JP2023507166A - 付加製造プロセスにおける廃棄物管理のためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

ＡＭ装置（１０１）のための廃棄物管理システムは、廃棄物容器（３５０）、ＡＭ装置（１０１）の囲い内に設置された空気浄化装置（７００）、第一導管（２１０）及び少なくとも一つの第二導管（３３２）を含む。空気浄化装置は、ＡＭ装置の操作時にＡＭ装置の囲い内に形成された蒸気を凝縮する。第一導管（２１０）は、液体状態の凝縮された蒸気を空気浄化装置（２００）から廃棄物容器（３５０）に向けるように構成され、少なくとも一つの第二導管（３３２）は、ＡＭ装置の操作時に蓄積された廃棄物を廃棄物容器に向ける。廃棄物容器は、ＡＭ装置（１０１）の操作時にＡＭ装置（１０１）によって蓄積された廃棄物を貯蔵する。【選択図】 図２

Description

関連出願
本願は、２０１９年１２月１６日出願の米国仮特許出願Ｎｏ．６２／９４８３５２の優先権の利益を主張し、その内容は、参考としてその全体をここに組み入れる。

発明の分野
本発明は、その一部の実施形態では、付加製造（ＡＭ）に関し、特に限定されないが、そこから発生する副生成物の廃棄物管理のためのシステム及び方法に関する。

ＡＭは、専用の部品を持つ道具又は人の介在なしで物体のコンピューターモデルから三次元（３Ｄ）物体が製作される一群の技術、例えば三次元物体が構築材料の連続層の堆積によって製作されるフリーフォーム製作プロセスを記載する。

一部のＡＭ装置は、一つ以上の印刷ヘッドによって液体形態の構築材料を選択的に堆積し、即ち吐出し、次いで材料を凝固して物体の形状を規定する。液体は、例えば光硬化性液体、例えば高温で堆積され、紫外（ＵＶ）線のような放射線に露出すると重合及び／又は凝固される光重合可能な配合物であることができる。かかる装置は、層構築プロセス中に、例えば層を凝固する前に層に堆積された構築材料の一部を除去したり、層をならしたり又はその厚さを変更したりするとき、廃棄材料を生成しうる。液体廃棄物はさらに、装置のパージングステーションに収集され、印刷ヘッドにおいて構築材料を交換するときに印刷ヘッドから以前の構築材料を放出して印刷ヘッドを浄化し、パージングステーションの水浴上に構築材料を場合によって吐き出すことによって印刷ヘッドのノズルの詰まりを防止することができる。廃棄物が光硬化性液体であるとき、活性揮発成分は、廃棄物を廃棄する前に活性成分を無効にするように処理されることを要求されるかもしれない。

「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｃｕｒｉｎｇ ｗａｓｔｅ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ」という発明の名称を有する米国特許第７９１９１５２号は、光重合成分を含む廃棄物材料を硬化する方法を記載する。硬化すると、形成された固体材料は、少ない量の光活性成分のみを含み、従って一般ごみとして廃棄されることができる。

光重合可能な構築材料での製作は、一般的に高温で実施される。高温により、ＡＭ装置の内部空間における光重合可能な材料から有意な量の活性揮発成分の放出が促進される。ＡＭ装置の内部空間からの空気は、一般的に周囲領域に、例えばＡＭ装置の囲まれた空間の外に追い出される前に濾過される。カーボンフィルタリングは、ＡＭ装置の囲い内に放出された空気輸送成分を捕獲し、それによって囲い外の周囲空気を汚染することを避けるために使用されることが知られている。カーボンフィルターは、その効能を維持するために定期的な交換を要求する。使用されたフィルターは、廃棄物管理のために専用の処理を必要とするかもしれない。

一部の例示的な実施形態によれば、液体と空気輸送される廃棄物（例えば光重合可能な材料を堆積することを含むＡＭプロセス時に蓄積する蒸発した汚染物）の両方を管理するためのシステム及び方法が提供される。ここに記載されるシステム及び方法は、カーボンフィルタリングを使用する必要性を減少又は任意選択的に除去するために与えられることができる。任意選択的に、カーボンフィルタリングが使用されるとき、カーボンフィルターが交換されるために要求される頻度は、減少されるかもしれない。カーボンフィルターが交換されるために要求される頻度の減少は、カーボンフィルターの交換や使用済のカーボンフィルターの廃棄処理と関連したコスト、並びに交換時のＡＭ装置の停止操作と関連したコストを減少させる。

一部の例示的な実施形態態様によれば、ＡＭプロセス時に蓄積された空気輸送される廃棄物の収集は、空気中の蒸気を凝縮して液体凝縮物を形成し、収集された液体凝縮物を他の蓄積された廃棄物と組み合わせることに基づく。凝縮された空気輸送廃棄物及び収集された廃棄物は、一般の廃棄物処理プロセスによって処理されることができる。任意選択的に、組み合わされた凝縮された空気輸送廃棄物及び収集された廃棄物は、硬化されて、組み合わされた廃棄物内の光活性成分の濃度を減少させる。任意選択的に、硬化に基づいて、廃棄物は、一般ゴミとして廃棄されることができる。

一部の例示的な実施形態によれば、ＡＭ装置のための廃棄物管理システムであって、前記システムが、ＡＭ装置の操作時にＡＭ装置によって蓄積された廃棄物を貯蔵するように構成された廃棄物容器；ＡＭ装置の囲い内に設置されかつＡＭ装置の操作時にＡＭ装置の囲い内に形成された蒸気を凝縮するように構成された空気浄化装置；液体状態の凝縮された蒸気を空気浄化装置から廃棄物容器に向けるように構成された第一導管；及びＡＭ装置の操作時に蓄積された廃棄物を廃棄物容器に向けるように構成された少なくとも一つの第二導管を含む、廃棄物管理システムが提供される。

任意選択的に、システムは、ＡＭ装置の囲い内の空気の流れを空気浄化装置に能動的に向けるように構成された空気循環ポンプを含む。

任意選択的に、空気浄化装置が、冷トラップフィルターである。

任意選択的に、空気浄化装置が、５℃～－６０℃の温度で操作するように構成される。

任意選択的に、空気浄化装置が、蒸気を凝縮することに基づいて囲い内に封入された空気中のモノマーの濃度を減少するように選択される。

任意選択的に、空気浄化装置が、アクリロイルモルホリン及びイソボルニルアクリレートのうちの一つ以上を含む蒸気を凝縮するように選択される。

任意選択的に、空気浄化装置が、浄化された空気が追い出される空気出口を含み、空気出口が、ＡＭ装置の囲いの出口を通るように空気を向けるように構成される。

任意選択的に、システムは、ＡＭ装置の囲いの出口に設置された少なくとも一つのカーボンフィルターを含み、浄化空気が、カーボンフィルターを通って追い出されるように構成される。

任意選択的に、システムは、廃棄物容器中に含まれる廃棄物中の活性成分を無効にするように構成された廃棄物処理装置を含む。

任意選択的に、廃棄物処理装置が、廃棄物に放射線照射し、それによって廃棄物中の光活性成分を無効にするように構成された放射線源を含む。

任意選択的に、廃棄物処理装置が、廃棄物容器を支持するように構成された回転可能なプラットフォーム；及びプラットフォームを回転するように構成されたモーターを含む。

任意選択的に、廃棄物処理装置が、水を廃棄物容器中に制御可能に向けるように構成された水源を含む。

任意選択的に、システムは、廃棄物を少なくとも一つの第二導管から廃棄物容器中に制御可能に送り込むように構成された少なくとも一つのポンプを含む。

任意選択的に、少なくとも一つの第二導管が、廃棄物をＡＭ装置のレベリング装置から廃棄物容器に向けるように構成される。

任意選択的に、少なくとも一つの第二導管が、廃棄物をＡＭ装置のパージングステーションから廃棄物容器に向けるように構成される。

一部の例示的な実施形態の態様によれば、構築材料を層状に受けるように構成されたトレイ；インクジェット印刷ブロック；及び本明細書中で上記した廃棄物管理システムを含むＡＭ装置であって、インクジェット印刷ブロックが、トレイ上に構築材料を層状に選択的に吐出するように構成された少なくとも一つの印刷ヘッド、但し選択的な吐出は、構築される物体を規定する；及び少なくとも一つの印刷ヘッドで吐出された層から過剰な材料を除去するように構成されたレベリング装置を含む、ＡＭ装置が提供される。

任意選択的に、装置は、インクジェット印刷ヘッドのメンテナンス操作を実施するように構成されたパージングステーションを含み、廃棄物管理システムの少なくとも一つの第二導管が、廃棄物をパージングステーションから廃棄物容器に向けるように構成される。

一部の例示的な実施形態の態様によれば、製造された廃棄物をＡＭ装置の囲い内でＡＭ装置の操作時に管理するための方法であって、以下のことを含む方法が提供される：
囲い内に封入された空気中の蒸気を空気浄化装置で能動的に凝縮して液体凝縮物にし、
液体凝縮物を廃棄物室に向ける、但し廃棄物室は、ＡＭ装置の操作時に蓄積された廃棄物を受けるように構成され、廃棄物は、過剰の構築材料を含む。

任意選択的に、方法は、囲い中の空気を空気浄化装置の方にポンプで送ることを含む。

任意選択的に、方法は、空気浄化装置で浄化された空気を囲いの外に追い出すことを含む。

任意選択的に、方法は、囲いの外に追い出された空気をカーボンフィルターで濾過することを含む。

任意選択的に、空気浄化装置が、冷トラップフィルターである。

任意選択的に、空気浄化装置が、５℃～－６０℃の温度で操作するように構成される。

任意選択的に、空気浄化装置が、蒸気を凝縮することに基づいて囲い内に封入された空気中のモノマーの濃度を減少するように選択される。

任意選択的に、空気浄化装置が、アクリロイルモルホリン及びイソボルニルアクリレートのうちの一つ以上を含む蒸気を凝縮するように選択される。

任意選択的に、方法は、廃棄物室に収集された廃棄物を処理することを含み、処理することが、液体中の活性成分を無効にすることを含む。

任意選択的に、方法は、廃棄物に放射線照射することを含み、放射線照射が、廃棄物中の光活性成分を無効にすることを含む。

任意選択的に、方法は、放射線照射の期間にわたって廃棄物容器を回転することを含む。

任意選択的に、廃棄物処理装置が、水を廃棄物容器中に制御可能に向けるように構成された水源を含む。

任意選択的に、方法は、廃棄物を廃棄物容器中に制御可能にポンプで送ることを含む。

任意選択的に、ＡＭ装置の操作中に蓄積された廃棄物が、構築される物体の層から過剰の構築材料を除去するように構成されたレベリング装置で蓄積され、レベリング装置が、ＡＭ装置に含められる。

任意選択的に、廃棄物が、ＡＭ装置のパージングステーションに蓄積され、パージングステーションが、ＡＭ装置の印刷ヘッドのメンテナンスを実施するように構成される。

別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的用語および／または科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載される方法および材料と類似または同等である方法および材料を本発明の実施または試験において使用することができるが、例示的な方法および／または材料が下記に記載される。矛盾する場合には、定義を含めて、本特許明細書が優先する。加えて、材料、方法および実施例は例示にすぎず、必ずしも限定であることは意図されない。

本明細書では本発明の一部の実施形態を単に例示して添付の図面を参照して説明する。特に詳細に図面を参照して、示されている詳細が例示として本発明の実施形態を例示考察することだけを目的としていることを強調するものである。この点について、図面について行う説明によって、本発明の実施形態を実施する方法は当業者には明らかになるであろう。

図１は、一部の例示的実施形態で使用するための三次元印刷のためのＡＭ装置の一例の簡略ブロック図である。

図２は、一部の例示的実施形態による廃棄物管理システムを有するＡＭ装置の一例の簡略ブロック図である。

図３は、一部の例示的実施形態による空気浄化装置を含む廃棄物管理システムの簡略概略図である。

図４は、一部の例示的実施形態による硬化を有する廃棄物管理システムの一例の簡略概略図である。

図５は、一部の例示的実施形態によるＡＭプロセスに蓄積された廃棄物を管理するための方法の一例の簡略フローチャートである。

本発明は、その一部の実施形態では、付加製造に関し、特に限定されないが、そこから得られる副生成物の廃棄物管理のためのシステム及び方法に関する。

本発明の少なくとも１つの実施形態を詳しく説明する前に、本発明は、その適用において、下記の説明に示されるか、および／または図面および／または実施例において例示される構成要素および／または方法の組み立ておよび構成の細部に必ずしも限定されないことを理解しなければならない。本発明は、他の実施形態が可能であり、または様々な方法で実施または実行されることが可能である。

一部の例示的実施形態によれば、ＡＭ装置は、ＡＭ印刷プロセス中に蓄積された廃棄物材料、並びにＡＭ装置によって製造された空気輸送廃棄物の両方を収集し、それらの廃棄物を廃棄物容器中に導くように構成される。任意選択的に、廃棄物容器に収集された廃棄物は、廃棄物中の活性成分、例えば光活性成分を無効にするように処理されることができる。一部の例示的実施形態によれば、廃棄物管理システムは、製作中にＡＭ装置の内部空間に追い出された揮発性物質及び液体蒸気を抽出し、抽出された材料を凝縮して液体状態にするように構成された冷トラップフィルターを含む。任意選択的に、揮発性物質は、モノマーであり、冷トラップフィルターは、モノマーを捕捉し、それによって空気中のそれらの濃度を減少するように構成される。一部の例示的実施形態によれば、冷トラップフィルターの効果は、その選択された操作温度によって規定されることができる。任意選択的に、冷トラップフィルターは、システム条件に依存して５℃～－６０℃の温度で操作するように選択される。冷トラップフィルターは、既製品であってもよく、又はＡＭ装置で使用するために適応されてもよい。好適な既製品のフィルターの例としては、韓国のＧｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏのＯＰＥＲＯＮによって製造されるＣＴ－５０Ｇ Ｃｏｌｄ Ｔｒａｐ／Ｖａｃｕｕｍ Ｖａｐｏｒ Ｔｒａｐ ＣＴ／ＶＴが挙げられる。任意選択的に、小さなガラスタイプ／スティックタイプのフィルターも好適である。

一部の例示的実施形態によれば、凝縮された抽出材料は、ＡＭ装置の廃棄物容器に向けられる。任意選択的に、同じ廃棄物容器がまた、ＡＭ製作プロセス中に蓄積された廃棄物を収集するために構成される。廃棄物の例示的な源は、過剰又は余分の材料を除去するために層をレベリングするとき、構築材料を交換するとき、及び／又は印刷ヘッドを浄化するときに蓄積された廃棄物を含む。任意選択的に、収集された廃棄物は、何らかの固体、又は液体に浸漬された少なくとも部分的に固体の粒子を含むことができる。ここで使用されるとき、液体廃棄物は、流動可能な廃棄物生成物を含む。一部の例示的実施形態によれば、硬化は、廃棄物中の光活性成分を無効にするために廃棄物容器中に収集された材料に適用される。

任意選択的に、冷トラップフィルターを通る空気の流れは、ＡＭ装置の内部空間から追い出される。任意選択的に、濾過された空気は、追加のエアーフィルター、例えばカーボンフィルターを通って追い出される。一部の例示的実施形態では、空気循環ポンプは、空気をＡＭ装置の内部空間から冷トラップフィルターに向け、能動的な濾過を促進する。

本発明の好ましい実施形態では、ＡＭは、三次元印刷、より好ましくは三次元インクジェット印刷を含む。これらの実施形態では、構築材料配合物は、トレイ上に層状に構築材料配合物を堆積するためにノズルの配列を有する印刷ヘッドから吐出される。従って、ＡＭ装置は、占有されるターゲット位置に構築材料配合物を吐出し、他のターゲット位置を空隙のままにする。装置は、一般的に複数の印刷ヘッドを含み、それらの各々は、異なる構築材料配合物を吐出するように構成されることができる。印刷ヘッドによって吐出された構築材料は、必要により構築プロセスにわたって交換されることができる。従って、異なるターゲット位置は、異なる構築材料配合物によって占有されることができる。構築材料配合物のタイプは、二つの主要なカテゴリー、即ち、造形用材料配合物と支持体材料配合物に分類されることができる。支持体材料配合物は、支持体構築物として、製作プロセス時の物体又は物体部分を支持するための支持体マトリックスとして、又は他の目的（例えば中空又は多孔質物体の製作を可能にする）のために役立つ。支持体構築物はさらに、造形用材料配合物要素を例えばさらなる強度支持のために含んでもよい。

造形用材料配合物は一般的に、ＡＭに使用するために配合されかつそれ自身で（即ち、他の物質と混合又は結合される必要なしで）三次元物体を形成することができる組成物である。

最終的な三次元物体は、一種の造形用材料配合物又は複数種の造形用材料配合物の組み合わせ又は造形用材料配合物と支持体材料配合物の組み合わせ又はそれらの変性物（例えば硬化後）から作られる。全てのこれらの操作は、付加製造の分野の熟練者に良く知られている。

本発明の一部の例示的実施形態では、物体は、二種以上の異なる造形用材料配合物をそれぞれＡＭの印刷ヘッドノズルの異なる配列又は異なる印刷ヘッドから吐出することによって製造される。材料配合物は、任意選択的にかつ好ましくは、印刷面に対する印刷ヘッドの同じ通過及び／又は連続通過中に層状に堆積される。材料配合物、及び層内の材料配合物の組み合わせは、最終３Ｄ物体の希望の特性に従って選択される。

図面の図２～５に示される本発明の一部の実施形態のより良い理解の目的のため、図１に示された三次元印刷のためのＡＭ装置の操作及び構成を参照されたい。

本発明の一部の実施形態による物体１１２のＡＭのために好適なＡＭ装置１００の代表的かつ限定されない例が図１に示されている。ＡＭ装置１００は、複数の印刷ヘッド１１６を有するインクジェット印刷ブロック１１４を含むことができる。各ヘッドは、ノズル１２２の配列を含むことが好ましく、ノズル１２２を通して液体構築材料がインクジェット技術によって吐出される。単一の通路及び／又は複数の通路の印刷ヘッドが考えられる。任意選択的にかつ好ましくは、構築材料供給装置１３０は、構築材料容器又はカートリッジを含み、印刷時に複数の構築材料配合物を印刷ヘッド１１６に供給する。各印刷ヘッド１１６は、物体１１２を形成するために一種以上の造形用材料を吐出するために指定されることができ、また物体１１２のための支持体構造１１５を形成するために一種以上の支持体材料を吐出するために指定されることができる。任意選択的に、一つの印刷ヘッド１１６は、配列１２２中の第一組のノズルによって第一構築材料配合物を吐出し、配列１２２中の第二組のノズルによって第二構築材料配合物を吐出することができる。図１の代表例では、四つの印刷ヘッド１１６が示されているが、インクジェット印刷ブロック１１４は、任意選択的により多い又はより少ない印刷ヘッド１１６を含むことができることが考えられる。

インクジェット印刷ブロック１１４はまた、光、熱などを放出し、任意選択的にかつ好ましくはそれによって造形用材料及び支持体材料のうちの一つ以上を硬化するように構成された凝固装置１２４、例えば硬化装置を含むことができる。例えば、凝固装置１２４は、造形用材料、及び任意選択的に支持体材料を硬化又は凝固するために紫外（ＵＶ）ランプ、赤外（ＩＲ）ランプ、及び／又は発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプを含むことができる。一部の例示的実施形態では、インクジェット印刷ブロック１１４はさらに、レベリング装置１３２を含む。レベリング装置１３２は、過剰な材料を除去するローラー、ローラーから過剰な材料をこすり落とす刃、及び刃で除去された過剰な材料を収集するための桶１３５を含むことができる。レベリング装置１３２は、現在の層の凝固及び／又は続く層の堆積の前に現在の層の予め規定された層厚さを整え、平らにし、かつ／又は確立するように構成されることができる。レベリング装置１３２によって収集される過剰の構築材料は、導管３３１を通って廃棄物容器３５０中に導かれることができる。任意選択的に、導管３３１は、ブロックフレーム１２８とともに動かされることができる可撓性管を含む。

印刷ヘッド１１６、凝固装置１２４、及びレベリング装置１３２は、インクジェット印刷ブロック１１４のブロックフレーム１２８に装着されることができ、それは、トレイ１８０の上で往復運動するように作動することが好ましく、トレイ１８０は、作用面として役立つ。一部の実施形態では、凝固装置１２４及びレベリング装置１３２は、それらが印刷ヘッド１１６の跡を追って従い、印刷ヘッドによって吐出されたばかりの材料を少なくとも部分的に凝固（例えば硬化）するように、ブロックフレーム１２８に装着される。任意選択的に、トレイ１８０は、ブロックフレーム１２８が静止する一つ以上の方向に移動するように構成される。凝固装置１２４は、現在の層の上に続く層を形成する前に現在の層を硬化又は部分的に硬化することができる。レベリング装置１３２は、凝固装置１２４での層の凝固前に層をレベリングすることができる。インクジェット印刷ブロック１１４は、囲い３００内で操作されることが好ましい。囲い３００は、製作プロセス中に蒸発されうる揮発性物質を収集し、それによって周囲環境の汚染を防止するために一つ以上のエアーフィルター３１０、例えばカーボンフィルターを含むことができる。構築材料供給装置１３０は、囲い３００の外であってもよく、別の囲い中に保管されてもよく、あるいは囲い３００内に含められてもよい。

ＡＭ装置１００はまた、製作プロセス中、及び／又は専用のメンテナンス活動中にインクジェット印刷ブロック１１４によって定期的にアクセスされるメンテナンス又はパージングステーション１９０を含むことができる。インクジェット印刷ブロック１１４がパージングステーション１９０の上に位置されている間、一つ以上の印刷ヘッド１１６中の材料は、浄化液で印刷ヘッド１１６を浄化し、かつ／又は詰まったノズルを開放又は回避するために印刷ヘッド１１６から材料を能動的に放出するため、例えば印刷ヘッド１１６中の材料を交換する前にパージングステーション１９０中に放出されることができる。パージングステーション１９０は、印刷ヘッド１１６から吐出された材料並びに使用された浄化液を収集するための浴１９５を含む。浴１９５に収集された廃棄物は、収集又は廃棄物処理のための中央廃棄物容器にポンプで送られることができる。

コンピュータ化されたコントローラ１５２は、インクジェット印刷ブロック１１４での製作を制御し、任意選択的にかつ好ましくは供給装置１３０も制御する。コントローラ１５２は、一般に制御操作を実施するように構成された一つ以上の電子回路を含む。コントローラ１５２は、例えば標準テッセレーション言語（ＳＴＬ）またはステレオリソグラフィ輪郭（ＳＬＣ）フォーマット、仮想現実モデリング言語（ＶＲＭＬ）、付加製造ファイル（ＡＭＦ）フォーマット、図面交換フォーマット（ＤＸＦ）、ポリゴン・ファイル・フォーマット（ＰＬＹ）、またはコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）に適したいずれかの他のフォーマットを含む限定されない公知のフォーマットでコンピュータ可読媒体に表わされるＣＡＤ構成のようなコンピュータ物体データに基づいて、製作命令に関するデジタルデータを送信するデータプロセッサ１５４と通信することが好ましい。

一般的に、コントローラ１５２は、各印刷ヘッド又はノズルアレイに付与される電圧、及び各印刷ヘッドによって吐出される構築材料の温度を制御する。

データがコントローラ１５２にロードされると、コントローラ１５２は、ユーザの介入なしに動作することができる。一部の実施形態では、コントローラ１５２は、例えばデータプロセッサ１５４を用いて、あるいはコントローラ１５２と通信するユーザインタフェース１０６（例えばキーボード、タッチスクリーンなどを有するディスプレイ）を用いて、オペレータから追加の入力を受信する。例えば、コントローラ１５２は、追加の入力として、１つ以上の構築材料の種類及び／又は属性、例えば色、特性歪み、及び／又は転移温度、粘度、電気特性、磁気特性及び／又は機械特性などを受信することができるが、それらに限定されない。他の属性及び属性群も考えられる。コントローラ１５２及びデータプロセッサ１５４は、簡略化目的のために囲い３００から外に分離したブロックとして概略的に示されている。コントローラ１５２及びデータプロセッサ１５４の各々は、囲い３００内、囲い３００の外部面、又は電気接続（例えばＡＭ装置１００の種々の構成要素への有線接続）を有する囲い３００の外側のいずれかに位置されることができる。

一部の実施形態は、異なる印刷ヘッドから異なる構築材料配合物を吐出することによって物体の製作を企図する。これらの実施形態は、とりわけ、所与の数の構築材料配合物から材料配合物を選択し、かつ選択された材料配合物およびそれらの性質の所望の組合せを画定する能力を提供する。本実施形態によれば、異なる構築材料配合物による異なる三次元空間位置の占有を達成するか、あるいは２つ以上の異なる構築材料配合物による略同一の三次元位置または隣接する三次元位置の占有を達成するように、層における各材料配合物の堆積の空間位置が画定され、層内の構築材料配合物の堆積後の空間的組合せが可能になり、それによってそれぞれの位置（単数または複数）で複合材料配合物を形成することが可能になる。

複数の造形用材料配合物又は造形用材料配合物及び支持体材料配合物の任意の堆積後の組合せまたは混合が企図される。例えば特定の材料配合物が吐出された後、それはその元の性質を維持することができる。しかし、別の造形用材料配合物または他の吐出材料配合物と同時に、同じ位置あるいは近傍位置で吐出された場合、吐出された材料配合物とは異なる性質を有する複合材料配合物が形成される。

従って、本実施形態は、広範囲の材料配合物の組合せの堆積を可能にし、かつ最終３Ｄ物体の各部分を特徴付けるために望ましい特性に応じて、物体の異なる部分を複数の異なる材料配合物の組合せから構成することのできる物体の製作を可能にする。

本実施形態のために好適なＡＭ装置の原理および動作のさらなる詳細は、米国公開出願第２０１００１９１３６０号及び第２０１７０１７３８８６号に見い出され、その内容を参照によって本書に援用する。

図２を参照すると、一部の例示的実施形態による廃棄物管理システムを有するＡＭ装置の一例の簡略ブロック図が示されている。一部の例示的実施形態によれば、ＡＭ装置１０１は、ＡＭ装置１０１の操作時に蓄積された空気輸送廃棄物と他の廃棄物の両方を収集するための廃棄物管理システムを含む。任意選択的に、廃棄物管理システムは、廃棄物を廃棄する前、収集された廃棄物中の活性汚染物を無効にするように構成された廃棄物処理能力をさらに含む。一部の例示的実施形態によれば、廃棄物管理システムは、廃棄物容器３５０、囲い３００内の蒸発された汚染物を凝縮して液体状態にするように構成された空気浄化装置２００、凝縮された汚染物を廃棄物容器３５０に導くように構成された導管２１０、及びＡＭ装置１０１の操作中に蓄積された追加の廃棄物（例えば過剰の構築材料及び支持体材料）を導くように構成された一つ以上の追加の導管を含む。廃棄物容器３５０中の収集された廃棄物生成物は、液体状態であってもよく、任意選択的に液体に浸漬された固体粒子を含んでもよい。任意選択的に、追加の導管は、パージングステーション１９０の水浴１９５から廃棄物容器３５０に液体廃棄物を導くように構成された第一導管３３２、及びレベリング装置１３２によって蓄積された廃棄物を廃棄物容器３５０に導くように構成された第二導管３３１を含む。一部の例示的実施形態によれば、廃棄物管理システムは、空気流を空気浄化装置２００中に能動的に向け、それによって囲い３００中の空気の浄化を促進するように構成された空気循環ポンプ２０５を含む。一部の例示的実施形態によれば、空気浄化装置２００は、冷トラップフィルターである。

一部の例示的実施形態では、空気浄化装置２００で浄化された空気２３０は、出口３１１を通って囲い３００から外に追い出されることができる。任意選択的に、追加の空気フィルター（例えば出口３１１に設置されたカーボンフィルター）を廃棄物管理システムに含めることができる。任意選択的に、出口３１１を通って追い出された空気２３０はまた、フィルター３１０を通って濾過される。一部の例示的実施形態では、フィルター３１０は、除外される。一部の例示的実施形態によれば、廃棄物は、ＡＭ装置１０１の操作中（例えばＡＭ装置１０１での物体の製作中）に導管３３１，３３２及び２１０のうちの一つ以上から廃棄物容器３５０中に連続的に又は周期的に流されることができる。任意選択的に、廃棄物容器３５０に収集された廃棄物はまた、それが収集されるときに処理される。あるいは、廃棄物処理は、後処理プロセスで実施される。一部の例示的実施形態によれば、コントローラ１５２は、廃棄物管理システムの操作を制御するように構成される。任意選択的に、廃棄物管理システムは、ユーザーの介入なしで操作される。

図３を参照すると、一部の例示的実施形態による空気浄化装置を含む廃棄物管理システムの簡略概略図が示されている。一部の例示的実施形態によれば、廃棄物管理システム３９０は、廃棄物容器３５０、周囲空気中の蒸発された汚染物を凝縮するように構成される空気浄化装置２００、凝縮された汚染物を廃棄物容器３５０に導くように構成された導管２１０、及び一つ以上の追加の導管（例えば追加の廃棄物を廃棄物容器３５０に導くように構成された導管３３１，３３２）を含む。一部の例示的実施形態によれば、廃棄物容器３５０は、ＡＭ装置の囲い３００内にあり、ＡＭ装置の操作中に廃棄物を収集する。一部の例示的実施形態によれば、廃棄物容器３５０に収集された廃棄物３４５は、ＡＭ装置の成分から収集された廃棄物３４０と空気浄化装置２００から収集された液体凝縮物２４０の組み合わせである。一部の例示的実施形態によれば、廃棄物管理システム３９０は、空気２２０を空気浄化装置２００の方に能動的に向けるために空気循環ポンプ２０５をさらに含む。

一部の例示的実施形態によれば、空気浄化装置２００からの液体凝集物２４０は、専用の導管２１０を通って廃棄物容器３５０に向けられる。導管２１０は、空気浄化装置２００に一体化されてもよく、又は一端を空気浄化装置２００の液体流出口に接続されかつ凝縮された液体２４０を廃棄物容器３５０中に追い出すために反対端の開口を有する、廃棄物容器３５０の方に延びる別個の要素であってもよい。

一部の例示的実施形態によれば、液体凝集物２４０は、ＡＭプロセス中に吐出された構築材料からの蒸発された混入樹脂成分を含む。一部の例示的実施形態では、廃棄物容器３５０はさらに、レベリング装置１３２及びパージングステーション１９５の一つ以上から液体及び／又は少なくとも部分的に凝固された形態の過剰な構築材料（造形用材料及び支持体材料）のような廃棄物３４０を収集するように構成される。廃棄物材料３４０は、構築材料、例えば形成された層からレベリング装置１３２で除去される造形用材料及び／又は支持体材料であることができる。任意選択的に、ポンプ３３５は、廃棄物材料３４０をレベリング装置１３２の桶１３５から廃棄物容器３５０中に送るように構成される。一部の例示的実施形態によれば、廃棄物材料３４０は、液体、ゲル、半固体、固体及び／又は発泡材料である。一部の例示的実施形態によれば、凝縮された液体２４０及び廃棄物材料３４０は、同時に廃棄物容器３５０に収集される。凝縮された液体２４０は、構築プロセス中に蒸発された構築材料から形成されることができる。任意選択的に、凝縮された材料２４０及び廃棄物材料３４０の両方は、光活性成分を含む活性揮発成分を含む。

任意選択的に、追加の廃棄物生成物は、廃棄物容器３５０、例えばパージングステーション１９０に使用される浄化液中に収集されることができる。一部の例示的実施形態では、廃棄物管理システム３９０は、廃棄物をレベリング装置１３２から廃棄物室３５０に送るように構成されたポンプ３３５を含む。一部の例示的実施形態では、廃棄物管理システム３９０は、廃棄物をパージングステーション１９０中の水浴１９５から廃棄物室３５０に制御可能に送るように構成されたポンプ１９７を含む。あるいは、単一のポンプでレベリング装置１３２と廃棄物浴１９５の両方から廃棄物３４０を方向付けてもよい。

図４を参照すると、一部の例示的実施形態による硬化を有する廃棄物管理システムの一例の簡略概略図が示されている。一部の例示的実施形態によれば、廃棄物管理システムは、周囲空気からの液体凝縮物を含む異なる源からの廃棄物３４５、及びＡＭ装置の操作中に収集された廃棄物を受けるように構成された廃棄物容器３５０、廃棄物容器３５０に収集された廃棄物を硬化するように構成された放射線源３８０、及び任意選択的に水を廃棄物容器３５０中に制御可能に吐出するように構成されたポンプを含む水源４００を含む。廃棄物材料３４５は、構築材料からの廃棄物及び／又は光活性成分を含む液体形態の空気蒸気を含むことができる。液体廃棄物材料３４５は、何らかの固体、又は液体に浸漬された少なくとも部分的に固体の粒子を含むことができる。

一部の例示的実施形態では、廃棄物容器３５０に堆積された材料は、廃棄物材料を硬化するように構成された放射線源３８０で放射線照射される。任意選択的に、廃棄物管理システムは、放射線源３８０が廃棄物容器３５０の内容物に放射線照射する間に、モーター３７０で廃棄物容器３５０を回転する回転可能なプラットフォーム３７５を含む。任意選択的に、水源４００からの水は、廃棄物３４５の上に周期的に吐出されることができる。一部の例示的実施形態では、廃棄物３４５を水でカバーすることは、廃棄物３４５を十分に硬化することを助けることができる。一部の例示的実施形態によれば、コントローラ１５２は、放射線源３８０、並びに存在するとき水源４００及びモーター３７０と関連するポンプの操作を制御するように構成される。任意選択的に、廃棄物容器３５０中への廃棄物３４５の流れは、適切な硬化を与えるために選択的に制御され、コントローラ１５２は、廃棄物容器３５０中への流れの流速を制御するように構成される。

図５を参照すると、一部の例示的実施形態によるＡＭプロセス中に蓄積された廃棄物を管理するための方法の一例の簡略フローチャートが示されている。一部の例示的実施形態によれば、ＡＭ装置の操作中、空気は、空気輸送廃棄物を除去するように構成されたフィルターの方に循環される（ブロック５０５）。任意選択的にかつ好ましくは、フィルターは、ＡＭ装置の囲い内の空気中の蒸気を凝縮するように構成された冷トラップフィルターである（ブロック５１５）。蒸気は、ＡＭ装置の操作中にＡＭ装置の内部空間に放出された活性揮発成分を含むことができる。一部の例示的実施形態では、濾過又は凝縮に基づいて浄化された空気は、ＡＭ装置から追い出される（ブロック５２０）。任意選択的に、冷トラップフィルターから追い出された空気は、ＡＭ装置の囲いから追い出される前にカーボンフィルターを通ってさらに濾過される。

活性揮発成分は、ＡＭ装置の操作中に構築材料から放出された成分であることができる。一部の例示的実施形態では、構築材料を高温で堆積することは、構築材料中の活性揮発成分の蒸発を促進し、ＡＭ装置中の空気の汚染に導きうる。一部の例示的実施形態では、活性揮発成分は、モノマーであることができる。一部の例示的実施形態では、モノマーは光重合成分である。任意選択的に、モノマーは、アクリロイルモルホリン（ＡＣＭＯ）及びイソボルニルアクリレート（ＩＢＯＡ）のうちの一つ以上を含む。

一部の例示的実施形態によれば、凝縮された蒸気は、ＡＭ装置の廃棄物容器に向けられる（ブロック５２５）。廃棄物容器は、ＡＭ装置の囲い内に又は隣接する囲いに収容されることができる。一部の例示的実施形態によれば、凝縮された空気輸送廃棄物は、周囲空気を汚染物から浄化し、ＡＭ装置の囲いから追い出された空気をカーボンフィルターなどで濾過する必要性を減少し、かつ／又はカーボンエアーフィルターが浄化又は交換される必要がある頻度を減少させる。

一部の例示的実施形態によれば、同じ廃棄物容器が、追加して同時にＡＭプロセス中に蓄積される廃棄物を収集するように構成される（ブロック５１０）。廃棄物は、任意選択的にＡＭ装置に含まれるレベリング装置及びパージングステーションの一つ以上から蓄積された、過剰の構築材料であることができる。一部の例示的実施形態では、液体廃棄物は、例えば印刷ヘッドのノズルを浄化するために、パージングステーションに吐出される浄化液のような構築材料以外の追加の材料を含むことができる。任意選択的に、廃棄物は、固体成分、例えば液体に浸漬された少なくとも部分的に凝固された成分を含むことができる。一部の例示的実施形態では、廃棄物は、廃棄物容器中に能動的にポンプ輸送される。代替的に、廃棄物は、能動的なポンプ輸送なしで廃棄物容器に向けられる。

一部の例示的実施形態によれば、異なる源の各々からの廃棄物、例えば空気輸送廃棄物の凝縮、並びにＡＭ装置によって蓄積される廃棄物は、同じ廃棄物容器に収集される。一部の例示的実施形態では、全ての異なる源から廃棄物容器に蓄積された廃棄物は、硬化又はそうでなければ廃棄物の安全な廃棄のために処理されることができる。任意選択的に、蓄積された廃棄物は、処理され（ブロック５３０）、活性揮発成分、例えばモノマー及び／又は光重合成分の濃度が減少される。廃棄物は、ＡＭ装置の操作中、異なる源からの廃棄物蓄積と同時に処理されることができる。任意選択的に、廃棄物の処理は、廃棄物材料中の光重合成分の濃度を減少させるために廃棄物を硬化することを含む。一部の例示的実施形態では、廃棄物処理に基づいて、廃棄物容器中の廃棄物は、一般ゴミとして安全に廃棄されることができる（ブロック５３５）。

数値範囲が本明細書中で示される場合には常に、示された範囲に含まれる任意の言及された数字（分数または整数）を含むことが意味される。第１の示された数字および第２の示された数字「の範囲である／の間の範囲」という表現、および、第１の示された数字「から」第２の示された数「まで及ぶ／までの範囲」という表現は、交換可能に使用され、第１の示された数字と、第２の示された数字と、その間のすべての分数および整数とを含むことが意味される。

明確にするため別個の実施形態の文脈で説明されている本発明の特定の特徴が、単一の実施形態に組み合わせて提供されることもできることは分かるであろう。逆に、簡潔にするため単一の実施形態で説明されている本発明の各種の特徴は別個にまたは適切なサブコンビネーションで、あるいは本発明の他の記載される実施形態において好適なように提供することもできる。種々の実施形態の文脈において記載される特定の特徴は、その実施形態がそれらの要素なしに動作不能である場合を除いては、それらの実施形態の不可欠な特徴であると見なされるべきではない。

本明細書中上記に描かれかつ下記の請求項の部分において特許請求されるような本発明の様々な実施形態および態様のそれぞれは、実験的裏付けが下記の実施例において見出される。

次に下記の実施例が参照されるが、下記の実施例は、上記の説明と一緒に、本発明を非限定様式で例示する。

一部の例示的実施形態によれば、ここに記載される廃棄物管理システムは、ＡＭ装置の囲い内に含まれる空気中の蒸発したモノマーを除去するように構成される。例えば、モノマーは、噴射された構築材料、例えば造形用材料及び支持体材料から生じる揮発性化合物であることができる。検査したモノマーは、ＡＣＭＯ及びＩＢＯＡを含む。

ＡＣＭＯの沸点は、７６０ｍｍＨｇで２９６．８℃であり、飽和蒸気圧は、２５℃で０．００１４１ｍｍＨｇである。

ＩＢＯＡの沸点は、７６０ｍｍＨｇで２４４．５℃であり、飽和蒸気圧は、２５℃で０．０３０２ｍｍＨｇである。

より低い温度Ｔでの蒸気圧Ｐは、以下の式に基づいて計算されることができる：

式中、Ａ，Ｂは、材料に依存する定数である。

結果は、表１に示される。

表１：２５℃と比べて低い温度での空気中のＡＣＭＯ及びＩＢＯＡの減少した濃度

表１に基づくと、＋１℃への空気冷却を与える冷トラップの使用により、冷却されない空気と比較して空気中のＡＣＭＯ及びＩＢＯＡ濃度はそれぞれ約１０倍、約８倍減少され、－１７℃への空気冷却を有する冷トラップの使用により、冷却されない空気と比較して空気中のＡＣＭＯ及びＩＢＯＡ濃度はそれぞれ約１００倍、約５０倍減少されることがわかる。任意選択的に、－１７℃で与えられる濃度の減少は、追加の濾過なしで浄化された空気をＡＭ装置から外に追い出すのに十分であることができる。任意選択的に、低い温度での頑健な工業用冷トラップ（例えばＯＰＥＲＯＮによって製造される－５０℃の冷トラップＣＴ－５０Ｇ）は、空気中のモノマーのさらに低い残留濃度を与えることができる。

本発明は、その特定の実施態様と関連して説明してきたが、多くの別法、変更および変形があることは当業者には明らかであることは明白である。従って、本発明は、本願の請求項の精神と広い範囲の中に入るこのような別法、変更および変形の全てを包含するものであることを意図される。

本明細書で挙げた刊行物、特許および特許出願は全て、個々の刊行物、特許および特許出願が各々あたかも具体的にかつ個々に引用提示されているのと同程度に、それらの全体を本明細書に援用するものである。さらに、本願で引用または確認したことは、本発明の先行技術として利用できるという自白とみなすべきではない。節の見出しが使用されている程度まで、それらは必ずしも限定であると解釈されるべきではない。さらに、この出願のいかなる先行文献も参考としてその全体をここに組み入れられる。

Claims (32)

1. ＡＭ装置のための廃棄物管理システムであって、前記システムが、
   ＡＭ装置の操作時にＡＭ装置によって蓄積された廃棄物を貯蔵するように構成された廃棄物容器；
   ＡＭ装置の囲い内に設置されかつＡＭ装置の操作時にＡＭ装置の囲い内に形成された蒸気を凝縮するように構成された空気浄化装置；
   液体状態の凝縮された蒸気を空気浄化装置から廃棄物容器に向けるように構成された第一導管；及び
   ＡＭ装置の操作時に蓄積された廃棄物を廃棄物容器に向けるように構成された少なくとも一つの第二導管
   を含む、廃棄物管理システム。
2. ＡＭ装置の囲い内の空気の流れを空気浄化装置に能動的に向けるように構成された空気循環ポンプを含む、請求項１に記載の廃棄物管理システム。
3. 空気浄化装置が、冷トラップフィルターである、請求項１又は２に記載の廃棄物管理システム。
4. 空気浄化装置が、５℃～－６０℃の温度で操作するように構成される、請求項１～３のいずれかに記載の廃棄物管理システム。
5. 空気浄化装置が、蒸気を凝縮することに基づいて囲い内に封入された空気中のモノマーの濃度を減少するように選択される、請求項１～４のいずれかに記載の廃棄物管理システム。
6. 空気浄化装置が、アクリロイルモルホリン及びイソボルニルアクリレートのうちの一つ以上を含む蒸気を凝縮するように選択される、請求項１～５のいずれかに記載の廃棄物管理システム。
7. 空気浄化装置が、浄化された空気が追い出される空気出口を含み、空気出口が、ＡＭ装置の囲いの出口を通るように空気を向けるように構成される、請求項１～６のいずれかに記載の廃棄物管理システム。
8. ＡＭ装置の囲いの出口に設置された少なくとも一つのカーボンフィルターを含む、請求項７に記載の廃棄物管理システムであって、浄化空気が、カーボンフィルターを通って追い出されるように構成される、廃棄物管理システム。
9. 廃棄物容器中に含まれる廃棄物中の活性成分を無効にするように構成された廃棄物処理装置を含む、請求項１～８のいずれかに記載の廃棄物管理システム。
10. 廃棄物処理装置が、廃棄物に放射線照射し、それによって廃棄物中の光活性成分を無効にするように構成された放射線源を含む、請求項９に記載の廃棄物管理システム。
11. 廃棄物処理装置が、廃棄物容器を支持するように構成された回転可能なプラットフォーム；及びプラットフォームを回転するように構成されたモーターを含む、請求項１０に記載の廃棄物管理システム。
12. 廃棄物処理装置が、水を廃棄物容器中に制御可能に向けるように構成された水源を含む、請求項９～１１のいずれかに記載の廃棄物管理システム。
13. 廃棄物を少なくとも一つの第二導管から廃棄物容器中に制御可能に送り込むように構成された少なくとも一つのポンプを含む、請求項１～８のいずれかに記載の廃棄物管理システム。
14. 少なくとも一つの第二導管が、廃棄物をＡＭ装置のレベリング装置から廃棄物容器に向けるように構成される、請求項１～１３のいずれかに記載の廃棄物管理システム。
15. 少なくとも一つの第二導管が、廃棄物をＡＭ装置のパージングステーションから廃棄物容器に向けるように構成される、請求項１～１４のいずれかに記載の廃棄物管理システム。
16. 構築材料を層状に受けるように構成されたトレイ；
    インクジェット印刷ブロック；及び
    請求項１～１４のいずれかに記載の廃棄物管理システム
    を含むＡＭ装置であって、
    インクジェット印刷ブロックが、
    トレイ上に構築材料を層状に選択的に吐出するように構成された少なくとも一つの印刷ヘッド、但し選択的な吐出は、構築される物体を規定する；及び
    少なくとも一つの印刷ヘッドで吐出された層から過剰な材料を除去するように構成されたレベリング装置
    を含む、ＡＭ装置。
17. インクジェット印刷ヘッドのメンテナンス操作を実施するように構成されたパージングステーションを含む、請求項１６に記載のＡＭ装置であって、廃棄物管理システムの少なくとも一つの第二導管が、廃棄物をパージングステーションから廃棄物容器に向けるように構成される、ＡＭ装置。
18. 製造された廃棄物をＡＭ装置の囲い内でＡＭ装置の操作時に管理するための方法であって、以下のことを含む方法：
    囲い内に封入された空気中の蒸気を空気浄化装置で能動的に凝縮して液体凝縮物にし、
    液体凝縮物を廃棄物室に向ける、但し廃棄物室は、ＡＭ装置の操作時に蓄積された廃棄物を受けるように構成され、廃棄物は、過剰の構築材料を含む。
19. 囲い中の空気を空気浄化装置の方にポンプで送ることを含む、請求項１８に記載の方法。
20. 空気浄化装置で浄化された空気を囲いの外に追い出すことを含む、請求項１８又は１９に記載の方法。
21. 囲いの外に追い出された空気をカーボンフィルターで濾過することを含む、請求項２０に記載の方法。
22. 空気浄化装置が、冷トラップフィルターである、請求項１８～２１のいずれかに記載の方法。
23. 空気浄化装置が、５℃～－６０℃の温度で操作するように構成される、請求項１８～２２のいずれかに記載の方法。
24. 空気浄化装置が、蒸気を凝縮することに基づいて囲い内に封入された空気中のモノマーの濃度を減少するように選択される、請求項１８～２３のいずれかに記載の方法。
25. 空気浄化装置が、アクリロイルモルホリン及びイソボルニルアクリレートのうちの一つ以上を含む蒸気を凝縮するように選択される、請求項１８～２４のいずれかに記載の方法。
26. 廃棄物室に収集された廃棄物を処理することを含む、請求項１８～２５のいずれかに記載の方法であって、処理することが、液体中の活性成分を無効にすることを含む、方法。
27. 廃棄物に放射線照射することを含む、請求項１８～２６のいずれかに記載の方法であって、放射線照射が、廃棄物中の光活性成分を無効にすることを含む、方法。
28. 放射線照射の期間にわたって廃棄物容器を回転することを含む、請求項２７に記載の方法。
29. 廃棄物処理装置が、水を廃棄物容器中に制御可能に向けるように構成された水源を含む、請求項１８～２８のいずれかに記載の方法。
30. 廃棄物を廃棄物容器中に制御可能にポンプで送ることを含む、請求項１８～２９のいずれかに記載の方法。
31. ＡＭ装置の操作中に蓄積された廃棄物が、構築される物体の層から過剰の構築材料を除去するように構成されたレベリング装置で蓄積され、レベリング装置が、ＡＭ装置に含められる、請求項１８～３０のいずれかに記載の方法。
32. 廃棄物が、ＡＭ装置のパージングステーションに蓄積され、パージングステーションが、ＡＭ装置の印刷ヘッドのメンテナンスを実施するように構成される、請求項１８～３１のいずれかに記載の方法。

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