JP2517338B2 - 薄片より一体型物体を形成する為の装置及び方法 - Google Patents

薄片より一体型物体を形成する為の装置及び方法

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Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本件は1986年６月に出願された、米国特許出願番号第
872,102号の部分継続出願である。本発明は一般に、製
造用装置、製造方法及びそれによって製造された製品、
更に詳しくは、同一の或は徐々に変化する形状に於て個
々に輪郭付けされた薄片から形成された一体型の三次元
物体に関する。
（従来技術の説明） 最近、三次元ダイ、モールド、試作品及び製品を自動
製造する為の汎用システム組立ての可能性に関する多く
の議論が為されて来ている。コンピューターメモリ内の
平面図形或は三次元物体に関する情報を引出し、プロッ
タペンを徐々に移動させることによりその図形或は物体
を紙上に２次元的に再現することが現在可能であるが、
同一様式で三次元物体を実際に提示することは未だに出
来ない。にも拘らず、そうすることによって費用の削減
及び効率の増大が図れることから、三次元物体を既存の
コンピューター支援設計システム（CADシステム）によ
って提示することが強く望まれている。
CADシステムの特徴を考慮する場合、徐々に変化する
形状の三次元物体を提示する為の論理様式が存在する様
には初めは思えない。然し乍ら更に調べると三次元物体
を、中実体を構成ブロック毎の薄肉の平面断面化し、各
断面を分離状態にカッティング或は形成することにより
再現出来る可能性がある。各断面は、位置決め用の“プ
ロッタ式”テーブル上に位置付けたレーザー或はケミカ
ルエッチングの如きその他の技術によってカッティング
或は形成し、次で適宜の接着技術を使用して別の断面に
付着する。この様にして如何なる複雑な三次元物体も、
一旦その形状がCADシステムによって完成されれば組立
てが可能である。
この方法では三次元物体を製造する為に１つの装置及
び１つの工具だけがあれば良い。断面作成の為に必要な
ただ１つのソフトウエアは現代のCADシステムに既に存
在する。情報は集約的であるから、この原理的技術は工
学、デザイン或はモデルショップシステムに容易に組入
れ可能である。
小スケールでは、試作品製造の為の三次元物体製造シ
ステムはコンピュータ周辺機器として確立される。それ
は、エネルギーの影響を受けやすい我々の工業環境に於
て幅広く使用される、軽量の積層型の複合部品製造の為
の装置へと発展されるかも知れない。大スケールでは三
次元製造システムは、ダイ、モールド、試作品そして製
品作成の為の完全なる製造用汎用システムとして機能す
る。提案された三次元製造システムの特定の個別部分が
様々な形式の用途で使用されて来ている。残念なことに
本発明に至る迄、これらの個別部分を、尚追加する必要
のある新しい部分と結合して実際に使用可能な慣性シス
テムとするための実用的手段は無かった。例えば、レー
ザーを使用しての製造、CADシステム及び薄片プロセス
は全て知られているものの、それらは未だ一体型三次元
製造システムとしては合体されていない。
レーザーカッティング装置に利用されるレーザーのパ
ワーは肉厚0.25インチ（約6.4mm）迄の金属をカッティ
ングする。そしてCNC制御による輪郭付けは、事実上如
何なる形状のカッティングも可能である。そうした装置
のカッティング速度はプラスチックフィルムの為の毎分
3000フィート（約900m）から厚肉或は高温金属の為の毎
分約数センチの低速に至る範囲であり得る。同様に、多
くの複雑な平坦プレートを作成する為のフォトエッチン
グの使用が長年知られているが、この技術が、積層型の
三次元物体作成技術の一部として利用されたことは無
い。CADシステムも又、中実体の現出を可能とすべく十
分に洗練された。そして更に、或るCADシステムは中実
物体の区分けに順応すると共に、正確な三次元情報を保
存することが可能である。加えてボルトその他によって
相互に機械的に結合した或る形式の積層型のダイが通常
の加工法により長年製造されて来ている。然し乍ら、薄
片プロセスの進歩にも拘らず、三次元製造自動化の利益
は依然満たされていない。
（解決しようとする課題） １）レーザーを使用しての製造と、CADシステム及び薄
片プロセスとを一体型三次元製造システムとして合体し
てなる、薄片から合成物体を形成する為の装置及び方法
を提供することであり、 ２）特に薄板状材料として、一方が薄片のための主材料
であり、他方が、圧力及び熱を適用されることにより各
薄片を一体的に接着する接着材である２種材料としたこ
とにより個々に輪郭付けした薄片を相互に全体的に接着
出来るようになることから、完成された三次元物品の構
造的一体性が、従来からの、選択部分に於てのみ溶接等
で接着する場合と比較してはるかに高いものとすること
である。
（課題を解決するための手段） 本発明は、三次元物体を、同一形状の或は徐々に変化
する形状の薄片から形成する為の装置及び方法に関わる
ものである。
本発明に従えば、 複数の薄片を順次積層して一体型の三次元物体を形成
するための装置であって、 一方の面に接着材を付着した薄片と、 該薄片を所定位置に連続的に搬送するための搬送手段
と、 前記所定位置に於て、前記搬送手段により先に搬送さ
れた薄片の前記接着材を付着しない面に、後に搬送され
る薄片の前記接着材を付着した面が対向するように搬送
した後、両薄片を押圧し接着するための押圧手段とから
構成されてなる 複数の薄片を順次積層して一体型の三次元物体を形成
するための装置が提供され、また本発明に従えば、 一体型の三次元物体を形成するための薄板状材料を貯
蔵及び供給するための貯蔵ステーション（26）と、 前記一体型の三次元物体を間を置いて漸次貫いての連
続する平行断面に相当する一連の平坦形状を画定するデ
ータを発生するべく作動可能なコンピューター手段（3
6）と、 前記貯蔵ステーション（26）から薄板状材料を受け取
り、前記コンピューター手段（36）からのデータに応答
して前記薄板状材料を複数の、前記平坦形状に相当する
形状に個々に輪郭付けされた薄片（24）とするための造
形部（30）と、 該造形部（30）からの薄片（24）を受け取り、該薄片
（24）を前記平行断面の順序に相当する順序で積層する
ための配列構成とされた積層部（38）と、 該積層部（38）と協働して各前記薄片（24）の正しい
積層を保証するための位置決め手段（78）と、 薄片（24）を相互に接着することにより一体型の三次
元物体とするための接着手段とを含んでなる、コンピュ
ーター手段からのデータに基き一体型の三次元物体（2
2）を製造するための装置であって、 前記薄板状材料が、一方が薄片のための主材料であ
り、他方が、圧力及び熱を適用されることにより各薄片
を一体的に接着する接着材である２種材料から成り、 前記接着手段が、隣り合う薄片（24）を一体的に接着
するための、圧力及び熱と、前記積層部に応答して該圧
力及び熱を適用することにより、連続する次の薄片が積
層される以前に、隣接する薄片（24）上に積層した薄片
を一体的に接着させるための制御手段とを含んでいるこ
とを特徴としてなるコンピューター手段からのデータに
基き一体型の三次元物体（22）を製造するための装置が
提供される。
本発明の前記装置によって、同一形状の或は徐々に変
化する形状の薄片から成功裡に一体型三次元物体が形成
され得る。
本発明はまた、同一形状の或は徐々に変化する形状の
非常に薄い薄片から一体型の三次元物体を形成する方法
をも志向している。本方法に従えば、 一体型の三次元物体を形成するための薄板状材料を供
給すること、 前記一体型の三次元物体を間を置いて漸次貫いての連
続する平行断面に相当する一連の平坦形状を画定するデ
ータを発生させること、 前記薄板状材料をコンピューター手段のデータに従い
カッティングすることにより該薄板状材料を、各々が接
着成分でコーティングされ且つ前記平坦形状に相当する
形状を有してなる複数の薄片に造形すること、 該複数の薄片を前記平坦形状の順序に相当する順序で
積層すること、 各薄片を、該薄片の積層時に位置付け且つ相互に接着
することにより前記一体型の三次元物体を形成すること
を含んでなるコンピューター手段のデータを基に一体型
の三次元物体を製造するための方法であって、 前記薄板状材料が、一方の材料の薄片のための主たる
材料であり、他方の材料が加熱及び或は加圧された場合
に各薄片を一体的に接着するための接着材である２種材
料から成り、 連続する次の薄片が積層される以前に、隣接する薄片
上に積層された各薄片を熱及び或は圧力を適用すること
により各薄片を一体的に接着することを含むことを特徴
としてなるコンピューター手段からのデータを基に一体
型の三次元物体を製造するための方法が提供される。本
発明の方法により、薄片からの三次元物体の形成が成功
裡に完了され得る。
本発明の他の目的、利益及び特徴は以下の明細を付随
する図面と共に考慮することによって明らかとなる。
（好ましい具体例の説明） 図10を参照するに、参照番号20は同一或は徐々に変化
する形状の薄片24から一体型の三次元物体22を形成する
為の装置全体を示している。三次元物体形成装置20（以
下、単に装置20とも称する）は、供給する薄板状材料28
を貯蔵するための貯蔵ステーション26と、薄板状材料28
を予め選択したシーケンスで三次元物体22に組立てる為
の複数の個々に輪郭付けした薄片24とする為の薄片形成
手段を含む。詳しくはこの薄片形成手段は作業ステーシ
ョン、即ち造形部30を含み、この造形部30は材料をカッ
ティングする為のカッティング位置32と、カッティング
位置32で材料を要求形状にカッティングする為の、造形
部30と作動上関連するレーザビーム発生装置34の如きカ
ッティング手段とを有する。装置20は、造形部30の作動
を、三次元物体22に関するデータ入力に応答して三次元
物体22の為の個々に輪郭付けした薄片24を提供させるべ
く制御する為の制御手段をも含む。詳しくは制御手段
は、三次元物体22に関するデータ入力の為のコンピュー
ター支援製図ステーション、即ちコンピューター手段36
を含む（図４参照）。装置20は更に、薄板状材料28から
形成した複数の個々に輪郭付けした薄片24を、予め選択
したシーケンスに従い三次元物体22に組立てる為の組立
てステーション、即ち積層部38をも具備する。この配列
構成では、同一形状の或は徐々に変化する形状の個々に
輪郭付けした薄片24を一体的に結合することにより三次
元物体22の形成を完了することが出来る。
これに関連して説明するに装置20は、三次元物体22の
形成を完了する為の個々に輪郭付けした薄片24の１つ
を、隣接する個々に輪郭付けした薄片24に一体的に結合
する為の一体結合手段を含む。薄板状材料28が薄板金属
から成るリボンの如き薄板状材料である場合は、この一
体結合の手順には、今後説明される様式で、レーザービ
ーム発生装置34を使用して個々に輪郭付けした薄片24
を、積層部38でスポットろう接することが含まれる。別
様には、もし薄板状材料が薄板状のプラスチックの如き
別の材料である場合には、薄片を一体結合する為の手順
を、与えられた材料に適合するよう選択する。
更に図10を参照するに、貯蔵ステーション26は好まし
くは薄板状材料28を貯蔵するロール40である。この配列
構成では装置20は薄板状材料28（薄板金属から成るリボ
ンの如き）を造形部30を通過する状態でロール40から送
り出す為の、実質的に図示の如き送り機構42を含む。摩
擦駆動式の一対のロール44及び46を、一方のロール46を
駆動する為のモーター48と共に使用することにより、薄
板状材料28を造形部30のカッティング位置32を送通させ
る。
図10に例示した配列構成ではカッティング手段は、レ
ーザービーム発生装置34からのレーザビームをカッティ
ング位置32の薄板状材料28上に集中する為の集中手段を
も具備する。この集中手段は、レーザービーム50がカッ
ティング位置32の薄板状材料28に到達する以前に通過す
るレンズ52を含むのが好ましい。カッティング手段は、
カッティング位置32で要求される形状をカッティングす
る為に、発生装置34からのレーザービーム50を薄板状材
料28に関して配向する為の手段も具備する。この手段は
好ましくは、発生装置34からのレーザービーム50をレン
ズ52を介して配向する一対の鏡54及び56を具備する。図
示の如く鏡54及び56は、発生装置34、レンズ52その他か
ら離間される。
好ましい具体例では、レーザービーム50を配向する為
の手段は、相互に直交する軸60及び62に沿っての鏡54及
び56の軸方向運動を支持する為の位置決めテーブル58を
具備する。位置決めテーブル58は軸60に沿っての一方の
鏡54のレーザービーム発生装置34に関する接近及び後退
運動を支持し、そしてまた他方の鏡56の、前記一方の鏡
54との共同動作を支持する。追加的に位置決めテーブル
58は、軸62に沿っての他方の鏡56の、前記一方の鏡54に
関しての接近及び後退運動を支持する。
図10から理解される様に、鏡54及び56はカッティング
位置32での薄板状材料28の平面と一般に平行な平面を移
動する。位置決めテーブル58がレンズ52と前記他方の鏡
56との共同動作を支持する。従ってレンズ52が鏡の平面
と一般に平行な平面に於て鏡54及び56と共に移動する様
になっていることも理解されよう。そして更にレンズ52
は鏡54及び56の平面に一般に直交する軸64に沿っての移
動に対しても支持される。先に述べた様に、薄片組立て
用手段は、個々に輪郭付けした薄片24を積層する為の積
層位置66を具備する積層部、即ち積層部38を有する。造
形部30からこの積層部38の積層位置66に個々に輪郭付け
した薄片24を移動する為の移動手段が設けられる。図10
に例示した具体例ではこの移動手段は造形部30のカッテ
ィング位置32及び積層部38の積層位置66間を可動の、電
磁作動式のピックアッププレート68である。
図示されるように、装置20は好ましくは、造形部30の
カッティング位置32と積層部38の積層位置66との間の中
間位置に研削ベルト70を具備する。ピックアッププレー
ト68は造形部30のカッティング位置32から積層部38の積
層位置66への移動中に、個々に輪郭付けした薄片24を研
削ベルト70と接触状態に配置するようになっているのが
好ましい。このようにして、カッティング期間中に出現
した粗縁部が、造形部30のカッティング位置32と積層部
38の積層位置66との間で除去される。
同じく図示されるように、積層部38は積み重ね体ホル
ダー74内部で軸方向に運動するべく配置され、個々に輪
郭付けした薄片24を受け且つ保持するようになってい
る。ばね偏倚した積み重ねプレート或は積層プレート72
を積層位置66に有する。積み重ね体ホルダー74は積層プ
レート72の平面に平行な平面内で限定的に運動するよう
になっており、個々に輪郭付けした薄片24をその間部分
で保持するべく、ばね偏倚した積層プレート72と協働す
る少くとも１つ、好ましくは一対の保持用リップ76を具
備する。この構成では、各々の個々に輪郭付けした薄片
24は全体的に矩形の同一の外側輪郭と、個々に輪郭付け
した薄片24を三次元物体22とする為に前記全体的に矩形
の外側輪郭と協働する積層プレート72と、積み重ね体ホ
ルダー74と、保持用リップ76とを具備する。
積層プレート72は、個々に輪郭付けした薄片24を三次
元物体22とする為に正確に位置決めするようになってい
る位置決め手段、即ち位置付けピン78を具備するのが好
ましい。この目的の為に、各々の個々に輪郭付けした薄
片24は参照番号82で示されるような任意の内側輪郭の外
側の、全体的に矩形の外側輪郭部分に一対のピン受け取
り及び位置付け用孔80（図15参照）を具備する。
再度図10を参照するに、電磁作動式のピックアッププ
レート68が位置決めテーブル58のレンズ52の為の支持部
分と作動上関連されている。ピックアッププレート68
は、造形部30のカッティング位置32でこのピックアップ
プレートに電磁的に付着される個々に輪郭付けした薄片
24と接触状態で配置されるようになっており、位置決め
テーブル58は、個々に輪郭付けした薄片を造形部30のカ
ッティング位置32から先ず研削ベルト70に、次で積層部
38の積層位置66に移動するようになっている。その後、
個々に輪郭付けした薄片24はピックアッププレート68か
ら釈放されそして積層部38の積層位置66でレーザービー
ム発生装置でスポットろう接される。
図17に例示される別態様の装置20′は、個々に輪郭付
けした薄片24′を造形部30′のカッティング位置32′か
ら積層部38′の積層位置66′に直接搬送する為のコンベ
ヤベルト84を具備している。薄板状材料28′は好ましく
は、表面保護テープ86で被覆した感圧接着材をその上部
28a′に具備してなるプラスチック薄板から成るリボン
である。このリボンは接着材を予め被覆しなくとも良い
が、その場合は装置20′はカッティングに先立ち、リボ
ンに接着材の薄い層を塗布するコーティングステーショ
ンを具備する。先の形式の材料の使用に於て装置20′
は、プラスチックリボン28′が造形部30′のカッティン
グ位置32′に入る以前にテープ86を除去する為のロール
88を具備する。
更に図17を参照するに、積層部38′は積層位置66′に
可動プレート92を含む積層装置90を含む。可動のプレー
ト92は、このプレート92上で組立てた個々に輪郭付けし
た薄片24′を造形部30′のカッティング位置32′から積
層部38′の積層位置66′に搬送された、次なる個々に輪
郭付けした隣の薄片24′に押接するべく軸方向に移動す
るよう積層用プラットホーム94上に配置される。そして
図示されるように、個々に輪郭付けした薄片24′どうし
が粘着的に結合されるに十分な力を保証する為のロード
セル96が、プレート92と関連付けられる。
図11に例示される更に別の具体例では、薄片形成手段
は複数の造形部30a″、30b″、30c″、30d″等を具備
し、その各々は、薄板状材料28″を夫々のカッティング
位置で要求形状にカッティングする為の位置32a″、32
b″、32c″、32d″等を具備する。カッティング手段は
単一のレーザビーム発生用装置34″を具備し得、この装
置はスプリッタ98、100、102、104等を通し造形部30
a″、30b″、30c″、30d″等の各々と作動上関連する単
一のレーザビーム発生装置34″と、造形部30a″、30
b″、30c″、30d″等の位置で薄板状材料28″上にスプ
リッタ98、100、102、104等からのレーザービーム106、
108、110、112等を配向し且つ集中する為の手段とを具
備し得る。こうした配列構成に於て装置20″は、個々に
輪郭付けした薄片24″からの高速での一体型三次元物体
22″の形成を提供する。
尚、図11を参照するに、レーザービーム106、108、11
0、112等を配向する為の手段は、位置決めテーブル58
a″、58b″、58c″、58d″等の各位置での移動の為に支
持されてなる一対の鏡及びレンズを含む。位置決めテー
ブル58a″、58b″、58c″、58d″等は好ましくは、夫々
一対の鏡54a″及び56a″、54b″及び56b″、54c″及び5
6c″、54d″及び56d等、並びに52a″、52b″、52c″、5
2d″等で示すレンズを具備し、その全ては、鏡54a″、5
4b″、54c″、56d″等がレーザビーム発生装置34″に関
してでは無く、順にスプリッタ98、100、102、104等に
対して接近及び後退自在であることを除き、図10に例示
した単一の位置決めテーブル58の対応する部分に関連し
て詳細を記述したように作動する。この配列構成では複
数の個々に輪郭付けした薄片からの三次元物体22″の形
成を促進する為に、夫々の造形部30a″、30b″、30
c″、30d″等の位置で複数の個々に輪郭付けした薄片2
4″を同時にカッティングすることが可能である。
図11に示されるように、薄片組立て手段は、造形部30
a″、30b″、30c″、30d″等の全てからの個々に輪郭付
けした薄片24″の為の積層位置66″を具備する単一の積
層部38″を有する。加えて装置22″は、個々に輪郭付け
した薄片24″を、造形部30a″、30b″、30c″、30d″等
のカッティング位置32a″、32b″、32c″、32d″等から
単一の積層部38″の積層位置66″に移動する為の電磁作
動式のピックアッププレート68″の如き手段を具備す
る。
更に図11を参照するに、装置20″は、三次元物体22″
に関するデータを入力する為のコンピューター手段36″
と、作動制御の信号を造形部30a″、30b″、30c″、30
d″に送達する為の、コンピュータ手段36″と関連する
信号送達手段とを具備する。詳しくは信号送達手段は好
ましくは、従来通りの方式でコンピューター手段36″及
び造形部30a″、30b″、30c″、30d″等の両方に作動上
関連するマルチプレクサ114を具備し、コンピュータ手
段36″には、個々に輪郭付けした薄片24″の肉厚、個々
の輪郭、薄片形成のシーケンス、そして、薄片24″を三
次元物体22″組立てる為のシーケンスを夫々決定する為
のソフトウエアが提供される。この配列構成ではコンピ
ュータ手段36″を、薄片の肉厚及び個々の輪郭を決定し
た後、個々に輪郭付けした薄片24″を形成するシーケン
スを、個々の輪郭の各々が他の輪郭を含まないようにす
ることを保証するよう作動自在である。特には示されな
いが、類似のコンピューター手段を図10及び17図に例示
した具体例の何れにも同様に利用出来る。
更に別の具体例では薄片形成手段は、ケミカルエッチ
ングプロセスに於て図形として使用する為に要求される
形状を陰画像として分離状態の透明な薄板状材料118上
に提示する為のプロッタ116（図13参照）を具備する。
薄板状材料118は送りステーションのハウジングロール
或は材料の容器からプロッタ116に送られる。図14を参
照して、プロッタ出力した図形のケミカルエッチングプ
ロセスでの使用を理解されたい。三次元物体22の為の薄
板状材料120は、紫外線光への露呈に対する光硬化性材
料で被覆した２種の金属から成る薄い金属ストリップを
含んでいる。認識されるように、薄板状材料120は徐々
に変化する三次元的寸法が薄片プロセスに於て再現され
るよう、三次元物体22の全寸法に関して薄くなければな
らない。
尚、図14を参照するに、装置122は、ロール124から、
選択的な紫外線光への露呈がそこで為されるステーショ
ン126へと薄板状材料120を送りする。このステーション
126では、プロッタ出力した図形を具備する薄板状材料1
18はロール128から徐々に巻き解かれそして、薄板状材
料120が光源132からの紫外線光に図形を通して露呈され
るべく同一速度で図形の下方を移動するに従い、ロール
130に巻付けられる。好ましくは、薄板状材料118上の図
形の速度及び薄板状材料120の速度は、夫々に合致する
孔134と協働する一連の従来形式のスプロケット（図示
せず）を使用して同調される。
図形を、プロッティング及び紫外線光への露呈に先立
って、金属リボンに付着した透明フィルム上にプロッタ
によって創出し得ることを理解されよう。本方法の別態
様では図形を、光硬化性材料によって予め被覆した金属
表面に直接創出し得る。
紫外線光への露呈の後、材料120上の薄板状材料上に
ノズル136からケミカルエッチング溶液が噴霧される。
次で、個々に輪郭付けした薄片がコンベヤ138上に落下
される。この時点でコンベヤ138が、140a、140b、140
c、140dの如き個々に輪郭付けした薄片を、そこでノズ
ル142から洗浄液が噴霧される洗浄ステーションへと移
動させる。
２種金属材料を完全利用する為に、エッチング処理さ
れ洗浄した個々に輪郭付けした140a及び140bの如き薄片
から成り立つ各列が、コンベヤ138によって、好ましく
はコンベヤ138の全体的に横断方向に移動する別のコン
ベヤ144へと搬送される状態で、140a、140b、140c、140
dの如き１つ以上の断面を任意の列状態に創出し得る。1
40a及び140bの如き個々に輪郭付けした薄片の新しい列
を受取った後、コンベヤ138は140c、140dの如き個々に
輪郭付けした薄片の別の列の為の空間を許容し且つ参照
番号150で示すような積層体上へと、最初の個々に輪郭
付けした薄片の列を前進させる為に前進される。
図16を参照するに、同一の断面セクションから成る非
連続部分の為の付着方法を理解されよう。部分154及び1
56が薄いストリップ158によって結合される。個々に輪
郭付けした薄片を積層そしてそれらを互いにろう接した
後、通常の加工技術を使用して薄いストリップ158を除
去し得る。
図15を参照するに、個々に輪郭付けした薄片にピン受
け位置決め孔60がケミカルエッチング或はレーザーカッ
ティングの何れかによって設けられる。これは勿論、番
号160の如きろう接におけるろう接中に番号82の如
き内側輪郭を正しく整列させる為に為されるものであ
る。図10に記載した具体例における如く、内側輪郭の整
列は、位置決め孔80を貫いて突出するようになっている
番号78で示すような２つの位置決めピンの協働によって
助成される。
図１から図３を参照するに、本発明の一用途を理解さ
れよう、製品部分162が、この製品部品162を製造する為
の図２及び図３に例示されるような２つのダイ或はモー
ルド半分体164及び166と共に例示されている。ここに示
されるダイ或はモールド半分体164及び166は本発明に従
う薄片から創出可能である。
詳しくは、ダイ或はモールド形状は先ずコンピュータ
手段36（図４参照）上に創出される。次に、レーザービ
ーム50が個々に輪郭付けした薄片24をカッティングする
べく操作され、そして薄片が三次元物体22（図５及び図
６参照）を形成するべく結合される。次で、個々に輪郭
付けした薄片24がレーザービーム50によってスポットろ
う接され、ろう接されて三次元物体22（図７参照）の
形成を完了する。最後に、ダイ或はモールド半分体164
及び166の粗部が研削（図８参照）によって除去されそ
してもし所望であればダイ或はモールド半分体164及び1
66がメッキされる（図９参照）。
この説明及びその概要から認識されるように、本発明
は薄片から一体型の三次元物体を形成する独創的方法を
提供する。本方法には、材料を、予め選択したシーケン
スで三次元物体として組立てる為に必要な形状の複数の
個々に輪郭付けした薄片とする為の薄片形成手段を設け
ることが含まれる。本方法には又、三次元物体の為の個
々に輪郭付けした薄片を提供するべく薄片形成手段の作
動を制御する為の制御手段を設けることも含まれる。本
方法には更に、三次元物体に関するデータを制御手段に
入力し、その後、複数の個々に輪郭付けした薄片を形成
する為のよう式に於て制御した状態で薄片形成手段を作
動させるよう、制御手段に指示を与えることが含まれ
る。本方法には、複数の個々に輪郭付けした薄片を予め
選択したシーケンスで三次元物体へと組立てることも含
まれる。そして更に本方法には、三次元物体の形成を完
成する為に複数の個々に輪郭付けした薄片の各々を隣の
複数の個々に輪郭付けした薄片に一体的に結合すること
により組立てることが含まれる。これにより、個々に輪
郭付けした薄片から三次元物体が形成される。
認識されるように、薄片形成手段は好ましくは、先に
説明した具体例の詳細に従って形成される。また、本発
明の方法を追従することによって得られるであろう利益
を最大のものとする為に、制御手段を同様の形状とし同
様の特徴を有するようにすることも有益である。そうす
ることにより、制御手段は必要な制御様式に於て薄片形
成手段を作動することが出来る。
薄片組立て作業には好ましくは、個々に輪郭付けした
薄片を積層する為の積層位置を設け、次で個々に輪郭付
けした薄片を造形部のカッティング位置から前記積層位
置に移動し、その後、個々に輪郭付けした薄片を三次元
物体の形状に積層することが含まれる。
もしカッティング作業期間中にバリが形成される場合
には、本方法には好ましくは、造形部のカッティング位
置で要求形状にカッティングした後に個々に輪郭付けし
た薄片を研削することが含まれる。これはカッティング
によって生じた粗縁部を除去する為のものであるが、ケ
ミカルエッチングプロセスではバリが形成されないこと
から不要であることを認識されよう。図10の具体例から
認識されるように、研削が必要な場合、研削は、積層位
置での個々に輪郭付けした薄片の積層に先立つ然るべき
時点で実施する。
薄片の結合に関し、これは好ましくは、各薄片を隣の
薄片にスポットろう接して三次元物体の形成を完了させ
ることを含むものであるが、ケミカルエッチングプロセ
スでは必要ない。また好ましくは、図15に示されるよう
にその後全ての三次元物体をろう接し、三次元物体を
一体形の製品とすることも含む。一体製品に関し、例え
ば２つのダイ或はモールド半分体164及び166の各々は、
製品部分162を作成する為のダイ或はモールド全体の単
位部分である。ろう接の後において、本方法には三次
元物体を研削（図８参照）し、その後、三次元物体をメ
ッキする（図９参照）ことを含むが、研削もやはりケミ
カルエッチングプロセスでは不要である。
材料が例えば、上部に感圧結合材を有する薄板状プラ
スチックリボンの如きである場合には、薄板状プラスチ
ックリボンが造形部のカッティング位置に入る前に感圧
結合材を覆う表面保護テープを除去することを含む。本
方法はまた、積層位置に位置付けた個々に輪郭付けした
薄片を、造形部のカッティング位置から積層位置へと移
動した隣の個々に輪郭付けした薄片へと押接しそれによ
って個々に輪郭付けした薄片どうしを粘着的に結合させ
ることを含む。図17に例示した具体例の装置に限定する
ものではないが、本発明の装置は説明した方法の実施に
利用され得るものである。
最後に本方法は、各々薄板状材料カッティングの為の
位置を具備する複数の造形部を設けること、並びにカッ
ティング位置で薄板状材料を要求形状にカッティングす
る為の手段を設けることを含み得る。そしてカッティン
グ手段は、ビームスプリッタを介して各造形部と作動上
関連する単一のレーザービーム発生装置を含む。更に、
カッティング手段は、レーザービームを各造形部のカッ
ティング位置のビームスプリッタから薄板状材料へと配
向し且つ集中する為の手段を含む。
本発明の方法の使用により、個々に輪郭付けした薄片
から形成した三次元物体が提供され得る。これは、複雑
な三次元部品、ダイ、モールド、試作品、機械加工によ
って従来通り生産した製品の製造の為に使用可能な、ま
た骨再生手術の為の部品製造にさえも使用可能な技術と
共に達成されるものであり、コンピューター手段、プロ
ッタ、レーザビーム照射装置その他の如き装置を使用し
ての、中実体からの薄肉の個々に輪郭付けした薄片の創
出及び積層に関与するものである。結局、設計及び製造
の時間を有意的に短縮し、労務費を低減し、生産性を向
上させそれによって汎用製造システムを提供することが
可能となる。
次に、汎用製造システムの原理を説明する。薄板金属
リボンとしての薄板状材料28が貯蔵ステーション26の位
置のロール40から造形部30（図10参照）へと送給され
る。リボンは約0.025ミリメートルから約0.76ミリメー
トルの肉厚の２種金属材料、例えば底部を銅クラッドし
た鋼或は異なる溶融温度を有する任意のその他の材料か
ら作成する。より高い溶解温度を有する金属が70から98
％のオーダでリボンの最も肉厚の層を構成し、残余部、
即ち２から30％が、個々に輪郭付けした薄片24を互いに
ろう接する為に使用される低い溶解温度部分を構成す
る。レーザービーム50が照射され、位置決めテーブル58
に装着した鏡54及び56そしてレンズ52によってカッティ
ング位置32に配向される。先に記載したように、鏡54及
び56は軸60及び62によって画定される平面内を可動であ
り、レンズ52はそれらに直交する軸64に沿って可動であ
る。同様に、汎用製造システムの原理が図14を参照して
説明される。薄板状材料120が紫外線光源132、エッチン
グノズル136及び洗浄ノズル142の下方に送られる。リボ
ンはやはり0.001乃至0.03インチ（約0.025ミリメートル
ないし約0.76mm）の肉厚の２種金属材料、例えば底部を
銅で或は異なる溶融温度を有する任意のその他の材料で
クラッドした鋼から作成され、より高い溶解温度を有す
る金属が70から98％のオーダでリボンの最も肉厚な層を
構成し、そして残余部即ち２から30％が、個々に輪郭付
けした薄片を互いにろう接する為に使用される低い溶解
温度部分を構成する。全ての方法は先に説明した如きで
ある。先に明記したように、140a、140b、140c、140dの
如き個々に輪郭付けした薄片がケミカルエッチングプロ
セスの完了後に積層体150上に積層られる。
再び図10を参照するに、レーザービーム50を操作する
為に位置決めテーブル58を利用することで、個々に輪郭
付けした薄片の三次元物体22の為のカッティングが可能
となる。カッティングのシーケンスは、カッティングし
た薄板状材料28部分とカッティング後にそれが落下する
テーブル168との間に常に僅かな間隙が存在することを
保証する為に、最初にカッティングされる断面部分がそ
の他の輪郭を持たない様式に於て、コンピューター手段
のソフトウエア或はプログラマによって決定される。例
えば、個々に輪郭付けした薄片24がカッティングされる
場合、輪郭部170が最初にカッティングされそして輪郭
部172がその後にカッティングされるべきである。
個々に輪郭付けした薄片24がカッティングされる場
合、位置決めテーブル58はピックアッププレート68を薄
片24の上方に移動させそして薄片24の表面との接触状態
に持ち来す。薄片24をピックアッププレート68に引付け
る為に電磁石174が賦活されそれにより薄片24は移動す
る研削用ベルト70と接触状態となる。この作業により、
金属の溶解及び再凝固によってカッティングライン底部
に創出した不純物が薄片24から除去される。
認識されるように、研削用ベルト70は廃棄すべき薄片
24部分をスクラップ容器176に搬送することも可能であ
る。これは例えば、システムがモールド或はダイの代り
に試作品を製造する為に使用した場合、廃棄すべき薄片
24部分を輪郭部170及び172間に廃棄することが望ましい
ことから有用である。そうした用途の為には、装置は複
数の個々に輪郭付けした薄片24を三次元物体22に組立て
る為に適切なものである。
更に詳しくは、輪郭部170が最初にカッティングさ
れ、もし必要であれば不純物を研削ベルト70によって除
去し、輪郭部170を積層プレート72上に載置する。次で
輪郭部170と172との間部分を、先ず輪郭部172をカッテ
ィングし、次でその部分をピックアッププレート68によ
って持上げ、研削ベルト70上で釈放する、研削ベルト70
はこの部分をスクラップ容器176へと搬送しこれを廃棄
する。最後に、外側の矩形形状の輪郭部178及びピン受
け取り及び位置付け用孔80をレーザービーム50によって
切断する。
図10に例示された具体例では、個々に輪郭付けした薄
片24を、正確なスポットろう接を受容する態様で積層す
るために、外側の矩形形状の輪郭部178が重要な役割を
果たす。内側の輪郭部170で既に行ったように、この輪
郭部178をピックアップし、積み重ね体ホルダー74上に
位置決めした後、輪郭部178を個々に輪郭付けした薄片2
4の積層体に押圧し、ばね180を圧縮する。ピクアッププ
レート68がその上方位置に復帰すると、積層直後に個々
に輪郭付けした薄片24を保持用リップ76に押接するま
で、ばね180が積層プレート72を押圧する。保持用リッ
プ76が三角形状であることから、個々に輪郭付けした薄
片24の積層体は押し下げられるがしかし、保持用リップ
76を越えての押上げは阻止される。かくして、各薄片24
はその最初の挿入の後に同一高さ、即ち保持用リップ76
の高さで終端する。最初の挿入の後、位置決めテーブル
58が鏡54及び56を必要位置に位置決めし、載置した薄片
24の焦点距離範囲にレンズ52を位置決めし、システム
が、載置した薄片24を短いレーザーパルスで積層体にろ
う接する。
更に詳しくは、輪郭部170が最初にカッティングさ
れ、もし必要であれば不純物を研削ベルト70によって除
去し、輪郭部170を積層プレート72上に載置する。次で
輪郭部170と172との間部分を、先ず輪郭部172をカッテ
ィングし、次でその部分をピックアッププレート68によ
って持上げ、研削ベルト70上で釈放する、研削ベルト70
はこの部分をスクラップ容器176へと搬送しこれを廃棄
する。最後に、外側の矩形形状の輪郭部178及びピン受
け取り及び位置付け用孔80をレーザービーム50によって
切断する。
図10に例示された具体例では、個々に輪郭付けした薄
片24を、正確なスポットろう接を受容する態様で積層す
るために、外側の矩形形状の輪郭部178が重要な役割を
果たす。内側の輪郭部170で既に行ったように、この輪
郭部178をピックアップし、積み重ね体ホルダー74上に
位置決めした後、輪郭部178を個々に輪郭付けした薄片2
4の積層体に押圧し、ばね180を圧縮する。ピクアッププ
レート68がその上方位置に復帰すると、積層直後の個々
に輪郭付けした薄片24を保持用リップ76に押接するま
で、ばね180の積層プレート72を押圧する。保持用リッ
プ76が三角形状であることから、個々に輪郭付けした薄
片24の積層体は押し下げられるがしかし、保持用リップ
76を越えての押上げは阻止される。かくして、各薄片24
はその最初の挿入の後に同一高さ、即ち保持用リップ76
の高さで終端する。最初の挿入の後、位置決めテーブル
58が鏡54及び56を必要位置に位置決めし、載置した薄片
24の焦点距離範囲にレンズ52を位置決めし、システム
が、載置した薄片24を短いレーザーパルスで積層体にろ
う接する。
スポットろう接は組立て後の段階でのろう接の時ま
で、個々に輪郭付けした薄片を一時的に保持する為に必
要なものであるが、もし個々に輪郭付けした薄片の各々
が単一の金属片から成る場合はスポットろう接を省略出
来る。
位置決めテーブル58の精度が、個々に輪郭付けした薄
片24を正確に位置決めする為に十分なものであれば、積
層プロセスそれ自体は２つの位置決めピン78によって助
成される。これらの位置決めピン78は、積層プレートに
対し直交状態に位置決めされ、切頭円錐形状の端部を有
し、個々に輪郭付けした薄片24が積層体上に押接される
とピン受け取り及び位置付け用孔80を貫く。もしピン受
け取り及び位置付け用孔80が位置付けピン78と完全に同
心で無いと、それらの内側直径部分が位置決めピン78の
切頭円錐形の表面に押接され、積み重ね体ホルダー74を
積み重ね体ホルダーハウジング182に関して移動せしめ
るに十分な力を行使する。
これに関し、積み重ね体ホルダーハウジング182は、
一般に水平な平面に配置した一対の溝184を具備する。
これらの溝は、積み重ね体ホルダー74の側方から外側に
突出する一対の舌186を緩く受ける。この構成では舌186
は、積み重ね体ホルダー74を一般に水平な平面内で摩擦
を最小限にする状態で限定運動するべく支持する。
個々に輪郭付けした薄片24を積層体にスポットろう接
した後、送り機構42が薄板状材料28を前進させサイクル
が再開される。
個々に輪郭付けした薄片24のすべてを付着して三次元
物体22を形成した後、三次元物体22をろう接用の160
（図15参照）内に配置する。ろう接後に受け入れ難い粗
部はモールド表面を被覆（電気ニッケルプロセスその他
仕上技術を使用して）する以前に除去し、所望の許容誤
差及び表面仕上特性を達成する。モールド或はダイの場
合、二つの半分体を単一プロセスにて同時に積層し、切
断、不純物除去、載置及びスポットろう接処理を、コン
ピューター手段の駆動する同一の位置決めテーブルによ
り実行する。
図17に例示した具体例を再度参照するに、装置20′は
先に詳細を述べた原理に基くプラスチックの三次元試作
品の製造に良く適合している。プラスチックを使用する
主な理由は、必要なレーザー出力を工学、設計、研究所
或はモデルショップ環境に容易に設置可能なコンパクト
で安価なレーザーの使用に順応するに十分であるよう低
減するためである。実際上、装置20′はプリンタ或はプ
ロッタの為と類似のその他のコンピューター周辺機器で
ある得る。
装置20′に於ては、上部を感圧接着材でコーティング
したプラスチックリボン28′をロール190から供給す
る。幾つかのロール88から成立つ機構が、感圧接着材で
コーティングしたプラスチックリボン28′のための表面
保護テープ86を除去する。表面保護テープ86が除去する
とレーザービーム50′が先に説明したシーケンスに従
い、個々に輪郭付けした薄片24′を切断する。
図17の装置20′ではプラスチックリボン28′から切断
された部分がコンベヤベルト84上に落下する。積層プレ
ート94位置の積層体に付着すべき個々に輪郭付けした薄
片24′部分がコンベヤベルト84によって積層プレート94
の上方を一定距離前進され、その下方に位置決めされ
る。廃棄すべき部分はそれらがスクラップ容器内部に落
し込まれる迄、コンベヤベルト84によって前進される。
個々に輪郭付けした薄片24′を積層プレート94の下方
に位置決めした後、積層プレート94を、付着すべき個々
に輪郭付けした薄片24′に押接する迄、積層プレート92
を下降させる。ロードセル96が負荷に関するフィードバ
ックを伝達し、特定の個々に輪郭付けした薄片24′を付
着するに必要な負荷量をコンピューターが算出する。こ
の様にして、個々に輪郭付けした薄片24′と残余の積層
体とが粘着的に結合し、それにより、薄片24′は積層体
が積層プレート94と共に上方移動した場合に積層体に付
着したままとなる。
図11に例示した具体例に関し、装置20″は本発明の原
理を使用する自動製造ラインを含んでいる。全ての造形
部30a″、30b″、30c″、30d″は金属或はプラスチック
から類似の断面を切断することが可能であり、図11に示
するような同一のリボンを共有し得るか或は図10及び図
17に示すると類似の配列構成を有し得る。この場合、共
通の搬送用コンベヤに直交して位置決めした各サブステ
ーションの為に独立したリボンが提供する配列構成を有
する。個々に輪郭付けした薄片24″の全てを切断した
後、コンベヤー192がそれらを一つづつ荷下ろしステー
ション194へと移動しそれらはそこで先に説明した様式
で積層ステーション38″へと取出される。
この具体例では、自動製造ラインに組込む造形部30
a″、30b″、30c″、30d″等の数に対する物理的制限は
無い。更に、多数のそうした造形部はレーザービームス
プリッタ98、100、102、104等によってレーザービーム5
0を提供する為の同一のレーザービーム発生装置34″に
より駆動され得る。全てのそうした造形部は、プラスチ
ック及び金属部品の両方を提供する為に同じコンピュー
ター手段36″、コンベヤベルト192及び積層ステーショ
ン38″を共有し得る。
図13及び図14に示するシステムに関し、複合物体の自
動製造の為にケミカルエッチングプロセスが使用されて
いる。三次元物体は、幾何学的に境界付けした形状とし
て説明し得る特別な部品、ダイ、モールド、製品の試作
品その他物品を含み得る。基本的には、図13及び図14は
多くの利益を利用可能なプロセス及び装置の典型例であ
る。
取分けポリマーサイエンスの分野の進歩がそうした良
好な機械的性質を具備するモールド部品の創造を導き、
それらは金属部品に直接置き代えられている。対照的に
ダイ及びモールドは現在、鋼のブロックをフライス削り
機その他従来通りの数値制御加工機による加工によって
主に製造される。本発明によれば、ダイ及びモールド製
造の為の完全に新規な方法が提供され、この方法はポリ
マーサイエンスの分野の進歩による利益を有している。
これに関連して説明するに、ケミカルエッチング或は
化学的加工は、選択的に露出した加工物の表面の化学的
及び電気化学的溶解によって材料をそこで除去するプロ
セスである。このプロセスは、ケミカルミリング、フォ
トファブリケーション及びフォトエッチングとしても又
知られているが、平坦な部品の製造に於て多くの技術的
及び経済的利益を有している。コンピューターチップ及
びプリント基盤の如き込み入った形状の物体が本方法に
よって創出される。
金属が非常に正確に除去するだけで無く機械力及び熱
が使用されないことから、不純物、腐食縁部、応力、
歪、撓みそしてバリの問題が回避される。加工費用は、
従来の数値制御加工に比較して小さく、また比較的急速
なサイクル時間を達成可能であることから時間コストが
低減する。アルミニウム、ニッケル、真鍮、銅、ステン
レス鋼、ばね鋼そしてモリブデンを含む多くの材料をケ
ミカルミリングすることが出来る。
ケミカルミリング或はエッチングを使用しての積層モ
ールド或はダイの製造を図13及び図14に例示する。モー
ルド或はダイの形状はコンピューター手段に於て創出さ
れ且つ断面区分する。明記した断面区分或は薄片間の距
離は、使用するべき薄板材料の肉厚と同一とする。そし
て、個々に輪郭付けした薄片の各寸法形状は、充填領域
の製造に特に良く適合するプロッタ116へと搬送する。
番号116で示すようなマルチプロッタを使用すると、
三次元物体の為の個々に輪郭付けした薄片を同時製造す
ることが出来る。斯くして重要な製造パス経過時間は、
個々に輪郭付けした薄片製造の為に使用する、番号116
で示す如きプロッタの数に依存する。例えば、もし各々
の個々に輪郭付けした薄片製造に3.5分を要し且つ10台
のそうしたプロッタを使用する場合には、肉厚が４イン
チ（約10.16cm）の部品の製造の為に必要な図形を２時
間以内に出力可能である。
先に記載した様に、各々の個々に輪郭付けした薄片
は、暗い背景に対して白い陰画として描かれる。背景領
域は引き続くエッチングプロセス（図14に示する如き）
にて化学的に除去され、それにより陰画を紙或はマイラ
上で提示される。これに関し、マイラは紫外線光への露
呈に対して光硬化性の材料でコーティングした金属薄板
の表面に直接付着するか或は直接提示することが出来
る。
ケミカルブランキングの為の段階を実施する為には、
光硬化性の材料加工物の使用は、薄板が注意深く貯蔵さ
れ且つ取扱われる限り、大量ベースにて行なわれ得る。
露呈及びエッチング作業は非常に早く、例えば0.01イン
チ（約0.25mm）の肉厚の薄板の為には浴エッチング実施
に要する時間は10から30分である。すべての断面を同時
にエッチングすることから、本プロセスは原則的に図形
製造に依存する。
エッチングを完了し光硬化性の材料を除去した後、薄
板をろう接内部で相互に積層する必要がある。ろう接
プロセス終了後、個々に輪郭付けした積層体から形成し
た三次元物体から一体構造ダイ、モールド、試作品その
他物体が出現する。物体の最終用途に依存して、表面仕
上或は仕上が、先に説明した如く実施され得る。
図８に示すように、ろう接部品は階段状の幾何学形状
を有するが、段の縁部は表面コーティング以前に除去可
能である。既述した如く、表面は所望の許容誤差及び表
面仕上を達成する為の無電解ニッケルプロセス或は他の
技術を使用してコーティング可能である。
レーザー切断プロセス及びケミカルエッチングプロセ
スで使用する個々に輪郭付けした薄片に関しては、これ
が好ましくは単一以上の材料から成立つ事を意味する"2
種材料”であることを理解されよう。例えば、それは利
用プロセス、即ち、個々に輪郭付けした薄片をろう接に
よってか或は印加圧力によって一体的に結合するかに依
存して、銅でクラッドした金属であり得或は粘着材でク
ラッドしたプラスチックであり得る。加うるに、薄板材
料の主要部分の何れか或は両方の側面を接着材で適宜に
被覆可能である。
２種金属材料の使用と関連して先に述べたように、主
要材料は、接着材が薄板材料の２から30％のオーダで含
まれる状態での、70から98％のオーダの薄板材料から成
立つ。２種金属材料に関し、主要材料はこの主要材料が
ろう接中に変形しないよう、接着材よりも高い融点を具
備すべきであることも勿論である。変形しないよう、接
着材よりも高い融点を具備すべきであることも勿論であ
る。同様に粘着的結合に関し、接着材は、圧力適用に続
いて強力な結合を創出する為に十分なものとする。
個々に輪郭付けした薄片から一体型の三次元物体を形
成する為に、個々に輪郭付けした薄片が同一或は徐々に
変化する形状を有するのが非常に好ましい。これは各々
の個々に輪郭付けした薄片の肉厚が、一体型の三次元物
体の全肉厚のおよそ0.125％、例えば２フィート（約60c
m）までの三次元物体に対してして0.030インチ（約0.76
mm）以上であることを条件として達成可能である。これ
らのパラメータを使用することにより、輪郭部は比較的
滑らかとなりこれによってメッキに先立つ必要研削量が
最小化される。
図19を参照するに、薄片から三次元物体を形成する為
の更に別の装置200が例示され、粉末材料204を貯蔵し且
つ供給する為のステーション202を具備している。薄片
形成手段は、粉末受取りプラットホーム206、プラット
ホーム206上で粉末材料204を所定の肉厚に圧縮する為の
手段208及び粉末材料204の少なくとも幾分かを一体的に
結合し、個々に輪郭付けした薄片の１つの形成を完了す
る為の手段210を具備する。運転制御のための制御手段
が、三次元物体に関するデータを入力する為のコンピュ
ーター手段212及び薄片形成手段に制御信号を伝達する
為の手段214を具備する。薄片の組立には、粉末受取り
プラットホーム206を粉末材料204を貯蔵し且つ供給する
為のステーション202から圧縮用手段208へ、そして一体
結合手段210へと周期的に移動する為の手段216を含んで
いる。好ましくは、粉末圧縮手段208が、圧縮中に結合
を達成する為に粉末材料204に対するその力がアクチュ
エータ220によって調節されてなる加熱したロール218を
含んでいる。図19から認識されるように、一体結合手段
210は好ましくは、コンピューターインターフェイスし
たレーザスキャナである。コンピューターインターフェ
イスしたレーザスキャナ210は、ロール218によって圧縮
され番号222で示す如き位置に層として形成した粉末材
料204の少くとも幾分かを一体的に結合するようになっ
ている。この一体的に結合した粉末材料が、個々に輪郭
付けした薄片の１つを形成する。
プラットホームを周期的に移動する為の手段216はコ
ンベヤである。また、粉末材料を貯蔵し且つ供給する為
のステーション202は好ましくは、コンベヤ216の上方表
面の上部に配置され、再循環コンテナ224がコンベヤ216
の上方表面の下方に好ましく配置される。
図示の如く、プラットホーム206は好ましくは、ピボ
ット式の側方支持マウント226によりコンベヤ216に取付
けられる。プラットホーム206は、層222を形成するべく
粉末材料204を受取る一方、周期的な再循環の為の再循
環コンテナ224内部に余剰落下分をステーション202に戻
す状態で、コンテナ202の下方に配置する。粉末材料が
プラットホーム206上に堆積した後、コンベヤ216がプラ
ットホーム206をロール218の下方に移動する。
これによって、ロール218は、リニアアクチュエータ2
20の動作によって粉末材料の層222との接触状態に持ち
来す。ロール218は好ましくは、粉末材料の層222の圧縮
中に適切な結合が達成するよう、リニアアクチュエータ
220の力を調節する状態で、電源228により電気加熱す
る。ロール218は粉末材料の層222との接触領域が小さい
という利益を有する。これは、リニアアクチュエータ22
0からの力が比較的小さくて済むことを意味する。
次に、コンベヤ216がプラットホーム206をコンピュー
ターインターフェイスしたレーザスキャナの下方に移動
する。スキャナは、コンピューター手段212によって個
々に輪郭付けした薄片の１つを形成する為に設計した断
面の境界内部で、材料を焼結或は溶融する。次でプラッ
トホーム206がコンベヤ216のドラム230の周囲を移動さ
れ（余剰の粉末材料204がコンテナ232の内部に落下する
状態で）、その後プラットホーム206は次の個々に輪郭
付けした薄片を形成する為のプロセスを再開するべくス
テーション202の下方位置に復帰する。
図19に詳細を例示する装置200は、粉末技術を積層物
体製造の為に使用可能であることを示している。本方法
に於て必要なレーザービーム密度は、先に記載した如き
断面切断技術と比較してずっと少ない。金属或はプラス
チックを蒸発する代りに（切断に際して生じる如く）、
材料を分子間結合を創出する温度に選択的に加熱するだ
けで良い。
そうした温度に於て材料粒子は焼結或は溶融する。こ
の粉末プロセスを満足する装置200は例えば、断面の創
出及びその積層体への付着が同時であることから、箔か
ら積層物体を形成するよりも簡単である。更には、この
技術を使用することで、非連続の輪郭部に関連する問題
が完全に回避される。
特に図18を参照するに、薄片から一体型の三次元物体
を形成する為の別の方法が例示する。この方法には、粉
末材料238を貯蔵し且つ供給する為のステーション236の
下方にプラットホーム234を位置決めし、大量の粉末材
料238を所定肉厚の粉末材料238の層240を形成する為に
プラットホーム234上に堆積し、粉末材料238を圧縮し、
粉末材料を密着塊状物に形成せしめ、粉末材料238の少
くとも一部分を加熱し、個々に輪郭付けした薄片を形成
し、堆積、圧縮、加熱段階を反復し、複数の個々に輪郭
付けした薄片（番号242の如し）を形成することが含ま
れる。この方法では、番号242の如き個々に輪郭付けし
た薄片を加熱することにより、各隣接する個々に輪郭付
けした薄片に一体結合する。
好ましくは、この方法には、番号242の如き個々に輪
郭付けした薄片を、番号240の如き層の肉厚と実質的に
同一肉厚に形成することが含まれる。この方法には、三
次元物体がそれをもとに形成するところの、番号242で
示すような個々に輪郭付けした薄片を提供する為の、堆
積、圧縮、そして加熱を制御する為の制御手段を設ける
ことが含まれる。この方法は更に、三次元物体に関する
データを制御手段に入力し、その後、粉末材料238が三
次元物体の為の番号242の如き個々に輪郭付けした薄片
として形成するよう制御手段に指示を与えることを含
む。更に詳しくは、制御手段は好ましくは、データ入力
段階の為のコンピューター手段244及び制御信号をそこ
から伝達する為の手段246を具備する。
図18及び図19に例示した装置及び方法を参照するに、
圧縮段階の後、粉末材料238の各々の肉厚は0.002乃至0.
020インチ（約0.05mmから0.5mm）のオーダである。圧縮
段階が加熱ロール218（図19）か或は加熱した圧縮プラ
ットホーム248（図18）の何れかによって実行すること
も又認識されよう。いずれの場合でも、層222或は240の
加熱部分は、粉末材料204或は238の少なくとも幾分かを
一体的に結合するようになっているコンピューターでイ
ンターフェースしたレーザスキャナ210によって加熱す
る。
更には、個々に輪郭付けした薄片によって形成した三
次元物体形成後、残余の粉末材料が除去することを認識
されよう。これは、図19に例示するように、”廃棄”方
法或は別様には、プラットホーム206及び234のそれぞれ
に振動及び或は衝撃を与えることによって為する。この
ようにして、三次元物体を取巻き且つその穴及び空間を
充填する非焼結或は非溶融の粉末は緩められそれによっ
て物品から分離するのである。
最後に、図18を参照するに、本方法は金属、プラスチ
ック或はセラミック粉末を利用可能である。粉末材料23
8は篩252を通してコンテナ236から流出しそしてこの堆
積プロセスはコンテナ236を振動することによって助長
される。プラットホーム234は所望の厚さの粉末層204が
堆積するまでそのままの位置とするのが好ましい。
先に述べたように、粉末の層222或は240は、加熱ロー
ル218或は加熱した押圧プラットホーム248の作動によっ
て圧縮する。このステージに於てある程度の分子間結合
が形成され、粉末層222或は240がプラットホーム206及
び234或は１つ以上の層が既に形成した隣の層に付着す
る。結合は弱いが圧縮した粉末204或は238はプラットホ
ーム206及び234が逆転した場合でさえも付着したままで
ある。
特に図18を参照するに、コンピューター手段244上の
断面像がコンピューターによってラスタ化されている。
断面254に関する幾何学的情報はコンピューターからこ
のコンピューターでインターフェイスしたレーザースキ
ャナ250に伝達される。レーザースキャナ250は断面の境
界内部での圧縮された粉末材料238の表面をレーザビー
ムで走査する。レーザービームは断面の表面上に自動的
に集中され、そのエネルギーがパルス状態で送られ（ラ
スタドット毎に１パルス）る。このパルスエネルギーは
断面の肉厚と等しい深さにまで材料を焼結或は溶融する
為に調節される。
図18及び図19を参照するに、本装置はコンピューター
上に創出し得る実質上任意の部品を工具を使用すること
なく製造する為のコンピューター周辺機器として適当な
ものである。本装置によって製造した三次元物品のある
程度の二次的な表面仕上が必要となり得るが、本装置は
ニアネットシェイプ製造の為の理想的方法である。これ
まで好ましい具体例の為の詳細が記載したが、当業者に
は個々に記載した詳細が付随する請求の範囲の精神及び
範囲から離れることなく変更可能なことを認識されよ
う。
（発明の効果） １）レーザーを使用しての製造と、CADシステム及び薄
片プロセスとを一体型三次元製造システムとして合体し
てなる、薄片から合成物体を形成する為の装置及び方法
が提供される。
２）特に薄板状材料として、一方が薄片のための主材料
であり、他方が、圧力及び熱を適用されることにより各
薄片を一体的に接着する接着材である２種材料としたこ
とにより個々に輪郭付けした薄片を相互に全体的に接着
出来るようになることから、完成された三次元物品の構
造的一体性が、従来からの、選択部分に於てのみ溶接等
で接着する場合と比較してはるかに高いものとなる。
図面の簡単な説明 図１は本発明に従って形成したダイ或はモールドによ
って製造する製品部分の斜視図である。
図２は図１の製品部分製造の為に使用するダイ或はモ
ールドの半分体の斜視図である。
図３は図１の製品部分製造の為に使用するダイ或はモ
ールドの他方の半分体の斜視図である。
図４は図１から３に例示する製品部分及びダイ或はモ
ールドに関するデータを入力する為のコンピューター支
援製図システムの斜視図である。
図５は図２及び３に例示するダイ或はモールドの如き
三次元物体の為の、個々に輪郭付けした薄片の形成を例
示する斜視図である。
図６は図５を線３−３で切断した断面図である。
図７は個々に輪郭付けした薄片の、図２及び図３に例
示するダイ或はモールドの如き三次元物体への組立てを
例示する斜視図である。
図８は個々に輪郭付けした薄片から形成した図２及び
図３に例示するダイ或はモールドの如き三次元物体の粗
部の除去を概略例示する断面図である。
図９は個々に輪郭付けした薄片から形成した図２及び
図３に例示するダイ或はモールドの如き三次元物体をメ
ッキ処理する状態を概略例示する断面図である。
図10は薄片からの一体型の三次元物体形成の為の装置
の斜視図である。
図11は本発明に従う、薄片からの一体型の三次元物体
形成の為の別態様の装置の斜視図である。
図12は本発明に従う、薄片からの一体型の三次元物体
組立て中に、個々に輪郭付けした薄片の縁部を位置付け
する為のセンサの斜視図である。
図13は個々に輪郭付けした薄片を一体型の三次元物体
の為に要求する形状にケミカルエッチングする為に必要
な図形を提供する為のプロッタの斜視図である。
図14はプロッタ出力した図形を通して薄板状材料を紫
外線光に選択的に露呈した後のケミカルエッチング状況
を示す斜視図である。
図15は本発明に従う、個々に輪郭付けした薄片から形
成した一体型の三次元物体の形成を完了する為のろう
接の例示図である。
図16は非連続断面部分付着の為の方法を例示する斜視
図である。
図17は本発明に従う、薄片から一体型の三次元物体を
形成する為の更に別態様の装置の斜視図である。
図18は粉末材料を利用しての個々に輪郭付けした薄片
からの一体型の三次元物体の形成方法を概略例示する図
である。
図19は粉末材料を利用して個々に輪郭付けした薄片か
ら一体型の三次元物体を形成する装置の側面図である。
20…三次元物体形成装置 22…一体型の三次元物体 24…薄片 26…貯蔵ステーション 28…薄板状材料 30…造形部 32…カッティング位置 34…レーザービーム発生装置 36…コンピューター手段 38…積層部 40…ロール 42…送り機構 48…モーター 50…レーザービーム 52…レンズ 54,56…鏡 58…位置決めテーブル 60,62…軸 66…積層位置 68…ピックアッププレート 70…研削ベルト 72…積層プレート 74…積み重ね体ホルダー 76…保持用リップ 80…ピン受け取り及び位置付け用孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 26/00 ３２０ Ｂ２３Ｋ 26/00 ３２０Ａ Ｂ２９Ｃ 33/00 9543−4Ｆ Ｂ２９Ｃ 33/00 65/48 7639−4Ｆ 65/48 Ｂ３２Ｂ 1/10 Ｂ３２Ｂ 1/10 31/04 7148−4Ｆ 31/04

Claims (28)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の薄片を順次積層して一体型の三次元
    物体を形成するための装置であって、 一方の面に接着材を付着した薄片と、 該薄片を所定位置に連続的に搬送するための搬送手段
    と、 前記所定位置に於て、前記搬送手段により先に搬送され
    た薄片の前記接着材を付着しない面に、後に搬送される
    薄片の前記接着材を付着した面が対向するように搬送し
    た後、両薄片を押圧し接着するための押圧手段とから構
    成されてなる 複数の薄片を順次積層して一体型の三次元物体を形成す
    るための装置。
  2. 【請求項２】一体型の三次元物体を形成するための薄板
    状材料（28）を貯蔵及び供給するための貯蔵ステーショ
    ン（26）と、 前記一体型の三次元物体を間を置いて漸次貫いての連続
    する平行断面に相当する一連の平坦形状を画定するデー
    タを発生するべく作動可能なコンピューター手段（36）
    と、 前記貯蔵ステーション（26）から薄板状材料（28）を受
    け取り、前記コンピューター手段（36）からのデータに
    応答して前記薄板状材料を複数の、前記平坦形状に相当
    する形状に個々に輪郭付けされた薄片（24）とするため
    の造形部（30）と、 該造形部（30）からの薄片（24）を受け取り、該薄片
    （24）を前記平行断面の順序に相当する順序で積層する
    ための配列構成とされた積層部（38）と、 該積層部（38）と協働して各前記薄片（24）の正しい積
    層を保証するための位置決め手段（78）と、 薄片（24）を相互に接着することにより一体型の三次元
    物体とするための接着手段とを含んでなる。コンピュー
    ター手段からのデータに基き一体型の三次元物体を製造
    するための装置であって、 前記薄板状材料（28）が、一方の薄片のための主材料で
    あり、他方が、圧力及び熱を適用されることにより各薄
    片を一体的に接着する接着材である２種材料から成り、 前記接着手段が、隣り合う薄片（24）を一体的に接着す
    るための、圧力及び熱と、前記積層部に応答して該圧力
    及び熱を適用することにより、連続する次の薄片が積層
    される以前に、隣接する薄片（24）上に積層した薄片を
    一体的に接着させるための制御手段とを含んでいること
    を特徴としてなるコンピューター手段からのデータに基
    き一体型の三次元物体を製造するための装置。
  3. 【請求項３】造形部（30）が、薄板状材料をカッティン
    グするためのカッティング位置（32）と、該カッティン
    グ位置（32）で前記薄板状材料をカッティングすること
    により、前記一体型の三次元物体を間を置いて漸次貫い
    ての連続する平行断面に相当する一連の平坦形状とする
    ためのカッティング手段とを含み、該カッティング手段
    が、前記作業ステーションと作動上関連されてなるレー
    ザービーム発生装置（34）と、該レーザービーム発生装
    置（34）からのレーザービームを前記カッティング位置
    （32）にある前記薄板状材料上に合焦させるためのレン
    ズ（52）と、前記レーザービームをコンピューターから
    のデータに応答して前記薄板状材料上で配向せしめるこ
    とにより、前記カッティング位置（32）に於て前記平坦
    形状を形成するための一対の鏡（54、56）とを含み、該
    一対の鏡（54、56）が、前記レーザービーム発生装置及
    びレンズから離間され、また相互に離間され、該一対の
    鏡（54、56）の一方が、位置決めテーブル（58）により
    前記レーザービーム発生装置に対し接近及び後退するべ
    く支持され、他方が前記一方の鏡と共に動作する状態で
    支持され、また前記位置決めテーブル（58）が前記他方
    の鏡を、前記一方の鏡に対し接近及び後退させる状態で
    支持し、前記一対の鏡が、前記カッティング位置にある
    前記薄板状材料の平面と全体的に平行な平面内を移動
    し、前記位置決めテーブル（58）が前記レンズ（52）
    を、該レンズが前記他方の鏡と共に動作して該レンズが
    前記一対の鏡（54、56）の平面と全体的に平行な平面内
    で該一対の鏡と共に移動する状態に於て支持し、前記レ
    ンズ（52）が、前記一対の鏡（54、56）の平面と全体的
    に直交する軸を中心として動作するようにも支持されて
    なる請求項２に記載のコンピューター手段からのデータ
    に基き一体型の三次元物体を製造するための装置。
  4. 【請求項４】コンピューター手段（36）が、一体型の三
    次元物体に関する詳細を入力するためのコンピューター
    支援設計ステーションであり、造形部（30）のためのデ
    ータ発生のために該コンピューター支援設計ステーショ
    ンと関連する手段と、個々に輪郭付けされた薄片の肉
    厚、個々の輪郭、形成シーケンス、個々に輪郭付けされ
    た薄片を一体型の三次元物体として組み立てるシーケン
    ス、を夫々決定するための、前記コンピューターと関連
    する決定手段とを含み、該決定手段と、個々の薄片の輪
    郭及び肉厚の決定後における前記形成シーケンスが、こ
    れら個々に輪郭付けされた薄片の各々がその他の輪郭を
    含まないようなものであることを保証するべく作動自在
    である請求項３に記載のコンピューター手段からのデー
    タに基き一体型の三次元物体を製造するための装置。
  5. 【請求項５】造形部（30）が作業ステーションを含み、
    該作業ステーションが、薄板状材料をカッティングする
    ためのカッティング位置（32）と、前記薄板状材料を前
    記カッティング位置で要求形状にカッティングするため
    のカッティング手段とを含み、積層部（38）が組立ステ
    ーションを含み、該組立ステーションが、個々に輪郭付
    けされた薄片を積層するための積層位置と、これら個々
    に輪郭付けされた薄片を前記作業ステーションのカッテ
    ィング位置から前記組立ステーションの積層位置に移動
    するための移動手段とを具備し、該移動手段が、前記カ
    ッティング位置と積層位置との間を可動の電磁作動式の
    ピックアッププレート（68）であり、前記薄板状材料
    が、貯蔵ステーション（26）位置でロール状に貯蔵され
    た薄板状の金属製のリボンであり且つ該リボン（28′）
    を前記ロールから前記作業ステーションのカッティング
    位置に前進させるための送り機構を含み、積層部（38）
    が、前記積層位置に於て、ばね偏倚された積層プレート
    （72）を含み、該積層プレート（72）が、積み重ね体ホ
    ルダー（74）内で軸方向に運動するよう配設され、該積
    み重ね体ホルダー（74）が、前記積層プレート（72）上
    で個々に輪郭付けされた薄片を受けるようになってお
    り、前記積層プレート（72）の平面と平行な平面での運
    動を制限されるようになっており、また前記積層プレー
    ト（72）と協働して前記個々に輪郭付けされた薄片を該
    積層プレート（72）との間に保持するようになっている
    保持用リップ（76）を具備し、前記個々に輪郭付けされ
    た薄片が、各々全体に矩形の同一の外側輪郭を有し、前
    記積層プレート（72）と積み重ね体ホルダー（74）と前
    記保持用リップ（76）とが該外側輪郭と協働して前記個
    々に輪郭付けされた薄片を組立ることにより一体型の三
    次元物体とし、位置決め手段が一対の位置付けピン（7
    8）を含み、該一対の位置付けピン（78）が前記個々に
    輪郭付けされた薄片を前記一体型の三次元物体の形状に
    正確に位置決めするようになっており、前記個々に輪郭
    付けされた薄片の各々が、その内側の輪郭の外側の全体
    的に矩形の外側輪郭内に、一対のピン受け取り及び位置
    付け用孔（80）を具備してなる請求項２に記載のコンピ
    ューター手段からのデータに基き一体型の三次元物体を
    製造するための装置。
  6. 【請求項６】電磁作動式のピックアッププレート（68）
    が位置決めテーブル（58）のレンズ支持部分と作動上関
    連され、前記ピックアッププレート（68）が作業ステー
    ションのカッティング位置で、該ピックアッププレート
    に電磁的に付着する個々に輪郭付けされた薄片と接触状
    態に配置されるようになっており、位置決めテーブル
    が、前記個々に輪郭付けされた薄片を作業ステーション
    のカッティング位置から積層部（38）に於ける積層位置
    に移動させるようになっており、積層位置に移動された
    個々に輪郭付けされた薄片（24）が、前記積層部（38）
    の積層位置でピックアッププレート（68）から釈放され
    るようになっており、接着手段が、前記個々に輪郭付け
    された薄片をレーザービーム発生装置（34）を使用して
    スポットろう接するためのスポットろう接手段を含んで
    なる請求項３に記載のコンピューター手段からのデータ
    に基き一体型の三次元物体を製造するための装置。
  7. 【請求項７】造形部（30）が作業ステーションを含み、
    該作業ステーションが薄板状材料（28）をカッティング
    するためのカッティング位置と、前記薄板状材料を該カ
    ッティング位置で要求形状にカッティングするためのカ
    ッティング手段とを具備し、積層部（38）が組立ステー
    ションを含み、該組立ステーションが、個々に輪郭付け
    された薄片を積層するための積層位置と、前記個々に輪
    郭付けされた薄片（24）を前記カッティング位置から前
    記積層位置に移動するための移動手段とを具備し、該移
    動手段がコンベヤベルトを含み、貯蔵ステーションに貯
    蔵された薄板状材料が薄板状のプラスチック製のリボン
    であり、該リボンが、表面保護テープでその上部を覆っ
    た感圧接着材形態の接着成分を有し、前記作業ステーシ
    ョンのカッティング位置に入る以前に前記表面保護テー
    プを除去するための除去手段を含み、前記積層部（38）
    が積層装置を含み、該積層装置が可動のプレートを含
    み、該可動のプレートが軸方向に運動することにより、
    該可動のプレート上で組立てられる個々に輪郭付けされ
    た薄片の各々を加圧して、前記作業ステーションのカッ
    ティング位置から搬送された次に隣り合う個々に輪郭付
    けされた薄片に押し付けるべく積層プラットフォーム上
    に配設され、制御手段が、個々に輪郭付けされた薄片ど
    うしを恒久的に接着せしめるに十分な力を保証するため
    の、前記可動のプレートと関連するロードセルを含んで
    なる請求項２に記載のコンピューター手段からのデータ
    に基き一体型の三次元物体を製造するための装置。
  8. 【請求項８】造形部が複数の作業ステーションを含み、
    該複数の作業ステーションが各々、薄板状材料をカッテ
    ィングするためのカッティング位置と、前記薄板状材料
    を該カッティング位置で要求形状にカッティングするた
    めのカッティング手段とを具備し、該カッティング手段
    が単一のレーザービーム発生装置を含み、該レーザービ
    ーム発生装置がビームスプリッタを介し前記作業ステー
    ションの各々と作動上関連され、前記カッティング手段
    が、前記ビームスプリッタからのレーザービームを前記
    カッティング位置の薄板状材料上に配向し且つ合焦させ
    るための手段をも含み、積層部が単一の組立ステーショ
    ンを含み、該単一の組立ステーションが、前記作業ステ
    ーションの全てからの個々に輪郭付けされた薄片を積層
    するための積層位置と、これら個々に輪郭付けされた薄
    片を前記カッティング位置から該積層位置に移動させる
    ための移動手段とを含んでなる請求項２に記載のコンピ
    ューター手段からのデータに基き一体型の三次元物体を
    製造するための装置。
  9. 【請求項９】造形部が、一体型の三次元物体を間を置い
    て漸次貫いての連続する平行断面に相当する一連の平坦
    形状を、前記一体型の三次元物体のための薄板状材料を
    ケミカルエッチングするための図形として使用するため
    の陰画像として分離状態の薄板状材料上に創出するため
    のプロッタを具備し、前記一体型の三次元物体のための
    薄板状材料が、紫外線光に露呈するための光硬化性の材
    料でコーティングしてなる薄板を含み、前記造形部が、
    前記陰画像を創出してなる薄板状材料を付着した後、該
    光硬化性の材料でコーティングしてなる薄板状材料を受
    けるエッチングステーションを含み、前記分離状態の薄
    板状材料が紫外線光を透過させるための透明部分を有す
    る金属製のリボンであり、該リボンが、前記光硬化性の
    材料でコーティングしてなる薄板状材料と同じ速度で移
    動し、該光硬化性の材料でコーティングしてなる薄板状
    材料が紫外線光に好ましく露呈されてなる請求項２に記
    載のコンピューター手段からのデータに基き一体型の三
    次元物体を製造するための装置。
  10. 【請求項１０】造形部（30）が、要求される平坦形状
    を、一体型の三次元物体（22）のための薄板状材料をケ
    ミカルエッチングするための図形として使用する陰画像
    として、分離状態の薄板状材料上に創出するためのプロ
    ッタを含み、前記一体型の三次元物体のための前記薄板
    状材料が、紫外線光に露呈するための光硬化性材料でコ
    ーティングした薄板を含み、前記造形部が、前記陰画像
    を創出してなる薄板状材料を付着した後、前記光硬化性
    の材料でコーティングしてなる薄板状材料を受けるエッ
    チングステーションを含み、前記分離状態の薄板状材料
    及び前記光硬化性材料でコーティングした薄板の移動方
    向と平行に移動する第１のコンベヤと、該第１のコンベ
    ヤと直交方向に移動し、前記個々に輪郭付けされた薄片
    を前記積層部に搬送する第２のコンベヤとを含んでなる
    請求項２に記載のコンピューター手段からのデータに基
    き一体型の三次元物体を製造するための装置。
  11. 【請求項１１】造形部が、一体型の三次元物体のための
    薄板状材料上に直接ケミカルエッチングするための図形
    として使用するための平坦形状を創出するためのプロッ
    タを含み、前記一体型の三次元物体のための薄板状材料
    が、紫外線光に露呈するための光硬化性材料でコーティ
    ングした薄板を含み、前記造形部が更に、前記光硬化性
    材料でコーティングした薄板に陰画像を直接創出した後
    に該光硬化性材料でコーティングした薄板を受けるエッ
    チングステーションを具備してなる請求項２に記載のコ
    ンピューター手段からのデータに基き一体型の三次元物
    体を製造するための装置。
  12. 【請求項１２】薄板状材料が２種材料から成る金属製の
    リボンであり、該リボンが、個々に輪郭付けされた薄片
    の任意の１つが該個々に輪郭付けされた薄片の全てによ
    る一体型の三次元物体の合計肉厚の0.125％よりも大き
    く無い寸法を有してなる請求項２から11の何れかに記載
    のコンピューター手段からのデータに基き一体型の三次
    元物体を製造するための装置。
  13. 【請求項１３】一体型の三次元物体を形成するための薄
    板状材料を供給すること、 前記一体型の三次元物体を間を置いて漸次貫いての連続
    する平行断面に相当する一連の平坦形状を画定するデー
    タを発生させること、 前記薄板状材料をコンピューター手段のデータに従いカ
    ッティングすることにより該薄板状材料を、各々が接着
    成分でコーティングされ且つ前記平坦形状に相当する形
    状を有してなる複数の薄片に造形すること、 該複数の薄片を前記平坦形状の順序に相当する順序で積
    層すること、 各薄片を、該薄片の積層時に位置付け且つ相互に接着す
    ることにより前記一体型の三次元物体を形成することを
    含んでなるコンピューター手段のデータを基に一体型の
    三次元物体を製造するための方法であって、 前記薄板状材料が２種材料にして、一方が薄片のための
    主たる材料であり他方が加熱及び或は加圧された場合に
    各薄片を一体的に接着するための接着材である２種材料
    からなり、 連続する次の薄片が積層される以前に、隣接する薄片上
    に積層された各薄片を熱及び或は圧力を適用することに
    より各薄片を一体的に接着することを含むことを特徴と
    してなるコンピューター手段からのデータを基に一体型
    の三次元物体を製造するための方法。
  14. 【請求項１４】薄板状材料を、各々が接着成分でコーテ
    ィングされ且つ平坦形状に相当する形状を有してなる複
    数の薄片に造形することが、レーザービームを薄板状材
    料上に合焦させ且つ前記レーザービームを前記薄板状材
    料に配向することにより平坦形状を形成することを含ん
    でなる請求項13に記載のコンピューター手段からのデー
    タを基に一体型の三次元物体を製造するための方法。
  15. 【請求項１５】一体型の三次元物体を間を置いて漸次貫
    いての連続する平行断面に相当する一連の平坦形状を画
    定するデータを発生させることが、前記一体型の三次元
    物体に関するデータをコンピューター支援設計ステーシ
    ョンに入力することにより、個々に輪郭付けされた薄片
    の肉厚、個々の輪郭、形成シーケンス、個々に輪郭付け
    された薄片を一体型の三次元物体として組み立てるシー
    ケンスを夫々決定することと、個々に輪郭付けされた薄
    片の輪郭及び肉厚決定後における前記形成シーケンス
    が、これら個々に輪郭付けされた薄片の各々がその他の
    輪郭を含まないようなものであることを保証することと
    を含んでなる請求項13に記載のコンピューター手段から
    のデータを基に一体型の三次元物体を製造するための方
    法。
  16. 【請求項１６】薄板状材料を、各々が接着成分でコーテ
    ィングされ且つ平坦形状に相当する形状を有してなる複
    数の薄片に造形することが、カッティング位置で薄板状
    材料を平坦形状にカッティングすることを含み、複数の
    薄片を前記平坦形状の順序に相当する順序で積層するこ
    とには、前記個々に輪郭付けされた薄片を前記カッティ
    ング位置から積層位置に移動することを含み、各薄片
    を、該薄片の積層時に位置付け且つ相互に接着すること
    により前記一体型の三次元物体を形成することには、各
    薄片の一対のピン受け取り及び位置付け用孔を使用して
    個々に輪郭付けされた薄片を相互に整列させることを含
    んでなる請求項13に記載のコンピューター手段からのデ
    ータを基に一体型の三次元物体を製造するための方法。
  17. 【請求項１７】薄板状材料を、各々が接着成分でコーテ
    ィングされ且つ平坦形状に相当する形状を有してなる複
    数の薄片に造形することには、個々に輪郭付けされた薄
    片の非隣接部分に少なくとも１つの接続ストリップが接
    続されるよう前記薄板状材料を前記平坦形状にカッティ
    ングすることが含まれる請求項13に記載のコンピュータ
    ー手段からのデータを基に一体型の三次元物体を製造す
    るための方法。
  18. 【請求項１８】一体型の三次元物体をろう接すること
    及び該ろう接後に接続ストリップを除去することを含
    んでなる請求項14に記載のコンピューター手段からのデ
    ータを基に一体型の三次元物体を製造するための方法。
  19. 【請求項１９】薄板状材料を、各々が接着成分でコーテ
    ィングされ且つ平坦形状に相当する形状を有してなる複
    数の薄片に造形することが、個々に輪郭付けされた薄片
    の各々の外側周囲を一定の寸法及び形状のものとするこ
    とと、前記個々に輪郭付けされた薄片の各々に、前記外
    側周囲に隣り合う少なくとも２つの、ピン受取及び位置
    付け用孔を設けることを含んでなる請求項13に記載のコ
    ンピューター手段からのデータを基に一体型の三次元物
    体を製造するための方法。
  20. 【請求項２０】連続する次の薄片が積層される以前に、
    隣接する薄片上に積層された各薄片を加熱及び或は加圧
    することにより各薄片を一体的に接着することには、個
    々に輪郭付けされた薄片を、該個々に輪郭付けされた薄
    片が積層される際にスポットろう接することと、三次元
    物体完成時にろう接すること及び該ろう接後に三次
    元物体を研削することを含んでなる請求項13から19の何
    れかに記載のコンピューター手段からのデータを基に一
    体型の三次元物体を製造するための方法。
  21. 【請求項２１】ろう接後に三次元物体をメッキするこ
    とを含んでなる請求項20に記載のコンピューター手段か
    らのデータを基に一体型の三次元物体を製造するための
    方法。
  22. 【請求項２２】材料が薄板状の金属製のリボンとして供
    給され、該リボンがその上面に感圧性接着材から成る接
    着成分を具備し、該接着成分が表面保護テープにより覆
    われ、造形に先立って該表面保護テープを除去すること
    を含んでなる請求項13に記載のコンピューター手段から
    のデータを基に一体型の三次元物体を製造するための方
    法。
  23. 【請求項２３】材料が薄板状材料の形態にて供給され、
    該薄板状材料の造形が、該薄板状材料から異なる複数の
    薄片を、単一のレーザービーム及びビームスプリッタを
    使用して同時的にカッティングすることを含み、該カッ
    ティングが、異なるカッティング位置に於て前記薄板状
    材料にビームスプリッタからのレーザービームを差し向
    け且つ合焦させることを含み、一体型の三次元物体を間
    を置いて漸次貫いての連続する平行断面に相当する一連
    の平坦形状を画定するデータを発生させることが、個々
    に輪郭付けされた薄片の肉厚、個々の輪郭、形成シーケ
    ンス、個々に輪郭付けされた薄片を一体型の三次元物体
    として組み立てるシーケンス、を夫々決定することと、
    個々の薄片の輪郭及び肉厚決定後における前記形成シー
    ケンスが、これら個々に輪郭付けされた薄片の各々がそ
    の他の輪郭を含まないようなものであることを保証する
    こととを含んでなる請求項13に記載のコンピューター手
    段からのデータを基に一体型の三次元物体を製造するた
    めの方法。
  24. 【請求項２４】材料が薄板状の金属製のリボンの形態に
    於て供給され、該リボンが表面保護テープでその上面を
    覆ってなる感圧接着材の形態の接着成分を有し、作業ス
    テーションに入る以前に前記表面保護テープを除去する
    ことを含み、個々に輪郭付けされた薄片どうしを恒久的
    に接着することを含み、薄板状材料をコンピューター手
    段からのデータに従いカッティングすることにより該薄
    板状材料を、各々が接着成分でコーティングされ且つ前
    記平坦形状に相当する形状を有してなる複数の薄片に造
    形することが、前記一体型の三次元物体のための薄板状
    材料をケミカルエッチングするための図形として使用す
    る陰画像として分離状態の薄板状材料上に創出すること
    を含み、前記一体型の三次元物体のための薄板状材料
    が、紫外線光に露呈する光硬化性材料でコーティングし
    た２種材料から成る薄板を含み、該２種材料から成る薄
    板を前記陰画像を創出してなる分離状態の薄板状材料で
    覆った後にエッチングすることを含み、前記分離状態の
    薄板状材料が図形として使用され且つ紫外線光が透過す
    るリボンであり、該リボンが前記２種材料と同一速度で
    移動し、該２種材料が、前記リボンを透過した紫外線光
    に好ましく露呈されてなる請求項13に記載のコンピュー
    ター手段からのデータを基に一体型の三次元物体を製造
    するための方法。
  25. 【請求項２５】材料が金属製の薄板状材料の形態のリボ
    ンとして供給され、該リボンが、表面保護テープでその
    上面を覆ってなる感圧性接着材から成る接着成分を具備
    し、薄板状材料をコンピューター手段からのデータに従
    いカッティングすることにより該薄板状材料を複数の個
    々に輪郭付けされた薄片に造形する以前に前記表面保護
    テープを除去することを含み、各個々に輪郭付けされた
    薄片を隣接する薄片に積層する際に加圧することによ
    り、個々に輪郭付けされた薄片どうしを恒久的に接着す
    ることを含み、前記薄板状材料を前記コンピューター手
    段からのデータに従いカッティングすることにより複数
    の個々に輪郭付けされた薄片に造形することが、分離状
    態の薄板状材料上に必要な平坦形状を、前記リボンをケ
    ミカルエッチングするための図形として使用する陰画像
    として創出することを含み、前記リボンが、紫外線光に
    露呈する光硬化性材料でコーティングしてなる２種材料
    を含み、また該２種材料を、前記陰画像を創出してなる
    分離状態の薄板状材料で覆った後にエッチングすること
    を含んでなる請求項13に記載のコンピューター手段から
    のデータを基に一体型の三次元物体を製造するための方
    法。
  26. 【請求項２６】分離状態の薄板状材料とリボンとが、ス
    プロケットと協働するようになっている孔を具備し、薄
    板状材料を前記コンピューター手段からのデータに従い
    カッティングすることにより複数の個々に輪郭付けされ
    た薄片に造形することが、分離状態の薄板状材料とリボ
    ンとを同一速度で引き出すことを含んでなる請求項25に
    記載のコンピューター手段からのデータを基に一体型の
    三次元物体を製造するための方法。
  27. 【請求項２７】薄板状材料が、単一列状態の個々に輪郭
    付けされた薄片の１つ以上のための図形を含んでなる請
    求項26に記載のコンピューター手段からのデータを基に
    一体型の三次元物体を製造するための方法。
  28. 【請求項２８】薄板状材料とリボンとを、薄板状材料を
    コンピューター手段からのデータに従いカッティングす
    ることにより複数の個々に輪郭付けされた薄片に造形す
    る間に第１の方向に配向し、次いで前記個々に輪郭付け
    された薄片を積層する以前に前記第１の方向と直交する
    方向に配向することを含んでなる請求項26に記載のコン
    ピューター手段からのデータを基に一体型の三次元物体
    を製造するための方法。
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