JP2019513090A - 造形材料容器 - Google Patents

Abstract

積層造形用造形材料容器（１）は、造形材料（１１）を保持するための貯蔵部（３）と造形材料排出口構造（１３）を備えている。該容器はさらに、空気がスループット開口（ＯＰ２）を通って該貯蔵部に入ることができるようにするためのスループット構造（３５）を備えており、該スループット開口は、造形材料を該貯蔵部に対して出し入れすることを可能にする。【選択図】図１

Description

３次元（３Ｄ）印刷などの積層造形（付加製造ともいう）技術は、積層プロセス（該プロセスでは、コンピュータ制御下で３Ｄ物体が層毎に生成される）を通じて、デジタル３Ｄモデルからほとんど全ての形状の３Ｄ物体を作製するための技術に関連する。造形材料、及び該造形材料から３Ｄ物体を形成する堆積技術及びプロセスが異なる種々の積層造形技術が開発されている。それらの技術は、フォトポリマー樹脂に紫外光を当てるものから、粉末状の半結晶熱可塑性プラスチック材料を溶解するもの、金属粉末の電子ビーム溶解まで様々なものがある。

積層造形プロセスは、通常、製造する３Ｄ物体のデジタル表現から開始する。このデジタル表現は、コンピュータソフトウェアによって可視的に層にスライスされるか、または、該デジタル表現を、予めスライスされた形態で提供することができる。それぞれの層は、所望の物体の断面を表しており、いくつかの例では、３Ｄプリンタとして知られている積層造形装置に送られて、該装置において、前に形成された層上に形成される。このプロセスは、該物体が完成するまで繰り返され、これによって、該物体が層毎に形成される。利用可能な技術には、該物体の新たな断面を生成するために、材料を直接印刷するものもあれば、追加の層を形成する（その後、該層を選択的に固化することができる）ための上塗りプロセスを使用するものもある。

造形材料（該材料から物体が製造される）は、造形技術に依存して変わりえ、及び、粉末材料、ペースト材料、スラリー材料、または液状物質を含む場合がある。造形材料は、通常、供給源容器に提供され、該容器から、造形材料を積層造形装置の造形領域すなわち造形室に運ぶ必要があり、該造形室で、実際の造形処理が行われる。

造形材料の例示的な容器を示す図である。 容器の例示的なスループット構造を示す図である。 容器の例示的なスループット構造の分解組立図である。 例示的な積層造形装置を示す図である。 造形材料容器を使用する方法の１例のフローチャートである。 造形材料容器を使用する方法の別の例のフローチャートである。 造形材料容器の１例を示す図である。

図面を簡単かつ明瞭にするために、別段の指示がない限り、同じまたは同様の要素を参照するために、図面全体を通じて同じ参照番号が使用される。

図面中の構成要素は必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではなく、本発明の原理を説明することに重点が置かれている。

積層造形技術を用いて３次元物体を生成することができる。造形材料の連続する層の一部を固化させることによって、それらの物体を生成することができる。造形材料を粉末ベースものとすることができ、生成された物体の材料特性は、造形材料のタイプ及び固化のタイプに依存しうる。いくつかの例では、粉末材料の固化は、液体融剤を用いて可能である。固化を、造形材料にエネルギーを一時的に加えることによっても行うことができる。いくつかの例では、融合剤及び／又は結合剤が造形材料に加えられ、融合剤は、適切な量のエネルギーが造形材料と融合剤の組み合わせに加えられると、造形材料を融解して固化させる物質である。他の例では、他の造形材料、及び他の固化方法を使用することができる。いくつかの例では、造形材料は、ペースト材料、スラリー材料、または液状物質を含んでいる。本開示は、積層造形プロセスに造形材料を加えるための造形材料容器の例を説明している。

１例では、本開示の容器内の造形材料は、平均体積ベースの断面粒径（平均体積粒径または体積基準の平均粒径）が、約５マイクロメートル〜約４００マイクロメートルの範囲内、約１０マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの範囲内、約１５マイクロメートル〜約１２０マイクロメートルの範囲内、または約２０マイクロメートル〜約７０マイクロメートルの範囲内の粉末である。適切な平均体積ベースの粒径（平均体積粒径または体積基準の平均粒径）の範囲の他の例には、約５マイクロメートル〜約７０マイクロメートルの範囲、または約５マイクロメートル〜約３５マイクロメートルの範囲が含まれる。特定の例では、粉末の平均定積ベースの粒径（平均体積粒径）は１２０マイクロメートル未満である。本開示では、体積ベースの粒径（体積粒径）は、粉末粒子と同じ体積を有する球体のサイズである。「平均」を付したのは、該容器内の体積ベースの粒径のほとんどが上記のサイズであるかまたは上記のサイズの範囲内にあるが、該容器は、上記の範囲外の粒径（粒子の直径）を有する比較的少量（たとえば、５％未満または２％未満または１％未満または０．１％未満）の粒子を含むこともできることを意図したものである。たとえば、約１０マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、または約１０マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、または約１５マイクロメートル〜約１５０マイクロメートルの範囲内の厚さを有する造形材料の層の供給を容易にするために、それらの粒径を選択することができる。平均体積ベースの粒径が約４０マイクロメートル〜約６０マイクロメートルの範囲内である粉末を収容している造形材料容器を用いて、約８０マイクロメートルの造形材料の層を供給するように、積層造形装置の１例を予め設定することができる。たとえば、異なる層厚を供給するように、積層造形装置を再設定することができる。

積層造形用の適切な粉末ベースの造形材料には、ポリマー、結晶性プラスチック、半結晶性プラスチック、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン（ＡＢＳ）、非晶性プラスチック、ポリビニルアルコールプラスチック（ＰＶＡ）、ポリアミド、熱硬化性プラスチック、樹脂、透明粉末（透明粉体）、有色粉末、金属粉末、たとえばガラス粒子などのセラミックス粉末、及び／又は、それらの材料のうちの少なくとも２つの組み合わせまたは他の材料の組み合わせが含まれ、そのような組み合わせには、異なる材料の各々の異なる粒子、または単一の複合粒子をなす異なる材料が含まれうる。混合された造形材料の例には、アルミニウムとポリアミドの混合物を含むことができるアルマイド（alumide）、多色粉末、及び、プラスチック／セラミックス混合物が含まれる。本開示では言及していないが、本開示の容器に収容することができる更なる造形材料及び造形材料の混合物が存在する。

積層造形プロセスで使用される特定の１バッチ分の造形材料は、「未使用の」造形材料または「使用された」造形材料でありうる。未使用の造形材料は、積層造形プロセスのどの部分においてもまだ使用されていない造形材料、及び／又は、３Ｄ印刷システムのどの部分もまだ通っていない造形材料ということができる。したがって、造形材料製造業者によって供給される造形材料の未開封のサプライ（供給源）は、未使用の造形材料を含みうる。これとは対照的に、使用された造形材料は、積層造形プロセスで使用するために３Ｄ印刷システムにすでに供給されたものである。積層造形プロセスで使用するために３Ｄ印刷システムに供給された全ての造形材料を３Ｄ印刷製品に組み込むことができるわけではない。積層造形プロセスで使用するために３Ｄ印刷システムに供給された造形材料のうちの少なくとも一部は、後続の積層造形プロセスで再使用するのに適切なものでありうる。そのような造形材料は使用された造形材料を含む。

１例では、融剤が、３Ｄプリンタのプリントヘッドによって造形材料に供給される。３Ｄプリンタは、積層造形装置の１つのタイプである。この特定の開示では、積層造形装置を、必ずしも３Ｄプリンタの一部ではない造形材料リサイクル機器とすることもできる。積層造形用の構成要素の１例は、積層造形用の造形材料の台（以下、造形材料台という）であり、該台は、該台の上に造形材料を供給し、融合剤を受け取り、及び積層造形の間、物体を支持するために使用される。該造形材料台を、３Ｄプリンタやリサイクル機器などの積層造形装置に接続される独立して移動可能な構成要素とすることができる。積層造形装置または積層造形用の構成要素は、造形材料容器から造形材料を収集するための造形材料収集システムを備えることができる。該造形材料収集システムを、積層造形装置から分離した、別個のサブシステムとすることもできる。

造形材料容器を、該容器から造形材料が積層造形プロセスに加えられるところの供給源容器とすることができる。該供給源容器は、未使用または使用された（リサイクルされた）造形材料を収容することができる。

使用時は、造形材料容器に収容されている造形材料を、該容器の排出口開口を通して吸引することによって、積層造形装置に供給することができる。粉末などの造形材料は、該排出口開口を通る空気流に運ばれて該容器から出る。本開示の例では、該容器外への造形材料の移送を改善することを目的として、３Ｄ印刷用造形材料容器及び積層造形プロセスが説明される。

さらに、排出口開口を介した吸引が進行しているときに、造形材料容器を造形材料で充填する（満たす）こと、または該容器を空（から）にすることが必要になりうる。しかしながら、使用中は、該容器の排出口開口は収集システム（たとえば吸引ホース）に結合されているので、該容器の中に造形材料を入れ、または該容器の外に造形材料を出すように造形材料にアクセスする（造形材料を取り扱う）ことはできない。ユーザーは、排出口開口を収集システムから分離する（切り離す）前に、該吸引が終了するのを待たなければならない。排出口開口が収集システムから解放されると、ユーザーは、該容器を空にすることができ、または、追加の造形材料で該容器を充填することができる。この場合、収集システムによって収集するために造形材料の吸引を再開する前に、該容器の排出口開口を該収集システムに再接続するための追加の操作が必要である。本開示の例では、収集システムによる排出口開口を通じた造形材料の収集前または収集中または収集後に、造形材料を容器に充填しまたは該容器から出すやり方を改善することを目的として、３Ｄ印刷用造形材料容器及び積層造形プロセスが説明される。

図１は、造形材料１１を積層造形プロセスに供給するための例示的な積層造形用造形材料容器１の正面図である。図７は、特定の例による造形材料容器１を示している。

１例では、造形材料容器１は、積層造形装置の収集システムまたは別個の造形材料収集システムに接続することができる交換可能な供給源容器である。これによって、該収集システムは、容器１から造形材料のほとんどまたは全てを収集して、該造形材料をそれぞれの積層造形装置に供給することができる。造形材料容器１が使い果たされた後で、造形材料容器１を、積層造形装置から取り外して（分離して）、造形材料を収容している別の類似の容器と交換することができる。

本開示のいくつかの例示的な容器は、それらの容器内に収容されている造形材料を効率的に取り出すのを容易にすることができる。いくつかのそのような例示的な容器は、たとえば、造形材料のほとんどまたは全てを容器から確実に取り出すことができるようにするための構造（ないし特徴）を含むことができる。いくつかのそのような例示的な容器は、それらの容器を、積み重ねること、格納（保管）すること、運ぶこと、廃棄または再充填することを簡単にできるようにするための構造（ないし特徴）を含むことができる。該容器は、充填された状態では、比較的大量の造形材料を収容している。

造形材料容器１は直立した向き（姿勢）で図示されている。１例では、造形材料は、たとえば上記のタイプ及び／又は粒径の粉末である。容器１は、造形材料１１を保持するための貯蔵部３を備えている。該造形材料は貯蔵部３の壁によって閉じ込められている。

容器１はさらに、造形材料１１が、貯蔵部３の外に出ることができるようにするための、または、必要な場合には貯蔵部３に入ることができるようにするための排出口開口ＯＰ１を有する排出口構造１３を備えている。図１に示されている例では、排出口構造１３は、容器１の上面１５または該上面の近くに設けられているが、他の配置ないし構成も可能である。排出口構造１３は、容器１から造形材料を収集することができる対応する収集システムと協働するように構成されている。真空吸引によって貯蔵部３から造形材料１１を取り出すのを容易にするために、排出口構造１３を、該収集システムの外部の圧力装置（たとえば真空源）に接続するのに適したものとすることができる（または、排出口構造１３は、該圧力装置に接続するためのアダプターを備えることができる）。容器１の第１の用途では、容器１は、未使用の造形材料を収容することができる。

図１及び図７に示されているように、容器１はまた、排出口構造１３とは別のスループット構造３５を備えている。スループット構造３５は、空気がスループット開口ＯＰ２を通って貯蔵部３内に入ることができるようにするための該スループット開口ＯＰ２を備えている。これによって、スループット開口ＯＰ２は、周囲の空気を逃すための通気孔として機能することができる。スループット開口ＯＰ２はまた、貯蔵部３の中に造形材料１１を入れ及び貯蔵部３の外に造形材料１１を出すように造形材料１１にアクセスできる（造形材料１１を取り扱うことができる）ようにする。さらに後述するように、スループット構造３５を、貯蔵部３の内部への通気のために、並びに、必要に応じて、造形材料容器１を空にし及び／又は該容器１を充填するために使用することができる。図１に示されている例では、スループット開口ＯＰ２を備えるスループット構造３５は、容器１の上部壁１５に設けられているが、他の配置ないし構成も可能である。

スループット開口ＯＰ２は、貯蔵部３の中に造形材料１１を入れ及び貯蔵部３の外に造形材料１１を出すように造形材料１１にアクセスできるようにするための任意の適切な形状及び寸法を有することができる。スループット開口ＯＰ２の形状を円形とすることができる。特定の例では、適切な充填及び排出を可能にすると共に、たとえば２０〜３０リットル／秒の空気流を容易にするために、スループット開口ＯＰ２の直径は３０ｍｍよりも大きく、たとえば、約３０ｍｍ〜８５ｍｍの範囲内または約５０ｍｍ〜６５ｍｍの範囲内である。しかしながら、該スループット開口の直径を、貯蔵部３の体積に応じて適応させることができる。

今の例では、図１及び図７に示されているように、貯蔵部３は、少なくとも１つの収束する（すなわち、図１及び図７に示すように、側壁の間隔が下に向かって狭くなっている）側壁２１を有する漏斗形の下側部分７と、該漏斗部７の上の、少なくとも１つの収束しない（すなわち、図１及び厨７に示すように、側壁の間隔が上下いずれの方向にも狭くなっていない）側壁１９からなる上側部分５を備えている。１例では、上側部分５と下側部分７は、単一の一体構造の貯蔵部の一部（ないし構成要素）である。収束しない側壁１９は、漏斗部７から上に向かって、たとえば高さｈの大部分に沿って延びることができる。容器１が、直立して、折り畳まれておらず、かつ充填された状態では、上側部分５の該少なくとも１つの収束しない側壁１９は、実質的に直立して、すなわち垂直に立った状態で、延びることができる。別の例では、該少なくとも１つの収束しない側壁１９を、直線状の角または丸みの付いた角を有する矩形（たとえば長方形）を形成する少なくとも１つの（丸く）湾曲した壁または４つの壁とすることができる。この例では、我々は、４つの収束しない側壁１９を有する矩形バージョンについて説明することにする。

図１及び図７に示されているように、貯蔵部３の底部は漏斗部７であって、少なくとも１つの収束する側壁２１を備えている。下側部分７の該漏斗部は、造形材料１１を、（重力及び／又は該圧力装置によって生成された圧力の影響下で）貯蔵部３の最下部９にある中央収集領域へと案内する（導く）ことができ（それぞれの積層造形装置に供給するために、造形材料１１を該中央収集領域から容易に収集することができる）、これによって、貯蔵部３からのほとんどまたは全ての造形材料の収集が容易になる。漏斗部７は、収束する壁２１が終了する、先端が平面で切断された及び／又は丸みのついた最下部９を有することができる。別の例では、漏斗部７は、１つの（丸く）湾曲した側壁を有することができ、または、４つの収束する側壁２１間に先のとがったまたは丸みのついた境界（縁）を有する該４つの収束する側壁２１の矩形断面を有することができる。

特定の例では、収束する壁２１は、貯蔵部３が部分的に空の状態または貯蔵部３が動作状態にあるときに少なくとも部分的に曲がることができ、該壁２１は、貯蔵部３の内部に圧力が加えられる前または加えられている間または加えられた後に、しわ、湾曲部、隆起部、起伏のある形状などを有することができる。

貯蔵部３を、少なくとも部分的に可撓性の材料から作製することができる。たとえば、貯蔵部３を空の状態で折り曲げることができ、該壁は、貯蔵部３が部分的に空のときまたは動作状態にあるときに曲がることができ、壁１９、２１は、しわ、湾曲部、隆起部、起伏のある形状などを有することができる。たとえば、上側部分５の（垂直方向に）直立した壁は、容器１が折り曲げられていない（ないし折り畳まれていない）充填された（満杯）状態のときには、デフォルト時の実質的に直立している（垂直方向を向いている）状態にある。別の例では、貯蔵部３を比較的堅い（すなわち比較的剛性がある）ものとすることができ、または、部分的に比較的堅くかつ部分的に比較的可撓性のあるものとすることができる。

１例では、比較的可撓性があることを、該壁の材料が曲がることができることとして理解することができ、一方、堅い（すなわち剛性のある）材料は、曲げや引き伸ばしに抵抗するものとして理解されるべきである。可撓性の材料または合成物を、弾性のあるもの（たとえば、ＰＥ、もしくは他のポリマーベースの材料）とすることができ、または、弾性のないもの（たとえば、マイラー（商標）、もしくは蒸気バリア層を含む薄膜層を有する他の材料）とすることができる。１例では、可撓性及び弾性がある壁材料は、約１×１０^９Ｎ／ｍ^２ＧＰａ未満、または約０．３×１０^９Ｎ／ｍ^２ ＧＰａ未満のヤング率を有する。１例では、比較的堅いまたは弾性のない壁材料は、約１×１０^９Ｎ／ｍ^２ＧＰａより大きなヤング率を有する。

貯蔵部３が少なくとも部分的に可撓性材料から作製されている場合には、該少なくとも部分的に可撓性の貯蔵部３を補強するために、補強構造を設けることができる。該補強構造の壁（以下、補強壁ともいう）は、該可撓性材料からなる壁よりも堅い（すなわち剛性が高い）。該補強壁は、屈曲や曲げに抵抗することができる。該補強構造は、容器１の最上部から最下部まで延びる壁を備えることができる。該補強構造を、一般に単一の材料からなるものとすることができる。たとえば、貯蔵部３は、プラスチックまたは多層構造の蒸気バリア材料などの少なくとも部分的に可撓性のバッグによって形成され、該補強構造は、厚紙（たとえばボール紙）、金属、または比較的堅い合成物などの折り曲げ（ないし折り畳み）可能な材料を有している。

１例では、図１及び図７に示されているように、造形材料１１を、収集ユニット（または収集構造）１７の支援により最下部（または底部）９から収集することができる。収集ユニット１７は、貯蔵部３の該最下部（または底部）から造形材料１１を収集して、該造形材料１１を排出口構造１３に案内する（導く）ことができる。収集ユニット１７の種々の実施形態を本開示において実施することができる。収集ユニット１７は、貯蔵部３内を貯蔵部３の上部領域から底部領域まで延びることができる。図示の例では、収集ユニット１７は、排出口構造１３の排出口開口ＯＰ１から貯蔵部３の最下部９まで延びている。特定の例では、収集ユニット１７は、収集ユニット１７内への造形材料の収集を容易にするために、該最下部の端部（下端部）に、１つまたは複数の開口（たとえば側面開口（側面にある開口））を有しており、これによって、収集ユニット１７を排出口構造１３へと案内する（導く）ことができるようになっている。１例では、収集ユニット１７を管とすることができ、該管は、該管に外部の圧力装置によって真空を加えることによって最下部９から造形材料１１を吸い込むことができる。該外部の圧力装置は、造形材料１１を吸い上げるために貯蔵部３に対して負圧を生成することができ、または、該圧力装置を、該圧力装置が充填モードに切り換えられるか吸込みモードに切り換えられるかに依存して、負圧と正圧を生成するように構成することができる。別の例では、収集ユニット１７は、造形材料を取り出すためのスクリュータイプまたはスパイラルタイプの搬送機構を備えることができる。

収集ユニット１７を、外部の造形材料収集システムの一部とすることができ、または該造形材料収集システムに接続することができる。１例では、収集ユニット１７は容器１の排出口構造１３の一部であり、これによって、排出口構造１３を介して収集ユニット１７に接続している外部の収集システムの支援を受けて、造形材料１１が最下部９から収集される。たとえば、収集ユニット１７は管であり、該収集システムは圧力装置を備えており、これによって、造形材料が、該圧力装置によって収集ユニット１７に吸い込まれる。

別の例では、収集ユニット１７は、該容器の外部にあり、造形材料を取り出すために排出口構造１３を介して貯蔵部３に挿入されることができる。そのような外部の収集ユニット１７を排出口構造１３に挿入することができ、収集ユニット１７は、挿入された状態では、最下部９に達することができる。

特定の例では、排出口構造１３は、収集システム（たとえば圧力装置）の吸引構造を、吸引のための接続状態に案内する（導く）ためのガイド構造を備えることができる。１例では、該ガイド構造は、該収集システムに接続するために排出口構造１３に含まれているアダプターの一部である。特定の例では、上記の収集ユニット１７は、圧力装置の突出部分を排出口構造１３内に案内する（導く）ことができるので、ガイド構造として機能することができる。

特定の例では、造形材料貯蔵部３は、たとえば約５〜約５０リットルまたは約１０〜約４０リットルの体積の造形材料、たとえば約３０リットルの体積の造形材料を保持することができる。それらの体積に関連する重量は、造形材料や粉末の粒度などに依存しうる。それらの体積を保持するための例示的な容器１の高さｈを、約７００ｍｍ（ミリメートル）以下、または約６５０ｍｍ以下とし、たとえば、幅を、約４００ｍｍ以下とすることができる。これらの寸法及び関連する重量は、オペレータが、たとえば、容器１を手で持ち上げ、積み重ね、及び動かすために、容器１を容易に取り扱うのを可能にすることができる。さらに、容器１を、空の状態で、折り曲げられ（ないし折り畳められ）、及び／又は積み重ねられ、及び／又は廃棄されるように構成することができる。いくつかの例では、容器１は、たとえば５０リットルより大きな体積、たとえば、最大で約１００リットル、１５０リットル、または２００リットルなどのより大きな体積の造形材料を有することができる。

上記したように、図１の容器３は、通気を容易にするスループット構造３５を備えている。貯蔵部３の内部に通気することによって、真空吸引中に排出口開口ＯＰ１を通る空気流を改善することができ、これによって、貯蔵部３から収集システムに造形材料を供給する効率を高めることができる。スループット構造３５を排出口構造１３の隣に設けることができる。図１及び図７に示されているように、スループット構造３５を、貯蔵部３の上部壁１５にまたは該上部壁の近くに配置することができるが、他の配置ないし構成も可能である。

スループット構造３５は、通気に加えて、オペレータが、(i)造形材料を貯蔵部３に加えること、又は(ii)貯蔵部３から造形材料を排出することを可能とするように構成されている。したがって、スループット構造３５は、１つのモードでは、空気が通過できるようにし、別のモードでは、造形材料が通過できるようにするための開口ＯＰ２（該開口の上にスループット構造３５が延在している）を備えている。上部壁１５にスループット構造３５を有していることにより、貯蔵部３が一番上まで充填されたときにも通気を容易にすることができる。スループット構造３５を、排出口構造１３と貯蔵部３の横側壁（側壁）１９との間の、たとえば排出口構造１３から所定の距離だけ離れた、貯蔵部３の横側壁１９に比較的近いところに配置することができる。特定の例では、スループット構造３５は、容器３の上面１５上に、貯蔵部３の横側壁１９に隣接して配置される。スループット構造３５を側壁１９の近くに配置することによって、造形材料を貯蔵部３から直接排出するのが容易になる。特定の例では、スループット構造３５は、排出口構造１３と横側壁１９の間のほぼ中間位置に配置される。

図２及び図７に示されている特定の例では、容器１のスループット構造３５は、取り外し可能な（もしくは脱着可能な）フィルター構造５０を備えており、該フィルター構造は、容器１に結合されたとき（すなわち通気モードのとき）に、空気が通過できるようにする一方で造形材料１１を保持するために、スループット開口ＯＰ２を覆う。換言すれば、取り外し可能なフィルター構造５０は、通気モードにおいて貯蔵部３に結合されると、貯蔵部３の中に造形材料１１を入れ及び貯蔵部３の外に造形材料１１を出すことができないようにする（すなわち貯蔵部３内外に出し入れするための造形材料１１へのアクセスを阻止する）一方で、空気が貯蔵部３に入ることができるようにする。

フィルター構造５０は、フィルター４５を保持するためのフィルターホルダ４７を備えることができる。図３に示されているように、フィルターホルダ４７は、たとえば、フィルター４５を保持するためにフィルター４５の両側に延びるフィルター支持構造５１を備えている。フィルター構造５０を貯蔵部３から切り離して（すなわち、充填／排出モード時）、造形材料を充填または排出するために、造形材料１１が開口ＯＰ２を通過できるようにすることができる。スループット構造３５は、フィルター構造５０に接続し及びフィルター構造５０から分離する（接続を解除する）ために、貯蔵部３に固定された接続部分４８を備えることができる。特定の例では、フィルターホルダ４７に対する接続及び分離を選択的に行うことができるようにするために、接続部分４８にフランジ４９及びねじ込み式の円筒部分が設けられる。

排出／充填モード時、すなわち、フィルター４５がない（より一般的には、取り外し可能なフィルター構造５０がない）ときには、造形材料１１が貯蔵部３から出るのを容易にするために、該造形材料は開口ＯＰ２を通って貯蔵部３を出ることができ、及び、造形材料１１は、貯蔵部３を充填するために貯蔵部３に入ることができる。排出／充填モードでは、空気は依然として該貯蔵部内に入ることができ、これによって、通気の機能を達成することができる。

したがって、排出口構造１３にアクセスできない場合でも、貯蔵部３を充填しまたは空にすることができる。なぜなら、たとえば、排出口構造１３は、吸引ホースや吸引装置などの収集システムに接続されるからである。ユーザーは、容器１に格納されている造形材料１１が収集システムによって排出口構造１３を介して吸引されているときでも、スループット構造３５を介して貯蔵部３を充填することができ、またはスループット構造３５を介して貯蔵部３から造形材料１１を出すことができる。ユーザーは、貯蔵部３０を充填することまたは空にすることができるようにするために、取り外し可能なフィルター構造５０をスループット構造３５の接続部分４８から取り外すことができる。充填または排出が完了すると、ユーザーは、造形材料１１を貯蔵部３内に保持するために、取り外し可能なフィルター構造５０を接続部分４８に再接続することができる。排出口構造１３を分離して再接続することなく、充填または排出を実行することができ、これによって、ユーザーによる排出口構造１３及び収集システムの操作の時間を節約し及び該操作を限定することができる。収集システムからの貯蔵部３に格納されている造形材料１１の収集を妨げる（ないし中断する）ことなく、スループット構造３５を用いて、貯蔵部３を充填しまたは空にすることもできる。

図３に示されている特定の例では、スループット構造３５の接続部分４８は円筒形の部分６０を備えており、たとえば、該円筒形部分６０の外面に形成されたねじ切り形状（threading profile）を用いて、該部分６０を、図２に関して説明した取り外し可能なフィルター構造５０に結合しまたは該構造５０から取り外す（分離する）ことができる。１例では、円筒形部分６０は、比較的可撓性の上部壁１５（該上部壁１５に該円筒形部分６０が取り付けられる）に比べてかなり堅い（剛性がある）。環状のフランジ部分４９は、（上部壁１５への）該取り付けを容易にするために、円筒形部分６０の周りに、たとえば一体成形された構造として、延在することができる。円筒形部分６０の縦軸（長手方向軸）は、たとえば、貯蔵部３の上部壁１５に垂直である。貯蔵部３内には、空気及び造形材料を貯蔵部３内に案内するための他のガイド構造、チャンネル（通路）、通路壁（path wall）などはないので、空気及び造形材料は、円筒形部分６０を通って貯蔵部３の内部に直接到達することができ、これによって、造形材料１１が貯蔵部３の中へまたは貯蔵部３の外へと通ることができるようにしている。

図３の分解組立図からわかるように、フィルター構造５０を、雌ねじで円筒形部分６０にねじ込むことができる。他の例では、フィルター構造５０を円筒形部分６０に摩擦ばめすることができる。フィルター構造５０を貯蔵部３に取り付ける前に、フィルター構造５０を組み立てる必要がありうる。たとえば、フィルター４８は、フィルター構造５０内で、フィルター支持構造５１の第１のフィルター支持構造５１Ａに押し当てられる。第１のフィルター支持構造５１Ａをフィルター構造５０の一体化部分（たとえば単一の成形体）とすることができる。次に、フィルター４８を保持するために、フィルター支持構造５１の第２のフィルター支持構造５１Ｂを、たとえばプレスばめで（または圧入によって）、フィルター構造５０に嵌合させることができる。１例では、フィルター構造５０は、第２のフィルター支持構造５１Ｂを保持するための内部リブを備える。図３からわかるように、第１のフィルター支持構造５１Ａは、スループット開口ＯＰ２を横切って延びる（またはＯＰ２全体にわたる）リブ（うね）構造を備えることができる。第２のフィルター支持構造５１Ｂは、フィルター構造５０に組み付けられる別個の構成要素でありえ、一方、第１のフィルター支持構造５１Ａは、単一成形構造体の一部としてフィルター構造５０に一体化されうる点を除いて、第１のフィルター支持構造５１Ａと第２のフィルター支持構造５１Ｂの形状及び構成を類似もしくは同様のものとすることができる。

本開示の例では、造形材料を該貯蔵部から該容器の外に運ぶために空気流が使用される。具体的には、前述したように、スループット構造３５は、空気が貯蔵部３に入ることができるようにすることができる。空気以外の気体（ガス）を本開示で使用できることが理解されるべきである。特定の実施形態では、該貯蔵部内で気体流を生成して造形材料を収集するために使用される気体（ガス）は、空気、窒素、ヘリウム、及びアルゴンのうちの少なくとも１つを含む。

図２に示されているフィルター４５を、連続気泡型網状ポリウレタン発泡体（連続気泡網状ポリウレタン発泡体ともいう）で構成することができる。このフィルター４５を層の形態、たとえば、約３ｍｍ〜６ｍｍの厚さの層の形態とすることができる。フィルター４５の多孔度（多孔率）及び／又は厚さを含むフィルター４５の仕様を、適切なフィルタリングを達成できるように、貯蔵部３内に保持される造形材料１１のタイプ（種類）に適合させなければならない。フィルター４５は、少なくとも６０ＰＰＩ（すなわち「孔/インチ」）、または少なくとも８０ＰＰＩ、または少なくとも１００ＰＰＩ、または少なくとも１２０ＰＰＩ、または少なくとも１４０ＰＰＩ、または少なくとも１６０ＰＰＩを有することができる。平均孔径を、少なくとも３０マイクロメートル、または少なくとも２５マイクロメートル、または少なくとも２０マイクロメートル、または少なくとも１５マイクロメートル、または少なくとも１０マイクロメートル、または少なくとも５マイクロメートルとすることができる。フィルター４５はたとえば、約８０ＰＰＩ、及び約２５マイクロメートル〜３０マイクロメートルの範囲内の平均孔径を有することができる。

特定の例では、フィルターホルダ４７は、エアフィルター４５を交換のために取り外すことを可能にするハウジング（筐体）を備えることができる。特定の例では、フィルターの交換が必要なときには、別のエアフィルター４５を備える新しいフィルターホルダ４７がスループット構造３５に結合される。

スループット構造３５を、少なくとも１つの適切なシール構造で密閉（封止）して、該シールがスループット構造３５上の適切な位置にある限り、空気及び造形材料がスループット開口ＯＰ２を通過するのを阻止することができる。１例では、該シール構造は、スループット開口ＯＰ２を覆うように接着（ないし付着）したシール膜である。該シール構造を、誘導加熱シール（induction-heat seal）または接着シールとすることができる。１例では、充填された容器１は、補給ステーションにおいて未使用の造形材料で充填された後に該シール構造で密閉（ないし封止）される。図３に示されている特定の例では、空気及び造形材料がスループット構造３５を通るのを阻止するために、フィルター支持構造５１の上面は、シール構造７０で密閉（ないし封止）される。該シール構造を、容器１を最初に使用する前に取り外されるワンタイムシール（one-time seal）とすることができる。

特定の例では、排出口構造１３を少なくとも１つの適切なシール構造、たとえば排出口開口ＯＰ１を覆うように接着（ないし付着）されるシール膜で密閉（ないし封止）することができる。排出口構造１３の該シール構造を、スループット構造３５のシール構造に関して上記したのと同じ種類のものとすることができる。上記したように、特定の例では、容器１は、補給ステーションにおいて未使用の造形材料で充填された後、ワンタイムシールで密閉（ないし封止）される。

さらに、別個のキャップまたは蓋を、排出口構造１３及びスループット構造３５の各々の上に設けることができる。それら２つのキャップは、排出口構造１３とスループット構造３５を独立して開閉することができるように、互いに異なる別個のものである。したがって、スループット構造３５のキャップを取り外すことなく排出口構造１３にアクセスすることができ（この逆も同様である）、したがって、スループット構造３５を覆うキャップを適切な位置に維持しつつ、たとえば排出口構造１３を収集システムに接続することが可能である。その結果、貯蔵部３からの造形材料１１の収集が必要とされるか、または貯蔵部３の内部の通気が必要とされるときのみ、スループット構造３５のキャップを取り外すことができる。別の例では、これは、スループット構造３５の密閉構造による保護を強化することを可能にすることができる。

図４は、本開示の造形材料容器１を備える積層造形装置１００を示している。積層造形装置１００は、容器１から真空チューブ突出部１７３を通して造形材料を吸引するための圧力装置１５９を備えている。圧力装置１５９は真空ポンプを備えている。圧力装置１５９及び容器１は、排出口構造１３と突出部１７３の相互接続を容易にし、かつ、真空吸引の前、真空吸引中、及び真空吸引後に粉末が漏れるのを阻止するための相互接続アダプターを備えることができる。積層造形装置１００はさらに、造形材料リサイクルシステムと融剤供給器とのうちの少なくとも一方を備えることができる。積層造形装置１００はさらに、容器１を（再）充填するための、たとえば造形材料をバッファリングしまたはリサイクルするための造形材料リターンシステムを備えることができる。このために、圧力装置１５９は、貯蔵部３からの造形材料の取り出しと貯蔵部３への造形材料の充填の両方を容易にするために、双方向空気ポンプを備えることができる。

容器１を、オペレータによる、運搬、ホスト装置との相互接続、造形材料収集、平坦な積み重ね可能な構造への押しつぶし（または折り畳み）、簡単な廃棄、１回だけの充填使用、複数回の充填使用、リサイクル、格納（保管）、持ち上げなどを含む複数の目的に適合させることができる。容器１は、ホスト装置との比較的簡単な相互接続を容易にする一方で、造形材料（たとえば粉末）が装置１００から漏れるのを阻止する。１例では、容器１は、該容器のライフサイクル中、すなわち、使い果たされるまでの、充填した状態での運搬中、装置の相互接続中、取り出し中に、造形材料粉塵が環境中に漏れ出るのを阻止する。

図５は、本開示の造形材料容器を積層造形装置と共に使用する方法の１例を示している。該方法は、図１及び図７に関して述べたように、造形材料で充填された新しい容器１を提供すること（ブロック２００）を含むことができる。該方法は、図４に示されている積層造形システム１００などの積層造形装置の近くに容器１を配置すること（ブロック２１０）を含むことができる。該方法は、積層造形装置１００と容器１を相互接続すること（ブロック２２０）を含む。該方法は、積層造形装置１００に、造形材料を排出口開口ＯＰ１を通して容器１から取り出させること（ブロック２３０）を含む。そのような取り出し中に、空気は、スループット開口ＯＰ２を通って容器１に入ることができる。該方法はさらに、積層造形装置１００に、スループット開口ＯＰ２を通して該容器を再充填（補充）させること（ブロック２４０）を含むことができる。特定の例では、図３に示されている取り外し可能な（もしくは脱着可能な）フィルター構造５０は、スループット開口ＯＰ２を介して再充填できるようにするために、貯蔵部３から取り外される（分離される）。１例では、容器１は、積層造形中に再充填され、これによって、該容器をバッファとして使用することができる。

図６は、図１に示されている容器１などの本開示の造形材料容器を使用する方法の１例を示している。該方法は、排出口構造１３が閉じた状態に維持されている間に、容器１からスループット開口ＯＰ２を通して造形材料を注ぎ出す（排出する）こと（ブロック３１０）を含む。１例では、該注ぎ出しの間、蓋が排出口開口ＯＰ１を閉ざす。さらなる例では、造形材料を造形材料台に送り出すために、造形材料が造形材料搬送機構に注がれる。

１例では、該貯蔵部は少なくとも部分的に可撓性である。該貯蔵部の可撓性の壁の一部は、正圧または負圧が加えられると曲がり及び／又は振動することができ、これによって、該収集領域への造形材料の流れを支援することができる。いくつかの状況では、造形材料の一部は、該可撓性の壁の振動または曲がりによって該壁内に形成されたいくつかのポケットまたはコーナー（すみ）から解放されることができる。これによって、造形材料の大部分または全てを該貯蔵部から取り出すことができる。

特定の例では、該造形材料容器は、上記の複数のスループット構造を備えることができる。複数のスループット構造を、たとえば該貯蔵部の上面にそれぞれ配置することによって、該容器の通気及び／又は充填及び注入（ないし排出）を改善できるようすることができる。

特定の例では、該造形材料容器は、該貯蔵部内により均一な空気流を実現できるように、該スループット構造とは別個の１または複数の通気構造を（たとえば該貯蔵部の上面に）備えることができる。

図７を再度参照すると、１例では、貯蔵部３の内部と連絡するために、スループット構造３５から所定の距離だけ離れて配置されたスループット構造３５とは別個の第２の通気構造６１を設けることができる。特定の例では、図７に示されているように、第２の通気構造６１を、最下部９の近くの造形材料収集領域に通気する（または造形材料収集領域の気体を逃す）ように配置することができる。本開示では、第２の通気構造６１の他の位置も可能である。別の例では、第２の通気構造６１を、収束する底部壁２１に及び／又は管状の収集ユニット１７内に設けることができる。第２の通気構造６１が収束する壁２１のうちの少なくとも１つを貫通して設けられる場合には、第２の通気構造６１は、造形材料を保持するためのフィルターを備えることができる。第２の通気構造６１が管状の収集ユニット１７に沿って延びる場合には、第２の通気構造６１を、管状の収集ユニット１７に平行なチャンネル（通路）、及び／又は、管状の収集ユニット１７内の同心のチャンネル（通路）とすることができる。

造形材料容器に、スループット構造３５に加えて第２の通気構造６１を設けることはさらに、たとえば造形材料が該スループット構造と該第２の通気構造の間に配置されている場合に、該容器内の空気流を促進し（空気が流れやすくし）、これによって、該貯蔵部内の造形材料のブリッジまたはポケットが空気流に影響を与えるのを阻止する。スループット構造３５と第２の通気構造６１を該貯蔵部の対向する側に（たとえば、一方を上部壁１５に、他方を収束する底部壁２１に）配置することはまた、（１）該容器が直立した構成のときには、排出口構造１３を介する真空（吸引）によって、及び（２）該容器が傾斜した構成のときには、スループット構造３５を通して排出する（注ぎ出す）ことによって、造形材料を収集することを可能にする。

いくつかの例では、該貯蔵部の下側部分は、漏斗形状を有する必要はない。たとえば、該貯蔵部の側壁を、上から下まで（垂直に）直立したものとすることができる。たとえば、それらの側壁を実質的に矩形とすることができる。そのような容器は、該容器の外形（輪郭）内に造形材料を効率良く（たとえば部分的に漏斗形の貯蔵部を有する容器よりも効率良く）格納することができる。短所は、該最下部から造形材料の全てまたはほとんどを取り出すのが、漏斗形の貯蔵部よりも難しくなりうることである。そのような可能性のある短所に対処するためにいくつかの対策をとることができ、たとえば、該貯蔵部の最下部のエッジの近くの造形材料に届くことができるように、該容器内の真空チューブを可撓性のものとするか、そのように届くように適合させることができる。別の例では、たとえば図１及び図７に示されているように、造形材料が底部収集領域に向かって落下するかまたは移動するように、該底部を、真空圧下で振動しまたは曲がるように可撓性にすることができる。図１及び図７を再度参照すると、縦長の（または長手形状の）排出管１７は、中央部にある該底部に係合することができ、これによって、該中心部の周りの該底部が真空圧下で持ち上がることができ、排出管１７は該中央部の底部を保持し、これによって、造形材料は、該排出管の吸込み口の入口に向かって移動することができる。

１例では、該容器は、運搬、積層造形装置の相互接続、造形材料の取り出し、交換、及び廃棄に適している。１例では、廃棄のために、該補強構造は、厚紙（たとえばボール紙）または他の生分解性の材料を含んでいる。その他の生分解性の材料には、他のアセテート繊維（またはセルロース繊維）ベースの材料を含めることができる。該可撓性の貯蔵部を、特定のポリエチレンフィルムなどの比較的分解可能なプラスチックから作ることができる。別の例では、該可撓性の貯蔵部は、コーティングされた圧縮されたセルロースベースの材料などの少なくとも１つの生分解性の層を含むことができる。特別なコーティングは、空気／蒸気バリアを提供することができる。

１例では、本開示の容器に接続される、積層造形装置の圧力装置は、少なくとも１０リットル／秒または少なくとも１５リットル／秒、たとえば２０〜３０リットル／秒の空気速度（気流速度）を有する。１例では、空気が、該スループット開口を通って該容器内に入り、及び該排出口開口を通って該容器の外に出るように循環するときに、該可撓性の貯蔵部壁の材料は曲がることができまたは振動することができる。

積層造形のために造形材料を積層造形装置に供給するように、本開示の容器を構成ないし配置することができる。いくつかの例では、該積層造形装置は、該容器から粉末を収集し、それを積層造形プロセスに加えるために該容器に直接接続可能である。該積層造形装置を、圧力装置を備えるリサイクル機器及び／又は３Ｄプリンタとすることができる。別の例では、造形材料を該容器から該積層造形装置に運ぶために、別個の特殊な造形材料圧力装置を使用することができる。

１例では、該容器は、未使用の造形材料の供給源である。別の例では、該容器は、リサイクルされたまたは部分的にリサイクルされた造形材料の供給源である。さらに別の例では、該容器を、バッファ供給源として少なくとも一時的に使用することができる。

Claims (21)

1. 積層造形用造形材料容器であって、
   造形材料を保持するための貯蔵部と、
   排出口構造であって、造形材料が該排出口構造を通って前記貯蔵部から出ることができるようするための排出口構造と、
   スループット開口を有する、前記排出口構造とは別個のスループット構造であって、該スループット開口は、気体が該スループット開口を通って前記貯蔵部に入ることができるようにすることからなる、スループット構造
   を備え、
   前記スループット開口は、造形材料を前記貯蔵部に対して出し入れすることができるようにする、積層造形用造形材料容器。
2. 前記造形材料は３Ｄ印刷用の粉末である、請求項１の容器。
3. 前記粉末の平均体積粒径は１２０マイクロメートル未満である、請求項２の容器。
4. 前記スループット構造は取り外し可能なフィルター構造を備え、該フィルター構造は、該フィルター構造が前記スループット構造に結合されているときは、前記貯蔵部に対する造形材料の出し入れができないようにすると共に、気体が前記貯蔵部に入ることができるようにすることからなる、請求項１〜３のいずれかの容器。
5. 前記取り外し可能なフィルター構造は、少なくとも約６０ＰＰＩの多孔度を有する連続気泡発泡体層を備える、請求項４の容器。
6. 前記取り外し可能なフィルター構造は、支持構造、及び該支持構造によって保持されたフィルターを備え、該取り外し可能なフィルター構造は、前記貯蔵部の内部の通気を可能にし、該取り外し可能なフィルター構造は、前記貯蔵部との結合及び前記貯蔵部からの分離を選択的に行うように構成され、これによって、
   (i)前記取り外し可能なフィルター構造が前記貯蔵部から分離されているときには、前記スループット構造は、造形材料が前記貯蔵部から出ることができるようにし、及び、
   (ii)前記取り外し可能なフィルター構造が前記貯蔵部に結合されているときには、前記スループット構造は、造形材料を前記貯蔵部内に保持すると共に、気体が前記貯蔵部に対して出入りすることができるようにすることからなる、請求項４または５の容器。
7. 前記貯蔵部は概ね可撓性であり、
   前記貯蔵部は、
   前記排出口構造に関連付けられた造形材料排出口開口と、
   前記排出口構造と前記スループット構造を結合するための、前記スループット開口と前記排出口開口の各々の周りのそれぞれの開口コネクタ
   を備えることからなる、請求項１〜６のいずれかの容器。
8. 前記気体は、空気、窒素、ヘリウム、アルゴンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜７のいずれかの容器。
9. 前記スループット構造は、前記貯蔵部の上部に配置される、請求項１〜８のいずれかの容器。
10. 前記排出口構造は、前記貯蔵部の前記上部に配置され、前記スループット構造は、前記排出口構造と前記容器の横側壁との間に配置される、請求項９の容器。
11. 取り外し可能なシールを備える請求項１〜１０のいずれかの容器であって、該シールは、該シールが前記スループット構造上の適切な位置にある限り、気体及び造形材料が前記スループット開口を通過するのを阻止することからなる、容器。
12. 前記取り外し可能なシールは、誘導加熱シールまたは接着シールである、請求項１１の容器。
13. 前記排出口構造及び前記スループット構造は、それぞれ、前記排出口構造と前記スループット構造の開閉を選択的に行うための互いに別個の第１のキャップと第２のキャップを備える、請求項１〜１２のいずれかの容器。
14. 前記スループット開口は、円形であって、５０ｍｍ〜６５ｍｍの範囲内の直径を有する、請求項１〜１３のいずれかの容器。
15. 前記積層造形用造形材料容器は、前記スループット構造とは別個の通気構造を備える、請求項１〜１４のいずれかの容器。
16. 前記通気構造は、前記貯蔵部内の底部の造形材料収集領域の近くで開いている、請求項１５の容器。
17. 前記排出口構造は、吸引構造を吸引のための接続状態に導くためのガイド構造を備える、請求項１〜１６のいずれかの容器。
18. 前記排出口構造は、前記貯蔵部の上部に造形材料排出口開口を備える、請求項１〜１７のいずれかの容器。
19. 前記排出口構造は、前記貯蔵部の底部から造形材料を収集して、該造形材料を前記造形材料排出口開口に導くための収集ユニットを備える、請求項１８の容器。
20. 前記収集ユニットは、前記貯蔵部内を、該貯蔵部の上部領域から底部領域まで延びる造形材料排出管を備える、請求項１９の容器。
21. 第２の通気構造が、前記収集ユニット内に含まれるか、または該収集ユニットに接続される、請求項１６、１９、２０のいずれかの容器。
    

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