JP2018514426A - 積層造形装置 - Google Patents

Abstract

本発明が開示する積層造形装置は、放射硬化性液を入れるコンテナ(501, 502, 507)と、製造工程中に生産物を支えるためのビルド面を持ち、前記コンテナに対してあらかじめ決められた方向に移動可能なビルドプラットフォーム(520)と、前記容器中の放射硬化性液を選択的にさらして固めて生産物を形成するための硬化放射を提供する放射源(402)とを有し、前記コンテナは、柔軟性がある底部が平面となる平面構造を保つことができる柔軟性がある底部を有する内部底(507)を含み、前記内部底と接する放射硬化性液は、伸縮性の柔軟性がある底部とともに傷つくことなく動くように配置された少なくとも一つの柔軟性がある壁部(501)を有するコンテナ壁(501,502)に閉じ込められており、前記製造装置は、柔軟性がある底部の少なくとも一部を前記ビルドプラットフォームに垂直であり、前記ビルドプラットフォームのビルド面から離れる方向に変位させるように構成された変形システム(503, 505, 903, 1072, 1073, 1171)を含むことを特徴とする。【選択図】図４ａ

Description

本発明は、積層造形法に関する。

3Dプリンティングとも呼ばれる積層造形法は、重要な製品開発手段となっている。3Dプリンターによって大幅に進歩している３つの領域としてラピッドプロトタイピング、反復設計、概念の検証が挙げられる。今日の市場においては数種類の3Dプリンティングプラットフォームが流通しており、それぞれのプラットフォームに重要な特性と利点を活用して、商品開発者はデザインモデル、デモンストレーター、機能プロトタイプおよび生産物検証のための少バッチの部品を作成している。しかし現在使用可能な3Dプリンターには、3Dプリンティング技術を部品の大量生産に利用することを妨げる、一連の重大な限界が共通してある。

大量生産においては、高生産性が生産コストを抑える重要な方法である。大量生産をするためには、製造工程をコントロールすることが重要である。コントロールの欠如により、意図した結果とは異なる生産物が製造されるリスクが高まる。

光硬化性樹脂または他の適切な放射硬化性液に下から投射するタイプの積層造形装置（あるいはビルド容器表面から層を切り離すことによるほかの積層造形装置）においては、例えばビルド容器表面から積層造形物を切り離す構造によりコントロールの欠如が生じうる。このようなコントロールの欠如は、一以上の次のような形で現れうる：
a. 形作られる各単一層の厚みが一定せず、その結果生産物のＺ軸上の寸法が一定しない。
b. ビルド容器表面から確実に生産物を切り離すために、個々の生産物、および／または生産物の各単一層に加えられる力の大きさ、および／または速さ、および／または方向が一定しない。

従来の装置および方法に比べて、ビルド容器表面からの積層造形物の切り離しをよりよくコントロールすることができる、改良された3Dプリンティング装置および方法が望まれる。

硬化放射を行って液体容器内の反応性液体を固化する下部投射3Dプリンターを使う場合、直近に固化された層は基本的に容器底部に付着している。この層を容器底部から取り外すときに生産物が変形してしまうことがあり、生産性が低下する。

特許明細書 WO 2014／201486 には層形成のためのシステムが開示されており、そのシステムは光硬化性物質およびクランプ装置を入れるための伸縮性がある素材を使った容器を備える。またこのクランプ装置は、容器の底部をそれぞれ引き伸ばしたり圧縮したりすることにより、直近に固化した層を容器底面から取り外しやすくするために、伸縮性がある容器の側面を引っ張ったり押したりするように設計されている。

しかしながら、容器側面を引いたり押したりすることにより生じる容器底面の変形、およびそれにより生じる引き離す力の方向と大きさは、本質的に底面全体が引き伸ばしの際の伸張、圧縮の際のゆがみに影響を受けるので、コントロールしたり再現したりすることは容易ではない。特に圧縮されることによって容器の底面、あるいは底面の一部が上方、あるいは下方に動くゆがみを、取り外しを一定に保つためにコントロールしたり再現したりすることは容易ではない。

特に、このようにして引き離しを促す方法は、それぞれに大きさ、形、および／または高さの違う複数の生産物が同時に製造されているときに、それぞれの生産物の積層を底から繰り返し引き離す目的には適していない。このような場合、個々の部品は、伸張および／あるいはゆがみの力が、それぞれの生産物を容器底面に固定している負圧および／または接着力を最初に超える不特定の場所においてはがれる。

さらなる欠陥としては、容器底部の全体または一部に伸縮性があるため、製造工程中から後にかけて生産物を支持するように構成されているビルドプラットフォームと容器の底の間で圧縮される反応性液体の厚みを一定に保つことが難しいことがある。このように加圧して厚みを一定に保つことは、ビルドプラットフォーム表面に直交する方向の寸法を正確に製造し、プラットフォーム底部がビルドプラットフォームから一定の位置において平面を構成し、保つことを可能にすることが必要である。容器底部に伸縮性および／または柔軟性がありすぎる場合、平面構造を作り出し、保つことができない。

上記に開示されているように、固化した積層が容器底部に付着しているものを無制御に切り離すことによって、生産物が制御不能な形で意図したものとは違う形に引き伸ばされ、および／または曲げられ、生産性を下げることがある。

本発明の第一の態様はこの問題を軽減する。本第一の態様である積層造形装置は、放射硬化性液（たとえば光硬化性液）を入れる容器と、製造工程中に生産物を支えるためのビルド面を有し、前記容器に対してあらかじめ決められた方向に移動可能なビルドプラットフォーム(520)と、前記容器中の放射硬化性液を選択的にさらして固めて前記生産物を形成するための硬化放射を提供する放射源と、を有し、前記装置においては、前記容器が、柔軟性がある底部が平面となる平面構造を保つことができる柔軟性がある底部を有する内部底を含み、内部底面と接する放射硬化性液は、柔軟性がある底面部とともに傷つくことなく（intactly）動くように配置された少なくとも一つの柔軟性がある壁部を有する容器壁に閉じ込められており、前記製造装置は、柔軟性がある底部の少なくとも一部を前記ビルドプラットフォームに垂直であり、前記ビルドプラットフォームのビルド面から離れる方向に変位させることによって、前記柔軟性がある底部の変位した部分において、少なくとも生産物の一部を引き離すように構成された変形システムを含むことを特徴とする。

この移動によって少なくとも生産物の一部分が、柔軟性がある底部の変位した部分から離れる。

明細書および添付の請求の範囲を通して、「柔軟性」という用語は「柔軟なおよび／または変形可能な」の意に解釈される。

実施形態のいくつかにおいて、前記変形システムは、柔軟性がある底部の少なくとも一部を徐々に変位させるように構成されている。

実施形態のいくつかにおいて、上記の漸進的な変位は、柔軟性がある底部の幅にわたって一定の形および深さの湾曲を作ることによって構成されており、変形システムによって前記底部の長さに沿って一定の速度で移動するようにされている。

実施形態のいくつかにおいては、該変形システムによって柔軟性がある底部の少なくとも一部が徐々に変位量を増加させるように構成されている。

実施形態のいくつかにおいて、前記変形システムは、柔軟性がある底部の幅にわたっており、かつ前記変形システムによって前記底部の長さに沿って移動される漸進的な変位を引き起こすように構成されている。

実施形態のいくつかにおいて、前記変形システムは少なくとも前記柔軟性がある底部の一部の変位を維持し、かつ徐々に増やすように構成されている。

実施形態のいくつかは、変形システムの一部として、容器の外側に配置された一つまたは複数の柔軟性がある外側部を含む。そしてこれらの外側部は、所定の曲げる力、例えば可変の曲げ力を受け、所定の曲げる力の少なくとも一部を柔軟性がある底部に伝えて変位を起こすように構成されている。実施形態のいくつかにおいては、上記一つあるいは複数の外側部は、少なくとも容器壁の一部からはみ出した容器底部の延長である。実施形態のいくつかにおいては、内側の底と前記外側部とは一体に成形されている。

実施形態のいくつかにおいては、前記変形システムにより一つまたは複数の外側部に曲げる力が加わることで、上記変位が起こるように構成されている。

実施形態のいくつかにおいて、前記変形システムは、上記外側部に係合して上記の曲げる力を生み出すように構成された一以上の可動ローラーを備える。

実施形態のいくつかにおいて、前記変形システムは、前記外側部の端に係合し、前記端の少なくとも一部に沿って動くように構成された湾曲した溝を備える可動要素を有するように構成されている。

実施形態のいくつかにおいては、上記柔軟性がある底部を一定期間平面に保つように構成された、伸縮性要素によって前記柔軟性がある底部が支持されている。

実施形態のいくつかにおいては、上記柔軟性がある底部の平面構成は、ビルド面と実質的に平行である。

実施形態のいくつかにおいては、ビルドプレーン（明細書を通して同様にビルド面とも言及される）および柔軟性がある底は、放射硬化性（例えば光硬化性）の液体を望みの層の厚さに圧縮するように構成されている。このような圧縮により柔軟性がある底が変形し、一時的にその平面性および／あるいはビルド面に対する平行性を失うことがあるので、さらなる実施形態のいくつかは、平面性とビルドプレーン面に対する平行性を迅速に取り戻すように構成された柔軟性がある底を含む。

実施形態のいくつかにおいて、前記変形システムは、湾曲時に湾曲を作り出すように外側部に所定の力、例えば可変力を加えることが可能な再構成可能の要素を含む。実施形態のいくつかにおいて、前記所定の力は柔軟性がある底部に湾曲を作り出し、該湾曲は湾曲期間中に柔軟性がある底部を移動させられる。実施形態のいくつかにおいては、移動の間に上記湾曲の形は保たれる。別の実施形態においては、移動期間中または移動中の一部の期間に湾曲の形が変化する。

概して、容器に向かい合う両端に上記の原理が適用される、左右対称の変形システムにより有利に実現される。こうすることで左右対称に力がはたらき、底全体に実質的に均一な湾曲ができることで、生産物の切り離しをよりよく管理することができる。

該柔軟性がある底部の少なくとも一部分は、少なくとも部分的に硬化放射を透過させる。

実施形態のいくつかにおいては、大量の放射硬化性液が容器におさめられている。上記の放射硬化性液の層は、ビルドプレーン面は最初の低い位置まで動く間、前記容器の柔軟性がある底とビルドプレーン面との間に閉じ込められており、閉じ込められた液体を通して前記ビルドプレーン面により変換される圧力によって柔軟性がある底が最初に変位するときに一様な厚みに圧縮され、続いて、ビルドプレーン面と平行な平面構造を再構築して、余分な液体が排除される。

上記の層を選択的に硬化放射にさらすことにより、液体を一以上の生産物に対応する形状に硬化させ、また前記変形システムが、新たに作られた層が容器の柔軟性がある底から切り離されるように作動する。前記変形システムは、その一部である湾曲要素により柔軟性がある底に所定の形と深さ／曲率の湾曲を作り出し、該湾曲要素は容器底（または容器底の一部）の端から端まで移動することにより新たに作られた層を切り離す。

切り離しは湾曲が所与の生産物の外輪郭に最初にたどり着いた時点で起こり、均一かつ高度に再現可能な態様で、局部的に、制御された状態で前記柔軟性がある底が前記生産物からはがされる。切り離しの力と方向は、湾曲の形および深さ／曲率、さらに湾曲の動きの速さによって決められ、過剰な変形を防ぐために必要なときは、例えば湾曲の移動の速さを下げることによって減らすことができる。このようにして、切り離しの工程を放射硬化性液／光硬化性液および／または生産物の形状の仕様に合わせて調整することができる。湾曲の形、深さ、動きの速さを意図的にコントロールすることができるので（柔軟性がある底を引いたり押したりすることにより、ほぼ無作為にゆがめ／引き伸ばすのとは対照的に）、湾曲による引き離しは完全に一定となり、柔軟性がある底一面に配される生産物の形、大きさ、数に関係なく一定かつ再現可能な態様で起こる。

他の実施形態においては、例えば生産物を注意深く徐々に切り離すために、前記湾曲は局所的に前後に動かされる。

上記に開示されたように生産物を制御された形で切り離すのは、底のほぼ全体の位置および／あるいは状態を無作為に引いたり押したりすることにより「移動」するのに比べて、後者が（とりわけ）底の大きさ、形、伸縮性に加えて、底に配された生産物の大きさ、形、配置に依存しているために極めて予測不可能である点においてより効果的である。より明確に言うと、徐々に引きはがすことによって、底が個々の部品から均一の制御された方向に一定の制御された力で引き離されるので、高度に制御可能かつ再現可能な形で生産物を引き離すことができる。徐々に（そして制御可能な形で）引き離すことは、複数の個々の生産物を一つの容器の底から切り離す場合に特に効果的である。

結論として、本発明の態様および実施形態により、単一または複数の生産物は、高度に制御可能な方向に動く漸進的かつ局部的および高度に制御可能かつ再現可能な力を受け、そのことにより容器の底から生産物を徐々に、局部的および高度に制御可能かつ再現可能な形で引き離すことができる。結果として、放射硬化性液／光硬化性液および／または生産物の形状の仕様に合わせ得る工程において、制御され均一かつ再現可能な生産物の切り離しにより生産性が向上する。

概略的に従来技術の下部投射積層造形装置を示す。 容器の底が平面である本発明の一実施形態に基づく積層造形装置の容器部を示す。 容器の底が平面である本発明の一実施形態に基づく積層造形装置の容器部を示す。 本発明の一実施形態に基づく積層造形装置を示す。 容器の底が湾曲している本発明の一実施形態に基づく積層造形装置の容器部を示す。 容器の底が湾曲している本発明の一実施形態に基づく積層造形装置の容器部を示す。 容器の底が湾曲している本発明の一実施形態に基づく積層造形装置の容器部を示す。 容器の底が湾曲している本発明の一実施形態に基づく積層造形装置の容器部を示す。 別の変形システムを示す。 別の変形システムを示す。 別の変形システムを示す。

図１は下部投射に基づく典型的な3Dプリンターを示す。該3Dプリンターは、放射硬化性液403を入れる容器401、および積層造形工程においてその上で生産物が造形されるビルド面407を持つビルドプラットフォーム405を備える。すでに製造された部分411がビルド面に付着した形で示されている。層は、すでに製造された部分に近接する放射硬化性液を、例えばデジタル・ライト・プロセッシング(DLP)プロジェクターなどの放射源402からの硬化放射にさらすことにより作られる。放射源からの光を放射硬化性液にフォーカスするのに、レンズシステム404が使われることもある。容器の底の放射硬化性液が硬化放射にさらされると、新たな層412が作られる。新たな層のパターンは、生産物定義ファイルにより定義され、新たな層の厚みは底とビルドプラットフォームの間の距離により決まる（この距離も生産物定義ファイルによりコントロールすることができる）。

ビルドプラットフォームのできれば全幅および全長にわたって各層の厚みを正確にコントロールするためには、容器底の液体が硬化放射にさらされている間、柔軟性がある底が実質的に平面を保っていることが重要である。したがって柔軟性がある底が変形の後に実質的な平面性を保ち、あるいはすばやく取り戻すことが重要である。このような変形は、例えばビルドプラットフォームを柔軟性がある底から望みの位置に下げ、その結果プラットフォームと底の間に閉じ込められた放射硬化性液が圧縮されることによって起こる。実質的な平面に迅速に戻ることは、作業を可能な限り最速化するために重要であり、底が実質的な平面に戻ることにより余分な液体がすばやくビルドプラットフォームと底の間から押し出されることが必要である。

上記および他の理由から、該柔軟性がある底は変形の後に平面に戻ることによって余分な液体を押し出すのに十分な硬さおよび／あるいは厚みを持った素材でできていることが重要である。変形の大きさは底の幅に合わせて増すので、底の硬さおよび／あるいは厚みは底の幅と相関するべきである。好ましい実施形態においては、少なくとも80 mm幅、好ましくは少なくとも100 mm幅、少なくとも0.5 mmの厚さ、好ましくは少なくとも0.7 mmの厚さ、さらに少なくとも弾性係数7 GPa、好ましくは少なくとも70 GPaのゴリラガラスまたは同様の透明なシート状の素材が使われている。

実施形態の一つにおいて、コントローラーはビルドプラットフォームの動き、硬化放射の強さ、およびプロジェクターからの映像をコントロールする。

新たな層412ができると、それはバットの底に実質的に貼り付く。新たな層を作るために、新しくできた層を底から切り離し、ビルドプラットフォーム405を多少上げる必要がある。ビルドプラットフォームを上げるとき、新たに出来た層と容器の底との間に負圧が生まれ、真空状態が生じる。新たな層を作るに際して負圧を解放してビルドプラットフォームを押し上げるためには、ビルドプレーン面から作られたパーツを通してパーツと柔軟性がある底の接触面に伝わる力を使う必要がある。

製造工程のこの時点では、製造されたパーツは、一般的にとてもやわらかく、真空状態により意図とは違う形に引き伸ばされやすい。

本発明の実施形態はこの問題を軽減する。

図2aは、本発明の一実施形態に基づく積層造形装置の500部を示す。これは底部507および本実施形態においては長方形を形作る四つの壁部501と502を有し、少なくとも部分的に柔軟性がある容器（バット）を有する。該壁部は放射硬化性液を支持する内部底を画定する。

該壁部は、製造工程中に放射硬化性液を入れることの出来る柔軟性がある素材、例えばシリコーンゴム、プラスチック、発泡剤などから作られる。

それぞれの壁部は別々の素材またはいくつかの素材を組み合わせて作られる。実施形態のいくつかにおいては、該壁部が枠で支えられることもある。本デザインの利点は、壁部と底とを一体として作ることが出来る点にある。

本実施形態において、二つの壁501は柔軟であるため変形可能である。本実施形態における二つの壁502は固いが、柔軟性を持ち、あるいは少なくとも部分的に柔軟性を持たせることができる。２つの固い壁を有することによって、容器の全体的な安定性が増す。底部は（例えばゴリラガラスなどの）柔軟性がある素材でできており、壊すことなく複数回曲げることができ、該柔軟性素材に軽く取り付けるか、しっかりラミネート加工するかしたFEPホイルなどの非粘着性の表面を含むこともある。非粘着性のホイルを含むことによって接着力が減るので、生産物を柔軟な底からはがす力がさらに減少する。ビルドプラットフォーム520は、本開示された実施形態においてビルドプラットフォームが放射硬化性液と接する部分を示すために図示されている。

本実施形態においては、鋼鉄製の枠522が容器を支持している。本実施形態において、枠522はさらに伸縮性がある発泡剤などの伸縮性要素509を支持し、該要素は容器の内部底、あるいは少なくともその一部を平面に保つことができる。本実施形態において、容器およびその内部の放射硬化性液の重量以外に何の力もかかっていないとき、伸縮性がある発泡剤は平面を保つ伸縮性がある発泡剤は容器周縁を支持するため、放射源からの硬化放射は放射硬化性液に達することができる。

本実施形態において容器底507は、容器壁501,502を貫いて外側部505まで広がっている。外側部に加えられた力は内部底を湾曲させる。局部的に加えられた力は、内部底をビルドプレーン面（例えば以下の図面を参照）から垂直に離れる方向に局部的に湾曲、移動させ、そのことによって内部底の湾曲の形および／または深さを正確にコントロールすることができる。

本実施形態において、二つの「変形装置」は破線の矢印で示されているように前後に動かすことができる。変形装置は外側部505上を動くときに、外側部を押さえつけ、底を少なくとも部分的に湾曲させる。変形装置が外側部上を容器の一端から他端にかけて動くとき、湾曲もそれにつれて動く。変形装置を前後に移動させる機構は示されていないが、当業者によって容易に提供される。

望ましい湾曲の形は、少なくとも半径500 mm以下の第一曲率からなり、望ましくは半径50 mm以下、さらに望ましくは半径5 mm以下の第一曲率からなる。上記の曲率は、柔軟性がある底をビルドプレーン面から離れる方向に、そして例えば実質的にビルドプレーン面に垂直に変形させるように構成されており、深さは少なくとも0.1 mm、好ましくは少なくとも0.5 mm、さらに好ましくは少なくとも1 mmである。該変形システムはさらに、該湾曲を柔軟性がある底に沿って少なくとも秒速5 mm、好ましくは少なくとも秒速20 mm、さらに好ましくは秒速40 mmの速さで移動させるように構成されている。

図2bは、図2aにおける500の断面図を示す。本図において、生産物部540はすでに形成されている。該容器はビルドプラットフォーム520を有し、該ビルドプラットフォームは、容器内の放射硬化性液に対してビルドプラットフォームのビルド面（図示なし、ただし図1参照）と容器底507との距離を広げる方向に動かすことができる。放射硬化性液表面は図2aから図8に示されていないが、当業者はそのような表面がどこにあるか容易に想到する。

図3は、図2aと図2bにおける500を使う積層造形装置を概略的に示す。ビルドプラットフォームを動かす駆動法および変形装置を移動させる機構は示されていない。一般的に知られているように、放射源からの放射は放射硬化性液を望みのパターンに固化する。レンズシステム404は光を液体にフォーカスする。層が固化すると、該層を容器底からコントロール可能かつ再生可能な形で引き離すために、変形装置が外側部を横断して移動する（図2aと図2bを参照）。変形装置は容器底に湾曲を作る。該湾曲は容器底（あるいはその一部）を端から端まで「動き」、底を製造中あるいは製造された生産物から徐々に引き剥がす。このようにして、湾曲が容器底を動くにつれ、単数あるいは複数の生産物が徐々に、制御され、再現可能な形で引き離される。

これは、（とりわけ）底の大きさ、形、伸縮性に加えて、底に配された生産物の大きさ、形、配置に依存しているために極めて予測不可能な、底のほぼ全体の位置および／あるいは状態を無作為に引いたり押したりすることにより引き起こされる「移動」に比べて効果的である。さらに徐々に引き離すことによって、生産物の引き離しを高度に制御することが可能になる。徐々に（コントロール可能な形で）引き離すことは、一つの容器底に配された複数の個々の生産物を引き離す場合にも効果的である。該湾曲は、例えば注意深く徐々に生産物を引き離すために、局地的に前後に動かされうる。

引き離しが完了すると、ビルドプラットフォームはその下に新たな液体を流入させるために持ち上げられてもよい。その後ビルドプラットフォームが底から望ましい距離まで下げられている間、液体の圧縮が起こる。プラットフォームと底の間に閉じ込められた液体の層の厚みを均一にするために、底が実質的な平面性を保ち、あるいは迅速に平面に戻ることができることが重要である。用途のいくつかにおいて、「実質的に平面」とは、硬化放射がプラットフォームと底の間に液体に加えられたときに、底の任意の点とビルドプラットフォーム表面との間の距離が、完全な平面から0.1 mm以下、好ましくは0.05 mm以下あるいは0.01 mm以下、さらに好ましくは0.001 mm以下の逸脱を示すものである。用途のいくつかにおいて、「迅速に」とは、ビルドプラットフォームが底から望ましい位置に下げられてから、底が実質的な平面に戻るまでの間が5秒以下、好ましくは2秒以下、さらに好ましくは1秒以下であることを意味する。

図3には、本工程における特定の時点が示されている。図3の矢印631は、変形装置が外側部505に力を加えることによって作られる湾曲を示す。上記に開示されたように、該湾曲の形と深さは意図的にコントロールされ、湾曲の移動速度を左右する変形装置の移動速度も同様にコントロールすることができる。したがって、湾曲の形、深さ、および移動速度の結果として個々の生産物に引き離す力が加えられることは、完全に均一で再現可能、そして制御可能な工程であり、該工程は（柔軟性がある容器を圧縮することによる無作為な湾曲に対して）柔軟性がある底全面に配された部品の大きさ、形、および数に関わりなく繰り返すことができる。引き離しの工程は以下にさらに詳しく開示される。

図2aおよび2bが底507を平面（ゆがんでいない）で示しているのに対して、図4aは部位500を、変形装置503が（ほぼ）バットの中央に達した時点を示している。上記に開示されたように、変形装置により加えられた力によって、湾曲部631が、柔軟性がある壁および柔軟性がある底に形作られている。変形装置503によって底が押さえつけられている間、伸縮性要素509は押し返される。変形装置が遠ざかると、伸縮性要素は底が平面を保つ形に戻る。

図4bは、図4aに示された時点における500の断面図を示す。矢印631で示された湾曲は、矢印732で示されているように、バットの床に反映される。本時点において、該湾曲は生産物540の新たに形成された層に達している。移動する湾曲によって、床部507から新たに形成された層の対応する部分が注意深く「はがされる」。該湾曲は徐々に動き、底に配された個々の生産物にゆっくり、むらなく、そして完全に制御された形で達するため、個々の生産物と柔軟性がある底との接面にはたらく接着力および/あるいは負圧は徐々にそして段階的に解放される。湾曲の形および深さに加え、移動速度が完全に意図的にコントロールできるということは、引き離されるときに各層に加えられる力も実質的に同様にコントロールされうるということを意味する。本発明の各態様により、接着力および/あるいは負圧が上記のように漸進的、進行的かつ制御された形で解放されることにより、形作られる各層が実質的に同様な形で引き離される。これは先行技術により誘発される、無作為な伸張あるいは圧縮による接着および/あるいは負圧の解放とは、大いに異なり、該先行技術は（とりわけ）底の大きさ、形、伸縮性に加えて、底に配された生産物の大きさ、形、配置に依存しているために極めて予測不可能である。

図5aは、変形装置503の引き離しの工程における後の位置を示している。この時点で湾曲は容器のもう一つの端に向かって、湾曲が始まった反対の端からさらに遠くに位置している。矢印833は、容器の上端の湾曲を示す。

図5aに対応する断面図は図5bに示される。本図は矢印834によって示され、矢印833によって示される湾曲に反映される、容器底上の対応する湾曲を示す。変形装置は、スタート地点から変形装置の端に至るまで、端505に沿って押さえつける。変形装置が端505に沿って、スタート地点（あるいは変形装置の方向におけるスタート地点から）から変形装置の端に至るまで押さえつけることによって、底を（変形装置の範囲に沿って）、すなわちすでにたわんで生産物から引き離された底を維持することによって、ビルドプラットフォームが持ち上げられ、プラットフォームと底の間に新しい液体が流れ込むまでの間、生産物が底に「くっつき」戻ることを防ぐ。

ここで留意すべきは、放射硬化性液の膜が、製造された部分540のすでにはがされた部分を覆っていることである。したがって、該変形システムはある場合においては、引き離す工程を阻害することなく、代わりに圧力を局地的にのみかけることができる。そのような実施形態は図8に示されており、図8については本明細書の別の箇所にさらに開示されている。

製造された部分540を、本例に示されている引き離しの工程の間同じ位置に保つビルドプラットフォームは、底が製造された部分540から距離を保つことを確実にする。本時点において、矢印552で示されているように、生産物540は（湾曲が生産物540の最下層全体を通り過ぎたときから）容器底から完全に切り離されている。実施形態のいくつかにおいては、湾曲が容器底を動くにつれ、プラットフォームが徐々に持ち上げられ得る。しかしながらこのような実施形態は、できるだけコントロールされ、またゆっくりした引き離しを提供するという、本発明の好ましい実施形態による利点を部分的に損なうことがある。

製造された部分が切り離された時点で、ビルドプラットフォームは少なくとも次の層の厚さに対応する距離まで持ち上げられ得る。変形装置が当初の位置に戻されることにより、底が平面性およびビルドプラットフォームからの当初の距離を取り戻す。こうして該装置は生産物の新たな層を固めることが出来るようになる。平面構成となるのは、変形装置が底を押し付けることによって、柔軟性部に圧力をかけることがないからである。ここで留意すべきは、平面である必要があるのは、生産物が製造される底の部分のみであることである。したがって、変形装置が当初の位置から引き離しに取り掛かろうとするとき、それらが容器底の一部に力を加えていることがある（本図においては外側部505を通して提供されている）。

本発明の実施形態において、生産物に加えられる力は比較的小さく、ゆるやかで局地的かつ高度に制御可能であるため、容器底からゆっくり、局地的かつ高度に制御可能な形で引き離される。結果的に生産性が向上する。

図6-8は容器の底から生産物を引き離すための湾曲を作り出す別の方法を示す。

図6は溝960を有し、滑らせることができる要素903を示す。これは第一の端962において外側部505にかみ合う。変形装置が容器内を動くとき、溝における湾曲により、矢印933および934により示されているように、外側部505も湾曲する。S型の溝が図示されている。別の形の溝を使った実施形態においても、同様の結果を得ることができる。ある場合において、図示されているようなS型は好都合であり、引き離しにおいて製造された部分540への負荷が可能な限り最小限になる。

図7はローラー1071, 1072, 1073を使って湾曲を作り出す様を図示している。矢印1033および1034で示されているように、本形態により外側端が湾曲する。

図8は湾曲を作るのに単独のローラーを使う方法を図示している。ローラーが容器に沿って動くにつれ、それは外側端を押し下げ矢印1133および1134で示されているような湾曲を作り出す。

「湾曲」という用語は広く解釈されるべきである。本発明の文脈における湾曲とは、容器底を生産物から徐々に引き離す効果をもたらすことができる変形のことである。Sのような形が図示されているが、湾曲は円弧型あるいは円弧のような形でもよい。図8は別の可能な形を示している。これらの例は、当業者には容易に認められるように、網羅的なリストではない。

本発明の実施形態は、容器底に張り付いている製造された部分を能動的にはがすにあたって、湾曲の動きあるいは容器の柔軟性がある底の変形に依っている。この動く湾曲あるいは変形は、容器を動かすか、変形装置を動かすか、その両方によって得られる。変形装置のいくつかの例は図示されている。変形装置は別の形をとり、あるいは所与の状況に合致した別の原理に基づくことが可能である。また上記に開示したように、必要な効果を得るために多くの湾曲の形が使用可能である。

Claims (17)

1. 積層造形装置であって、
   放射硬化性液を収容する容器(501,502,507)と、
   製造工程中に生産物を支えるためのビルド面を有し、前記容器に対してあらかじめ決められた方向に移動可能なビルドプラットフォーム(520)と、
   前記容器中の放射硬化性液を選択的にさらして固めて前記生産物を形成するための硬化放射を提供する放射源(402)と、
   を有し、
   前記容器は、柔軟性がある底部が平面となる平面構造を保つことができる柔軟性がある底部を有する内部底(507)を含み、
   前記内部底と接する放射硬化性液は、柔軟性がある底部とともに傷つくことなく動くように配置された少なくとも一つの柔軟性がある壁部(501)を有する容器壁(501,502)に閉じ込められており、
   前記造形装置は、柔軟性がある底部の少なくとも一部を前記ビルドプラットフォームに垂直であり、前記ビルドプラットフォームのビルド面から離れる方向に変位させることによって、前記柔軟性がある底部の変位した部分において、少なくとも生産物の一部を引き離すように構成された変形システム(505,503,903,1072,1073,1171)を含むことを特徴とする、
   積層造形装置。
2. 変形システム(505,503,903,1072,1073,1171)により前記柔軟性がある底部の少なくとも一部が徐々に変位するように構成された、請求項１に記載の積層造形装置。
3. 変形システム(505,503,903,1072,1073,1171) により前記柔軟性がある底部の少なくとも一部が徐々に変位量を増加させるように構成された、請求項１または２に記載の積層造形装置。
4. 変形システム(505,503,903,1072,1073,1171)は、前記柔軟性がある底部の幅にわたっており、かつ前記変形システムによって前記底部の長さに沿って移動される漸進的な変位を引き起こすように構成された請求項１から３に記載の積層造形装置。
5. 前記漸進的な変位は、前記柔軟性がある底部の幅にわたって所与の形および深さを有し、かつ前記変形システム(505,503,903, 1072, 1073,1171)によって前記柔軟性がある底部の長さに沿って所与の速さで移動される湾曲を作ることにより構成された請求項４に記載の積層造形装置。
6. 前記変形システム(505,503,903,1072,1073, 1171)が少なくとも生産物の切り離しまで、少なくとも前記柔軟性がある底部の一部の変位を維持し、かつ徐々に増やすように構成された請求項１から５に記載の積層造形装置。
7. 前記変形システムの一部として、前記容器の外側に配置され、あらかじめ定められた曲げる力を受け、前記曲げる力の少なくとも一部を前記柔軟性がある底部に伝えて前記変位を起こすように構成された、一以上の柔軟性がある外側部(505)をさらに含む請求項１から６に記載の積層造形装置。
8. 前記一以上の外側部が、前記容器の壁の少なくとも一部をはみだした前記容器の底部の延長である、請求項７に記載の積層造形装置。
9. 前記変形システムが、前記一以上の外側部に曲げる力を及ぼすことによって前記変位を引き起こすように構成された、請求項７から８に記載の積層造形装置。
10. 前記変形システムが、前記外側部に係合して上記の曲げる力を作り出すように配置された、一以上の可動ローラーを有する、請求項７から９に記載の積層造形装置。
11. 前記変形システムが、前記外側部の端に係合し、前記端の少なくとも一部に沿って動くように構成された湾曲した溝を備える可動要素を有する、請求項７から１０の一項に記載の積層造形装置。
12. 前記変形システムが、あらかじめ定められた力を前記外側部に加え、湾曲期間に湾曲を作り出すように構成することができる再構成可能な要素を有する、請求項７から１１の一項に記載の積層造形装置。
13. 前記柔軟性がある底が、平面構造およびビルド面に対する平行性を迅速に回復するように構成された、請求項１から１２の一項に記載の積層造形装置。
14. 前記柔軟性がある底部が、前記底部を一定期間平面構造に保つように配置された伸縮性要素により支持されている、請求項１から１３の一項に記載の積層造形装置。
15. 上記のあらかじめ定められた力が、柔軟性がある底部に湾曲をつくり、当該湾曲が、湾曲期間中に前記柔軟性がある底部の全面を移動し、前記湾曲の形は前記移動の間に必要に応じて変化させることも可能である、請求項１２に記載の積層造形装置。
16. 前記柔軟性がある底部が平面構造においてビルド面に対して実質的に平行である、請求項１から１５の一項に記載の積層造形装置。
17. 前記積層造形装置が、ビルド面と平行である平面構造を回復するように調整され、該ビルド面を最初の低い位置に移動させてから余分な液体が排除される、請求項１から１６の一項に記載の積層造形装置。
    
    

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