JP2019518638A - 三次元付加製造生産時間を削減するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

付加製造部品が構築される硬化抑制フォトポリマー樹脂層に硬化抑制剤を再供給するための硬化抑制剤輸送システムを有する付加製造部品を構築場所から解放するためのシステムが開示されている。輸送システムは、硬化抑制剤を最初に保持するための硬化抑制剤リザーバと、硬化抑制剤リザーバに隣接する硬化抑制分散層とを含む。硬化抑制剤は、硬化抑制剤リザーバから硬化抑制フォトポリマー樹脂層を通って硬化抑制フォトポリマー樹脂層を形成する隣接するフォトポリマーに進入する。他のシステムおよび他の方法も開示されている。【選択図】図１

Description

本出願は、２０１６年６月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／３５２，４１３号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

付加製造装置は、部品作成指示に従って、形成されている部品に材料を順次付加することによって、原料から三次元部品を生産する。付加製造は、迅速、容易、正確、そして繰り返し可能なさまざまなオブジェクトの作成を可能にする。

溶融堆積モデリングプリンタとしても知られる溶融フィラメント制作付加製造装置は、溶融フィラメントをラスタパターンで堆積することによって部品を作成する。そのような装置は、一般に、片側２フィート未満のサイズで１５０から３００ミクロンの解像度を有する部品しか製造できない。そのような規模では、フィラメント押出機のラスター移動のために部品作成時間がかなり長くなる。さらに、このようなフィラメントは、ロストワックス鋳造のような周知の技術には適しておらず、またフィラメントの隣接するストランド間の結合が不十分であるためにフィラメントのストランドが外れるため、それ自体の一部を失いやすい部品を製造する。

フォトポリマーベースの付加製造装置は、数十ミクロン単位で測定されることが多い、より高いフィーチャー解像度を有する部品を製造することができる。そのような部品は、また、ロストワックス鋳造プロセスにおいても使用され得る。フォトポリマーベースの付加製造装置は、典型的には、可動構築プレート、制御可能光源、フォトポリマー供給（例えば、フォトポリマーのバット）、およびフォトポリマー供給からのフォトポリマーを選択的に硬化し、作成される部品の一部を形成する構築エリアを含む。部品は、作成時に構築プレートに結合される。部品のそれぞれ新たに生成された部分（例えば、層）は、生成時に構築エリアに付着し、分離力を加えることによって構築エリアから部品を分離することを必要とする。これは、引き剥がす、引っ張る、スライドさせる、または他の動きによって達成することができる。場合によっては、部品の次の層を形成するために部品が再配置されるときに脆弱部分が引き伸ばされ、歪められ、さらに部品から完全に分離されるので、分離力は部品の脆弱部分を変形または破壊するのに十分強い。この分離力は、所望の部品設計における細部の細部を破壊または損傷するので、品質は制限される。

新たに形成された各層は、追加のフォトポリマー材料を（フローイング、堆積または他の方法で材料を供給することによって）堆積し、電磁放射線に露光し、部品に付加する前に構築エリア表面から分離しなければならない。結合力および／または真空力が、部品の新しく形成された部分を構築エリア表面に結合させてもよい。これらの力は、形成されている部品を損傷しないようにしなければならず、それによって最小フィーチャサイズおよび最大印刷速度を確立する。

多くの従来技術の付加製造装置は、部品の次の層を適用することができるように、少なくともスライド運動または傾斜運動のいずれかを使用して、造形プロセス中に造形中の部品を解放して構築テーブルから分離する。これらの動作は、構築されている部品への破壊的な力を最小限に抑えるために必要である。１つの既知の従来技術の手法は、構築テーブルからの部品の解放を補助するために同時にまたは一斉に行われるリフト運動とスライド運動の両方を使用する。これらの動きのいずれかを提供することは、付加製造装置の一部となる追加の動力解放機構を必要とし、部品を形成するのに必要な時間の長さを増加させる。

形成されている部分を構築エリアから鉛直上方に引っ張ることは知られており、付加動力解放機構の必要性は不要である。部品を垂直方向にのみに持ち上げるという従来技術の試みは、スライドまたはチルト運動を用いる場合と比較した場合、より長い時間がかかることが証明されている。部品を確実に製造するために部品をどれだけの距離まで持ち上げるか、およびどの程度のレートで部品を持ち上げるかは不明である。これを補償するために、垂直リフトのみを利用するこのような従来技術のシステムは、部品の製造においてレートと高さが静的である場合に損傷が生じないようにするために、高い高さまで遅いリフトレートを提供することによって損傷を避けるために妥協するだけである。

上述の付加製造プロセスは、迅速な製造と考えられているが、そのプロセスおよび公知の付加製造装置には、処理速度をさらに向上させるために改良することができるいくつかの非効率性がある。以上のことを考慮すると、そのような装置のユーザは、製造時間を改善するであろう、より迅速で効率的な操作を容易にする付加製造装置から利益を得ることになる。

実施形態は、付加製造装置を用いて実現されるより迅速な処理時間を提供するためのシステムおよび方法に関する。本システムは、付加製造部品が構築される硬化抑制フォトポリマー樹脂層に硬化抑制剤を再供給するための硬化抑制剤輸送システムを含み、輸送システムは、硬化抑制剤を最初に保持するための硬化抑制剤リザーバと、硬化抑制剤リザーバに隣接する硬化抑制剤分散層とを含み、硬化抑制剤は、硬化抑制剤リザーバから硬化抑制フォトポリマー樹脂層に移動し、そして硬化抑制フォトポリマー樹脂層を形成する隣接するフォトポリマー中へ進入する。

別のシステムは、基準面を提供する表面と、前記表面に隣接する変形可能層と、前記変形可能層に隣接する硬化抑制剤リザーバと、前記硬化抑制剤リザーバに隣接する硬化抑制剤分散層とを備える。

この方法は、付加製造装置の一部である硬化抑制剤リザーバに硬化抑制剤の供給を維持することを含む。この方法は、また、硬化防止剤を硬化防止剤分散層に分散させることを含み、硬化抑制剤分散層は、硬化抑制剤リザーバと連通しており、硬化防止剤は、硬化防止剤分散層の複数のチャネルに進入する。この方法は、さらに、付加製造装置の動作によって付加製造部品を製造することを含む。

別の方法は、付加製造プロセスを用いて、層ごとに部品を形成する付加製造装置を動作させることを含む。本方法は、新たな部品層が付加製造プロセス中に適用された後に、付加製造部品のリフト速度および速度スケジュールの少なくとも一つを決定し、最大リフト速度は、部品の幾何学的全体形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、およびリフト装置を用いて前記決定された速度またはレートで付加製造装置の構築テーブルを上方に移動させる際に適用される少なくとも１つの層の形状のうちの少なくとも１つに基づくものとするステップと、部品層が適用された後に前記付加製造装置で構築されている部品の最小リフト高さを決定し、最小リフト高さは、前記部品の幾何学的全体形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状のうちの少なくとも１つに基づくものとし、前記決定された最小リフト高さまで前記リフト装置で前記構築テーブルを上方に移動させるステップと、前記部品が最小リリース高さまで上昇すると最小リリース時間を決定し、前記最小リリース時間は、前記部品の幾何学的全体形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、および適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状の少なくとも１つに基づくものとし、前記決定されたリリース時間が満了するまで前記構築テーブルの次の層の適用位置への再配置を遅らせるステップと、前記部品の最大下降速度を決定し、前記最大下降速度は、前記部品の幾何学的全体形状、前記以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、および前記適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状のうちの少なくとも１つに基づくものとするステップと、前記部品が次の層の用途のために再配置されると最小設置時間を決定し、前記最小設置時間は、前記部品の幾何学的全体形状、前記以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、前記適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状のうちの少なくとも１つに基づくものとし、前記決定された設置時間が終わるまで電磁放射を遅らせるステップと、のうち、少なくとも一つのステップを含む。本方法は、また、前記付加製造部品を製造するステップを含む。

別の方法は、付加製造装置を用いて付加製造部品を層ごとに作成することを含む。本方法は、また、構築プロセス中および構築プロセスの開始前のリアルタイムの少なくとも１つの構築中の部品に関するサイズ情報に基づいて付加層が部品に追加された後、構築プレートに関連する構築テーブルを用いて、付加製造装置が持ち上げ、遅延、および下降のうち少なくとも１つを部品に対して実行するときの速度およびレートの少なくとも１つをプロセッサで決定するステップを含む。この方法は、さらに、部品を作成するために、部品の構築プロセス中に速度およびレートのうちの１つで付加製造装置を操作するステップを含む。

上記で簡単に述べたより具体的な説明は、添付の図面に示されるその特定の実施形態を参照することによって与えられるであろう。これらの図面は典型的な実施形態のみを示しており、したがってその範囲を限定すると見なされるべきではないことを理解した上で、添付の図面を使用して実施形態をさらに具体的かつ詳細に説明する。

図１は、付加製造装置の実施形態の概略側面図である。 図２は、構築場所の断面の一実施形態を示すブロック図である。 図３は、構築場所の断面の一実施形態を示すブロック図の他の実施形態を示す図である。 図４は、付加製造装置の効率を向上させる方法の一実施形態を示すフローチャートである。 図５は、付加製造装置の効率を向上させる方法の一実施形態を示すフローチャートである。 図６は、図４または図７のいずれかに開示された方法の実施例を示すタイムラインである。 図７は、付加製造装置の効率を向上させる方法の別の実施形態を示すフローチャートである。 図８は、付加製造装置上の構成要素に使用され得る例示的なコンピューティング機能を示す図である。

実施形態は、添付の図面を参照して本明細書に記載されており、類似のまたは同等の要素を示すために図面全体を通して類似の参照番号が使用されている。図面は一定の縮尺で描かれておらず、それらは単に本明細書に開示された態様を例示するために提供されている。いくつかの開示された態様は、説明のための非限定的な例示的応用を参照して以下に説明される。本明細書に開示された実施形態の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細、関係、および方法が説明されていることを理解されたい。しかしながら、当業者であれば、開示された実施形態が１つ以上の特定の詳細なしでまたは他の方法で実施され得ることを容易に認識するであろう。他の例では、本明細書に開示された態様を曖昧にすることを避けるために、周知の構造または動作は詳細には示されていない。いくつかの動作は異なる順序で、および／または他の動作またはイベントと同時に起こり得るので、実施形態は動作またはイベントの例示された順序によって限定されない。さらに、実施形態による方法を実施するために、例示されたすべての動作またはイベントが必要とされるわけではない。

広い範囲を示す数値範囲およびパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の非限定的な例に示される数値は可能な限り正確に報告されている。しかしながら、いずれの数値も、それらのそれぞれの試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を本質的に含む。さらに、本明細書に開示された全ての範囲は、その中に包含されるありとあらゆる部分的範囲を包含するものと理解されるべきである。例えば、「１０未満」の範囲は、ゼロの最小値と最大値１０との間の（およびそれを含む）任意のおよびすべてのサブ範囲、すなわち、任意のおよび最小値がゼロ以上かつ最大値１０以下、例えば１〜４のすべてのサブ範囲を含むことができる。

図１は、付加製造装置の一実施形態の概略側面図である。付加製造装置１００は、光源１１４または放射線源からの電磁放射線１１８への露光を介してフォトポリマー樹脂１１０を硬化させることによって部品１０２を構成するために提供される。プロジェクタのような、これに限定されない電磁放射源１１４は、その放射が構築プレート１０６の透過部分または基準プレートを通過して、フォトポリマー材料１１０を上方に位置する構築エリア１１２内で硬化するように配置される。電磁放射線１１８は、フォトポリマー層１０８を部品１０２の新しい部分内で硬化させ、それによって部品１０２を部分ごとに（例えば、層状に）構築するパターンで提供することができる。

構築中、部品１０２は、構築テーブル１０４に取り付けられる。構築テーブル１０４は、部品１０２が組み立てられているときに部品１０２を支持する。構築テーブル１０４は、アクチュエータ１２０に取り付けられた平坦な可動面を含むことができる。アクチュエータ１２０は、追加層を部品１０２に追加することができるように、構築中に段階的に部品１０２を垂直に上下させることができる。下降させると、部品１０２は、次の層１０８を形成するための隙間を残すことができる。次の層を形成した後、次の層は、本明細書でさらに論じるように、硬化抑制層２４０上に載置させてもよい。

付加製造装置１００は、またバット１２２を含んでもよい。構築プレート１０６は、バット１２２の底部の少なくとも一部を形成することができる。バット１２２は、本明細書に開示されるように部品１０２を作成するために使用されるフォトポリマー樹脂１１０を収容する。

構築プレート１０６は、全体的または部分的に光学的に透明であってもよい。部品１０２の一部は、構築プレート１０６の一部を通過する光１１８によって硬化する。

図２は、構築プレートの断面の一実施形態を示すブロック図を示す。構築プレート１０６は、三次元部品を層状に構成するための組立装置の一部であり、その部品は、画像コンポーネントを通してエネルギーが放出されると硬化する樹脂でできている。構築プレート１０６は、硬質および半硬質のうちの少なくとも一方である透明画像プレート２１０を備えている。プレート２１０は、上部画像プレート表面２１２および下部画像プレート表面２１１を有する。下部画像プレート表面２１１は、エネルギー源１１４が配置されている側にある。硬化抑制剤リザーバ２２０は、プレート２１０の上面２１２に隣接して配置されている。硬化抑制剤分散層２３０は、硬化抑制剤リザーバ２２０に隣接して配置されている。硬化抑制フォトポリマー樹脂層２４０は、硬化抑制剤分散層２３０に隣接して配置されている。硬化抑制フォトポリマー樹脂層２４０は、部分的に、硬化抑制剤リザーバ２２０から提供される硬化抑制剤から生成されてもよい。硬化抑制剤は、硬化抑制剤分散層２３０を通って硬化抑制ポリマー樹脂層２４０に進入する。

プレート２１０は透明であり得る。具体的には、図１に示すように、プレート２１０は、プレート２１０を通過するように光源１１４による照明を提供することができる。非限定的な例として、プレート２１０は、その高い紫外線透過率特性のために、Ｂｏｒｏｆｌｏａｔ（登録商標）ガラス製であってもよい。

硬化抑制剤リザーバ２２０は、硬化抑制剤を透過するフィルムまたはコーティングを含んでもよい。非限定的な例として、酸素が硬化抑制剤であってもよい。他のガス、またはガスの組み合わせもまた硬化抑制剤として提供されてもよい。硬化抑制剤リザーバ２２０は、プレート２１０の上面に取り付けられてもよい。非限定的な例として、硬化抑制剤リザーバは、ポリジメチルシロキサン（「ＰＤＭＳ」）を含んでもよい。別の非限定的な例では、硬化抑制剤リザーバ２２０は、ショア（Ｓｈｏｒｅ）００ ０とショアＡ４３との間のデュロメータ（durometer）を有し得る。硬化抑制剤リザーバ２２０は、限定されないが、硬化抑制剤リザーバ２２０の材料内に溶解されるべき酸素などの硬化抑制剤を提供する。硬化抑制剤は、リザーバ２２０内に自然に支出される。

硬化抑制剤分散層２３０は、硬化抑制剤が通過して硬化抑制フォトポリマー樹脂層２４０に達することができる複数のチャネルまたはキャビティ、マイクロまたはナノチャネルまたはキャビティを含んでもよい。非限定的な例として、硬化抑制剤分散層２３０は、シモーズ会社（Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｏｕｒｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）によって提供されるようなテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）ＡＦ ２４００を含んでもよい。

硬化抑制フォトポリマー樹脂層２４０は、硬化抑制剤を含浸させた未硬化フォトポリマー樹脂を含んでもよい。製造中の部品は、特定の用途の間に追加の付加層を受け取るために特定のセグメントのみを必要とするので、硬化抑制剤は、硬化抑制剤リザーバ２２０、硬化抑制剤分散層２３０、および硬化プロセスの間に硬化防止剤の枯渇が起こり得る硬化抑制フォトポリマー樹脂層２４０のうち少なくとも１つの範囲内に自由に移動できる。

図３は、構築場所の断面の一実施形態を示すブロック図の他の実施形態を示す。図示されるように、変形可能層３１０は、プレート２１０と硬化抑制剤リザーバ２２０との間に配置される。変形可能層３１０は、ショアＡ４５未満のデュロメータを有する低デュロメータ光学的透明ゲルを含む。非限定的な例では、ゲルは、オハイオ州、カイヤホガ・フォールズ（Cuyahoga Falls）のシリコン・ソリューションズ（Silicone Solutions）によって製造され、ＳＳ−６０８０として市販されている、ショア００ ０のデュロメータを有するゲルであってもよい。本明細書で使用されるとき、変形可能層３１０は、硬化抑制剤リザーバ２２０のデュロメータおよび硬化抑制剤分散層２３０のデュロメータよりも小さいデュロメータを有する。一実施形態では、各構成要素は、ショア硬度等級の異なるデュロメータを有する。

構築中の部品に関するサイズ情報が構築プロセス中にリアルタイムで評価されるか、または構築プレートから部品を持ち上げて構築プレートに部品を戻すまでのレートおよび距離を決定するために事前計算されるかのいずれかで、付加製造装置の処理速度はさらに高められ得る。非限定的な例として、複数の同一の部品が作成されるべきとき、最初の部品を作成する前に事前計算が使用されてもよい。リアルタイム計算手順に関する非限定的な例として、部品層が適用されているときに、作成されるべき後続の部品について計算が実行されてもよい。いずれの実施形態においても、部品の幾何学的形状を考慮して、垂直リリースのレート、垂直リリースの高さ、および構築中に部品を別の線量の放射線エネルギーに遅延させる期間の両方を決定することができる。したがって、レートは可変であってもよく、これは、持ち上げの速度、およびさらには下降する速度が、持ち上げ段階中に変化してもよいことを意味する。これは、部品の上昇または下降が最初の速度で始まり、次に加速または減速して別の速度になることを意味する。

図４は、方法の実施形態を示すフローチャートを示す。方法４００は、個々にまたは任意の組み合わせで集合的に機能することができるいくつかのステップのうちの少なくとも１つを含むことができる。方法４００は、４１０で、新しい部品層が適用された後の部品のリフト速度、および速度スケジュールのうちの少なくとも１つを決定すること、および方法４００は、リフト装置で決定された速度またはスケジュールで構築テーブルを上方に移動させることを含んでもよい。最大リフト速度は、部品の全体幾何学的形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、および適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状のうち少なくとも１つに基づく。非限定的な例として、速度スケジュールは、移動中の速度を変えることができる。

方法４００の別の要素は、４２０において、部品層が適用された後に付加製造装置で構築されている部品の最小リフト高さを決定すること、リフト装置で決定された最小リフト高さまで構築テーブルを上方に移動させることを含んでもよい。最小リフト高さは、部品の全体幾何学的形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、および適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状のうちの少なくとも１つに基づく。方法４００の別の要素は、４３０で、部品が最小リリース高さまで上昇したときの最小リリース時間を決定すること、および決定されたリリース時間が経過するまで、次の層の適用位置への構築テーブルの再配置を遅らせることも含んでいてもよい。最小リリース時間は、部品の全体幾何学的形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、および適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状のうちの少なくとも１つに基づく。

方法４００の別の要素は、４４０において、部品の最大降下速度を決定することをさらに含んでもよい。最大降下速度は、部品の全幾何学形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学形状、および適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状のうちの少なくとも１つに基づく。降下速度は、また、降下速度スケジュールを有してもよい。

方法４００の別の要素は、４５０で、部品が次の層の用途のために再配置されると最小設置時間を決定すること、および決定された設置時間が終了するまで電磁放射を向けることを遅延させることも含んでもよい。最小設置時間は、部品の全体幾何学的形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、および適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状のうちの少なくとも１つに基づく。

部品の幾何学的形状に関する情報は、部品を作成するために使用されている画像ファイルに基づいて決定されてもよい。持ち上げ高さ、速度および最小リリース時間は、部品層が上昇したときに、構築プレートを充填するのに必要な流入距離を樹脂が覆うことを可能にするために、生成された部品層の下にあるフォトポリマー樹脂の流入速度に基づいてもよい。

４４０での最小設置時間決定は、また、その部品についての最悪の場合のオーバーハング発生を識別することを含んでもよい。最小設置時間は、余分なフォトポリマー樹脂を絞り出すために部品が構築プレート上に戻って降下されると、放射線源が再び起動されるまでの待ち時間を決定してもよい。この計算は、適用される新しい層が、作成された前の層よりも大きい表面積または構築領域を有するときに必要とされてもよい。より大きい表面積層の薄さのために、それを構築テーブルに戻すことは、この大きい表面積の一部になる可能性がある。この大きい表面積は、前の作成層からの支持なしに表面積が最終的に所望の位置に達する前に上向きに曲げられるので、最初に所望の位置に達する前の作成層と同じサイズである。したがって、支持されていない表面積は、余分な樹脂を絞り出すのにより長い時間を要してもよい。余分な樹脂を絞り出すのに十分な時間を与えないと、部品に歪みが生じる可能性がある。

図５は、方法の一実施形態を示すフローチャートである。方法５００は、５１０において、硬化抑制剤リザーバで硬化抑制剤の供給を維持することを含む。方法５００は、５２０で、硬化抑制剤分散層に硬化抑制剤を分散させることをさらに含み、硬化抑制剤分散層は、硬化抑制剤リザーバと連通し、硬化抑制剤は、硬化抑制剤分散層の複数のチャネル中を通過する。本方法は、また、５３０において、付加製造部品の硬化抑制剤の生成中に硬化抑制剤が枯渇する可能性があるので、硬化抑制剤を硬化抑制剤分散層から硬化抑制フォトポリマー樹脂層に分散させることを含む。

図６は、図４または図７のいずれかに開示されている方法の実施形態を示すタイムラインである。タイムライン６００は、ｔ＝０で始まり、そこで電磁放射への部品の曝露が起こる。

次に、電磁放射線への曝露が終了する。ここに開示されている他の期間とは異なり、露光時間は材料の特性によって異なる。フォトポリマー樹脂材料の活性化が起こり、すなわち、電磁放射線が遮断された後もしばらくの間起こり続け、「露光終了」で起こる「キック開始」として識別される。

材料の凝固が止まると「キック終了」が発生する。「リフト開始」は、最小の高さまでの速度スケジュールで発生し、両方とも上述したように決定される。次に「リフト終了」が発生する。「リリース開始」時間間隔が始まる。この期間は、次の層の形成に必要とされる十分な樹脂流入が生じたことを確実にするために提供される。リリース時間が終了すると、「リリース終了」で、「下降開始」が発生する。

これは、前の位置に次の露光中に作成される新しい層の厚さを加えた距離まで、部品を構築テーブルに向かって下げることができる場所である。部品が元の位置に戻ったとき、「下降終了」で「設置開始」が発生する。「設置開始」が「設置終了」で完了すると、プロセスは、「露光開始」でｔ＝０に戻る。

「キック開始」、「リフト開始」、および「リリース開始」は、それぞれ構築プロセスの一時停止であり、それぞれを必要に応じて動的に変更できる。これらの動作の各々、すなわちタイミングは、図４および図７に関して上記に開示された方法の範囲で決定される。最小高さと最小高さに到達してそこから戻るのにかかる時間とがこのタイムライン６００に影響を与えるので、リフトおよび下降動作のタイミングは、図４および図７に開示された方法によってさらに影響を受ける。

図７は、方法の一実施形態を示すフローチャートである。方法７００は、７１０において、付加製造装置を用いて付加製造部品を１層ずつ形成することを含む。方法７００は、また、プロセッサを用いて、７２０において、構築プロセス中および構築プロセスを開始する前のリアルタイムの少なくとも１つでの構築中の部品についてのサイズ情報に基づいて付加層が部品に追加された後に、付加製造装置が持ち上げ、遅延、および下降のうち少なくとも１つを部品に対して実行するときの速度およびレートの少なくとも１つをプロセッサで決定することを含む。方法７００は、さらに、７３０において、部品を形成するための部品の構築プロセス中に速度およびレートのうちの１つで付加製造装置を動作させて部品を作成することを含む。

図４に示され、本明細書にさらに開示される制限は、図７に示される方法７００の別々の従属制限であってもよい。

図８は、付加製造装置上の構成要素に使用することができる例示的なコンピューティング機能１７００を示している。図４乃至図７に提供された方法は、以下に開示されるコンピューティング機能１７００と関連して使用されてもよい。

すべての場合において、コンピューティング機能１７００は、１つ以上の物理的および有形の処理メカニズムを表す。コンピューティング機能１７００は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１７０２および読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）１７０４などの揮発性および不揮発性メモリ、ならびに１つ以上の処理装置１７０６（例えば、１つ以上の中央処理装置（ＣＰＵｓ））、１つ以上のグラフィック処理ユニット（Ｇｕｓ）など）を含んでもよい。

コンピューティング機能１７００は、また、ハードディスクモジュール、光ディスクモジュールなどの様々なメディア装置１７０８を必要に応じて備える。コンピューティング機能１７００は、処理装置１７０６がメモリ（例えば、ＲＡＭ１７０２、ＲＯＭ１７０４など）によって維持される命令を実行するときに、上記識別された様々な動作を実行することができる。

命令および他の情報は、静的メモリ記憶装置、磁気記憶装置、および光記憶装置を含むがこれらに限定されない、任意のコンピュータ可読媒体１７１０に格納されてもよい。「コンピュータ可読媒体」という用語は複数の記憶装置も包含する。すべての場合において、コンピュータ可読媒体１７１０は、何らかの形態の物理的および有形の実態を表す。限定されない一例として、コンピュータ可読媒体１２１０は、「コンピュータ記憶媒体」および「通信媒体」を含んでもよい。

「コンピュータ記憶媒体」は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技術で実装された揮発性および不揮発性、取り外し可能および固定の媒体を含む。コンピュータ記憶媒体は、例えば、それだけには限定されないが、ＲＡＭ１７０２、ＲＯＭ１７０４、ＥＰＳＯＭ、フラッシュメモリ、または他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、または他の光学記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気メモリ、磁気ディスク記憶装置、または他の磁気記憶装置、あるいは所望の情報を格納するために使用することができ、かつコンピュータによってアクセスすることができる任意の他の媒体であってもよい。

「通信媒体」は、通常、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または搬送波または他のトランスポートメカニズムなどの変調データ信号内の他のデータを含む。通信媒体は、任意の情報配信媒体も含んでもよい。「変調されたデータ信号」という用語は、信号内の情報を符号化するような方法で設定または変更されたその特性のうちの１つ以上を有する信号を意味する。限定されない一例として、通信媒体は、有線ネットワークまたは直接配線接続などの有線媒体、ならびに音響、ＦＲＯ、赤外線、および他の無線媒体などの無線媒体を含む。上記のいずれかの組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれる。

コンピューティング機能１７００は、また、（入力モジュール１７１４を介して）様々な入力を受信し、（１つ以上の出力モジュールを介して）様々な出力を提供するための入出力モジュール１７１２を備えていてもよい。１つの特定の出力モジュール機構は、プレゼンテーションモジュール１７１６および関連するグラフィカル・ユーザ・インターフェース（「ＧＵＩ」）１７１８であってもよい。コンピューティング機能１７００は、また、１つ以上の通信コンジット１７２２を介して他の装置とデータを交換するための１つ以上のネットワークインターフェース１７２０を含んでもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の通信バス１７２４が上記の構成要素を互いに通信可能に結合する。

通信コンジット１７２２は、任意の方法で（例えば、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク（例えば、インターネット）など、またはそれらの任意の組合せによって）実装されてもよい。通信コンジット１７２２は、任意のプロトコルまたはプロトコルの組み合わせによって管理される、有線リンク、無線リンク、ルータ、ゲートウェイ機能、ネームサーバなどの任意の組み合わせを含んでもよい。

あるいは、またはさらに、本明細書に記載の機能のいずれも、少なくとも部分的には、１つ以上のハードウェアロジックコンポーネントによって実行されてもよい。例えば、限定されないが、使用され得る例示的な種類のハードウェアロジックコンポーネントは、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Ｆｏｇｓ）、特定用途向け集積回路（Ａｓｉｃｓ）、特定用途向け標準製品（Ａｓｐｓ）、システム・オン・チップ・システム（Ｓａｃ）、コンプレックス・プログラマブル・ロジック・デバイス（Ｃｐｌｄ）などを含む。

図２および図３に関して開示された実施形態は、部品の構築速度をさらに高めるために組み合わせて利用されてもよい。したがって、図４乃至図７に開示されている方法は、本明細書に開示されている透明な構築プレートを用いてさらに加速されてもよい。部品を構築プレートから取り外すのに要する時間が減少されるように、図４乃至図７に開示された方法の、この増加した速度が実現される。

本明細書で使用される「モジュール」および「コンポーネント」という用語は、一般に、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの組み合わせを表す。ソフトウェア実装の場合、モジュールまたはコンポーネントは、プロセッサ上で実行されたときに特定のタスクを実行するプログラムコードを表す。プログラムコードは、非一時的装置としても知られる１つ以上のコンピュータ可読記憶装置に格納されてもよい。本明細書に記載の実施形態の特徴は、プラットフォームに依存しない、すなわち、本技術は、様々なプロセッサ（例えば、セットトップボックス、デスクトップ、ラップトップ、ノートブック、タブレットコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話、スマートフォン、ゲーム機、ウェアラブル機器、ＩｏＴ機器など）を有する様々な市販のコンピューティングプラットフォーム上に実装されてもよい。

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定することを意図していない。本明細書で使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数形も含むことを意図している。さらに、用語「含む（including）」、「含む（includes）」、「有する（having）」、「有する（has）」、「と（with）」、またはその変形が詳細な説明および／または特許請求の範囲のいずれかにおいて使用される限りにおいて、そのような用語は、用語「含む（comprising）」と同様に包括的であることを意図している。さらに、特に明記しない限り、第一、第二などの用語の使用はいかなる順序または重要性も示さず、むしろ第一、第二などの用語はある要素を別の要素から区別するために使用される。

他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術的および科学的用語を含む）は、本発明の実施形態が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。さらに、一般的に使用される辞書で定義されているような用語は、関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想的な意味または過度に形式的な意味で解釈されるべきではない。

様々な開示された実施形態が上記に説明されたが、それらは例としてのみ提示されており、限定として提示されていないことが理解されるべきである。本明細書に開示された主題に対する多数の変更、省略および／または追加は、実施形態の精神または範囲から逸脱することなく、本明細書に開示された実施形態に従って行うことができる。また、実施形態の精神および範囲から逸脱することなく、それらの要素を均等物で置き換えてもよい。さらに、いくつかの実装形態のうちの１つのみに関して特定の機能が開示されていることがあるが、そのような機能は、任意の所与のまたは特定の用途に望まれ有利であり得る他の実装形態の１つ以上の他の機能と組み合わせることができる。さらに、実施形態の範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を実施形態の教示に適合させるために多くの修正を加えてもよい。

さらに要約書の目的は、米国特許商標局、一般に特許または法律用語または言い回しに精通していない公衆および特に対応する技術分野における科学者、エンジニアおよび実務家が大まかな検討するだけで本技術的な開示の特徴および要旨を迅速に判断できるようにすることにある。要約書は、本開示の範囲を何ら限定するものではない。

したがって、本明細書で提供される主題の広さおよび範囲は、上記で明示的に説明された実施形態のいずれによっても限定されるべきではない。むしろ、実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物に従って定義されるべきである。

Claims (38)

1. 構築場所から付加製造部品を放出するためのシステムであって、
   前記付加製造部品が構築される硬化抑制フォトポリマー樹脂層に硬化抑制剤を再供給するための硬化抑制剤輸送システムを含み、
   前記輸送システムは、前記硬化抑制剤を最初に保持するための硬化抑制剤リザーバと、前記硬化抑制剤リザーバに隣接する硬化抑制剤分散層とを含み、
   前記硬化抑制剤は、前記硬化抑制剤リザーバから前記硬化抑制フォトポリマー樹脂層を通過し、前記硬化抑制フォトポリマー樹脂層を形成する隣接するフォトポリマー中へ進入する、
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記硬化抑制剤リザーバの下に配置された基準面をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記基準面の少なくとも一部は、前記基準面を通過する硬化源からの照明を提供する、請求項２に記載のシステム。
4. 前記硬化抑制剤リザーバは、酸素透過性フィルムと酸素透過性コーティングのうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載のシステム。
5. 前記硬化抑制剤リザーバは、ポリジメチルシロキサンを含む、請求項１に記載のシステム。
6. 前記硬化抑制剤リザーバは、ショア００とショアＡ４３との間のデュロメータを有する、請求項１に記載のシステム。
7. 前記硬化抑制剤分散層は、前記硬化抑制剤が通過して前記硬化抑制フォトポリマー樹脂層に達する複数のチャネルを含む、請求項１に記載のシステム。
8. 前記硬化抑制剤分散層は、テフロン（登録商標）ＡＦ２４００を含む、請求項１に記載のシステム。
9. 前記硬化抑制フォトポリマー樹脂層は、未硬化フォトポリマー樹脂を含む、請求項１に記載のシステム。
10. 前記硬化抑制剤は、ガスを含む、請求項１に記載のシステム。
11. 三次元部品を構築するためのシステムであって、
    基準面を提供する表面と、
    前記表面に隣接する変形可能層と、
    前記変形可能層に隣接する硬化抑制剤リザーバと、
    前記硬化抑制剤リザーバに隣接する硬化抑制剤分散層と、
    を備えることを特徴とするシステム。
12. 前記変形可能層は、ショアＡ４５未満のデュロメータを有するゲルを含む、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
13. 前記変形可能層は、前記硬化抑制剤リザーバのデュロメータおよび前記硬化抑制剤分散層のデュロメータよりも小さいデュロメータを有する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
14. 前記硬化抑制剤分散層に隣接する硬化抑制フォトポリマー樹脂層をさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
15. 前記硬化抑制フォトポリマー樹脂層は、前記硬化抑制剤分散層を通過して前記硬化抑制フォトポリマー樹脂層に進入する、前記硬化抑制剤リザーバ内に最初に存在する硬化抑制剤から形成される、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
16. 前記表面は、透明な表面である、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
17. 前記表面、前記表面に隣接する前記変形可能層、前記硬化抑制剤リザーバ、および前記硬化抑制剤分散層は、各々、通過する硬化源の照明を提供する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
18. 前記硬化抑制剤リザーバは、ショア００ ０とショアＡ４３との間のデュロメータを有する酸素透過性フィルムを含む、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
19. 付加製造部品を形成する方法であって、
    付加製造装置の一部である硬化抑制剤リザーバに硬化抑制剤の供給を維持するステップと、
    前記硬化抑制剤を、前記硬化抑制剤リザーバと連通している硬化抑制剤分散層に分散させ、前記硬化抑制剤分散層の複数のチャネルに入れるステップと、
    前記付加製造装置の動作により前記付加製造部品を製造するステップと、
    を含む方法。
20. 前記付加製造部品の作成中に枯渇する可能性があるので、前記硬化抑制剤を前記硬化抑制剤分散層から硬化抑制フォトポリマー樹脂層に分散する、
    ことを特徴とする請求項１９の方法。
21. 付加製造プロセスを用いて、層ごとに部品を作成するために付加製造装置を動作させるステップを含み、
    前記付加製造プロセスは、
    新たな部品層が付加製造プロセス中に適用された後に、付加製造部品のリフト速度および速度スケジュールの少なくとも一つを決定し、最大リフト速度は、部品の幾何学的全体形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、およびリフト装置を用いて前記決定された速度またはレートで付加製造装置の構築テーブルを上方に移動させる際に適用される少なくとも１つの層の形状のうちの少なくとも１つに基づくものとするステップと、
    部品層が適用された後に前記付加製造装置で構築されている部品の最小リフト高さを決定し、最小リフト高さは、前記部品の幾何学的全体形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状のうちの少なくとも１つに基づくものとし、前記決定された最小リフト高さまで前記リフト装置で前記構築テーブルを上方に移動させるステップと、
    前記部品が最小リリース高さまで上昇すると最小リリース時間を決定し、前記最小リリース時間は、前記部品の幾何学的全体形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、および適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状の少なくとも１つに基づくものとし、前記決定されたリリース時間が満了するまで前記構築テーブルの次の層の適用位置への再配置を遅らせるステップと、
    前記部品の最大下降速度を決定し、前記最大下降速度は、前記部品の幾何学的全体形状、前記以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、および前記適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状のうちの少なくとも１つに基づくものとするステップと、
    前記部品が次の層の用途のために再配置されると最小設置時間を決定し、前記最小設置時間は、前記部品の幾何学的全体形状、前記以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、前記適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状のうちの少なくとも１つに基づくものとし、前記決定された設置時間が終わるまで電磁放射を遅らせるステップと、
    のうち、少なくとも一つのステップを含み、
    前記付加製造部品を製造することを特徴とする方法。
22. 前記下降速度は、下降速度スケジュールを含む、
    ことを特徴とする請求項２１の方法。
23. 前記速度スケジュールは、移動中の速度を変更することを含む、
    ことを特徴とする請求項２１の方法。
24. 前記部品の作成に用いられている画像ファイルに基づいて、前記部品の全体的な幾何学的形状を決定するステップをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項２１の方法。
25. 前記リフト高さ、速度および最小リリース時間の少なくとも１つは、部品層が上昇したときに、フォトポリマー樹脂が構築プレート上にフォトポリマー樹脂を補給するのに必要な流入距離をカバーすることを可能にするために、作成される部品層の下のフォトポリマー樹脂の流入レートに基づく、
    ことを特徴とする請求項２１の方法。
26. 前記最小設置時間を決定するときに、前記部品の最悪の場合のオーバーハング発生を識別するステップをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項２１の方法。
27. 前記最小設置時間を決定するステップは、余分なフォトポリマー樹脂を絞り出すために部品が構築プレート上に戻って降下されると、放射線源が再び起動されるまでの待ち時間を決定するステップをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項２１の方法。
28. 付加製造装置を用いて付加製造部品を層ごとに作成するステップと、
    構築プロセス中および構築プロセスの開始前のリアルタイムの少なくとも１つの構築中の部品についてのサイズ情報に基づいて付加層が部品に追加された後、構築プレートに関連する構築テーブルを用いて、付加製造装置が持ち上げ、遅延、および下降のうち少なくとも１つを部品に対して実行するときの速度およびレートの少なくとも１つをプロセッサで決定するステップと、
    前記部品を作成するために、前記部品の構築プロセス中に速度およびレートのうちの１つで付加製造装置を操作するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
29. 前記決定するステップは、新たな部品層が付加製造プロセス中に適用された後に、付加製造部品のリフト速度および速度スケジュールの少なくとも一つを決定することをさらに含み、最大リフト速度は、前記部品の幾何学的全体形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、および前記決定された速度またはレートで、リフト装置を用いて付加製造装置の構築テーブルを上方に移動させる際に適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状のうちの少なくとも１つに基づく、
    ことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
30. 前記決定するステップは、部品層が適用された後に、付加製造装置を用いて構築されている前記部品の最小リフト高さを決定するステップと、前記決定された最小リフト高さまで、リフト装置を用いて前記構築テーブルを上方に移動させるステップと、を含み、前記最小リフト高さは、前記部品の全体幾何学的形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状のうち少なくとも１つに基づく、
    ことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
31. 前記決定するステップは、前記部品が最小リリース高さまで上昇したら最小リリース時間を決定するステップと、前記決定されたリリース時間が満了するまで前記構築テーブルの次の層の適用位置への再配置を遅らせるステップと、をさらに含み、前記最小リリース時間は、前記部品の全体幾何学的形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、および適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状のうちの少なくとも１つに基づく、
    ことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
32. 前記決定するステップは、前記部品の最大下降速度を決定するステップをさらに含み、前記最大下降速度は、前記部品の幾何学的全体形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、および適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状のうちの少なくとも１つに基づく、
    ことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
33. 前記決定するステップは、前記部品が次の層の適用のために再配置されると、最小設置時間を決定するステップと、前記決定された設置時間が経過するまで電磁放射の誘導を遅らせるステップと、をさらに含み、前記最小設置時間は、前記部品の幾何学的全体形状、以前に適用された少なくとも１つの層の幾何学的形状、および適用される少なくとも１つの層の幾何学的形状に基づく、
    ことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
34. 前記速度スケジュールは、移動中の速度を変更することを含む、
    ことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
35. 前記部品の作成に使用されている画像ファイルに基づいて、前記部品のサイズ情報を決定するステップをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
36. リフトの高さ、リフトおよび下降の少なくとも１つの速度、および遅延時間のうちの少なくとも１つは、部品層が上昇するときに、構築上にフォトポリマー樹脂を補給するのに必要な流入距離を、フォトポリマー樹脂がカバーすることを可能にするために、形成される部品層の下のフォトポリマー樹脂の流入速度に基づく、
    ことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
37. 前記最小設置時間を決定するときに、前記部品の最悪の場合のオーバーハング発生を識別するステップをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
38. 前記最小設置時間を決定するステップは、余分なフォトポリマー樹脂を絞り出すために前記部品が構築プレート上に戻って降下されると、放射線源が再び起動されるまでの待ち時間を決定するステップをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
    

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