JP2024023151A - 部品分離を向上させるために三次元印刷において印刷スタンドオフ距離を活用すること、並びにそのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】第１の層が、印刷中にビルドプレートと良好に接着し、同時に印刷完了後に部品の解放を可能にする、３Ｄ印刷方法及び印刷システムを提供する。【解決手段】第１の条件下で印刷システムを第１のスタンドオフ位置に位置決めすることを含む、三次元印刷部品を形成する方法が開示される。方法はまた、第２の条件下で印刷システムを第２のスタンドオフ位置に位置決めすることを含む。三次元印刷部品を形成する方法は、第１の条件及び第２の条件のうちの一方が、印刷材料滴が基材の表面上に吐出されることを含み得る場合を含み得る。印刷材料滴は、金属、金属合金、又はそれらの組み合わせを含み得る。この方法を用いた印刷システム及び三次元印刷部品も開示される。【選択図】なし

Description

本教示は、包括的には、ドロップオンデマンド（drop－on－demand、ＤＯＤ）印刷における液体エジェクタに関し、より具体的には、ＤＯＤプリンタ内で使用するための三次元部品を印刷するための方法及び装置に関する。

ドロップオンデマンド（ＤＯＤ）又は三次元（three－dimensional、３Ｄ）プリンタは、通常、層上に材料層を連続的に堆積させることによって、コンピュータ支援設計（computer－aided design、ＣＡＤ）モデルから３Ｄ物体を構築（例えば、印刷）する。ドロップオンデマンド（ＤＯＤ）プリンタ、例えば、金属又は金属合金を印刷するものは、発射パルスが印加されたときに、液体アルミニウム合金の小さな滴を吐出する。この技術又は様々な印刷材料を使用する他の技術を使用して、互いに結合して連続部品を形成する一連の滴を吐出することによって、３Ｄ部品を生成することができる。例えば、第１の層が基材上に堆積され得、次いで、第２の層が第１の層上に堆積され得る。３Ｄプリンタの１つの特定のタイプは、結合して層上に液体金属層を噴射して３Ｄ金属物体を形成するのに好適な磁気流体力学（magnetohydrodynamic、ＭＨＤ）プリンタである。磁気流体力学とは、導電性流体の磁気的特性及び挙動の研究を指す。

更に、３Ｄ印刷技術は、機械加工、鋳造、又は射出成形など従来の方法を使用して別様に作製することができなかった複雑な３Ｄ設計の製造を可能にすることが周知である。この能力は、全ての３Ｄ印刷プロセスが共有する共通の特徴を通して可能にされ、これは、印刷方向に沿って所与の幾何学的形状を複数の二次元（two－dimensional、２Ｄ）層に分割し、一度に１つの層を印刷することである。この手法では、コンピュータ数値制御を使用して、加熱されたビルドプレート又は基材上に溶融液滴を正確に堆積させることができる。そのような構成では、第１の層の重要性を軽視することはできず、これは、三次元部品の残りの部分を形成するための後続の層の印刷の成功が、第１の層に依存するためである。現在、強い溶着に起因して印刷後に部品がビルドプレートから解放されることができない場合があり、又は他の場合には、第１の層を印刷する間に液滴がビルドプレートに付着しない。両方の状況は、部品品質にとって有害であり、軽減されるべきである。

したがって、第１の層が、印刷中にビルドプレートと良好に接着し、同時に、印刷完了後に部品の解放を可能にすることが望ましい。適切に保守しながら三次元部品を形成するための方法及び装置が、３Ｄ印刷部品においてより多様な特徴部を生成し、基材又は他の構造的特徴部への三次元部品の不十分な又は過剰な接着に起因する信頼性に関する課題を回避するために、必要とされている。

以下は、本教示の１つ以上の実施形態のいくつかの態様の基本的な理解を提供するために、簡略化された概要を提示する。この概要は、広範な概略ではなく、本教示の主要又は重要な要素を特定することも、本開示の範囲を明示することも意図していない。むしろ、その主な目的は、単に、後に提示される詳細な説明の前置きとして、１つ以上の概念を簡略化された形式で提示することにすぎない。

三次元印刷部品を形成する方法が開示される。方法はまた、第１の条件下で印刷システムを第１のスタンドオフ位置に位置決めすることを含む。方法はまた、第２の条件下で印刷システムを第２のスタンドオフ位置に位置決めすることを含む。三次元印刷部品を形成する方法の実装形態は、第１の条件及び第２の条件のうちの一方が、印刷材料滴が基材の表面上に吐出されることを含み得る場合を含み得る。印刷材料滴は、金属、金属合金、又はそれらの組み合わせを含み得る。第１の条件及び第２の条件のうちの一方は、三次元印刷部品の所定の場所に印刷材料滴を吐出することを含み得る。第１の条件及び第２の条件のうちの一方は、三次元印刷部品の離脱層に関連付けられた表面上に印刷滴を吐出することを含み得る。三次元印刷部品を形成する方法は、三次元印刷部品を形成する間に、印刷システムのノズルを第１のスタンドオフ位置から第２のスタンドオフ位置まで移動させることを含み得る。三次元印刷部品を形成する方法は、ノズルをｚ方向に第１のスタンドオフ位置まで移動させることを含み得る。三次元印刷部品を形成する方法は、ノズルをｚ方向に第２のスタンドオフ位置まで移動させることを含み得る。三次元印刷部品を形成する方法は、基材をｚ方向に第１のスタンドオフ位置まで移動させることを含み得る。三次元印刷部品を形成する方法は、基材をｚ方向に第２のスタンドオフ位置まで移動させることを含み得る。

三次元印刷部品を形成する別の方法が開示され、この方法は、印刷システムを、印刷システムのためのエジェクタのノズルが基材に対して第１のスタンドオフ位置にあるように位置決めすることと、ノズルから複数の液体金属印刷材料滴を吐出して、基材上に三次元印刷部品の第１の層を形成することと、ノズルが第１の層の上部表面に対して第２のスタンドオフ位置にあるように、印刷システムを位置決めすることと、三次元印刷部品の１つ以上の層を、第２のスタンドオフ位置から第１の層上に印刷することと、を含む。

三次元印刷部品を形成する方法の実装形態は、基材から三次元印刷部品を取り外すことを含み得る。基材は、酸化ニッケルを含み得る上部表面層を含み得る。三次元印刷部品を形成する方法は、ノズル又はプリントヘッドをｚ方向に移動させて、第１のスタンドオフ位置に調節することを含み得る。三次元印刷部品を形成する方法は、ノズル又はプリントヘッドをｚ方向に移動させて、第２のスタンドオフ位置に調節することを含み得る。三次元印刷部品を形成する方法は、基材をｚ方向に移動させて、第１のスタンドオフ位置に調節することを含み得る。三次元印刷部品を形成する方法は、基材をｚ方向に移動させて、第２のスタンドオフ位置に調節することを含み得る。液体金属印刷材料は、金属、金属合金、又はそれらの組み合わせを含み得る。液体金属印刷材料は、大気条件において複数の液体金属印刷材料滴のうちの１つ以上の外部表面上に酸化物層を形成する。液体金属印刷材料は、アルミニウムを含み得る。三次元印刷部品を形成する方法は、周囲酸素の量を制御して、複数の液体金属印刷材料滴のうちの１つ以上を、それらが吐出されるときに酸化させることを含み得る。第１のスタンドオフ位置は、ノズルと基材との間で約２５ｍｍ～約５０ｍｍである。第２のスタンドオフ位置は、ノズルと三次元印刷部品の第１の層の上部との間で約８ｍｍ～約１０ｍｍである。

支持構造と三次元印刷部品との間に離脱層を形成する方法が開示される。方法はまた、印刷システムを、印刷システムのためのエジェクタのノズルが支持構造の上部層に対して第１のスタンドオフ位置にあるように位置決めすることと、ノズルから複数の液体金属印刷材料滴を吐出して、支持構造上に離脱層を形成することと、ノズルが離脱層の上部表面に対して第２のスタンドオフ位置にあるように、印刷システムを位置決めすることと、三次元印刷部品の１つ以上の層を、第２のスタンドオフ位置から離脱層上に印刷することと、を含む。

支持構造と三次元印刷部品との間に離脱層を形成する方法の実装形態は、ノズルから複数の液体金属印刷材料滴を吐出して、支持構造上に追加の離脱層を形成することを含み得る。第１のスタンドオフ位置は、ノズルと支持構造の上部層との間で約２５ｍｍ～約５０ｍｍである。第２のスタンドオフ位置は、ノズルと三次元印刷部品の離脱層の上部との間で約８ｍｍ～約１０ｍｍである。

印刷システムが開示される。印刷システムは、基材を含む。システムはまた、印刷材料を基材上に噴射するためのエジェクタを含み、内部空洞を画定する構造と、内部空洞と接続し、かつ液体印刷材料の１つ以上の液滴を吐出するように構成されている、ノズルオリフィスと、を含むことができ、システムはまた、エジェクタが、基材に対して第１のスタンドオフ位置から三次元印刷部品の第１の層を印刷するように構成される場合を含む。システムはまた、エジェクタが、第１の層の上部表面に対して第２のスタンドオフ位置から第１の層上に１つ以上の残りの層を印刷するように構成されている場合を含む。

印刷材料が、金属、金属合金、又はそれらの組み合わせを含み得る、印刷システムの実装形態。印刷材料は、大気条件に暴露されると酸化物層を形成する。基材は、酸化ニッケルの上部表面層を含み得る。印刷システムは、基材制御モータを更に含み得る。

三次元印刷部品が開示される。三次元印刷部品はまた、基材上に配設された金属印刷材料の第１の層と、金属印刷材料の第１の層上に配設された金属印刷材料の第２の層と、を含み、金属印刷材料の第１の層は、酸化金属を含み得、基材の表面が、酸化金属を含み得る。

三次元印刷部品の実装形態は、金属印刷材料がアルミニウムを含み得る場合を含む。基材の表面は、ニッケルを含み得る。金属印刷材料の第１の層は、印刷システムのノズルと基材との間の約２５ｍｍ～約４０ｍｍの距離から基材上に配設される。

説明された特徴、機能、及び利点は、様々な実装形態において独立して達成され得るか、又は更に他の実装形態において組み合わされ得、その更なる詳細は、以下の説明を参照して理解され得る。

本明細書の一部に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本教示の実施形態を示し、本明細書とともに本開示の原理を説明する役割を果たす。図は以下のとおりである。

本開示による、３Ｄプリンタ（例えば、ＭＨＤプリンタ及び／又はマルチジェットプリンタ）の単一の液体金属エジェクタジェットの概略断面図を示す。 本開示による、印刷システムにおけるノズルのスタンドオフ位置を明示する概略図を示す。 本開示による、三次元印刷部品のいくつかの幾何学的形状の側断面図を示す。 本開示による、三次元印刷部品のいくつかの幾何学的形状の側断面図を示す。 本開示による、三次元印刷部品のいくつかの幾何学的形状の側断面図を示す。 本開示による、印刷方法を使用して部品が印刷された後の酸化物層の除去の上面図を示す。 本開示による、印刷方法を使用して印刷された三次元印刷部品の上面図を示す。 本開示による、印刷方法を使用して印刷された三次元印刷部品の上面図を示す。 本開示による、三次元印刷部品を形成する方法を例解するフロー図である。 本開示による、支持構造と三次元印刷部品との間の離脱層を形成する方法を例解するフロー図である。

図のいくつかの詳細は簡略化されており、厳密な構造精度、詳細、及び縮尺は維持されるものではなく、本教示の理解を容易にするように描かれていることに留意されたい。

ここで、本教示の例示的な実施例を詳細に参照し、この実施例は、添付図面に例解される。可能な限り、同じ参照番号が、同じ、類似、又は同様の部分を指すように図面全体にわたって使用される。

本開示の例は、ビルドプレート若しくは基材、又はそれらの組み合わせに対して改善された接着特性を有する三次元部品又は構成要素の印刷を可能にする印刷手法を提供する。説明されるような金属ジェット印刷における不十分な接着の問題は、高温への長期暴露後のビルドプレートの状態又は劣化から生じ得るため、過剰な接着も、ビルドプレート又は基材の他のこの経年劣化から生じ得る。本開示の方法及び装置は、印刷システムのためのエジェクタのノズルが、第１の条件中に、基材、ビルドプレート、又は限定はしないが支持構造などの他の特徴部に対して第１のスタンドオフ位置にあるように、印刷システムの調節を提供する。三次元印刷部品の形成を開始するために、ノズルがスタンドオフ位置にある状態で、基材、ビルドプレート、又は他の特徴部上に初期層を吐出することに続いて、ノズルが第１の層の上部表面に対して第２のスタンドオフ位置にあるように印刷システムを位置決めし、第２の条件中にノズルが第２のスタンドオフ位置にある状態で三次元部品の部品又は特徴部を印刷し続ける。本明細書に説明されるようなこの方法を利用して、三次元部品を印刷することができ、初期層の液滴は、基材、ビルドプレート、又は他の特徴部への適切な接着を有し、部品が完成すると、部品は、この第１の条件の間に、基材、ビルドプレート、又は別の特徴部から、過剰な力又は他の分離手段を使用することなく取り外すことができる。本開示の目的のために、第２のスタンドオフ位置は、最初に、ノズルと、基材若しくはビルドプレート、又は限定はしないが支持構造などの他の特徴部との間の公称距離として規定される。ｚ距離が、ノズルと基材表面との間の絶対距離として規定される。部品が表面上に構築されるにつれて、ｚ距離は、印刷ジョブ中に基材に対して増加するが、ノズルから、印刷材料が堆積されている別の層又は部品特徴部の上部表面まで一定のままである。このようにして、ｚ距離は、部品が印刷されるにつれて層の高さのステップで増加する。第１又は第２のスタンドオフ位置は、ノズルと基材若しくはビルドプレート又は他の特徴部との間の一時的な位置又は距離であり、特定の例では、衝突する溶融金属印刷材料の滴又は液滴と、滴又は液滴が噴射される表面との間の界面接着を調節又は調整するように調節される。特定の例では、スタンドオフ位置の距離は、ｚ距離位置又は第２のスタンドオフ位置の距離と比較してより大きい。いくつかの例では、ｚ距離位置距離は、第１のスタンドオフ位置又は第２のスタンドオフ位置距離より大きいか、又は同じであり得る。これは、印刷材料中の特定の金属若しくは合金、又はシステム動作温度若しくは他の動作パラメータに依存し得る。部品が作製されるほとんどの時間に、一定のスタンドオフ距離が存在する。しかしながら、表面上に金属の第１の層を堆積させるときなどの特定の構築条件下では、液滴の跳ね返り又はビルドプレートへの過剰な接着などの特定の問題を克服するために、通常のスタンドオフ距離よりも長い又は高い、より高いスタンドオフ距離が使用される。いかなる特定の理論にも拘束されることを望むものではないが、より長いスタンドオフ距離は、液滴が表面に当たる前に冷却するためのより多くの時間を液滴に提供し得る。

本開示の印刷システムでは、ビルドプレートは、プレート及び／又は基材に熱エネルギーを提供する加熱要素を有する熱伝達ユニットの上又は上部に配置することができる。特定の例では、ビルドプレートは、黄銅から作製することができ、溶融アルミニウム液滴がビルドプレートに衝突するときに溶融アルミニウム液滴の濡れを促進するためにニッケルでコーティングすることができる。初めて使用される前に、新しいビルドプレートは、典型的には、熱伝達ユニットにわたってそれらを配置することによって、少なくとも１時間、４７５℃でシーズニングされる。この高温において、ニッケルコーティングは酸化を受け、ビルドプレートにわたってニッケル酸化物層を形成する。酸化物層は通常、青色、紫色、又は緑色の様々な色調を有する。特定の例において、基材又はプレート表面は、酸化金属でコーティングされる。他の例では、印刷材料は、多くの場合に高温で、大気条件に暴露されたとき、又は連続的な加熱を受けたときに酸化物層を形成する。

図１Ａは、本開示による、３Ｄプリンタ（例えば、ＭＨＤプリンタ及び／又はマルチジェットプリンタ）の単一の液体金属エジェクタジェットの概略断面図を示す。図１Ａは、あるタイプのドロップオンデマンド（ＤＯＤ）又は三次元（３Ｄ）プリンタ１００の一部分を示す。３Ｄプリンタ又は液体エジェクタジェットシステム１００は、下部ブロックとも称される、外部エジェクタハウジング１０２内にエジェクタ（本体又はポンプチャンバ、若しくは「ワンピース」ポンプとも称される）１０４を含み得る。エジェクタ１０４は、内容積部１３２（内腔又は内部空洞とも称される）を画定し得る。印刷材料１２６は、エジェクタ１０４の内容積部１３２内に導入され得る。印刷材料１２６は、金属、ポリマーなどであり得るか、又はこれらを含み得る。本開示の実施例で使用される印刷材料の性質及び特性に応じて、本明細書で説明されるＭＨＤとは別の代替噴射技術が必要となる場合があることに留意されたい。例えば、印刷材料１２６は、アルミニウム又はアルミニウム合金であり得るか、又はそれを含み得、印刷材料供給部１１６又は印刷材料ワイヤフィード１１８のスプール、この場合はアルミニウムワイヤを介して導入され得る。液体エジェクタジェットシステム１００は、エジェクタ１０４のポンプキャップ又は上部カバー部分１０８内に第１の入口１２０を更に含み、それによって、印刷材料ワイヤフィード１１８がエジェクタ１０４の内容積部１３２内に導入される。エジェクタ１０４は、ノズル１１０、上部ポンプ１２２エリア、及び下部ポンプ１２４エリアを更に画定している。１つ以上の加熱要素１１２が、ポンプチャンバ１０４の周りに分配されて、高温度源を提供し、プリンタ動作中に印刷材料１２６を溶融状態に維持する。加熱要素１１２は、印刷材料ワイヤフィード１１８を加熱又は溶融させるように構成されており、それによって、エジェクタ１０４の内容積部１３２内で印刷材料ワイヤフィード１１８を固体状態から液体状態（例えば、印刷材料１２６）に変える。三次元３Ｄプリンタ１００及びエジェクタ１０４は、ノズル１１０の近くに位置する空気又はアルゴンシールド１１４、並びにノズル及び／又はエジェクタ１０４の温度調節を更に可能にするための水冷却源１３０を更に含み得る。液体エジェクタジェットシステム１００は、エジェクタ１０４内部の印刷材料１２６の表面に向けて検出器ビーム１３６を方向付け、反射検出器ビーム１３６をレベルセンサ１３４の内部で読み取ることによって、エジェクタ１０４の内容積部１３２内の溶融印刷材料１２６のレベルを検出するように構成されたレベルセンサ１３４システムを更に含む。

３Ｄプリンタ１００はまた、本明細書に示されていない電源、及び少なくとも部分的にエジェクタ１０４の周囲に巻き付けられているポンプヒータに封入された１つ以上の金属コイル１０６を含み得る。電源は、コイル１０６に結合され、コイル１０６に電流を送給するように構成され得る。コイル１０６によって引き起こされた増大する磁場が、エジェクタ１０４内に起電力を生じさせ得、引いては印刷材料１２６内に誘導電流を生じさせ得る。印刷材料１２６内の磁場及び誘導電流は、ローレンツ力として知られる、半径方向内向きの力を印刷材料１２６に作り出し得る。ローレンツ力は、エジェクタ１０４のノズル１１０の入口に圧力を生じさせる。この圧力は、印刷材料１２６を１つ以上の滴１２８の形態でノズル１１０を通して噴射させる。

３Ｄプリンタ１００はまた、ノズル１１０に近接して（例えば、下方に）位置付けられた、本明細書に示されていない基材を含み得る。基材は、加熱要素を含んでもよく、又は代替的には、黄銅又は他の材料から構成されてもよい［他の基材材料を規定してください］。特定の例では、基材は、溶融アルミニウム液滴がビルドプレートに衝突するときに溶融アルミニウム液滴の濡れを促進するためにニッケルでコーティングすることができる黄銅製のビルドプレートを更に含むことができる。特定の例におけるビルドプレートは、モリブデンなどの代替材料から作製してもよい。モリブデンプレートにコーティングを塗布する必要はないが、４５０℃を超えて加熱されると、酸化モリブデンが形成され得ることに留意されたい。吐出された滴１２８は、基材上に着地し、固化して３Ｄ物体を生成し得る。３Ｄプリンタ１００はまた、滴１２８がノズル１１０を通して噴射されている間、又は滴１２８がノズル１１０を通して噴射されている間の一時停止中に基材を移動させて、３Ｄ物体に所望の形状及び大きさを付与するように構成された基材制御モータを含み得る。基材制御モータは、基材を一次元（例えば、Ｘ軸に沿って）、二次元（例えば、Ｘ軸及びＹ軸に沿って）、又は三次元（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に沿って）で移動するように構成され得る。別の例では、エジェクタ１０４及び／又はノズル１１０もまた、若しくはその代わりに、一次元、二次元、又は三次元で移動するように構成され得る。換言すれば、静止しているノズル１１０の下方で基材が移動されてもよく、又は、静止している基材の上方でノズル１１０が移動されてもよい。更に別の例では、４軸又は５軸の位置制御が存在するように、ノズル１１０と基材との間に１つ又は２つの更なる軸を中心とした相対的な回転が存在し得る。特定の例では、ノズル１１０及び基材の両方が移動し得る。例えば、基材がＸ方向及びＹ方向に移動し、ノズル１１０がＺ方向に上下に移動してもよい。ノズル１１０が移動する場合、ノズル１１０及び他のプリントヘッドアセンブリ構成要素は、ノズル又はプリントヘッドモータ制御（本明細書では図示せず）を含むことができる。

３Ｄプリンタ１００はまた、ガス源１３８であってもよいか、又はこれを含んでもよい１つ以上のガス制御デバイスを含み得る。ガス源１３８は、ガスを導入するように構成されてもよい。ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及び／又はキセノンなどの不活性ガスであってもよいか、又はこれらを含んでもよい。別の例では、ガスは、窒素であり得るか、又は窒素を含み得る。ガスは、約１０％未満の酸素、約５％未満の酸素、又は約１％未満の酸素を含んでもよい。少なくとも１つの例では、ガスは、ガス源１３８から三次元３Ｄプリンタ１００に導入される１つ以上のガスの流れ又は流量を調整するように構成されたガス調整器１４０を含むガスライン１４２を介して導入され得る。例えば、ガスは、ノズル１１０及び／又は加熱要素１１２の上方の場所に導入され得る。これは、ガス（例えば、アルゴン）が、ノズル１１０、滴１２８、３Ｄ物体、及び／又は基材の周囲にシュラウド／シースを形成して、空気シールド１１４の形態で酸化物（例えば、酸化アルミニウム）の形成を低減／防止することを可能にし得る。ガスの温度を制御することはまた、又はその代わりに、酸化物形成が起こる速度を制御する（例えば、最小化する）ことに役立ち得る。

液体エジェクタジェットシステム１００はまた、内容積部（大気とも称される）を画定しているエンクロージャ１０２を含み得る。ある例では、エンクロージャ１０２は、密封され得る。別の例では、エンクロージャ１０２は、密封されていなくてもよい。ある例では、エジェクタ１０４、加熱要素１１２、電源、コイル、基材、追加のシステム要素、又はそれらの組み合わせは、少なくとも部分的にエンクロージャ１０２内に位置付けられ得る。別の例では、エジェクタ１０４、加熱要素１１２、電源、コイル、基材、追加のシステム要素、又はそれらの組み合わせは、少なくとも部分的にエンクロージャ１０２の外側に位置付けられ得る。図１に示す液体エジェクタジェットシステム１００は、典型的な液体エジェクタジェットシステム１００を表しているが、様々な特徴の場所及び特定の構成並びに／又は物理的関係は、代替の設計例において変化し得る。

本明細書に説明されるような印刷システムは、代替的に、プラスチック又は非金属である他の延性材料などの他の印刷材料を含み得る。印刷材料は、金属、金属合金、又はこれらの組み合わせを含み得る。印刷材料の非限定的な例としては、アルミニウムが挙げられ得る。本開示の印刷システムの例示的な例は、内部空洞を画定する構造と、内部空洞と接続し、かつ液体印刷材料の１つ以上の液滴を吐出するように構成されている、ノズルオリフィスと、を含む、印刷材料を噴射するためのエジェクタを含むことができ、エジェクタは、基材に対してスタンドオフ位置から三次元印刷部品の第１の層を印刷するように構成されており、エジェクタは、第１の層の上部表面に対して第２のスタンドオフ位置から第１の層上に１つ以上の残りの層を印刷するように構成されている。そのような例では、ノズルの公称印刷距離又は任意の所与の層からの第２のスタンドオフ距離は、約８ｍｍ～約１０ｍｍである。基材に対するｚ距離位置は、部品が構築されるにつれて増加する。

図１Ｂは、本開示による、印刷システムにおけるノズルのスタンドオフ位置を明示する概略図を示す。ノズル１５０が印刷ベッド又は基材１５２上に１つ以上の液滴層を堆積させると、第１の印刷層１５４、第２の印刷層１５６、第３の印刷層１５８、及び第４の印刷層１６０が、印刷部品の一部を形成するように蓄積されて示されている。図１Ｂには、ノズル１５０と基材１５２との間の距離であるｚ高さ又はｚ距離１６２が示されている。ｚ高さ又はｚ距離１６２は、任意の時点における部品高さ１６６とノズルスタンドオフ距離１６８との和である。層高さ１６４が、ノズル１５０を用いて印刷された各層の高さを示す。部品高さ１６６は、印刷された部品の任意の層の高さの合計であり、印刷された層の数と層高さ１６４との積と呼ぶこともできる。ノズル１５０と印刷部品の最上層１６０の上部表面との間の距離であるノズルスタンドオフ距離１６８が示されている。スタンドオフ距離１６８は、液滴がその飛行を開始する場所、いくつかの例ではノズル１５０と、液滴が所与の状況において着地することが意図される場所との間の距離である。スタンドオフ距離１６８は、印刷材料の液滴の出口位置と、液滴の意図された着地場所との間の絶対距離として更に定義することができる。したがって、三次元印刷部品を印刷又は形成する方法は、印刷システムを第１の条件下で第１のスタンドオフ位置に位置決めすることと、ノズルが第２の条件下で第２のスタンドオフ位置にあるように印刷システムを位置決めすることと、を含むことができる。第１の条件は、第１の条件及び第２の条件のうちの１つがビルドプレートの表面上への吐出であることを含むことができる。第１の条件及び第２の条件のうちの１つは、構築、印刷、又は形成されている三次元部品の所定の場所への吐出を含むことができる。第１の条件及び第２の条件のうちの１つは、構築、印刷、又は形成されているワークピース又は三次元部品の離脱層に関連付けられた表面又は基材上に吐出することを含むことができる。

図２Ａ～図２Ｃは、本開示による、三次元印刷部品のいくつかの幾何学的形状の側断面図を示す。図２Ａは、２０２上に印刷された三次元印刷部品２００の例を示す。２０２は、黄銅又は本明細書に記載されるような代替の別の好適な材料から作製されており、ニッケルコーティング２０４を有し、ニッケルコーティング２０４は、ニッケルコーティング２０４上に形成された酸化ニッケルの上部表面層２０６を有する。図２Ｂは、三次元部品２００がこの酸化ニッケル層の上部表面２０６上に印刷された後に、三次元印刷部品２００に付着している酸化ニッケルの剥ぎ取られた上部表面層２０６Ａを有する三次元印刷部品２００を示す。部品２００をビルドプレート２０２から分離するために、ビルドプレート２０２は、部品２００とともに、室温の水を収容している浴２０８内に急速に沈められる。黄銅ビルドプレート２０２及び印刷アルミニウム部品２００の熱膨張係数（coefficient of thermal expansion、ＣＴＥ）値が異なるため、急速に冷却されたときの材料間の収縮の不一致は、ビルドプレート２０２からの部品２００の解放を容易にする。このプロセスにおいて、印刷部品２００の下側は、それとともにビルドプレート２０２の酸化ニッケル上部表面２０６Ａの一部を取り、酸化ニッケル層２０６が剥ぎ取られた場所で、下にあるニッケルコーティング２０４がビルドプレート２０２上で露出される。このようにして、ビルドプレートの少量のニッケルコーティング２０４が各印刷ジョブ後に消費される。例示的な例では、金属間、すなわちビルドプレートと印刷部品との間のＣＴＥ値の差は、約１ｐｐｍ／℃～約５ｐｐｍ／℃、又は約６ｐｐｍ／℃～約１０ｐｐｍ／℃、又は約１１ｐｐｍ／℃～約１５ｐｐｍ／℃である。

次に、プレート２０２を乾燥させ、再び４７５℃の動作温度まで加熱する。露出した下にあるニッケル層２０４は、酸化ニッケル層の上部表面２０６を再び徐々に成長させる。印刷される次の部品のフットプリントが図２Ａに示されるもののように小さい場合、その印刷場所は、酸化ニッケル上部表面層２０６が比較的無傷であるビルドプレート２０２の他の領域を利用するように都合よく変更することができる。多くの印刷及び水浸及び冷却サイクルを経た後、プレート２０２は、ニッケルコーティング２０４が剥き出しになり、印刷に必要な酸化ニッケル層２０６を形成することができなくなる。これは、ビルドプレート２０２のライフサイクルの終わりを示し、ビルドプレート２０２は、それが再び使用され得る前に、洗浄及び再コーティングのために送られなければならない。

いくつかの例では、部品２００は、強い溶着に起因して、水浴２０８に浸漬されている間にビルドプレート２０２から分離することを拒絶する可能性があり、除去を容易にするためにかなりの力を加えることは、印刷部品２００又はビルドプレート２０２に損傷を引き起こすことが多い。これはまた、塊又は広い領域におけるニッケル層２０４の過剰な剥離につながり、著しい損傷を引き起こす可能性がある。また、例えば、チゼルのベベルに対応するために、丸い特徴部を有し、ツール入口点を有さない部品の場合、部品をビルドプレートから分離するために部品を活用することは、問題を引き起こす。図２Ｃに示されるように、印刷部品２００に沿った指示線２１０が、上部表面２０６及びプレート２０２に対して垂直であることが意図されているが、湾曲しており、印刷後にプレート２０２から取り外されるときの三次元印刷部品の曲がりを示している。プレート２０２の上部表面２０６から三次元印刷部品２００を取り外すのに必要な過剰な力によって、三次元印刷部品２００は、指示線２１０によって示されるように曲げられている。印刷部品を取り外すこの手動の方法は、細長い部品、すなわち、より小さいベース面積を有するより背の高い部品に対して可能であり、したがって、部品の上部をプライヤ又は他の器具で掴み、必要な横方向の力を加えて、プレートへの小さい接着面積に起因して分離を引き起こすことができることに留意されたい。

本開示に説明されるシステム及び方法では、プリントヘッド又はノズルの第１のスタンドオフ位置又は距離を、３０ｍｍ～４０ｍｍに増加させて、新しいビルドプレートへの印刷部品の過剰な溶着、並びに、十分に使用されたビルドプレートから跳ねる液滴の両方の問題を軽減することができる。特定の例では、第１のスタンドオフ位置は、約２５ｍｍ～約５０ｍｍ、又は約２５ｍｍ～約４０ｍｍ、又は約２５ｍｍ～約３５ｍｍである。スタンドオフ位置は、印刷部品の基材又は上部層に対して約８ｍｍ～約１０ｍｍの公称印刷スタンドオフ位置と比較することができる。

図３は、本開示による、印刷方法を使用して部品が印刷された後の酸化物層の除去の上面図を示す。ビルドプレート３００の上面表面には、プレート３００から部品を取り外した後の、いくつかの印刷部品の底部に似た、剥ぎ取られた酸化ニッケル層のパッチが示されている。５ｍｍの第１のスタンドオフ位置で印刷された部品についての剥ぎ取られたビルドプレート表面材料３０２のパッチが、５ｍｍの第１のスタンドオフ位置で印刷された部品についての剥ぎ取られたビルドプレート表面材料３０４の第２のパッチとともに示されている。最後に、剥ぎ取られたビルドプレート表面材料３０６の第３のパッチが、４０ｍｍの第１のスタンドオフ位置で印刷された部品について示されている。図３に関して説明した部品の印刷中に留意されるように、４０ｍｍから印刷された部品を変形させることなく容易に折り取ることができた。図３に示すように、４０ｍｍのスタンドオフから印刷された部品から剥ぎ取られたビルドプレート表面材料３０６のパッチは、ビルドプレート３００への部品のより弱い接着の結果であり、その結果、除去された酸化ニッケル層は、５ｍｍの剥ぎ取られたビルドプレート表面パッチ３０２、３０４と比較してより弱い。

図４Ａ及び図４Ｂは、本開示による、印刷方法を使用して印刷された三次元印刷部品の上面図を示す。プレートがより古いか、又はより長い期間にわたって使用された例では、複数の印刷サイクルによる枯渇したニッケル層は、酸化ニッケル層を形成するために酸化するのに必要な十分な量のニッケルを提供することができず、これにより、図４Ａに示すように、第１の印刷層４０４の１つ以上の滴又は液滴４０２がビルドプレート４０６から跳ね返るか又は跳ねる可能性がある。この例及び同様の欠陥を示す他の例では、プリントヘッドノズルは、印刷中にビルドプレート４０６から８ｍｍ離れており、基材からのこのプリントヘッドスタンドオフ距離で跳ねる液滴４０２は、ノズルのオリフィスの周りのより高温の領域に付着する可能性があり、潜在的に、オリフィスの周りの溶融印刷材料の望ましくない濡れに起因して噴射不良につながる可能性がある。

前述したように、プリントヘッドのスタンドオフ距離を変化させることによって、部品の接着強度がある程度制御される。この属性は、個々に噴射された液滴のより弱い接着を意図的に作り出すために活用され得、水浴中での部品解放中に追加の又は過剰な力なしにビルドプレートから部品を取り外すことを可能にする。部品の取り外しを改善する上で使用されるより高いプリントヘッドスタンドオフ距離は、液体又は溶融金属印刷材料を用いた三次元部品印刷中に他の方法で有益であり得る。複数回の印刷及び部品分離サイクルを受けたプレートの使用中に、増加したスタンドオフ位置からの印刷は、プレート表面から跳ねる又は跳ね返る液滴を著しく減少させる。３０ｍｍの高さにあるスタンドオフ位置から印刷されたときの、図４Ｂに示されるような第１の層４０４は、同様の印刷が公称スタンドオフ位置から印刷又は噴射されたときと比較して、観察される跳ねの大部分を減少させた。

図５は、本開示による、三次元印刷部品を形成する方法を例解するフロー図である。三次元印刷部品を形成する方法５００は、印刷システムを、印刷システムのためのエジェクタのノズルが基材に対して第１のスタンドオフ位置にあるように調節するステップ５０２を含み、その後、ノズルから複数の液体金属印刷材料滴を吐出して、基材上に三次元印刷部品の第１の層を形成する５０４。次に、印刷システムは、ノズルが第１の層の上部表面に対して第２のスタンドオフ位置にあるように調節され５０６、三次元印刷部品の１つ以上の層が、第２のスタンドオフ位置から第１の層上に印刷される５０８。特定の例では、方法５００は、基材から三次元印刷部品を取り外すことを含む。基材は、部分的に金属酸化物層、特に酸化ニッケルから構成された上部表面層を含むことができる。第１のスタンドオフ位置への印刷システムの調節は、ノズル又はプリントヘッドをｚ方向に移動させて第１のスタンドオフ位置に調節すること、ノズル又はプリントヘッドをｚ方向に移動させて第２のスタンドオフ位置に調節すること、基材をｚ方向に移動させて第１のスタンドオフ位置に調節すること、基材をｚ方向に移動させて第２のスタンドオフ位置に調節すること、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。特定の例では、印刷材料は、金属、金属合金、又はそれらの組み合わせを含む。他の例では、印刷材料は、印刷システムのノズルから印刷材料を噴射若しくは吐出する間又はその後に、大気条件下で滴の外部表面上に酸化物層を形成する。印刷材料は、特定の例では、アルミニウムを含む。印刷方法の特定の例は、印刷材料部品及びビルドプレートのＣＴＥが異なる場合を含む。三次元印刷部品を形成する方法５００はまた、周囲酸素又は他の大気気体の量を制御して、複数の液体金属印刷材料滴のうちの１つ以上を、それらが吐出されるときに酸化させることを含むことができる。代替的に、ある量の周囲酸素又は他の大気気体をビルドプレート又は基材に向けて送達して、プレート又は基材上の金属の表面層を酸化させることができる。例示的な例では、第１のスタンドオフ位置は、ノズルと基材との間で約２５ｍｍ～約５０ｍｍである。他の例示的な例では、第２のスタンドオフ位置は、ノズルと三次元印刷部品の第１の層の上部との間で約８ｍｍ～約１０ｍｍである。

図６は、本開示による、支持構造と三次元印刷部品との間の離脱層を形成する方法を例解するフロー図である。離脱層は、三次元部品の印刷された層又は複数の層であり、部品が印刷後に開裂又は分離されることが意図される界面に配置されている。この離脱層は、印刷部品の部分間の一部内に、部品と基材又はプレートとの間、部品の一部分と支持構造との間、又はそれらの組み合わせに位置付けることができる。本明細書に説明されるような方法及びシステムを利用して、支持構造と三次元印刷部品との間に離脱層を形成する方法６００は、印刷システムを、印刷システムのためのエジェクタのノズルが支持構造の上部層に対して第１のスタンドオフ位置にあるように位置決めすること６０２と、ノズルから複数の液体金属印刷材料滴を吐出して、支持構造上に離脱層を形成すること６０４と、を含む。次に、印刷システムは、ノズルが離脱層の上部表面に対して第２のスタンドオフ位置にあるように調節され６０６、三次元印刷部品の１つ以上の層が、第２のスタンドオフ位置からの１つ以上の液滴の吐出によって離脱層上に印刷される６０８。方法６００は、ノズルから複数の液体金属印刷材料滴を吐出して、支持構造上に追加の離脱層を形成することを含むことができる。方法６００で使用される第１のスタンドオフ位置は、ノズルと支持構造の上部層との間で約２５ｍｍ～約５０ｍｍとすることができ、又は第２のスタンドオフ位置は、ノズルと三次元印刷部品の離脱層の上部との間で約８ｍｍ～約１０ｍｍとすることができる。

本開示の利点は、本開示の印刷システムのための追加の特別なセットアップ又は機器の最小化を含む。本方法は、第１の層を印刷している間、その後、後続の層の印刷中に、プリントヘッドノズルのスタンドオフ距離を位置決めすることによって、３Ｄ金属印刷システムにおいて実行されることができる。このようにして、プリントヘッドスタンドオフ距離を変化させることによって、部品接着強度を制御することができる。更に、三次元印刷部品の１つ以上の層の印刷中に跳ねる滴又は液滴は、調節された、いくつかの例ではより高いスタンドオフ距離を使用して軽減することができる。この方法は、機械的除去ツールの使用又はそれに関連する過剰な力を回避するか又は最小限に抑えることによって、部品分離中の三次元部品又はビルドプレートへの損傷を最小限に抑える。本開示で説明される方法の追加の利点は、本システム又は方法を使用せずに印刷された部品のビルドプレートへの強い接着に起因する、酸化ニッケルの塊又は広い面積の除去を最小限に抑え、プレート寿命を延ばすことを含む。第１の層のハイブリッドスタンドオフ距離による初期の第１の層の接着のこの制御された弱化は、本明細書に記載される方法及びシステムによって提供することができる。いくつかの例では、印刷動作を指示するｇコードにおける１つおきの液滴は、第１のパス中に１つのスタンドオフ距離で印刷することができ、他の層内の残りの液滴は、第２及び後続のパス中に異なるスタンドオフ距離で印刷することができる。例では、液滴又は液滴の層が吐出されるスタンドオフ距離は、液滴が表面に衝突するか、又は三次元印刷部品、ビルドプレート、若しくは支持構造内の前の層、次の層、若しくは隣接する液滴に溶着するときに、冷却速度、液滴の酸化、又は部品内の結果として生じる引張強度に影響を及ぼし得る。

本教示は、１つ以上の実装形態に関して示されているが、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、示された例に対して変更及び／又は修正が行われ得る。例えば、プロセスが一連の行為又は事象として説明されているが、本教示は、そのような行為又は事象の順序によって限定されないことが理解され得る。一部の行為は、異なる順序で、及び／又は本明細書に記載されているものとは別の他の行為若しくは事象と同時に発生する可能性がある。また、全てのプロセス段階が、本教示の１つ以上の態様又は実施形態に従う方法論を実装するために必要とされ得るわけではない。構造的物体及び／若しくは処理段階が追加され得るか、又は既存の構造的物体及び／若しくは処理段階が除去若しくは修正され得ることが理解され得る。更に、本明細書に示される行為のうちの１つ以上は、１つ以上の別個の行為及び／又は段階で実行され得る。更に、「含む（including）」、「含む（includes）」、「有する（having）」、「有する（has）」、「有する（with）」という用語、又はそれらの変形が、発明を実施するための形態及び特許請求の範囲のいずれかで使用される限りにおいて、そのような用語は、「含む（comprising）」という用語と同様の方法で包括的であることが意図されている。「少なくとも１つの」という用語は、列挙された項目のうちの１つ以上が選択され得ることを意味するように使用される。更に、本明細書における考察及び特許請求の範囲において、２つの材料に対して使用される「上（on）」という用語、他方「上」の一方は、材料間の少なくとも一部の接触を意味し、一方、「の上（over）」は、材料が、場合によっては、接触が可能であるが必要とされないように、１つ以上の追加の介在材料に近接していることを意味する。「上（on）」又は「の上（over）」のいずれも、本明細書で使用される場合にいかなる指向性も暗示しない。「共形」という用語は、下にある材料の角度が共形材料によって保持されるコーティング材料を記述する。「約」という用語は、変更が、示された実施形態に対してプロセス又は構造の不適合とならない限り、列挙される値が少し変更され得ることを示す。「結合する」、「結合される」、「接続する」、「接続」、「接続される」、「と接続して」、及び「接続している」という用語は、「と直接接続する」又は「１つ以上の中間要素又は部材を介して接続する」ことを指す。最後に、「例示の」又は「例証的な」という用語は、説明が理想的であることを意味するのではなく一例として使用されることを示す。本教示の他の実施形態は、本明細書の検討及び本明細書での本開示の実施を考慮して当業者に明らかであり得る。本明細書及び実施例は、単なる例示としてみなされることが意図され、本教示の真の範囲及び趣旨は、以下の特許請求の範囲によって示される。

Claims (36)

1. 三次元印刷部品を形成する方法であって、
   第１の条件下で印刷システムを第１のスタンドオフ位置に位置決めすることと、
   第２の条件下で前記印刷システムを第２のスタンドオフ位置に位置決めすることと、
   を含む、三次元印刷部品を形成する方法。
2. 前記第１の条件及び前記第２の条件のうちの一方が、印刷材料滴が基材の表面上に吐出されることを含む、請求項１に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
3. 前記第１の条件及び前記第２の条件のうちの一方が、三次元印刷部品の所定の場所に印刷材料滴を吐出することを含む、請求項１に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
4. 前記第１の条件及び前記第２の条件のうちの一方が、三次元印刷部品の離脱層に関連付けられた表面上に印刷滴を吐出することを含む、請求項１に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
5. 三次元印刷部品を形成する間に、前記印刷システムのノズルを第１のスタンドオフ位置から第２のスタンドオフ位置まで移動させることを更に含む、請求項１に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
6. 前記ノズルをｚ方向に前記第１のスタンドオフ位置まで移動させることを更に含む、請求項５に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
7. 前記ノズルをｚ方向に前記第２のスタンドオフ位置まで移動させることを更に含む、請求項５に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
8. 基材をｚ方向に前記第１のスタンドオフ位置まで移動させることを更に含む、請求項５に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
9. 基材をｚ方向に前記第２のスタンドオフ位置まで移動させることを更に含む、請求項５に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
10. 前記印刷材料滴が、金属、金属合金、又はそれらの組み合わせを含む、請求項２に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
11. 三次元印刷部品を形成する方法であって、
    印刷システムを、前記印刷システムのためのエジェクタのノズルが基材に対して第１のスタンドオフ位置にあるように位置決めすることと、
    前記ノズルから複数の液体金属印刷材料滴を吐出して、前記基材上に三次元印刷部品の第１の層を形成することと、
    前記ノズルが前記第１の層の上部表面に対して第２のスタンドオフ位置にあるように、前記印刷システムを位置決めすることと、
    前記三次元印刷部品の１つ以上の層を、前記第２のスタンドオフ位置から前記第１の層上に印刷することと、
    を含む、三次元印刷部品を形成する方法。
12. 前記基材から前記三次元印刷部品を取り外すことを更に含む、請求項１１に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
13. 前記基材が、酸化ニッケルを含む上部表面層を含む、請求項１２に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
14. 前記ノズル又はプリントヘッドをｚ方向に移動させて、前記第１のスタンドオフ位置に調節することを更に含む、請求項１１に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
15. 前記ノズル又はプリントヘッドをｚ方向に移動させて、前記第２のスタンドオフ位置に調節することを更に含む、請求項１１に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
16. 前記基材をｚ方向に移動させて、前記第１のスタンドオフ位置に調節することを更に含む、請求項１１に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
17. 前記基材をｚ方向に移動させて、前記第２のスタンドオフ位置に調節することを更に含む、請求項１１に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
18. 前記液体金属印刷材料が、金属、金属合金、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１１に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
19. 前記液体金属印刷材料が、大気条件において前記複数の液体金属印刷材料滴のうちの１つ以上の外部表面上に酸化物層を形成する、請求項１８に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
20. 前記液体金属印刷材料が、アルミニウムを含む、請求項１８に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
21. 周囲酸素の量を制御して、前記複数の液体金属印刷材料滴のうちの１つ以上を、それらが吐出されるときに酸化させることを更に含む、請求項１１に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
22. 前記第１のスタンドオフ位置が、前記ノズルと前記基材との間で約２５ｍｍ～約５０ｍｍである、請求項１１に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
23. 前記第２のスタンドオフ位置が、前記ノズルと前記三次元印刷部品の前記第１の層の上部との間で約８ｍｍ～約１０ｍｍである、請求項１１に記載の三次元印刷部品を形成する方法。
24. 支持構造と三次元印刷部品との間に離脱層を形成する方法であって、
    印刷システムを、前記印刷システムのためのエジェクタのノズルが支持構造の上部層に対して第１のスタンドオフ位置にあるように位置決めすることと、
    前記ノズルから複数の液体金属印刷材料滴を吐出して、前記支持構造上に離脱層を形成することと、
    前記ノズルが前記離脱層の上部表面に対して第２のスタンドオフ位置にあるように、前記印刷システムを位置決めすることと、
    前記三次元印刷部品の１つ以上の層を、前記第２のスタンドオフ位置から前記離脱層上に印刷することと、
    を含む、支持構造と三次元印刷部品との間に離脱層を形成する方法。
25. 前記ノズルから複数の液体金属印刷材料滴を吐出して、前記支持構造上に追加の離脱層を形成することを更に含む、請求項２４に記載の支持構造と三次元印刷部品との間に離脱層を形成する方法。
26. 前記第１のスタンドオフ位置が、前記ノズルと支持構造の前記上部層との間で約２５ｍｍ～約５０ｍｍである、請求項２４に記載の支持構造と三次元印刷部品との間に離脱層を形成する方法。
27. 前記第２のスタンドオフ位置が、前記ノズルと前記三次元印刷部品の前記離脱層の上部との間で約８ｍｍ～約１０ｍｍである、請求項２４に記載の支持構造と三次元印刷部品との間に離脱層を形成する方法。
28. 印刷システムであって、
    基材と、
    印刷材料を前記基材上に噴射するためのエジェクタと、を備え、前記エジェクタは、
    内部空洞を画定する構造と、
    前記内部空洞と接続し、かつ液体印刷材料の１つ以上の液滴を吐出するように構成されている、ノズルオリフィスと、を備え、
    前記エジェクタが、前記基材に対して第１のスタンドオフ位置から三次元印刷部品の第１の層を印刷するように構成されており、
    前記エジェクタが、前記第１の層の上部表面に対して第２のスタンドオフ位置から前記第１の層上に１つ以上の残りの層を印刷するように構成されている、
    印刷システム。
29. 前記印刷材料が、金属、金属合金、又はそれらの組み合わせを含む、請求項２８に記載の印刷システム。
30. 前記印刷材料が、大気条件に暴露されると酸化物層を形成する、請求項２９に記載の印刷システム。
31. 前記基材が、酸化ニッケルの上部表面層を含む、請求項２８に記載の印刷システム。
32. 前記印刷システムが、基材制御モータを更に備える、請求項２８に記載の印刷システム。
33. 三次元印刷部品であって、
    基材上に配設された金属印刷材料の第１の層と、
    前記金属印刷材料の前記第１の層上に配設された前記金属印刷材料の第２の層と、を備え、
    前記金属印刷材料の前記第１の層が、酸化金属を含み、
    前記基材の表面が、酸化金属を含む、
    三次元印刷部品。
34. 前記金属印刷材料が、アルミニウムを含む、請求項３３に記載の三次元印刷部品。
35. 前記基材の前記表面が、ニッケルを含む、請求項３３に記載の三次元印刷部品。
36. 前記金属印刷材料の前記第１の層が、印刷システムのノズルと前記基材との間の約２５ｍｍ～約４０ｍｍの距離から前記基材上に配設される、請求項３３に記載の三次元印刷部品。