JP6273042B2 - 計算モデル及び３次元（３ｄ）印刷法 - Google Patents

Description

３次元（３Ｄ）印刷は、デジタルモデルから３次元固形物（３次元固体）を作製するために使用される積層（付加）印刷プロセスである。３Ｄ印刷は、試作品、金型、及び金型マスターを迅速に作製する際にしばしば使用される。３次元印刷技術は、材料の連続する層を加えることを含むために積層プロセスであるとみなされる。これは、最終物を生成するために材料の除去にしばしば頼る伝統的な機械加工プロセスとは異なる。３Ｄ印刷で使用される材料はしばしば、いくつかの材料については、熱アシスト押出しまたは焼結を用いて行うことができ、他の材料については、デジタルライトプロジェクションシ（digital light projection）技術を用いて行うことができる硬化または溶解を必要とする。

（補充可能性あり）

本開示のいくつかの例の特徴及び利点は、下記の詳細な説明及び図面を参照することによって明らかになる。それらの図面において、同じ参照番号は、（同一ではないかもしれないが）類似の構成要素に対応する。簡潔にするために、既に説明された機能を有する参照番号（で参照される構成要素）または特徴は、他の図面に関連して説明されている場合もあれば説明されていない場合もある。
本明細書に開示されている３Ｄ印刷方法の１例を示すフローチャートである。 本明細書に開示されている３Ｄ印刷方法の１例を用いて３Ｄ物体の（１以上の）層を形成することに関わる１段階における断面図である。 本明細書に開示されている３Ｄ印刷方法の１例を用いて３Ｄ物体の（１以上の）層を形成することに関わる１段階における断面図である。 本明細書に開示されている３Ｄ印刷方法の１例を用いて３Ｄ物体の（１以上の）層を形成することに関わる１段階における断面図である。 本明細書に開示されている３Ｄ印刷方法の１例を用いて３Ｄ物体の（１以上の）層を形成することに関わる１段階における断面図である。 本明細書に開示されている３Ｄ印刷方法の１例を用いて３Ｄ物体の（１以上の）層を形成することに関わる１段階における断面図である。 本明細書に開示されている３Ｄ印刷方法の１例を用いて３Ｄ物体の（１以上の）層を形成することに関わる１段階における断面図である。 図２Ｄの製作ベッド内の易焼結性材料の略平面図であり、合体剤（coalescent agent）が形成される層の断面内の該材料の一部に加えられ、改質剤が境界エッジにおいて該材料の別の部分に加えられている。 図２Ｄの製作ベッド内の易焼結性材料の一部の正面斜視図であり、合体剤が形成される３Ｄ物体の断面内の該材料の一部に加えられ、改質剤が該３Ｄ物体の断面のエッジ境界及び外側において該材料の別の部分に加えられている。 本明細書に開示されている３Ｄ印刷方法の１例において使用することができる３Ｄ印刷システムの１例の単純化した等角図である。 本明細書に開示されている改質剤の１例を用いて形成された部分の写真である。 図６Ａの改質剤と同等の改質剤を用いて形成された同等の部分の写真である。 図６Ａの改質剤と同等の改質剤を用いて形成された同等の部分の写真である。 図６Ａの改質剤と同等の改質剤を用いて形成された同等の部分の写真である。 図６Ａの改質剤と同等の改質剤を用いて形成された同等の部分の写真である。 図６Ａの改質剤と同等の改質剤を用いて形成された同等の部分の写真である。 歯の長さ対改質剤の滴量のグラフである。 図８Ｂ〜図８Ｄとは異なる量の改質剤を用いて形成された部分の写真である。 図８Ａ、図８Ｃ、及び図８Ｄとは異なる量の改質剤を用いて形成された部分の写真である。 図８Ａ、図８Ｂ、及び図８Ｄとは異なる量の改質剤を用いて形成された部分の写真である。 図８Ａ〜図８Ｃとは異なる量の改質剤を用いて形成された部分の写真である。

本明細書（及び／又は図面。以下同じ）に開示されている３次元（３Ｄ）印刷方法のいくつかの例は光領域処理（light area processing）を利用する。光領域処理中に、易焼結性材料（または焼結性を有する材料（焼結性材料）。以下同じ）の層全体が（光）放射にさらされるが、易焼結性材料の選択された領域だけが、溶解し硬化して３Ｄ物体の層になる。本明細書に開示されているそれらの例では、合体剤（または合体助剤。以下同じ）が、該易焼結性材料の該選択された領域に接触するように選択的に堆積される。いくつかの例では、（１以上の）合体剤は、該易焼結性材料の層に浸透することができる。他の例では、合体剤は、該易焼結性材料の表面に留まることができる。この合体剤は、放射を吸収することができ、かつ、吸収した該放射を熱エネルギーに変換することができ、該熱エネルギーによって、合体剤に接触している易焼結性材料が融合（もしくは溶解）するかまたは焼結する。これによって、該易焼結性材料が、焼結／融合（もしくは溶解）／結合／硬化などして、３Ｄ物体の層が形成される。本明細書における「硬化」という用語は、硬化または焼結または融合（もしくは溶解）または結合（もしくはこれらに類似する現象）を意味することができる。

いくつかの例では、熱エネルギーは、周囲の易焼結性材料中に伝搬できることがわかっている。これは、固まることが意図されていなかった易焼結性材料の（１以上の）領域／（１以上の）部分の後続の固化をもたらす場合があり、本明細書では、この効果を、合体ブリード（coalescence bleed）という。合体ブリードによって、たとえば、生成された３次元物体の全体的な寸法精度及び／又は部分的な寸法成長の低下が生じうる。たとえば、エッジの鮮鋭度が粗くなったり不明瞭になったりする場合がある。合体ブリードの効果を、本明細書に開示されている改質剤の１例を、放射線照射（または放射線暴露）の前に易焼結性材料の（１以上の）適切な部分に加える（供給する）ことによって管理することができる。改質剤のいくつかの例は、合体の程度を低減するように作用し、または、改質剤が加えられているかまたは浸透している、易焼結性材料の一部分の合体を防止するように作用する。本明細書に開示されている例では、改質剤を実際に加える前に、該改質剤を（その位置及び／又は量に関して）加えるやり方を決定することもできる。これは、改質剤の効果を高め、及び／又は、寸法精度がより高い部分（ないし部品）を製造し、及び／又は、部分（ないし部品）の表面仕上げを改善し、及び／又は、（そのように決定しない場合には同様の問題に対処するために使用される）後処理技術の必要性を少なくするかもしくはそれを不要にすることを可能にする。

３Ｄ印刷方法１００の１例が図１に示されている。図１に示されている方法１００のステップの各々は本明細書において詳しく説明され、いくつかの例では、図２Ａ〜図２Ｆ、図３及び図４が図１に関連して説明される。

方法１００は、参照番号１０２で示されているように、易焼結性材料を加えるステップを含む。このステップ１０２の１例が、図２Ａの断面に示されている。図２Ａに示されている例では、易焼結性材料１６の１つの層１０が堆積されているが、これについては、より詳細に後述する。

易焼結性材料１６は、粉末または液体またはペーストまたはゲルでありうる。易焼結性材料１６の例には、５℃より高い広い処理窓（processing window）を有する（すなわち、温度範囲が、融点と再結晶温度の間にある）半結晶熱可塑性材料（または半結晶熱可塑性プラスチック材料）が含まれる。易焼結性材料１６のいくつかの特定の例には、ポリアミド（たとえば、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６、ナイロン８、ナイロン９、ナイロン６６、ナイロン６１２、ナイロン８１２、ナイロン９１２など）が含まれる。易焼結性材料１６の他の特定の例には、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、及びそれらの材料の非晶質（アモルファス）バージョンが含まれる。適切な易焼結性材料１６のさらに他の例には、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリプロピレン、ポリカーボネート、及び、本明細書に記載されている任意の２つ以上のポリマー（重合体）の混合物が含まれる。それらの材料のコアシェルポリマー粒子を使用することもできる。

１例では、易焼結性材料１６は、同様のサイズのポリマー粒子（たとえば全ての粒子のサイズが同じである粒子）を含んでいる。別の例では、易焼結性材料１６は、サイズが異なるポリマー粒子を含んでいる。たとえば、易焼結性材料１６に含まれる粒子の２つ以上は互いにサイズが異なる。図２Ａに示されている例では、易焼結性材料１６は、少なくとも３つの異なる粒子サイズ（粒子のサイズ）を含む複数のポリマー粒子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを含んでいる（ポリマー粒子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの粒子サイズは互いに異なっている）。図２Ａには、互いにサイズが異なる３つのポリマー粒子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃが示されているが、これより多い任意の数の粒子サイズを加えることもできる。

図２Ａに示されている例では、第１のポリマー粒子１６Ａの平均サイズは、第２のポリマー粒子１６Ｂの平均サイズよりも大きく、第２のポリマー粒子１６Ｂの平均サイズは、第３のポリマー粒子１６Ｃの平均サイズよりも大きい。本明細書で使用されている「サイズ」という用語は、球形粒子の直径を意味し、または、非球形粒子の平均直径（たとえば該粒子の複数の直径ないしさしわたしの平均）を意味する。一般に、第１、第２、及び第３の粒子１６Ａ、１６Ｂ、及び１６Ｃの各々の平均サイズは、５マイクロメートル（μｍ）〜約１００マイクロメートル（μｍ）にわたる範囲内にある。粒子１６Ａ、１６Ｂ、及び１６Ｃの各々の（異なる）サイズの例として、第１のポリマー粒子１６Ａの平均サイズを５０μｍより大きいものとし、第２のポリマー粒子１６Ｂの平均サイズを１０μｍと３０μｍの間とし、第３のポリマー粒子１６Ｃの平均サイズを１０μｍ以下とすることができる。

粒子１６Ａ、１６Ｂ、及び１６Ｃの形状を同じとすることも異なるものとすることもできる。１例では、粒子１６Ａ、１６Ｂ、及び１６Ｃは、球形の形状またはほぼ球形の形状を有している。本明細書に開示されている例では、球形度が０．８４より大きい粒子１６Ａ、１６Ｂ、及び１６Ｃは、球形またはほぼ球形であるとみなされる。したがって、球形度が０．８４より小さい任意の粒子１６Ａ、１６Ｂ、及び１６Ｃは、非球形である。

粒子１６Ａ、１６Ｂ、及び１６Ｃのうちの１以上を物理的に修飾して、粒子１６Ａ、１６Ｂ、及び１６Ｃの表面形状ないし表面構造を変えることもでき、及び／又は、粒子１６Ａ、１６Ｂ、及び１６Ｃのうちの１以上を化学的に修飾することもできる。

易焼結性材料１６は、ポリマー粒子１６Ａ及び／又は１６Ｂ及び／又は１６Ｃに加えて、帯電剤（charging agent）、または流動助剤（flow aid）、またはこれらの組み合わせを含むことができる。

摩擦帯電を抑圧ないし阻止するために（１以上の）帯電剤を加えることができる。（１以上の）適切な帯電剤の例には、（エトキシ化することができる）脂肪族アミン、脂肪族アミド、第四アンモニウム塩（たとえば、ベヘントリモニウムクロリド（behentrimonium chloride）またはコカミドプロピルベタイン）、リン酸のエステル、ポリエチレングリコールエステル、または多価アルコールが含まれる。いくつかの市販されている適切な帯電剤には、HOSTASTAT（商標）FA 38（天然系のエトキシル化アルキルアミン）、HOSTASTAT（商標）FE2（脂肪酸エステル）、及びHOSTASTAT（商標）HS 1（アルカンスルホネート）が含まれ、これらは、クラリアントインターナショナルリミテッドから入手可能である。１例では、帯電剤は、ポリマー粒子の総wt％（wt％＝重量百分率）に基づいて、０wt%〜５wt％の範囲内の量で加えられる。

易焼結性材料１６の被覆流動性（coating flowability）を改善するために、（１以上の）流動助剤を加えることができる。（１以上の）流動助剤は、粒子１６Ａ及び／又は１６Ｂ及び／又は１６Ｃのサイズが２５μｍ未満であるときに特に望ましいものとなりうる。流動助剤は、摩擦、横向きの抗力、及び（粒子の導電性を高めることにより）摩擦帯電の蓄積を低減することによって易焼結性材料１６の流動性を改善する。安定な流動助剤の例には、リン酸三カルシウム（E341）、粉末セルロース（E460(ii)）、ステアリン酸マグネシウム（E470b）、重炭酸ナトリウム（E500）、フェロシアン化ナトリウム（E535）、フェロシアン化カリウム（E536）、フェロシアン化カルシウム（E538）、骨質リン酸塩（E542）、ケイ酸ナトリウム（E550）、二酸化ケイ素（E551）、ケイ酸カルシウム（E552）、三ケイ酸マグネシウム（E553a）、タルカムパウダー（E553b）、アルミノケイ酸ナトリウム（E554）、ケイ酸アルミニウムカリウム（potassium aluminium silicate：E555）、アルミノケイ酸カルシウム（calcium aluminosilicate：E556）、ベントナイト（E558）、ケイ酸アルミニウム（E559）、ステアリン酸（E570）、または、ポリジメチルシロキサン（E900）が含まれる。１例では、流動助剤は、粒子１６Ａ及び／又は１６Ｂ及び／又は１６Ｃの総wt％（総重量百分率）に基づいて、０wt%〜５wt％の範囲内の量で加えられる。

図２Ａに示されている例では、３Ｄ物体を形成するための印刷システム１２は、（易焼結性材料１６の供給源を含む）供給ベッド（または供給台）１４、供給ピストン１８、ローラー２０、（接触面２５を有する）製作ベッド（または製作用台）２２、及び、製作ピストン２４を備えている。これらの物理的な要素の各々を、印刷システム１２の中央処理装置（不図示）に動作可能に接続することができる。（たとえば、非一時的な有形のコンピューター可読記憶媒体に格納されているコンピューター可読命令を実行する）該中央処理装置は、それらの物理的な要素を制御して３Ｄ物体を生成するために、プリンターのレジスタ及びメモリ（記憶装置）内の物理的（電子的）な量として表されるデータを操作及び変換する。易焼結性材料１６の選択的な供給のためのデータや合体剤などを、形成される３Ｄ物体のモデルから得ることができる。

供給ピストン１８及び製作ピストン２４を同じタイプのピストンとすることができるが、それらは、（互いに）反対方向に動くようにプログラムされる。１例では、３Ｄ物体の第１の層が形成されるときは、易焼結性材料１６の所定量を供給ベッド１４内の開口から押し出すように供給ピストン１８をプログラムすることができ、製作ベッド２２の深さを深くするために、製作ピストン２４が供給ピストン１８と反対方向に動くように製作ピストン２４をプログラムすることができる。供給ピストン１８は、ローラー２０が易焼結性材料１６を製作ベッド２２内の接触面２５の上に押し入れることができるように十分に前進し、製作ベッド２２の深さは、易焼結性材料１６の層１０をベッド２２内に形成することができるのに十分なものである。ローラー２０は、厚さが比較的均一である層１０を形成するために製作ベッド２２中に易焼結性材料１６を広げることができる。１例では、層１０の厚さは約９０μｍから約１１０μｍにわたる範囲内の値であるが、これより厚いかまたは薄い層を使用することもできる。

ローラー２０を、異なるタイプの粉末を広げるのに好ましいものでありうるブレードなどの他のツール（手段等）、または、ローラーとブレードの組み合わせで置き換えることができる。

易焼結性材料１６の層１０が製作ベッド２２内に堆積された後、（図１の参照番号１０４で及び図２Ｂに示されているように）層１０は加熱される（熱にさらされる）。加熱は、易焼結性材料１６を予熱するために実行されるので、加熱温度は易焼結性材料１６の融点よりも低いことが望ましい。そのため、選択される温度は、使用される易焼結性材料１６に依存することになる。例示すると、加熱温度を、易焼結性材料の融点よりも低い約５℃〜約５０℃とすることができる。１例では、加熱温度は、約５０℃から約３５０℃にわたる範囲内の温度である。別の例では、加熱温度は、約１５０℃から約１７０℃にわたる範囲内の温度である。別の例では、易焼結性材料１６が供給ベッド１４上にある間に予熱の一部または全てを実行することができる。

易焼結性材料１６の層１０の予熱を、製作ベッド２２または供給ベッド１４内の易焼結性材料１６の全てを熱にさらす（加熱する）任意の適切な加熱源を用いて達成することができる。加熱源の例には熱源や光放射源がある。

層１０を予熱した後に、図１の参照番号１０６で及び図２Ｃに示されているように、合体剤が、層１０内の易焼結性材料１６の一部に選択的に加えられる。図２Ｃに示されているように、合体剤２８をインクジェットプリントヘッド２６から供給することができる。図２Ｃには単一のプリントヘッドが示されているが、製作ベッド２２の幅全体にわたる複数のプリントヘッドを使用することもできる。合体剤２８を（１以上の）所望の領域に堆積させるために、製作ベッド２２に隣接してプリントヘッド２６を移動させる可動式のＸＹステージまたは並進運動するキャリッジ（これらはいずれも図示されていない）に、プリントヘッド２６を取り付けることができる。

プリントヘッド２６を、中央処理装置からの命令を受け取って、形成される３Ｄ物体の層の断面のパターンにしたがって合体剤２８を堆積させるようにプログラムすることができる。本明細書で使用されている、形成される物体の層の断面は、接触面２５に平行な断面を意味する。プリントヘッド２６は、融合ないし溶解して３Ｄ物体の第１の層になる、層１０の（１以上の）それらの部分４４に合体剤２８を選択的に加える。１例として、第１の層が立方体形状または円柱形状とされる場合には、合体剤２８は、易焼結性材料１６の層１０の少なくとも部分４４に、（上から見たときに）正方形パターンまたは円形パターンでそれぞれ堆積させられる。図２Ｃに示されている例では、合体剤２８は、層１０の部分４４の外側ではなく部分４４上に正方形パターンで堆積させられる。

適切な合体剤２８のいくつかの例は、放射吸収結合剤（すなわち活性物質）を含む水性の分散物である。該活性剤を、赤外線吸収体または近赤外線吸収体または可視光吸収体とすることができる。１例として、合体剤２８を、活性物質としてカーボンブラックを含むインクタイプの配合物（ないし調合物）とすることができる。このインクタイプの配合物の１例は、ヒューレット・パッカードカンパニーから入手できるＣＭ９９７Ａとして商業的に知られている。活性剤として可視光増強剤を含むインクの例は、染料ベースのカラーインク及び顔料ベースのカラーインクである。顔料ベースのカラーインクの例には、ヒューレット・パッカードカンパニーから入手できる、商用のインクＣＥ０３９Ａ及びＣＥ０４２Ａが含まれる。

合体剤２８の水性は、合体剤２８が、易焼結性材料１６の層１０中に少なくとも部分的に浸透することを可能にする。易焼結性材料１６を疎水性とすることができ、合体剤２８における共溶媒及び／又は界面活性剤の存在は、所望のぬれ挙動を得るのを助けることができる。

単一の合体剤２８を３Ｄ物体の層を形成するために選択的に加えることができ、または、複数の合体剤２８を３Ｄ物体の層を形成するため選択的に加えることができることが理解されるべきである。

合体剤２８を、（１以上の）所望の部分４４に選択的に加える前に、またはそれと同時に、またはその後に、図１の参照番号１１０で示されているように、改質剤が、易焼結性材料１６の（１以上の）異なるそれぞれの部分に選択的に加えられる。改質剤の選択的な供給の例が、図２Ｄに概略的に示されており、該図において、参照番号２９は改質剤を表しており、参照番号４２は、改質剤２９が選択的に加えられる、易焼結性材料１６の他の部分を表している。

易焼結性材料１６に加えられる改質剤２９の量及び／又は位置を制御するのが望ましい場合がある。改質剤２９は、エネルギーを効果的に除去し、かつ、易焼結性材料１６をある温度に維持する冷却剤として作用し、この場合、該ある温度は、易焼結性材料１６の硬化を防止し、または易焼結性材料１６の焼結及び／又は溶融及び／又は融合及び／又は硬化を阻止しないし遅らせる温度である。そのため、改質剤２９を実際に選択的に加える前に、方法１００はさらに、改質剤２９をどのようにして選択的に加えるか（選択的に加えるやり方）を決定するステップを含む。これは、図１の参照番号１０８で示されている。

改質剤２９を選択的に加えるやり方に関する決定は、改質剤２９をどこに加えるかを決定すること、及び／又は、改質剤２９をどれだけの量加えるかを決定することを含むことができる。これらの決定を、易焼結性材料１６の熱拡散特性、または易焼結性材料１６の形成される層（すなわち焼結される層または部分）の熱拡散特性、またはそれらの組み合わせを用いて行うことができる。熱拡散特性を、熱拡散の時間スケール／特性時間、及び／又は熱拡散の長さスケール／特性長、及び／又は温度プロファイル、及び／又はエネルギープロファイルとすることができる。

特性時間及び特性長は、系（システム）が摂動から回復するのに必要なおよその時間もしくは距離を意味する。それらは、しばしば、摂動が、初期摂動の1/e（約３７％）に小さくなる時間もしくは距離として定義される。実際には、それらは、しばしば、摂動が有意な効果を有している時間もしくは距離を意味するために使用される。熱拡散の時間スケールは、一般に、エネルギーが加えられた後またはエネルギーが易焼結性材料の隣接領域から除去された後に、易焼結性材料の温度が安定する（温度の平衡値に近づく）のに要する時間を意味する。熱拡散の長さスケールは、一般に、焼結された熱い材料の存在に起因して温度が大きく上昇する部分の縁またはビルド面（build surface）からの距離を意味する。例示として、該距離を、易焼結性材料の位置に対して水平方向または垂直方向の距離とすることができる。大きな温度変化もしくは温度上昇の例には、(i)焼結された部分／層の温度と周囲の易焼結性材料の温度との差の約２５％の温度上昇、または(ii)周囲の易焼結性材料１６の通常の温度と易焼結性材料１６の融点との差の２５％、が含まれる。熱拡散の時間スケール及び／又は長さスケールを実験的に測定することができ、または、系（システム）内のそれぞれの熱拡散係数もしくは温度差から得ることができる。熱拡散係数を、実験的に決定することができ、または類似の材料の値から推定することができ、または化学モデリング法によって推定することができる。

温度プロファイル及び／又はエネルギープロファイルは、一般に、易焼結性材料１６が示す、または、剤２８及び/もしくは２９を加えてまたは加えることなく焼結された部分／層が示す温度差及び／又はエネルギー差を表す。例示として、それらの差を、（たとえば改質剤の蒸発に起因して）放射線に暴露する前に観察することができ、または、（たとえばエネルギー移行に起因して）放射線に暴露した後に観察することができる。この温度プロファイル及び／又はエネルギープロファイルを、熱モデルを用いて生成することができ、または、温度プロファイルもしくはエネルギープロファイルの予測値とすることができる。より詳細に後述するように、温度プロファイルまたはエネルギープロファイルの予測値を、３Ｄの部分層を形成するために使用される画像データを操作することに基づくものとすることができる。周囲の領域の平均値からの局所的な変化を計算することは、合体剤２８が加えられる場合もあれば加えられない場合もある焼結された層／部分における温度差及び／又はエネルギー差のおおまかな予測値を提供する。

本明細書に開示されている例のいくつかでは、改質剤２９の適切な量及び／又は適切な位置を、焼結プロセスの時間依存性の熱モデルを用いて決定することができる。１例では、該熱モデル自体を用いて、改質剤の量を直接計算することができ及び／又は改質剤の位置を直接特定することができる。別の例では、該熱モデルを用いて温度プロファイルまたはエネルギープロファイルが生成され、それらのプロファイルを、改質剤２９を加えるためのパターン（たとえば、位置及び／又は量）を生成するために補正アルゴリズムによって使用することができる。さらに他の例では、１以上の熱モデルを用いて、熱拡散の典型的な時間スケール及び／又は長さスケールを特定することができる。次に、該典型的な長さスケール及び／又は時間スケールを用いて、形成される３Ｄ物体の正確な幾何学的形状ないし構造を完全にモデル化することなく、改質剤の量を計算することができ、及び／又は改質剤の位置を決定することができると考えられる。本明細書に開示されている他の例では、改質剤２９の適切な量及び／又は適切な位置を実験的に決定することができる。

焼結プロセスの時間依存性熱モデルを含む例では、該熱モデルを計算モデリング（計算モデル化）法を用いて生成することができる。計算モデリング法は、非一時的な有形のコンピューター可読媒体に格納されているコンピューター可読命令を動作させ／実行する（プロセッサなどのハードウェアコンポーネントを含む）コンピューターによって実行される。計算モデリングソフトウェアの例は、Abaqus FEA バージョン6.13である。本明細書に開示されている任意の例において、コンピューター可読媒体は、たとえば、電子媒体、磁気媒体、光学式媒体、電磁媒体、または半導体媒体などの多くの物理媒体のうちの任意のものを含むことができる。適切なコンピューター可読媒体のより具体的な例には、ハードドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、ポータブル（携帯型）ＣＤ、ＤＶＤ、またはフラッシュドライブが含まれる。

改質剤２９を加えるやり方を決定するための計算モデリング法または任意のコンピューターベースの方法を、クラウドコンピューター（すなわち、インターネットベースのコンピューティング環境）において仮想化して構成することができる。たとえば、物理的な建物（ビル）にあるコンピューター機器をホストするのでなくクラウドインフラストラクチャを利用して、クラウドプラットフォームサービスすなわちPaaS（Platform as a Service）としてコンピューター機器にアクセスすることができる。IaaS（Infrastructure as a Service）として知られているクラウドインフラストラクチャは、典型的には、プロセッサ、データベース、サーバー、及び他のコンピューター機器などの構成要素を備えることができるプラットフォーム仮想化環境をサービスとして利用する。

コンピューターは、熱モデルを作製するのに十分な特性を（たとえばユーザーからの入力として）受け取る。それらの特性は、モデル化される易焼結性材料１６（たとえば、粉末のタイプ、異なる温度における熱伝導率、熱容量、及び密度ないし濃度）、層の数、層の厚さ、モデル化される合体剤２８のタイプ（種類）、製作ベッド２２の設定温度、及び、特定の層を形成するための時間に関連する。１例では、それらの密度（または濃度）、熱容量、及び熱拡散率は、未焼結の易焼結性材料１６と焼結された材料の両方に提供される。未焼結の易焼結性材料１６と焼結された材料との間の熱容量の変化は、それらの材料間の密度（または濃度）の変化に主に起因しえ、したがって、単一の熱容量値で十分でありうる。コンピューターに入力することができる特性のさらに他の例は、層が融解状態から固まる（凝固する）ときに放出されるエネルギー、及び／又は易焼結性材料１６及び合体剤２８が製作ベッド２２に供給されるときの温度、及び／又はビルド容積の（１以上の）エッジ面への予測されるエネルギー入力もしくは該エッジ面からのエネルギー損失である。いくつかの易焼結性材料１６については、それらのパラメータ／特性のうちの任意のものまたは全てが温度とともに変わりうる。たとえば、それらのパラメータが、ビルドプロセス（形成プロセス）中に受ける温度範囲内で１０％より大きく変化する場合には、温度依存性の挙動を含むことが望ましい場合がある。

入力された特性はまた、易焼結性材料１６の（硬化させられる）部分４４と（硬化させられない）部分４２の間の温度の差、比熱容量の差、及び熱拡散率の差を含むことができる。たとえば、適切な入力は、未焼結の領域（たとえば部分４２）と（それより多くの放射を熱に変換する）合体剤２８を有する（１以上の）部分４４とによって熱に変換された放射の差を表すことができる。この入力を、硬化／焼結された（１以上の）部分４４と硬化されていない／未焼結の（１以上の）部分４２との間の温度差の実験的測定値とすることができる。他の一般的な特性は、（１以上の）部分４４よりも（１以上の）部分４２において、より大きな比熱容量及びより小さな熱拡散率を含むことができる。

これらの特性の全ては、層または物体の熱モデルを作成するために（適切なソフトウェアプログラムを実行する）コンピューターによって使用される。有限要素解析または他のモデリング技法を使用して、対象とする時間スケールにわたって層または物体の周囲に生じる温度勾配を特定することができる。１例では、対象とする時間スケールは、１つまたはいくつかの層を形成するために必要な時間である。対象とする時間スケールにわたって層／部分の周囲に生じる温度勾配は、特定の熱モデルの熱拡散の長さスケールを特定する。熱拡散の時間スケールを、形成される部分層の数が異なる熱モデルを生成し、及び、特定の層における安定した予測状態への該熱モデルの収束のために、材料層の追加後に該モデルを動作させなければならない時間長を特定することによって決定することができる。

層または物体が作製されている間の該層または物体の近くの温度を、該モデルに基づいて（たとえば、（１以上の）温度勾配を用いて）推定することができる。そのため、熱モデルは、作製される層内または物体内及び該層の周囲または該物体の周囲の熱流の場所及びタイミングを決定するために使用される。より具体的には、製作ベッド２２の設定温度を超える、（硬化するのが望ましくない）部分４２における焼結された材料１６の過剰な温度（ΔＴ）は、該層または該物体から放出された過剰なエネルギーを表す。熱モデルまたは（ＩＲ（赤外線）カメラなどの高分解能温度測定装置を用いて測定された）実験的な測定値にしたがって、部分４２における焼結された材料１６の温度から該製作ベッドの設定温度を引くことによってこの過剰な温度を決定することができる。

式１に示すように、温度差（ΔＴ）を、未焼結の易焼結性材料１６の比熱容量（Ｃp_SM）、密度（den_SM）、及び体積（vol_SM）を用いて、過剰なエネルギー量に変換することができる。

部分４２全体の過剰なエネルギーを特定することができる。そのため、この方法によって、該層または物体の周囲の過剰なエネルギーのマップを生成することができる。

該過剰なエネルギーは、改質剤２９によって除去されるエネルギー（すなわち除去されたエネルギー）の量と等価である。そのため、該過剰なエネルギーを、このエネルギー量を除去するのに適切な改質剤２９の量に変換することができる。過剰なエネルギーのマップ及び変換された改質剤の量を用いて、該層または物体の周囲の改質剤２９の求められる量のマップを生成することができる。そのため、この例では、使用される改質剤２９の場所（位置）及び量の両方を決定することができる。

過剰な／除去されるエネルギーから改質剤の量への変換を、改質剤２９の気化熱（Ｈ_vap-MA）に加えて、改質剤２９の温度を適用温度（または供給温度）（Ｔ_app-MA）から沸点（Ｔ_boil-MA）まで上昇させるための改質剤２９の比熱容量（Ｃp_MA）を用いて達成することができる。改質剤２９の量への過剰なエネルギーの変換を式２または式３に示す。

改質剤２９の適用温度（または供給温度）（Ｔ_app-MA）を、室温（約１８℃〜約２２℃）、または、プリントヘッド２６’（図２Ｄ参照）もしくは他の供給装置（たとえば、インクジェットプリントヘッドの加温温度（もしくは保温温度）または動作温度）によって制御される温度、または、改質剤２９がシステム１２の加熱された製作ベッド２２中に供給されるときに該改質剤が達する典型的な温度とすることができる。加熱エネルギーと気化エネルギーの和の項に改質剤２９の体積を乗じたものは、改質剤２９が該システムから除去する総エネルギー（すなわち除去されるエネルギー）に等しい。

改質剤２９が加熱された易焼結性材料１６に加えられた後で、改質剤２９は、蒸発（気化）して、易焼結性材料１６からエネルギーを除去することが理解されよう。蒸発（の持続時間）は十分の数秒のオーダーでありえ、これによって、硬化エネルギー（すなわち放射Ｒ。図２Ｅ参照）を加える前にかなりの量が除去されうる。これによって、エネルギーが時間の経過と共に移動（移行）する冷却領域が生成されうる。換言すれば、エネルギーは、改質剤２９によって冷却された（１以上の）部分４２中に拡散することができる（これによって局所的な冷却のロスが生じる）。エネルギーの（量の点での）二次的なこの移動を、モデリング方法または実験的方法によって推定することができる。この場合、この効果を補償するためにこの量だけ、除去されるエネルギーの量（すなわち、上記式３における除去されるエネルギー）を増加させることができる。

熱モデルを用いて二次的な移動から生じるエネルギーの量を決定するために、改質剤２９を加えた後所望の遅延時間の間、該熱モデルを動作させることができる。改質剤２９を、エネルギーを即時に簡単に除去するものとして、または、蒸発や他の流体挙動を含むサブモデルとして該モデルに組み込むことができる。

実験的方法を用いて二次的な移動から生じるエネルギーの量を決定するために、放射を加えてからある遅延後に、下記の実験的方法で説明する温度測定を行うことができる。

改質剤２９を加えるやり方を決定するための実験的方法の１例をこれから説明する。この実験的方法から、改質剤の量に対する、改質剤２９の量によって影響を受ける温度変化の表（テーブル）を作成することができる。この温度変化は、放射にさらされた後の（合体剤２８も改質剤２９も有さない）易焼結性材料１６の温度と放射にさらされた後の（改質剤２９を有する）易焼結性材料１６の温度との差を意味する。この例では、任意の温度測定を、赤外線（ＩＲ）カメラやＩＲ温度センサーや低質量の熱電対などの任意の適切な温度装置で実施することができる。

該方法のこの例では、該表を、易焼結性材料１６のそれぞれの領域に改質剤２９のそれぞれ異なる量を加え、及び、易焼結性材料１６の１つの領域に改質剤２９を加えないことによって作成することができる。その後、易焼結性材料１６全体を放射線にさらすことができる。放射線にさらされた改質剤２９を有しない領域は基準領域と呼ばれ、放射線にさらされた改質剤２９のそれぞれに異なる量を有する領域は試験領域と呼ばれる。基準領域と試験領域の温度を測定することができる。改質剤２９を受け取ったそれぞれの試験領域の温度は、放射線を受けた後には、基準領域の温度よりも低いはずである。特定の試験領域において、基準領域に比べて温度が低くなるのは、関連する改質剤の量の効果である。これらの温度変化を計算して、該表を生成するために使用される改質剤２９のそれぞれに異なる量に関連付けることができる。同じかまたは類似の易焼結性材料１６及び改質剤２９を使用する後続の３Ｄ印刷アプリケーションでは、所望の温度変化を達成するために使用する改質剤２９の量を決定するために該表を参照することができる。

さらに別の例では、熱拡散の長さスケールを実験的に決定することができる。この例では、試験層／部分が使用される。試験層／部分は、実際の３Ｄ物体／層に使用されるのと同じ易焼結性材料１６及び合体剤２８から構成されている。該試験層／部分に対して、合体剤２８を、正方形などの単純な幾何学的形状、または実際の３Ｄ物体に類似の幾何学的形状で加えることができる。該試験部分のサイズは、熱拡散の決定されている長さスケールと比較して大きい（たとえば少なくとも３倍大きい）ことが必要である。１例では、半インチが十分なサイズでありうる。しかしながら、該決定されている長さスケールが、該物体のサイズの１／３よりも大きい場合には、より大きな試験部分サイズを用いて試験を再度行う必要がある。該試験層／部分には改質剤２９は使用されない。合体剤２８を加えかつ放射線にさらした後で、該試験層／部分が形成される。該試験層／部分を形成するときの合体剤２８の位置が、該試験層／部分において焼結する材料１６の実際の範囲と比較される。この比較の間、該試験層／部分について、加えられた合体剤２８のエッジ境界を越えて／該エッジ境界の外側に配置された望ましくない焼結された材料がないかが検査される。この望ましくない焼結された材料の長さが測定される。この値、または、この値にスカラー補正係数を乗じたものが、他の例で使用することができる推定された長さスケールである。実際の３Ｄ物体の幾何学的形状が使用される場合には、望ましくない焼結された材料の領域を用いて、実際の３Ｄ物体／層の形成中に改質剤２９用の位置を推定することができる。

その後、実際の３Ｄ物体／層を形成するときに、合体剤２８を同じ位置（場所）に加えることができ、改質剤２９を該推定された長さスケールに沿って加えることができる。エッジ境界２７の近くで改質剤２９を使用することによって、形成される層のエッジにおける（１以上の）部分４２内の易焼結性材料１６の温度を低くすることができるが、エッジ境界２７に沿った（１以上の）部分４４内の焼結または溶解の質を低下させることもできる。該層の断面内のこのエネルギー損失を、（１以上の）部分４４内の合体剤２８の量を多くすることによって補償することができる。

さらに、該熱モデルは、層／部分の内部が熱すぎる（すなわち過剰なエネルギーが存在する）ことを予測することもできる。該層／部分の断面内のこのエネルギー増加を、（１以上の）部分４４内の合体剤２８の量を減少させ、及び／又は（１以上の）部分４４内の改質剤２９の量を増加させることによって補償することができる。この例では、加えるべき改質剤２９の量を（この例では、除去されるエネルギーは、該層／部分の断面内の特定の位置における過剰なエネルギーである点を除いて）式３を使って計算することができる。

合体剤２８の増加量または減少量を、どれだけの量の改質剤２９を選択的に加えるかを決定するのと類似のやり方で決定することができる。たとえば、熱モデルのΔ温度値をエネルギー量に変換することができ、合体剤の量対吸収されたエネルギーのモデル化された表または実験的な表を用いて、合体剤２８の追加量を決定することができる。

合体剤２８の濃度が十分低くて、ベールの法則（吸光度Ａ＝εlｃ＝吸光係数×光路長×濃度）が適用される場合には、必要な合体剤２８の量は、所望の温度変化と直線（線形）関係がある。合体剤２８の濃度がより高い場合には、吸光係数が小さくなり、該所望の変化を達成するために追加の合体剤２８が必要になりうる。これを、モデル化することができ、または、それぞれ異なる量の合体剤で覆われた易焼結性材料１６のそれぞれの部分に放射線が加えられた後に温度を比較することによって実験的に決定することができる。モデルベースのソリューションは、合体剤２８の吸収挙動、製作ベッド２２の表面からの放射損失もしくは対流損失に加えて、合体剤２８の一部として加えられる揮発性溶剤を蒸発させる冷却効果を組み込むことを必要としうる。

他の例では、コンピューターは補正アルゴリズムを備えることができる。補正アルゴリズムを使用して、修正された画像を生成して、形成される３Ｄ物体のそれぞれの層画像の熱拡散効果を補正することができる。

一般的に、補正アルゴリズムは、該層画像の３Ｄ形状情報、及び該３Ｄ形状に関連する温度／エネルギープロファイルを利用して、改質剤２９を加えるための（位置情報及び／又は量情報を含む）パターンを生成する。該３Ｄ形状情報は、１つの層、またはいくつかの層、または部分全体に関する情報を含むことができ、さらに、合体剤２８の選択的な付与を示す（１以上の）値を含むことができる。たとえば、熱モデルで使用されるか、または、３Ｄ形状情報の操作（ないし処理）で使用される合体剤２８の空間的に変化する量が存在しうる。

これらの例では、３Ｄ形状情報を熱モデルに供給することができ、及び、温度／エネルギープロファイルを自動的に生成することができる。代替的には、（後述する）３Ｄ形状情報の操作を用いて、熱モデルを使用することなく（局所的な温度／エネルギー変化のマップの形式で）温度／エネルギープロファイルの予測値を生成することができる。

３Ｄ形状情報の操作を使用する例では、形成領域（ビルド領域）内の局所的な温度／エネルギー変化のマップを、空間平均技術（spatial averaging technique）に基づいて該３Ｄ層画像から作成することができる。以下の例では、元の層画像が合体剤２８を受け取る必要がある（１以上の）部分４４を表す正の値と、合体剤２８を受け取らない（１以上の）部分４２を表すゼロの値とを有するデータから構成されること、または、該元の層画像を該データに変換できることが想定されている。しかしながら、それらの値を所望に応じて交換できることが理解されるべきである。これらの値の表記法は、この例を明確にするために使用されている。意図した結果を達成するために、他の値の表記法及び演算操作を使用できることが理解されよう。

層画像の半径（該半径の平均を取ることができる）を、熱モデル内に見出された熱拡散の特性長によって、または、過剰な部分成長の実験的測定によって決定することができる。この実験的測定を、合体剤２８を用いて公称長さ（nominal length）の部分を作成し、及び、（改質剤２９が使用されないときの）放射線暴露後の寸法誤差を公称寸法に対してプロットすることによって実行することができる。この例では、最良適合直線（ベストフィットライン）のＹ軸（長さがゼロの部分）との切片は該特性長とほぼ同じであるはずである。この実験的測定を、（たとえば、該試験層／部分に関する）長さスケールに関して前述したように実施することもできる。

局所的な温度／エネルギー量の大まかなマップを、それぞれの位置（すなわち画素）の半径内のすべての画素の値を平均することによって、該それぞれの位置において計算することができる。ガウス平均関数（Gaussian averaging function）、または、他の適切な平均化関数を用いて平均を行うことができる。元の画素値と指定された半径内の全ての画素の平均値との差は、その画素位置に改質剤２９を用いるために補正することができるエネルギー不均衡の量を示す。より具体的には、平均画素値が実際の画素値より大きいとき（たとえば、差が負のとき）は、これは、改質剤２９による冷却が望ましいことを示している。実際の画素値が平均画素値より大きいとき（たとえば、差が正のとき）は、これは、改質剤２９を使うべきではないこと、または、合体剤２８の追加量をその位置に加えることができることを示している。正の差の値を元の画素値に直接加えて、合体剤２８の量を変更することができ、または、該正の差の値にスカラー調整係数を乗じることができ、または、該正の差の値を、元の画素値に加えるべき量を見出すためのルックアップテーブル内のインデックス（索引）として使用することができる。改質剤２９については、負の差の値を、直接使用することができ、または、該負の差の値にスカラー調整係数を乗じることができ、または、適切な量を見出すためのルックアップテーブル内のインデックス（索引）として使用することができる。これらの差の値から、合体剤２８及び／又は改質剤２９を加えるためのパターンを生成することができる。

補正アルゴリズムは、層画像の異なる複数の部分において正の差及び負の差の両方を生じうることが理解されるべきである。それらの例では、改質剤２９と合体剤２８の両方の量を調整することができる。すべての正の差が得られるときは、改質剤２９の使用は望ましくない場合がある。

最終の補正画像（すなわち、平均化された画像減算の結果または熱モデル結果によって修正された画像）をハーフトーン処理する、すなわち、該補正画像内の強度（または輝度）情報に対応するドットの空間的なパターンに変換することができる。

層製作の時間と熱緩和（放射線暴露からのクールダウン）の特性時間との相対的な大きさに依存して、単一の層ではなく、３Ｄ物体の幾何学的形状の複数の層を平均することによって補正アルゴリズムを実行することが望ましい場合がある。

改質剤２９の所望の位置及び／又は量がモデル化によって決定されようが実験的に決定されようが、その決定がなされた後は、（図１の参照番号１１０で及び図２Ｄに示されているように）改質剤２９は、易焼結性材料１６の所望の（１以上の）部分４２に、または、いくつかの例では（１以上の）部分４４に、選択的に加えられる。

本明細書に開示されている例では、改質剤２９には、界面活性剤、共溶媒、水、及び、オプションとしてバイオサイド（たとえば殺生物剤）が含まれる。いくつかの例では、改質剤２９はこれらの成分からなり、他の成分を含まない。この特定の成分の組み合わせは、合体ブリードを効果的に低減もしくは防止することがわかっているが、これは、１つには、水及び共溶媒は、それらの近傍にある（たとえばそれらと熱的に接触している）易焼結性材料１６に対して蒸発冷却をもたらすからである。改質剤２９の１．３ミリグラム（ｍｇ）／ｃｍ^２の蒸発は、易焼結性材料１６の最大３ジュール（Ｊ）／ｃｍ^２を除去できると考えられている。このエネルギー損失は、易焼結性材料１６の（たとえば、易焼結性材料１６の１００マイクロメートルの層当たり４〜５Ｊ／ｃｍ^２を必要としうる）加熱及び硬化を阻止するのに十分なものである。

さらに、改質剤２９に使用される共溶媒は、水よりも小さい熱拡散率を有する。そのため、共溶媒は水よりも熱伝達能力が小さい。この特性は、改質剤２９を、焼結された材料から改質剤２９を有する未焼結の周囲部へのエネルギーの流れを低減することが可能なものにする。そのため、改質剤２９は、エネルギーの望ましくない移動を低減するのを助ける。

したがって、本明細書に開示されている改質剤２９は、易焼結性材料１６が改質剤２９と熱的に接触しているときに易焼結性材料１６の硬化を効果的に低減または阻止することができる。

改質剤２９中の共溶媒の総量は、改質剤２９の総重量に対して約５．０wt％から約３０wt％に及ぶ範囲内にある。上記したように、適切な共溶媒は、少なくとも水よりも熱拡散率が小さい。いくつかの例では、さらに、（１以上の）共溶媒は２３０℃よりも高い沸点を有することが望ましい。適切な共溶媒の例とそれらの物理的性質のいくつかを表１に示す。

表１に記載されている共溶媒の（１以上の）組み合わせを使用することもできると考えられる。

改質剤２９はまた界面活性剤を含む。界面活性剤の種類及び量を、易焼結性材料１６の接触線との接触角が９０°より小さくなるように選択することができる。いくつかの例では、該接触角を４５°より小さくすることができるが、これは、改質剤２９による易焼結性材料１６の濡れを確保するために望ましいものでありうる。

改質剤２９の成分を混ぜ合わせ、次に、界面活性剤の量を調節して所望の接触角を達成することができる。界面活性剤の適切な量は、該界面活性剤の強度、及び／又は、（２以上の）界面活性剤の組み合わせが使用されるか否かに部分的に依存して変わりうることがわかっている。１例では、界面活性剤の量を、改質剤２９の総重量に対して最大約１．５wt％とすることができる。適切な界面活性剤の例には、アセチレンジオール化学に基づく自己乳化性の非イオン湿潤剤（たとえば、Air Products and Chemicals,Inc.のSURFYNOL（商標）SEF、ペルフルオロ系のエトキシ化した非イオンフッ素系界面活性剤（perfluoro-basedethoxylated nonionic fluorosurfactant）（Tyco Fire & SecurityGMBH LLCのCHEMGUARD（商標）S-550-100）、非イオンフッ素系界面活性剤（たとえば、ZONYL FSOとして従来知られていたDuPontのCAPSTONE（商標）フッ素系界面活性剤）、及びこれらの組み合わせが含まれる。

上記したように、いくつかの例では、改質剤２９はバイオサイドも含む。バイオサイドは、改質剤２９の一部であるときは、改質剤２９の総重量に対して約０．０１wt％から約０．２wt％にわたる範囲内の量で存在する。適切なバイオサイドの１例は、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン（たとえば、Arch Chemicals, Inc.のPROXEL（商標）GXL）の水溶液である。

改質剤２９の残りは水である。そのため、水の量は、含まれている界面活性剤及び共溶媒の量、いくつかの例ではさらにバイオサイドの量に依存して変わりうる。１例では、水の量は、改質剤２９の総重量の約７０wt％から約９５wt％の範囲内にある。

改質剤２９を、合体剤２８と同様のやり方で選択的に加えることができる。１例では、１パスまたは複数パスを用いて、改質剤２９を、合体剤２８を加える（供給する）のと同時に加えることができる。別の例では、改質剤２９を、合体剤２８を加える前または加えた後に加えることができる。

図２Ｄに示されているように、改質剤２９をインクジェットプリントヘッド２６’から供給することができる。図２Ｄには１つのプリントヘッドが示されているが、製作ベッド２２の幅全体にわたる複数のプリントヘッドを使用できることが理解されるべきである。プリントヘッド２６’を、プリントヘッド２６’を製作ベッド２２に隣接して移動させる可動式のＸＹステージまたは並進運動するキャリッジ（これらはいずれも図示されていない）に取り付けて、所望の（１以上の）領域に改質剤を堆積ないし付着させることができる。プリントヘッド２６’を、中央処理装置（ＣＰＵ）から命令を受け取って、改質剤２９を所望の（１以上）の部分４４及び／又は４２に堆積ないし付着させるようにプログラムすることができる。

１例では、形成される３Ｄ物体の層の（１以上の）エッジの強調、精細化、平滑化などを行うことが望ましい。この例では、合体剤２８を、３Ｄ物体の層の断面（該断面は接触面２５に平行である）のパターンにしたがって選択的に加えることができ、改質剤２９を、該断面のエッジ境界２７の少なくとも一部に沿って選択的に加えることができる。この１例が図２Ｄ（システム１２の垂直断面図）及び図３（製作ベッド２２内の易焼結性材料１６の平面図）に示されている。これらの図に示されている例では、形成される３Ｄ物体の層の形状は直方体形状（または底面が長方形の角柱の形状）であり、接触面２５に平行な断面のパターンは、エッジ境界２７を有する正方形もしくは長方形である。エッジ境界２７内の易焼結性材料１６は、合体剤２８が選択的に加えられる部分４４である。エッジ境界２７と製作ベッド２２のエッジとの間に配置された易焼結性材料１６は、形成される層の断面のパターンの外側にあり、したがって、改質剤２９が選択的に加えられる部分４２である。

図４は、２つの部分４２及び４４の各々の一部の正面斜視図である。図４は、合体剤２８と改質剤２９が易焼結性材料１６に加えられた後の該易焼結性材料１６の一部を示している。図示のように、合体剤２８は、部分４４内の易焼結性材料１６の粒子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの間の空隙３１のうちの少なくともいくつかに入り込むことができる。同様に、改質剤２９は、エッジ境界２７の外側の部分４２内の易焼結性材料１６の粒子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの間の空隙３１’のうちの少なくともいくつかに入り込むことができる。他の例では、合体剤２８及び／又は改質剤２９は空隙３１、３１’に入り込むことはできないが、易焼結性材料１６の層１０の露出した面上に広がることができる。図２Ｄ、図３及び図４に示されている例では、改質剤２９は、易焼結性材料１６の部分４２の硬化（融合や焼結など）を阻止することができ、一方、合体剤２８は、易焼結性材料１６の部分４４の硬化（融合や焼結など）を促進することができる。

別の例では、３Ｄ物体の層の断面（該断面は接触面２５に平行である）のパターン内のエネルギーの量（または温度）を小さくする（または低くする）ことが望ましい場合がある。この例では、合体剤２８を、３Ｄ物体の層の断面（該断面は接触面２５に平行である）のパターンにしたがって選択的に加えることができるが、その量は、所望の領域におけるエネルギーの量を小さくするために減らされうる。この例では、代替的には、合体剤２８を、３Ｄ物体の層の断面（該断面は接触面２５に平行である）のパターンにしたがって選択的に加えることができ、所望の領域におけるエネルギーの量を小さくするために、改質剤２９を該断面の少なくとも一部内に選択的に加えることができる。このため、改質剤２９を、合体剤２８が加えられる易焼結性材料１６の部分４４の全てもしくは一部に加えることができる。１例として、改質剤２９を、硬化中により高い温度を示す易焼結性材料１６の部分４４の中心部にまたは該中心部の近くに加え、易焼結性材料１６の部分４４のエッジ境界２７の近くには加えないようにすることができる。

合体剤２８と改質剤２９を所望の部分４４、４２にそれぞれ選択的に加えた後に、易焼結性材料１６の層１０の全体が放射線Ｒにさらされる（暴露される）。これは、図１の参照番号１１２で及び図２Ｅに示されている。

放射線Ｒは、赤外線硬化ランプ、近赤外線硬化ランプ、ＵＶ硬化ランプ、可視光硬化ランプ、赤外線発光ダイオード、近赤外線発光ダイオード、ＵＶ発光ダイオード、可視光線発光ダイオード（発光ダイオード＝ＬＥＤ）、または特定波長のレーザーなどの放射源（放射線源）３０から放射される。使用される放射源３０は、使用される合体剤２８の種類に少なくとも部分的に依存する。放射源３０を、たとえば、（１以上の）プリントヘッド２６、２６’を保持するキャリッジに取り付けることができる。キャリッジは、放射源３０を製作ベッド２２に隣接する位置に移動させることができる。放射源３０を、中央処理装置からの命令を受けて、合体剤２８及び改質剤２９を含む層１０を放射線Ｒにさらすようにプログラムすることができる。放射線Ｒを加える時間の長さ、すなわち、エネルギー曝露時間（energy exposure time）は、たとえば、放射源３０の特性と易焼結性材料１６の特性と合体剤２８の特性とのうちの１以上に依存しうる。

合体剤２８と改質剤２９の選択的な供給と放射線への暴露との間の時間を、０．０５秒から約６秒までの範囲内とすることができる。本明細書に開示されている改質剤２９による所望の冷却効果を達成するために、該供給と放射線への暴露との間の時間を短くすることができ、及び／または、改質剤２９の量を増やすことができる。時間及び／または量を調節することによって、選択された部分の温度が、（１以上の）部分４２の硬化を阻止ないし抑制するのに十分な時間の間低下した状態を維持する一方で、（１以上の）部分４４において硬化が起こる。これは、（１以上の）部分４２が蒸発に起因してそれらの周囲部よりも冷たい（温度が低い）ときに、（１以上の）部分４２へのエネルギー移動が経時的に起こりうるので望ましいことである。

合体剤２８は、放射線Ｒの吸収を高め、吸収された該放射線を熱エネルギーに変換し、及び、該合体剤の近くにある易焼結性材料１６（すなわち、合体剤２８と熱的に接触している易焼結性材料１６）への該熱エネルギーの伝達を促進する。１例では、合体剤２８は、部分４４内の易焼結性材料１６の温度を融点より十分に高くして、粒子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの硬化（たとえば、焼結、結合、融合など）が起こるのを可能にする。

さらに、合体剤２８は加えられないが改質剤２９が加えられる易焼結性材料１６の部分４２はいくらかのエネルギーを吸収することが理解されるべきである。しかしながら、改質剤２９は、吸収したエネルギーを隣接する易焼結性材料１６へとよりゆっくりと拡散させることができ、改質剤２９の蒸発によってエネルギーが除去される。そのため、これらの例では、（１以上の）部分４２内の粒子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃは、一般に、粒子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの（それぞれの）融点を超えず、したがって、硬化しない。

放射線Ｒへの暴露（放射線Ｒの照射）によって、形成されることになる３Ｄ物体４０の１つの層３２（図２Ｆを参照）が形成される。

後続の層３４、３６、３８（図２Ｆ）を生成して、最終的に３Ｄ物体４０を形成するために、（図２Ａ〜図２Ｆに関連して説明した）図１のステップ１０２〜１１２を必要な数だけ繰り返すことができる。合体剤２８が加えられた易焼結性材料１６の部分からのエネルギーの付与中に吸収された熱は、層３２などの既に固化している層に伝搬することができ、これによって、該層の少なくとも一部がその融点を超えて加熱されることが理解されるべきである。この効果は、３Ｄ物体４０の隣接する層間に強い層間結合を生成するのを助ける。

図２Ｆは、製作ベッド２２内の３Ｄ物体４０の１例を示している。しかしながら、続いて形成された層３４、３６、３８は、形成されることになる３Ｄ物体４０のサイズや形状などに依存して、任意の所望の形状及び／又は厚さを有することができ、また、任意の他の層３２、３４、３６、３８と同じもしくは異なるものとすることができることが理解されるべきである。

図２Ｆに示されているように、後続の層３４、３６、３８が形成されているので、供給ピストン１８は、供給ベッド１４の開口部のより近くまで押し上げられ、供給ベッド１４内の易焼結性材料１６の供給量が（たとえば、該方法の最初の時点である図２Ａに比べて）減少する。易焼結性材料１６の後続の（１以上の）層、選択的に加えられた合体剤２８、及び選択的に加えられた改質剤２９に対応するために、製作ピストン２４は、製作ベッド２２の開口部からさらに離れる方向に押し下げられる。それぞれの層３２、３４、３６、３８が形成された後に、易焼結性材料１６の少なくとも一部が硬化していないままとなるので、３Ｄ物体４０の少なくとも一部は、製作ベッド２２において、硬化していない易焼結性材料１６及び改質剤２９によって囲まれる。

３Ｄ物体４０が完成すると、該３Ｄ物体を製作ベッド２２から取り出すことができ、及び、硬化していない易焼結性材料１６と改質剤２９とを互いに分離することができる。これを、水で洗うことによって行うことができる。硬化していない易焼結性材料１６を洗い、その後、再使用することができる。

図５には、印刷システム１２’の別の例が示されている。システム１２’は、積層印刷システム１２’の一般的な動作を制御する中央処理装置４６を備えている。１例として、中央処理装置４６を、たとえば（不図示の）通信バスを介してメモリ（記憶装置）５０に結合されたマイクロプロセッサベースのコントローラとすることができる。メモリ５０は、コンピューター可読命令（コンピューター読み取り可能命令）４８を格納している。中央処理装置４６は、命令４８を実行することができ、したがって、命令４８にしたがってシステム１２’の動作を制御することができる。

この例では、印刷システム１２’は、支持部材（「支持体」ともいう）５８上に提供された易焼結性材料１６の層（図５には示されていない）の（１以上の）部分４４に合体剤２８を選択的に供給する（加える）ための合体剤供給器（合体剤ディストリビューターともいう）２６を備えている。この例では、印刷システム１２’はまた、支持部材５８上に提供された易焼結性材料１６の層（図５には示されていない）の他の（１以上の）部分４２及び／又は（１以上の）部分４４に改質剤２９を選択的に供給する（加える）ための改質剤供給器（改質剤ディストリビューターともいう）２６’を備えている。

１例では、支持部材５８は、約１０ｃｍ×１０ｃｍから約１００ｃｍ×１００ｃｍまでの範囲内の寸法を有するが、形成される３Ｄ物体４０に依存して、支持部材５８は、これより大きいかまたは小さい寸法を有することができる。

中央処理装置４６は、供給制御データ５２にしたがって、易焼結性材料１６の層への合体剤２８及び改質剤２９の選択的な供給を制御する。

図５に示されている例では、それらの供給器２６、２６’は、サーマルプリントヘッドや圧電インクジェットプリントヘッドなどのプリントヘッドであることが理解されるべきである。プリントヘッド２６、２６’を、ドロップオンデマンドプリントヘッド、または、コンティニュアスドロッププリントヘッドとすることができる。

プリントヘッド２６、２６’を用いて、合体剤２８及び改質剤２９を（これらが適切な流体の形態であるときに）それぞれ選択的に供給することができる。上記したように、合体剤２８と改質剤２９の各々は、プリントヘッド２６、２６’からそれらの剤を供給できるようにするために、水、（１以上の）共溶媒、（１以上の）界面活性剤などの媒体（vehicle）を含んでいる。

１例では、約１８０ドット／インチ（ＤＰＩ）から約１２００ＤＰＩまでの範囲内の分解能で合体剤２８及び改質剤２９の滴を加えるように、プリントヘッド２６、２６’を選択することができる。他の例では、これより高いかまたは低い分解能で合体剤２８及び改質剤２９の滴を加えることできるように、プリントヘッド２６、２６’を選択することができる。滴の速さ（速度）を、約８ｍ／秒から約２４ｍ／秒までの範囲内とすることができ、噴射周波数を約１kHzから約４８kHzまでの範囲内とすることができる。１例では、改質剤２９の０．３〜１．０ｍｇ／ｃｍ^２を、作製される物体の１層毎に選択された部分に加えることが望ましい。

それぞれのプリントヘッド２６、２６’は、ノズルの配列（アレイ）を有することができ、プリントヘッド２６、２６’は、それらのノズルを通じて流体の滴を選択的に噴射することができる。１例では、それぞれの滴を約６ピコリットル（pl）／滴〜約１０ピコリットル（pl）／滴の程度とすることができるが、これより大きいかまたは小さい滴サイズ（たとえば滴径）を使用できることも考慮されている。いくつかの例では、プリントヘッド２６、２６’は、可変サイズの滴を加えることができる。

プリントヘッド２６、２６’を印刷システム１２’の一体部分とすることができ、または、プリントヘッド２６、２６’をユーザーが交換可能なものとすることができる。プリントヘッド２６、２６’がユーザーが交換可能なものである場合には、それらのプリントヘッドを、適切な供給器受けもしくはインターフェースモジュール（不図示）に取り外し可能に挿入可能なものとすることができる。

印刷システム１２’の別の例では、単一のインクジェットプリントヘッドを用いて、合体剤２８と改質剤２９の両方を選択的に加えることができる。たとえば、プリントヘッドの第１の組のプリントヘッドノズルを、合体剤２８を加えるように構成することができ、該プリントヘッドの第２の組のプリントヘッドノズルを、改質剤２９を加えるように構成することができる。

図５に示されているように、供給器２６、２６’の各々は、ページワイドアレイ（ページ幅配列）構成をなすように、支持部材５８の全幅にわたることを可能にする長さを有している。１例では、該ページワイドアレイ構成は、複数のプリントヘッドの適切な配列によって実現される。別の例では、該ページワイドアレイ構成は、ノズルの配列が支持部材５８の幅にわたることができるようにするための長さを有する該ノズルの配列を有する単一のプリントヘッドによって実現される。印刷システム１２’の別の例では、供給器２６、２６’は、これらが支持部材５８の全幅にわたらないようにすることを可能にするより短い長さを有することができる。

図５には示されていないが、供給器２６、２６’を、図示のＹ軸に沿った方向に支持部材５８の全長さ（全長）にわたってこれらの供給器を双方向に移動させることを可能にするための可動式キャリッジ（可動台）に取り付けることができることが理解されるべきである。これは、１回のパス（通行）で、支持部材５８の全幅及び全長さにわたって合体剤２８及び改質剤２９を選択的に加えることを可能にする。他の例では、供給器２６、２６’を固定することができ、一方、支持部材５８は、供給器２６、２６’に対して移動するように構成される。

本明細書で使用されている「幅」という用語は、図５に示さているＸ軸及びＹ軸に平行な面内の最も短い寸法を一般に意味し、本明細書で使用されている「長さ」という用語は、その面内の最も長い寸法を一般に意味する。しかしながら、他の例では、「幅」という用語は「長さ」という用語と交換可能であることが理解されよう。１例として、供給器２６、２６’は、これらが支持部材５８の全長さにわたることができるようにする長さを有することができ、一方、可動式キャリッジは、支持部材５８の幅全体にわたって双方向に移動することができる。

供給器２６、２６’が、支持部材５８の全幅にわたることができるようにするだけの長さを有していない例では、供給器２６、２６’は、さらに、図示のＸ軸方向に支持部材５８の幅全体にわたって双方向に可動である。この構成は、複数回のパス（通行）を使って、支持部材５８の全幅及び全長さにわたって合体剤２８及び改質剤２９を選択的に加えることを可能にする。

供給器２６、２６’は、それぞれ、合体剤２８の供給源（サプライ）、改質剤２９の供給源を備えることができ、または、それらの供給器を、それぞれ、合体剤２８の別個の（分離している）供給源、改質剤２９の別個の（分離している）供給源に動作可能に接続することができる。

図５に示されているように、印刷システム１２’はさらに、易焼結性材料供給器５６を備えている。この供給器５６は、易焼結性材料１６の層（たとえば層１０）を支持部材５８上に提供するために使用される。適切な易焼結性材料供給器５６は、たとえば、ワイパーブレードもしくはローラーもしくはこれらの組み合わせを備えることができる。

易焼結性材料１６を、ホッパーまたは他の適切な供給システムから易焼結性材料供給器５６に供給することができる。図示の例では、易焼結性材料供給器５６は、易焼結性材料１６の層を堆積（または配置）するために支持部材５８の長さ方向（Ｙ軸方向）に移動する。前述したように、易焼結性材料１６の第１の層は支持部材５８上に堆積（ないし配置）させられるが、易焼結性材料１６の後続の層は、その前に堆積し（て固化し）た層上に堆積させられる。

支持部材５８をＺ軸に沿って可動とすることができることもさらに理解されよう。１例では、易焼結性材料１６の新しい層を堆積するときに、直前に形成された層の表面と供給器２６、２６’の下面との間に所定のギャップ（間隙）が維持されるように、支持部材５８はＺ方向に移動させられる。しかしながら、他の例では、支持部材５８をＺ軸に沿って固定して、供給器２６をＺ軸に沿って可動とすることができる。

システム１２と同様に、システム１２’は、易焼結性材料１６の（１以上の）部分４４を固化させるために、易焼結性材料１６の堆積した層、合体剤２８及び改質剤２９にエネルギーを加えるための放射源３０をさらに備えている。前述した放射源３０のうちの任意のものを使用することができる。１例では、放射源３０は、堆積した材料にエネルギーを均一に加えることができる単一のエネルギー源であり、別の例では、放射源３０は、堆積した材料にエネルギーを均一に加えるための（複数の）エネルギー源の配列を備えている。

本明細書に開示されている例では、放射源３０は、堆積した易焼結性材料１６の全表面に実質的に均一にエネルギーを加えるように構成されている。このタイプの放射源３０を、非集束エネルギー源と呼ぶことができる。層全体を同時にエネルギーにさらすことは、３次元物体を生成する速さを速くするのに役立ちうる。

図示されていないが、放射源３０を可動式キャリッジに取り付けることができ、または、固定された位置に配置することができることが理解されよう。

中央処理装置４６は放射源３０を制御することができる。加えられるエネルギーの量を供給制御データ５２にしたがったものとすることができる。

システム１２’はまた、（図２Ｂを参照して説明したように）堆積した易焼結性材料１６を予熱するために使用される予熱器６０を備えることができる。予熱器６０の使用は、放射源３０によって加える必要があるエネルギーの量を少なくするのに役立ちうる。

本開示をさらに説明するためにいくつかの例を提示する。それらの例は、説明のために提供されており、本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではないことが理解されるべきである。

例１
改質剤の１例（「例」）といくつかの比較用の改質剤（比較１〜比較５）が用意された。（「ＩＦ」で示されている）配合物が表２に示されている。

対称部分は光領域処理を用いて形成された。Electro OpticalSystems GmbHから入手できるPA2200ポリアミド１２易焼結性材料の１００μｍの層が加えられた。Hewlett PackardCompanyから入手できるHP CM991Aインクが、インクジェットプリンターによって、該易焼結性材料上に合体剤として該部分のパターンで加えられた。「例」の改質剤と比較用の改質剤が、該パターンの半分のエッジにおいて該易焼結性材料に加えられた。プリンター設定には、１６０℃の製作ベッド設定値及び２０秒の層サイクルタイム（層サイクル時間）が含まれた。４０個の材料層が堆積され、パターン化（パターン形成）されて、硬化させられた。

未焼結の易焼結性材料を除去し、及び改質剤の効果を高めるために、形成された部分をせっけん水中で歯ブラシで洗浄した。

洗浄後のそれらの部分の写真が図６Ａ〜図６Ｆに示されている。表３は、それらの図を、種々の部分及びそれらのそれぞれの部分の作製中に使用された改質剤に関連付けている。

それぞれの改質剤は、それらの部分の各々の作製中に、下端に沿って正方形状の切り欠き内に加えられた。図６Ａ〜図６Ｆを比較すると、（水、所望の熱拡散率を有する所望の範囲内の共溶媒、及び界面活性剤から構成される改質剤の「例」を用いて形成された図６Ａの）「例」の部分は、該改質剤が加えられたそれらの部分における易焼結性材料１６の量が最少であることが明らかである。塩及び/又は多量の（３０wt％より多い）（１以上の）共溶媒が配合された比較用の部分（図６Ｂ〜図６Ｆ）は、該切り欠きをそれほどきれいにしなかった。むしろ、未焼結の易焼結性材料は、それらの比較用の部分の切り欠き内にこびりつく（すなわち堆積する）。

評価の後、それらの部分の各々に対して、より厳しい洗浄（クリーニング）のためのサンドブラスト加工をさらに施した。図６Ａ〜図６Ｆに示されている結果と類似の結果が得られた。

例２
約９０wt％の水及び約８wt％のグリコールエーテルを含む改質剤が用意された。

Electro Optical Systems GmbHから入手できるPA2200ポリアミド１２易焼結性材料の１００μｍの層が加えられた。Hewlett Packard Companyから入手できるHPCM991Aインクが、インクジェットプリンターによって、該易焼結性材料上に合体剤として該部分のパターンで加えられた。１層当たり０ｍｇ／ｃｍ^２〜１．３ｍｇ／ｃｍ^２の範囲内の量の改質剤が、該易焼結性材料のそれぞれののこぎり歯状のエッジに加えられた。プリンター設定には、１６０℃の製作ベッド設定値及び２０秒の層サイクルタイムが含まれた。４０個の材料層が堆積され、パターン化（パターン形成）されて、硬化させられた。

改質剤の量の効果を評価するために、該部分が形成された後で、該歯の長さがｍｍ（ミリメートル）単位で測定された。図７は、該歯の長さ対改質剤の量のグラフである。１．３ｍｇ／ｃｍ^２の改質剤は、過度の冷却をもたらして、該パターンの長さを不必要に短くしうることがわかる。これらの結果は、加えるべき改質剤の量を、本明細書に開示されている例を用いて決定することが望ましいことを示している。

図８Ａ〜図８Ｄは、この例において形成された部分の写真である。図８Ａは、エッジに改質剤が加えられていない（すなわち、１層当たりの量が０ｍｇ／ｃｍ^２）のこぎり歯を示している。図８Ｂは、エッジのまわりに該歯の端部を２ｍｍだけ超えて延在するように、１層当たり０．３３ｍｇ／ｃｍ^２の量の改質剤が加えられたのこぎり歯を示している。図８Ｃは、改質剤が１層当たり０．６６ｍｇ／ｃｍ^２の量でエッジに加えられたのこぎり歯を示している。図８Ｄは、改質剤が１層当たり１．３ｍｇ／ｃｍ^２の量でエッジに加えられたのこぎり歯を示している。のこぎり歯の黒い部分は、特徴部（ないし形状）の所望の寸法を表す合体剤でマークされた領域を示している。図８Ａには、図８Ｂ〜図８Ｄよりも多くの白い望ましくない焼結された材料がのこぎり歯のエッジに存在している。図８Ｂ〜図８Ｄでは、合体剤の領域の隣に堆積した改質剤の量が順次増加（０．３３ｍｇ／ｃｍ^２、０．６６ｍｇ／ｃｍ^２、１．３３ｍｇ／ｃｍ^２）している。これらの一連の画像において、望ましくない白い焼結された材料の量は、順次少なくなっている。

例３
例２の改質剤がこの例でも使用された。

Electro Optical Systems GmbHから入手できるPA2200ポリアミド１２易焼結性材料の１００μｍの層が加えられた。Hewlett Packard Companyから入手できるHPCM991Aインクが、インクジェットプリンターによって、該易焼結性材料上に合体剤として該部分のパターンで加えられた。１層当たり０ｍｇ／ｃｍ^２、０．６６ｍｇ／ｃｍ^２、及び１．３３ｍｇ／ｃｍ^２の量の改質剤が、該易焼結性材料のそれぞれののこぎり歯状のエッジに加えられた。プリンター設定には、１６０℃の製作ベッド設定値及び２０秒の層サイクルタイムが含まれた。４０個の材料層が堆積され、パターン化（パターン形成）されて、硬化させられた。２秒または４秒の時間遅延が硬化の前に導入された。

改質剤の量及び硬化の際の遅延の効果を評価するために、該部分が形成された後で、該歯の長さがｍｍ（ミリメートル）単位で測定された。これらの結果が表４に示されている。

表４の結果から、改質剤を使用した場合には、改質剤を使用しない場合とは対照的に、該歯の長さは短くなっている。これは、改質剤が使用されないときには、望ましくない易焼結性材料が該歯のエッジにこびりつくことを示している。さらに、同じ量の改質剤が使用されたときには、硬化の際の遅延が短い場合の方が、硬化の際の遅延が長い場合に比べて歯の長さがわずかに短くなっている（例２と例５、例３と例６をそれぞれ比較されたい）。

本明細書に開示されている改質剤２９の例は、エッジ境界２７にまたは該エッジ境界の近くにこびりつく望ましくない易焼結性材料を効果的に低減することができ、及び/または、合体ブリードを低減することができ、及び/または、（１以上の）部分４２内のエッジ境界２７におけるまたは該エッジ境界の近くにおける易焼結性材料１６の硬化の程度を低減し及び/もしくは該硬化を阻止することができる。

本明細書における、「１つの例」、「別の例」（または「他の例」）、「１例」などへの言及は、ある例に関連して説明されている特定の要素（たとえば、特徴部、構造、及び/または特性）が、本明細書に記載されている少なくとも１つの例に含まれること、及び、他の例に存在する場合もあれば存在しない場合もあることを意味している。さらに、文脈から明らかにそうでないことが示されていない場合には、任意の例について説明された要素を、種々の例において任意の適切なやり方で組み合わせることができることが理解されるべきである。

本明細書において提供された範囲は、明示されている範囲、及び、該明示されている範囲内の任意の値もしくは部分的な範囲を含むことが理解されるべきである。たとえば、約５０℃〜約３５０℃の範囲は、約５０℃〜約３５０°という明示されている範囲だけでなく、５７℃、９５℃、１２５℃、２５０℃などの個々の値、及び、約７０℃〜約２２５℃、約６０℃〜約１７０℃などの部分的な範囲も含むものとして解釈されるべきである。さらに、「約」が値を記述するために使用されているときには、それは、明示されている値からの少しの変化（最大±１０％）を含むことが意図されている。

本明細書に開示されている例を説明する場合及び該例を特許請求の範囲に記載する場合において、単数形の「ある」、および「該（または当該）」は，文脈から明らかにそうでないことが示されていない場合には、複数のものを含むものとする。

いくつかの例を詳細に説明したが、開示されている例を変更できることが当業者には明らかであろう。したがって、上記の説明は非限定的なものであるとみなされるべきである。

Claims (16)

1. ３次元（３Ｄ）印刷方法であって、
   易焼結性材料を加えるステップと、
   前記易焼結性材料を、約５０℃〜約３５０℃の範囲内の温度まで加熱するステップと、
   前記易焼結性材料の一部分に合体剤を選択的に加えるステップと、
   i)前記易焼結性材料の熱拡散特性、またはii)前記易焼結性材料の前記一部分の形成されることになる層の熱拡散特性、またはiii)前記i)とii)の両方を用いて、前記易焼結性材料の他の部分に改質剤をどのように選択的に加えるかを決定するステップと、
   前記易焼結性材料の他の部分に前記改質剤を選択的に加えるステップと、
   前記易焼結性材料を放射線にさらし、これによって、前記合体剤は、吸収した前記放射線を熱エネルギーに変換し、該熱エネルギーを伝搬させて、前記合体剤と熱的に接触している前記易焼結性材料の前記一部分を少なくとも部分的に硬化させ、前記改質剤は、該改質剤と熱的に接触している前記易焼結性材料の前記他の部分の硬化を低減もしくは阻止するステップ
   を含み、
   前記改質剤は、
   約７０wt％〜約９５wt％の水、
   約５wt％〜３０wt％の共溶媒であって、水よりも熱拡散率が小さい共溶媒、及び、
   界面活性剤
   を含むことからなる、方法。
2. 前記決定するステップが、
   コンピューター可読記憶媒体に格納されているコンピューター可読命令を実行するコンピューターによって、前記易焼結性材料から形成される前記層の熱拡散モデルを生成するステップと、
   前記コンピューターによって、前記熱拡散モデルに基づいて選択的に加えられる前記改質剤の量を計算するステップ
   によって達成されることからなる、請求項１の方法。
3. 前記層は、前記易焼結性材料の前記一部分から形成されるものであり、
   前記計算するステップが、
   前記熱拡散モデルから、製作ベッドの設定温度より高い前記易焼結性材料の前記他の部分の過剰な温度を決定することと、
   前記過剰な温度を過剰なエネルギーの量に変換することと、
   前記過剰なエネルギーの量を、該過剰なエネルギーを除去するのに有効な前記改質剤の量に変換すること
   を含むことからなる、請求項２の方法。
4. 前記過剰なエネルギーの量が、前記易焼結性材料の前記他の部分へのエネルギーの二次的な移動を補償するために増加される、請求項３の方法。
5. エネルギー損失を補償するために、前記一部分内に加える前記合体剤の調整された量を決定するステップをさらに含む、請求項３または４の方法。
6. 前記決定するステップは、前記改質剤の量と、該量の前記改質剤によって影響を受ける温度変化とを実験的に決定するステップを含む、請求項１の方法。
7. 実験的に決定する前記ステップが、
   前記易焼結性材料上に合体剤と改質剤のいずれも有しない該易焼結性材料を前記放射線にさらして基準領域を形成することと、
   前記基準領域の温度を測定することと、
   前記易焼結性材料上に前記量の改質剤を有する該易焼結性材料を前記放射線にさらして試験領域を形成することと、
   前記試験領域の温度を測定することと、
   前記試験領域と前記基準領域との温度差を決定することと、
   前記改質剤の前記量を前記温度差に関連付けること
   を含むことからなる、請求項６の方法。
8. 前記決定するステップが、
   前記選択的に加えられた合体剤は同じ位置に加えられるが、前記改質剤は加えられない、前記易焼結性材料と同じ材料で形成された硬化された層を用いて熱拡散の長さスケールを推定することと、
   前記長さスケールから、前記改質剤を選択的に加える少なくとも１つの位置を特定すること
   を含むことからなる、請求項１〜５のいずれかの方法。
9. 前記決定するステップが、
   コンピューター可読記憶媒体に格納されているコンピューター可読命令を実行するコンピューターによって、前記易焼結性材料から形成される前記層に関する３Ｄ形状情報を受け取ることと、
   前記コンピューターによって、前記易焼結性材料の前記一部分から形成される前記層のエネルギープロファイルもしくは温度プロファイルを生成することと、
   前記３Ｄ形状情報、及び前記エネルギープロファイルもしくは温度プロファイルから、前記コンピューターによって、前記改質剤を前記選択的に加えるパターンを生成すること
   によって達成されることからなる、請求項１の方法。
10. 前記易焼結性材料が接触面上に加えられ、
    前記方法がさらに、
    前記易焼結性材料の前記一部分に、前記合体剤を、形成されることになる３次元物体の層の断面のパターンで選択的に加えるステップであって、前記断面は前記接触面に平行である、ステップと、
    前記断面の少なくとも一部分のエッジ境界にある前記易焼結性材料の前記他の部分に前記改質剤を選択的に加えるステップ
    を含むことからなる、請求項１〜９のいずれかの方法。
11. ３次元（３Ｄ）印刷方法の実行中に改質剤を加えるやり方を特定するための方法であって、
    コンピューター可読記憶媒体に格納されているコンピューター可読命令を実行するコンピューターによって、易焼結性材料の一部分から形成される層に関する３Ｄ形状情報を受け取るステップであって、該３Ｄ形状情報は、合体剤を選択的に加えることを示す値を含む、ステップと、
    前記コンピューターによって、前記易焼結性材料の前記一部分から形成される前記層のエネルギープロファイルもしくは温度プロファイルを生成するステップと、
    前記３Ｄ形状情報、及び前記エネルギープロファイルもしくは温度プロファイルから、前記コンピューターによって、形成される前記層に関して前記改質剤を選択的に加えるパターンを生成するステップ
    を含む方法。
12. 前記コンピューターによって、前記合体剤を選択的に加えることを示す前記値を調節するための変更値を生成するステップをさらに含む、請求項１１の方法。
13. ３次元（３Ｄ）印刷方法の実行中に改質剤を加えるやり方を特定するための計算モデル化法であって、
    コンピューター可読記憶媒体に格納されているコンピューター可読命令を実行するコンピューターによって、前記３Ｄ印刷方法を用いて易焼結性材料の一部分から形成される３次元物体の層の熱拡散モデルを生成するステップと、
    前記コンピューターによって、前記熱拡散モデルに基づいて選択的に加えられる前記改質剤の量を計算するステップ
    を含む計算モデル化法。
14. 前記熱拡散モデルは、前記層のエッジ境界の外側における過剰なエネルギーを識別し、
    前記計算するステップは、前記過剰なエネルギーを、選択的に加えられる前記改質剤の前記量に変換することからなる、請求項１３の計算モデル化法。
15. 前記一部分内に加える合体剤の量を決定するステップをさらに含む、請求項１３または１４の計算モデル化法。
16. 前記改質剤が、バイオサイドとして、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンをさらに含む、請求項１〜１０のいずれかの方法。

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