JP2020506098A - 埋設された検知装置を有する３ｄプリントオブジェクト - Google Patents
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Abstract
一例によれば、３Ｄプリントオブジェクトは非導電性材料からなる本体を含むことが可能である。更に、導電性チャネル、検知装置、及び信号発生器を本体内に埋設することが可能である。検知装置が導電性チャネルを通って印加される電流の途絶による影響を受けるように検知装置は導電性チャネルと電気的に連絡していることが可能である。更に、信号発生器は、印加された電流の途絶による影響を検知装置が受けたことに応じて無線信号を発することが可能である。【選択図】図１Ａ
Description
積層造形技術を使用して部品を構築し又はプリントする３Ｄ製造装置が普及し及び使用されつつある。積層造形技術のなかには、造形材料の粒子が層へと広げられ及び選択的に共に融合される積層プロセスを使用するものがある。該プロセスに続いて、更なる粒子が別の層へと広げられ及び共に融合される。このプロセスを複数回繰り返して所望の構成を有する３Ｄ部品を構築することが可能である。
本開示の特徴は、その実例として示されたものであり、図面に示したものに限定されるものではない。各図における同様の符号は同様の構成要素を示している。
本書で開示されるものは、３Ｄプリントオブジェクト、及び３Ｄプリントオブジェクトを製造するための方法及び装置である。本書で開示する３Ｄプリントオブジェクトは、非導電性材料で形成された本体を含むことが可能である。該本体内に埋設されるものは、導電性チャネル、該導電性チャネルと電気的に連絡している検知装置、及び信号発生器（signal emitter）とすることが可能である。該検知装置は、該導電性チャネルを通って印加される電流の途絶による影響を受けることが可能であり、該信号発生器は、該検知装置が該途絶による影響を受けたことに応じて無線信号を発することが可能である。該本体内にはまた、バッテリー等及び／又は電気エネルギー変換器への誘導エネルギーといった電流供給装置を埋設することが可能である。該電流供給装置は、前記導電性チャネル及び前記信号発生器に電流を供給することが可能である。
導電性チャネル、検知装置、信号発生器、及び電流供給装置は、本体の積層造形中に配置することが可能である。例えば、これらの構成要素の一部又は全ては、本体の積層造形を行うために使用される非導電性材料粒子と様々な融剤及び／又は導電剤との塗布及び混合を介して形成することが可能である。他の例では、これらの構成要素のうちの一部又は全ては、本体への導入前に形成することが可能であり、及び予め形成された構成要素を、本体の形成中に該本体の層上に配置することが可能である。
オブジェクトは、破損や磨耗の結果として故障する可能性がある。破損による故障は、機械的な過負荷、疲労、応力腐食割れ等により引き起こされる可能性がある。疲労及び応力腐食割れの場合には、割れが発生し及び伝搬してオブジェクトが突然破損する可能性がある。したがって、初期段階で亀裂を発見することは、オブジェクトの破損による故障の防止を可能とし、これは該オブジェクトを含むシステム全体に対する損傷を回避し得るものとなる。しかし、手作業による亀裂の検査は（特に亀裂が小さく又は狭い場合に）信頼できず多くの時間と労力を要するものである。
本書で開示する方法及び装置の実施を介して、３Ｄプリントオブジェクトの割れを自動的に検出して知らせるための検知装置及び信号発生器が埋設された３Ｄプリントオブジェクトを製造することが可能である。例えば、３Ｄプリントオブジェクトに割れ目等の破損が生じると、該割れ目が導電性チャネルの中断を引き起こす可能性がある。埋設された検知装置は、該中断の影響を受けることが可能であり、信号発生器は該中断が生じたことを示す信号を出力することが可能である。このため、例えば、３Ｄプリントオブジェクトの破壊を伴うことなく（例えば、非破壊的な態様で）、３Ｄプリントオブジェクトの破損を手作業で検査することなく、リアルタイムで又は断続的に、３Ｄプリントオブジェクトの物理的な特性に実質的に影響を与えることなく、３Ｄプリントオブジェクトの外面に見えることなく、３Ｄプリントオブジェクトの幾何学形状等を実質的に制限することなく、破損を検出し特定することが可能となる。
説明を続ける前に、本書で使用する場合、用語「含む」及び「含んでいる」とは、「含む」又は「含んでいる」、及び「少なくとも含む」又は「少なくとも含んでいる」ことを意味するが、これらに限定されない。「〜に基づく」という用語は、「〜に基づく」及び「〜に少なくとも部分的に基づく」ことを意味するが、これらに限定されない。
図１Ａを参照すると、内部の構成要素が見えるように描かれた例示的な３次元（３Ｄ）プリントオブジェクト100の単純化された斜視図が示されている。図１に示す３Ｄプリントオブジェクト100は、更なる構成要素を含むことが可能であり、及び本書で説明する構成要素の幾つかを、本書で開示する３Ｄプリントオブジェクト100の範囲から逸脱することなく除外し及び／又は修正することが可能であることが理解されよう。
３Ｄプリントオブジェクト100は、任意の適当な積層造形式の３Ｄプリンティング又は製造技術によってプリントすることが可能である。該３Ｄプリンティング又は製造技術は、粉末ベースの融合技術を含むことが可能であり、該粉末ベースの融合技術は、造形材料粒子の選択された領域上への融剤の塗布、並びに該融剤が堆積された造形材料粒子の後続の加熱及び凝固を含む。他の適当な技術は、ステレオリソグラフィー（SLA）、熱溶解積層法（FDM）、硬化性液体フォトポリマー噴射（Polyjet）、選択的レーザー焼結（SLS）、選択的レーザー融解（SLM）、３Ｄバインダー噴射などを含むことが可能である。何れにしても、３Ｄプリントオブジェクト100は、非導電性材料で形成された本体102を含むことが可能である。非導電性材料は、プラスチック、セラミック、ポリマー等の材料とすることが可能である。非導電性材料は、説明のため図１Ａでは透明のものとして示されているが、非導電性材料は、透明もしくは不透明であることが可能であり、又は不透明部分と透明部分とを含むことが可能であることを理解されたい。
積層造形式の３Ｄプリントプロセス中に、本体102の亀裂や割れ等の破損を検知するための様々な検知構成要素を含むように３Ｄプリントオブジェクト100を形成することが可能である。該破損は、製造中に発生し、又は本体102の製造後に時間の経過と共に機械的な過負荷、疲労、応力腐食割れ等によって発生する可能性がある。図１Ａに示すように、検知構成要素は、本体102内の特定の位置を通って延びるよう配置された導電性チャネル104（本書では導電性構成要素とも称す）を含むことが可能である。導電性チャネル104は、本書で一層詳細に説明するように、バッテリーその他の電源（図示せず）から電流を導くことが可能な配線その他の構成要素をすることが可能である。これに関し、導電性チャネル104は、該導電性チャネル104を通して電流を印加することが可能となるように閉ループとして形成することが可能である。更に、導電性チャネル104は、本体102の複数の特定の領域を通って、該複数の特定の領域間で、水平方向、垂直方向、対角線方向、及びその他の方向を含む任意の方向に延びるように形成することが可能であり、及び複数の導電性チャネル104を形成することが可能である。本体102の内部に１つ以上の導電性チャネル104を埋設することにより、該導電性チャネル104を腐食環境から保護することが可能となり、及び／又は該導電性チャネル104を見えないようにすることができるため３Ｄオブジェクトの外観を向上させることが可能となる。
導電性チャネル104は、本体102の破損しやすい位置、本体102の重要となり得る位置等を通って延びることが可能である。特定の例として、導電性チャネル104は、本体102の外面の近くに延びるよう配置することが可能であり、これは、かかる領域が本体102の内部領域よりも一層容易に破損し得るからである。追加的に、又は別の例では、導電性チャネル104は、本体102の比較的薄い部分を通って延びるよう配置することが可能である。別の例として、導電性チャネル104は、３Ｄプリントオブジェクト100にとって決定的に重要となり得る本体102の部分、例えば３Ｄプリントオブジェクト100又はその他のオブジェクトの動作及び性能にとって決定的に重要となり得る部分を通って延びるよう配置することが可能である。他の例では、導電性チャネル104は、本体102の重要でない他の位置を通って延びることが可能である。何れにしても、本体102の内部を通る導電性チャネル104の配置は、３Ｄプリントオブジェクト100についての非破壊的な破損検知を実行可能とすることが可能なものである。
検知装置106は、導電性チャネル104を通る電流の流れの途絶による影響を受けるように配置することが可能である。すなわち、導電性チャネル104を通る電流が途絶されない場合には、検知装置106を通って電流が流れることが可能である。しかし、導電性チャネル104を通る電流の流れが途絶された場合には、検知装置106を通る電流もまた離散的に又は連続的に変化する。導電性チャネル104を流れる電流は、例えば、（本体102の導電性チャネル104が通っている部分が破損した場合に起こり得る）導電性チャネル104に部分的な又は完全な断線が生じた際に途絶する可能性がある。検知装置106は、導電性チャネル104を通して印加された電流の途絶による影響を受けることが可能な抵抗器又はその他の装置を含むことが可能である。換言すれば、検知装置106は、導電性チャネル104を含む電気回路を流れる電流の変化による影響を受けることが可能な任意の適当な装置とすることが可能である。
図１Ａに示すように、３Ｄプリントオブジェクト100は、本体102内に埋設された信号発生器108を含むことが可能である。一例によれば、信号発生器108は、検知装置106が導電性チャネル104を通って印加された電流の途絶による影響を受けたことに応じて無線信号を発信することが可能である。例えば、信号発生器108は、検知装置106が導電性チャネル104を流れる電流の途絶による影響を受けたことを検出し、及びかかる検出が行われた際に無線信号を送信することが可能である。
該無線信号は、Bluetooth（登録商標）信号、Wi-Fi（登録商標）信号、電磁信号、例えば、無線周波数信号等とすることが可能である。該無線信号はまた、又は他の例では、音響信号、光信号等とすることが可能である。無線信号が音響信号又は光信号である例では、本体102は、音響信号又は光信号を本体102の外部に向けることが可能な開口部を含むよう形成することが可能である。実例によっては、信号発生器108は、導電性チャネル104を流れる電流の途絶による影響を検知装置106が受けたことに応じて、新しい無線信号を発することが可能であり、例えば、無線信号の発信を開始することが可能である。信号発生器108が既に無線信号を発している別の例では、信号発生器108は、該無線信号を変更することが可能である。
何れの場合も、発せられた無線信号を読み取り装置（図示せず）が受信して、該読み取り装置、ユーザ、又はその両方が、導電性チャネル104を通る電流が途絶したことを判定することが可能である。更に、検出された途絶は、本体102に破損が生じたこと、及び該破損が導電性チャネル104を通る電流の流れを途絶させるのに十分な大きさを有するものであることの指標として解釈することが可能である。破損が生じている可能性が高いと判定された場合には、電磁石を使用することが可能な電線追跡装置を使用して、導電性チャネル104が破損した位置を特定することが可能である。
検知装置106と信号発生器108は別々の構成要素として示されているが、実例によっては、検知装置106と信号発生器108は複合要素とすることが可能であり、かかる複合要素は信号発生器108として説明する。検知装置106及び信号発生器108は、本体102内に配置する前に複合要素（例えば、信号発生器108）として形成することが可能であり、又は本体102の形成中に複合要素として形成することが可能である。かかる例では、該複合要素は、導電性チャネル104を通る電流の流れの途絶が発生した際に無線信号を自動的に発することが可能である。追加的に、又は他の例では、検知装置106及び信号発生器108は、本体102の構造的な完全性に悪影響を及ぼさない位置又は本体102を弱めない位置で本体102内に埋設することが可能である。換言すれば、検知装置106及び信号発生器108は、本体102の重要でない位置に埋設することが可能である。
ここで図１Ｂないし図１Ｄを参照すると、他の例示的な３Ｄプリントオブジェクト120,130,140の単純化されたブロック図がそれぞれ示されている。図１Ｂないし図１Ｄに示す３Ｄプリントオブジェクト120,130,140は追加の構成要素を含むことが可能であり、本書で説明する構成要素の一部は、本書で開示する３Ｄプリントオブジェクト120,130,140の範囲から逸脱することなく削除し及び／又は修正することが可能である。
３Ｄプリントオブジェクト120,130,140の各々は、非導電性材料からなる本体102と、導電性チャネル104と、検知装置106と、信号発生器108とを含むことが可能である。構成要素102-108は、３Ｄプリントオブジェクト100に関して上述し及び図１Ａで示した構成要素102-108とそれぞれ同様のものとすることが可能である。このため、これら構成要素102-108の詳細については図１Ｂないし図１Ｄに関して繰り返し説明しないこととする。しかし、検知装置106及び信号発生器108は、上述のように複合要素として形成することが可能であることに留意されたい。
図１Ｂを参照すると、３Ｄプリントオブジェクト120は、検知装置106及び信号発生器108と電気的に連絡しているバッテリー110を含むことが可能である。バッテリー110は、導電性チャネル104を介して電流を供給することが可能である。バッテリー110はまた、検知装置106が導電性チャネル104を流れる電流の途絶による影響を受けたことに応じて信号発生器108が無線信号112を発信することができるように該信号発生器108に電流を供給することが可能である。
図１Ｃを参照すると、３Ｄプリントオブジェクト130は、取り外し可能なバッテリー114を含むものとして示されている。すなわち、３Ｄプリントオブジェクト130は、矢印118で示すように、取り外し可能なバッテリー114を挿入することが可能なスロット116を有するよう形成することが可能である。図示のように、導電性チャネル104は、該スロット116で終端する電気接続部を含むことが可能である。明示的には示していないが、取り外し可能なバッテリー114はまた、該取り外し可能なバッテリー114がスロット116に挿入された際に導電性チャネル104の電気接続部と嵌合し又は電気的に接触する電気接続部を含むことが可能である。例えば、取り外し可能なバッテリー114は、該取り外し可能なバッテリー114が消耗した際に交換することが可能である。
図１Ｄを参照すると、３Ｄプリントオブジェクト140は、誘導エネルギーを電気エネルギーに変換するための電力変換器150を含むことが可能である。特に、電力変換器150は、誘導エネルギーを受信するアンテナ152に結合することが可能である。図１Ｄに示すように、誘導エネルギー源160は、誘導エネルギー162を生成して３Ｄプリントオブジェクト140に向かって発することが可能である。一例によれば、誘導エネルギー源160は、導電性チャネル104を流れる電流が途絶したか否かについての決定が下された際に誘導エネルギー162を３Ｄプリントオブジェクト140に向けるように実施することが可能である。このため、３Ｄプリントオブジェクト140はバッテリーを含まず、必要に応じて電力が供給されるようにすることが可能である。
誘導エネルギー162が電力変換器150に向けられると、電力変換器150は、受信した誘導エネルギーを任意の適切な無線電力変換技術により電気エネルギーへと変換することが可能である。更に、電力変換器150は、導電性チャネル104を通る電流として電気エネルギーを供給することが可能である。検知装置106は、導電性チャネル104を流れる電流の途絶による影響を受けることが可能であり、及び該途絶の影響を受けたことに応じて無線信号112を送信することが可能である。
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、３Ｄプリントオブジェクト100,120-140の何れかをプリントし／製造するよう実施することが可能な例示的な装置200,230がそれぞれ示されている。図２Ａ及び図２Ｂに示す装置200,230は、追加の構成要素を含むことが可能であり、本書で開示する装置200,230の範囲から逸脱することなく、本書に記載する構成要素の一部を削除し及び／又は修正することが可能であることに留意されたい。
装置200,230の各々は、３次元（３Ｄ）プリンタとすることが可能であり、構成要素202で示すような形成構成要素を含むことが可能である。該形成構成要素202は、例えば、３Ｄプリントオブジェクト100,120-140の本体102を積層造形的にプリントし／作製するための様々な構成要素を含むことが可能である。装置200,230が粉体ベースの融合技術を実施する３Ｄプリンタである一例では、形成構成要素202は、リコータ（recoater）、融合装置、融剤供給装置等を含むことが可能である。装置200,230が熱溶解積層法（fused deposition modeling）３Ｄプリンタである一例では、該構成要素は、押し出しノズル、融剤を保持するためのリザーバ等を含むことが可能である。何れにしても、３Ｄプリントオブジェクト100,120-140の本体102をプリントし／作製するためにプリントベッド206を横切って矢印204で示すように形成構成要素202の一部又は全部を走査することが可能である。
形成構成要素202は、プリントベッド206上の造形材料の複数の層208から本体102を形成するよう実施することが可能である。すなわち、例えば、形成構成要素202は、造形材料の層208を塗布するための構成要素を含むことが可能であり、該造形材料は、粉末状の非導電性材料の粒子とすることが可能である。更に、形成構成要素202は、本体102を形成するために各層の特定の領域における造形材料粒子を選択的に融合させるための構成要素を含むことが可能である。図２Ａ及び図２Ｂでは、本体102の一部210は、最上層208上に形成されたものとして示されている。本体102の他の部分もまた他の層208の一部又は全部に形成することが可能であることを理解されたい。一例によれば、形成構成要素202は、本体102の部分210をそれぞれの層上に形成するために矢印204で示すように移動することが可能である。更に、本体102の更なる部分210を複数の層208に形成することを可能にするためにプリントベッド206が矢印214で示す方向に移動することが可能である。
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、形成構成要素202はまた、本体102内に様々な構成要素が埋設されるように、途絶を検知し及び該途絶の検知時に信号を発するための様々な構成要素を形成することが可能である。すなわち、導電性チャネル216は、本体102の複数の特定の領域を通って該複数の領域間で水平方向、垂直方向、対角線方向、及びその他の方向を含む任意の方向に延びるように構成することが可能である。このため、例えば、導電性チャネル216は、複数の層208を横切って延びることが可能であり、例えば、ｘ方向及びｙ方向に加えてｚ方向に延びることが可能である。
一例によれば、導電性チャネル216は、１つ以上の層208の選択された位置に導電性材料（例えば、流体形態の金属インクその他の導電性材料）を塗布することにより構成することが可能である。かかる例では、形成構成要素202は、導電性材料を非導電性造形材料粒子と混合することが可能となるように、造形材料粒子の層208上に融剤を配送するための配送装置と導電性材料を配送するための配送装置とを含むことが可能である。他の例では、導電性チャネル216は、層208上に構成される前に形成することが可能である。かかる例では、形成構成要素202は、予め形成された導電性チャネル216を層208上に置くための装置を含むことが可能である。
形成構成要素202はまた、特定の層208内に、又は複数の層208にわたって、検知装置218及び信号発生器220を構成することが可能である。例えば、図２Ａに示すように、形成構成要素202は、検知デバイス218、信号発生器220、又はその両方を、複数の層208内の造形材料粒子から形成することが可能である。かかる例では、形成構成要素202は、異なる種類の流体又は薬剤を造形材料粒子上に配送するための複数の流体配送装置を含むことが可能であり、該異なる種類の流体又は薬剤が非導電性の造形材料粒子と混合されて、検知装置218、信号発生器220、又はその両方の部分が形成されるようになる。検知装置218及び／又は信号発生器220が造形材料粒子上に異なる流体を適用することにより形成することができない場合には、形成構成要素202は更に、様々な流体を適用することにより形成することができない検知装置218及び信号発生器220の一方又は両方のための予め形成された構成要素を配置する装置を含むことが可能である。何れにしても、形成構成要素202は、検知装置218及び信号発生器220上の適当な位置に電気的に接続されるように導電性チャネル216を構成することが可能である。
他の例では、図２Ｂに示すように、形成構成要素202は、図２Ａに関して上述したように導電性チャネル216を構成することが可能である。2Ａ。しかし、図２Ｂの装置230では、形成構成要素202は、予め作製された検知装置218及び予め作製された信号発生器220を複数の層208間に延びるように配置することにより検知装置218及び信号発生器220を構成することが可能である。かかる例では、形成構成要素202は、予め作製された検知装置218及び予め作製された信号発生器220を把持して層208上に配置するための操作装置を含むことが可能である。何れにしても、形成構成要素202は、配置された検知装置218及び信号発生器220の適当な位置に電気的に接続されるように導電性チャネル216を構成することが可能である。更に、形成構成要素202は、配置された検知装置218及び信号発生器220の周りに本体102を形成し続けることが可能である。図２Ａ及び図２Ｂに関して上述した何れの例においても、形成構成要素202は、検知装置218及び220を別々の要素としてではなく組み合わせられた要素として構成することが可能である。加えて、又は他の例では、予め作成された検知装置218及び予め作製された信号発生器220を、複数の層208間に延びるように手作業で配置することが可能である。かかる例では、検知装置218と信号発生器220との電気的な接続は、手作業で又は形成構成要素202により構成することが可能である。
図２Ａ及び図２Ｂには示していないが、本体102の作製中に、バッテリー110、電力変換器150（図１Ｂないし図１Ｄ）、又はその両方を本体102の内部に埋設するように構成することが可能である。すなわち、例えば、形成構成要素202はまた、本体102の製造中にバッテリー110及び／又は電力変換器150の構成要素を単一の又は複数の層208上にプリントすること及び配置することの一方又は両方を介して、バッテリー110及び／又は電力変換器150を構成することが可能である。他の例では、バッテリー110及び／又は電力変換器150は、本体102の内部に埋設されるように手作業で配置することが可能である。バッテリー110及び／又は電力変換器150は、図１Ｂないし図１Ｄに関して上述した何れの態様でも、本体102の作製中に構成することが可能である。
装置200,230はまた、形成構成要素202の動作を制御するためのコントローラ222を含むことが可能である。コントローラ222は、コンピューティング装置、半導体ベースのマイクロプロセッサ、中央処理装置（CPU）、特定用途向け集積回路（ASIC）、及び／又は他の種類のハードウェアデバイスとすることが可能である。コントローラ222は、データストア224と通信することが可能であり、該データストア224は、ランダムアクセスメモリ（RAM）、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（EEPROM）、記憶装置、光ディスク等とすることが可能であるる。データストア224は、装置200,230によりプリントされる３Ｄ部品に関するデータを格納することが可能である。例えば、該データは、本体102、導電性チャネル216、検知装置218、信号発生器220、バッテリー110、電力変換器150等の部分が構成されることになる各層208における位置を含むことが可能である。
図３を参照すると、別の例示的な装置300の単純化されたブロック図が示されている。装置300は、該装置300の動作を制御することが可能なコントローラ302を含むことが可能であり、該コントローラ302は、半導体ベースのマイクロプロセッサ、中央処理装置（CPU）、特定用途向け集積回路（ASIC）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）、及び／又はその他のハードウェアデバイスとすることが可能である。装置300はまた、コントローラ302が実行することが可能なマシン読み取り可能命令312-320（コンピュータ読み取り可能命令とも称す）を格納することが可能なメモリ310を含むことが可能である。メモリ310は、実行可能命令を含み又は格納する電子的、磁気的、光学的、又はその他の物理的な記憶装置とすることが可能である。メモリ310は、例えば、ランダムアクセスメモリ（RAM）、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（EEPROM）、記憶装置、光ディスク等とすることが可能である。コンピュータ読み取り可能記憶媒体とも呼ばれるメモリ310は、非一時的なマシン読み取り可能記憶媒体とすることが可能であり、ここで用語「非一時的」は一時的な伝搬信号を含まない。
装置300は、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、スマートフォン、サーバコンピュータ、タブレットコンピュータ等のコンピューティング装置とすることが可能である。他の例では、装置300は、３Ｄ作製装置とすることが可能であり、又は３Ｄ作製装置の一部を形成することが可能である。コントローラ302は、ネットワークを介して、有線接続、バス等を介して、３Ｄ作製装置又は形成構成要素330に命令を伝達することが可能である。
図２Ａ、図２Ｂ、及び図３を参照すると、コントローラ302は、命令312をフェッチし、デコードし、及び実行して、非導電性材料から本体102を積層造形的に形成することが可能である。本体102の積層造形中に、コントローラ302は命令314-320をフェッチし、デコードし、及び実行することが可能である。特に、コントローラ302は、本体314の内部に埋設された導電性チャネル216を形成するように導電性材料を構成するために命令314を実行することが可能である。更に、コントローラ302は、命令316及び及び命令318を実行して、本体102内に検知装置218及び信号発生器220をそれぞれ構成することが可能である。コントローラ302はまた、命令320を実行して、バッテリー及び電力変換器の少なくとも一方を本体102内に構成することが可能である。
装置300を実施することが可能な様々な態様を、図４に示す方法400に関してより詳細に説明する。図４は、埋設された検知構成要素を有する３Ｄプリントオブジェクトを作製するための例示的な方法400のフローチャートを示している。図４に示す方法400は、追加の操作を含むことが可能であり、本書に記載する操作の幾つかは、本方法400の範囲から逸脱することなく削除し及び／又は修正することが可能である、ということを理解されたい。説明のため、図１Ａないし図３で示した特徴に関して方法400の説明を行うこととする。
概して言えば、装置300のコントローラ302は、方法400を実行するために、メモリ310に格納された命令312-320の一部又は全部を実施し又は実行することが可能である。方法400の実行前に又は方法400の実行の一部として、コントローラ302は、作製すべき３Ｄプリントオブジェクト100,120-140を識別するための命令（図示せず）を実行することが可能である。例えば、コントローラ302は、データストア304に格納することが可能な３Ｄプリントオブジェクト100,120-140のコンピュータ支援設計情報等の情報にアクセスすることが可能である。該コンピュータ支援設計情報は、３Ｄプリントオブジェクト100,120-140の物理的特性、例えば、プリントオブジェクト100,120-140の形状及び寸法を識別することが可能なものである。
ブロック402で、コントローラ302は命令312を実行して、非導電性材料から本体102を積層造形的に形成することが可能である。特に、例えば、コントローラ302は、命令312を実行して、図２Ａ及び図２Ｂに関して上述したように、複数の層208内に本体102の部分210を形成するように形成構成要素202を制御することが可能である。
ブロック404で、コントローラ302は、命令314を実行して、本体102の積層造形中に埋設された導電性構成要素又はチャネル216を形成するように本体102の内部に導電性材料を構成することが可能である。すなわち、例えば、コントローラ302は、命令314を実行して、図２Ａ及び図２Ｂに関して上述したように造形材料の１つ以上の層208上に導電性構成要素216を構成するように形成構成要素202を制御することが可能である。
ブロック406で、コントローラ302は、命令316を実行して、本体102の内部に検知装置218を構成することが可能である。コントローラ302は、命令316を実行して、図２Ａ及び図２Ｂに関して上述したように造形材料の１つ以上の層208上に検知装置218を構成するように形成構成要素202を制御することが可能である。
ブロック408で、コントローラ302は、命令318を実行して、本体102の内部に信号発生器220を構成することが可能である。コントローラ302は、命令318を実行して、図２Ａ及び図２Ｂに関して上述したように造形材料の１つ以上の層208上に信号発生器220を構成するように形成構成要素202を制御することが可能である。ブロック406,408は、例えば、例えば、検知装置218及び信号発生器220が組み合わせられた構成要素として形成される例では、単一の操作へと組み合わせることが可能である。
上述したように、コントローラ302は、形成構成要素202を制御して、検知装置218及び信号発生器220を導電性構成要素216に電気的に接続することが可能である。一例によれば、検知装置218は、導電性構成要素216を通る電流の流れの途絶による影響を受けることが可能である。すなわち、例えば、導電性構成要素216が延びている位置で本体102に破損が生じた場合に起こり得るように、導電性構成要素216を流れる電流が遮断された場合に、検知装置218を通る電流の流れを途絶させることが可能である。更に、検知装置218を流れる電流が遮断された際に信号発生器220が無線信号を発することができるように、信号発生器220が検知装置218と電気的に連絡している（又は検知装置218と一体化される）ことが可能である。すなわち、例えば、信号発生器220は、導電性構成要素216を通る電流の流れの途絶により検知装置218が影響を受けたことに応じて無線信号を自動的に出力する構成要素を含むことが可能である。
ブロック410で、コントローラ302は、命令320を実行して、本体102の内部にバッテリー110及び／又は電力変換器150を構成することが可能である。コントローラ302は、命令320を実行して形成構成要素202を制御して、図２Ａ及び図２Ｂに関して上述したように、造形材料の１つ以上の層208上にバッテリー110及び／又は電力変換器150を構成することが可能である。コントローラ302は、形成構成要素202を制御して、バッテリー110及び／又は電力変換器150を、導電性構成要素216、検知装置218、及び信号発生器220に電気的に接続することが可能である。このようにして、バッテリー110及び／又は電力変換器150は、導電性構成要素216、検知装置218、及び信号発生器220に電力を供給することが可能となる。別の例では、図１Ｃに示す例のように、ブロック410を省き、その代わりに、３Ｄプリントオブジェクト130の作製に続いて取り外し可能なバッテリー114を挿入するためのスロット116を含むよう本体102を形成することが可能である。
方法400で説明した複数の操作の一部又は全部は、任意の所望のコンピュータアクセス可能媒体に、ユーティリティ、プログラム、又はサブプログラムとして格納することが可能である。更に、方法400は、アクティブ及び非アクティブの両方の様々な形態で存在することが可能なコンピュータプログラムにより実施することが可能である。例えば、該コンピュータプログラムは、ソースコード、オブジェクトコード、実行可能コード、又はその他のフォーマットを含むマシン読み取り可能命令として存在することが可能である。上記の何れも、非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体上で実施することが可能である。
非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体の例には、コンピュータシステムのRAM、ROM、EPROM、EEPROM、及び磁気ディスク又は光ディスク又はテープが含まれる。したがって、上述した機能を実行することが可能な任意の電子装置が上記で列挙した機能を実行することが可能であることが理解されよう。
本開示の全体を通して具体的に説明したが、本開示の代表的な例は、広範な用途にわたって有用性を有するものであり、上記説明は、制限を意図したものではなく、制限として解釈されるべきではなく、本開示の複数の態様の例示の説明として提供したものである。
本書で説明し図示したものは、本開示の一例並びにその幾つかの変形例である。本書で使用する用語、説明、及び図は、例示としてのみ記載したものであり、限定を意味するものではない。特許請求の範囲及びその均等物によって定義されることを意図した本開示の思想及び範囲内で多くの変形例が実施可能であり、全ての用語は、別段の指示がない限りそれらの最も広い合理的な意味を意図したものである。
Claims (15)
- ３次元（３Ｄ）プリントオブジェクトであって、
非導電性材料からなる本体と、
該本体内に埋設された導電性チャネルと、
該導電性チャネルと電気的に連絡している検知装置であって、該導電性チャネルを介して印加された電流の途絶による影響を受け、及び前記本体内に埋設されている、検知装置と、
該検知装置が前記印加された電流の途絶による影響を受けたことに応じて無線信号を発する信号発生器であって、前記本体内に埋設されている、信号発生器と
を備えている、３Ｄプリントオブジェクト。 - 前記導電性チャネルが、前記非導電性材料と導電性薬剤との混合物からなる、請求項１に記載の３Ｄプリントオブジェクト。
- 前記本体内に埋設されたバッテリーを更に備えており、該バッテリーが、前記導電性チャネル及び前記信号発生器と電気的に連絡しており、前記導電性チャネル、前記検知装置、前記信号発生器、及び前記バッテリーの全ての側面が前記本体の前記非導電性材料により取り囲まれている、請求項１に記載の３Ｄプリントオブジェクト。
- 交換可能なバッテリーを受容するためのスロットを更に備えており、前記導電性チャネルが、該交換可能なバッテリーが該スロット内に挿入された際に該交換可能なバッテリーと電気的に連絡するように該スロットで終端する接続部を含む、請求項１に記載の３Ｄプリントオブジェクト。
- 受信した誘導エネルギーを電気エネルギーに変換するための電力変換器を更に備えており、該電力変換器が前記導電性チャネル及び前記信号発生器と電気的に連絡している、請求項１に記載の３Ｄプリントオブジェクト。
- 前記導電性チャネルが、前記検知装置と電気回路を形成するループを含み、及び前記本体の複数の領域を通って延びる、請求項１に記載の３Ｄプリントオブジェクト。
- 非導電性材料から積層造形的に本体を形成し、
該本体の積層造形的な形成中に該本体の内部に導電性材料を構成して埋設された導電性構成要素を形成し、
前記本体の内部に検知装置を構成し、該検知装置が、前記埋設された導電性構成要素を介して印加された電流の途絶による影響を受けるように該埋設された導電性構成要素に接続され、
前記本体の内部に信号発生器を構成し、該信号発生器が、前記埋設された導電性構成要素を通る電流の途絶による影響を前記検知装置が受けたことに応じて無線信号を発する
ことを含む方法。 - 前記本体を積層造形的に形成することが、
前記本体を複数の層内に積層造形的に形成し、
該複数の層のうちの１つの層における非導電性材料の造形材料粒子と導電性材料とを混合することにより該１つの層上に前記埋設された導電性構成要素を形成し、前記導電性材料が流体である
ことを更に含む、請求項７に記載の方法。 - 前記本体を積層造形的に形成することが、
前記本体を複数の層内に積層造形的に形成し、
前記埋設された導電性構成要素を前記複数の層のうちの複数の層間に延びるように形成する
ことを更に含む、請求項７に記載の方法。 - 前記本体を積層造形的に形成することが、前記本体を複数の層内に積層造形的に形成することを更に含み、
前記検知装置及び前記信号発生器を構成することが、前記複数の層のうちの複数の層間で前記非導電性材料の造形材料粒子と融剤とと混合して前記検知装置、前記信号発生器、又はその両方を形成することを更に含む、
請求項７に記載の方法。 - 前記本体を積層造形的に形成することが、前記本体を複数の層内に積層造形的に形成することを更に含み、
前記検知装置及び前記信号発生器を構成することが、前記検知装置、前記信号発生器、又はその両方を前記複数の層のうちの１つの層上に配置し、及び該配置された該検知装置、該信号発生器、又はその両方の周囲への前記本体の形成を続行することを更に含む、
請求項７に記載の方法。 - バッテリー、誘導エネルギーから電気エネルギーへの電力変換器、又はその両方を前記本体内に構成することを更に含む、請求項７に記載の方法。
- 形成構成要素と、
該形成構成要素を制御するコントローラと
を備えた装置であって、
該コントローラが該形成構成要素を制御することにより、
非導電性材料から本体を積層造形的に形成し、
該本体の該積層造形的な形成中に、
前記本体内で前記非導電性材料と導電性材料とを混合して、埋設された導電性チャネルを形成し、
前記本体内に信号発生器を構成し、該信号発生器が、前記埋設された導電性チャネルを介して印加された電流の途絶による影響を受け、及び該埋設された導電性チャネルを介して印加された電流の途絶による影響を受けたことに応じて無線信号を発するように、該信号発生器が該埋設された導電性チャネルに接続される、
装置。 - 前記コントローラが、前記本体を複数の層内に積層造形的に形成し、及び該複数の層から、該複数の層の間、又はその両方に前記導電性チャネル及び前記信号発生器を構成するように、前記形成構成要素を制御する、請求項１３に記載の装置。
- 前記コントローラが、バッテリー、誘導エネルギーから電気エネルギーへの電力変換器、又はその両方を前記本体内に構成するように前記形成構成要素を更に制御する、請求項１３に記載の装置。
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