さと接着に必要な総ての量の過剰キュアとを加えた深さまでキュアされるべきである。これらの領域は、1FUFB(N)=TUFB(N)−FLB(N−2)−1FDFB(N−2)
−2FDFB(N)
によって定義される。
第5サブステップは、FUFB(N)、2FUFB(N)の第2タイプを決定することである。これらの境界によって定義される領域は、キュアされた材料の2層上方に位置する。これらの領域は、2層深さと接着に必要な総ての量の過剰キュアとを加えた深さまでキュアされるべきである。これらの領域は、2FUFB(N)=TUFB(N)−1FUFB(N)−2FDFB(N)
によって定義される。
この実施例の第3ステップは、ステップ2を総てのクロスセクションに対して繰り返すことである。
第4ステップは、ハッチとフィルを得るために、1FDFB、2FDFB、FLB、1FUFB及び2FUFBを使用することである。
最後に、得られたデータから目的物が形成される。
図14の1A、2A及び3Aは、この実施例で形成された図2の3つの目的物の側面図である。1FDFB,2FDFB,FLB,1FUFB,及び2FULB領域とそれらのキュア深さは、これらの図の中で、1DF,2DF,L,1UF,及び2UFの記号で表現されている。
実施例J これは、下面優先の、MSDより薄い領域の十分なキュアを用いて、高いレベルの素養を有し、3層Zエラー訂正及び2層、最小コーティング厚実施例である。もし必要なら、MRDと目的物の厚さの総ての部分との間の不整合のために、どのような付加キュアも、上面のキュアとともに適用されるであろう。
この実施例の第1ステップは、実施例GのFDFB(N)、FUFB(N)及びFLB(N)で始まる。次の定義がなされる、 TDFB(N)=GのFDFB(N)
TUFB(N)=GのFUFB(N)
TLB(N)=GのFLB(N)
この実施例の第2ステップは、総てのクロスセクション(N)のための、第1第2最終下面境界である、1FDFB(N)と2FDFB(N)、最終連続境界FLB(N)、及び第1第2最終上面境界である、1FUFB(N)と2FUFB(N)を決定するブール演算を実行することである。この第2ステップは、5つのサブステップに分割される。第1サブステップは、FDFB(N)、1FDFB(N)の第1タイプを決定することである。これらの境界によって定義される領域は、3層厚の深さまでキュアされるべきである。これらの領域は、 1FDFB(N)=TDFB(N)−TUFB(N+1)
で定義される。
第2サブステップは、FDFB(N)、2FDFB(N)の第2タイプを決定することである。これらの境界によって定義される領域は、4層厚の深さまでキュアされるべきである。これらの領域は、 2FDFB(N)=TDFB(N−1)nTUFB(N)
で定義される。
第3サブステップは、FLB(N)を決定することである。これらの境界によって定義される領域は、キュアされた材料から2層厚上方に位置する。これらの領域は、2層深さと接着に必要な総ての過剰キュアとを加えた深さまでキュアされるべきである。これらの領域は、FLB(N)=TLB(N)−FLB(N−1)−1FDFB(N−1)−TUFB(N+1)
によって定義される。
第4サブステップは、FUFB(N)、1FUFB(N)の第1タイプを決定することである。これらの境界によって定義される領域は、キュアされた材料の3層上方に位置する。これらの領域は、3層深さと接着に必要な総ての量の過剰キュアとを加えた深さまでキュアされるべきである。これらの領域は、1FUFB(N)=TUFB(N)−FLB(N−2)−1FDFB(N−2)
−2FDFB(N)
によって定義される。
第5サブステップは、FUFB(N)、2FUFB(N)の第2タイプを決定することである。これらの境界によって定義される領域は、キュアされた材料の2層上方に位置する。これらの領域は、2層深さと接着に必要な総ての量の過剰キュアとを加えた深さまでキュアされるべきである。これらの領域は、2FUFB(N)=TUFB(N)−1FUFB(N)−2FDFB(N)
によって定義される。
この実施例の第3ステップは、ステップ2を総てのクロスセクションに対して繰り返すことである。
第4ステップは、ハッチとフィルを得るために、1FDFB、2FDFB、FLB、1FUFB及び2FUFBを使用することである。
最後に、得られたデータから目的物が形成される。
図15の1A、2A及び3Aは、この実施例で形成された図2の目的物の側面図である。1FDFB,2FDFB,FLB,1FUFB,及び2FULB領域とそれらのキュア深さは、これらの図の中で、DF,2DF,L,1UF,及び2UFの記号で表現されている。
実施例K これは、下面優先の、MSDより薄い領域の十分なキュアを用いて、内部境界除去と高いレベルの素養を有し、3層Zエラー訂正及び2層、最小コーティング厚実施例である。もし必要なら、MRDと目的物の厚さの総ての部分との間の不整合のために、どのような付加キュアも、上面のキュアとともに適用されるであろう。
この実施例の第1ステップは、実施例Jの1FDFB、2FDFB、FLB、1FUFB及び2FUFBで始まる。次の定義がなされる、 1TDFB(N)=Jの1FDFB(N)
2TDFB(N)=Jの2FDFB(N)
TLB(N)=JのFLB(N)
1TUFB(N)=Jの1FUFB(N)
2TUFB(N)=Jの2FUFB(N)
第2ステップは、層Nのために総ての必要なハッチとフィルを決定するために、1TDFB(N)、2TDFB(N)、TLB(N)、1TUFB(N)、及び2TUFB(N)を使用することである。
第3ステップは、1TDFB(N)、2TDFB(N)、TLB(N)、1TUFB(N)、及び2TUFB(N)のどの境界ベクトル、又はそれらのどの部分が、次のサブステップに従って、目的物の外部境界部分を形成するのかを決定することである。次のブール表現されたサブステップは、前の実施例と同様に、境界によって取り囲まれた領域の演算を適用することの代わりを除く、基準セグメントによって分割されたセグメント上のベクトルセグメントに適用される演算を形成する。
A)1FDFB1(N)=1TDFB(N)nICSB(N)
1FDFB2(N)=1TDFB(N)nICSB(N−1)
1FDFB3(N)=1TDFB(N)nICSB(N−2)
ベクトル1FDFB(N)=ベクトル1FDFB1(N)+ ベクトル1FDFB2(N)+ ベクトル1FDFB3(N)
B)2FDFB1(N)=2TDFB(N)nICSB(N)
2FDFB2(N)=2TDFB(N)nICSB(N−1)
2FDFB3(N)=2TDFB(N)nICSB(N−2)
2FDFB4(N)=2TDFB(N)nICSB(N−3)
ベクトル2FDFB(N)=ベクトル2FDFB1(N)+ ベクトル2FDFB2(N)+ ベクトル2FDFB3(N)+ ベクトル2FDFB4(N)
C)FLB1(N)=TLB(N)nICSB(N)
FLB2(N)=TLB(N)nICSB(N−1)
ベクトルFLB(N)=ベクトルFLB1(N)+ベクトルFLB2(N)
D)1FUFB1(N)=1TUFB(N)nICSB(N)
1FUFB2(N)=1TUFB(N)nICSB(N−1)
1FUFB3(N)=1TUFB(N)nICSB(N−2)
ベクトル1FUFB(N)=ベクトル1FUFB1(N)+ ベクトル1FUFB2(N)+ ベクトル1FUFB3(N)
E)2FUFB1(N)=2TUFB(N)nICSB(N)
2FUFB2(N)=2TUFB(N)nICSB(N−1)
ベクトル2FUFB(N)=ベクトル2FUFB1(N)+ ベクトル2FUFB2(N)+ 第4ステップは、1FDFB(N)、2FDFB(N)、FLB(N)、1FUFB(N)、及び2FUFBと目的物を形成するために、正確に得られたハッチとフィルを使用することである。要求されるキュア深さは、実施例Jのそれらと同一である。内部境界が除去されるに従って、レジンの排出を引き起こすインピーダンスは排除される。そのように、この実施例は、QUICKCAST構成スタイルとともに使用することができる。
実施例L これは、下面優先の、MSDより薄い領域の十分なキュアを用いて、内部境界除去、2重外皮及び高いレベルの素養を有し、3層Zエラー訂正及び2層、最小コーティング厚実施例である。
この実施例の第1ステップは、実施例Jの1FDFB(N)、2FDFB(N)、1FUFB(N)、2FUFB(N)及びFLB(N)をもって始まる。次の定義がなされる、 1FDFB(N)=Jの1FDFB(N)
2FDFB(N)=Jの2FDFB(N)
1FUFB(N)=Jの1FUFB(N)
2FUFB(N)=Jの2FUFB(N)
TLB(N)=JのFLB(N)
この実施例の第2ステップは、総てのクロスセクション(N)のための、最終多重下面境界である、XDFB(N)と、最終連続境界FLB(N)と、最終多重上面境界である、FXUFB(N)とを決定するブール演算を実行することである。このステップは、3つのサブステップに分割される。第1サブステップは、FXDFB(N)を決定することである。これらの境界によって定義される領域は、キュアされた材料の2層上に位置し、かつこれらの領域は、下面領域の1キュアレベル上に位置する。それらは、 FXDFB’(N)=TLB(N)n1FDFB(N−2)
で定義される。
第2サブステップは、FXUFB(N)を決定することである。これらの境界によって定義される領域は、どの下面より1キュアレベル下に位置し、かつキュアされた材料の2層上に位置する。これらの領域は、 FXUFB’(N)=TLB(N)n{2FUFB(N+2)+1FUFB(N+3)}−FXDFB(N)
で定義される。
第3サブステップは、FLB(N)を決定することである。これらの境界によって定義される領域は、キュアされた材料から2層上方に位置する。これらの領域は、FLB’(N)=TLB(N)−FXDFB(N)−FXUFB(N)
によって定義される。
この実施例の第3ステップは、ステップ2を総てのクロスセクションに対して繰り返すことである。
第4ステップは、ハッチとフィルを得るために、1FDFB、2FDFB、FXDFB、1FUFB、2FUFB、FXUFB、FLBを使用することである。
実施例Kの第4ステップでなされたように、第5ステップは、上述の境界のどの部分が目的物の外部を形成するかを決定することであり、境界が固化されている時は、ただこれらの部分を保つことである。
1FDFB(N)、2FDFB(N)、1FUFB(N)及び2FUFB(N)の比較の必要性は、実施例Kと同様に見いだすことができる。この実施例において、FLB(N)は再定義され、FXUFB(N)とFXDFBは新しいので、比較の必要は、次のようになる。
A)FLB1(N)=FLB’(N)nICSB(N)
FLB2(N)=FLB’(N)nICSB(N−1)
FLB(N)=FLB1(N)+FLB2(N)
B)FXDFB1(N)=FXDFB’(N)nICSB(N)
FXDFB2(N)=FXDFB’(N)nICSB(N−1)
FXDFB(N)=FXDFB1(N)+FXDFB2(N)
C)FXUFB1(N)=FXUFB’(N)nICSB(N)
FXUFB2(N)=FXUFB’(N)nICSB(N−1)
FXUFB(N)=FXUFB1(N)+FXUFB2(N)
最後に引き出されたデータから目的物が形成される。
図16の1A、2A及び3Aは、この実施例で形成された図2の目的物の側面図である。1FDFB,2FDFB,1FUFB,2FULB,FLB,FXDFB及びFXUFBとそれらのキュア深さ(オーバーキュアを含む)はそれぞれ、これらの図の中で、1DF,2DF,1UF,2UF,L,XDF,及びXUFの記号で表現されている。
上述の各実施例において、種々のブール演算が、総ての定義された領域が十分他の総ての領域から独立していることを確保するために、実行されている。しかしながら、多くの実際の環境では、独立性は要求事項ではないかもしれない。事実、もし、局地的な独立性を犠牲にすることができるならば、多くの実施例は非常に簡単にすることができる。1つの例として、多重外皮実施例は、他の領域を覆うために、作成されている外皮をもちいることができれば、簡単にすることができる。上面又は下面の外皮のどの部分が特定のクロスセクションに移動させることができるかを決定することは、要求される外皮境界(例えば、領域)と外皮が移動されるべきクロスセクションのICSBとの間を交差させる。その処理の結果は、要求されるクロスセクション上に位置することができる外皮のその部分を生じる。我々かうる式は、 FXDFB(N)=ICSB(N)*FDFB(オリジナルクロスセクション)とFXUFB(N)=ICSB(N)*FUFB(オリジナルクロスセクション)である。
水平比較技術 ステレオリソグラフィーを実行する上で、各クロスセクションの部分が、目的物の外部表面とどのように相互作用をするかに関連して、目的のクロスセクションは、種々の領域の中で区別されている。米国特許第5,184,307号(’307特許)に示されたスライシング技術を用いると、各クロスセクションは潜在的に5つの領域に分割される。これに対して、米国特許No5,321,622(’622特許)に示された技術を用いると、各クロスセクションは潜在的に3つの領域に分割される。’307特許又は’622特許の技術のうちどちらの技術を用いるかにかかわらず、これらの分割された領域は、クロスセクションの各部分が上面表面か下面表面か、又は目的物の上面又は下面表面でないか、に基づいて導きだされる。これらの参照された文献の中で、示されているようにそのクロスセクション分割は、大変役に立つけれども、それらに加えて、又はそれらの総て又は幾つかに置き換えて、他の分割も使用することができる。これらの新しい又は付加された分割は、ステレオリソグラフィーの実行において十分有効である。この具体的な侵食において、クロスセクションを異なる領域に分割するために用いられる拡張と他のオフセット技術は、1又は1以上の点、1又は1以上のライン、1又は1以上の表面からの、クロスセクションの個々の部分の分離に基づいている。
水平比較技術の好ましい実施は、選択された点、ライン又は表面を知られた量相殺することと、新しいクロスセクション領域を定義するためにオフセット成分を利用することである。特に好ましい実施例は、存在するクロスセクション境界のポジティブ及びネガティブライン幅補償タイプオフセットを利用することである。ライン幅補償を実行するための技術は、ともに前に引用された米国特許No5,321,622と5,184,307の中に詳細に説明されている。図18は、境界500と、502,504及び506の符号が付された補助的な第1第2第3オフセット境界を有する目的物の単純な正方形のクロスセクションを示している。
これらの補助的な境界は、ライン幅補償技術を用いて作成される。オフセット境界506は、境界500から直接作成されるかもしれないし、境界500から順番に作成される境界502から作成される境界504から作成されるかもしれない。到達すべき目的に応じて、オフセット境界のどのもの、又は総てのものは、目的物のために、個々の露光領域を定義するために用いることができる。例えば、506の内部は、1つの露光領域かもしれないし、502と506との間の領域は、第2の露光領域かも知れないし、502と500の間の領域は、第3の露光領域かもしれない。さらに、上述のオフセットがされた境界は、クロスセクション、又は複合又は単独のクロスセクションの1又は1以上の下面、上面又は連続境界の全部のクロスセクション境界かもしれない。
この技術を使用する好ましい実施例は、焼き流し精密鋳造のための改良されたパターンを作成することを伴う。この実施例において、水平比較は、それらを3つの領域に分割するために、各クロスセクションのLB領域に作用する。第1領域は、最初のLB境界に最も近くの領域であり、おおよそ、15−30ミル幅である。この第1領域は、完全に固化された外皮領域を形成する。その第1領域の固化は、多重オーバーラッピングオフセット境界をとおして起こる(好ましい技術)かもしれないし、又は、スキンベクトルの利用によって満たされるかもしれない。第2領域は、第1領域に隣接し、50から100ミル、クロスセクションの中深く続く。この領域は、例えば、大変広いスペースのハッチ又は、周期的な層の上のみで、使用されるであろう可能な潰れたハッチパターン等の最小構造を用いて固化される。各ハッチラインは、単一ハッチベクトル又は、互いにオフセットされた2以上のハッチベクトルを通して固化されるかも知れない。例えば、それは25から150ミル毎に1つ使用され、そして連続使用でオフセットされるもしれない。又は例えば、それは100から150ミル毎に使用されるかもしれない、しかし用いられたとき、2又は3又はそれ以上の、オフセットのない連続層の組の上に露光されるであろう。ベクトル間の間隔は、100から250ミルである。
この実施例では、第3領域が、初期LB領域の残りを占める。第3領域は、第2領域で使用されたものより、少なく割られた、又は堅いハッチパターンで固化される。例えば、100から150ミル間隔のハッチが、総ての層上で使用され、周期的にオフセットされる。この実施例は、大変細かいグリッドによって直接支持されている強い外皮を提供する。ステレオリソグラフィカリィに作成された焼き流し精密鋳造の排水路は、それらを連続的に使用することが厳しく、目的物の表面とハッチラインの間の樹脂溜りが、結果としてバーンアウトに関するセラミックモールドを可能にできないので、水平比較技術は、レジンの排水を可能にするために、目的物の表面近くで十分に細かく、かつ構造的な完全性を確保するように、大きな構造の適度な支持を提供するために、目的物の深い内部において十分強固な、内部グリッド構造の実施を可能にする。ここで、記述されている水平比較技術なしでは、この実施例は自動化して容易に実行することができない。
さらに、より好ましい実施例では、水平比較技術は、より厚い境界領域はもちろん、多重外皮を有するパターンを作成するために、前に議論されたSMLC技術と結合される。複合実施例は、前に議論されたSMLC技術の利用することによって最初に多重外皮を得ることによって、そしてそれから、層比較の結果のFLB領域を切り裂くために、水平比較技術を利用することにより、容易に実行できる。
最も好ましい実施例は、下面又は上面の直下又は直上の領域にそれぞれ、ハッチの最小量を使用することを認める領域指定を提供するように、多重下面外皮の直上及び多重上面外皮の直下の1以上の層の中で、層比較を続けることによって、最後の実施例をもう1ステップさらに拡張する。好ましくは、これらの層は、25から150ミルだけ、最も好ましくは、70から100ミルだけ、外皮を越えて拡張し、そして、例えば、径において、1,2,3又はそれ以上のライン幅であり、互いに25から150ミルの間隔で位置する柱の連続点露光用いて固化される。一方、その柱は、クロスセクション次元では、円でなくても、小さな十字形状又は箱状のもの等の他の形状でもよい。
FLB領域の最も外の部分が、そのFLBが外皮で覆われている領域によって仕切られたところの広げられたキュア領域で与えられていない状態では、さらに進んだ実施例が考えられる。さらに特別な場合、FLBの部分を仕切り、かつ、この幅に基づいて、FLBの中の及び近接したどの領域がキュアされる可きかを決定するための、外皮の幅を判定することが考えられる。もちろん、より広い近接した外皮は、広い外部固化FLBゾーンをより少なく必要とする。事実、広い外皮が存在する場合、より外部の広いFLBゾーンは、たぶん有害である。この実施例の拡張する場合、さらに注意しなければならないことは、内部の角に近接した目的の領域が、これらの角の領域に複写されている多重外皮の欠乏、及び覆われている近接領域によって仕切られていないFLBゾーンの欠乏の可能性によって、不注意で露光されないことを確保することである。図20は、そのような領域564を示す。図20は、目的物の側面図を示す。ここで、ライン550は、目的物のより外部の表面を定義し、領域552は上面外皮を示し、そして、領域558は連続領域(FLB)の境界を示す。参照番号560,562によって示されているFLBs(例えば、多重境界の使用による)のまわりの広げられた固化ゾーンによって変換されている間、多重外皮によって覆われている領域は、552,554の数字によって示されている。あきらかなように、領域564は、固化されていないが、固化されるべきである。これは、覆われた領域に近接したFLBのまわりの広げられたキュアゾーンを利用しないための、総括的な決定による。特別な注意は、次ぎに続く層の上に対応するFLBsが存在するかどうか、及びそれらが外皮領域に近接するかどうかを決定するための、更なる比較の利用を伴う。もし、そのような次ぎに続く層が見いだされたら、現在の層とたぶん1以上前の層に対する、対応するFLBは、広げられた固化領域で供給される。
他の水平比較技術もまた可能である。例えば、クロスセクション上の領域は、クロスセクション平面に平行に引かれ、クロスセクションと交差するか又はその外部にあるラインからのそれらの距離によって指定される。この位置は、図19に示されている。境界500によって定義された1つのクロスセクションが示されている。ライン508がそのクロスセクションの外側に示されている。ライン幅補償ルーチンの間ずっと境界ベクトルをオフセットするための、アナログ方法で、ライン508は、その初期の位置から、知られた量だけオフセットされる。要求される間隔で、そのオフセットラインは、そのクロスセクションのための補助的な境界ラインを創造するために使用される。これらの補助的な境界ラインは、初期ライン508から特定の距離に位置する、目的物の領域を定義するために使用される。番号510,512及び514は、そのような補助的な境界ラインを示す。補助的な境界ラインに基づいて、正確な境界ループを定義することを望む場合は、2つの補助的な境界ラインの間の領域は、補助的な境界ラインによって、部分的に定義された想像上の固体と考えることができる。この想像上の固体領域の定義を完了するために、2つの付加ラインセグメントが補助的な境界に取り付けられる。ここで、そのアタッチメントは、実際のクロスセクションを含む領域の両側に作られる。そのように2つのラインは、図において516と518の番号で示されている。十分定義された想像上の固体領域は、2つに共通の領域を生じるように、境界500によって定義されたクロスセクショナル領域と交差することができる。この共通領域は、初期ライン508から与えられた距離だけ離れて位置する。この比較タイプは、種々の状態で使用することができる。例えば、ライン508が、完成された目的物が回転されるであろう回転軸を表す場合は、各クロスセクショナルストリップからの慣性モーメントは、目的物の全体の慣性モーメントを決定するために、使用することができる。適切なキュアパラメータを、目的物に全体の慣性モーメントを与え、又はライン508から同様な距離のストリップに同一のキュアパラメータを与えるように、各ストリップに適用することができる。
水平比較技術の他の例として、クロスセクション内又はクロスセクションの外側の領域のような点は、負補償(拡張)のどのシリーズが、初期の点とクロスセクションの各部分との間の距離を決定するために実行されるかによって、定義することができる。初期点は、各展開に応じて適当な幾何形状を与える正方形、六角形、八角形又はその他の多角形として定義できる。
例として、水平比較技術は、自動再コーティングプロセスを助けるために利用される。例えば減少のような、各補償ステップは知られた幅を有し、ステップの数が計数され、かつ総てのクロスセクションが横断されるまで補償が繰り替えされる、正の多重ライン幅補償がなされた場合、そのクロスセクションの外側の部分からその最も深い内部の点までの最大距離を決定することができる。その距離は、そのクロスセクション上の最大距離点に到達するために、そのクロスセクションの表面を進みきらなければならない最大樹脂距離を決定する。この距離は、クリティカルサークルとして知られている直径である。そのクリティカルサークル径は、前のクロスセクションを覆う暫定的なコーティングを最も速やかに形成するために要求されるデップ深さと関連づけることができる。同様に、実際のデッピング時間を減少させることができるに従って、構成時間を減少させることができることを示す。このように、各クロスセクションに対する再コーティングプロセスが実行される前に、ルックアップテーブル又は同様のものは、再コーティングの間、使用するための適当なディピングパラメータを決定するために、考慮することができる。再コーティングプロセスは、スムーシングメンバーが上を通過された目的物の形状を特徴づけるために、水平及び垂直比較技術を組み合わせて使用することにより、さらに自動化することができる。多くの可能性のある目的物の形状が存在することができるにもかかわらず、これらの形状の特徴はたぶん認容することができる組に減らすことができる。異なる形状の組は、2つ以上のカテゴリーに分けることができる。好ましくは、区別された形状の組は、10から20より少ないカテゴリーを持つ。それぞれの前もって定義されたカテゴリー用に、最適な再コーティングパラメータを決定することができ、各層の再コーティングプロセスの間中、使用するために保存することができる。目的物の形状に対応して、変化させることができる、多くの種類の再コーティングパラメータがある。例えば、これらのパラメータは、(1)掃引数、(2)各掃引の間中、目的物の表面とスムーシングメンバーとの間のクリアランス、(3)各掃引速度、(4)スムーシングメンバーの底と要求される構成レベルとの間のギャップ、(5)掃引方向、その他を含む。
変形された機器における、変更された他の再コーティングパラメータは、例えば、柔軟なブレードか、又は堅いブレードか、回転するデバイス、歯状又は付属器官形状のブレード等の使用されたデバイスのタイプを含むかもしれない。変化されたであろう他の再コーティングパラメータは、掃引デバイスに関連する目的物、例えば、水平平面ないで回転させることができる平面形状上に形成されるであろう目的物、に順応する。掃引に対して適当な方向に回転させることができる回転可能な、次の層のキュア又は言い換えれば次の層の固化のために、回転されて戻される平面形状は、使用されるべき露光パターンの方向に回転することによって、目的物の、露光パターンの、適当な、可能性のあるさらなる回転とオフセットの時の、再コーティング目的のための他の回転に続かれることよって生じる。
変数は、目的物の形状の分類に利用される。例えば、これらの変数は、(1)
層厚、(2)最大幅捕獲量深さ、(2)最深捕獲量幅、(3)前に固化されたクロスセクショナル領域、(4)最大捕獲量の最初の次元と方向、そして(5)前の固化層の最初の方向と次元、を含む。ステレオリソグラフィック再コーティングプロセスにおける、例えばドクターブレード等のスムーシングメンバーの使用は、ここに十分わかりやすく説明されている、PCTPub.#WO90/03255,に記述されている。
ここに、好ましいパラメータの数は、種々の実施例に対して与えられている。
しかしながら、さらに進んだパラメータは、ここにおける教えに基づいた技巧のスキルの1つによって引き出すことができる。
この開示した実施例は、データ処理を通してキュアパラメータ毎に注意が注がれているが、これは、各層に対して適当な変換を施すための、1つのアプローチを示しているにすぎない。それゆえ、データ処理の用語は、この発明の教えに従って、材料を変換することになる、初期目的物記述パラメータを変更するどのような方法も含むと解釈されるべきである。目的物記述パラメータの解釈と、層形成による精密な層からそれる方法で目的物を再生成することに関連するこの発明の教えは、高い精度を到達するために必要である。この発明の方法と装置は、ここで開示された、同時多重層キュア技術を使用することによって、高い精度の再生を可能にする。
Z−エラー訂正 次に、本発明のZ−エラー訂正について説明する。Z−エラーは、ステレオリソグラフィーによって作成された部分の上面と下面の間の相互置換が、伴われたMSD又はMRDが上面と下面の間に位置する層のLTより大きいことによって、もし形状が固体によって分離されている場合には、要求される量より大きくなり、ギャップによって分離されている場合は、要求される量より小さくなる状態である。本発明によって、直接これらの面に関係がある層の固化の間に普通は構成される上面と下面が、要求される量に等しい構成部分における、これら2つの面の間の相対的な変位に位置する他の層の固化の間に代わって構成される。
図21a−図21cにおいて、その点は示されている。図21aは、図中607の番号で示された要求される層厚より大きいMSD(図の中で示された特別の例においては、MSDは、要求される層厚の3倍の大きさであると仮定している。)を有する条件において、ステレオリソグラフィーで作成された目的物600を示している。本発明でなければ、上面603は、層604が固化されている時に形成され、下面605は層606が固化される間に形成される。結果として、必要のない領域601と602(図の中のクロスハッチングを施した所)が形成され、下面603は要するに下面603’になり、下面605は下面605’になる。その結果は、上面608と下面603’の間の相対的な変位(5LT)は、要求量(3LT)より大きくなり、上面608と下面605’の間の相対的な変位(11LT)は同様に、要求量(9LT)より大きくなる。この状態は、Zエラーとして知られている。
この問題を修正するために、本発明は、効果的に下面605を層610の方向に“移動”又は“シフト”、すなわち、下面605の形成を層610の形成まで延期することができ、そしてそれはまた、下面603を層609の方向に“移動”、すなわち、下面603の形成を層609の形成まで延期することができる。
この効果として、層606(及び総ての中間層)(図21bにおいてクロスハッチングで示されている)の全体の形成を、層610の形成まで延期すること、及び下面603(及び総ての中間層)(図21bにおいてクロスハッチングで示されている)の直上への層604の一部分の形成を、層609の形成まで延期することになる。その結果は、上面と下面の間の相対的な変位が、訂正量だけ訂正されたステレオリソグラフィカリィに作成された部分になる。
一方、図21cに関連して、本発明は、上面608を層604の下方に効果的に移動することができ、そして、その面の形成を、層604の形成の時まで進めることができる。この効果は、層609(及び総ての中間層)(図においてクロスハッチングで示されている)の全体の形成を、層604の形成まで延期することになる。また、その結果は、上面と下面の間の相対的な変位が、訂正量だけ訂正されたステレオリソグラフィカリィに作成された部分になる。
また、MRDとの結合の中で、Z−エラー問題が発生することは、十分注意すべきである。その問題は、MRDが上面と下面の間に位置する層の要求されるLTより大きい時に発生する。これが発生したとき、要求量より大きいステレオリソグラフィカルに製造された部分における、下面と上面の間の相対的な変位に対応するポテンシャルが存在する。
その問題は、図21d−21fを用いて説明することができる。図21dの参照では、その部分の総ての層のLTは、図の中で620の番号で示された一定の同じ厚さを有すると仮定する。一方、図において、621の番号で示されたMRDは、上記一定の厚さの2倍であると仮定する。
要求される層形成結果は、図21dにおいて点線で示されている。しかしながら、層のLTとMRDの間の不均衡により、この要求結果は達成することができない。層のこの部分におけるワーキング表面と、前に形成された層又プラットホームとの間の距離がMRDに等しくなるとすぐに、その層が形成されるという規則に従えば、図21eに示された結果が得られるであろう。示されるように、部分611が最初に形成され、部分611より低い露光にもかかわらず、部分612が後に続く。次に部分613が最初に形成され、部分613より低い露光にもかかわらず、部分614が後に続く。それから、残りの部分が615,616,617及び618の順で続いて形成される。残っている部分に注目すると、番号
619で示された部分は、図の中で番号622で示されたワーキング表面の要求された位置と、前に形成された部分616との間の距離がMRDより小さいので、正確に形成することができない。結果は、図21fに示されている。上面623と下面624との間の相対的な距離が要求される量より小さいことに注目する。本発明は、このエラーを除去するために有効であることを高く評価するべきである。例えば、本発明によれば、部分616の形成は、ワーキング表面が位置622に位置する時、部分617が形成される後まで、延期することができる。この訂正された結果は、図21dの中に示されている。この訂正された結果を通して、示された部分の形成順序は、次ぎの、611,612,613,614,615,616,617及び618になる。その結果は、上面623が上方に番号
623によって示される位置まで移動される。その結果、上面623’と下面624との間の相対的な距離は訂正量だけ訂正される。
自動Z−エラー訂正方法が、本発明を利用することによって、C−SLICE(“C−SLICE”の語は、やがて、利用できるようになるであろうブール層比較を用いることによって目的物の表現を多数の層表現にスライスするための、3Dシステムズが現在、商業的に製造している商品の中で使用されているプログラムに関連する。それは、米国特許第5,321,622(’622特許)の対象である。)の実行中又は後のプロセスを実行中に、なされることは高く評価されるべきである。そのような方法は、次ぎのステツプを含む。第1に、目的物の表現は、C−SLISEを用いて、多くの層表現にスライスされる。総ての製造形状は、層にスライシングするためになまっているので、スライシング層の厚さは、どの製造形状が正確に再生産することができるかの重要な決定要因である。
本発明によれば、スライシング層の厚さは、このスライス層なまりエラーを最小にするために、MRD又はMSDがスライス層厚さを越えているかどうかにかかわらず、特別にかつ単独で選ばれなければならない。次ぎに、その層表現は、MRDそして/又はMSD値がスライシング層厚さを越えている場合に対する、本発明の教えに従って処理される。3番目に、処理された層表現は、MRDとMSDによって課された限界を条件として目的物を構成するために、使用される(現在、3Dシステムズの商業的に生産物の中の構成プロセスを実行するために使用されるプログラムは、BULDとして知られている;それは、米国特許第5,184,307号(’307特許)の中で記述されている。)。構成プロセスの中で到達可能な実際の層厚さは、MRDとMSDによって課された限界を条件にしているけれども、最終部分における到達できる精度のレベルは、潜在的に非常に高い。
STLファイル処理 Z−エラー訂正の実行のための他の実施例は、STLファイルが適当な様式で実行される手順を伴う。実行された情報は、従来の方法で実行されるSLICEとPROCESSプログラムの中に入力される。
好都合なことに、そのような手順は、最初に下面に関係する総ての三角形の確認することによって、入力されるSTLファイルの直接的な処理を伴う。3Dシステムズの生産物の商業的な具体例において、下面三角形は、−1のZ成分を普通に有するものである。それから、下面三角形の頂点に触れている総ての三角形の頂点は、’307特許の中で議論された、STL三角形の各頂点は、隣接する三角形にその頂点のみで接触することが要求されることに従って確認される。最後に、下面三角形の各頂点と下面三角形の頂点に接触している各頂点とは、Z−エラーを補償するために上方(すなわち、Z方向)に移動される。
その技術は、図22の中に図示されている。その図の中で、下面三角形は、番号625,626,627及び628で示されている。その技術は、これらの三角形の頂点を、総ての頂点と同様に、これらの下面頂点に触れている隣接する三角形から、適当な量だけ上方に、移動することを伴う。一般的に、その量は、MSDマイナス要求された層厚に等しくなるであろう。例えば、12ミルMSDと4ミルの要求層厚に対しては、上方に移動する量は8ミルになるであろう。
実際、下面三角形の頂点とこれらの下面頂点に接触している頂点とは、数値的になまりエラーが考慮されるときには、共通点を定義する。これらの共通点は、図22の中において、番号629−635で示されている。点635に関連して、例えば、その点は三角形625,626,636,637,638,及び639の頂点が集まっていることを示している。このように、その技術は、これらの共通点を作成する頂点を上方に移動することを含む。
Zエラー訂正に関する問題点 Zエラー訂正に関して存在するであろう幾つかの問題点について議論しよう。
第1の問題点は、これらの共通点の上方移動が、目的物の上表面を突き破る(プッシュスルー)ときに発生し、目的形状の転置させることになる。このプッシュスルー問題は、図22を用いて説明することができる。もし、点635の上方移動が、上表面640と三角形625,626によって表現されている下面との間の距離より大きい場合は、プッシュスルー問題が発生する。
生じるであろう第2の問題は、これらの共通点が、下面三角形頂点でない頂点(移動されない)を通り過ぎて上方に移動するときに発生する。その結果として、その部分の中に小さなスパイク波形がもたらされる歪みを生じる。この問題は、図22を参照して説明することができる。もし、共通点629が、三角形641の頂点642を上回るという程度まで上方に移動される場合は、小さなスパイク波形がその部分に生じる。この小さいスパイク波形は図23に示されている。
その図は、共通点629と630のそれぞれ点629’と630’までの上方への移動の効果を示す。示されているように、三角形641(移動されない)の点642は、点629によってZ方向に上回れている。固化の結果パターン(図23において、ハッチングで示されている)は、番号643で示されている望まれないスパイク波形の創造を示す。
第3の問題点は、共通点をずらすに従って、その部分全体にわたるエラーの伝搬である。その点は図24の中に示されている。ここで、共通点645,646は、点645’646’に移動されて示されている。点647は、それが下面表面に関係していないので移動されてない(そのかわり、その点は、図の中で644の番号がふされ、ハツチングして示されている近平坦上表面に関係する)。共通点の移動の結果として、近平坦領域は、最終部分においてかなり平坦になる。
このように、2つの共通点の制限された移動によって生じる歪みが、どのようにしてその部分をはるかに越えて伝搬されるについて示される。
STLのCTLファイルへの転換 自動的にZエラー訂正を実行するための第3実施例について示す。その技術は、目的物のSTL表現をCTLファイルフォーマット(“CTL”の語は、圧縮された三角形リストを表す。)として知られた新しい表現に変換するプロセスと、残っているステレオリソグラフィクプロセスステップの中で、CTLファイル結果を使用することとを伴う。その技術は、余分の頂点を除くことと、余分でない頂点の確認に関して、表面又は目的物の表面を広げる三角形を表現することとを伴う。
その技術は、その技術のフローチャートを示す図25a−25bを参照して説明することができる。図において648の番号で示された第1ステップにおいて、各STL三角形の頂点が最初にリストと比較され、そしてそれから、まだそのリストの中に存在しない場合は、それに加えられる。622特許の中で記述されているように、各STL三角形は、好ましくは、その三角形標準のデカルト座標を定義する3つの浮動小数点数と同様に、3つの三角形頂点のデカルト座標を定義する9つの浮動小数点数によって表現される。頂点がリストされる順番は、好ましくは、“右手ルール”に従う。三角形の裏面は、もしそれらが逆時計方向に向けられている場合は、固化表面に対しておかれ、もしそれらが時計方向に向けられている場合は、中空領域表面に対しておかれる。
頂点がリストの中にもうすでに存在するかどうかの決定において、3つの浮動小数点数は、それぞれ対応する、リストの中で各頂点を作る数と比較される。比較を実行する上で、厳密な一致は要求されない。その代わりに、“デルタ”値が、浮動小数点数に関連するなまりエラーとして評価するために使用される。
番号654,655で示された2つの三角形を示す図26を参照して、このステップの動作を、説明することができる。番号654で示された第1三角形は、次ぎの頂点を有すると仮定する:(0.00001,0.0,0.0),(0.
0,1.0,1.0)及び(0.0,0.0,1.0)。番号655で示された第2三角形は、次ぎの頂点を有すると仮定する:(0.0,0.0,0.0001),(1.0,0.0,0.0)及び(0.0,1.0,1.0)。
それから、三角形654の頂点は、リスト上の位置のために評価される。リストは現在、空であるから、三角形654の各頂点はリスト上に置かれる。それから、三角形655の頂点は、リスト上の位置のために評価される。デルタとして0.001が使用されていると仮定すると、この評価は、第1と第3頂点(0.
0,0.0,0.0001)と(0.0,1.0,1.0)は、第3頂点が新しくなる間、三角形654に関連してそこに置かれていたリストの中にもうすでにあることを決定することになる。このように、この評価プロセスの最終結果は、リストの中に、第2頂点(1.0,0.0,0.0)を置くことである。このように、この第1ステップの完了時点で、頂点リストは、次のようになる:(0.
00001,0.0,0.0),(0.0,1.0,1.0),(0.0,0.
0,1.0)及び(1.0,0.0,0.0)。
図の中において番号649で示された第2ステップでは、リストに加えられたどの点も、特有の整数で表現される。その整数は、都合良く、位置又はリストの中の頂点のインデックスを表現する。いま議論されているリストに関して、次の割り当てがこのステップの結果として得られるであろう:V0:(0.00001,0.0,0.0),V1:(0.0,1.0,1.0),V2:(0.0,0.0,1.0),及びV3:(1.0,0.0,0.0)。
図の中において番号650で示された第3ステップでは、各三角形は、3つのその三角形の頂点を定義する整数で表現される。2つの三角形は、図26の中で次のように表現されている:T1(図26で番号654で示されている):(0,1,2),そしてT2(図26で番号655で示されている):(0,3,1)。
図25bの中において番号651で示された第4ステップでは、リスト中の各頂点に対して1つのブールフラッグのアレーが、確立される。フラッグの目的は、頂点が移動されるトラックを保つためである。初期的には、各フラッグはクリヤーされている。
図の中において番号652で示された第5ステップでは、下面三角形の総ての頂点のフラッグは、論理“1”にセットされる。下面三角形は、その三角形の法線のZ−成分で示される。下面三角形の場合において、そのような値は負であって、そして、−1であろう。
図の中において番号652で示された第5ステップでは、そのフラッグがセットされた頂点のZ成分は、Zエラー訂正のために調整される。MSDが12ミルであり、要求される層厚が4ミルの場合において、例えば、下面三角形の頂点のZ成分は、上方に8ミル調整されるであろう。
このプロセスの結果として得られる変換されたCTLファイルは、ステレオリソグラフィク形成プロセスにおいて、残りのステップのSTL表現の所で使用される。(一方、変換されたCTLファイルは、正確な値の識別子に簡単に変換することによって、STLファイルに転換することができる;再構築されたSTLファイルは、残りのステップで使用することができる)。この残っているプロセスの第1ステップは、’622特許に開示されたスライシングプロセスである。
そのプロセスは、新しいCTLファイルに適合させるために、少し変形されるけれども、そのような変形は、簡単になされ、普通の技術であると考えられている。例えば、各頂点が処理されるのに従って、正確な値を識別子に接続することができる。従って、それらは、さらに記述されないであろう。
移動されるべき頂点の数を減らすことによって得られるコンピューター的の効果である、この実施例の第2以降の利点は、高く評価されるべきである。第2の実施例において、接触しているか又は互いに明示されたラウンディングエラーの中にある総ての頂点と同様に、下面三角形の頂点を移動することが必要である。
これに対して、第3の実施例では、下面三角形の頂点のみが、移動される必要がある。他の三角形の頂点は、示された方法(例えば、三角形を形成する頂点を独自に示す整数によって、)によって自動的に調整される。要約すると、この表現プロセスを通して、下面三角形の頂点のZ成分を調整するステップは、自動的に総ての関係する三角形を調整する。
他の利点は、保存要求の減少に関連する。CTL表示では、頂点を形成する浮動小数点数は、一時的に保存される必要があるだけである。これに対して、STL表示では、三角形の中の余分な頂点は、結果として、保存されている同一の頂点の多重複写になる。
第3の実施例の幾つかの改善は、また可能である。そのような改良の1つにおいて、近平坦三角形の頂点は、先に図23に関係して議論されたプッシュスルー問題を訂正するために調整される。そのような三角形は、その三角形の法線のZ成分によつて識別することができる。そのような三角形のZ成分は、1より小さい絶対値を有し、かつ負の符号を有するであろう。
都合の良いことに、そのような三角形の頂点は、平坦三角形の頂点として同一の広さに調整されることはなく、そのかわり、水平面に対する、近平坦三角形傾きに関係のある僅かな寸法であるほんの少しの量だけ調整される。目的物の曲がった表面の側面を示す図27に関して、頂点656と657は、平坦な下面表面に関係しているので、十分な量、上方に調整されるかもしれない。頂点658と659もまた、水平面に関係する近平坦領域に関連する法線の絶対値が次第に減少することを反映して、次第にその量は小さくなるが、調整されるであろう。頂点660は、関連する領域の法線の絶対値が水平物に近いので、全然調整されていない点を表す。
シフトされるべき各頂点は、それぞれ異なる法線方向を有する三角形の数に関係しているので、シフト量は種々の方法で決定されるであろう。それは、1)最も大きい絶対値を有する負の正規化値によって決定されるかも知れないし、2)
最も大きい値、3)正規化値の直線平均値、4)正規化値の加重平均値(例えば、角度又は三角領域による)によって決定されるかも知れない。
さらなる改善は、上面三角形を確認することに関する。確認又は、下面三角形の頂点を上方に調整することに代えて、上面三角形を確認して、それらの頂点を下方に調整することを可能にすることは高く評価するべきである。
他の改善は、スライシング平面の三角形頂点のラウンディング平面に関する。
上述したように、この第3の実施例は、有利なことに、スライシング平面に対する三角形頂点のどのようなラウンディングの前に、実行される。しかしながら、スライシング平面に対する三角形頂点のラウンディングの後でも、実行することができることは、高く評価することができる。
また別の改善は、下面三角形の頂点のZ成分が調整される量に関する。計算の効率化を目的として、それが、スライシング層厚の整数倍になるように、この量を制限することは有利であろう。もし、シフティングの前にラウンディングが発生する場合にとくに、これは適用されるであろう。
ハッシュテーブルを使用するCTLファイルの生成 4番目とZエラー訂正を実行する最も好ましい実施例について、これから説明する。この実施例は第3の改善であり、異なる三角形からのどの2つの頂点も、同一(すなわち、明示されたラウンディングエラー内)かどうかを決定するステップの変形を必要とする。このステップは、与えられた頂点とSTLファイルの中の総ての他の三角形の頂点とのペアーワイズ比較を使用して実行されるならぱ、非常に時間がかかることが発見された。要求される時間は、三角形を分類すること(例えば、比較をする前に、三角形の頂点の最小Z成分によって分類すること)によって、ある範囲に減らすことができるけれども、必要な時間(典型的には、2〜3時間)は、総てのアプリケーションに対して長過ぎる。
三角形頂点を分類するために、ハッシュテーブルを使用することによって、適切な結果を得ることができることが分かっている。その技術は、例えば、明示されたエラー範囲内にある、よく似た頂点をハッシュテーブルの同一のバケットの中に置き、同時に似ていない頂点間の幅の広い不均衡を達成するために効果のある適切なハッシュ関数の選択を伴う。本質的に、その技術は、三角形頂点をハッシュテーブルに分類することと、同一バケット又はハッシュテーブルのスロット内の頂点を比較することによって、余分の頂点を除去することを伴う。それから、余分でない頂点は独自の識別子で分類され、その頂点自身よりむしろ三角形がその識別子によって表現される。
代表的な実施例において、次ぎのハッシュ関数を使用することによって適切な結果が得られることがわかる。ここで、係数((x*31.3+y*24343.0+z*68.265)の絶対値を整数化したもの),:“modulus”の語は係数関数(例えば、数の係数は基準によって数の分割後に残っている整数残である。)を示し、“abs”の語は、絶対値関数を示し、“integer”の語は、整数化関数を示し、係数関数の基礎は、ハツシュテーブルの大きさであり、x,y及びzは、議論されている頂点の整数化された直交座標に関係する。頂点の整数化は、ハッシュ関数の適用前では、例えば、許容できるラウンドエラー内にあるもの、同一のバケットに位置するものなど、2つの良く似た頂点を保証するために必要とされる。整数化は、次の方程式を用いて成し遂げられる。c(T)=integer((c(U)/デルタ値)*デルタ値)、ここで、c(U)は、切り詰められていない座標に関し、すなわち、x,y及びz成分は、浮動点形式で示され、c(T)は、切り詰められた座標に関し、そして、デルタは、許容できるラウンディングエラーの程度、すなわち、2つの浮動点が異なることができる範囲に関し、同一番号と考えることができる範囲である。実際、デルタ値に対する1ミルの不履行値は、信頼性に乏しいSTL変換子を使用するために良い値である。しかしながら、高い分解能が要求される場合は、0.1又は0.01ミルのデルタ値が使用されることは、高く評価されるべきである。
その技術のフローチャートは、図28a−28bに示されている。図において661の番号で示されている第1ステップは、三角形頂点を、各頂点の座標にハッシュ関数を適用することにより、ハッシュテーブルの1つのバケットにハッシュする。次ぎに、番号662で示されたステップにおいて、その頂点は、もう既にバケット内に保存された総ての頂点と比較される。もし整合する場合(例えば、互いに明示されたデルタ値の中にあるように2つの座標が決定される場合は、頂点はそのテーブル内に保持される。そのかわりとして、図において番号663で示されるステップにおいて、そのテーブルの中にすでに保存されている登録に関係する整数は、与えられている三角形の表現において使用するために与えられている。しかしながら、もし、番号664で示すステップにおいて、頂点が余らないことを示し、整合しない場合は、その頂点はバケットの中に保存され、独自の識別整数がその頂点に割り当てられる。次ぎに、番号665で示されたステップで、与えられた三角形は、その頂点を表すために使用される整数によって表現される。このプロセスは、目的物表現において、残っている頂点に対して繰り返される。総ての三角形が表現された後、番号666で示されたステツプによって示されているように、その技術は第2の実施例に関して説明したように進行される。
CTLファイルの他の応用 目的物のCTL表現の他の応用について示す。CTL表現はまた、目的物をグラフィクディスプレー上に表示するために使用できることがわかる。
ユーザーが、例えば、それをスライス又は構成する前に、それを正しく方向づけるために、目的物を表示することを望むことがある(米国特許No.5,182,715で議論された3次元システムVIEWプログラムが、それがステレオリソグラフィーを通じて構成される前に、目的物を表示することができる可能性を提供する)。このような応用のために、詳細な表示は一般的に必要でない。さらに、このような特徴を目的物の表示の中に含むことは、1部を動かし、そして表示する中で、長い遅延を導く。それ故、それを表示する前に、目的物からより細かい細部の幾つかを取り除く能力が必要とされる。
目的物のCTL表現は、この細かいレベルの細部を除去するための、役に立つ効果的な方法を提供する。その技術は、大きな値のデルタを使用することと、それから上述したハッシュテーブル処理を伴う。大きな値のデルタを使用を通じて、多くの頂点は、崩壊して1つになり、このようにして消滅する。どの他の頂点からも、デルタ値以上ずれている頂点のみが、維持される。
その技術は、図29a−29bに示されている。引き出されたラインは、選ばれた大きなデルタによって描写されたゾーンを示す。与えられたゾーンの中の総ての頂点は、1つの頂点になるであろう。図29aは、崩壊する前の個々の頂点を示す。図29bは、これらの個々の頂点の幾つかはその中に崩壊するであろう点(図の中で強調された)の数を示す。この技術によって、多くの三角形が減少する。すなわち、ただ1つか2つの頂点が保持される。この効果は、図30a−30bに示す。図30aは、頂点が崩壊するであろう点を示し、図30bは、各三角形で残るであろう別々の点の数を示す。示されているように、大変少ない、示された三角形のみが、消滅しないで残るであろう。すなわち、3つの別々の頂点が保持される。
消滅した三角形は、消滅していない三角形の側面又は頂点に対して余剰とされているので、すなわち、目的物についてのどのような情報を伝達する目的として必要がないので、これらの消滅した三角形と移動されたそれらを見付けるための手続きは必要でない。図31に示された仮コードフラッグは、この目的を達成する。この手続きは、総ての消滅した三角形を探すために、三角形のリスト全体になされる。もし見つかった場合は、最後の三角形が、そのリストの中の消滅三角形スロットの中に複写され、三角形の数は、減少される。
結果として生じる空間を覆うために、残っている消滅していない三角形の拡張は、図32a−32bに示されている。拡張される前の、消滅していない三角形の組は、図32aに示されている。これらの三角形の1からなる1つの頂点は、デルタ値によって輪郭が描かれているゾーンの各1つの中に含まれることを注記する。これらの頂点が、各ゾーンの中の1つの点にそれぞれ崩壊するとき、その効果は消滅していない三角形の寸法を延ばすことと消滅した三角形を取り除くことによって残された空間を満たすことである。このプロセスは、図32aに示されている。
実際、この応用に使用するための適当なデルタ値は、伴われた部分の表面面積と三角形の要求された数とに依存する。次ぎの式は、自動的にデルタを計算する方法を提供する:デルタ=(面積/要求三角形数)の2乗根。
CTL表現の第2の付加的な応用は、目的物の中空の外皮を形成することである。その実行するためのフローチャートが、図33に示されている。図において番号667で示された第1ステップにおいて、総ての頂点のための法線が計算される。1つの頂点の1つの法線は、共通の又は上に接している総ての三角形の頂点の法線の座標を平均することによって、計算される。その平均は、単純算術平均として計算することができるが、好ましくは各三角形の相対面積によって決定されるウエイトで、又はさらに好ましくは各三角形頂点を作る角度の相対的な大きさで加重平均される。角度の大きさで荷重する方法は、図34に示されている。ここでは、頂点671の法線を計算する方法が示されている。この計算プロセスで使用されている2つの三角形は、番号672と673で示されている。これらの2つの三角形の関連する頂点によって形成される角度は、番号674と675で示されている。番号674で示される角度は、番号675で示される角度より大きいので、三角形672の法線は、計算プロセスにおいて他の三角形の法線に関連する法線より大きなウエイトが与えられるであろう。
図において番号668で示されている第2ステップにおいて、目的物のCTL表現は複写され、そしてそれから、各頂点法線によって指令された方向に頂点を移動することによって拡張される。その拡張は、頂点のリストを処理することによつて簡単に成し遂げられる。三角形頂点を示している整数のグルーピングによつて表現された三角形は、全然変更する必要はない。拡張の程度は、要求された外皮の厚さに依存する。拡張レベルは、拡張された表現の外側の表面と初期表面との差が要求された厚さに等しくなるようになるであろう。
図において番号669で示された第3ステップでは、初期のCTL表現を形成する三角形は、外皮の内部表面の表現を創造するために、効果的にひっくりかえされる。これは、三角形法線の符号を逆転させることにより、成し遂げられる。
そしてまた、右手の法則を反映させるために、頂点の順序を入れ換えることによっても可能である。
最後に、図において番号670で示された第4ステップでは、拡張されたファイルと初期ファイルとが、中空の外皮のCTL表現を作るために併合される。このCTLファイルは、また、スライシングプロセスを始め、ステレオリソグラフィックプロセスの残りのステツプを処理するために使用される。
第1ステップの代わりとして、CTLファイルのコピーを形成して、頂点法線を決定することができる。それから、第2ステップの代わりとして、頂点法線をコピーの中で逆転させることができる。次ぎに第3ステップの代わりとして、受けおった寸法を作るために、コピーの頂点を逆転された法線の方向に、移動させることができる。最後に、初期の第4ステップ(図33の670)において、初期と移動されたCTLファイルを、中空の外被を作るために合体させる。この選択された実施例は、初期ファイルの中に、目的物の外側の寸法を残すので、最も好ましいと考えられる。しかしながら、目的物の内部の寸法が最も関係があると考えられるならば、図33の実施例がより好ましいであろう。
外皮を形成する上述の実施例は、その中で、2つ以上の異なる構成スタイルが目的物の中で異なる深さで使用することができる固体目的物を形成するために使用することができる。例えば、上述の選択された外皮プロセスにおいて、シフトされた表現の複写を作ることができ、第3表現を形成するために、法線を初期方向とは逆の方向に逆転させることができる。この第3表現は、第1第2表現が目的物の1つの外側の外皮領域(外部領域)を表すのに対して、目的物の内部領域を表す。その外部構造と区別される内部構造を有する目的物を形成するために、各領域に異なる構成パラメータ(ボーダリング、ハッチング、フィリングパターン、固化量)を適用することができる。もちろん、目的物の中深く移動するに従って、追加のゾーンや領域を作成するために、追加のコピー、オフセッティング及び法線反転を、実行することができる。さらに、オフセット又はシフティング量は、レベルからレベルへ変化させることができる。
CTL表現の第3の付加的な応用は、粉体塗装または良く似た方法(米国特許No.5,234,636に示されたもの)を用いて、正確な寸法になるであろう縮小された部分を形成することである。そのような部分のためのCTLファイルを作成する技術は、上述したように、正確に縮小された寸法を有する目的物が形成されるまで、頂点法線の計算と、頂点の、法線によって示された方向と反対方向への移動とを伴う。
追加の目的物表現 種々の他の目的物表現は、Zエラー訂正をするために使用することができる。
1つの可能な表現は、非単一合理的B−スプライン表現(NURBS)である。
NURBS表現は、制御点補間多項式に基づいている。NURBS表現をもって、Z−エラー訂正又は他の表現変形技術は、NURBS制御点を適当にシフトすることによって、実行することができる。それから、変形されたNURBS表現は、SLICEを始め、ステレオリソグラフィクプロセスの残りのステップで使用されるであろう。
他の可能性のある表現は、図37a−37bに示されている再帰サブ分割空間フォーマットである。図37aに示されているように、このフォーマットは、互いにグリッド形式で686a,686b,686c,686d,686e,及び686fで示される多くのラインで目的物685を覆うことを含む。
目的物の固化部分の中に完全に含まれる正方形グリッドが示され、そして、リストに加えられる。図において、2つのそのような正方形は、番号687と688で示されている。それから、目的物の固化部分をただ部分的に含む各正方形のために、さらに連携してびっしりと覆うグリットラインで、その技術は繰り返される。
そのような正方形は、図37aにおいて、番号689で示されている。図37aの関連ある部分を拡大して示す図37bに示すように、この正方形は、図において、点線で及び、番号690a,690b,690c,及び690dで示すように、さらに細かく引かれた多くのラインで覆われている。目的物の固化部分に完全に含まれていて、番号691a,691b,691cで示されている、さらに細かいラインで形成された正方形は、前述のリストに加えられる。そのプロセスは、番号692a,692bで示されるような、固体に完全に含まれないこの細かいグリッドによる正方形のために、繰り返され、結局、目的物を定義する、適当なレベルの細かさの正方形のリストが得られたときに完成する。この正方形のリストが、目的物表現である。
3次元ランレングスエンコーディング表現(3D−RLE)として知られた第3の追加の表現を、これから記述する。3D−RLE表現で、目的物表現を作成するためのフローチャートを図36a−36bに示す。また、そのプロセスのグラフィカルイラストは図35で与えられる。与えられた目的物676のために、その技術は、目的物のZ方向の下に、番号677で示されたX−Yグリッドの選定を伴う。このステップは、図36aにおいて、681の参照番号を付して示されている。
それから、番号678a,678b,678c及び678dで示された、多くの仮想スパイク又はラインが描かれている。そのような各スパイクは、X−Yグリッドの正方形の1つから始まっていて、1又はそれ以上の別々の垂直位置で目的物を突き抜けている。図において、スパイク678aは、目的物の下側(示されていない)に入り、そして位置680aで目的物を出るように示されている。
スパイク678bは、目的物の下側(示されていない)に入り、そして位置680eで目的物を出て、再び目的物に入り(示されていない),再び位置680bで目的物を出るように、に示されている。スパイク678cは、目的物の下側(示されていない)に入り、そして位置680cで目的物を出るように示されている。スパイク678dは、目的物の下側(示されていない)に入り、そして位置680dで目的物を出るように示されている。このステップは、図36aにおいて682の参照番号を付して示している。
第3ステップは、スパイクが入って出る点のZ成分と、各スパイクが始まっている特定の正方形とを関係ずけることを伴う。図35に示されている例では、例えば、スパイク678aが目的物に入る点の座標と、スパイクが目的物を出る点(番号680aで示されている)の座標とが、正方形679aと関係付けられ;
スパイク678bが目的物に入る点(示されていない)、目的物を出る点(番号
680cで示されている)、目的物に再び入る点(示されていない)、及び目的物を再び出る点(番号680bで示されている)が、正方形679aと関係付けられ;スパイク678cが目的物に入る点(示されていない)と、目的物を出る点(番号680cで示されている)とが、正方形679cと関係付けられ;そして、スパイク678dが目的物に入る点(示されていない)と、目的物を出る点(番号680dで示されている)とが、正方形679dと関係付けられる。その結果は、目的物の固化と中空の交互の部分を、ランレングスエンコードフォーマットで定義する、X−Yグリッドの正方形と関係付られた“オン−オフ”点のシリーズである。このステップは、図36bにおいて、番号683で示されている。特に、“オン”点は、仮想スパイクが目的物に入る点を定義し、これに対して、“オフ”点は、仮想スパイクが目的物から出る点を定義する。
第4ステップは、Z−エラー訂正を実行するための、3D−RLEフォーマットデータの実際の処理である。このステップは、図36bでは番号684で示されていて、“オン”点をZ方向の上方へ所定の量だけ単純に移動することを伴う。
このフォーマットの1つの利点は、より強固であることである。すなわち、多くの異なる部分を少ないエラー状態で取り扱うことが可能であることである。他の利点は、このフォーマットと、’622特許に示された、3次元システムのSLICEプログラムに対して許される入力フォーマットの1つを定義する境界/輪郭フォーマット(SLCフォーマットとして知られた一般的な具体例)との間の切換が非常に容易であることである。このように、簡単な変形をすることにより、3次元RLEフォーマットは、ステレオリソグラフィックプロセス全体の残りのステップで使用することができる。
前述の表現が有益な効果を達成するために、組み合わせて使用することができることは、高く評価されるべきである。例えば、CTL表現は、3次元RLE表現と合同で、Z−エラーを訂正するために使用される。その技術は、下面三角形の頂点を、記述された方法で調整することと、プッシュスルー問題を検出するために、3次元RLEファイルに逆らって頂点が移動するのをチェックすることとを伴う。一旦検出されると、問題になる頂点の移動量を減少させることによって、その問題は訂正されることができる。
エラー量の減少 ここに示されたSMLC技術はまた、STL三角形頂点を整数で表すこと、スライシング平面のなまり、その他による、エラー量を減少させる目的に効果があることは、高く評価される可きである。そのようなエラーは、もし訂正されないならば、Zエラーに類似する問題、すなわち、要求される値より大きい、上面と下面との間の距離になるという問題を引き起こす。このように、正確な記述技術は、非常に、適用性を有する。
概要 上述のように、頂点をなまらせること又はスライス層に対する点を制御するデータに関連したエラーの最小化は、形式の正確さに対して受け入れられる分解能で目的物をスライスすること、そしてその上で、MRD及び/又はMSD技術又は幾らか変形されたものを使用することによって得られるデータを処理することによって、改善することができる。要求される分解能が、より大きいMRD又はMSDによって制限されないならば、そのときは、要求される分解能の層から目的物を構成することが理論的に可能である。しかし一方、実際問題としては、より厚い層を使用して目的物を構成することを望むであろう(例えば、カール歪みを無くすために)。この場合、次ぎの2つの基準が満足されなければならない。
1)下面は、それらのより下の表面が適切な位置に位置するように、形成されなければならない。
2)上面は、それらの要求される垂直位置が動作表面と完全に一致したときに、形成されなければならない。
第2の基準は、再コートプロセスが、上面が存在する総てのレベルとともに発生しなければならないことを示している。このように、上面を含んでいるレベルの数は、生じなければならない再コーティングプロセスの最小数を設定する。第1の基準を満足するために、下面は、それらの上の総ての位置から固化されるべきであろう(液体の深さの中に、正確にかつタイムリーに露光する限り、発生することができる)。もし、与えられた層の下の面の正確な深さに依存する異なるキュア深さを使用することによって、下面を種々の条件で露光しようとすると、ディフォルトシックビルドレイヤーレベルをセットすることができる。また、種々のキュア深さを使用することによって、又は種々のキュア深さを使用しないことによって生じるどのような問題も無視することによって、上面を露光しようとすると、構築された技術の意味を容易に明らかにできる。このアプローチでは、再コーティングプロセスは、ディフォルトビルドレイヤーレベルと上面を含んでいる総てのレベルで発生するであろう。使用される露光レベルは、下面が露光される可きかどうか、及びその厚さに依存するか、又は、下面でない面が露光される可きかどうか、及びその領域中の最後に固化された材料を越える液体の深さに依存するであろう。もちろん、異なる構成スタイルは、それが上面か又は連続領域であるかどうか、又はそれが上面か又は連続領域でないかどうかに依存する、下面でない領域で、使用することができる。
このアプローチは、要求分解能より大きいMSDと結合させて使用することができる。しかしながら、この場合、MSDが形成する下面より下に位置するディフォルトビルドレイヤーレベルからは、どの下面の部分も形成することができないであろう。
もしMRDが1層厚以上であれば、上述の技術は、要求分解能で構成することができるようにするために、再び変形される必要があるであろう。
QUICKCAST構成技術 “QUICKCAST”は、変換されていない材料が、形成後に目的物の壁の内部から除去されるようにする、かなりの数の異なる構成スタイルの総てのことである(前の具体例は、引用することによって、本明細書に十分合体されたPCTPub.#WO92/08200とPCTPub.#WO92−20505に記述されている)。変質していない構成材料を目的物の内部の部分から除去する能力は、周期的にオフセットされた広い間隔のハッチパターンを使用すること、及び/又は、変質した材料の破れたラインになる少なくとも幾つかのハッチングパターンを使用することの結果として得られる。多重外皮及び/又は、多重境界が使用されるかもしれない。排出路は、一般的に、焼き流し精密鋳造パターンとして使用される。これらの構成スタイルは、目的物を殆ど歪みなく製造でき、それのはまた構成材料の量を比較的少なく使用するので、多くの応用に対して現実的に構成スタイルであると考えられている。
焼き流し精密鋳造パターンとして使用するために、排出できる部品を製造する構成技術は、QUICKCAST構成スタイルとして呼ばれるようになった。これは、中空又は排出可能な壁を有する目的物の形成において使用される、どのような種類のステレオリソグラフィック構成スタイルに対しても適用できる総称的な名前である。
現在、好ましいQUICKCAST構成技術は、層の数に固定されたハッチパスから導かれる空間クロスハッチベクトルを広く使用する。これは、多くの数の層を互いに覆うハッチベクトルから作られるハッチラインの原因となる。幾つかの層を形成した後、ハッチパスは、シフトされ、それらが、それらの初期の位置まで戻した後、多くの層に対してこの変更された状態を保つ。事実上、ハッチラインのシフトは、周期的にのみ発生する。最も適当なハッチ間隔とハッチ高さは、樹脂に依存する。これらのパラメータはまた、目的物の形状に依存することを見いだすことができる。ステレオリソグラフィカリーに形成されたパターンをキャスティングする時に、完全に固化した材料の厚さが、80ミルから120ミルを越えれば、セラミックモールド外皮は、ステレオリソグラフィーパターンを焼成しようとした時に、ひびが入るであろうことがわかる。このように、目的物を形成するときに、80ミルから120ミルより厚い領域は、後のキュア照射によって固化される、閉じ込められた樹脂を含まないように安全率を見込まなければならない。もし、そのパターンが任意の目的物の形状に使用されるならば、これは、いかに多くの連続した層が、オーバーラッピングハッチを含むことができるかに関して上限を示す。もし、オーバーラッピングハッチの層が、80ミルレベルに近付くと、任意の目的形状が、排出を禁止するようになる領域を含むことが明白である。一方、オーバーラッピングハッチの層が薄くなり過ぎると、オフセットハッチライン間の垂直穴は、表面張力又は粘性流効果によって、液体樹脂を効果的に排出するためには、小さくなり過ぎる。これらの問題を釣り合わせるためには、全体のハッチ高さ、一般的な目的物に対しては、オフセット前の好ましい層の厚さは、70から130ミルの範囲内であることであり、さらに好ましくは70から130ミルの範囲内であり、最も好ましくは、100ミル±5ミルの範囲又は±10ミルであることである。与えられた目的形状に対して、オフセット前の高さを30又は40ミル以下に減らすことは有利である。しかしながら、オフセット前に高さを低くした時、排出時間を十分長くしなければならない。ハッチベクトルキュアのとき、それらには、層の間を互いに接着するために、一般的に層厚を越える露光が供給される。この超過キュア深さは、一般的に5から6ミル又はそれ以上である。この超過キュアは、結果として、オフセッティングハッチによって形成された穴の垂直距離を減少させる。この穴高さの減少は、オフセツト前に描かれるべき層の数を決定する時に考慮されなければならない。ハッチベクトルの水平距離は、また、要求に対抗することによって拘束される。もしハツチ間隔が小さすぎると、液体の表面張力及び/又は粘性流特性は、排出を非現実的なもの、又は不可能にする。一方、もしハツチ間隔が大きすぎると、以下の種々の問題が発生する。
1)目的物を覆う外皮と境界領域に対して不十分な支持しか供給できない。
2)無傷の目的物全体に対して不十分な強度しか提供できない。
3)再コーティングを困難にする囲まれた空間を創造するかもしれない。
一般的な目的物形状に対して、おおよそ120から180ミルの間の間隔が好ましいこと、さらに、130から170ミルの間の間隔が好ましいことがわかり、最も好ましくは、150ミルの間隔が使用される。しかしながら、100から250ミルの間の間隔が満足されることがわかる。ステレオリソグラフィック形成焼き流し精密鋳造にとって、現時点での好ましい構成材料は、混成エポキシ樹脂、SL5170とSL5180である。これらの樹脂は、スイスのバゼルにあるチバガイギーによって製造されていて、カリフォルニアのバレンシアの3Dシステムズ、インクで販売されている。SL5170は、325nmの光りを放射するHeCdレーザーと組み合わせて使用される。これに対して、SL5180は、351nmの光りを放射するアルゴンイオンレーザー又は351と356nmの光りを放射するクライプトンレーザーと組み合わせて使用される。SL5170に対する好ましい層厚は、7ミルの境界ベクトルオーバキュアのときに、4ミルであり、他の露光パラメータは、三角形のハッチパターンに関連した5ミルのハツチベクトルオーバーキュア、4ミルの外皮ベクトル間隔、及び12ミルの真の外皮キュア深さを含む。SL5180に対する好ましい層厚は、三角形パターンのとき、6ミルであり、他の露光パラメータは、7ミルの境界オーバーキュア、6ミルのハッチオーバーキュアを含み、及びSL5170樹脂に使用される他の同様のパラメータを有する。
排出を促進するために、樹脂の粘性を低くするためにその部分の温度を上昇させることが可能であるが、最も好ましい温度は、SLA上で目的物を形成する時に使用される温度と同等である。この温度は、一般的に28から30℃である。
もし温度がこのレベルを越えて十分高くなった場合の、温度による目的物の歪みの増加は、排出時間が減少することによって得られるどのような利点より重大であることがわかる。
上述のQUICKCAST構成スタイルバージョンは、役に立つ焼き流し精密鋳造パターンを作るためによい働きをするが、それはまた、幾つかの欠点を有する。これらの欠点は、以下のものを含む。
1)除去を支持することによって及び/又は、境界間の不十分な接着によって、目的物の形成に非常に薄い層が使用された時の、固化された領域と液体領域との間のディウェッティング現象によって、外皮と目的物の表面に穴が形成される。
2)上述したように、樹脂に囲まれて、内部空洞が閉じられる。
3)目的物の部分からの不十分な排出4)不十分な表面の完成5)囲まれた空間の形成可能性6)表面ディンプルこれらの問題点を考慮して、新しいバージョンのQUICKCAST構成スタイルが開発された。この新しいバージョンには、新しい特徴の1つ又は組合せが追加される。この新しい特徴は、以下のものを含むであろう。
1)下面の構造的な強度を増加させるように、多重下面外皮の形成2)少なくとも下面外皮の第1の層を形成するときにはハッチベクトルを使用しない。これによって、これらの形状の曖昧さの出現を最小化する、3)上面の構造的な強度を増加させるように、多重上面外皮の形成4)少なくとも上面外皮の第1の層を形成するときにはハッチベクトルを使用しない。これらの形状の曖昧さの出現を最小化する、5)各クロスセクションの外部部分を形成するときの、互いにオフセットされた多重境界の利用。これによって、目的物の壁の構造的な強度を増加させる。
6)各クロスセクション上の最も外側の境界の露光7)前のバージョンより広い間隔のハッチベクトルの利用。これによって、排出時間を減少させ、くっついた領域の囲まれたポケットのゆう度を減少させる。
9)前のバージョンより好ましい、例えば、長方形又は六角形パターン等の異なるハッチングスタイルの利用。
10)囲まれた空間の形成の除去又は現象するように、また、目的物の形成の完了すると同時に、目的物から液体の自動排出をするように、目的物の選ばれた表面における自動穴形成11)層厚より大きい厚さを有する下面外皮の使用に対する補償最も好ましい実施例において、これらの要素の総ては、結びつけられるであろう。しかしながら、もし、与えられた目的形状に対して、好ましい実施例の利益の総てが得られなくてもよいならば、これらの要素の一部分だけが特別の実施例で実行される。現在の所の好ましい実施例において、SL5170を使用したときに、最も好ましいパラメータは、(1)6ミルの層の使用(2)続く層から4ミル離れて位置する4つの境界の使用(3)3つの上面と、XとYフィルベクトルの双方を用いて露光された下面外皮との使用。ここで、各フィルベクトルの組は、8ミルキュア深さを生じるための十分な露光強度を有するように供給され、それらは、第1の下面層又は最後の上面層の上には引かれていない。
(4)150と350ミルの間の間隔、さらに好ましくは200と300ミルの間の間隔、最も好ましくは250ミルの間隔で配置されたハッチの使用。
(5)正方形ハッチパターンの使用。やがては、六角形パターンが好ましくなるであろうが、(6)まだ自動化されていないが、目的物の頂上、又は近くにあって、抜け穴として働く、約1/4インチ径の少なくとも1つの穴と、それぞれ目的物の底、又は近くにあって、排出ゾーンとして働く、約1/4インチ径の1,2又はそれ以上の穴。
これらのパラメータとして明示された値は、例えば、動作層の厚さに従って、それで十分の場合には目的の2つの、要求される場合には3つ以上の外皮を形成するときに使用するために、変形することができる。
形成された目的物の排出特性を確保するための、オフセットハッチを使用する必要がない、QUICKCAST構成スタイルの追加の実施例が存在する。そのかわり、この実施例において、ハッチベクトルは連続したラインとして引かれていないが、しかし十分大きいギャップが、液体樹脂が流れることを可能にし、目的物の壁のからの排出が結果として起こるように、水平及び垂直方向に周期的に設けられている。前の実施例と同様に、ハッチベクトルの間隔は、150ミルと同等か又は大きいことが好ましい。上述したように、前の実施例に関して言えば、もし薄い垂直形状が与えられた目的物に存在する場合は、その形状の正確な垂直寸法、その形状の正確な垂直位置、及びハッチベクトルがオフセットされている垂直位置に依存している。液体樹脂は、外部境界、外部外皮、及びハッチラインの各間に取り込まれることが可能である。これは、これらの余分の外皮がこれらの形状のオープン領域の寸法を減少させるので、多重外皮実施例の特有の問題である。これによって、液体の取り込みと、適当な厚さを越える全体の固化領域とのゆう度を増加させる。一方、これらの前の実施例は、これらの形状の垂直寸法が小さくない限り、小さい水平形状の中の絶対的な液体の取り込みのゆう度をほとんどもたない。目的物形状の高感度処理を実行する実施例を除く上述のオフセットハッチ実施例において、これらの垂直トラップに遭遇する可能性を減らすことは、困難である。しかしながら、瞬間的にハッチを壊す実施例では、これらの垂直トラップが形成される可能性を減らすことは、水平トラップに遭遇する可能性が増加するという代償をはらうことにより、可能である。しかしながら、この実施例において、注意深くなされるならば、垂直及び水平トラップ位置の双方は、受け入れられるレベルを越える全体の固化された深さを生じさせないレベルに維持することができる。もし、垂直形状に対抗する、目的物が小さい水平形状のみを有する場合は、前の実施例の1つは、目的物の構成に適するであろう。もし、目的物が、小さい垂直形状と小さい水平形状の双方を有する場合は、この実施例の第1の実行例は、、目的物の形成に十分適する。しかしながら、もし、目的物が小さい垂直形状のみを有する場合は、この実施例の第2実行例は、それが、目的物から液体が容易に排出されることを保ったまま、構造的に強度を高めることができるので、目的物の形成に十分適する。
ハッチを壊す実施例の第1実行例として、図38a,38b,38c,及び38dが参照される。図38aは、任意の層の境界1002と、その層とともにキュアされるべきハッチパターン1004とを示す。示されているように、この層上の、キュアされるべきハッチラインは、ハッチパス1006(すなわち、点線)の正方形グリッド上にあるが、パスの交点付近の領域のみが実際に固化される。もし、連続するハッチパス間の間隔が、例えば、150ミルであれば、各パス上の固化された個々のラインの長さは、30から50ミルの間になるであろう。
これは、結果的に、各パスの上の各固化された領域の間の100から120ミルの領域になる。一方、図38bは、目的物の他の層とともにキュアされるべき、ハッチパターン1008を示す。このハッチパターンは、短いハッチ1004が置かれているハッチパスの同一グリッド1006上に置かれている。このように、ハッチラインは互いの頂上におかれている。この実施例において、ハッチパターン1004と1008は、周期的な基準に基づいて、交互に繰り返される。このパターンの交替は、目的物が構造的な十分な強度を有するように形成されるように、発生される可きである。同時に、交替は、開口部の垂直寸法が、液体材料が効果的に流れることができるために十分大きくなるように、なされるべきであるが、同時に、80から120ミルより薄い形状の中に、液体をトラップする構造を形成するように、そんなに離れて位置しないようにすべきである。この基準に基づいて、ハッチパターン1004は、80から120ミルの高さが得られるまで使用され、次に続く、20から40ミルの高さのための層の上のハッチパターン1008の使用に引き継がれる。この積層構成プロセスは、積み重ねられたハッチパスの平面と積み重ねられたハッチパスの中間の平面でカットすることにより得られる図38cと38dの中の目的物の側面図に示されている。これから容易に分かるように、この実施例は、受け入れられるレベルより厚い固化領域になるトラップしている液体量に殆ど影響されない。勿論、他のハッチパターンは、同一の要求結果を導くことが可能である。これらの他のハッチングパターンは、他のハッチパスパターン又は間隔、及び/又は、固体と壊されたハッチ、又は壊れたものと壊れたハッチとの他の組合せに基づくかもしれない。付加される構造的な強度に対して、各ハッチラインは、実際、2つのより少ないオフセットハッチベクトルを露光することによって形成される。
他の実施例は、層上のハッチラインが、領域の境界に接触する壊れたハッチラインを含むことを許さないかもしれない。事実、最小の分離距離は、ハッチィングの目的のための、初期の境界の補償のライン幅タイプを通じて、仮の境界を作ることによって、実行される。第2の実施例は、壊れたハッチラインの幾つかはさらに延ばされることが許されることを除いて、上述の第1の実施例と同様であり、そのように、構造に対するより安定性を提供する。
さらに、上述のどの実施例に対しても適用できる別のQUICKCAST構成スタイルの実施例が存在する。この別の実施例の幾つかは、その位置が、目的物の表面からどの程度離れているかに依存する、異なる位置における異なるハッチパターンを目的物の中で使用することを伴う。オフセットハッチ実施例において、単一の外皮と単一の境界を使用するときに、目的物の表面が適切に支持されること、及び、液体の大きい領域が目的物の中にトラップされないことを確保するために、ハッチは比較的近くになければならず、かつたびだひオフセットしなけれはならない。しかしながら、近接した間隔のハッチとたびかさなるオフセットハッチは、比較的小さいフローパスを含み、そしてこのようにして、必要な排出を完了するために、かなりの時間を必要とする。目的物の内部の強度は、外側の強度に比較して重要でないので、目的物の表面から離れるに従って、ハッチベクトルの間隔は、かなり増加する。このベクトルの間隔の増加又は使用されているハッチラインの量の減少は、樹脂の流れに対する抵抗が減少するので、排出時間の減少をもたらす。目的物の中深く移動するに従って、ハッチライン量を変化させる実施例の実行の第1ステップは、目的物の中、どの程度の深さに位置するか決定することである。
目的物の中の垂直深さを決定するために層比較を使用すること、及び、部分の中の1つの水平深さを決定するために侵食と拡張ルーチンを使用することによって、総ての表面から目的物の中の、先に定義された最小距離に位置する各クロスセクションのための境界を定義することができ、そしてこれらの境界の中の材料をキュアすることは、変形された基準の組に基づく。これらの境界の中の領域のキュアにおいて、境界そのものは固化される必要はない。このように、流れを制限するこれらの深い境界について心配することはない。例えば、もし、目的物の表面に近い使用に対して、外部の境界と外皮を支持するために、特別のハッチ間隔が好ましいならば、そのハッチ間隔は、目的物の深い領域の2倍になるであろう。例えば、表面の50から150ミル内のクロスセクションの部分は、約150ミルのハツチ間隔が与えられるであろう。これに対して、クロスセクションの中のさらに深い部分は、300ミルのハッチ間隔が与えられるであろう。図39は、クロスセクションの表面からの距離に依存する2つの異なるハッチタイプを使用するクロスセクションを示す。
別の実施例では、目的物の中の領域の深さに関する情報の使用は、前の実施例と対抗する方法で、利用することができる。特に、多重外皮及び多重境界実施例を使用する時には、目的物の表面と外部境界とを支持するために、少ない内部構造を使用することができる。この小支持構造の使用は、目的物の外部表面近く及び中の変質していない材料の自由な排出を導く。しかしながら、表面領域はより堅いけれども、目的物の構造的な強度全体に関係しなければならない。これらの関心事に基づいて、この実施例は、目的物の表面と境界の近くの最小の内部構造を使用し、目的物の外面から離れた時に、より多くの構造を使用する。例えば、ハッチ間隔は、目的物の表面に対して特別な距離内の場合、及び/又は、壊れたハッチベクトルのみが、表面の与えられた距離内で使用されることが確保できる場合に大きくなるであろう。目的物の内部により深く移動するように、近くに又は壊れていないハッチに転換することができる。それは、境界及び/又は外皮と、液体のトラップドポケット(結果として固化されて、キャスティングの間に欠陥を導く)を作ることができるハッチとの組合せであるから、また、この実施例は、乾燥する間にキャスティング欠陥になるこれらに近付いて来る方向を有するトラップド領域がないように確保するために、使用することができるので、これらの技術に基づいた実施例は、最も好ましいと考えられる。勿論、境界からの水平距離のみ又は垂直距離のみに焦点を当てた、簡単な実施例もある。これらの簡単な実施例は、おそらく、多くの5の条件のもとで、満足な部品を作るであろうが、これに対して同時に、実施例の計算の複雑さを減少させる。
上述したように、水平比較は、進んだQUICKCAST構成スタイルの実行において、特別の利点を有することができる。次ぎに示すものはそのような実施例の1つの例である。この実施例において、水平比較は、各クロスセクションのLB領域上で、それらを3つの領域に分割するために働く。第1領域は、初期のLB境界に最も近くにあって、15から30ミルの幅を有する。この第1領域は、完全に固化された外皮領域を形成する。第1領域の固化は、多重オフセット境界(好ましい技術)を経由して起こるであろう。または、それは、外皮ベクトルの利用することによって、満足されるかも知れない。第2領域は、第1領域に隣接していて、クロスセクションの中に50から100ミルの、より深い方向に広がっている。この領域は、例えば、周期的な層の上のみで使用される、大変広い間隔のハッチ又は可能な壊れたハッチパターンの、最小構造を使用することによって固化される。各ハッチラインは、単一ハッチベクトル又は互いにオフセットされている2又はそれ以上のハッチベクトルによって、固化される。例えば、それは、一旦それぞれ25から150ミルで使用され、引き続く使用でオフセットされる。一方、例えば、それは、ことごとく100から150ミルで使用されるかもしれないが、しかし、使用されるとき、オフセットされていない、3又はそれ以上の連続した層のシリーズ上に露光されるであろう。ベクトル間の間隔は、100から250ミルになるであろう。
この実施例において、第3領域は、初期のLB領域の残りの部分をしめる。第3領域は、第2領域で使用されたものより堅いハッチパターン又はより少ない割れ目で固化される。例えば、100から150ミル間隔のハッチは、おのおのの層の上で使用され、そして、周期的にオフセットされるであろう。この実施例は、大変細かいグリット構造によって直接支持されていて、序々によりしっかりとしたグリット構造によって支持された、強い外側の外皮を提供する。ステレオリソグラフィカリイーに作成された焼き流し精密鋳造パターンの排水路は、それらを連続して使用することが厳しく、目的物の表面とハッチラインとの間で樹脂をトラップすることが、焼成に基づくセラミックモールドでは使用することができないので、水平比較技術の利用は、大きな構造に対して構造的な強度を確保するように、適当な支持を供給するための、目的物の内部深い部分における十分堅い構造にも拘わらず、樹脂の排出を許すために、目的物の表面付近では十分細かく刻まれた内部のグリッド構造の実施を許す。上述した水平比較技術なしでは、この実施例は、自動化の基本に基づいて、容易に実行することができない。
さらに、上述したように、より好ましい実施例は、生成された領域の水平比較と、垂直層比較によって生成された多重外皮とを結びつけるであろう。この結び付けられた実施例は、上述の参照されたアプリケーションにおいて、記述された技術によって、簡単に作り出すことができる。
最も好ましい実施例は、最後の実施例を、多重下面外皮の直上と多重上面外皮の直下の1又はそれ以上の層において、上表面と下表面の、それぞれ直上と直下の領域がそれぞれ、ハッチの最小量を使用することによって変換されることを可能にする領域排出を提供するように、層比較を続ける、もう1ステップを拡張する。好ましくは、これらの領域は、その外皮を25から150ミル越えて広がり、最も好ましくは、70から100ミル広がり、そして、径の1,2,3又はそれ以上の幅と互いに25から150ミルの間隔で配置された、例えば、円柱の露光点シリーズを用いて固化される。一方、その柱は、クロスセクションの寸法の円形でなくてもよく、小さい十字、箱形、又はそれに類似した他の形状てもよい。
さらに進んだ実施例は、可能である。連続した境界領域の最も外側の部分が、連続した境界が、剥がれている領域によって仕切られた、広げられた固体キュアに与えられていない。この実施例の拡張において、内部の角に近い目的物の境界が、これらの角の領域に複写されている多重外皮の欠如の可能性と、広げられた連続境界ゾーンの欠如によって、不注意で露光されないことがないことを確保するために、さらに注意されなければならない。
構成物を覆わないアプローチの外の実施例は、以下に説明する本発明の追加の実施例はもちろん、オーバーラッピング露光技術と結びつけて議論された技術と適当に結合することによって、開発することができる。
ACES構成スタイル SL5170樹脂とSL5180樹脂を使用するときの、好ましい実施例は、ACES構成スタイルと呼ばれる。境界と、XとYスキンフィルのみが、各クロスセクションの部分上で使用される。XとYベクトルの連続露光は、層から層へ交互にされる。露光されたスキンベクトルの第1セットは、結果として、1つの層厚のすこし下の実際のキュア深さになる露光に対して与えられる。ベクトルの第2セットが材料を露光したときキュア深さの増加は接着に寄与する。一般的に、同一の露光が、スキンベクトルのどちらのセットにも与えられる。しかしながら、第2セットに、第1セットに使用されるものより、大きな露光量を使用することが可能である。好ましい層厚は、SL5170に対して4ミルであり、SL5180に対して6ミルである。好ましくないけれども、クロスセクションの露光の間、ハッチベクトルを利用することが可能であり、さらに、目的物又は1つのクロスセクションの一部分にACES構成スタイルを利用し、そして、そのクロスセクション又は目的物の他の部分に他の構成スタイルを利用することが可能である。ACES構成スタイルは、高い半透明の部品を作成できる。
SL5170及びSL5180のようなエポキシ樹脂を使用するときに、新しく露光される層が再コーティングに伴う力を受ける前に、露光された樹脂の分子量が、ある最小レベルに増加するように、各クロスセクションの露光後、再コーティングプロセスが始まる前に、5から90秒の時間区間を与えることが有効であることがわかる。この時間区間は、プリデップ遅延と呼ばれる。ACES構成スタイルに対して、SL5170を使用するとき、この時間区間は、普通10と30秒であり、これに対して、SL5180を使用するとき、この時間区間は、普通45と90秒である。QUICKCAST構成スタイルにおいて、SL5170を使用するとき、プリディプ遅延は、普通0から15秒であり、これに対して、SL5180を使用するとき、それは、普通10から30秒である。正確なプリディプ遅延は、最小の試験と特別な幾何学的な部分の誤差から得られる。
プリデップ遅延が構成時間に与える影響を除く又は少なくとも最小にする技術として、最初に厳しい領域に露光し、次ぎに厳しくない領域に露光する賢明な露出パターンを使用することが可能である。事実、プリディプ遅延時間の秒読みは、総ての厳しい領域が露光されるとすぐに開始される。このように、厳しくない領域の露光をどのような長さにするかに依存することによって、プリディプ遅延は除去又は少なくとも減らすことができる。厳しい領域は、外部でない領域のグリッド構造のみが少なくともほんのわずかばかり厳しいと考えられているとともに、外部境界領域と外部の外皮領域であると考えることができる。1つの周辺の作業の可能性は、最初に外部領域を走査し、続いて外部でない領域のグリッドパターンを走査し、プリデップ遅延の秒読みが始まった後に、残っている外部でない領域の露光をすることを伴う。境界が露光される非連続外皮技術をへて、ACES構成スタイルが実行されるための、プリデップ遅延周辺作業につづいて、第1外皮の露光をし、続いて、最初に、厳しい領域(1又はそれ以上の区別された領域に位置する)の露光をし、第2を続ける第2外皮の露光をし、そしてより高い順へと組合わされた露光をする。
穴と排水路の自動生成 穴と排水路の自動生成についてこれから説明する。その技術は、参照されることによって、この明細書に合体されているものとした米国特許第5,182,715号(’715特許)に記述されたVIEWプログラムの利用を伴う。VIEWによって、ユーザーは、目的物を構成する前に、より滑らかな表面及びそれに近いものを得るために、目的物を表示して、目的物を新しい方向に向けることができる。
’715特許に示されているように、VIEWは、STLフォーマットで目的物の表現を表示する為に適合される。STLフォーマットは、その中では、三角形は実質的に目的物の表面に広がっていて、各三角形はその3つの頂点(模範的な実施例において、その3つの頂点は、3つの浮動小数点番号によって表現され、右手の法則に従って並んでいる)と法線ベクトル(模範的な実施例では、i,j,及びkの規格化成分で表されている3つの浮動小数点番号で表現される)で表されるモザイク式三角形フォーマットである。STLフォーマットのさらに詳細については、それぞれ、引用することによって、この明細書に合体された、U.S.PatentNo5,059,359;5,137,662;5,321,622及び5,345,391を参照できる。
上述したように、目的物をCTLフォーマットに従った表現で表示することも可能である。上述したように、CTLフォーマットは、VIEWに関連するSTLフォーマットに比較して種々の利点がある。第1は、スケーリングとローテーションの演算を容易にすることである。第2は、デルタ値(許容できるラウンディングエラーのレベル)を適当に選択することによって、合成された目的物を比較的遅いグラフィックディスプレーデバイス上に効果的に表示するために、VIEWの見地から必要のない細かい部分は除去できることである。
自動的に目的物に排水路と穴とを付加する方法の第1の実施例は、CTL又はSTLファイルかに拘わらず目的物の表現を表示すること、ユーザーに、目的物の表現の中に含まれる平坦三角形を、自動的に表示することとを伴う。この実施例において、穴は平坦上面三角形の中にのみ位置することができ、また、排水路は下面三角形のみに位置できるので、平坦三角形のみが、強調される。VIEWは、三角形に関係する法線ベクトルを通して、どの三角形が穴又は排水路の位置の候補かを決定することができる。ここで、総ての三角形の法線のk成分は、1または−1のどちらかであって、1値を有するものは、上面三角形に関係し、−1は下面三角形に関係する。
穴を作成するプロセスは、図40に示されたステップを伴う。図において、番号1020で示された第1ステップにおいて、ユーザーは、部品の表示する上面を選択する。マウスを使用して、ユーザーは、図46に示す、VIEWによって提供された変換画面窓を使用することによって、トップボタンをクリックする。
変換画面窓は、1又はそれ以上の座標の中で、入れ換えるか又は回転させるかどうか、それを拡大するかどうか、見方を変えた表示(例えば、トツプ、ボトム、正面、後ろ、右、左、写像、モザイク式三角形等、)そして、表示を暗くする、ディスプレーについての種々の特性を明示する画面をユーザーに提供する。これらのパラメータの1又はそれ以上が変化された、立方体の表示例を図43,44,45,及び47に示す。
図40において、番号1021で示された次のステップは、議論したように平坦下面三角形である、穴が配置される、候補になる三角形を強調することである。このステップは、図42に示された“穴及び排水路”窓の中に提供された“穴三角形表示”バーをクリックすることによってなされる。このステップの結果として、平坦上面三角形が、ディスプレーの中で、例えば青の特別な色で強調される。
図40において、番号1022で示された次のステップは、平坦上面三角形の中から、穴が形成されるべき、1つを確認することである。これは、強調された三角形のいずれかの中に、マウス矢を移動して、マウスボタンのうちの1つをおすことによってなされる。選ばれた三角形は、例えば、白の、他の上面三角形と異なる色で強調される。このステップで、1以上の三角形が選択される。
図40において、番号1023で示された次のステップは、穴の自動生成である。これは、“穴及び排水路”窓(図42に示された)の部分として表示されている“クリエート”ボタン上をクリックすることによってなされる。その結果、不履行値を使用することによって選ばれた三角形の総てに穴が形成される。同時に、図40において、番号1024で示されたステップに示されているように、穴とそれらが形成された三角形が、例えば、青の適当な色で強調される。他の平坦上面三角形の総ては、強調されていない。
このプロセスに従って形成された穴は、図43−45と47に示されている(総ての4つの図において、穴は、番号1032で示されている)。上述のように、4つの図の表現は、異なった見方で示し、目的物の上面を暗くしている。
また、上述したように、この実施例において、最初に作成された穴は、欠陥形状と寸法を有する。有利なことに、穴の欠陥形状は、円であり、他の形状が可能なことは高く評価されるべきである。さらに、3Dシステムが製造販売している現在ある好ましい樹脂(SLA−190/250に対するCibatoolSL5170と、SLA−500に対するCibatoolSL5180)にとって、1.250mm(0.05インチ)の欠陥穴径が容認できる結果であることがわかる。
図40に示された最後のステップ(番号1025で示されたステップ)で、ユーザーが穴の欠陥寸法を変化させることができるようにしている。そしてまた、ユーザーが穴を移動する(X−Y平面で)ことができるように、又は、ステップ1023で作成されたある穴を除去できるようにしている。穴の寸法を修正または変更することは、ユーザーが最初にこれを選択することを必要とする。穴を選択するために、ユーザーは、単にマウスの矢を穴の上に置き、マウスボタンをクリックするだけである。選択したとき、穴は例えば白の特別な色を使用して強調される。穴のx,y,z座標と穴の径は、“穴及び排水路”の中の適当なデータ入力フィールドに表示される。x−yフィールドに入力された新しい値(zフィールドは、この実施例では変更することができない)によって、ユーザーは、選ばれた穴の位置を変えることができる。選ばれた穴の1つ又はそれ以上の径を変化させるために、ユーザーは、ただ“穴径”フィールドを変化させる必要があるのみである。これらの新しい値がそれぞれのフィールドに入力されたとき、表示は、これらの変化に対応して自動的に変更される。“クリアー”ボタンをクリックすることにより、ユーザーは、選ばれた穴をはずすことができる。
次に、排水路の作成プロセスを説明する。そのプロセスは、一般的に排水路は穴に比べて大きいこと(排水路は、穴と異なり、固化されていない材料が流れるように十分大きくなければならないので)、及び平坦上面三角形に対向する平坦下面三角形上に作成されることを除いて、穴の作成プロセスに大変よくにている。
それゆえ、このプロセスと、先に記述した穴の作成プロセスとの間の違いについてのみ、記述する。
このプロセスは、図41に示されている。番号1026で示された第1ステップは、図46の“視野変換”窓を用いて、その部品の下面図を選択することを伴う。次に、番号1027で示されたステップで、“穴及び排水路”窓から“排水路三角形表示”ボタンを選択する。これに応答して、VIEWは、例えば、黄色の適当な色を用いて、平坦下面三角形を強調する。番号1028で示された第3ステップにおいて、ユーザーは、平坦下面三角形の組から、排水路を設ける望ましい三角形を選択する。これに応答して、VIEWは、例えば、白色の適当な色を用いて、選択された三角形を強調する。番号1029で示された次ぎのステップにおいて、ユーザーは、“穴及び排水路”窓の中の“クリエート”ボタンをクリックすることによって、VIEWに自動的に排水路を作成させる。VIEWは、欠陥パラメータを使用して、選ばれた三角形の中に排水路を作成することによって、それを実行する。現実には、欠陥形状、位置、及び排水路の寸法は、CibatoolSL5170(SLA190/250とともに使用することが好ましい)及びSL5180(SLA500とともに使用することが好ましい)のどちらに対しても、3,750mm(0.150インチ)の径を有する、三角形の中央に中心がある円である。次ぎに、番号1030で示されたステップにおいて、VIEWは、排水路を形成するために選ばれた三角形と、排水路自身を、例えば、黄色の適当な色で強調し、他の平坦下面三角形は強調しない。最後に、番号
1031で示されたステップにおいて、ユーザーは、“穴及び排水路”窓を使用して、さらに、位置を変更したり、径を変更したり、排水路の選択を取りやめたりする。その結果、1又はそれ以上の排水路が、図43及び44に示すように(番号1033及び1034で示されている)、形成される。
現時点では、適当なコマンドを通じて、VIEWは、ユーザーに、穴と排水路の欠陥径とそれらの位置を変化させることを許す。さらなるコマンドを含むことは、欠陥形状を供給する可能性があることであることは、高く評価されるべきである。また、制限のない、近平坦表面上に穴又は排水路の挿入を含む、この実施例の幾つかの改善と改良が可能であることは高く評価するべきである。
排水路と穴が、上述したように、目的物の表現に挿入された後、VIEWは、ユーザーに、排水路と穴を示す情報をデータファイルに保存することを許す。現時点では、VIEWによって保存された情報は、各排水路と穴に対して、穴と排水路の中心のx,y,z座標、三角形の法線のx,y,z座標(i,j,k)、及び穴と排水路の径を含む。挿入された穴と排水路を有する目的物を正確に構成するために、ユーザーは、この情報を、変更されていない目的物の表現とともに、C−SLICE、すなわち、米国特許第5,321,622号(’622特許)に記述された、ブール層比較プログラムの中に入力する。目的物の表現から、C−SLICEは、目的の層に関連する縁の3つのタイプに至るまで、上面境界(UB)、層境界(LB)、及び下面境界(DB)とを作成する。この境界情報を作成した後、C−SLICEは、それを、VIEWによって提供された情報に基づいて処理する。与えられた排水路と穴に対して、C−SLICEは、穴と排水路が出現する三角形のz座標を使用して、どの層が変更されるべきかを決定する。(使用された単数の語は、この第1実施例の三角形が、定義によって、与えられたz平面の中に完全に位置する平坦三角形になるように強制されることを示す)。それから、三角形法線のk成分の符号は、UB又はDB情報を変更すべきかどうかを決定するために使用される。もし、符号が正であれば、穴を表示して、UB情報に変更がされ、もし負であれば、DB情報に変更がされる。
このデータに対してされた変更について説明する。’622特許に示されているように、C−SLICEによって作成されたUBとDB情報は、たぶんポリリスト形式、すなわち、目的物の固化された中空の形の周囲を囲むラインセグメントの規則化された列であろう。都合良いことに、座標の順番は、右手ルールに従う。もし、それらが目的物の外部境界を定義するのであれば、すなわち、目的物の固化部分を囲むのであれば、このルールに従って、セグメントは反時計回り方向に並べられる。これに対して、もし、それらが目的物の内部境界を定義するのであれば、すなわち、目的物の中空部分を囲むのであれば、セグメントは時計回り方向に並べられる。
その技術は、穴と排水路をポリリストに記述することを含む。本実施例において、255セグメントのポリリストが使用されるが、他の選択物も使用することができることは高く評価されるべきである。都合良いことに、セグメントの座標は、右手ルールに従って時計回り方向に並べられている。それは、定義によって、それらが穴を記述するからである。それから、三角形法線のk成分の符号が、評価される。もし、符号が正であれば、UBデータに、変更するためのイヤーマークが付され、符号が負であれば、DBデータに、変更するためのイヤーマークが付される。ブールユニオン演算は、’622特許に示されているように、UB又はDBの適当なデータと、問題の穴と排水路を記述しているポリリストとの間で実行される。
このステップは図48に示されている。番号1035で示された円は、固化領域を取り囲む縁(上面又は下面のどちらか)の表現であるポリリストを示している。右手ルールに従って、ポリリストを形成するセグメントは、反時計回り方向に並べられる。番号1036で示された円は、一方、穴又は排水路を表すポリリストを示す。ポリリストを形成するセグメントは、穴又は排水路は、定義によって、中空領域を取り囲むから、時計回り方向に並べられる。
上述したQUICKCASTの1つの形態は、焼き流し精密鋳造に使用するために、強い外皮を作成するための、目的物の外皮の多重層の作成である。ポリリストが孔又は穴を作ることが、UB又はDBデータとのブール連合である上述したステップは、これらの各覆う層に対して繰り返されなければならない。もしそれが、総てに対して実行されないならば、孔又は穴は覆われるようになるであろう。すなわち、最終の部分でふさがれる。
一旦、適当なUB又はDBデータが変更されれば、C−SLICEプロセスは、’622特許に示されたように、部分の構成のQUICKCASTスタイルに関連して、ここに記述された独創的な概念と結び付けて継続する。その結果は、穴と排水路がその部分に挿入された、QUICKCASTスタイルに従って構成された部分になる。
穴と排水路を自動的に構成するこの実施例は、固化部分の中の囲まれた領域から固化されていない材料を排出するために、使用することができる。ここに、引用することによって、この明細書に合体した、米国特許第5,258,146号
で議論されているように、囲まれた領域は、再コーティングプロセスの間に構成された材料によるリーディングとトレイリング端問題を引き起こす。その問題は、材料の構成において、一旦固化されると、再コートに使用されるドクターブレード又はスイーパーの動きをさまたげるので、重大である。少なくとも部分的にこれらの問題を除去するための、適切な再コートパラメータの選択は、先に引用した米国特許第5,258,146号で議論されているように、手近の特別な部分の幾何学形状に独立して、再コーティングパラメータの選択をすることができないので、十分満足できる解決法ではない。自動穴又は排水路形成は、トラップ領域の除去に役立つであろう。この技術において、ユニオン演算は、下面又は上面領域で実行されるだけではなく、明示される下面又は上面と反対側の下面と上面の間の総ての層の上の総ての領域(下面、上面及び連続)で実行される。本実施例において、穴と排水路が1つの三角形に、又は特別の上下面領域にさえ適合することが要求されないことは高く評価されるべきである。穴又は排水路が、部分的に上下面の外側に続いていると、その部分が失われるので、穴又は排水路の寸法は小さくなる。
この現象は、図49に描かれている。図示するように、上又は下面を示しているポリリスト1035は、示されるように、ポリリスト1035によって完全には囲まれていない穴を囲むポリリスト1036’に結合されたブールである。この結合された演算の結果は、図49に示された境界である。この境界は、問題のハッチ又は外皮が層の上に製造される限界を定義するので、番号1039で示された穴又は排水路は、ポリリスト1036’で示された孔に関係する表面領域が減少するにもかかわらず、まだ、最終部分の中に作成されるであろう。
この実施例の改善又は改良についてこれから説明する。1つの改良において、VIEWによって供給されたデータは、SLCフォーマット(’622特許の中で示されたコンチュアー/レイヤーフォーマット)に従ってフォーマットされた目的物表現と組み合わせて使用される。ブールユニオン演算を通じて、記述された方法でVIEWによって供給された穴/排水路データを使用することによって、そのようなデータは変更される。
3次元目的物の中に穴と排水路とを自動的に挿入するための第2の実施例について、これから説明する。この実施例において、目的物の近平坦領域に穴と排水路を挿入する可能性と、が提供される。1つの可能性は、トラップ領域を除去する再方向づけを通じて、支持を容易にする部分の場合において特に役に立つものである。
この第2の実施例を実施するための第1のアプローチは、目的物表現の中の初期の近平坦領域に、平坦領域を導入することと、今議論している実施例に、今作成された平坦領域に排水路と穴を提供することとを伴う。その技術は、目的物を表示するためのVIEWを使用することと、予め決められた表現のライブラリーから平坦表面(円柱又は長方形のバーのような)を有する第2表現を選択することと、平坦領域が第1目的物の近平坦領域の中に適切に位置するようにVIEWの中に第2目的物表現を位置付けることと、それから、それらの表現間のブール差分演算を実行することとを伴う。前に議論した実施例は、第1目的物の表現の中の結果として得られる平坦領域に穴と排水路を挿入するために、使用される。
その技術は、図50−51に示す。図50において、図の中で番号1040を付して示された近平坦領域と番号1041を付して示した、近平坦領域の中に位置する平坦領域1042を有する円筒表現が示されている。ブール差分演算の結果は、図51に示されている。示されているように、番号1043で示されている平坦領域は、穴又は排水路の挿入のための部分の中に作成される。
この技術の変形例は、このブール演算をCADシステムを用いて実行することすなわち、目的物を表現するSTLファイルを変形することを含む。
この第2の実施例を実行する第2のアプローチは、’622特許に記述されたC−SLICEブール層比較“slice”プログラムの修正することを伴う。
その記述されたフローチャートを図52aに示す。番号1044で示された第1ステップは、入力として、’622特許(入力として、UB,LB,DBデータの演算の結果であるブール層比較演算を使用する)で示された暫定的な境界データ、すなわち、L[i]データと、このデータと要求される穴及び排出路の表現データとの間のブール差分を作る。穴と排出路のために平坦領域を作ることは効果がある。このステップは、図52bに示されている。ここに、番号1057が付され、ブール差分演算によって位置1057に移動され/引き込まれた、層のための暫定的な境界データが示されている。平坦領域1058を作成することは効果がある。番号1045で示された第2ステップにおいて、変形されたL[i]データは、従来の穴及び排出路ゾーンの含有に対応してUB,LB及びDBデータに到達するための方法を用いて、C−SLICEで処理される。番号1046で示された第3ステップにおいて、結果として得られるUB及びDBデータは、前に第1の実施例に関連して記述した方法で、穴と排出路のデータ表現を有する第2パスを通じて、変形される。すなわち、このデータとUB/DBデータとの間のブールユニオンに従った穴と排出路のポリリストの作成である。このステップは、図52cに示されている。ここには、ステップ1044で作成された平坦領域の中の穴/排水路の含有が示されている。これらのアプローチで発生する可能性のある問題点は、適当な寸法の穴と排水路を挿入するために十分大きな平坦な領域を形成する必要のために、目的物の中の大きなぎざぎざの形成の可能性を伴う。特に、傾いた表面の傾斜が、急こう配になるに従って、形成されるべき平坦な面の与えられた大きさに対して、ぎざぎざが大きくなることが明らかである。このように形成されたぎざぎざは、目的物の表面の、受け入れることのできない歪みを表す。これらのアプローチにおける、別の問題の可能性は、挿入された穴が、それが挿入されていない目的の面の最も低い末端に位置していないという事実によって起こる。もし、穴が排水路として動作するならば、内部の総ての液体は、目的物が傾いているにもかかわらず、目的物から排出されることは明らかである。もちろん、自動的に目的の傾いている面が、目的物が接しているプラットホーム支持構造に付加されるならば、この問題は発生しないであろう。
これらの問題は、穴が、ブール的に引き算がされた目的物の部分によって作成された垂直表面に存在するように実施例を修正することによって部分的に克服されるであろう。
この第2の実施例を実行する第3アプローチは、傾いた表面とともに外皮を除去することと、その場に層境界を残すことをともなう。この場合、定義された穴は、穴の部分が連続した層に関連する傾いた方向を有するであろう。連続した層又はデータのクロスセクションに関連した部分的な穴は、適当な2つのクロスセクション上の2つのクロスセクションの間(特に、層の上の部分又は上のクロスセクション)における傾いた穴の部分を投影することによって、得ることができる。投影演算を実行するための技術は、先に参照した米国特許第No5,345,391と5,321,622に示されている。
最後のアプローチに関して可能性のある問題点は、それは、非常に傾いた近平坦表面の中に穴又は排水路を挿入することを目的とする場合には、効果的でないかもしれないことである。図53aにおいて、例として、非常に傾いた近平坦表面(番号1047で示されている)が示されている。それぞれの層に関係するLB領域が、番号1049a,1049b,1049c,及び1049dで示され、それぞれの層に関係するDB領域が、番号1048a,1048b,1048c,及び1048dで示されている。上述した変形がそれるDB領域の除去は、目的物の、結果として得られる表面にギャプを残さないであろう。これは、その表面は大変傾いていて、連続層からのLB領域がどのようなギャプも閉じるために十分近くに位置するからである。
このアプローチは、しかしながら、図53bにおいて、番号1047’で示される、よりゆるやかな近平坦表面には効果があるであろう。この図において、各層のLB領域は、番号1049a’,1049b’,及び1049c’で示され、これに対して、各層のDB領域は、番号1048a’,1048b’,及び1048c’で示されている。この場合のDB領域の除去は、残っているLB領域によってふさがれない、1050aと1050bで示されたギャプを残すであろう。これらの領域の排水路は、その部分から固化されていない材料を排出させる目的に対して効果的であろう。結局、それは、ゆるやかに傾いた近平坦表面に対するこの変形例の適用を制限するために適用される。
この第2の実施例を実行するための第4アプローチについてこれから説明する。このアプローチの有利なところは、近平坦領域の他に垂直にも穴と排水路を挿入するために使用することができる点である。この実施例に従うと、アンチ境界として知られている、新しい境界タイプが作成される。C−SLICEによって必要になる要求事項は、層境界(LB)が閉ループを形成することである。層境界によって実行された関数によって必要になる要求事項は、それらが、ハッチとフィルベクトルを生成するために使用されることである。図54に示されるように、もし、目的物の層境界1051の中に、割れ目1052が現れた場合、それは、望ましくないハッチとフィル(1053で示された)の生成を導く。
この要求は、傾いた又は垂直の表面に穴と排水路を形成する時に、問題を発生する。議論したように、これらの表面に対して、連続境界からの層境界は、それらが、外皮フィルのみで開いている穴と排水路の生成を抑制又は妨げるほど、大変近接している。このように、1つの手段は、層境界の中に、割れ目の挿入のために提供されるにちがいない。
暫定的な境界を加えることにより、この問題を解決することができる。暫定的な境界は、固化されていない層境界の部分を定義する。暫定的な境界は、完全な閉ループが形成されるように、正規の境界を補う。これらの暫定的な境界は、ハッチ/フィルベクトルの生成において、使用されるために保持され、露光されるべき境界には含まれていない。
図55a−55bに示されている暫定的な境界を生成するための1つのアプローチは、望まれる穴/排水路(目的物の垂直/近平坦表面上に存在するような)
と、C−SLICE(層比較スライス)で使用されるスライシング平面(図43aにおいて、番号1055a,1055b,1055c,1055d,1055e,及び1055fで示されている)交点からなる。その結果は、図55bにおいて、1056a,1056b,1056c,1056d,及び1056eで示されていて、暫定境界を構成する、種々のz位置におけるラインのシリーズである。このアプローチは、SLA250(そこでは、ハッチとフィルはC−SLICEで、層境界情報と同時又はほぼ同時に作成される。)及びSLA500(そこでは、ハッチとフィルは、“オンザフライ”で作成される(以前に引用することによって、合体した、米国特許第5,182,715号に示されているように。)の使用に対して効果的であろう。暫定的及び正規の境界の双方とも、どちらもハッチ生成において使用されるために、SLA−500に変化されるが、正規の境界だけが露光に使用される。
選択的に、2つの境界が作成され、ここに、1つの境界は、その中に故意に設計された割れ目を含み、材料を露光するために使用される。他の境界は、完全なループを形成し、ハッチ又はフィルを生成するために使用される。
さらに選択することにより、1又はそれ以上の反境界セグメントに沿って、完全な境界ループを形成することができる。この場合、完全な境界ループは、ハッチの生成に使用され、その後、ブール差分が、材料の露光に使用されるべき不完全な又は壊れた境界を作成するために、境界ループと反境界セグメントの間で実行される。
いくつかの実施例を示して記述したが、熟練したそれらの技術にたいして、本発明の範囲及び思想の範囲内で、種々の変形が可能であることは明らかである。
上述の実施例は、フォトポリマーの選択的な固化に基づいて実施されるシステムにおける実行で記述されているが、データプロセスと目的物構成技術は、ラピッドフォトタイプの他のセグメント及び製造産業に、単独又は組み合わせで適用することができる。これらの他のセグメントは、IR、可視光、及び他の形式の放射光を使用することによってポリマー化できる材料の選択的固化を伴うテクノロジー、材料の上の素材のたい積によるテクノロジー(例えば、ポリマー化できる材料上に、連続又は間けつ光条件で、投与されているフォトイニシエーター、又は2つの部分のエポキシ樹脂の第2の部分の第1の部分上へのたい積)を含む。また、選択的に固化された粉体材料からの目的物の構成を伴うテクノロジー(例えば、焼結による、又は反応性材料の選択的たい積、又は作用物の結合)がこれらのセグメントに含まれる。さらに、シート材料の積層、又は適当な環境の中に投与されたときに固化する材料の選択的投与のテクノロジー(例えば、ここに、参照することによって合体された米国特許第5,192,559及び5,141,680に開示されたテクノロジー)がこれらのセグメントに含まれる。