JP2016533285A - ステレオリソグラフィ機械に給送するための改良されたカートリッジ、前記カートリッジを含むステレオリソグラフィ機械、および、前記機械を利用するステレオリソグラフィ方法 - Google Patents

ステレオリソグラフィ機械に給送するための改良されたカートリッジ、前記カートリッジを含むステレオリソグラフィ機械、および、前記機械を利用するステレオリソグラフィ方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、ステレオリソグラフィ機械（１）用のカートリッジ（２；３０；３１；３２；３３）であって、ステレオリソグラフィ機械（１）に取り外し可能に関連付けるのに適した支持構造（３４）と；アクセス開口部（４）を備え、かつ、支持構造（３４）に関連付けられた容器（３）と；所定の放射（７）にさらされると凝固するのに適した第１の材料（６）、液体、または、ペースト状物を収容するために、支持構造（３４）に関連付けられた第１のリザーバ（５）と；第１の材料（６）と異なる第２の材料（６ａ）、液体、または、ペースト状物を収容するために、支持構造（３４）に関連付けられた第２のリザーバ（５ａ）と；第１のリザーバ（５、５ａ）から容器（３）の方へ第１の材料（６）および第２の材料（６ａ）を搬送するために、支持構造（３４）に関連付けられた給送手段（８）と；を含むカートリッジ（２；３０；３１；３２；３３）である。【選択図】図１

Description

本発明は、ステレオリソグラフィ機械に給送するためのカートリッジ、および、前記カートリッジを使用するステレオリソグラフィ機械に関する。
本発明は、前記ステレオリソグラフィ機械を利用するステレオリソグラフィ方法にも関する。
周知のように、ステレオリソグラフィ技術によって、一般的に、発光タイプの所定の放射にさらされると凝固する材料、液体、または、ペースト状物の複数の層を重ね合わせることによって、三次元物体を製作することができる。
既知のタイプのステレオリソグラフィ機械は、材料を収容するのに適した容器、および、垂直方向に移動するようにモータが付けられたモデリングプラットフォームを含む。
該機械はさらに、モデリングプラットフォームに隣接する材料の層を選択的に凝固することができる、前記所定の放射を放出するのに適した放出手段を含む。
既知のタイプのステレオリソグラフィ機械の種々の例は、特許文献１、特許文献２、および、特許文献３に記載されている。
物体を作るのに使用可能であり、かつ、色、色相、機械的特性、および、他の物理的パラメータの観点から互いに異なっている種々のステレオリソグラフィ材料が既知である。
同一のステレオリソグラフィ機械は、得られる三次元物体それぞれに対して満たされるべき要件に従って、上述した種々の材料のいずれのものによっても使用可能である。
類似して、単一の三次元物体の種々の部分に対して種々の材料を使用することができる。
既知の技術によると、所望の材料で機械を準備するのは操作者である。
今上述した動作によって、実行に必要な時間、および、その実行が比較的厄介であるという欠点がもたらされる。
既知のタイプのステレオリソグラフィ機械はさらに、使用される材料の周期的な補充が、当該材料のレベルを戻すために必要とされるという欠点をもたらす。
既知の技法によると、前記補充は手動で実行されることで、より長い時間を要し、操作者を考えられる材料の毒性から生じる危険性にさらすといった欠点がある。
既知の変形実施形態によると、補充動作は自動的に実行されるが、この場合、ステレオリソグラフィ機械は給送装置を備えなければならず、これには、費用が掛かりメンテナンスを必要とする。
この変形実施形態のさらなる欠点は、材料を変更する必要がある場合、前記給送装置は、古い材料によって新しい材料が汚染されないように、あらかじめ清浄にされなければならないという事実から生じる。
いずれの場合でも、上述した機械は、加工サイクルの終了時に容器に残る材料が大気中の作用物質、特に、その環境における空気および光にさらされ、その結果、材料が次第に劣化することで使用不能になるといったさらなる欠点をもたらす。
前記劣化を回避するために、残った材料を開閉可能な容器に手動で移し、かつ、再び使用される必要があるまでその容器に保持する必要がある。
しかしながら、この動作は、容器の手動による補充に関して既に説明したものに完全に類似しているという欠点をもたらす。
所定の放射を放出する手段が、この場合透過的である容器の底部を通して材料を照射する既知のタイプのステレオリソグラフィ機械において、さらなる不便が生じる。
これらの機械では、加工サイクル中に、容器の透過性底部は所定の放射が底部を透過することによって次第に不透明化作用を受けるといったことが生じる。
前記不透明化作用は、放射の有効性を次第に低減することで、容器を取り替える必要が生じる。
前記取り替えを実行する必要がある時の判断は、ある程度の専門知識を必要とする。
補充しかつ容器を空にして、必要な場合、周期的に容器を取り替え、かつ、給送システムを清浄するのに必要な動作に関連する困難さは、上述したタイプの機械が未熟な使用者によって使用されるのに適していないことを暗示している。
米国特許第５，５７３，７２１号明細書 米国特許第５，５０３，７９３号明細書 国際公開第２０１２／１１１６５５号パンフレット
本発明は、上述した既知のタイプのステレオリソグラフィ機械にとって典型的である欠点全てを克服することを目的とする。
特に、本発明の第１の目的は、操作者が、同一のステレオリソグラフィ機械において種々の材料を使用しやすくすることである。
本発明のさらなる目的は、周期的に補充すること、および／または、容器を空にすることの必要性を解消することである。
また、本発明の目的は、容器の給送システムを清浄する必要性を回避することである。
また、本発明の目的は、容器の底部が不透明になっている時の容器の取り替えを容易にすることである。
本発明の別のさらなるかなり大きな目的は、加工サイクルの終了時に残っている材料の劣化を回避することである。
上述した目的は、請求項１に従って組み立てられたステレオリソグラフィ機械用のカートリッジによって実現される。
前記目的は、請求項１７による前記カートリッジを含むステレオリソグラフィ機械、および、請求項１９によるステレオリソグラフィ方法によっても実現される。
本発明のさまざまな態様のさらなる特性および詳細は、対応する従属請求項に記載される。
有利には、本発明の主題であるカートリッジは、既知のタイプのステレオリソグラフィ機械と比較して簡単なやり方で材料を変更できるようにする。
さらに有利には、本発明のカートリッジは、三次元物体を、当該物体の種々の部分に対して種々の材料で製作することを容易にする。
さらに有利には、前記カートリッジは、とりわけ、例えば、金細工または歯科分野の操作者のような未熟な操作者による使用にも適している。
下記で強調される他のものと共に、前記目的および利点は、添付の図面を参照して、非限定的な例によって提供される、本発明のいくつかの好ましい実施形態の説明において示される。
本発明の主題であるカートリッジの不等角投影図である。 図１に示されるカートリッジの部分的断面図である。 図１に示されるカートリッジの側断面図である。 ステレオリソグラフィ機械における使用中の図３のカートリッジを示す図である。 本発明の主題であるカートリッジの第１の変形実施形態の側断面図である。 本発明の主題であるカートリッジの第２の変形実施形態の側断面図である。 本発明の主題であるカートリッジの第３の変形実施形態の不等角投影図である。 図７に示されるカートリッジの側断面図である。 本発明の主題であるカートリッジの第４の変形実施形態の部分的不等角投影断面図である。
図１において２によって全体として示される、本発明の主題であるステレオリソグラフィ機械に給送するためのカートリッジは、容器３が関連付けられている支持構造３４を含む。
カートリッジ２は、支持構造３４に関連付けられ、所定の放射７にさらされると凝固するのに適した第１の材料６、液体、または、ペースト状物を収容するのに適した第１のリザーバ５も含む。
所定の放射７は、光であるのが好ましいが必ずしもそうではない。
さらに好ましくは、前記第１の材料６は光硬化樹脂またはフォトポリマーである。
カートリッジ２は、第１のリザーバ５から容器３の方へ第１の材料６を搬送するのに適した、支持構造３４に関連付けられた給送手段８も含む。
支持構造３４は、図４に概略的に示される、ステレオリソグラフィ機械１に取り外し可能に連結するための手段を備える。
ステレオリソグラフィ機械１は、カートリッジ２を連結するための前記手段と協働するのに適した取り外し可能連結手段１５を備えて、カートリッジ２に対して図４に示される動作位置を定めるようにする。
容器３は、図４に示されるように、カートリッジ２が前記ステレオリソグラフィ機械に連結される時、容器３自体におけるステレオリソグラフィ機械１のモデリングプラットフォーム１４の挿入を可能にするのに適したアクセス開口部４をさらに備える。
機械１へのカートリッジ２の結合によって第１の材料６を収容するのに適した容器３が利用可能になり、該第１の材料６は、所定の放射７を選択的に受ける時、凝固し、ひいては、形状が三次元物体になることが理解できる。
有利には、前記カートリッジ２は、機械１に容易に結合し、必要時に取り替え可能である。
明らかに、互いに類似するため、全てが等しく機械１に連結されるのに適しているが、収容する材料に対して互いに異なる構造を有する、種々のカートリッジを作ることができる。
従って、有利には、操作者は、時折、作られる特定の三次元物体に最も適した材料を収容するカートリッジを選定することができる。
本発明によると、カートリッジ２は、前記第１の材料６と異なる第２の液体またはペースト状材料６ａを収容するのに適した、支持構造３４に関連付けられた、第２のリザーバ５ａも含む。
２つのリザーバ５および５ａは、支持構造３４内にそれらの輪郭を概略的に示す破線で図１に示される。
給送手段８は、第２のリザーバ５ａから容器３の方へ第２の材料６ａも搬送するのに適している。
単一のカートリッジ２におけるいくつかの異なる材料６、６ａが存在することによって、いくつかの異なる材料から成る三次元物体を製作することが理解できる。
さらに、操作者が、１回の動作で、得られるべき製品のタイプにとって最も適したカートリッジをステレオリソグラフィ機械１に連結することができるため、ステレオリソグラフィ機械１の準備が、既知のタイプの機械と比較して簡単になりかつ迅速になる。
明らかに、製作されるそれぞれのタイプの三次元物体用で、そのタイプの物体にとって最も適した材料を収容する特定のカートリッジを作ることができる。
さらに、給送手段８は、材料６、６ａを、加工サイクルに使用するのに必要な時に、容器３内に移すため、外部から容器３の補充を行ういずれの必要性も回避し、よって、本発明の目的のうちの１つを実現することができる。
また、有利には、上述したカートリッジ２は、機械上に自動給送装置を存在させる必要がないため、ステレオリソグラフィ機械１およびその使用の両方を簡略化する。
さらに、本発明は、給送手段８を、材料が変更される度にカートリッジ２と共に取り替えるため、材料が変更される度にこの給送手段８を洗浄する必要性を回避する目的を実現する。
好ましくは、第２の材料６ａは、前記所定の放射７にさらされると凝固するのに適したタイプのものである。
このように、製作の必要性に従って、２つの材料６、６ａを互いに代替として使用することができる。
本発明の変形実施形態によると、第２の材料６ａは、前記所定の放射７にさらされると凝固するのに適した混合物６ｂを形成するように、第１の材料６と混合させるのに適したタイプのものである。
今上述した変形実施形態では、第１の材料６は、三次元物体の凝固層の形成のための基材としての役割を果たし、第２の材料６ａは、基材６と比較して異なる物理的性質を有する混合物６ｂを基材６と共に形成するための補助材料としての役割を果たす。
前記第２の材料６ａを、例えば、種々の色合い、色相、または、他の視覚的性質を有する混合物６ｂを得ることが必要な場合、顔料とすることができる。
前記第２の材料６ａは、耐性および硬度などのような特別な機械的特性を混合物６ｂに与えるのに適した、粉体、例えば、セラミック粒子を含有することもできる。
好ましくは、給送手段８は、可変パーセンテージで第１の材料６および第２の材料６ａを分配することができるように制御されることで、種々の性質を有する対応する混合物６ｂを得るのに適している。
好ましくは、および、図１および図２において観察されるように、カートリッジ２は、２つの第２のリザーバ５ａを収容し、そのそれぞれ１つは、互いに異なる対応する第２の材料６ａを収容するのに適している。
有利には、それぞれが異なる材料６ａを収容する２つ以上の第２のリザーバ５ａが存在することによって、材料が個々に使用される場合、および、材料を共に混合して使用する場合双方において、機械１の使用の柔軟性を高めることができる。
好ましくは、リザーバ５および５ａ、ならびに、容器３は、単体を形成するように、支持構造３４を通して互いに固定するように関連付けられる。
さらに一層好ましくは、支持構造３４は、リザーバ５および５ａならびに容器３を画定するように構成される。
より精確には、図２および図３に示されるように、支持構造３４は、好ましくは、体積の範囲を定める外壁と、前記体積の中に位置決めされ、かつ、容器３をリザーバ５、５ａから分離するように意図されている中間壁１６と、体積の中に位置決めされ、かつ、第１のリザーバ５および第２のリザーバ５ａを互いから分離するように意図されている中仕切り２２とを含む。
好ましくは、図３に示されるように、容器３は、所定の放射７に少なくとも部分的に透過的であり、容器３のアクセス開口部４に対向する底部９を有する。
アクセス開口部４および透過性底部９の構成によって、図４に概略的に示されるタイプのステレオリソグラフィ機械１においてカートリッジ２を使用することができ、この構成において、所定の放射７は、容器３の下に配置される放出手段１３によって放射される。
実際、透過性底部９によって、所定の放射７を透過させて、容器３に収容された材料６ｂの凝固を得ることができる。
さらに、アクセス開口部４によって、容器３にモデリングプラットフォーム１４を挿入し、かつ、ステレオリソグラフィプロセスを実行できるように移動させることができる。
好ましくは、リザーバ５、５ａは、それらの中に収容された材料６、６ａを外部環境から絶縁するのに適した手段を備える。
有利には、前記絶縁によって、材料６、６ａをその環境の空気および／または光から保護することができる。
好ましくは、前記絶縁手段は、リザーバ５、５ａの範囲を定める気密壁を含む。
特に、リザーバ５、５ａの壁は、その環境の光に不透明であるのが好ましい。
給送手段８に関して、その給送手段８は搬送ダクト８ａを含む。搬送ダクト８ａのそれぞれは、第１の端部で対応するリザーバ５、５ａと連通し、第２の反対側の端部で、他のリザーバに対応する分配口３ａとは異なる、図２において可視である、対応する分配口３ａを通してリザーバ３と連通する。
それぞれのリザーバ５、５ａに対して分配口３ａが存在することによって、リザーバ５、５ａに収容された材料６、６ａが容器３に到達する前に共に混合されないようにすることができる。
このように、有利には、容器３内に移される材料６ｂの組成を精確に制御することができる。
好ましくは、図３に示されるように、前記搬送ダクト８ａは、リザーバ５、５ａから容器を分離する中間壁１６に属する対応する貫通開口部である。
好ましくは、給送手段８は、リザーバ５、５ａに存在する材料６、６ａのレベルとは無関係に、所定の間隔内で容器３において材料６ｂのレベルを維持するように構成される。
有利には、これによって、加工する際の最適値で容器３におけるレベルを常に維持するのと同時に、容器３からの材料６ｂの考えられる漏れを回避することができる。
好ましくは、これは、それぞれの搬送ダクト８ａを適当にサイズ合わせすることによって得られる。
特に、搬送ダクト８ａは、容器３のレベルが低下すると対応するリザーバ５、５ａから材料６、６ａが自発的に流出後、前記レベルがその正常値まで戻ると流出を停止することができるように、精確にサイズ合わせ可能である。
上述した効果を、例えば、リザーバ５、５ａおよび容器３に存在する材料６、６ａに対して作用する種々の圧力、ならびに、搬送ダクト８ａによる毛管現象を活用するように搬送ダクト８ａをサイズ合わせすることによって得ることができる。
図５、および３０によって図５に示される、本発明の変形実施形態によると、前記給送手段８は、容器３の方への各リザーバ５、５ａからの材料６、６ａの流出を、容器３に存在する材料６ｂのレベルに基づいて可能にするか防止するように制御可能である弁手段１９を含む。
好ましくは、前記弁手段１９は、空気が１つまたは複数のリザーバ５、５ａに入ることを可能にするのに適したブリーザ弁を含む。
本明細書に示されていない、本発明の変形実施形態によると、弁手段は搬送ダクト８ａに沿って配置されることで、必要性に従って開閉可能となる。
図６、および３１によって図６に示される、本発明のさらなる変形実施形態によると、給送手段８は、リザーバ５、５ａから容器３の方へ材料６、６ａを押し込むのに適したスラスト装置１８を含む。
特に、前記スラスト装置１８は、容器３における材料６ｂのレベルが前記所定の間隔内でそのままである限り、その作動が抑制されるように構成される。
前記スラスト装置１８はポンプを含むのが好ましいが、必ずしもそうではない。
本明細書に示されない、本発明の変形実施形態によると、スラスト装置は、それぞれのリザーバ５、５ａに配置されるプランジャーを含む。
好ましくは、カートリッジ３０および３１は、弁手段１９および／またはスラスト装置１８それぞれに電力を供給するのに適した電力手段２０を含む。
好ましくは、前記電力手段２０は、ステレオリソグラフィ機械１に属する類似したコネクタに関連付け可能な電力供給コネクタを含む。
本明細書に示されない、本発明のさらなる変形実施形態によると、給送手段８は、閉鎖されるのに適し、かつ、リザーバ５、５ａに取り外し可能に連結される容器３の方への材料６、６ａの流出を制御するように構成される外部制御手段を可能にするのに適した穴を含む。
前記外部制御手段は、例えば、上述したものに類似した弁手段および／またはスラスト装置を含むことができる。
特に、該制御手段は、ステレオリソグラフィ機械１に属することもできる。
明らかに、本発明の変形実施形態は、上述した給送手段の任意の組み合わせを含むことができる。
さらに、上述した実施形態全てにおいて、給送手段８は、容器３に存在し、かつ、いずれの異常レベルも示すように構成される、材料６ｂのレベルを検出するのに適したセンサ１７を含むことができる。
好ましくは、センサ１７は、弁手段１９および／またはスラスト装置１８に動作可能に連結されることで、これらの作動を制御するようにする。
好ましくは、カートリッジ２は、リザーバ５、５ａに収容された材料６、６ａのレベルを検出するのに適した検出手段１０も含む。
前記検出手段１０によって、適した時に操作者がカートリッジ２を取り替えることができるように、リザーバ５、５ａに収容された材料６、６ａの消耗を信号で送ることができる。
有利には、検出手段１０は、さらに、ステレオリソグラフィ機械１の使用を容易にする。
明らかに、前記検出手段１０は、有利には、リザーバ５、５ａが補充を必要としていることを信号で送るために、ステレオリソグラフィ機械に組み込まれたカートリッジ２においても使用可能である。
好ましくは、検出手段１０は、リザーバ５、５ａに存在する材料６、６ａのレベルを表す電気信号を放出するように構成される。
前記電気信号は、例えば、ステレオリソグラフィ機械１に属する第２のコネクタに取り外し可能に連結されるのに適した第１のコネクタを含むことができる連結手段１１を通してカートリッジ２の外部にある装置に送信されるのが好ましい。
ステレオリソグラフィ機械１は、好ましくは、本明細書に示されないが、それ自体既知である信号送信手段を備える。当該信号送信手段は、材料６、６ａが、前記電子信号の受信時に各リザーバ５、５ａにおいて使い果たされていることを、操作者に警告するように構成される。
好ましくは、カートリッジ２は、図３に示される閉鎖位置、および、図４に示される開放位置を推定することができるように、容器３のアクセス開口部４に取り外し可能に関連付けられた扉口１２も含む。
有利には、前記扉口１２を閉鎖することは、材料６、６ａを保存するように、カートリッジ２の内容物を、例えば、該カートリッジが未使用のままである期間中、外部環境から完全に絶縁するため、それら材料の劣化を回避する目的を実現することを意味する。
さらに有利には、前記扉口１２は、操作者が、カートリッジ２の使用を安全かつ容易にするために、材料６、６ａと偶発的に接触することを防止する。
好ましくは、扉口１２にモータが付けられることで、閉鎖位置を自発的に推定する。
前記モータの取り付けを、例えば、弾性手段によって得ることができる。
変形実施形態によると、モータの取り付けは、ステレオリソグラフィ機械１に属する閉鎖装置によって得られる。
この場合、閉鎖位置において扉口１２を遮断するのに適した手段が提供可能であり、その手段は、操作者が前記扉口を開放しないようにするのに適している。
例えば、加工サイクルを開始する前に、ステレオリソグラフィ機械１によって自動的に動作される装置を通してのみ前記遮断手段を解除することができるように構成することによって、前記要件を満たすことができる。
いずれの場合でも、扉口１２は、前記開閉位置に対応するストロークの終了を定めるのに適した成形部１２ａを含むのが好ましい。
それぞれのリザーバ５、５ａの体積が１ｃｍ３〜５０ｃｍ３で含まれるのが好ましいが、必ずしもそうではない。
上記で示した体積は、歯科技工で使用されるタイプの歯科用模型を製作するのに必要な材料６、６ａの量に対応する。
従って、有利には、上記で示したサイズのリザーバ５、５ａを有するカートリッジ２は、未熟練操作者のために機械の使用をさらに簡略化する、使い捨てカートリッジとして使用可能であるのと同時に、材料６、６ａの量を必要最小限に制限することができる。
明確には、リザーバ５、５ａは種々の体積を有することができる。
例えば、第１の材料６が主材料としての役割を果たし、第２の材料６ａが補助材料である場合、第２のリザーバ５ａは、恐らく、第１のリザーバ５の体積と比較してより少ない体積を有することになる。
容器３の透過性底部９に関して、これは、その透過性底部９を不透明にする所定の放射７の形のエネルギーが、リザーバ５、５ａの体積全体に対応する量の材料６、６ａを凝固するのに必要な同じ所定の放射７の形のエネルギーの１１０％を超えないように構成されるのが好ましい。
このように、透過性底部９の持続期間は、カートリッジ２に収容される材料６、６ａに適応され、透過性底部９、ひいては、カートリッジ２の費用を抑えるという利点がある。
好ましくは、カートリッジ２は、充填動作が完了すると密閉される、リザーバ５、５ａを充填するための穴を備える。
好ましくは、扉口１２は、少なくとも、扉口が最初に開放されるまでカートリッジ２が完全な気密性を有したままであることを徹底するように構成される。
図７および図８において３２によって示される、本発明の変形実施形態によると、搬送ダクト８ａは、容器３内へ、共通の分配口３ａのレベルで終わる。
有利には、前記共通の分配口は、材料６、６ａの混合を容易にし、それら材料６、６ａは容器３の方へ移される。
さらに、好ましくは、給送手段８は、１端部が搬送ダクト８ａの第２の端部に連結され、反対側の端部が分配口３ａと一致する混合ダクト８ｂを含む。混合ダクト８ｂは、当該混合ダクト自体に沿って流れる材料６、６ａの渦運動を誘導するように構成される成形体８ｃを収める。
有利には、前記成形体８ｃは、分配ステップ中の材料の混合に有利である。
成形体８ｃはらせん形状であるのが好ましいが、必ずしもそうではない。
図９において３３によって示される、本発明のさらなる変形実施形態では、２つの第２のリザーバ５ａは、容器３の分配口３ａのレベルで容器３に取り外し可能に関連付けられた分配ユニット２３に属する。
第２のリザーバ５ａのそれぞれ１つは対応する開口部２１を含み、分配ユニット２３は、その移動によって、容器３の分配口３ａのレベルで前記開口部２１のうちのいずれか１つを配置することができるように構成される。
このように、分配ユニット２３の異なる配置を通して容器３へ搬送する材料を選択することができる。
第１のリザーバ５は容器３に固定され、かつ、第２のリザーバ５ａに対応する分配口３ａと異なるのが好ましいが必ずしもそうではない分配口３ｂを通して、容器３と連通する。
明らかに、本発明の変形実施形態によると、第１のリザーバ５は分配ユニット２３に属することもできる。
図９に示される実施形態では、分配ユニット２３は、本明細書に示されないがそれ自体既知である直線滑り案内を通して支持構造３４に関連付けられた引出しの構成を有する。
本発明の種々の実施形態は、上述したものとは異なる配分ユニットを含むことができ、例えば、回転ドラムの構成または何か他の構成を推定することができる。
動作可能なように、カートリッジ２は、図４に概略的に示されるステレオリソグラフィ機械１において使用される。ステレオリソグラフィ機械１は、所定の放射７を放出するのに適した放出手段１３と、移動軌跡Ｘに沿って移動するのに適した電力手段に関連付けられたモデリングプラットフォーム１４とを含む。
好ましくは、カートリッジ２は、容器３の透過性底部９が所定の放射７の軌跡に沿って配置され、かつ、アクセス開口部４がプラットフォーム１４の移動軌跡Ｘに沿って配置されるような動作位置において、機械１に関連付けられる。
好ましくは、連結手段１５は、本明細書に図示されないがそれ自体既知であるセンサを備える。当該センサは、カートリッジ２の存在を検出し、かつ、必要な場合、いずれの位置決め不良も示すのに適しているため、システム全体としての使用を容易にするようにさらに改良する。
カートリッジ２が動作位置にある時、容器３の扉口１２は、モデリングプラットフォーム１４が容器３に進入できるようにするために、好ましくは自動的に開放される。
三次元物体は、リザーバ５、５ａから容器３まで、所定の量の１つまたは複数の材料６、６ａを移した後、既知のタイプのステレオリソグラフィプロセスを使用して製作される。
よって、容器３は、材料６もしくは材料６ａ、または、これらの混合物６ｂを収容することになる。
引き続いて、モデリングプラットフォーム１４は、容器３に存在する材料６、６ａまたは６ｂに接触して配置される。
モデリングプラットフォーム１４に接触して配置された材料６、６ａまたは６ｂの層には、その後、所定の放射７が選択的に照射されて、その層を凝固させるようにする。
物体のそれぞれの層を、時折、リザーバ５、５ａから容器３へ移される材料６、６ａのいずれかで作ることができる。
種々の材料６および６ａの混合物６ｂを根幹として層を作る場合、例えば、図７および図８に示される変形実施形態３２のように、それら材料６、６ａを単一の分配口３ａを通して搬送することによって、材料６、６ａの均質な混合を直接行いつつ分配することができる。
図に示されない変形実施形態によると、材料６、６ａは、容器３内に搬送された後、所定の放射７にさらされる前に混合される。
この最後の変形実施形態では、前記混合は、容器３に対して、該容器３に収容される材料６、６ａと接触してモデリングプラットフォーム１４を移動させることによって得られるのが好ましい。
好ましくは、プラットフォーム１４の移動は、容器３の底部９に平行であり、例えば、底部９自体と直交する、好ましくは、プラットフォーム１４の移動軌跡Ｘと一致する軸を中心にしたプラットフォーム１４の一連の完全な回転を含む。
この場合、プラットフォーム１４は丸い形状を有するのが好ましい。
さらに、機械１は、前記回転の終了時に、プラットフォーム１４がその初期位置に戻されるように、プラットフォーム１４の角度配向を判断することができる、本明細書に示されない検出装置を含むのが好ましい。
前記検出装置は、プラットフォーム１４に属する基準要素と、該プラットフォーム自体の外部にある検出要素とを含むのが好ましい。
好ましくは、基準要素は側面ノッチであり、検出要素は、前記側面ノッチと協働し、かつ、正確な位置でプラットフォーム１４を留める機能も有する基準体である。
加工サイクルの終了時に、モデリングプラットフォーム１４、それと共に、仕上がった物体は、容器３から引き出される。
好ましくは、容器３の取り外し可能な扉口１２は、大気中の作用物質からカートリッジ２に残っている材料６、６ａを保護するように閉鎖されることで、該材料６、６ａを少ししてから再び使用することができる。
ステレオリソグラフィ機械１は、連続した加工サイクルを開始する前に、リザーバ５、５ａに存在する材料６、６ａのレベルが所定の閾値を下回る場合に操作者に警告するように構成可能である。
変形実施形態によると、ステレオリソグラフィ機械１は、リザーバ５、５ａにおいて利用可能な材料６、６ａの量と比較して、物体を作るのに必要な材料の量を計算することができるように構成される。
利用可能な量が十分ではない場合、ステレオリソグラフィ機械１は、使用者に警告する。
上記は、上述したカートリッジが設定された物体を実現することを明確に示している。
特に、種々の材料を収容する同じカートリッジにおけるいくつかのリザーバの存在によって、種々の物理的特性を有する、および／または、簡単かつ自動的なやり方でいくつかの種々の材料を含む三次元物体を製作することができる。
さらに、カートリッジ形の構成によって、操作者は、周期的に補充しなければならないこと、および／または、カートリッジの容器を空にしなければならないことを回避することができる。
さらに、機械に対するカートリッジの容易な連結および取り外しによって、容器の底部が不透明になる時の取り替えが容易になる。
前記使用の容易さは、リザーバに存在する材料のレベルを検出するための手段の存在によって、さらに高められる。
使用が容易であることはまた、給送システムがカートリッジに組み込まれ、そのため、後に、材料を変更する必要がある時に該カートリッジと共に取り替えられるので、容器の給送システムを洗浄する必要がないという事実によって有利である。
さらに、カートリッジのアクセス開口部を閉鎖できることは、該カートリッジに収容されている材料を保存し、それら材料の時期尚早な劣化を防止することができる。
本発明は、ステレオリソグラフィ機械に給送するためのカートリッジ、および、前記カートリッジを使用するステレオリソグラフィ機械に関する。
本発明は、前記ステレオリソグラフィ機械を利用するステレオリソグラフィ方法にも関する。
周知のように、ステレオリソグラフィ技術によって、一般的に、発光タイプの所定の放射にさらされると凝固する材料、液体、または、ペースト状物の複数の層を重ね合わせることによって、三次元物体を製作することができる。
既知のタイプのステレオリソグラフィ機械は、材料を収容するのに適した容器、および、垂直方向に移動するようにモータが付けられたモデリングプラットフォームを含む。
該機械はさらに、モデリングプラットフォームに隣接する材料の層を選択的に凝固することができる、前記所定の放射を放出するのに適した放出手段を含む。
既知のタイプのステレオリソグラフィ機械の種々の例は、特許文献１、特許文献２、および、特許文献３に記載されている。
物体を作るのに使用可能であり、かつ、色、色相、機械的特性、および、他の物理的パラメータの観点から互いに異なっている種々のステレオリソグラフィ材料が既知である。
同一のステレオリソグラフィ機械は、得られる三次元物体それぞれに対して満たされるべき要件に従って、上述した種々の材料のいずれのものによっても使用可能である。
類似して、単一の三次元物体の種々の部分に対して種々の材料を使用することができる。
既知の技術によると、所望の材料で機械を準備するのは操作者である。
今上述した動作によって、実行に必要な時間、および、その実行が比較的厄介であるという欠点がもたらされる。
既知のタイプのステレオリソグラフィ機械はさらに、使用される材料の周期的な補充が、当該材料のレベルを戻すために必要とされるという欠点をもたらす。
既知の技法によると、前記補充は手動で実行されることで、より長い時間を要し、操作者を考えられる材料の毒性から生じる危険性にさらすといった欠点がある。
既知の変形実施形態によると、補充動作は自動的に実行されるが、この場合、ステレオリソグラフィ機械は給送装置を備えなければならず、これには、費用が掛かりメンテナンスを必要とする。
この変形実施形態のさらなる欠点は、材料を変更する必要がある場合、前記給送装置は、古い材料によって新しい材料が汚染されないように、あらかじめ清浄にされなければならないという事実から生じる。
いずれの場合でも、上述した機械は、加工サイクルの終了時に容器に残る材料が大気中の作用物質、特に、その環境における空気および光にさらされ、その結果、材料が次第に劣化することで使用不能になるといったさらなる欠点をもたらす。
前記劣化を回避するために、残った材料を開閉可能な容器に手動で移し、かつ、再び使用される必要があるまでその容器に保持する必要がある。
しかしながら、この動作は、容器の手動による補充に関して既に説明したものに完全に類似しているという欠点をもたらす。
所定の放射を放出する手段が、この場合透過的である容器の底部を通して材料を照射する既知のタイプのステレオリソグラフィ機械において、さらなる不便が生じる。
これらの機械では、加工サイクル中に、容器の透過性底部は所定の放射が底部を透過することによって次第に不透明化作用を受けるといったことが生じる。
前記不透明化作用は、放射の有効性を次第に低減することで、容器を取り替える必要が生じる。
前記取り替えを実行する必要がある時の判断は、ある程度の専門知識を必要とする。
補充しかつ容器を空にして、必要な場合、周期的に容器を取り替え、かつ、給送システムを清浄するのに必要な動作に関連する困難さは、上述したタイプの機械が未熟な使用者によって使用されるのに適していないことを暗示している。
米国特許第５，５７３，７２１号明細書 米国特許第５，５０３，７９３号明細書 国際公開第２０１２／１１１６５５号パンフレット
本発明は、上述した既知のタイプのステレオリソグラフィ機械にとって典型的である欠点全てを克服することを目的とする。
特に、本発明の第１の目的は、操作者が、同一のステレオリソグラフィ機械において種々の材料を使用しやすくすることである。
本発明のさらなる目的は、周期的に補充すること、および／または、容器を空にすることの必要性を解消することである。
また、本発明の目的は、容器の給送システムを清浄する必要性を回避することである。
また、本発明の目的は、容器の底部が不透明になっている時の容器の取り替えを容易にすることである。
本発明の別のさらなるかなり大きな目的は、加工サイクルの終了時に残っている材料の劣化を回避することである。
上述した目的は、請求項１に従って組み立てられたステレオリソグラフィ機械用のカートリッジによって実現される。
前記目的は、請求項１４による前記カートリッジを含むステレオリソグラフィ機械、および、請求項１６によるステレオリソグラフィ方法によっても実現される。
本発明のさまざまな態様のさらなる特性および詳細は、対応する従属請求項に記載される。
有利には、本発明の主題であるカートリッジは、既知のタイプのステレオリソグラフィ機械と比較して簡単なやり方で材料を変更できるようにする。
さらに有利には、本発明のカートリッジは、三次元物体を、当該物体の種々の部分に対して種々の材料で製作することを容易にする。
さらに有利には、前記カートリッジは、とりわけ、例えば、金細工または歯科分野の操作者のような未熟な操作者による使用にも適している。
下記で強調される他のものと共に、前記目的および利点は、添付の図面を参照して、非限定的な例によって提供される、本発明のいくつかの好ましい実施形態の説明において示される。
本発明の主題であるカートリッジの不等角投影図である。 図１に示されるカートリッジの部分的断面図である。 図１に示されるカートリッジの側断面図である。 ステレオリソグラフィ機械における使用中の図３のカートリッジを示す図である。 本発明の主題であるカートリッジの第１の変形実施形態の側断面図である。 本発明の主題であるカートリッジの第２の変形実施形態の側断面図である。 本発明の主題であるカートリッジの第３の変形実施形態の不等角投影図である。 図７に示されるカートリッジの側断面図である。 本発明の主題であるカートリッジの第４の変形実施形態の部分的不等角投影断面図である。
図１において２によって全体として示される、本発明の主題であるステレオリソグラフィ機械に給送するためのカートリッジは、容器３が関連付けられている支持構造３４を含む。
カートリッジ２は、支持構造３４に関連付けられ、所定の放射７にさらされると凝固するのに適した第１の材料６、液体、または、ペースト状物を収容するのに適した第１のリザーバ５も含む。
所定の放射７は、光であるのが好ましいが必ずしもそうではない。
さらに好ましくは、前記第１の材料６は光硬化樹脂またはフォトポリマーである。
カートリッジ２は、第１のリザーバ５から容器３の方へ第１の材料６を搬送するのに適した、支持構造３４に関連付けられた給送手段８も含む。
支持構造３４は、図４に概略的に示される、ステレオリソグラフィ機械１に取り外し可能に連結するための手段を備える。
ステレオリソグラフィ機械１は、カートリッジ２を連結するための前記手段と協働するのに適した取り外し可能連結手段１５を備えて、カートリッジ２に対して図４に示される動作位置を定めるようにする。
容器３は、図４に示されるように、カートリッジ２が前記ステレオリソグラフィ機械に連結される時、容器３自体におけるステレオリソグラフィ機械１のモデリングプラットフォーム１４の挿入を可能にするのに適したアクセス開口部４をさらに備える。
機械１へのカートリッジ２の結合によって第１の材料６を収容するのに適した容器３が利用可能になり、該第１の材料６は、所定の放射７を選択的に受ける時、凝固し、ひいては、形状が三次元物体になることが理解できる。
有利には、前記カートリッジ２は、機械１に容易に結合し、必要時に取り替え可能である。
明らかに、互いに類似するため、全てが等しく機械１に連結されるのに適しているが、収容する材料に対して互いに異なる構造を有する、種々のカートリッジを作ることができる。
従って、有利には、操作者は、時折、作られる特定の三次元物体に最も適した材料を収容するカートリッジを選定することができる。
本発明によると、カートリッジ２は、前記第１の材料６と異なる第２の液体またはペースト状材料６ａを収容するのに適した、支持構造３４に関連付けられた、第２のリザーバ５ａも含む。
２つのリザーバ５および５ａは、支持構造３４内にそれらの輪郭を概略的に示す破線で図１に示される。
給送手段８は、第２のリザーバ５ａから容器３の方へ第２の材料６ａも搬送するのに適している。
単一のカートリッジ２におけるいくつかの異なる材料６、６ａが存在することによって、いくつかの異なる材料から成る三次元物体を製作することが理解できる。
さらに、操作者が、１回の動作で、得られるべき製品のタイプにとって最も適したカートリッジをステレオリソグラフィ機械１に連結することができるため、ステレオリソグラフィ機械１の準備が、既知のタイプの機械と比較して簡単になりかつ迅速になる。
明らかに、製作されるそれぞれのタイプの三次元物体用で、そのタイプの物体にとって最も適した材料を収容する特定のカートリッジを作ることができる。
さらに、給送手段８は、材料６、６ａを、加工サイクルに使用するのに必要な時に、容器３内に移すため、外部から容器３の補充を行ういずれの必要性も回避し、よって、本発明の目的のうちの１つを実現することができる。
また、有利には、上述したカートリッジ２は、機械上に自動給送装置を存在させる必要がないため、ステレオリソグラフィ機械１およびその使用の両方を簡略化する。
さらに、本発明は、給送手段８を、材料が変更される度にカートリッジ２と共に取り替えるため、材料が変更される度にこの給送手段８を洗浄する必要性を回避する目的を実現する。
好ましくは、第２の材料６ａは、前記所定の放射７にさらされると凝固するのに適したタイプのものである。
このように、製作の必要性に従って、２つの材料６、６ａを互いに代替として使用することができる。
本発明の変形実施形態によると、第２の材料６ａは、前記所定の放射７にさらされると凝固するのに適した混合物６ｂを形成するように、第１の材料６と混合させるのに適したタイプのものである。
今上述した変形実施形態では、第１の材料６は、三次元物体の凝固層の形成のための基材としての役割を果たし、第２の材料６ａは、基材６と比較して異なる物理的性質を有する混合物６ｂを基材６と共に形成するための補助材料としての役割を果たす。
前記第２の材料６ａを、例えば、種々の色合い、色相、または、他の視覚的性質を有する混合物６ｂを得ることが必要な場合、顔料とすることができる。
前記第２の材料６ａは、耐性および硬度などのような特別な機械的特性を混合物６ｂに与えるのに適した、粉体、例えば、セラミック粒子を含有することもできる。
好ましくは、給送手段８は、可変パーセンテージで第１の材料６および第２の材料６ａを分配することができるように制御されることで、種々の性質を有する対応する混合物６ｂを得るのに適している。
好ましくは、および、図１および図２において観察されるように、カートリッジ２は、２つの第２のリザーバ５ａを収容し、そのそれぞれ１つは、互いに異なる対応する第２の材料６ａを収容するのに適している。
有利には、それぞれが異なる材料６ａを収容する２つ以上の第２のリザーバ５ａが存在することによって、材料が個々に使用される場合、および、材料を共に混合して使用する場合双方において、機械１の使用の柔軟性を高めることができる。
好ましくは、リザーバ５および５ａ、ならびに、容器３は、単体を形成するように、支持構造３４を通して互いに固定するように関連付けられる。
さらに一層好ましくは、支持構造３４は、リザーバ５および５ａならびに容器３を画定するように構成される。
より精確には、図２および図３に示されるように、支持構造３４は、好ましくは、体積の範囲を定める外壁と、前記体積の中に位置決めされ、かつ、容器３をリザーバ５、５ａから分離するように意図されている中間壁１６と、体積の中に位置決めされ、かつ、第１のリザーバ５および第２のリザーバ５ａを互いから分離するように意図されている中仕切り２２とを含む。
好ましくは、図３に示されるように、容器３は、所定の放射７に少なくとも部分的に透過的であり、容器３のアクセス開口部４に対向する底部９を有する。
アクセス開口部４および透過性底部９の構成によって、図４に概略的に示されるタイプのステレオリソグラフィ機械１においてカートリッジ２を使用することができ、この構成において、所定の放射７は、容器３の下に配置される放出手段１３によって放射される。
実際、透過性底部９によって、所定の放射７を透過させて、容器３に収容された材料６ｂの凝固を得ることができる。
さらに、アクセス開口部４によって、容器３にモデリングプラットフォーム１４を挿入し、かつ、ステレオリソグラフィプロセスを実行できるように移動させることができる。
好ましくは、リザーバ５、５ａは、それらの中に収容された材料６、６ａを外部環境から絶縁するのに適した手段を備える。
有利には、前記絶縁によって、材料６、６ａをその環境の空気および／または光から保護することができる。
好ましくは、前記絶縁手段は、リザーバ５、５ａの範囲を定める気密壁を含む。
特に、リザーバ５、５ａの壁は、その環境の光に不透明であるのが好ましい。
給送手段８に関して、その給送手段８は搬送ダクト８ａを含む。搬送ダクト８ａのそれぞれは、第１の端部で対応するリザーバ５、５ａと連通し、第２の反対側の端部で、他のリザーバに対応する分配口３ａとは異なる、図２において可視である、対応する分配口３ａを通してリザーバ３と連通する。
それぞれのリザーバ５、５ａに対して分配口３ａが存在することによって、リザーバ５、５ａに収容された材料６、６ａが容器３に到達する前に共に混合されないようにすることができる。
このように、有利には、容器３内に移される材料６ｂの組成を精確に制御することができる。
好ましくは、図３に示されるように、前記搬送ダクト８ａは、リザーバ５、５ａから容器を分離する中間壁１６に属する対応する貫通開口部である。
好ましくは、給送手段８は、リザーバ５、５ａに存在する材料６、６ａのレベルとは無関係に、所定の間隔内で容器３において材料６ｂのレベルを維持するように構成される。
有利には、これによって、加工する際の最適値で容器３におけるレベルを常に維持するのと同時に、容器３からの材料６ｂの考えられる漏れを回避することができる。
好ましくは、これは、それぞれの搬送ダクト８ａを適当にサイズ合わせすることによって得られる。
特に、搬送ダクト８ａは、容器３のレベルが低下すると対応するリザーバ５、５ａから材料６、６ａが自発的に流出後、前記レベルがその正常値まで戻ると流出を停止することができるように、精確にサイズ合わせ可能である。
上述した効果を、例えば、リザーバ５、５ａおよび容器３に存在する材料６、６ａに対して作用する種々の圧力、ならびに、搬送ダクト８ａによる毛管現象を活用するように搬送ダクト８ａをサイズ合わせすることによって得ることができる。
図５、および３０によって図５に示される、本発明の変形実施形態によると、前記給送手段８は、容器３の方への各リザーバ５、５ａからの材料６、６ａの流出を、容器３に存在する材料６ｂのレベルに基づいて可能にするか防止するように制御可能である弁手段１９を含む。
好ましくは、前記弁手段１９は、空気が１つまたは複数のリザーバ５、５ａに入ることを可能にするのに適したブリーザ弁を含む。
本明細書に示されていない、本発明の変形実施形態によると、弁手段は搬送ダクト８ａに沿って配置されることで、必要性に従って開閉可能となる。
図６、および３１によって図６に示される、本発明のさらなる変形実施形態によると、給送手段８は、リザーバ５、５ａから容器３の方へ材料６、６ａを押し込むのに適したスラスト装置１８を含む。
特に、前記スラスト装置１８は、容器３における材料６ｂのレベルが前記所定の間隔内でそのままである限り、その作動が抑制されるように構成される。
前記スラスト装置１８はポンプを含むのが好ましいが、必ずしもそうではない。
本明細書に示されない、本発明の変形実施形態によると、スラスト装置は、それぞれのリザーバ５、５ａに配置されるプランジャーを含む。
好ましくは、カートリッジ３０および３１は、弁手段１９および／またはスラスト装置１８それぞれに電力を供給するのに適した電力手段２０を含む。
好ましくは、前記電力手段２０は、ステレオリソグラフィ機械１に属する類似したコネクタに関連付け可能な電力供給コネクタを含む。
本明細書に示されない、本発明のさらなる変形実施形態によると、給送手段８は、閉鎖されるのに適し、かつ、リザーバ５、５ａに取り外し可能に連結される容器３の方への材料６、６ａの流出を制御するように構成される外部制御手段を可能にするのに適した穴を含む。
前記外部制御手段は、例えば、上述したものに類似した弁手段および／またはスラスト装置を含むことができる。
特に、該制御手段は、ステレオリソグラフィ機械１に属することもできる。
明らかに、本発明の変形実施形態は、上述した給送手段の任意の組み合わせを含むことができる。
さらに、上述した実施形態全てにおいて、給送手段８は、容器３に存在し、かつ、いずれの異常レベルも示すように構成される、材料６ｂのレベルを検出するのに適したセンサ１７を含むことができる。
好ましくは、センサ１７は、弁手段１９および／またはスラスト装置１８に動作可能に連結されることで、これらの作動を制御するようにする。
好ましくは、カートリッジ２は、リザーバ５、５ａに収容された材料６、６ａのレベルを検出するのに適した検出手段１０も含む。
前記検出手段１０によって、適した時に操作者がカートリッジ２を取り替えることができるように、リザーバ５、５ａに収容された材料６、６ａの消耗を信号で送ることができる。
有利には、検出手段１０は、さらに、ステレオリソグラフィ機械１の使用を容易にする。
明らかに、前記検出手段１０は、有利には、リザーバ５、５ａが補充を必要としていることを信号で送るために、ステレオリソグラフィ機械に組み込まれたカートリッジ２においても使用可能である。
好ましくは、検出手段１０は、リザーバ５、５ａに存在する材料６、６ａのレベルを表す電気信号を放出するように構成される。
前記電気信号は、例えば、ステレオリソグラフィ機械１に属する第２のコネクタに取り外し可能に連結されるのに適した第１のコネクタを含むことができる連結手段１１を通してカートリッジ２の外部にある装置に送信されるのが好ましい。
ステレオリソグラフィ機械１は、好ましくは、本明細書に示されないが、それ自体既知である信号送信手段を備える。当該信号送信手段は、材料６、６ａが、前記電子信号の受信時に各リザーバ５、５ａにおいて使い果たされていることを、操作者に警告するように構成される。
好ましくは、カートリッジ２は、図３に示される閉鎖位置、および、図４に示される開放位置を推定することができるように、容器３のアクセス開口部４に取り外し可能に関連付けられた扉口１２も含む。
有利には、前記扉口１２を閉鎖することは、材料６、６ａを保存するように、カートリッジ２の内容物を、例えば、該カートリッジが未使用のままである期間中、外部環境から完全に絶縁するため、それら材料の劣化を回避する目的を実現することを意味する。
さらに有利には、前記扉口１２は、操作者が、カートリッジ２の使用を安全かつ容易にするために、材料６、６ａと偶発的に接触することを防止する。
好ましくは、扉口１２にモータが付けられることで、閉鎖位置を自発的に推定する。
前記モータの取り付けを、例えば、弾性手段によって得ることができる。
変形実施形態によると、モータの取り付けは、ステレオリソグラフィ機械１に属する閉鎖装置によって得られる。
この場合、閉鎖位置において扉口１２を遮断するのに適した手段が提供可能であり、その手段は、操作者が前記扉口を開放しないようにするのに適している。
例えば、加工サイクルを開始する前に、ステレオリソグラフィ機械１によって自動的に動作される装置を通してのみ前記遮断手段を解除することができるように構成することによって、前記要件を満たすことができる。
いずれの場合でも、扉口１２は、前記開閉位置に対応するストロークの終了を定めるのに適した成形部１２ａを含むのが好ましい。
それぞれのリザーバ５、５ａの体積が１ｃｍ３〜５０ｃｍ３で含まれるのが好ましいが、必ずしもそうではない。
上記で示した体積は、歯科技工で使用されるタイプの歯科用模型を製作するのに必要な材料６、６ａの量に対応する。
従って、有利には、上記で示したサイズのリザーバ５、５ａを有するカートリッジ２は、未熟練操作者のために機械の使用をさらに簡略化する、使い捨てカートリッジとして使用可能であるのと同時に、材料６、６ａの量を必要最小限に制限することができる。
明確には、リザーバ５、５ａは種々の体積を有することができる。
例えば、第１の材料６が主材料としての役割を果たし、第２の材料６ａが補助材料である場合、第２のリザーバ５ａは、恐らく、第１のリザーバ５の体積と比較してより少ない体積を有することになる。
容器３の透過性底部９に関して、これは、その透過性底部９を不透明にする所定の放射７の形のエネルギーが、リザーバ５、５ａの体積全体に対応する量の材料６、６ａを凝固するのに必要な同じ所定の放射７の形のエネルギーの１１０％を超えないように構成されるのが好ましい。
このように、透過性底部９の持続期間は、カートリッジ２に収容される材料６、６ａに適応され、透過性底部９、ひいては、カートリッジ２の費用を抑えるという利点がある。
好ましくは、カートリッジ２は、充填動作が完了すると密閉される、リザーバ５、５ａを充填するための穴を備える。
好ましくは、扉口１２は、少なくとも、扉口が最初に開放されるまでカートリッジ２が完全な気密性を有したままであることを徹底するように構成される。
図７および図８において３２によって示される、本発明の変形実施形態によると、搬送ダクト８ａは、容器３内へ、共通の分配口３ａのレベルで終わる。
有利には、前記共通の分配口は、材料６、６ａの混合を容易にし、それら材料６、６ａは容器３の方へ移される。
さらに、好ましくは、給送手段８は、１端部が搬送ダクト８ａの第２の端部に連結され、反対側の端部が分配口３ａと一致する混合ダクト８ｂを含む。混合ダクト８ｂは、当該混合ダクト自体に沿って流れる材料６、６ａの渦運動を誘導するように構成される成形体８ｃを収める。
有利には、前記成形体８ｃは、分配ステップ中の材料の混合に有利である。
成形体８ｃはらせん形状であるのが好ましいが、必ずしもそうではない。
図９において３３によって示される、本発明のさらなる変形実施形態では、２つの第２のリザーバ５ａは、容器３の分配口３ａのレベルで容器３に取り外し可能に関連付けられた分配ユニット２３に属する。
第２のリザーバ５ａのそれぞれ１つは対応する開口部２１を含み、分配ユニット２３は、その移動によって、容器３の分配口３ａのレベルで前記開口部２１のうちのいずれか１つを配置することができるように構成される。
このように、分配ユニット２３の異なる配置を通して容器３へ搬送する材料を選択することができる。
第１のリザーバ５は容器３に固定され、かつ、第２のリザーバ５ａに対応する分配口３ａと異なるのが好ましいが必ずしもそうではない分配口３ｂを通して、容器３と連通する。
明らかに、本発明の変形実施形態によると、第１のリザーバ５は分配ユニット２３に属することもできる。
図９に示される実施形態では、分配ユニット２３は、本明細書に示されないがそれ自体既知である直線滑り案内を通して支持構造３４に関連付けられた引出しの構成を有する。
本発明の種々の実施形態は、上述したものとは異なる配分ユニットを含むことができ、例えば、回転ドラムの構成または何か他の構成を推定することができる。
動作可能なように、カートリッジ２は、図４に概略的に示されるステレオリソグラフィ機械１において使用される。ステレオリソグラフィ機械１は、所定の放射７を放出するのに適した放出手段１３と、移動軌跡Ｘに沿って移動するのに適した電力手段に関連付けられたモデリングプラットフォーム１４とを含む。
好ましくは、カートリッジ２は、容器３の透過性底部９が所定の放射７の軌跡に沿って配置され、かつ、アクセス開口部４がプラットフォーム１４の移動軌跡Ｘに沿って配置されるような動作位置において、機械１に関連付けられる。
好ましくは、連結手段１５は、本明細書に図示されないがそれ自体既知であるセンサを備える。当該センサは、カートリッジ２の存在を検出し、かつ、必要な場合、いずれの位置決め不良も示すのに適しているため、システム全体としての使用を容易にするようにさらに改良する。
カートリッジ２が動作位置にある時、容器３の扉口１２は、モデリングプラットフォーム１４が容器３に進入できるようにするために、好ましくは自動的に開放される。
三次元物体は、リザーバ５、５ａから容器３まで、所定の量の１つまたは複数の材料６、６ａを移した後、既知のタイプのステレオリソグラフィプロセスを使用して製作される。
よって、容器３は、材料６もしくは材料６ａ、または、これらの混合物６ｂを収容することになる。
引き続いて、モデリングプラットフォーム１４は、容器３に存在する材料６、６ａまたは６ｂに接触して配置される。
モデリングプラットフォーム１４に接触して配置された材料６、６ａまたは６ｂの層には、その後、所定の放射７が選択的に照射されて、その層を凝固させるようにする。
物体のそれぞれの層を、時折、リザーバ５、５ａから容器３へ移される材料６、６ａのいずれかで作ることができる。
種々の材料６および６ａの混合物６ｂを根幹として層を作る場合、例えば、図７および図８に示される変形実施形態３２のように、それら材料６、６ａを単一の分配口３ａを通して搬送することによって、材料６、６ａの均質な混合を直接行いつつ分配することができる。
図に示されない変形実施形態によると、材料６、６ａは、容器３内に搬送された後、所定の放射７にさらされる前に混合される。
この最後の変形実施形態では、前記混合は、容器３に対して、該容器３に収容される材料６、６ａと接触してモデリングプラットフォーム１４を移動させることによって得られるのが好ましい。
好ましくは、プラットフォーム１４の移動は、容器３の底部９に平行であり、例えば、底部９自体と直交する、好ましくは、プラットフォーム１４の移動軌跡Ｘと一致する軸を中心にしたプラットフォーム１４の一連の完全な回転を含む。
この場合、プラットフォーム１４は丸い形状を有するのが好ましい。
さらに、機械１は、前記回転の終了時に、プラットフォーム１４がその初期位置に戻されるように、プラットフォーム１４の角度配向を判断することができる、本明細書に示されない検出装置を含むのが好ましい。
前記検出装置は、プラットフォーム１４に属する基準要素と、該プラットフォーム自体の外部にある検出要素とを含むのが好ましい。
好ましくは、基準要素は側面ノッチであり、検出要素は、前記側面ノッチと協働し、かつ、正確な位置でプラットフォーム１４を留める機能も有する基準体である。
加工サイクルの終了時に、モデリングプラットフォーム１４、それと共に、仕上がった物体は、容器３から引き出される。
好ましくは、容器３の取り外し可能な扉口１２は、大気中の作用物質からカートリッジ２に残っている材料６、６ａを保護するように閉鎖されることで、該材料６、６ａを少ししてから再び使用することができる。
ステレオリソグラフィ機械１は、連続した加工サイクルを開始する前に、リザーバ５、５ａに存在する材料６、６ａのレベルが所定の閾値を下回る場合に操作者に警告するように構成可能である。
変形実施形態によると、ステレオリソグラフィ機械１は、リザーバ５、５ａにおいて利用可能な材料６、６ａの量と比較して、物体を作るのに必要な材料の量を計算することができるように構成される。
利用可能な量が十分ではない場合、ステレオリソグラフィ機械１は、使用者に警告する。
上記は、上述したカートリッジが設定された物体を実現することを明確に示している。
特に、種々の材料を収容する同じカートリッジにおけるいくつかのリザーバの存在によって、種々の物理的特性を有する、および／または、簡単かつ自動的なやり方でいくつかの種々の材料を含む三次元物体を製作することができる。
さらに、カートリッジ形の構成によって、操作者は、周期的に補充しなければならないこと、および／または、カートリッジの容器を空にしなければならないことを回避することができる。
さらに、機械に対するカートリッジの容易な連結および取り外しによって、容器の底部が不透明になる時の取り替えが容易になる。
前記使用の容易さは、リザーバに存在する材料のレベルを検出するための手段の存在によって、さらに高められる。
使用が容易であることはまた、給送システムがカートリッジに組み込まれ、そのため、後に、材料を変更する必要がある時に該カートリッジと共に取り替えられるので、容器の給送システムを洗浄する必要がないという事実によって有利である。
さらに、カートリッジのアクセス開口部を閉鎖できることは、該カートリッジに収容されている材料を保存し、それら材料の時期尚早な劣化を防止することができる。

Claims (19)

  1. ステレオリソグラフィ機械（１）用のカートリッジ（２；３０；３１；３２；３３）であって、
    前記ステレオリソグラフィ機械（１）に取り外し可能に連結するための手段を備える支持構造（３４）と、
    前記支持構造（３４）に関連付けられた、アクセス開口部（４）を備える容器（３）と、
    前記支持構造（３４）に関連付けられ、所定の放射（７）にさらされると凝固するのに適した第１の材料（６）、液体、または、ペースト状物を収容する第１のリザーバ（５）であって、前記第１の材料（６）を外部環境から絶縁するのに適した手段を備える、第１のリザーバ（５）と、を含み、
    前記支持構造（３４）に関連付けられ、かつ、前記第１の材料（６）と異なる第２の材料（６ａ）、液体またはペースト状物を収容する少なくとも１つの第２のリザーバ（５ａ）であって、前記外部環境から前記第２の材料（６ａ）を絶縁するのに適した手段を備える、第２のリザーバ（５ａ）と、
    前記リザーバ（５、５ａ）から前記容器（３）の方へ前記第１の材料（６）および前記第２の材料（６ａ）を搬送するために、前記支持構造（３４）に関連付けられた給送手段（８）と、を含むことを特徴とする、カートリッジ（２；３０；３１；３２；３３）。
  2. 前記第１のリザーバ（５）は前記第１の材料（６）を収容し、前記第２のリザーバ（５ａ）は前記第２の材料（６ａ）を収容することを特徴とする、請求項１に記載のカートリッジ（２；３０；３１；３２；３３）。
  3. 前記第２の材料（６ａ）は、前記所定の放射（７）にさらされると凝固するのに適していることを特徴とする、請求項２に記載のカートリッジ（２；３０；３１；３２；３３）。
  4. 第２の材料（６ａ）は、前記第１の材料（６）と共に、前記所定の放射（７）にさらされると凝固するのに適した混合物（６ｂ）を形成するのに適していることを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のカートリッジ（２；３０；３１；３２；３３）。
  5. それぞれ１つが互いに異なる対応する第２の材料（６ａ）を収容する、複数の前記第２のリザーバ（５ａ）を含むことを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のカートリッジ（２；３０；３１；３２；３３）。
  6. 前記第１のリザーバ（５）および前記１つまたは複数の第２のリザーバ（５ａ）は、前記容器（３）に固定するように関連付けられることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のカートリッジ（２；３０；３１；３２）。
  7. 前記給送手段（８）はいくつかの搬送ダクト（８ａ）を含み、それぞれが、第１の端部で前記リザーバ（５、５ａ）のうちの対応する１つと、かつ、反対側の第２の端部で前記容器（３）と連通することを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載のカートリッジ（２；３０；３１；３２；３３）。
  8. 前記搬送ダクト（８ａ）の少なくとも２つは、前記容器（３）内へ、それぞれ１つが異なる分配口（３ａ；３ｂ）のレベルで終わることを特徴とする、請求項７に記載のカートリッジ（２；３０；３１；３３）。
  9. 前記搬送ダクト（８ａ）の少なくとも２つは、前記容器（３）内へ、同じ分配口（３ａ）のレベルで終わることを特徴とする、請求項７に記載のカートリッジ（３２）。
  10. 前記給送手段（８）は、１端部が前記搬送ダクト（８ａ）の前記第２の端部に連結され、前記反対側の端部が前記分配口（３ａ）と一致する混合ダクト（８ｂ）を含み、前記混合ダクト（８ｂ）は、前記混合ダクト（８ｂ）に沿って流れる前記材料（６、６ａ）の渦運動を誘導するように構成される成形体（８ｃ）を収めることを特徴とする、請求項９に記載のカートリッジ（３２）。
  11. 前記給送手段（８）は、前記容器（３）に前記リザーバ（５、５ａ）の少なくとも２つを連通させる分配口（３ａ）を含み、該リザーバ（５、５ａ）のそれぞれは開口部（２１）を含み、かつ、前記容器（３）に取り外し可能に関連付けられた分配ユニット２３に属することで、前記分配口（３ａ）と連通する前記２つのリザーバ（５、５ａ）のいずれかの前記開口部（２１）を設置できるようにすることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のカートリッジ（３３）。
  12. 前記給送手段（８）は、所定の間隔内で前記容器（３）に収容された前記材料（６ｂ）のレベルを保持するように構成されることを特徴とする、請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載のカートリッジ（２；３０；３１；３２；３３）。
  13. 前記給送手段（８）は、前記容器（３）の方への前記リザーバ（５、５ａ）のうちの対応する１つからの前記第１の材料（６）および／または前記第２の材料（６ａ）の流出を可能にするか防止するように制御されるのに適した弁手段（１９）を含むことを特徴とする、請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載のカートリッジ（３０）。
  14. 前記給送手段（８）は、前記リザーバ（５、５ａ）のうちの対応する１つから前記容器（３）の方へ前記第１の材料（６）および／または前記第２の材料（６ａ）を押し込むのに適したスラスト装置（１８）を含むことを特徴とする、請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載のカートリッジ（３１）。
  15. 前記アクセス開口部（４）の少なくとも１つの開放位置および少なくとも１つの閉鎖位置を推定することができるように、前記アクセス開口部（４）に取り外し可能に関連付けられた扉口（１２）を含むことを特徴とする、請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載のカートリッジ（２；３０；３１；３２；３３）。
  16. 前記容器（３）は、前記所定の放射（７）に少なくとも部分的に透過的であり、前記アクセス開口部（４）に対向して位置する底部（９）を含むことを特徴とする、請求項１〜１５のうちいずれか一項に記載のカートリッジ（２；３０；３１；３２；３３）。
  17. 所定の放射（７）を放出するのに適した放出手段（１３）と、
    モデリングプラットフォーム（１４）であって、移動軌跡（Ｘ）に沿って前記プラットフォーム（１４）を移動させるのに適した電力手段に関連付けられたモデリングプラットフォーム（１４）と、を含む、ステレオリソグラフィ機械（１）であって、
    請求項１６に記載のカートリッジ（２；３０；３１；３２；３３）、および、前記透過性底部（９）が前記所定の放射（７）の軌跡に沿って配置され、かつ、前記アクセス開口部（４）が前記モデリングプラットフォーム（１４）の前記移動軌跡（Ｘ）に沿って配置されるような動作位置に、前記カートリッジ（２；３０；３１；３２；３３）を収めるように構成される取り外し可能連結手段（１５）を含むことを特徴とする、ステレオリソグラフィ機械（１）。
  18. 前記対応するリザーバ（５、５ａ）から前記容器（３）の方へ前記第１の材料（６）および前記第２の材料（６ａ）の流出を制御するように前記給送手段（８）を動作させるために、前記給送手段（８）に連結されるのに適した制御手段を含むことを特徴とする、請求項１７に記載のステレオリソグラフィ機械（１）。
  19. 請求項１〜１６のうちいずれか一項に記載のカートリッジ（２；３０；３１；３２；３３）を準備する動作と、
    前記リザーバ（５、５ａ）から前記容器（３）の方へ前記第１の材料（６）および前記第２の材料（６ａ）を搬送するように前記給送手段（８）を動作させる動作と、
    前記容器（３）に存在する前記材料（６、６ａ）に接触してモデリングプラットフォーム（１４）を配置する動作と、
    前記所定の放射（７）によって、前記モデリングプラットフォーム（１４）に接触して配置される前記容器（３）に存在する前記材料（６、６ａ）の層を選択的に照射して、その層を凝固させるようにする動作と、を順に含むステレオリソグラフィ方法であって、
    均質な混合物（６ｂ）を形成するように、前記容器（３）に対して、かつ、前記放射動作の前に前記容器（３）に存在する前記材料（６、６ａ）に接触して、前記モデリングプラットフォーム（１４）を移動させる動作を含むことを特徴とする、ステレオリソグラフィ方法。
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